Структурата на клетъчната мембрана е фигура с надписи. Клетка и клетъчна мембрана. Основни функции на клетъчната мембрана

Основната структурна единица на живия организъм е клетката, която е диференцирана част от цитоплазмата, заобиколена от клетъчна мембрана. С оглед на факта, че клетката изпълнява много важни функции, като възпроизводство, хранене, движение, черупката трябва да бъде пластична и плътна.

История на откриването и изследването на клетъчната мембрана

През 1925 г. Грендел и Гордър правят успешен експеримент за идентифициране на "сенките" на еритроцитите или празните черупки. Въпреки няколко груби грешки, учените откриха липидния двоен слой. Тяхната работа е продължена от Даниели, Доусън през 1935 г., Робъртсън през 1960 г. В резултат на дългогодишна работа и натрупване на аргументи през 1972 г. Сингър и Никълсън създават флуиден мозаечен модел на структурата на мембраната. По-нататъшни експерименти и проучвания потвърдиха работата на учените.

Значение

Какво е клетъчна мембрана? Тази дума започва да се използва преди повече от сто години, в превод от латински означава "филм", "кожа". Така се обозначава границата на клетката, която е естествена бариера между вътрешното съдържание и външната среда. Структурата на клетъчната мембрана предполага полупропускливост, поради което влагата и хранителните вещества и продуктите на гниене могат свободно да преминават през нея. Тази обвивка може да се нарече основният структурен компонент на организацията на клетката.

Помислете за основните функции на клетъчната мембрана

1. Разделя вътрешното съдържание на клетката и компонентите на външната среда.

2. Спомага за поддържането на постоянен химичен състав на клетката.

3. Регулира правилния метаболизъм.

4. Осигурява взаимовръзка между клетките.

5. Разпознава сигнали.

6. Защитна функция.

"плазмена обвивка"

Външната клетъчна мембрана, наричана още плазмена мембрана, е ултрамикроскопичен филм с дебелина от пет до седем нанометра. Състои се главно от протеинови съединения, фосфолиди, вода. Филмът е еластичен, лесно абсорбира вода и също така бързо възстановява целостта си след повреда.

Различава се в универсална структура. Тази мембрана заема гранична позиция, участва в процеса на селективна пропускливост, екскреция на продуктите на гниене, синтезира ги. Връзката със "съседите" и надеждната защита на вътрешното съдържание от увреждане го прави важен компонент в такъв въпрос като структурата на клетката. Клетъчната мембрана на животинските организми понякога се оказва покрита с най-тънкия слой - гликокаликс, който включва протеини и полизахариди. Растителните клетки извън мембраната са защитени от клетъчна стена, която действа като опора и поддържа формата. Основен компонент в състава му са фибри (целулоза) - полизахарид, който е неразтворим във вода.

По този начин външната клетъчна мембрана изпълнява функцията на възстановяване, защита и взаимодействие с други клетки.

Структурата на клетъчната мембрана

Дебелината на тази подвижна обвивка варира от шест до десет нанометра. Клетъчната мембрана на клетката има специален състав, чиято основа е липидният двоен слой. Хидрофобните опашки, които са инертни към водата, са разположени отвътре, докато хидрофилните глави, които взаимодействат с водата, са обърнати навън. Всеки липид е фосфолипид, който е резултат от взаимодействието на вещества като глицерол и сфингозин. Липидното скеле е плътно заобиколено от протеини, които са разположени в непрекъснат слой. Част от тях са потопени в липидния слой, останалите преминават през него. В резултат на това се образуват водопропускливи зони. Функциите, изпълнявани от тези протеини, са различни. Някои от тях са ензими, останалите са транспортни протеини, които пренасят различни вещества от външната среда в цитоплазмата и обратно.

Клетъчната мембрана е проникната и тясно свързана с интегрални протеини, докато връзката с периферните е по-слаба. Тези протеини изпълняват важна функция, която е да поддържат структурата на мембраната, да приемат и преобразуват сигнали от околната среда, да транспортират вещества и да катализират реакциите, протичащи върху мембраните.

Съединение

база клетъчната мембранапредставлява бимолекулен слой. Благодарение на своята непрекъснатост, клетката има бариерни и механични свойства. На различни етапи от живота този двуслой може да бъде нарушен. В резултат на това се образуват структурни дефекти на хидрофилни пори. В този случай абсолютно всички функции на такъв компонент като клетъчната мембрана могат да се променят. В този случай ядрото може да страда от външни влияния.

Имоти

Клетъчната мембрана на клетката има интересни функции. Поради своята течливост тази обвивка не е твърда структура и по-голямата част от протеините и липидите, които съставляват нейния състав, се движат свободно в равнината на мембраната.

Като цяло клетъчната мембрана е асиметрична, така че съставът на протеиновия и липидния слой е различен. Плазмените мембрани в животинските клетки имат гликопротеинов слой от външната страна, който изпълнява рецепторни и сигнални функции, а също така играе важна роля в процеса на комбиниране на клетките в тъкан. Клетъчната мембрана е полярна, тоест зарядът отвън е положителен, а отвътре е отрицателен. В допълнение към всичко по-горе, клетъчната мембрана има селективна проницателност.

Това означава, че освен вода, в клетката се допускат само определена група молекули и йони от разтворени вещества. Концентрацията на вещество като натрий в повечето клетки е много по-ниска, отколкото във външната среда. За калиевите йони е характерно различно съотношение: броят им в клетката е много по-висок, отколкото в околен свят. В тази връзка натриевите йони са склонни да проникнат през клетъчната мембрана, а калиевите йони са склонни да се освобождават навън. При тези обстоятелства мембраната активира специална система, която изпълнява "изпомпваща" роля, изравнявайки концентрацията на веществата: натриевите йони се изпомпват към клетъчната повърхност, а калиевите йони се изпомпват навътре. Тази функция е включена в най-важните функции на клетъчната мембрана.

Тази тенденция на натриевите и калиеви йони да се движат навътре от повърхността играе голяма роля в транспортирането на захар и аминокиселини в клетката. В процеса на активно отстраняване на натриевите йони от клетката, мембраната създава условия за нови притоци на глюкоза и аминокиселини вътре. Напротив, в процеса на прехвърляне на калиеви йони в клетката, броят на "преносителите" на разпадните продукти от вътрешността на клетката към външната среда се попълва.

Как се подхранва клетката през клетъчната мембрана?

Много клетки приемат вещества чрез процеси като фагоцитоза и пиноцитоза. При първия вариант от гъвкава външна мембрана се създава малка вдлъбнатина, в която се намира уловената частица. След това диаметърът на вдлъбнатината става по-голям, докато заобиколената частица навлезе в клетъчната цитоплазма. Чрез фагоцитозата се хранят някои протозои, като амеба, както и кръвни клетки - левкоцити и фагоцити. По същия начин клетките абсорбират течност, която съдържа необходимите хранителни вещества. Това явление се нарича пиноцитоза.

Външната мембрана е тясно свързана с ендоплазмения ретикулум на клетката.

В много видове основни тъканни компоненти, издатини, гънки и микровили са разположени на повърхността на мембраната. Растителните клетки от външната страна на тази черупка са покрити с друга, дебела и ясно видима под микроскоп. Влакното, от което са направени, помага за формирането на опората за растителни тъкани като дърво. Животинските клетки също имат редица външни структури, които се намират върху клетъчната мембрана. Те имат изключително защитен характер, пример за това е хитинът, съдържащ се в покривните клетки на насекомите.

В допълнение към клетъчната мембрана има вътреклетъчна мембрана. Неговата функция е да разделя клетката на няколко специализирани затворени отделения – отделения или органели, където трябва да се поддържа определена среда.

По този начин е невъзможно да се надценява ролята на такъв компонент на основната единица на живия организъм като клетъчната мембрана. Структурата и функциите предполагат значително разширяване на общата клетъчна повърхност, подобряване на метаболитните процеси. Тази молекулярна структура се състои от протеини и липиди. Отделяйки клетката от външната среда, мембраната осигурява нейната цялост. С негова помощ междуклетъчните връзки се поддържат на достатъчно силно ниво, образувайки тъкани. В тази връзка можем да заключим, че една от най-важните роли в клетката играе клетъчната мембрана. Устройството и изпълняваните от него функции са коренно различни при различни клетки, в зависимост от предназначението им. Чрез тези характеристики се постига разнообразие от физиологична активност на клетъчните мембрани и тяхната роля в съществуването на клетките и тъканите.

За никого не е тайна, че всички живи същества на нашата планета са съставени от техните клетки, тези безброй "" органични вещества. Клетките от своя страна са заобиколени от специална защитна обвивка - мембрана, която играе много важна роля в живота на клетката, като функциите на клетъчната мембрана не се ограничават до защитата на клетката, а представляват най-сложния включен механизъм в клетъчното възпроизвеждане, хранене и регенерация.

Какво е клетъчна мембрана

Самата дума „мембрана“ се превежда от латински като „филм“, въпреки че мембраната не е просто вид филм, в който е обвита клетката, а комбинация от два филма, свързани помежду си и имащи различни свойства. Всъщност клетъчната мембрана е трислойна липопротеинова (мастно-протеинова) обвивка, която отделя всяка клетка от съседните клетки и околната среда и осъществява контролиран обмен между клетките и околната среда, това е академичната дефиниция за това какво е клетка мембраната е.

Стойността на мембраната е просто огромна, защото тя не само отделя една клетка от друга, но също така осигурява взаимодействието на клетката, както с други клетки, така и с околната среда.

История на изследването на клетъчните мембрани

Важен принос в изследването на клетъчната мембрана направиха двама немски учени Гортер и Грендел през 1925 г. Тогава успяха да проведат сложен биологичен експеримент върху червени кръвни клетки - еритроцити, по време на който учените получиха така наречените "сенки", празни черупки от еритроцити, които бяха сгънати в една купчина и измериха повърхността, а също изчисли количеството липиди в тях. Въз основа на полученото количество липиди учените стигат до извода, че те са достатъчни точно за двойния слой на клетъчната мембрана.

През 1935 г. друга двойка изследователи на клетъчната мембрана, този път американците Даниел и Доусън, след серия от дълги експерименти, определят съдържанието на протеин в клетъчната мембрана. В противен случай беше невъзможно да се обясни защо мембраната има толкова високо повърхностно напрежение. Учените хитро представиха модел на клетъчната мембрана под формата на сандвич, в който ролята на хляб се играе от хомогенни липидно-протеинови слоеве, а между тях вместо масло има празнота.

През 1950 г., с появата на електронната теория на Даниел и Доусън, вече е възможно да се потвърдят практическите наблюдения - на микроснимки на клетъчната мембрана ясно се виждат слоеве от липидни и протеинови глави, както и празно пространство между тях.

През 1960 г. американският биолог Дж. Робъртсън развива теория за трислойната структура на клетъчните мембрани, която дълго време се счита за единствената вярна, но с по-нататъчно развитиенаука започват да се появяват съмнения в нейната непогрешимост. Така например, от гледна точка на клетките, би било трудно и трудоемко да се транспортират необходимите полезни вещества през целия „сандвич“

И едва през 1972 г. американските биолози С. Сингър и Г. Никълсън успяха да обяснят несъответствията на теорията на Робъртсън с помощта на нов течно-мозаичен модел на клетъчната мембрана. По-специално те установиха, че клетъчната мембрана не е хомогенна по състав, освен това е асиметрична и пълна с течност. Освен това клетките са в постоянно движение. А прословутите протеини, които изграждат клетъчната мембрана, имат различни структури и функции.

Свойства и функции на клетъчната мембрана

Сега нека да разгледаме какви функции изпълнява клетъчната мембрана:

Бариерната функция на клетъчната мембрана - мембраната, като истинска гранична охрана, стои на стража над границите на клетката, забавяйки, не пропускайки вредни или просто неподходящи молекули

Транспортната функция на клетъчната мембрана - мембраната е не само гранична охрана на портите на клетката, но и вид митнически контролно-пропускателен пункт, през който постоянно преминава обменът на полезни вещества с други клетки и околната среда.

Матрична функция - това е клетъчната мембрана, която определя местоположението една спрямо друга, регулира взаимодействието между тях.

Механична функция - отговаря за ограничаването на една клетка от друга и успоредно с това за правилното свързване на клетките една с друга, за оформянето им в хомогенна тъкан.

Защитната функция на клетъчната мембрана е в основата на изграждането на защитен щит на клетката. В природата тази функция може да бъде илюстрирана с твърда дървесина, плътна кожа, защитна обвивка, всичко това се дължи на защитната функция на мембраната.

Ензимната функция е друга важна функция, изпълнявана от някои клетъчни протеини. Например, поради тази функция, синтезът на храносмилателни ензими се извършва в чревния епител.

Също така, в допълнение към всичко това, клетъчният метаболизъм се осъществява през клетъчната мембрана, което може да се осъществи в три различни реакции:

• Фагоцитозата е клетъчен обмен, при който фагоцитните клетки, вградени в мембраната, улавят и усвояват различни хранителни вещества.
• Пиноцитоза - е процесът на улавяне от клетъчната мембрана на молекулите на течността в контакт с нея. За да направите това, на повърхността на мембраната се образуват специални пипала, които сякаш обграждат капка течност, образувайки мехур, който впоследствие се „поглъща“ от мембраната.
• Екзоцитоза - е обратният процес, когато клетката освобождава секреторна функционална течност през мембраната на повърхността.

Структурата на клетъчната мембрана

Има три класа липиди в клетъчната мембрана:

• фосфолипиди (те са комбинация от мазнини и),
• гликолипиди (комбинация от мазнини и въглехидрати),
• холестерол.

Фосфолипидите и гликолипидите от своя страна се състоят от хидрофилна глава, в която се простират две дълги хидрофобни опашки. Холестеролът, от друга страна, заема пространството между тези опашки, предотвратявайки ги от огъване, всичко това в някои случаи прави мембраната на определени клетки много твърда. В допълнение към всичко това молекулите на холестерола регулират структурата на клетъчната мембрана.

Но както и да е, най-важната част от структурата на клетъчната мембрана е протеинът или по-скоро различни протеини, които играят различни важни роли. Въпреки разнообразието от протеини, съдържащи се в мембраната, има нещо, което ги обединява - пръстеновидните липиди са разположени около всички мембранни протеини. Ануларните липиди са специални структурирани мазнини, които служат като вид защитна обвивка за протеини, без които те просто не биха работили.

Структурата на клетъчната мембрана има три слоя: основата на клетъчната мембрана е хомогенен течен липиден слой. Белтъците го покриват от двете страни като мозайка. Именно протеините, в допълнение към описаните по-горе функции, играят и ролята на своеобразни канали, през които през мембраната преминават вещества, които не могат да проникнат през течния слой на мембраната. Те включват например калиеви и натриеви йони, за тяхното проникване през мембраната природата осигурява специални йонни канали на клетъчните мембрани. С други думи, протеините осигуряват пропускливостта на клетъчните мембрани.

Ако погледнем клетъчната мембрана през микроскоп, ще видим слой липиди, образуван от малки сферични молекули, върху които белтъците плуват като в морето. Сега знаете какви вещества са част от клетъчната мембрана.

Клетъчна мембрана, видео

И накрая едно образователно видео за клетъчната мембрана.

Тази статия е достъпна на английски език – .

Клетъчната мембрана е равнинната структура, от която е изградена клетката. Присъства във всички организми. нея уникални свойстваосигурява жизнеспособност на клетките.

Видове мембрани

Има три вида клетъчни мембрани:

• открито;
• ядрен;
• органелни мембрани.

Външната цитоплазмена мембрана създава границите на клетката. Не трябва да се бърка с клетъчната стена или мембраната, открита в растенията, гъбите и бактериите.

Разликата между клетъчната стена и клетъчната мембрана е в много по-голямата дебелина и преобладаването на защитната функция над обменната. Мембраната се намира под клетъчната стена.

Ядрената мембрана отделя съдържанието на ядрото от цитоплазмата.

ТОП 4 статиикоито четат заедно с това

Сред клетъчните органели има такива, чиято форма се формира от една или две мембрани:

• митохондриите;
• пластиди;
• вакуоли;
• Комплекс Голджи;
• лизозоми;
• ендоплазмен ретикулум (ER).

Структура на мембраната

Според съвременните концепции структурата на клетъчната мембрана се описва с помощта на флуиден мозаечен модел. Основата на мембраната е липидният слой - две нива от липидни молекули, образуващи равнина. Протеиновите молекули са разположени от двете страни на билипидния слой. Някои протеини са потопени в билипидния слой, други преминават през него.

Ориз. 1. Клетъчна мембрана.

Животинските клетки имат комплекс от въглехидрати на повърхността на мембраната. При изследване на клетката под микроскоп беше отбелязано, че мембраната е в постоянно движение и е разнородна по структура.

Мембраната е мозайка както в морфологичен, така и във функционален смисъл, тъй като различните й части съдържат различни вещества и имат различни физиологични свойства.

Свойства и функции

Всяка гранична структура изпълнява защитни и обменни функции. Това важи за всички видове мембрани.

Изпълнението на тези функции се улеснява от такива свойства като:

• пластмаса;
• висока способност за възстановяване;
• полупропускливост.

Свойството на полупропускливост се състои в това, че някои вещества не преминават през мембраната, докато други преминават свободно. Така се осъществява контролната функция на мембраната.

Също така, външната мембрана осигурява комуникация между клетките поради множество израстъци и освобождаване на лепило, което запълва междуклетъчното пространство.

Пренос на вещества през мембраната

Веществата преминават през външната мембрана по следните начини:

• през порите с помощта на ензими;
• директно през мембраната;
• пиноцитоза;
• фагоцитоза.

Първите два начина транспортират йони и малки молекули. Големите молекули навлизат в клетката чрез пиноцитоза течно състояние) и фагоцитоза (в твърда форма).

Ориз. 2. Схема на пино- и фагоцитоза.

Мембраната се увива около частицата храна и я затваря в храносмилателната вакуола.

Водата и йоните преминават в клетката без разход на енергия, чрез пасивен транспорт. Големите молекули се движат чрез активен транспорт, с изразходване на енергийни ресурси.

вътреклетъчен транспорт

От 30% до 50% от обема на клетката е зает от ендоплазмения ретикулум. Това е вид система от кухини и канали, която свързва всички части на клетката и осигурява подреден вътреклетъчен транспорт на вещества.

Ориз. 3. EPS чертеж.

По този начин значителна маса от клетъчни мембрани е концентрирана в EPS.

Какво научихме?

Разбрахме какво е клетъчна мембрана в биологията. Това е структурата, върху която са изградени всички живи клетки. Неговото значение в клетката се състои в: ограничаване на пространството на органелите, ядрото и клетката като цяло, осигуряване на селективно навлизане на вещества в клетката и ядрото. Мембраната съдържа липидни и протеинови молекули.

Тематическа викторина

Доклад за оценка

Среден рейтинг: 4.7. Общо получени оценки: 414.

Изучаването на структурата на организмите, както и на растенията, животните и хората, е клонът на биологията, наречен цитология. Учените са установили, че съдържанието на клетката, което се намира вътре в нея, е доста сложно. Той е заобиколен от така наречения повърхностен апарат, който включва външната клетъчна мембрана, надмембранни структури: гликокаликс и микрофиламенти, пеликула и микротубули, които образуват неговия субмембранен комплекс.

В тази статия ще проучим структурата и функциите на външната клетъчна мембрана, която е част от повърхностния апарат различни видовеклетки.

Какви са функциите на външната клетъчна мембрана?

Както беше описано по-рано, външната мембрана е част от повърхностния апарат на всяка клетка, който успешно разделя вътрешното й съдържание и предпазва клетъчните органели от неблагоприятни условия на околната среда. Друга функция е да осигури обмен на вещества между клетъчното съдържание и тъканната течност, следователно външната клетъчна мембрана транспортира молекули и йони, влизащи в цитоплазмата, и също така помага за отстраняването на токсините и излишните токсични вещества от клетката.

Структурата на клетъчната мембрана

Мембраните или плазмалемите на различните видове клетки са много различни една от друга. основно, химическа структура, както и относителното съдържание на липиди, гликопротеини, протеини в тях и съответно естеството на разположените в тях рецептори. Външният, който се определя предимно от индивидуалния състав на гликопротеините, участва в разпознаването на стимулите от околната среда и в реакциите на самата клетка към техните действия. Някои видове вируси могат да взаимодействат с протеини и гликолипиди на клетъчните мембрани, в резултат на което проникват в клетката. Херпесните и грипните вируси могат да използват, за да изградят своята защитна обвивка.

А вирусите и бактериите, така наречените бактериофаги, се прикрепят към клетъчната мембрана и я разтварят на мястото на контакт с помощта на специален ензим. След това в образуваната дупка преминава молекула вирусна ДНК.

Характеристики на структурата на плазмената мембрана на еукариотите

Спомнете си, че външната клетъчна мембрана изпълнява функцията на транспорт, т.е. прехвърляне на вещества в и от нея във външната среда. За извършване на такъв процес е необходима специална структура. Всъщност плазмалемата е постоянна, универсална система от повърхностния апарат за всички. Това е тънък (2-10 Nm), но доста плътен многослоен филм, който покрива цялата клетка. Неговата структура е изследвана през 1972 г. от такива учени като Д. Сингър и Г. Никълсън, те също създават течно-мозаечен модел на клетъчната мембрана.

Основните химични съединения, които го образуват, са подредени молекули на протеини и определени фосфолипиди, които са разпръснати в течна липидна среда и приличат на мозайка. По този начин клетъчната мембрана се състои от два слоя липиди, чиито неполярни хидрофобни "опашки" са вътре в мембраната, а полярните хидрофилни глави са обърнати към цитоплазмата на клетката и интерстициалната течност.

Липидният слой е проникнат от големи протеинови молекули, които образуват хидрофилни пори. Чрез тях се транспортират водни разтвори на глюкоза и минерални соли. Някои протеинови молекули са разположени както на външната, така и на вътрешната повърхност на плазмалемата. Така на външната клетъчна мембрана в клетките на всички организми с ядра има въглехидратни молекули, свързани чрез ковалентни връзки с гликолипиди и гликопротеини. Съдържанието на въглехидрати в клетъчните мембрани варира от 2 до 10%.

Структурата на плазмалемата на прокариотните организми

Външната клетъчна мембрана при прокариотите изпълнява подобни функции на плазмените мембрани на клетките на ядрените организми, а именно: възприемане и предаване на информация, идваща от външната среда, транспорт на йони и разтвори в и извън клетката и защита на цитоплазмата от чужди реагенти отвън. Може да образува мезозоми - структури, които възникват, когато плазмалемата изпъкне в клетката. Те могат да съдържат ензими, участващи в метаболитните реакции на прокариотите, например в репликацията на ДНК, синтеза на протеини.

Мезозомите също съдържат редокс ензими, докато фотосинтетичните съдържат бактериохлорофил (в бактериите) и фикобилин (в цианобактериите).

Ролята на външните мембрани в междуклетъчните контакти

Продължавайки да отговаряме на въпроса какви функции изпълнява външната клетъчна мембрана, нека се спрем на нейната роля в растителните клетки.В растителните клетки в стените на външната клетъчна мембрана се образуват пори, преминаващи в целулозния слой. Чрез тях е възможно излизането на цитоплазмата на клетката навън; такива тънки канали се наричат ​​плазмодесми.

Благодарение на тях връзката между съседните растителни клетки е много силна. В човешките и животинските клетки местата на контакт между съседни клетъчни мембрани се наричат ​​десмозоми. Те са характерни за ендотелните и епителните клетки и се срещат и в кардиомиоцитите.

Помощни образувания на плазмалемата

За да разберем как растителните клетки се различават от животинските, помага да се проучат структурните характеристики на техните плазмени мембрани, които зависят от това какви функции изпълнява външната клетъчна мембрана. Над него в животинските клетки има слой гликокаликс. Образува се от полизахаридни молекули, свързани с протеини и липиди на външната клетъчна мембрана. Благодарение на гликокаликса възниква адхезия (залепване) между клетките, което води до образуването на тъкани, следователно участва в сигналната функция на плазмалемата - разпознаването на стимули от околната среда.

Как е пасивният транспорт на определени вещества през клетъчните мембрани

Както бе споменато по-рано, външната клетъчна мембрана участва в процеса на транспортиране на вещества между клетката и външната среда. Има два вида транспорт през плазмалемата: пасивен (дифузия) и активен транспорт. Първият включва дифузия, улеснена дифузия и осмоза. Движението на веществата по концентрационния градиент зависи преди всичко от масата и размера на молекулите, преминаващи през клетъчната мембрана. Например, малки неполярни молекули лесно се разтварят в средния липиден слой на плазмалемата, преминават през него и попадат в цитоплазмата.

големи молекули органична материяпроникват в цитоплазмата с помощта на специални протеини-носители. Те са специфични за видовете и, когато се комбинират с частица или йон, пасивно ги пренасят през мембраната по концентрационния градиент, без да изразходват енергия (пасивен транспорт). Този процес е в основата на такова свойство на плазмалемата като селективна пропускливост. Енергия в ход АТФ молекулине се използва и клетката го запазва за други метаболитни реакции.

Активен транспорт на химични съединения през плазмалемата

Тъй като външната клетъчна мембрана осигурява преноса на молекули и йони от външната среда в клетката и обратно, става възможно да се отстранят продуктите на дисимилация, които са токсини, навън, т.е. в междуклетъчната течност. възниква срещу градиент на концентрация и изисква използването на енергия под формата на ATP молекули. Той също така включва протеини носители, наречени АТФази, които също са ензими.

Пример за такъв транспорт е натриево-калиевата помпа (натриевите йони преминават от цитоплазмата към външната среда, а калиевите йони се изпомпват в цитоплазмата). Епителните клетки на червата и бъбреците са способни на това. Разновидности на този метод на прехвърляне са процесите на пиноцитоза и фагоцитоза. По този начин, след като проучи какви функции изпълнява външната клетъчна мембрана, може да се установи, че хетеротрофните протисти, както и клетките на висшите животински организми, например левкоцитите, са способни на пино- и фагоцитоза.

Биоелектрични процеси в клетъчните мембрани

Установено е, че има потенциална разлика между външната повърхност на плазмалемата (тя е положително заредена) и париеталния слой на цитоплазмата, който е отрицателно зареден. Нарича се потенциал на покой и е присъщ на всички живи клетки. И нервната тъкан има не само потенциал за покой, но и е способна да провежда слаби биотокове, което се нарича процес на възбуждане. Външни мембрани нервни клетки – неврони, приемайки дразнене от рецепторите, те започват да променят зарядите: натриевите йони масово навлизат в клетката и повърхността на плазмалемата става електроотрицателна. И париеталният слой на цитоплазмата, поради излишък от катиони, получава положителен заряд. Това обяснява защо външната клетъчна мембрана на неврона се презарежда, което предизвиква провеждането на нервните импулси, които са в основата на процеса на възбуждане.

Основната структурна единица на живия организъм е клетката, която е диференцирана част от цитоплазмата, заобиколена от клетъчна мембрана. С оглед на факта, че клетката изпълнява много важни функции, като възпроизводство, хранене, движение, черупката трябва да бъде пластична и плътна.

История на откриването и изследването на клетъчната мембрана

През 1925 г. Грендел и Гордър правят успешен експеримент за идентифициране на "сенките" на еритроцитите или празните черупки. Въпреки няколко груби грешки, учените откриха липидния двоен слой. Тяхната работа е продължена от Даниели, Доусън през 1935 г., Робъртсън през 1960 г. В резултат на дългогодишна работа и натрупване на аргументи през 1972 г. Сингър и Никълсън създават флуиден мозаечен модел на структурата на мембраната. По-нататъшни експерименти и проучвания потвърдиха работата на учените.

Значение

Какво е клетъчна мембрана? Тази дума започва да се използва преди повече от сто години, в превод от латински означава "филм", "кожа". Така се обозначава границата на клетката, която е естествена бариера между вътрешното съдържание и външната среда. Структурата на клетъчната мембрана предполага полупропускливост, поради което влагата и хранителните вещества и продуктите на гниене могат свободно да преминават през нея. Тази обвивка може да се нарече основният структурен компонент на организацията на клетката.

Помислете за основните функции на клетъчната мембрана

1. Разделя вътрешното съдържание на клетката и компонентите на външната среда.

2. Спомага за поддържането на постоянен химичен състав на клетката.

3. Регулира правилния метаболизъм.

4. Осигурява взаимовръзка между клетките.

5. Разпознава сигнали.

6. Защитна функция.

"плазмена обвивка"

Външната клетъчна мембрана, наричана още плазмена мембрана, е ултрамикроскопичен филм с дебелина от пет до седем нанометра. Състои се главно от протеинови съединения, фосфолиди, вода. Филмът е еластичен, лесно абсорбира вода и също така бързо възстановява целостта си след повреда.

Различава се в универсална структура. Тази мембрана заема гранична позиция, участва в процеса на селективна пропускливост, екскреция на продуктите на гниене, синтезира ги. Връзката със "съседите" и надеждната защита на вътрешното съдържание от увреждане го прави важен компонент в такъв въпрос като структурата на клетката. Клетъчната мембрана на животинските организми понякога се оказва покрита с най-тънкия слой - гликокаликс, който включва протеини и полизахариди. Растителните клетки извън мембраната са защитени от клетъчна стена, която действа като опора и поддържа формата. Основен компонент в състава му са фибри (целулоза) - полизахарид, който е неразтворим във вода.

По този начин външната клетъчна мембрана изпълнява функцията на възстановяване, защита и взаимодействие с други клетки.

Структурата на клетъчната мембрана

Дебелината на тази подвижна обвивка варира от шест до десет нанометра. Клетъчната мембрана на клетката има специален състав, чиято основа е липидният двоен слой. Хидрофобните опашки, които са инертни към водата, са разположени отвътре, докато хидрофилните глави, които взаимодействат с водата, са обърнати навън. Всеки липид е фосфолипид, който е резултат от взаимодействието на вещества като глицерол и сфингозин. Липидното скеле е плътно заобиколено от протеини, които са разположени в непрекъснат слой. Част от тях са потопени в липидния слой, останалите преминават през него. В резултат на това се образуват водопропускливи зони. Функциите, изпълнявани от тези протеини, са различни. Някои от тях са ензими, останалите са транспортни протеини, които пренасят различни вещества от външната среда в цитоплазмата и обратно.

Клетъчната мембрана е проникната и тясно свързана с интегрални протеини, докато връзката с периферните е по-слаба. Тези протеини изпълняват важна функция, която е да поддържат структурата на мембраната, да приемат и преобразуват сигнали от околната среда, да транспортират вещества и да катализират реакциите, протичащи върху мембраните.

Съединение

Основата на клетъчната мембрана е бимолекулен слой. Благодарение на своята непрекъснатост, клетката има бариерни и механични свойства. На различни етапи от живота този двуслой може да бъде нарушен. В резултат на това се образуват структурни дефекти на хидрофилни пори. В този случай абсолютно всички функции на такъв компонент като клетъчната мембрана могат да се променят. В този случай ядрото може да страда от външни влияния.

Имоти

Клетъчната мембрана на клетката има интересни характеристики. Поради своята течливост тази обвивка не е твърда структура и по-голямата част от протеините и липидите, които съставляват нейния състав, се движат свободно в равнината на мембраната.

Като цяло клетъчната мембрана е асиметрична, така че съставът на протеиновия и липидния слой е различен. Плазмените мембрани в животинските клетки имат гликопротеинов слой от външната страна, който изпълнява рецепторни и сигнални функции, а също така играе важна роля в процеса на комбиниране на клетките в тъкан. Клетъчната мембрана е полярна, тоест зарядът отвън е положителен, а отвътре е отрицателен. В допълнение към всичко по-горе, клетъчната мембрана има селективна проницателност.

Това означава, че освен вода, в клетката се допускат само определена група молекули и йони от разтворени вещества. Концентрацията на вещество като натрий в повечето клетки е много по-ниска, отколкото във външната среда. За калиевите йони е характерно различно съотношение: техният брой в клетката е много по-висок, отколкото в околната среда. В тази връзка натриевите йони са склонни да проникнат през клетъчната мембрана, а калиевите йони са склонни да се освобождават навън. При тези обстоятелства мембраната активира специална система, която изпълнява "изпомпваща" роля, изравнявайки концентрацията на веществата: натриевите йони се изпомпват към клетъчната повърхност, а калиевите йони се изпомпват навътре. Тази функция е включена в най-важните функции на клетъчната мембрана.

Тази тенденция на натриевите и калиеви йони да се движат навътре от повърхността играе голяма роля в транспортирането на захар и аминокиселини в клетката. В процеса на активно отстраняване на натриевите йони от клетката, мембраната създава условия за нови притоци на глюкоза и аминокиселини вътре. Напротив, в процеса на прехвърляне на калиеви йони в клетката, броят на "преносителите" на разпадните продукти от вътрешността на клетката към външната среда се попълва.

Как се подхранва клетката през клетъчната мембрана?

Много клетки приемат вещества чрез процеси като фагоцитоза и пиноцитоза. При първия вариант от гъвкава външна мембрана се създава малка вдлъбнатина, в която се намира уловената частица. След това диаметърът на вдлъбнатината става по-голям, докато заобиколената частица навлезе в клетъчната цитоплазма. Чрез фагоцитозата се хранят някои протозои, като амеба, както и кръвни клетки - левкоцити и фагоцити. По същия начин клетките абсорбират течност, която съдържа необходимите хранителни вещества. Това явление се нарича пиноцитоза.

Външната мембрана е тясно свързана с ендоплазмения ретикулум на клетката.

В много видове основни тъканни компоненти, издатини, гънки и микровили са разположени на повърхността на мембраната. Растителните клетки от външната страна на тази черупка са покрити с друга, дебела и ясно видима под микроскоп. Влакното, от което са направени, помага за формирането на опората за растителни тъкани като дърво. Животинските клетки също имат редица външни структури, които се намират върху клетъчната мембрана. Те имат изключително защитен характер, пример за това е хитинът, съдържащ се в покривните клетки на насекомите.

В допълнение към клетъчната мембрана има вътреклетъчна мембрана. Неговата функция е да разделя клетката на няколко специализирани затворени отделения – отделения или органели, където трябва да се поддържа определена среда.

По този начин е невъзможно да се надценява ролята на такъв компонент на основната единица на живия организъм като клетъчната мембрана. Структурата и функциите предполагат значително разширяване на общата клетъчна повърхност, подобряване на метаболитните процеси. Тази молекулярна структура се състои от протеини и липиди. Отделяйки клетката от външната среда, мембраната осигурява нейната цялост. С негова помощ междуклетъчните връзки се поддържат на достатъчно силно ниво, образувайки тъкани. В тази връзка можем да заключим, че една от най-важните роли в клетката играе клетъчната мембрана. Устройството и изпълняваните от него функции са коренно различни в различните клетки в зависимост от предназначението им. Чрез тези характеристики се постига разнообразие от физиологична активност на клетъчните мембрани и тяхната роля в съществуването на клетките и тъканите.