Membrana celulară are suficientă structura complexa , care poate fi vizualizat cu un microscop electronic. În linii mari, constă dintr-un strat dublu de lipide (grăsimi), în care sunt încorporate diferite peptide (proteine) în locuri diferite. Grosimea totală a membranei este de aproximativ 5-10 nm.
Planul general Structura membranei celulare este universală pentru întreaga lume vie. Cu toate acestea, membranele animalelor conțin incluziuni de colesterol, care le determină rigiditatea. Diferențele dintre membranele diferitelor regnuri de organisme privesc în principal formațiunile supramembranare (straturile). Deci, în plante și ciuperci deasupra membranei (cu in afara) există un perete celular. La plante este alcătuită în principal din celuloză, iar la ciuperci constă în principal din chitină. La animale, stratul supramembranar se numește glicocalix.
Un alt nume pentru membrana celulară membrana citoplasmatica sau membrana plasmatica.
Un studiu mai profund al structurii membranei celulare dezvăluie multe dintre caracteristicile acesteia legate de funcțiile pe care le îndeplinește.
Bistratul lipidic este compus în principal din fosfolipide. Acestea sunt grăsimi, al căror capăt conține un reziduu de acid fosforic care are proprietăți hidrofile (adică atrage molecule de apă). Al doilea capăt al fosfolipidelor sunt lanțuri de acizi grași care au proprietăți hidrofobe (nu formează legături de hidrogen cu apa).
Moleculele de fosfolipide din membrana celulară sunt aranjate în două rânduri, astfel încât „capetele” lor hidrofobe să fie în interior și „capetele” hidrofile la exterior. Rezultatul este o structură destul de puternică care protejează conținutul celulei de mediul extern.
Incluziunile de proteine din membrana celulară sunt distribuite neuniform, în plus, sunt mobile (deoarece fosfolipidele din stratul dublu au mobilitate laterală). Din anii 70 ai secolului XX au început să se vorbească despre structura fluido-mozaică a membranei celulare.
În funcție de modul în care proteina este inclusă în membrană, se disting trei tipuri de proteine: integrale, semi-integrale și periferice. Proteinele integrale trec prin întreaga grosime a membranei, iar capetele lor ies pe ambele părți ale acesteia. Ele îndeplinesc în principal o funcție de transport. În proteinele semi-integrale, un capăt este situat în grosimea membranei, iar al doilea iese în exterior (din exterior sau din interior). Îndeplinește funcții enzimatice și de receptor. Proteinele periferice se găsesc pe suprafața exterioară sau interioară a membranei.
Caracteristicile structurale ale membranei celulare indică faptul că aceasta este componenta principală a complexului de suprafață celulară, dar nu singura. Celelalte componente ale sale sunt stratul supramembranar și stratul submembranar.
Glicocalixul (stratul supramembranar al animalelor) este format din oligozaharide și polizaharide, precum și din proteine periferice și părți proeminente ale proteinelor integrale. Componentele glicocalixului îndeplinesc o funcție de receptor.
Pe lângă glicocalix, celulele animale au și alte formațiuni supramembranare: mucus, chitină, perilemă (asemănătoare membranei).
Structura supramembranară la plante și ciuperci este peretele celular.
Stratul submembranar al celulei este citoplasma de suprafață (hialoplasma) cu sistemul de susținere-contractil al celulei inclus în ea, ale cărei fibrile interacționează cu proteinele incluse în membrana celulară. Prin astfel de conexiuni moleculare sunt transmise diverse semnale.
Membrana este o structură ultrafină care formează suprafețele organelelor și a celulei în ansamblu. Toate membranele au o structură similară și sunt conectate într-un singur sistem.
Compoziție chimică
Membranele celulare sunt omogene din punct de vedere chimic și constau din proteine și lipide din diferite grupe:
- fosfolipide;
- galactolipide;
- sulfolipide.
Acestea includ, de asemenea acizi nucleici, polizaharide și alte substanțe.
Proprietăți fizice
La temperatura normala Membranele sunt în stare lichid cristalină și oscilează constant. Vâscozitatea lor este apropiată de cea a uleiului vegetal.
Membrana este recuperabila, durabila, elastica si poroasa. Grosimea membranei este de 7 - 14 nm.
TOP 4 articolecare citesc împreună cu asta
Membrana este impermeabilă la molecule mari. Moleculele mici și ionii pot trece prin pori și prin membrana însăși sub influența diferențelor de concentrație laturi diferite membranelor, precum și cu ajutorul proteinelor de transport.
Model
De obicei, structura membranelor este descrisă folosind un model de mozaic fluid. Membrana are un cadru - două rânduri de molecule de lipide, strâns adiacente una cu cealaltă, precum cărămizile.
Orez. 1. Membrană biologică de tip sandwich.
Pe ambele părți suprafața lipidelor este acoperită cu proteine. Modelul mozaic este format din molecule de proteine distribuite neuniform pe suprafața membranei.
În funcție de gradul de scufundare în stratul bilipid, moleculele de proteine sunt împărțite în trei grupe:
- transmembranar;
- scufundat;
- superficial.
Proteinele oferă principala proprietate a membranei - permeabilitatea sa selectivă la diferite substanțe.
Tipuri de membrane
Toate membranele celulare în funcție de localizare pot fi împărțite în următoarele tipuri:
- extern;
- nuclear;
- membrane organele.
Cito extern membrană plasmatică, sau plasmalema, este limita celulei. Conectându-se cu elementele citoscheletului, își menține forma și dimensiunea.
Orez. 2. Citoscheletul.
Membrana nucleară, sau caryolema, este limita conținutului nuclear. Este construit din două membrane, foarte asemănătoare cu cea exterioară. Membrana exterioară a nucleului este conectată la membranele reticulului endoplasmatic (RE) și, prin pori, la membrana interioară.
Membranele ER pătrund în întreaga citoplasmă, formând suprafețe pe care are loc sinteza diferitelor substanțe, inclusiv a proteinelor membranare.
Membrane organele
Majoritatea organelelor au o structură de membrană.
Pereții sunt construiți dintr-o singură membrană:
- complexul Golgi;
- vacuole;
- lizozomi
Plastidele și mitocondriile sunt construite din două straturi de membrane. Membrana lor exterioară este netedă, iar cea interioară formează multe pliuri.
Caracteristicile membranelor fotosintetice ale cloroplastelor sunt molecule de clorofilă încorporate.
Celulele animale au un strat de carbohidrați pe suprafața membranei lor exterioare numit glicocalix.
Orez. 3. Glicocalix.
Glicocalixul este cel mai dezvoltat în celulele epiteliului intestinal, unde creează condiții pentru digestie și protejează plasmalema.
Tabelul „Structura membranei celulare”
Ce am învățat?
Ne-am uitat la structura și funcțiile membranei celulare. Membrana este o barieră selectivă (selectivă) a celulei, nucleului și organelelor. Structura membranei celulare este descrisă de modelul mozaic fluid. Conform acestui model, moleculele de proteine sunt construite în stratul dublu de lipide vâscoase.
Test pe tema
Evaluarea raportului
Rata medie: 4.5. Evaluări totale primite: 270.
Toate membranele celulare sunt caracterizate de un principiu structural (Fig. 1). Acestea se bazează pe două straturi de lipide (molecule de grăsime, dintre care majoritatea sunt fosfolipide, dar există și colesterol și glicolipide).
Fig.1. Diagrama structurii unei membrane celulare
Moleculele de lipide din membrană au un cap (o regiune care atrage apa și tinde să interacționeze cu ea, numită hidrofilă) și o coadă, care este hidrofobă (respinge moleculele de apă și evită apropierea acestora). Ca urmare a acestei diferențe în proprietățile capului și cozii moleculelor de lipide, acestea din urmă, atunci când lovesc suprafața apei, se aliniază în rânduri: cap la cap, coadă la coadă și formează un strat dublu în care hidrofilul. capetele sunt îndreptate spre apă, iar cozile hidrofobe se înfruntă una cu cealaltă. Cozile sunt situate în interiorul acestui strat dublu. Prezența unui strat lipidic formează un spațiu închis, izolează citoplasma de mediul apos înconjurător și creează un obstacol în calea trecerii apei și a substanțelor solubile în aceasta prin membrana celulară. Grosimea unui astfel de strat dublu lipidic este de aproximativ 5 nm.
Membranele conțin și proteine. Moleculele lor sunt de 40-50 de ori mai mari ca volum și masă decât moleculele lipidelor membranare. Datorită proteinelor, grosimea membranei ajunge la 7 - 10 nm. În ciuda faptului că masele totale de proteine și lipide din majoritatea membranelor sunt aproape egale, numărul de molecule de proteine din membrană este de zeci de ori mai mic decât moleculele de lipide. De obicei, moleculele de proteine sunt localizate separat. Ele par a fi dizolvate în membrană, se pot mișca și își pot schimba poziția în ea. Acesta a fost motivul pentru care structura membranei a fost numită mozaic lichid. Moleculele de lipide se pot deplasa, de asemenea, de-a lungul membranei și chiar să sară de la un strat de lipide la altul. În consecință, membrana are semne de fluiditate și în același timp are proprietatea de a se auto-asambla și poate fi restaurată după deteriorare datorită capacității moleculelor de lipide de a se alinia într-un strat dublu lipidic.
Moleculele de proteine pot pătrunde în întreaga membrană, astfel încât secțiunile lor terminale să iasă dincolo de limitele sale transversale. Astfel de proteine sunt numite transmembranare sau integrale. Există și proteine care sunt doar parțial scufundate în membrană sau situate pe suprafața acesteia.
Proteinele membranei celulare îndeplinesc numeroase funcții. Pentru a îndeplini fiecare funcție, genomul celular asigură lansarea sintezei unei proteine specifice. Chiar și în membrana relativ simplă a unei celule roșii din sânge există aproximativ 100 de proteine diferite.
Printre cele mai importante funcții ale proteinelor membranare se numără:
1) receptor - interacțiunea cu moleculele de semnalizare și transmiterea semnalului în celulă;
2) transport - transfer de substante prin membrane si asigurarea schimbului intre citosol si mediu. Există mai multe tipuri de molecule proteice (translocaze) care asigură transportul transmembranar. Printre acestea se numara si proteine care formeaza canale care patrund in membrana si prin ele are loc difuzia anumitor substante intre citosol si spatiul extracelular. Astfel de canale sunt cel mai adesea ion-selective, de exemplu. permite trecerea ionilor dintr-o singură substanță. Există și canale a căror selectivitate este mai mică, de exemplu, permit trecerea ionilor Na + și K, K și C1~. Există și proteine purtătoare care asigură transportul unei substanțe peste o membrană prin schimbarea poziției acesteia în această membrană;
3) adeziv - proteinele împreună cu carbohidrații participă la aderență (adeziune, lipire a celulelor în timpul reacțiilor imune, asocierea celulelor în straturi și țesuturi);
4) enzimatice - unele proteine încorporate în membrană acționează ca catalizatori pentru reacții biochimice, a căror apariție este posibilă numai în contact cu membranele celulare;
5) mecanice - proteinele asigură rezistența și elasticitatea membranelor, legătura lor cu citoscheletul. De exemplu, în eritrocite acest rol este jucat de spectrina proteică, care sub forma unei structuri de plasă este atașată de suprafața interioară a membranei eritrocitelor și are conexiuni cu proteinele intracelulare care alcătuiesc citoscheletul. Acest lucru conferă celulelor roșii elasticitate, capacitatea de a schimba și restabili forma atunci când trec prin capilarele sanguine. Membrană celulară // http://humbio.ru/humbio/cytology/000e4e66.htm
Carbohidrații reprezintă doar 2-10% din masa membranei, cantitatea lor variază în diferite celule. Datorită carbohidraților, apar anumite tipuri de interacțiuni intercelulare; ele participă la recunoașterea celulei a antigenelor străine și, împreună cu proteinele, creează o structură antigenică unică a membranei de suprafață a propriei celule. Prin astfel de antigene, celulele se recunosc între ele, se unesc în țesut și se lipesc împreună pentru o perioadă scurtă de timp pentru a transmite molecule semnal. Compușii proteinelor cu zaharuri se numesc glicoproteine. Dacă carbohidrații sunt combinați cu lipide, atunci astfel de molecule se numesc glicolipide.
Datorită interacțiunii substanțelor incluse în membrană și ordinii relative a dispoziției lor, membrana celulară capătă o serie de proprietăți și funcții care nu pot fi reduse la o simplă sumă a proprietăților substanțelor care o formează.
Membrana celulară este structura plană din care este construită celula. Este prezent în toate organismele. A ei proprietăți unice asigură activitatea vitală a celulelor.
Tipuri de membrane
Există trei tipuri de membrane celulare:
- extern;
- nuclear;
- membrane organele.
Membrana citoplasmatică exterioară creează limitele celulei. Nu trebuie confundat cu peretele celular sau membrana găsită în plante, ciuperci și bacterii.
Diferența dintre peretele celular și membrana celulară este grosimea sa semnificativ mai mare și predominanța funcției de protecție asupra funcției de schimb. Membrana este situată sub peretele celular.
Membrana nucleară separă conținutul nucleului de citoplasmă.
TOP 4 articolecare citesc împreună cu asta
Printre organelele celulare se numără cele a căror formă este formată din una sau două membrane:
- mitocondriile;
- plastide;
- vacuole;
- complexul Golgi;
- lizozomi;
- reticulul endoplasmatic (RE).
Structura membranei
Conform conceptelor moderne, structura membranei celulare este descrisă folosind un model de mozaic lichid. Baza membranei este un strat bilipid - două niveluri de molecule lipidice formând un plan. Pe ambele părți ale stratului bilipid există molecule de proteine. Unele proteine sunt scufundate în stratul bilipid, unele trec prin el.
Orez. 1. Membrana celulara.
Celulele animale au un complex de carbohidrați pe suprafața membranei. Când se studiază o celulă la microscop, s-a observat că membrana este în mișcare constantă și este eterogenă ca structură.
Membrana este un mozaic atât în sens morfologic cât și funcțional, deoarece diferitele sale secțiuni conțin diverse substanțeși au proprietăți fiziologice diferite.
Proprietăți și funcții
Orice structură de frontieră îndeplinește funcții de protecție și de schimb. Acest lucru se aplică tuturor tipurilor de membrane.
Implementarea acestor funcții este facilitată de proprietăți precum:
- plastic;
- capacitate mare de recuperare;
- semi-permeabilitate.
Proprietatea semi-permeabilității este că unele substanțe nu au voie să treacă prin membrană, în timp ce altele trec liber. Așa se realizează funcția de control a membranei.
De asemenea, membrana exterioară asigură comunicarea între celule datorită numeroaselor excrescențe și eliberării unei substanțe adezive care umple spațiul intercelular.
Transportul substanțelor prin membrană
Substanțele pătrund prin membrana exterioară în următoarele moduri:
- prin pori cu ajutorul enzimelor;
- direct prin membrană;
- pinocitoză;
- fagocitoză.
Primele două metode sunt folosite pentru a transporta ionii și moleculele mici. Moleculele mari intră în celulă prin pinocitoză (in stare lichida) și fagocitoză (în formă solidă).
Orez. 2. Schema de pino- și fagocitoză.
Membrana înfășoară particulele alimentare și o blochează în vacuola digestivă.
Apa și ionii trec în celulă fără cheltuială de energie, prin transport pasiv. Moleculele mari se deplasează prin transport activ, consumând resurse energetice.
Transport intracelular
De la 30% la 50% din volumul celular este ocupat de reticulul endoplasmatic. Acesta este un fel de sistem de cavități și canale care conectează toate părțile celulei și asigură transportul intracelular ordonat al substanțelor.
Evaluarea raportului
Rata medie: 4.7. Evaluări totale primite: 190.
