Η δομή της κυτταρικής μεμβράνης είναι μια φιγούρα με λεζάντες. Κύτταρο και κυτταρική μεμβράνη. Βασικές λειτουργίες της κυτταρικής μεμβράνης

Η βασική δομική μονάδα ενός ζωντανού οργανισμού είναι ένα κύτταρο, το οποίο είναι ένα διαφοροποιημένο τμήμα του κυτταροπλάσματος που περιβάλλεται από μια κυτταρική μεμβράνη. Δεδομένου ότι το κύτταρο εκτελεί πολλές σημαντικές λειτουργίες, όπως αναπαραγωγή, διατροφή, κίνηση, το κέλυφος πρέπει να είναι πλαστικό και πυκνό.

Ιστορία της ανακάλυψης και της έρευνας της κυτταρικής μεμβράνης

Το 1925, ο Γκρέντελ και ο Γκόρντερ έκαναν ένα επιτυχημένο πείραμα για να εντοπίσουν τις «σκιές» των ερυθροκυττάρων, ή τα άδεια κελύφη. Παρά τα πολλά χοντρά λάθη που έγιναν, οι επιστήμονες ανακάλυψαν τη λιπιδική διπλή στιβάδα. Το έργο τους συνέχισαν οι Danielli, Dawson το 1935, Robertson το 1960. Ως αποτέλεσμα πολλών ετών δουλειάς και της συσσώρευσης επιχειρημάτων το 1972, οι Singer και Nicholson δημιούργησαν ένα ρευστό μωσαϊκό μοντέλο της δομής της μεμβράνης. Περαιτέρω πειράματα και μελέτες επιβεβαίωσαν τα έργα των επιστημόνων.

Εννοια

Τι είναι η κυτταρική μεμβράνη; Αυτή η λέξη άρχισε να χρησιμοποιείται πριν από περισσότερα από εκατό χρόνια, μεταφρασμένη από τα λατινικά σημαίνει "φιλμ", "δέρμα". Ορίστε λοιπόν το όριο του κυττάρου, το οποίο είναι ένα φυσικό εμπόδιο μεταξύ του εσωτερικού περιεχομένου και του εξωτερικού περιβάλλοντος. Η δομή της κυτταρικής μεμβράνης υποδηλώνει ημιπερατότητα, λόγω της οποίας η υγρασία και τα θρεπτικά συστατικά και τα προϊόντα αποσύνθεσης μπορούν να περάσουν ελεύθερα μέσα από αυτήν. Αυτό το κέλυφος μπορεί να ονομαστεί το κύριο δομικό συστατικό της οργάνωσης του κυττάρου.

Εξετάστε τις κύριες λειτουργίες της κυτταρικής μεμβράνης

1. Διαχωρίζει το εσωτερικό περιεχόμενο της κυψέλης και τα συστατικά του εξωτερικού περιβάλλοντος.

2. Βοηθά στη διατήρηση σταθερής χημικής σύστασης του κυττάρου.

3. Ρυθμίζει τον σωστό μεταβολισμό.

4. Παρέχει διασύνδεση μεταξύ των κυττάρων.

5. Αναγνωρίζει σήματα.

6. Λειτουργία προστασίας.

"Κέλυφος πλάσματος"

Η εξωτερική κυτταρική μεμβράνη, που ονομάζεται επίσης πλασματική μεμβράνη, είναι μια υπερμικροσκοπική μεμβράνη πάχους πέντε έως επτά νανόμετρων. Αποτελείται κυρίως από πρωτεϊνικές ενώσεις, φωσφολίδιο, νερό. Η μεμβράνη είναι ελαστική, απορροφά εύκολα το νερό και επίσης αποκαθιστά γρήγορα την ακεραιότητά της μετά από ζημιά.

Διαφέρει σε μια καθολική δομή. Αυτή η μεμβράνη καταλαμβάνει μια οριακή θέση, συμμετέχει στη διαδικασία της επιλεκτικής διαπερατότητας, της απέκκρισης των προϊόντων αποσύνθεσης, τα συνθέτει. Η σχέση με τους «γείτονες» και η αξιόπιστη προστασία του εσωτερικού περιεχομένου από φθορές το καθιστά σημαντικό συστατικό σε ένα θέμα όπως η δομή του κυττάρου. Η κυτταρική μεμβράνη των ζωικών οργανισμών μερικές φορές αποδεικνύεται ότι καλύπτεται με το λεπτότερο στρώμα - γλυκοκάλυκα, το οποίο περιλαμβάνει πρωτεΐνες και πολυσακχαρίτες. Τα φυτικά κύτταρα έξω από τη μεμβράνη προστατεύονται από ένα κυτταρικό τοίχωμα που λειτουργεί ως στήριγμα και διατηρεί το σχήμα. Το κύριο συστατικό της σύνθεσής του είναι η ίνα (κυτταρίνη) - ένας πολυσακχαρίτης που είναι αδιάλυτος στο νερό.

Έτσι, η εξωτερική κυτταρική μεμβράνη εκτελεί τη λειτουργία επισκευής, προστασίας και αλληλεπίδρασης με άλλα κύτταρα.

Η δομή της κυτταρικής μεμβράνης

Το πάχος αυτού του κινητού κελύφους κυμαίνεται από έξι έως δέκα νανόμετρα. Η κυτταρική μεμβράνη ενός κυττάρου έχει μια ειδική σύνθεση, η βάση της οποίας είναι η λιπιδική διπλοστιβάδα. Οι υδρόφοβες ουρές, που είναι αδρανείς στο νερό, βρίσκονται στο εσωτερικό, ενώ οι υδρόφιλες κεφαλές, που αλληλεπιδρούν με το νερό, είναι στραμμένες προς τα έξω. Κάθε λιπίδιο είναι ένα φωσφολιπίδιο, το οποίο είναι το αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης ουσιών όπως η γλυκερίνη και η σφιγγοσίνη. Το ικρίωμα λιπιδίων περιβάλλεται στενά από πρωτεΐνες, οι οποίες βρίσκονται σε ένα μη συνεχές στρώμα. Μερικά από αυτά βυθίζονται στο λιπιδικό στρώμα, τα υπόλοιπα περνούν μέσα από αυτό. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζονται υδατοπερατές περιοχές. Οι λειτουργίες που εκτελούνται από αυτές τις πρωτεΐνες είναι διαφορετικές. Κάποια από αυτά είναι ένζυμα, τα υπόλοιπα είναι πρωτεΐνες μεταφοράς που μεταφέρουν διάφορες ουσίες από το εξωτερικό περιβάλλον στο κυτταρόπλασμα και αντίστροφα.

Η κυτταρική μεμβράνη διαπερνάται και συνδέεται στενά με ενσωματωμένες πρωτεΐνες, ενώ η σύνδεση με τις περιφερειακές είναι λιγότερο ισχυρή. Αυτές οι πρωτεΐνες εκτελούν μια σημαντική λειτουργία, η οποία είναι να διατηρούν τη δομή της μεμβράνης, να λαμβάνουν και να μετατρέπουν σήματα από το περιβάλλον, να μεταφέρουν ουσίες και να καταλύουν αντιδράσεις που συμβαίνουν στις μεμβράνες.

Χημική ένωση

βάση κυτταρική μεμβράνηαντιπροσωπεύει ένα διμοριακό στρώμα. Λόγω της συνέχειάς του, η κυψέλη έχει φραγμούς και μηχανικές ιδιότητες. Σε διαφορετικά στάδια της ζωής, αυτή η διπλή στιβάδα μπορεί να διαταραχθεί. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζονται δομικά ελαττώματα διαμέσου υδρόφιλων πόρων. Σε αυτή την περίπτωση, απολύτως όλες οι λειτουργίες ενός τέτοιου συστατικού όπως η κυτταρική μεμβράνη μπορούν να αλλάξουν. Σε αυτή την περίπτωση, ο πυρήνας μπορεί να υποφέρει από εξωτερικές επιρροές.

Ιδιότητες

Η κυτταρική μεμβράνη ενός κυττάρου έχει ενδιαφέροντα χαρακτηριστικά. Λόγω της ρευστότητάς του, αυτό το κέλυφος δεν είναι μια άκαμπτη δομή και ο κύριος όγκος των πρωτεϊνών και των λιπιδίων που συνθέτουν τη σύνθεσή του κινείται ελεύθερα στο επίπεδο της μεμβράνης.

Γενικά, η κυτταρική μεμβράνη είναι ασύμμετρη, επομένως η σύνθεση των πρωτεϊνικών και λιπιδικών στοιβάδων είναι διαφορετική. Οι πλασματικές μεμβράνες στα ζωικά κύτταρα έχουν ένα στρώμα γλυκοπρωτεΐνης στην εξωτερική τους πλευρά, το οποίο εκτελεί λειτουργίες υποδοχέα και σήματος και επίσης παίζει σημαντικό ρόλο στη διαδικασία συνδυασμού των κυττάρων σε ιστό. Η κυτταρική μεμβράνη είναι πολική, δηλαδή το φορτίο εξωτερικά είναι θετικό και εσωτερικά αρνητικό. Εκτός από όλα τα παραπάνω, η κυτταρική μεμβράνη έχει επιλεκτική διορατικότητα.

Αυτό σημαίνει ότι εκτός από το νερό, μόνο μια συγκεκριμένη ομάδα μορίων και ιόντων διαλυμένων ουσιών επιτρέπεται να εισέλθει στο κύτταρο. Η συγκέντρωση μιας ουσίας όπως το νάτριο στα περισσότερα κύτταρα είναι πολύ χαμηλότερη από ό,τι στο εξωτερικό περιβάλλον. Για τα ιόντα καλίου, μια διαφορετική αναλογία είναι χαρακτηριστική: ο αριθμός τους στο κύτταρο είναι πολύ υψηλότερος από ό, τι σε περιβάλλον. Από αυτή την άποψη, τα ιόντα νατρίου τείνουν να διεισδύουν στην κυτταρική μεμβράνη και τα ιόντα καλίου τείνουν να απελευθερώνονται έξω. Υπό αυτές τις συνθήκες, η μεμβράνη ενεργοποιεί ένα ειδικό σύστημα που εκτελεί έναν ρόλο «άντλησης», εξισορροπώντας τη συγκέντρωση των ουσιών: ιόντα νατρίου αντλούνται προς την επιφάνεια του κυττάρου και ιόντα καλίου αντλούνται προς τα μέσα. Αυτό το χαρακτηριστικό περιλαμβάνεται στις πιο σημαντικές λειτουργίες της κυτταρικής μεμβράνης.

Αυτή η τάση των ιόντων νατρίου και καλίου να κινούνται προς τα μέσα από την επιφάνεια παίζει μεγάλο ρόλο στη μεταφορά του σακχάρου και των αμινοξέων στο κύτταρο. Στη διαδικασία της ενεργητικής απομάκρυνσης των ιόντων νατρίου από το κύτταρο, η μεμβράνη δημιουργεί συνθήκες για νέες εισροές γλυκόζης και αμινοξέων στο εσωτερικό. Αντίθετα, στη διαδικασία μεταφοράς ιόντων καλίου στο κύτταρο, αναπληρώνεται ο αριθμός των «μεταφορέων» των προϊόντων αποσύνθεσης από το εσωτερικό του κυττάρου προς το εξωτερικό περιβάλλον.

Πώς τρέφεται το κύτταρο μέσω της κυτταρικής μεμβράνης;

Πολλά κύτταρα προσλαμβάνουν ουσίες μέσω διεργασιών όπως η φαγοκυττάρωση και η πινοκυττάρωση. Στην πρώτη παραλλαγή, δημιουργείται μια μικρή εσοχή από μια εύκαμπτη εξωτερική μεμβράνη, στην οποία βρίσκεται το δεσμευμένο σωματίδιο. Στη συνέχεια, η διάμετρος της εσοχής γίνεται μεγαλύτερη έως ότου το περιβαλλόμενο σωματίδιο εισέλθει στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου. Μέσω της φαγοκυττάρωσης τρέφονται ορισμένα πρωτόζωα, όπως η αμοιβάδα, καθώς και τα αιμοσφαίρια - λευκοκύτταρα και φαγοκύτταρα. Ομοίως, τα κύτταρα απορροφούν υγρό που περιέχει τα απαραίτητα θρεπτικά συστατικά. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται πινοκύττωση.

Η εξωτερική μεμβράνη είναι στενά συνδεδεμένη με το ενδοπλασματικό δίκτυο του κυττάρου.

Σε πολλούς τύπους βασικών συστατικών του ιστού, προεξοχές, πτυχές και μικρολάχνες βρίσκονται στην επιφάνεια της μεμβράνης. Τα φυτικά κύτταρα στο εξωτερικό αυτού του κελύφους καλύπτονται με ένα άλλο, παχύ και σαφώς ορατό στο μικροσκόπιο. Οι ίνες από τις οποίες είναι φτιαγμένες βοηθούν στη δημιουργία της υποστήριξης για φυτικούς ιστούς όπως το ξύλο. Τα ζωικά κύτταρα έχουν επίσης μια σειρά από εξωτερικές δομές που βρίσκονται στην κορυφή της κυτταρικής μεμβράνης. Έχουν αποκλειστικά προστατευτικό χαρακτήρα, ένα παράδειγμα αυτού είναι η χιτίνη που περιέχεται στα κύτταρα του περιβλήματος των εντόμων.

Εκτός από την κυτταρική μεμβράνη, υπάρχει και μια ενδοκυτταρική μεμβράνη. Η λειτουργία του είναι να διαιρεί το κύτταρο σε πολλά εξειδικευμένα κλειστά διαμερίσματα - διαμερίσματα ή οργανίδια, όπου πρέπει να διατηρείται ένα συγκεκριμένο περιβάλλον.

Έτσι, είναι αδύνατο να υπερεκτιμηθεί ο ρόλος ενός τέτοιου συστατικού της βασικής μονάδας ενός ζωντανού οργανισμού ως κυτταρικής μεμβράνης. Η δομή και οι λειτουργίες συνεπάγονται σημαντική επέκταση της συνολικής επιφάνειας των κυττάρων, βελτίωση των μεταβολικών διεργασιών. Αυτή η μοριακή δομή αποτελείται από πρωτεΐνες και λιπίδια. Διαχωρίζοντας το κύτταρο από το εξωτερικό περιβάλλον, η μεμβράνη διασφαλίζει την ακεραιότητά του. Με τη βοήθειά του, οι μεσοκυτταρικοί δεσμοί διατηρούνται σε αρκετά ισχυρό επίπεδο, σχηματίζοντας ιστούς. Από αυτή την άποψη, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι ένας από τους πιο σημαντικούς ρόλους στο κύτταρο παίζει η κυτταρική μεμβράνη. Η δομή και οι λειτουργίες που εκτελούνται από αυτό διαφέρουν ριζικά διάφορα κύτταρα, ανάλογα με τον σκοπό τους. Μέσω αυτών των χαρακτηριστικών, επιτυγχάνεται μια ποικιλία φυσιολογικής δραστηριότητας των κυτταρικών μεμβρανών και ο ρόλος τους στην ύπαρξη κυττάρων και ιστών.

Δεν είναι μυστικό για κανέναν ότι όλα τα ζωντανά όντα στον πλανήτη μας αποτελούνται από τα κύτταρά τους, αυτές τις αμέτρητες «» οργανικές ύλες. Τα κύτταρα, με τη σειρά τους, περιβάλλονται από μια ειδική προστατευτική μεμβράνη - μια μεμβράνη που παίζει πολύ σημαντικό ρόλο στη ζωή του κυττάρου και οι λειτουργίες της κυτταρικής μεμβράνης δεν περιορίζονται στην προστασία του κυττάρου, αλλά αντιπροσωπεύουν τον πιο περίπλοκο μηχανισμό που εμπλέκεται στην αναπαραγωγή, τη διατροφή και την αναγέννηση των κυττάρων.

Τι είναι η κυτταρική μεμβράνη

Η ίδια η λέξη "μεμβράνη" μεταφράζεται από τα λατινικά ως "μεμβράνη", αν και η μεμβράνη δεν είναι απλώς ένα είδος φιλμ στο οποίο είναι τυλιγμένο το κύτταρο, αλλά ένας συνδυασμός δύο μεμβρανών που συνδέονται μεταξύ τους και έχουν διαφορετικές ιδιότητες. Στην πραγματικότητα, η κυτταρική μεμβράνη είναι ένα κέλυφος τριών στρωμάτων λιποπρωτεΐνης (λίπος-πρωτεΐνη) που διαχωρίζει κάθε κύτταρο από τα γειτονικά κύτταρα και το περιβάλλον και πραγματοποιεί μια ελεγχόμενη ανταλλαγή μεταξύ των κυττάρων και του περιβάλλοντος, αυτός είναι ο ακαδημαϊκός ορισμός του τι είναι ένα κύτταρο μεμβράνη είναι.

Η αξία της μεμβράνης είναι απλά τεράστια, γιατί όχι μόνο διαχωρίζει το ένα κύτταρο από το άλλο, αλλά εξασφαλίζει και την αλληλεπίδραση του κυττάρου, τόσο με άλλα κύτταρα όσο και με το περιβάλλον.

Ιστορία της έρευνας κυτταρικής μεμβράνης

Μια σημαντική συμβολή στη μελέτη της κυτταρικής μεμβράνης έγινε από δύο Γερμανούς επιστήμονες Gorter και Grendel το 1925. Τότε κατάφεραν να πραγματοποιήσουν ένα πολύπλοκο βιολογικό πείραμα σε ερυθρά αιμοσφαίρια - ερυθροκύτταρα, κατά το οποίο οι επιστήμονες έλαβαν τις λεγόμενες "σκιές", άδεια κελύφη ερυθροκυττάρων, τα οποία διπλώθηκαν σε έναν σωρό και μέτρησαν την επιφάνεια, και επίσης υπολόγισε την ποσότητα των λιπιδίων σε αυτά. Με βάση την ποσότητα των λιπιδίων που ελήφθησαν, οι επιστήμονες κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι είναι αρκετά για το διπλό στρώμα της κυτταρικής μεμβράνης.

Το 1935, ένα άλλο ζευγάρι ερευνητών κυτταρικής μεμβράνης, αυτή τη φορά οι Αμερικανοί Daniel και Dawson, μετά από μια σειρά μακροχρόνιων πειραμάτων, προσδιόρισαν την περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη στην κυτταρική μεμβράνη. Διαφορετικά, ήταν αδύνατο να εξηγηθεί γιατί η μεμβράνη έχει τόσο υψηλή επιφανειακή τάση. Οι επιστήμονες παρουσίασαν έξυπνα ένα μοντέλο της κυτταρικής μεμβράνης σε μορφή σάντουιτς, στο οποίο τον ρόλο του ψωμιού παίζουν ομοιογενή στρώματα λιπιδίων-πρωτεϊνών και ανάμεσά τους αντί για βούτυρο υπάρχει κενό.

Το 1950, με την έλευση της ηλεκτρονικής θεωρίας των Daniel και Dawson, ήταν ήδη δυνατό να επιβεβαιωθούν πρακτικές παρατηρήσεις - σε μικρογραφίες της κυτταρικής μεμβράνης, στρώματα κεφαλών λιπιδίων και πρωτεϊνών και επίσης ένας κενός χώρος μεταξύ τους ήταν σαφώς ορατοί.

Το 1960, ο Αμερικανός βιολόγος J. Robertson ανέπτυξε μια θεωρία για τη δομή τριών στρωμάτων των κυτταρικών μεμβρανών, η οποία για μεγάλο χρονικό διάστημα θεωρούνταν η μόνη αληθινή, αλλά με περαιτέρω ανάπτυξηεπιστήμη, άρχισαν να εμφανίζονται αμφιβολίες για το αλάθητο του. Έτσι, για παράδειγμα, από την άποψη των κυττάρων, θα ήταν δύσκολο και επίπονο να μεταφερθούν οι απαραίτητες χρήσιμες ουσίες μέσω ολόκληρου του "σάντουιτς"

Και μόνο το 1972, οι Αμερικανοί βιολόγοι S. Singer και G. Nicholson μπόρεσαν να εξηγήσουν τις ασυνέπειες της θεωρίας του Robertson με τη βοήθεια ενός νέου μοντέλου υγρού-μωσαϊκού της κυτταρικής μεμβράνης. Συγκεκριμένα, διαπίστωσαν ότι η κυτταρική μεμβράνη δεν είναι ομοιογενής σε σύσταση, επιπλέον, είναι ασύμμετρη και γεμάτη με υγρό. Επιπλέον, τα κύτταρα βρίσκονται σε συνεχή κίνηση. Και οι περιβόητες πρωτεΐνες που συνθέτουν την κυτταρική μεμβράνη έχουν διαφορετικές δομές και λειτουργίες.

Ιδιότητες και λειτουργίες της κυτταρικής μεμβράνης

Τώρα ας δούμε ποιες λειτουργίες εκτελεί η κυτταρική μεμβράνη:

Η λειτουργία φραγμού της κυτταρικής μεμβράνης - η μεμβράνη, ως πραγματικός συνοριοφύλακας, στέκεται φρουρός πάνω από τα όρια του κυττάρου, καθυστερώντας, μην αφήνει να περάσουν επιβλαβή ή απλά ακατάλληλα μόρια

Η λειτουργία μεταφοράς της κυτταρικής μεμβράνης - η μεμβράνη δεν είναι μόνο ένας συνοριοφύλακας στις πύλες του κυττάρου, αλλά και ένα είδος τελωνειακού σημείου ελέγχου, μέσω του οποίου διέρχεται συνεχώς η ανταλλαγή χρήσιμων ουσιών με άλλα κύτταρα και το περιβάλλον.

Λειτουργία μήτρας - είναι η κυτταρική μεμβράνη που καθορίζει τη θέση μεταξύ τους, ρυθμίζει την αλληλεπίδραση μεταξύ τους.

Μηχανική λειτουργία - είναι υπεύθυνη για τον περιορισμό ενός κυττάρου από το άλλο και παράλληλα για τη σωστή σύνδεση των κυττάρων μεταξύ τους, για το σχηματισμό τους σε ομοιογενή ιστό.

Η προστατευτική λειτουργία της κυτταρικής μεμβράνης είναι η βάση για την κατασκευή μιας προστατευτικής ασπίδας του κυττάρου. Στη φύση, αυτή η λειτουργία μπορεί να παραδειγματιστεί από το σκληρό ξύλο, ένα πυκνό δέρμα, ένα προστατευτικό κέλυφος, όλα λόγω της προστατευτικής λειτουργίας της μεμβράνης.

Η ενζυματική λειτουργία είναι μια άλλη σημαντική λειτουργία που εκτελείται από ορισμένες κυτταρικές πρωτεΐνες. Για παράδειγμα, λόγω αυτής της λειτουργίας, η σύνθεση των πεπτικών ενζύμων συμβαίνει στο εντερικό επιθήλιο.

Επίσης, εκτός από όλα αυτά, ο κυτταρικός μεταβολισμός πραγματοποιείται μέσω της κυτταρικής μεμβράνης, ο οποίος μπορεί να λάβει χώρα σε τρεις διαφορετικές αντιδράσεις:

• Η φαγοκυττάρωση είναι μια κυτταρική ανταλλαγή κατά την οποία τα φαγοκυτταρικά κύτταρα που είναι ενσωματωμένα στη μεμβράνη συλλαμβάνουν και αφομοιώνουν διάφορα θρεπτικά συστατικά.
• Πινοκύττωση - είναι η διαδικασία σύλληψης από την κυτταρική μεμβράνη, μορίων υγρού σε επαφή με αυτήν. Για να γίνει αυτό, σχηματίζονται ειδικοί έλικες στην επιφάνεια της μεμβράνης, οι οποίοι φαίνεται να περιβάλλουν μια σταγόνα υγρού, σχηματίζοντας μια φυσαλίδα, η οποία στη συνέχεια «καταπίνεται» από τη μεμβράνη.
• Εξωκυττάρωση - είναι η αντίστροφη διαδικασία, όταν το κύτταρο απελευθερώνει εκκριτικό λειτουργικό υγρό μέσω της μεμβράνης στην επιφάνεια.

Η δομή της κυτταρικής μεμβράνης

Υπάρχουν τρεις κατηγορίες λιπιδίων στην κυτταρική μεμβράνη:

• φωσφολιπίδια (είναι ένας συνδυασμός λιπών και),
• γλυκολιπίδια (συνδυασμός λιπών και υδατανθράκων),
• χοληστερίνη.

Τα φωσφολιπίδια και τα γλυκολιπίδια, με τη σειρά τους, αποτελούνται από μια υδρόφιλη κεφαλή, στην οποία εκτείνονται δύο μακριές υδρόφοβες ουρές. Η χοληστερόλη, από την άλλη, καταλαμβάνει το χώρο μεταξύ αυτών των ουρών, εμποδίζοντάς τις να λυγίσουν, όλα αυτά σε ορισμένες περιπτώσεις κάνουν τη μεμβράνη ορισμένων κυττάρων πολύ άκαμπτη. Εκτός από όλα αυτά, τα μόρια της χοληστερόλης ρυθμίζουν τη δομή της κυτταρικής μεμβράνης.

Αλλά όπως και να έχει, το πιο σημαντικό μέρος της δομής της κυτταρικής μεμβράνης είναι η πρωτεΐνη, ή μάλλον διαφορετικές πρωτεΐνες που παίζουν διάφορους σημαντικούς ρόλους. Παρά την ποικιλομορφία των πρωτεϊνών που περιέχονται στη μεμβράνη, υπάρχει κάτι που τις ενώνει - τα δακτυλιοειδή λιπίδια βρίσκονται γύρω από όλες τις πρωτεΐνες της μεμβράνης. Τα δακτυλιοειδή λιπίδια είναι ειδικά δομημένα λίπη που χρησιμεύουν ως ένα είδος προστατευτικού κελύφους για τις πρωτεΐνες, χωρίς το οποίο απλά δεν θα λειτουργούσαν.

Η δομή της κυτταρικής μεμβράνης έχει τρία στρώματα: η βάση της κυτταρικής μεμβράνης είναι ένα ομοιογενές υγρό λιπιδικό στρώμα. Οι πρωτεΐνες το καλύπτουν και από τις δύο πλευρές σαν μωσαϊκό. Είναι οι πρωτεΐνες που, εκτός από τις λειτουργίες που περιγράφηκαν παραπάνω, παίζουν επίσης το ρόλο ιδιόμορφων καναλιών μέσω των οποίων διέρχονται ουσίες από τη μεμβράνη που δεν μπορούν να διεισδύσουν στο υγρό στρώμα της μεμβράνης. Αυτά περιλαμβάνουν, για παράδειγμα, ιόντα καλίου και νατρίου· για τη διείσδυσή τους μέσω της μεμβράνης, η φύση παρέχει ειδικά κανάλια ιόντων των κυτταρικών μεμβρανών. Με άλλα λόγια, οι πρωτεΐνες παρέχουν τη διαπερατότητα των κυτταρικών μεμβρανών.

Αν κοιτάξουμε την κυτταρική μεμβράνη μέσα από ένα μικροσκόπιο, θα δούμε ένα στρώμα λιπιδίων που σχηματίζεται από μικρά σφαιρικά μόρια πάνω στα οποία οι πρωτεΐνες επιπλέουν όπως στη θάλασσα. Τώρα ξέρετε ποιες ουσίες αποτελούν μέρος της κυτταρικής μεμβράνης.

Κυτταρική μεμβράνη, βίντεο

Και τέλος, ένα εκπαιδευτικό βίντεο για την κυτταρική μεμβράνη.

Αυτό το άρθρο είναι διαθέσιμο στη διεύθυνση αγγλική γλώσσα – .

Η κυτταρική μεμβράνη είναι η επίπεδη δομή από την οποία είναι χτισμένο το κύτταρο. Υπάρχει σε όλους τους οργανισμούς. Αυτήν μοναδικές ιδιότητεςπαρέχουν βιωσιμότητα των κυττάρων.

Τύποι μεμβρανών

Υπάρχουν τρεις τύποι κυτταρικών μεμβρανών:

• ΕΞΩΤΕΡΙΚΟΥ ΧΩΡΟΥ;
• πυρηνικός;
• μεμβράνες οργανιδίων.

Η εξωτερική κυτταροπλασματική μεμβράνη δημιουργεί τα όρια του κυττάρου. Δεν πρέπει να συγχέεται με το κυτταρικό τοίχωμα ή τη μεμβράνη που βρίσκεται σε φυτά, μύκητες και βακτήρια.

Η διαφορά μεταξύ του κυτταρικού τοιχώματος και της κυτταρικής μεμβράνης είναι σε πολύ μεγαλύτερο πάχος και η υπεροχή της προστατευτικής λειτουργίας έναντι της ανταλλαγής. Η μεμβράνη βρίσκεται κάτω από το κυτταρικό τοίχωμα.

Η πυρηνική μεμβράνη διαχωρίζει το περιεχόμενο του πυρήνα από το κυτταρόπλασμα.

TOP 4 άρθραπου διάβασε μαζί με αυτό

Μεταξύ των κυτταρικών οργανιδίων υπάρχουν εκείνα των οποίων το σχήμα σχηματίζεται από μία ή δύο μεμβράνες:

• μιτοχόνδρια;
• πλαστίδια?
• κενοτόπια?
• συγκρότημα Golgi;
• λυσοσώματα;
• ενδοπλασματικό δίκτυο (ER).

Δομή μεμβράνης

Σύμφωνα με τις σύγχρονες αντιλήψεις, η δομή της κυτταρικής μεμβράνης περιγράφεται χρησιμοποιώντας ένα ρευστό μωσαϊκό μοντέλο. Η βάση της μεμβράνης είναι το λιπιδικό στρώμα - δύο επίπεδα μορίων λιπιδίων που σχηματίζουν ένα επίπεδο. Τα μόρια πρωτεΐνης βρίσκονται και στις δύο πλευρές του διλιπιδικού στρώματος. Μερικές πρωτεΐνες βυθίζονται στο διλιπιδικό στρώμα, μερικές περνούν μέσα από αυτό.

Ρύζι. 1. Κυτταρική μεμβράνη.

Τα ζωικά κύτταρα έχουν ένα σύμπλεγμα υδατανθράκων στην επιφάνεια της μεμβράνης. Κατά τη μελέτη του κυττάρου στο μικροσκόπιο, παρατηρήθηκε ότι η μεμβράνη βρίσκεται σε συνεχή κίνηση και είναι ετερογενής στη δομή.

Η μεμβράνη είναι ένα μωσαϊκό τόσο με τη μορφολογική όσο και με τη λειτουργική έννοια, αφού τα διάφορα μέρη της περιέχουν διαφορετικές ουσίες και έχουν διαφορετικές φυσιολογικές ιδιότητες.

Ιδιότητες και λειτουργίες

Οποιαδήποτε δομή συνόρων εκτελεί λειτουργίες προστασίας και ανταλλαγής. Αυτό ισχύει για όλους τους τύπους μεμβρανών.

Η υλοποίηση αυτών των λειτουργιών διευκολύνεται από ιδιότητες όπως:

• πλαστική ύλη;
• υψηλή ικανότητα ανάκαμψης.
• ημιπερατότητα.

Η ιδιότητα της ημιπερατότητας έγκειται στο γεγονός ότι ορισμένες ουσίες δεν περνούν από τη μεμβράνη, ενώ άλλες περνούν ελεύθερα. Έτσι εκτελείται η ελεγκτική λειτουργία της μεμβράνης.

Επίσης, η εξωτερική μεμβράνη παρέχει επικοινωνία μεταξύ των κυττάρων λόγω των πολυάριθμων εκφύσεων και της απελευθέρωσης μιας κόλλας που γεμίζει τον μεσοκυττάριο χώρο.

Μεταφορά ουσιών μέσω της μεμβράνης

Οι ουσίες διέρχονται από την εξωτερική μεμβράνη με τους ακόλουθους τρόπους:

• μέσω των πόρων με τη βοήθεια ενζύμων.
• μέσω της μεμβράνης απευθείας.
• πινοκυττάρωση;
• φαγοκυττάρωση.

Οι δύο πρώτοι τρόποι μεταφέρουν ιόντα και μικρά μόρια. Μεγάλα μόρια εισέρχονται στο κύτταρο με πινοκύττωση υγρή κατάσταση) και φαγοκυττάρωση (σε στερεή μορφή).

Ρύζι. 2. Σχέδιο πινο- και φαγοκυττάρωση.

Η μεμβράνη τυλίγεται γύρω από το σωματίδιο της τροφής και το κλείνει στο πεπτικό κενό.

Το νερό και τα ιόντα περνούν στο κύτταρο χωρίς δαπάνη ενέργειας, με παθητική μεταφορά. Τα μεγάλα μόρια κινούνται με ενεργή μεταφορά, με τη δαπάνη ενεργειακών πόρων.

ενδοκυτταρική μεταφορά

Από 30% έως 50% του όγκου των κυττάρων καταλαμβάνεται από το ενδοπλασματικό δίκτυο. Αυτό είναι ένα είδος συστήματος κοιλοτήτων και καναλιών που συνδέει όλα τα μέρη του κυττάρου και παρέχει μια διατεταγμένη ενδοκυτταρική μεταφορά ουσιών.

Ρύζι. 3. Σχέδιο EPS.

Έτσι, μια σημαντική μάζα κυτταρικών μεμβρανών συγκεντρώνεται στο EPS.

Τι μάθαμε;

Ανακαλύψαμε τι είναι η κυτταρική μεμβράνη στη βιολογία. Είναι η δομή πάνω στην οποία χτίζονται όλα τα ζωντανά κύτταρα. Η σημασία του στο κύτταρο έγκειται στην οριοθέτηση του χώρου των οργανιδίων, του πυρήνα και του κυττάρου συνολικά, στην εξασφάλιση της επιλεκτικής εισόδου ουσιών στο κύτταρο και τον πυρήνα. Η μεμβράνη περιέχει μόρια λιπιδίων και πρωτεΐνης.

Κουίζ θέματος

Έκθεση Αξιολόγησης

Μέση βαθμολογία: 4.7. Συνολικές βαθμολογίες που ελήφθησαν: 414.

Η μελέτη της δομής των οργανισμών, καθώς και των φυτών, των ζώων και των ανθρώπων, είναι ο κλάδος της βιολογίας που ονομάζεται κυτταρολογία. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι το περιεχόμενο του κυττάρου, που βρίσκεται μέσα σε αυτό, είναι αρκετά περίπλοκο. Περιβάλλεται από τη λεγόμενη επιφανειακή συσκευή, η οποία περιλαμβάνει την εξωτερική κυτταρική μεμβράνη, δομές υπερμεμβράνης: γλυκοκάλυκα και μικρονημάτια, πελίκια και μικροσωληνίσκους που σχηματίζουν το σύμπλεγμα υπομεμβράνης του.

Σε αυτό το άρθρο, θα μελετήσουμε τη δομή και τις λειτουργίες της εξωτερικής κυτταρικής μεμβράνης, η οποία αποτελεί μέρος της επιφανειακής συσκευής διάφορα είδηκύτταρα.

Ποιες είναι οι λειτουργίες της εξωτερικής κυτταρικής μεμβράνης;

Όπως περιγράφηκε προηγουμένως, η εξωτερική μεμβράνη είναι μέρος της επιφανειακής συσκευής κάθε κυττάρου, η οποία διαχωρίζει με επιτυχία τα εσωτερικά περιεχόμενά του και προστατεύει τα κυτταρικά οργανίδια από δυσμενείς περιβαλλοντικές συνθήκες. Μια άλλη λειτουργία είναι η εξασφάλιση της ανταλλαγής ουσιών μεταξύ του περιεχομένου του κυττάρου και του υγρού των ιστών, επομένως, η εξωτερική κυτταρική μεμβράνη μεταφέρει μόρια και ιόντα που εισέρχονται στο κυτταρόπλασμα και επίσης βοηθά στην απομάκρυνση των τοξινών και της περίσσειας τοξικών ουσιών από το κύτταρο.

Η δομή της κυτταρικής μεμβράνης

Οι μεμβράνες, ή πλασμαλήμματα, διαφορετικών τύπων κυττάρων είναι πολύ διαφορετικές μεταξύ τους. Κυρίως, χημική δομή, καθώς και τη σχετική περιεκτικότητα σε λιπίδια, γλυκοπρωτεΐνες, πρωτεΐνες σε αυτά και, κατά συνέπεια, τη φύση των υποδοχέων που βρίσκονται σε αυτά. Το εξωτερικό το οποίο καθορίζεται κυρίως από την ατομική σύνθεση των γλυκοπρωτεϊνών, συμμετέχει στην αναγνώριση των περιβαλλοντικών ερεθισμάτων και στις αντιδράσεις του ίδιου του κυττάρου στις δράσεις τους. Ορισμένοι τύποι ιών μπορούν να αλληλεπιδράσουν με πρωτεΐνες και γλυκολιπίδια των κυτταρικών μεμβρανών, με αποτέλεσμα να διεισδύσουν στο κύτταρο. Οι ιοί του έρπητα και της γρίπης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή του προστατευτικού τους κελύφους.

Και οι ιοί και τα βακτήρια, οι λεγόμενοι βακτηριοφάγοι, προσκολλώνται στην κυτταρική μεμβράνη και τη διαλύουν στο σημείο επαφής με τη βοήθεια ενός ειδικού ενζύμου. Στη συνέχεια, ένα μόριο ιικού DNA περνά στην τρύπα που σχηματίζεται.

Χαρακτηριστικά της δομής της πλασματικής μεμβράνης των ευκαρυωτών

Θυμηθείτε ότι η εξωτερική κυτταρική μεμβράνη εκτελεί τη λειτουργία της μεταφοράς, δηλαδή τη μεταφορά ουσιών μέσα και έξω από αυτήν στο εξωτερικό περιβάλλον. Για να πραγματοποιηθεί μια τέτοια διαδικασία, απαιτείται ειδική δομή. Πράγματι, το πλάσμα είναι ένα σταθερό, καθολικό σύστημα της επιφανειακής συσκευής για όλους. Πρόκειται για ένα λεπτό (2-10 Nm), αλλά αρκετά πυκνό πολυστρωματικό φιλμ που καλύπτει ολόκληρο το κελί. Η δομή του μελετήθηκε το 1972 από επιστήμονες όπως ο D. Singer και ο G. Nicholson, δημιούργησαν επίσης ένα ρευστό-μωσαϊκό μοντέλο της κυτταρικής μεμβράνης.

Οι κύριες χημικές ενώσεις που το σχηματίζουν είναι ταξινομημένα μόρια πρωτεϊνών και ορισμένων φωσφολιπιδίων, τα οποία είναι διάσπαρτα σε ένα υγρό λιπιδικό περιβάλλον και μοιάζουν με μωσαϊκό. Έτσι, η κυτταρική μεμβράνη αποτελείται από δύο στρώματα λιπιδίων, οι μη πολικές υδρόφοβες «ουρές» των οποίων βρίσκονται μέσα στη μεμβράνη και οι πολικές υδρόφιλες κεφαλές βλέπουν το κυτταρόπλασμα του κυττάρου και το μεσοκυττάριο υγρό.

Το λιπιδικό στρώμα διεισδύει από μεγάλα μόρια πρωτεΐνης που σχηματίζουν υδρόφιλους πόρους. Μέσω αυτών μεταφέρονται υδατικά διαλύματα γλυκόζης και ορυκτών αλάτων. Ορισμένα μόρια πρωτεΐνης βρίσκονται τόσο στην εξωτερική όσο και στην εσωτερική επιφάνεια του πλάσματος. Έτσι, στην εξωτερική κυτταρική μεμβράνη στα κύτταρα όλων των οργανισμών με πυρήνες, υπάρχουν μόρια υδατανθράκων συνδεδεμένα με ομοιοπολικούς δεσμούς με γλυκολιπίδια και γλυκοπρωτεΐνες. Η περιεκτικότητα σε υδατάνθρακες στις κυτταρικές μεμβράνες κυμαίνεται από 2 έως 10%.

Η δομή του πλάσματος των προκαρυωτικών οργανισμών

Η εξωτερική κυτταρική μεμβράνη στα προκαρυωτικά εκτελεί παρόμοιες λειτουργίες με τις πλασματικές μεμβράνες των κυττάρων των πυρηνικών οργανισμών, συγκεκριμένα: την αντίληψη και μετάδοση πληροφοριών που προέρχονται από το εξωτερικό περιβάλλον, τη μεταφορά ιόντων και διαλυμάτων μέσα και έξω από το κύτταρο και την προστασία του το κυτταρόπλασμα από ξένα αντιδραστήρια από το εξωτερικό. Μπορεί να σχηματίσει μεσοσώματα - δομές που προκύπτουν όταν το πλάσμα προεξέχει μέσα στο κύτταρο. Μπορεί να περιέχουν ένζυμα που εμπλέκονται στις μεταβολικές αντιδράσεις των προκαρυωτών, για παράδειγμα, στην αντιγραφή του DNA, στη σύνθεση πρωτεϊνών.

Τα μεσοσωμάτια περιέχουν επίσης ένζυμα οξειδοαναγωγής, ενώ τα φωτοσυνθετικά περιέχουν βακτηριοχλωροφύλλη (στα βακτήρια) και φυκοβιλίνη (στα κυανοβακτήρια).

Ο ρόλος των εξωτερικών μεμβρανών στις μεσοκυτταρικές επαφές

Συνεχίζοντας να απαντάμε στο ερώτημα ποιες λειτουργίες εκτελεί η εξωτερική κυτταρική μεμβράνη, ας σταθούμε στο ρόλο της στα φυτικά κύτταρα Στα φυτικά κύτταρα σχηματίζονται πόροι στα τοιχώματα της εξωτερικής κυτταρικής μεμβράνης, περνώντας στο στρώμα κυτταρίνης. Μέσω αυτών, είναι δυνατή η έξοδος του κυτταροπλάσματος του κυττάρου προς τα έξω· τέτοια λεπτά κανάλια ονομάζονται πλασμοδέσματα.

Χάρη σε αυτά, η σύνδεση μεταξύ γειτονικών φυτικών κυττάρων είναι πολύ ισχυρή. Στα ανθρώπινα και ζωικά κύτταρα, οι θέσεις επαφής μεταξύ γειτονικών κυτταρικών μεμβρανών ονομάζονται δεσμοσώματα. Είναι χαρακτηριστικά των ενδοθηλιακών και επιθηλιακών κυττάρων και βρίσκονται επίσης στα καρδιομυοκύτταρα.

Βοηθητικές σχηματισμοί του πλασμαλήμματος

Για να κατανοήσουμε πώς διαφέρουν τα φυτικά κύτταρα από τα ζώα, βοηθάμε να μελετήσουμε τα δομικά χαρακτηριστικά των πλασματικών τους μεμβρανών, τα οποία εξαρτώνται από τις λειτουργίες που εκτελεί η εξωτερική κυτταρική μεμβράνη. Πάνω από αυτό στα ζωικά κύτταρα υπάρχει ένα στρώμα γλυκοκάλυκα. Σχηματίζεται από μόρια πολυσακχαριτών που σχετίζονται με πρωτεΐνες και λιπίδια της εξωτερικής κυτταρικής μεμβράνης. Χάρη στον γλυκοκάλυκα, εμφανίζεται προσκόλληση (κόλλημα) μεταξύ των κυττάρων, οδηγώντας στο σχηματισμό ιστών, επομένως συμμετέχει στη λειτουργία σηματοδότησης του πλάσματος - την αναγνώριση των περιβαλλοντικών ερεθισμάτων.

Πώς γίνεται η παθητική μεταφορά ορισμένων ουσιών μέσω των κυτταρικών μεμβρανών

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, η εξωτερική κυτταρική μεμβράνη εμπλέκεται στη διαδικασία μεταφοράς ουσιών μεταξύ του κυττάρου και του εξωτερικού περιβάλλοντος. Υπάρχουν δύο τύποι μεταφοράς μέσω του πλάσματος: η παθητική (διάχυση) και ενεργή μεταφορά. Το πρώτο περιλαμβάνει διάχυση, διευκολυνόμενη διάχυση και όσμωση. Η κίνηση των ουσιών κατά μήκος της βαθμίδας συγκέντρωσης εξαρτάται κυρίως από τη μάζα και το μέγεθος των μορίων που διέρχονται από την κυτταρική μεμβράνη. Για παράδειγμα, μικρά μη πολικά μόρια διαλύονται εύκολα στο μεσαίο λιπιδικό στρώμα του πλάσματος, κινούνται μέσα από αυτό και καταλήγουν στο κυτταρόπλασμα.

μεγάλα μόρια οργανική ύληδιεισδύουν στο κυτταρόπλασμα με τη βοήθεια ειδικών πρωτεϊνών φορέα. Είναι ειδικά για τα είδη και, όταν συνδυάζονται με ένα σωματίδιο ή ιόν, τα μεταφέρουν παθητικά σε όλη τη μεμβράνη κατά μήκος μιας βαθμίδας συγκέντρωσης (παθητική μεταφορά) χωρίς να ξοδεύουν ενέργεια. Αυτή η διαδικασία βασίζεται σε μια τέτοια ιδιότητα του πλασμαλήμματος όπως η επιλεκτική διαπερατότητα. Ενέργεια σε εξέλιξη Μόρια ATPδεν χρησιμοποιείται και το κύτταρο το αποθηκεύει για άλλες μεταβολικές αντιδράσεις.

Ενεργή μεταφορά χημικών ενώσεων μέσω του πλάσματος

Δεδομένου ότι η εξωτερική κυτταρική μεμβράνη εξασφαλίζει τη μεταφορά μορίων και ιόντων από το εξωτερικό περιβάλλον στο κύτταρο και πίσω, καθίσταται δυνατή η απομάκρυνση των προϊόντων της αφομοίωσης, που είναι τοξίνες, προς τα έξω, δηλαδή στο μεσοκυττάριο υγρό. εμφανίζεται ενάντια σε μια κλίση συγκέντρωσης και απαιτεί τη χρήση ενέργειας με τη μορφή μορίων ATP. Περιλαμβάνει επίσης πρωτεΐνες-φορείς που ονομάζονται ΑΤΡάσες, οι οποίες είναι επίσης ένζυμα.

Ένα παράδειγμα τέτοιας μεταφοράς είναι η αντλία νατρίου-καλίου (ιόντα νατρίου περνούν από το κυτταρόπλασμα στο εξωτερικό περιβάλλον και τα ιόντα καλίου αντλούνται στο κυτταρόπλασμα). Τα επιθηλιακά κύτταρα του εντέρου και των νεφρών είναι ικανά για αυτό. Ποικιλίες αυτής της μεθόδου μεταφοράς είναι οι διεργασίες της πινοκύττωσης και της φαγοκυττάρωσης. Έτσι, έχοντας μελετήσει ποιες λειτουργίες εκτελεί η εξωτερική κυτταρική μεμβράνη, μπορεί να διαπιστωθεί ότι οι ετερότροφοι πρωτιστές, καθώς και τα κύτταρα ανώτερων ζωικών οργανισμών, για παράδειγμα, τα λευκοκύτταρα, είναι ικανά για πινο- και φαγοκυττάρωση.

Βιοηλεκτρικές διεργασίες στις κυτταρικές μεμβράνες

Έχει διαπιστωθεί ότι υπάρχει διαφορά δυναμικού μεταξύ της εξωτερικής επιφάνειας του πλασμαλήμματος (είναι θετικά φορτισμένο) και του βρεγματικού στρώματος του κυτταροπλάσματος, το οποίο είναι αρνητικά φορτισμένο. Ονομάστηκε δυναμικό ηρεμίας και είναι εγγενές σε όλα τα ζωντανά κύτταρα. Και ο νευρικός ιστός δεν έχει μόνο ένα δυναμικό ηρεμίας, αλλά είναι επίσης ικανός να διεξάγει ασθενή βιορεύματα, που ονομάζεται διαδικασία διέγερσης. Εξωτερικές μεμβράνες νευρικά κύτταρα - νευρώνες, δεχόμενοι ερεθισμό από τους υποδοχείς, αρχίζουν να αλλάζουν φορτία: ιόντα νατρίου εισέρχονται μαζικά στο κύτταρο και η επιφάνεια του πλάσματος γίνεται ηλεκτραρνητική. Και το βρεγματικό στρώμα του κυτταροπλάσματος, λόγω περίσσειας κατιόντων, λαμβάνει θετικό φορτίο. Αυτό εξηγεί γιατί η εξωτερική κυτταρική μεμβράνη του νευρώνα επαναφορτίζεται, γεγονός που προκαλεί την αγωγή των νευρικών ερεθισμάτων που αποτελούν τη βάση της διαδικασίας διέγερσης.

Η βασική δομική μονάδα ενός ζωντανού οργανισμού είναι ένα κύτταρο, το οποίο είναι ένα διαφοροποιημένο τμήμα του κυτταροπλάσματος που περιβάλλεται από μια κυτταρική μεμβράνη. Δεδομένου ότι το κύτταρο εκτελεί πολλές σημαντικές λειτουργίες, όπως αναπαραγωγή, διατροφή, κίνηση, το κέλυφος πρέπει να είναι πλαστικό και πυκνό.

Ιστορία της ανακάλυψης και της έρευνας της κυτταρικής μεμβράνης

Το 1925, ο Γκρέντελ και ο Γκόρντερ έκαναν ένα επιτυχημένο πείραμα για να εντοπίσουν τις «σκιές» των ερυθροκυττάρων, ή τα άδεια κελύφη. Παρά τα πολλά χοντρά λάθη που έγιναν, οι επιστήμονες ανακάλυψαν τη λιπιδική διπλή στιβάδα. Το έργο τους συνέχισαν οι Danielli, Dawson το 1935, Robertson το 1960. Ως αποτέλεσμα πολλών ετών δουλειάς και της συσσώρευσης επιχειρημάτων το 1972, οι Singer και Nicholson δημιούργησαν ένα ρευστό μωσαϊκό μοντέλο της δομής της μεμβράνης. Περαιτέρω πειράματα και μελέτες επιβεβαίωσαν τα έργα των επιστημόνων.

Εννοια

Τι είναι η κυτταρική μεμβράνη; Αυτή η λέξη άρχισε να χρησιμοποιείται πριν από περισσότερα από εκατό χρόνια, μεταφρασμένη από τα λατινικά σημαίνει "φιλμ", "δέρμα". Ορίστε λοιπόν το όριο του κυττάρου, το οποίο είναι ένα φυσικό εμπόδιο μεταξύ του εσωτερικού περιεχομένου και του εξωτερικού περιβάλλοντος. Η δομή της κυτταρικής μεμβράνης υποδηλώνει ημιπερατότητα, λόγω της οποίας η υγρασία και τα θρεπτικά συστατικά και τα προϊόντα αποσύνθεσης μπορούν να περάσουν ελεύθερα μέσα από αυτήν. Αυτό το κέλυφος μπορεί να ονομαστεί το κύριο δομικό συστατικό της οργάνωσης του κυττάρου.

Εξετάστε τις κύριες λειτουργίες της κυτταρικής μεμβράνης

1. Διαχωρίζει το εσωτερικό περιεχόμενο της κυψέλης και τα συστατικά του εξωτερικού περιβάλλοντος.

2. Βοηθά στη διατήρηση σταθερής χημικής σύστασης του κυττάρου.

3. Ρυθμίζει τον σωστό μεταβολισμό.

4. Παρέχει διασύνδεση μεταξύ των κυττάρων.

5. Αναγνωρίζει σήματα.

6. Λειτουργία προστασίας.

"Κέλυφος πλάσματος"

Η εξωτερική κυτταρική μεμβράνη, που ονομάζεται επίσης πλασματική μεμβράνη, είναι μια υπερμικροσκοπική μεμβράνη πάχους πέντε έως επτά νανόμετρων. Αποτελείται κυρίως από πρωτεϊνικές ενώσεις, φωσφολίδιο, νερό. Η μεμβράνη είναι ελαστική, απορροφά εύκολα το νερό και επίσης αποκαθιστά γρήγορα την ακεραιότητά της μετά από ζημιά.

Διαφέρει σε μια καθολική δομή. Αυτή η μεμβράνη καταλαμβάνει μια οριακή θέση, συμμετέχει στη διαδικασία της επιλεκτικής διαπερατότητας, της απέκκρισης των προϊόντων αποσύνθεσης, τα συνθέτει. Η σχέση με τους «γείτονες» και η αξιόπιστη προστασία του εσωτερικού περιεχομένου από φθορές το καθιστά σημαντικό συστατικό σε ένα θέμα όπως η δομή του κυττάρου. Η κυτταρική μεμβράνη των ζωικών οργανισμών μερικές φορές αποδεικνύεται ότι καλύπτεται με το λεπτότερο στρώμα - γλυκοκάλυκα, το οποίο περιλαμβάνει πρωτεΐνες και πολυσακχαρίτες. Τα φυτικά κύτταρα έξω από τη μεμβράνη προστατεύονται από ένα κυτταρικό τοίχωμα που λειτουργεί ως στήριγμα και διατηρεί το σχήμα. Το κύριο συστατικό της σύνθεσής του είναι η ίνα (κυτταρίνη) - ένας πολυσακχαρίτης που είναι αδιάλυτος στο νερό.

Έτσι, η εξωτερική κυτταρική μεμβράνη εκτελεί τη λειτουργία επισκευής, προστασίας και αλληλεπίδρασης με άλλα κύτταρα.

Η δομή της κυτταρικής μεμβράνης

Το πάχος αυτού του κινητού κελύφους κυμαίνεται από έξι έως δέκα νανόμετρα. Η κυτταρική μεμβράνη ενός κυττάρου έχει μια ειδική σύνθεση, η βάση της οποίας είναι η λιπιδική διπλοστιβάδα. Οι υδρόφοβες ουρές, που είναι αδρανείς στο νερό, βρίσκονται στο εσωτερικό, ενώ οι υδρόφιλες κεφαλές, που αλληλεπιδρούν με το νερό, είναι στραμμένες προς τα έξω. Κάθε λιπίδιο είναι ένα φωσφολιπίδιο, το οποίο είναι το αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης ουσιών όπως η γλυκερίνη και η σφιγγοσίνη. Το ικρίωμα λιπιδίων περιβάλλεται στενά από πρωτεΐνες, οι οποίες βρίσκονται σε ένα μη συνεχές στρώμα. Μερικά από αυτά βυθίζονται στο λιπιδικό στρώμα, τα υπόλοιπα περνούν μέσα από αυτό. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζονται υδατοπερατές περιοχές. Οι λειτουργίες που εκτελούνται από αυτές τις πρωτεΐνες είναι διαφορετικές. Κάποια από αυτά είναι ένζυμα, τα υπόλοιπα είναι πρωτεΐνες μεταφοράς που μεταφέρουν διάφορες ουσίες από το εξωτερικό περιβάλλον στο κυτταρόπλασμα και αντίστροφα.

Η κυτταρική μεμβράνη διαπερνάται και συνδέεται στενά με ενσωματωμένες πρωτεΐνες, ενώ η σύνδεση με τις περιφερειακές είναι λιγότερο ισχυρή. Αυτές οι πρωτεΐνες εκτελούν μια σημαντική λειτουργία, η οποία είναι να διατηρούν τη δομή της μεμβράνης, να λαμβάνουν και να μετατρέπουν σήματα από το περιβάλλον, να μεταφέρουν ουσίες και να καταλύουν αντιδράσεις που συμβαίνουν στις μεμβράνες.

Χημική ένωση

Η βάση της κυτταρικής μεμβράνης είναι ένα διμοριακό στρώμα. Λόγω της συνέχειάς του, η κυψέλη έχει φραγμούς και μηχανικές ιδιότητες. Σε διαφορετικά στάδια της ζωής, αυτή η διπλή στιβάδα μπορεί να διαταραχθεί. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζονται δομικά ελαττώματα διαμέσου υδρόφιλων πόρων. Σε αυτή την περίπτωση, απολύτως όλες οι λειτουργίες ενός τέτοιου συστατικού όπως η κυτταρική μεμβράνη μπορούν να αλλάξουν. Σε αυτή την περίπτωση, ο πυρήνας μπορεί να υποφέρει από εξωτερικές επιρροές.

Ιδιότητες

Η κυτταρική μεμβράνη ενός κυττάρου έχει ενδιαφέροντα χαρακτηριστικά. Λόγω της ρευστότητάς του, αυτό το κέλυφος δεν είναι μια άκαμπτη δομή και ο κύριος όγκος των πρωτεϊνών και των λιπιδίων που συνθέτουν τη σύνθεσή του κινείται ελεύθερα στο επίπεδο της μεμβράνης.

Γενικά, η κυτταρική μεμβράνη είναι ασύμμετρη, επομένως η σύνθεση των πρωτεϊνικών και λιπιδικών στοιβάδων είναι διαφορετική. Οι πλασματικές μεμβράνες στα ζωικά κύτταρα έχουν ένα στρώμα γλυκοπρωτεΐνης στην εξωτερική τους πλευρά, το οποίο εκτελεί λειτουργίες υποδοχέα και σήματος και επίσης παίζει σημαντικό ρόλο στη διαδικασία συνδυασμού των κυττάρων σε ιστό. Η κυτταρική μεμβράνη είναι πολική, δηλαδή το φορτίο εξωτερικά είναι θετικό και εσωτερικά αρνητικό. Εκτός από όλα τα παραπάνω, η κυτταρική μεμβράνη έχει επιλεκτική διορατικότητα.

Αυτό σημαίνει ότι εκτός από το νερό, μόνο μια συγκεκριμένη ομάδα μορίων και ιόντων διαλυμένων ουσιών επιτρέπεται να εισέλθει στο κύτταρο. Η συγκέντρωση μιας ουσίας όπως το νάτριο στα περισσότερα κύτταρα είναι πολύ χαμηλότερη από ό,τι στο εξωτερικό περιβάλλον. Για τα ιόντα καλίου, μια διαφορετική αναλογία είναι χαρακτηριστική: ο αριθμός τους στο κύτταρο είναι πολύ μεγαλύτερος από ό,τι στο περιβάλλον. Από αυτή την άποψη, τα ιόντα νατρίου τείνουν να διεισδύουν στην κυτταρική μεμβράνη και τα ιόντα καλίου τείνουν να απελευθερώνονται έξω. Υπό αυτές τις συνθήκες, η μεμβράνη ενεργοποιεί ένα ειδικό σύστημα που εκτελεί έναν ρόλο «άντλησης», εξισορροπώντας τη συγκέντρωση των ουσιών: ιόντα νατρίου αντλούνται προς την επιφάνεια του κυττάρου και ιόντα καλίου αντλούνται προς τα μέσα. Αυτό το χαρακτηριστικό περιλαμβάνεται στις πιο σημαντικές λειτουργίες της κυτταρικής μεμβράνης.

Αυτή η τάση των ιόντων νατρίου και καλίου να κινούνται προς τα μέσα από την επιφάνεια παίζει μεγάλο ρόλο στη μεταφορά του σακχάρου και των αμινοξέων στο κύτταρο. Στη διαδικασία της ενεργητικής απομάκρυνσης των ιόντων νατρίου από το κύτταρο, η μεμβράνη δημιουργεί συνθήκες για νέες εισροές γλυκόζης και αμινοξέων στο εσωτερικό. Αντίθετα, στη διαδικασία μεταφοράς ιόντων καλίου στο κύτταρο, αναπληρώνεται ο αριθμός των «μεταφορέων» των προϊόντων αποσύνθεσης από το εσωτερικό του κυττάρου προς το εξωτερικό περιβάλλον.

Πώς τρέφεται το κύτταρο μέσω της κυτταρικής μεμβράνης;

Πολλά κύτταρα προσλαμβάνουν ουσίες μέσω διεργασιών όπως η φαγοκυττάρωση και η πινοκυττάρωση. Στην πρώτη παραλλαγή, δημιουργείται μια μικρή εσοχή από μια εύκαμπτη εξωτερική μεμβράνη, στην οποία βρίσκεται το δεσμευμένο σωματίδιο. Στη συνέχεια, η διάμετρος της εσοχής γίνεται μεγαλύτερη έως ότου το περιβαλλόμενο σωματίδιο εισέλθει στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου. Μέσω της φαγοκυττάρωσης τρέφονται ορισμένα πρωτόζωα, όπως η αμοιβάδα, καθώς και τα αιμοσφαίρια - λευκοκύτταρα και φαγοκύτταρα. Ομοίως, τα κύτταρα απορροφούν υγρό που περιέχει τα απαραίτητα θρεπτικά συστατικά. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται πινοκύττωση.

Η εξωτερική μεμβράνη είναι στενά συνδεδεμένη με το ενδοπλασματικό δίκτυο του κυττάρου.

Σε πολλούς τύπους βασικών συστατικών του ιστού, προεξοχές, πτυχές και μικρολάχνες βρίσκονται στην επιφάνεια της μεμβράνης. Τα φυτικά κύτταρα στο εξωτερικό αυτού του κελύφους καλύπτονται με ένα άλλο, παχύ και σαφώς ορατό στο μικροσκόπιο. Οι ίνες από τις οποίες είναι φτιαγμένες βοηθούν στη δημιουργία της υποστήριξης για φυτικούς ιστούς όπως το ξύλο. Τα ζωικά κύτταρα έχουν επίσης μια σειρά από εξωτερικές δομές που βρίσκονται στην κορυφή της κυτταρικής μεμβράνης. Έχουν αποκλειστικά προστατευτικό χαρακτήρα, ένα παράδειγμα αυτού είναι η χιτίνη που περιέχεται στα κύτταρα του περιβλήματος των εντόμων.

Εκτός από την κυτταρική μεμβράνη, υπάρχει και μια ενδοκυτταρική μεμβράνη. Η λειτουργία του είναι να διαιρεί το κύτταρο σε πολλά εξειδικευμένα κλειστά διαμερίσματα - διαμερίσματα ή οργανίδια, όπου πρέπει να διατηρείται ένα συγκεκριμένο περιβάλλον.

Έτσι, είναι αδύνατο να υπερεκτιμηθεί ο ρόλος ενός τέτοιου συστατικού της βασικής μονάδας ενός ζωντανού οργανισμού ως κυτταρικής μεμβράνης. Η δομή και οι λειτουργίες συνεπάγονται σημαντική επέκταση της συνολικής επιφάνειας των κυττάρων, βελτίωση των μεταβολικών διεργασιών. Αυτή η μοριακή δομή αποτελείται από πρωτεΐνες και λιπίδια. Διαχωρίζοντας το κύτταρο από το εξωτερικό περιβάλλον, η μεμβράνη διασφαλίζει την ακεραιότητά του. Με τη βοήθειά του, οι μεσοκυτταρικοί δεσμοί διατηρούνται σε αρκετά ισχυρό επίπεδο, σχηματίζοντας ιστούς. Από αυτή την άποψη, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι ένας από τους πιο σημαντικούς ρόλους στο κύτταρο παίζει η κυτταρική μεμβράνη. Η δομή και οι λειτουργίες που εκτελεί είναι ριζικά διαφορετικές σε διαφορετικά κύτταρα, ανάλογα με τον σκοπό τους. Μέσω αυτών των χαρακτηριστικών, επιτυγχάνεται μια ποικιλία φυσιολογικής δραστηριότητας των κυτταρικών μεμβρανών και ο ρόλος τους στην ύπαρξη κυττάρων και ιστών.