Таблица за структурата на мембраната и нейните функции. Клетка и клетъчна мембрана

9.5.1. Една от основните функции на мембраните е участието в транспорта на вещества. Този процес се осигурява от три основни механизма: проста дифузия, улеснена дифузия и активен транспорт (Фигура 9.10). Запомнете най-важните характеристики на тези механизми и примери за пренасяните вещества във всеки случай.

Фигура 9.10.Механизми на транспорт на молекули през мембраната

проста дифузия- пренос на вещества през мембраната без участието на специални механизми. Транспортът се извършва по градиент на концентрация без консумация на енергия. Малки биомолекули - H2O, CO2, O2, урея, хидрофобни нискомолекулни вещества се транспортират чрез проста дифузия. Скоростта на простата дифузия е пропорционална на концентрационния градиент.

Улеснена дифузия- транспортиране на вещества през мембраната с помощта на протеинови канали или специални протеини-носители. Провежда се по концентрационния градиент без разход на енергия. Пренасят се монозахариди, аминокиселини, нуклеотиди, глицерол, някои йони. Характерна е кинетиката на насищане - при определена (насищаща) концентрация на пренасяното вещество в преноса участват всички молекули носители и транспортната скорост достига гранична стойност.

активен транспорт- също изисква участието на специални протеини-носители, но прехвърлянето става срещу концентрационен градиент и следователно изисква енергия. С помощта на този механизъм йони Na+, K+, Ca2+, Mg2+ се транспортират през клетъчната мембрана, а протоните през митохондриалната мембрана. Активният транспорт на вещества се характеризира с кинетика на насищане.

9.5.2. Пример за транспортна система, която извършва активен йонен транспорт е Na+,K+ -аденозин трифосфатаза (Na+,K+ -ATPase или Na+,K+ -помпа). Този протеин се намира в дебелината на плазмената мембрана и е в състояние да катализира реакцията на хидролиза на АТФ. Енергията, освободена по време на хидролизата на 1 молекула АТФ, се използва за прехвърляне на 3 Na + йони от клетката в извънклетъчното пространство и 2 K + йони в обратна посока (Фигура 9.11). В резултат на действието на Na +, K + -АТФаза се създава концентрационна разлика между цитозола на клетката и извънклетъчната течност. Тъй като транспортът на йони е нееквивалентен, възниква разлика в електрическите потенциали. Така възниква електрохимичен потенциал, който е сумата от енергията на разликата в електрическите потенциали Δφ и енергията на разликата в концентрациите на веществата ΔС от двете страни на мембраната.

Фигура 9.11.Схема на Na+, K+ -помпа.

9.5.3. Пренос през мембрани на частици и високомолекулни съединения

Наред с транспортирането на органични вещества и йони, извършвани от носители, в клетката има много специален механизъм, предназначен да абсорбира и отстранява макромолекулни съединения от клетката чрез промяна на формата на биомембраната. Такъв механизъм се нарича везикуларен транспорт.

Фигура 9.12.Видове везикуларен транспорт: 1 - ендоцитоза; 2 - екзоцитоза.

По време на преноса на макромолекули се получава последователно образуване и сливане на везикули (везикули), заобиколени от мембрана. Според посоката на транспортиране и естеството на прехвърлените вещества се разграничават следните видове везикуларен транспорт:

Ендоцитоза(Фигура 9.12, 1) - прехвърлянето на вещества в клетката. В зависимост от размера на получените везикули има:

а) пиноцитоза - абсорбция на течни и разтворени макромолекули (протеини, полизахариди, нуклеинови киселини) с помощта на малки мехурчета (150 nm в диаметър);

б) фагоцитоза — абсорбция на големи частици, като микроорганизми или клетъчни остатъци. В този случай се образуват големи везикули, наречени фагозоми с диаметър над 250 nm.

Пиноцитозата е характерна за повечето еукариотни клетки, докато големите частици се абсорбират от специализирани клетки - левкоцити и макрофаги. На първия етап от ендоцитозата вещества или частици се адсорбират върху повърхността на мембраната; този процес протича без консумация на енергия. На следващия етап мембраната с адсорбираното вещество се задълбочава в цитоплазмата; получените локални инвагинации на плазмената мембрана се отделят от клетъчната повърхност, образувайки везикули, които след това мигрират в клетката. Този процес е свързан чрез система от микрофиламенти и е енергийно зависим. Везикулите и фагозомите, които влизат в клетката, могат да се слеят с лизозомите. Ензимите, съдържащи се в лизозомите, разграждат веществата, съдържащи се във везикулите и фагозомите, до продукти с ниско молекулно тегло (аминокиселини, монозахариди, нуклеотиди), които се транспортират до цитозола, където могат да бъдат използвани от клетката.

Екзоцитоза(Фигура 9.12, 2) - прехвърляне на частици и големи съединения от клетката. Този процес, подобно на ендоцитозата, протича с усвояване на енергия. Основните видове екзоцитоза са:

а) секреция - отстраняване от клетката на водоразтворимите съединения, които се използват или засягат други клетки на тялото. Може да се осъществява както от неспециализирани клетки, така и от клетки на жлезите с вътрешна секреция, лигавицата на стомашно-чревния тракт, адаптирани за секрецията на произвежданите от тях вещества (хормони, невротрансмитери, проензими), в зависимост от специфичните нужди на организма. .

Секретираните протеини се синтезират върху рибозоми, свързани с мембраните на грапавия ендоплазмен ретикулум. След това тези протеини се транспортират до апарата на Голджи, където се модифицират, концентрират, сортират и след това се пакетират във везикули, които се разцепват в цитозола и впоследствие се сливат с плазмената мембрана, така че съдържанието на везикулите да е извън клетката.

За разлика от макромолекулите, малките секретирани частици, като протони, се транспортират извън клетката чрез улеснена дифузия и активни транспортни механизми.

б) екскреция - отстраняване от клетката на вещества, които не могат да бъдат използвани (например отстраняване на ретикуларно вещество от ретикулоцитите по време на еритропоезата, което е агрегиран остатък от органели). Механизмът на екскреция, очевидно, се състои в това, че първоначално екскретираните частици са в цитоплазмената везикула, която след това се слива с плазмената мембрана.

текстови_полета

текстови_полета

стрелка_нагоре

Клетките са отделени от вътрешната среда на тялото чрез клетъчна или плазмена мембрана.

Мембраната осигурява:

1) Селективно проникване в и извън клетката на молекули и йони, необходими за изпълнение на специфични клетъчни функции;
2) Селективен транспорт на йони през мембраната, поддържащ трансмембранна електрическа потенциална разлика;
3) Спецификата на междуклетъчните контакти.

Поради наличието в мембраната на множество рецептори, които възприемат химически сигнали - хормони, медиатори и други биологично активни вещества, тя е в състояние да промени метаболитната активност на клетката. Мембраните осигуряват специфичността на имунните прояви поради наличието на антигени върху тях - структури, които причиняват образуването на антитела, които могат специфично да се свържат с тези антигени.
Ядрото и органелите на клетката също са отделени от цитоплазмата чрез мембрани, които предотвратяват свободното движение на водата и разтворените в нея вещества от цитоплазмата към тях и обратно. Това създава условия за разделяне на биохимичните процеси, протичащи в различни отделения (компартменти) вътре в клетката.

структура на клетъчната мембрана

текстови_полета

текстови_полета

стрелка_нагоре

Клетъчната мембрана е еластична структура, с дебелина от 7 до 11 nm (фиг. 1.1). Състои се главно от липиди и протеини. От 40 до 90% от всички липиди са фосфолипиди - фосфатидилхолин, фосфатидилетаноламин, фосфатидилсерин, сфингомиелин и фосфатидилинозитол. Важен компонент на мембраната са гликолипидите, представени от цереброзиди, сулфатиди, ганглиозиди и холестерол.

Ориз. 1.1 Организация на мембраната.

Основната структура на клетъчната мембранае двоен слой от фосфолипидни молекули. Благодарение на хидрофобните взаимодействия, въглехидратните вериги на липидните молекули се държат близо една до друга в удължено състояние. Групи фосфолипидни молекули от двата слоя взаимодействат с протеинови молекули, потопени в липидната мембрана. Поради факта, че повечето от липидните компоненти на двуслоя са в течно състояние, мембраната има подвижност и вълнообразност. Неговите секции, както и протеините, потопени в липидния двоен слой, ще се смесват от една част в друга. Подвижността (флуидността) на клетъчните мембрани улеснява транспортирането на вещества през мембраната.

протеини на клетъчната мембранапредставени главно от гликопротеини. Разграничаване:

интегрални протеинипрониквайки през цялата дебелина на мембраната и
периферни протеиниприкрепени само към повърхността на мембраната, предимно към вътрешната й част.

Периферни протеини почти всички функционират като ензими (ацетилхолинестераза, кисела и алкална фосфатаза и др.). Но някои ензими също са представени от интегрални протеини - АТФаза.

интегрални протеини осигуряват селективен обмен на йони през мембранните канали между извънклетъчната и вътреклетъчната течност, а също така действат като протеини - носители на големи молекули.

Мембранните рецептори и антигени могат да бъдат представени както от интегрални, така и от периферни протеини.

Протеините, съседни на мембраната от цитоплазмената страна, принадлежат към клетъчен цитоскелет . Те могат да се прикрепят към мембранни протеини.

Така, протеинова лента 3 (номер на лента по време на протеинова електрофореза) на еритроцитните мембрани се комбинира в ансамбъл с други молекули на цитоскелета - спектрин чрез нискомолекулния протеин анкирин (фиг. 1.2).

Ориз. 1.2 Схема на подреждането на протеините в мембранния цитоскелет на еритроцитите.
1 - спектрин; 2 - анкирин; 3 - протеинова лента 3; 4 - протеинова лента 4.1; 5 - протеинова лента 4.9; 6 - актинов олигомер; 7 - протеин 6; 8 - гпикофорин А; 9 - мембрана.

Спектрин е основният протеин на цитоскелета, съставляващ двуизмерна мрежа, към която е прикрепен актинът.

актин образува микрофиламенти, които са контрактилният апарат на цитоскелета.

цитоскелетпозволява на клетката да проявява гъвкаво еластични свойства, осигурява допълнителна здравина на мембраната.

Повечето интегрални протеини са гликопротеини. Тяхната въглехидратна част излиза от клетъчната мембрана навън. Много гликопротеини имат голям отрицателен заряд поради значителното съдържание на сиалова киселина (например молекулата на гликофорин). Това осигурява повърхността на повечето клетки с отрицателен заряд, като помага за отблъскването на други отрицателно заредени обекти. Въглехидратните издатини на гликопротеините носят антигени на кръвна група, други антигенни детерминанти на клетката и действат като хормон-свързващи рецептори. Гликопротеините образуват адхезивни молекули, които карат клетките да се прикрепят една към друга, т.е. близки междуклетъчни контакти.

Характеристики на метаболизма в мембраната

текстови_полета

текстови_полета

стрелка_нагоре

Компонентите на мембраната са подложени на много метаболитни трансформации под въздействието на ензими, разположени върху тяхната мембрана или вътре в нея. Те включват окислителни ензими, които играят важна роля в модифицирането на хидрофобните елементи на мембраните - холестерол и др. В мембраните, когато се активират ензими - фосфолипази, от арахидонова киселина се образуват биологично активни съединения - простагландини и техните производни. В резултат на активирането на фосфолипидния метаболизъм в мембраната се образуват тромбоксани и левкотриени, които имат мощен ефект върху тромбоцитната адхезия, възпаление и др.

Мембраната постоянно претърпява процеси на обновяване на нейните компоненти. . По този начин продължителността на живота на мембранните протеини варира от 2 до 5 дни. В клетката обаче има механизми, които осигуряват доставянето на новосинтезирани протеинови молекули до мембранните рецептори, което улеснява включването на протеина в мембраната. "Разпознаването" на този рецептор от новосинтезирания протеин се улеснява от образуването на сигнален пептид, който помага да се намери рецепторът върху мембраната.

Мембранните липиди също имат значителна скорост на метаболизма., което изисква голямо количество мастни киселини за синтеза на тези мембранни компоненти.
Спецификата на липидния състав на клетъчните мембрани се влияе от промените в околната среда на човека и естеството на неговата диета.

Например, увеличаване на хранителните мастни киселини с ненаситени връзкиповишава течното състояние на липидите в клетъчните мембрани на различни тъкани, води до промяна в съотношението на фосфолипиди към сфингомиелини и липиди към протеини, което е благоприятно за функцията на клетъчната мембрана.

Излишният холестерол в мембраните, напротив, увеличава микровискозитета на техния двуслой от фосфолипидни молекули, намалявайки скоростта на дифузия на определени вещества през клетъчните мембрани.

Храната, обогатена с витамини А, Е, С, Р, подобрява липидния метаболизъм в мембраните на еритроцитите, намалява микровискозитета на мембраните. Това повишава деформируемостта на еритроцитите, улеснява тяхната транспортна функция (гл. 6).

Дефицит на мастни киселини и холестеролв храната нарушава липидния състав и функцията на клетъчните мембрани.

Например, дефицитът на мазнини нарушава функцията на мембраната на неутрофилите, което потиска способността им за движение и фагоцитоза (активно улавяне и абсорбиране на микроскопични чужди живи обекти и твърди частици от едноклетъчни организми или някои клетки).

В регулирането на липидния състав на мембраните и тяхната пропускливост, регулиране на клетъчната пролиферацияважна роля играят реактивните кислородни видове, които се образуват в клетката във връзка с нормалните метаболитни реакции (микрозомално окисление и др.).

Образувани реактивни кислородни видове- супероксидният радикал (O 2), водородният прекис (H 2 O 2) и др. са изключително реактивни вещества. Техният основен субстрат в реакциите на свободнорадикално окисляване са ненаситените мастни киселини, които са част от фосфолипидите на клетъчната мембрана (т.нар. реакции на липидна пероксидация). Засилването на тези реакции може да причини увреждане на клетъчната мембрана, нейните бариерни, рецепторни и метаболитни функции, модификация на молекулите на нуклеиновата киселина и протеините, което води до мутации и инактивиране на ензимите.

При физиологични условия интензификацията на липидната пероксидация се регулира от антиоксидантната система на клетките, представена от ензими, които инактивират реактивни кислородни видове - супероксиддисмутаза, каталаза, пероксидаза и вещества с антиоксидантна активност - токоферол (витамин Е), убихинон и др. изразен защитен ефект върху клетъчните мембрани (цитопротективен ефект) с различни увреждащи ефекти върху тялото, простагландините Е и J2 имат, "гасят" активирането на окислението на свободните радикали. Простагландините предпазват стомашната лигавица и хепатоцитите от химични увреждания, невроните, невроглиалните клетки, кардиомиоцитите - от хипоксични увреждания, скелетните мускули - при тежки физически натоварвания. Простагландините, свързващи се със специфични рецептори на клетъчните мембрани, стабилизират двойния слой на последните, намаляват загубата на фосфолипиди от мембраните.

Функции на мембранния рецептор

текстови_полета

текстови_полета

стрелка_нагоре

Химичен или механичен сигнал първо се възприема от рецепторите на клетъчната мембрана. Последствието от това е химическата модификация на мембранните протеини, което води до активиране на "вторични пратеници", които осигуряват бързото разпространение на сигнала в клетката до нейния геном, ензими, контрактилни елементи и др.

Схематично трансмембранното сигнализиране в клетка може да бъде представено по следния начин:

1) Възбуден от възприемания сигнал, рецепторът активира γ-протеините на клетъчната мембрана. Това се случва, когато те свързват гуанозин трифосфат (GTP).

2) Взаимодействието на комплекса "GTP-y-протеини" от своя страна активира ензима - предшественик на вторичните месинджъри, разположен от вътрешната страна на мембраната.

Предшественикът на един вторичен посредник - сАМР, образуван от АТФ, е ензимът аденилат циклаза;
Предшественикът на други вторични посредници - инозитол трифосфат и диацилглицерол, образувани от мембранния фосфатидилинозитол-4,5-дифосфат, е ензимът фосфолипаза С. В допълнение, инозитол трифосфатът мобилизира друг вторичен посредник в клетката - калциевите йони, които участват в почти всички регулаторни процеси в клетката. Например, полученият инозитол трифосфат предизвиква освобождаване на калций от ендоплазмения ретикулум и повишаване на концентрацията му в цитоплазмата, като по този начин включва различни форми на клетъчен отговор. С помощта на инозитол трифосфат и диацилглицерол се регулира функцията на гладката мускулатура и В-клетките на панкреаса от ацетилхолин, тиропин-освобождаващия фактор на предния дял на хипофизата, реакцията на лимфоцитите към антигена и др.
В някои клетки ролята на втори носител се изпълнява от cGMP, който се образува от GTP с помощта на ензима гуанилат циклаза. Той служи например като втори посредник за натриуретичния хормон в гладката мускулатура на стените на кръвоносните съдове. cAMP служи като втори посредник за много хормони - адреналин, еритропоетин и др. (Глава 3).

Природата е създала много организми и клетки, но въпреки това структурата и повечето от функциите на биологичните мембрани са едни и същи, което ни позволява да разгледаме тяхната структура и да изучаваме ключовите им свойства, без да сме обвързани с определен тип клетка.

Какво е мембрана?

Мембраните са защитен елемент, който е неразделна част от клетката на всеки жив организъм.

Структурна и функционална единица на всички живи организми на планетата е клетката. Неговата жизнена дейност е неразривно свързана със средата, с която обменя енергия, информация, материя. И така, хранителната енергия, необходима за функционирането на клетката, идва отвън и се изразходва за изпълнението на различните й функции.

Структурата на най-простата структурна единица на жив организъм: мембрана на органела, различни включвания. Той е заобиколен от мембрана, вътре в която са разположени ядрото и всички органели. Това са митохондрии, лизозоми, рибозоми, ендоплазмен ретикулум. Всеки структурен елемент има собствена мембрана.

Роля в живота на клетката

Биологичната мембрана играе кулминационна роля в структурата и функционирането на елементарна жива система. Само клетка, заобиколена от защитна обвивка, може с право да се нарече организъм. Процес като метаболизма също се извършва поради наличието на мембрана. Ако се наруши неговата структурна цялост, това води до промяна във функционалното състояние на организма като цяло.

Клетъчна мембрана и нейните функции

Той отделя цитоплазмата на клетката от външната среда или от мембраната. Клетъчната мембрана осигурява правилното изпълнение на специфични функции, спецификата на междуклетъчните контакти и имунните прояви и поддържа трансмембранната разлика в електрическия потенциал. Той съдържа рецептори, които могат да възприемат химически сигнали - хормони, медиатори и други биологично активни компоненти. Тези рецептори му дават още една способност - да променя метаболитната активност на клетката.

Функции на мембраната:

1. Активен пренос на вещества.

2. Пасивен пренос на вещества:

2.1. Дифузията е проста.

2.2. транспорт през порите.

2.3. Транспортиране, извършено чрез дифузия на носител заедно с мембранно вещество или чрез пренасочване на вещество по протежение на молекулярната верига на носител.

3. Пренос на неелектролити поради проста и улеснена дифузия.

Структурата на клетъчната мембрана

Компонентите на клетъчната мембрана са липиди и протеини.

Липиди: фосфолипиди, фосфатидилетаноламин, сфингомиелин, фосфатидилинозитол и фосфатидилсерин, гликолипиди. Делът на липидите е 40-90%.

Протеини: периферни, интегрални (гликопротеини), спектрин, актин, цитоскелет.

Основният структурен елемент е двоен слой от фосфолипидни молекули.

Покривна мембрана: определение и типология

Малко статистики. На територията на Руската федерация мембраната се използва като покривен материал не толкова отдавна. Делът на мембранните покриви от общия брой меки покривни плочи е само 1,5%. Битумните и мастиковите покриви са получили все по-широко разпространение в Русия. Но в Западна Европа мембранните покриви представляват 87%. Разликата е осезаема.

По правило мембраната като основен материал в покривното припокриване е идеална за плоски покриви. За тези с голямо отклонение е по-малко подходящо.

Обемът на производство и продажби на мембранни покриви на вътрешния пазар има положителна тенденция на растеж. Защо? Причините са повече от ясни:

• Срокът на експлоатация е около 60 години. Представете си, само гаранционният срок на употреба, който е определен от производителя, достига 20 години.
• Лесна инсталация. За сравнение: монтажът на битумен покрив отнема 1,5 пъти повече време от монтажа на мембранен под.
• Лесна поддръжка и ремонтни дейности.

Дебелината на покривните мембрани може да бъде 0,8-2 мм, а средното тегло на един квадратен метър е 1,3 кг.

Свойства на покривните мембрани:

• еластичност;
• сила;
• устойчивост на ултравиолетови лъчи и други агресорни среди;
• устойчивост на замръзване;
• пожароустойчивост.

Има три вида покривни мембрани. Основният признак за класификация е видът на полимерния материал, който съставлява основата на платното. И така, покривните мембрани са:

• принадлежащи към групата EPDM, са направени на базата на полимеризиран етилен-пропилен-диенов мономер, с други думи, Предимства: висока якост, еластичност, водоустойчивост, екологичност, ниска цена. Недостатъци: лепилна технология за свързване на платна с помощта на специална лента, фуги с ниска якост. Обхват на приложение: използва се като хидроизолационен материал за тавани на тунели, водоизточници, складове за отпадъци, изкуствени и естествени водоеми и др.
• PVC мембрани. Това са черупки, при производството на които като основен материал се използва поливинилхлорид. Предимства: UV устойчивост, пожароустойчивост, богата цветова гама на мембранните листове. Недостатъци: ниска устойчивост на битумни материали, масла, разтворители; отделя вредни вещества в атмосферата; цветът на платното избледнява с времето.
• TPO. Изработен от термопластични олефини. Те могат да бъдат армирани и неармирани. Първите са оборудвани с полиестерна мрежа или плат от фибростъкло. Предимства: екологичност, издръжливост, висока еластичност, температурна устойчивост (както при високи, така и при ниски температури), заварени съединения на шевовете на платната. Недостатъци: висока ценова категория, липса на производители на вътрешния пазар.

Профилирана мембрана: характеристики, функции и предимства

Профилните мембрани са иновация на строителния пазар. Такава мембрана се използва като хидроизолационен материал.

Материалът, използван при изработката е полиетилен. Последният е два вида: полиетилен с високо налягане (LDPE) и полиетилен с ниско налягане (HDPE).

Технически характеристики на мембраната от LDPE и HDPE

Индекс
Якост на опън (MPa)
Удължение при опън (%)
Плътност (kg / m3)
Якост на натиск (MPa)
Ударна якост (назъбена) (KJ/sqm)
Модул на огъване (MPa)
Твърдост (MPa)
Работна температура (˚С)	-60 до +80	-60 до +80
Дневна норма на абсорбция на вода (%)

Профилираната мембрана от полиетилен високо налягане е със специална повърхност - кухи пъпки. Височината на тези образувания може да варира от 7 до 20 mm. Вътрешната повърхност на мембраната е гладка. Това позволява безпроблемно огъване на строителни материали.

Промяната във формата на отделните участъци на мембраната е изключена, тъй като налягането е равномерно разпределено по цялата й площ поради наличието на всички същите издатини. Геомембраната може да се използва като вентилационна изолация. В този случай се осигурява свободен топлообмен вътре в сградата.

Предимства на профилираните мембрани:

• повишена якост;
• топлоустойчивост;
• стабилност на химично и биологично въздействие;
• дълъг експлоатационен живот (повече от 50 години);
• лекота на инсталиране и поддръжка;
• достъпна цена.

Профилираните мембрани са от три вида:

• с един слой;
• с двуслойно платно = геотекстил + дренажна мембрана;
• с трислойно платно = хлъзгава повърхност + геотекстил + дренажна мембрана.

Еднослойна профилирана мембрана се използва за защита на основната хидроизолация, монтаж и демонтаж на бетонова подготовка на стени с висока влажност. Двуслоен защитен се използва по време на оборудването.Трислоен се използва върху почва, която се поддава на замръзване и дълбока почва.

Области на приложение на дренажни мембрани

Профилираната мембрана намира приложение в следните области:

1. Основна хидроизолация на основата. Осигурява надеждна защита срещу разрушителното влияние на подпочвените води, кореновата система на растенията, слягането на почвата и механичните повреди.
2. Дренаж на фундаментната стена. Неутрализира въздействието на подпочвените води, валежите, като ги прехвърля в дренажни системи.
3. Хоризонтален тип - защита срещу деформация поради структурни характеристики.
4. Аналог на бетонната подготовка. Използва се при строителни работи по изграждане на сгради в зоната на ниски подпочвени води, в случаите, когато се използва хоризонтална хидроизолация за защита от капилярна влага. Също така функциите на профилираната мембрана включват непропускливостта на циментовото мляко в почвата.
5. Вентилация на стенни повърхности с високо ниво на влажност. Може да се монтира както от вътрешната, така и от външната страна на помещението. В първия случай се активира циркулацията на въздуха, а във втория се осигурява оптимална влажност и температура.
6. Използван обърнат покрив.

Супер дифузионна мембрана

Супердифузионната мембрана е материал от ново поколение, чиято основна цел е да предпазва елементите на покривната конструкция от ветрови явления, валежи и пара.

Производството на защитен материал се основава на използването на нетъкан текстил, висококачествени плътни влакна. На вътрешния пазар е популярна трислойна и четирислойна мембрана. Прегледите на експерти и потребители потвърждават, че колкото повече слоеве са в основата на дизайна, толкова по-силни са неговите защитни функции и следователно толкова по-висока е енергийната ефективност на помещението като цяло.

В зависимост от вида на покрива, неговите конструктивни характеристики, климатичните условия, производителите препоръчват да се даде предпочитание на един или друг тип дифузионни мембрани. И така, те съществуват за скатни покриви на сложни и прости конструкции, за скатни покриви с минимален наклон, за сгънати покриви и др.

Супердифузионната мембрана се полага директно върху топлоизолационния слой, подовата настилка от дъските. Няма нужда от вентилационна междина. Материалът се закрепва със специални скоби или стоманени пирони. Ръбовете на дифузионните листове са свързани.Работата може да се извършва дори при екстремни условия: при силни пориви на вятъра и др.

В допълнение, въпросното покритие може да се използва като временно покривно покритие.

PVC мембрани: същност и предназначение

PVC мембраните са покривен материал, изработен от поливинилхлорид и имат еластични свойства. Такъв модерен покривен материал напълно замени битумните ролкови аналози, които имат значителен недостатък - необходимостта от системна поддръжка и ремонт. Днес характерните особености на PVC мембраните позволяват използването им при извършване на ремонтни дейности на стари плоски покриви. Използват се и при монтаж на нови покриви.

Покривът, изработен от такъв материал, е лесен за използване и монтажът му е възможен на всякакъв вид повърхност, по всяко време на годината и при всякакви метеорологични условия. PVC мембраната има следните свойства:

• сила;
• стабилност при излагане на UV лъчи, различни видове валежи, точкови и повърхностни натоварвания.

Благодарение на уникалните си свойства PVC мембраните ще ви служат вярно дълги години. Периодът на използване на такъв покрив е равен на периода на експлоатация на самата сграда, докато рулонните покривни материали се нуждаят от редовни ремонти, а в някои случаи дори от демонтаж и инсталиране на нов под.

Помежду си PVC мембранните листове са свързани чрез заваряване с горещо дишане, чиято температура е в диапазона 400-600 градуса по Целзий. Тази връзка е напълно запечатана.

Предимства на PVC мембраните

Техните предимства са очевидни:

• гъвкавостта на покривната система, която е най-съобразена със строителния проект;
• издръжлив, херметичен свързващ шев между мембранните листове;
• идеална устойчивост на климатични промени, метеорологични условия, температура, влажност;
• повишена паропропускливост, която допринася за изпаряването на влагата, натрупана в подпокривното пространство;
• много цветови опции;
• противопожарни свойства;
• способността да се поддържат първоначалните свойства и външен вид за дълъг период от време;
• PVC мембраната е абсолютно екологичен материал, което се потвърждава от съответните сертификати;
• процесът на инсталиране е механизиран, така че няма да отнеме много време;
• правилата за работа позволяват инсталирането на различни архитектурни добавки директно върху самия покрив от PVC мембрана;
• стилизирането на един слой ще ви спести пари;
• лекота на поддръжка и ремонт.

Мембранна тъкан

Мембранната тъкан е позната на текстилната индустрия отдавна. От този материал се изработват обувки и дрехи: за възрастни и деца. Мембрана - основата на мембранната тъкан, представена под формата на тънък полимерен филм и притежаваща характеристики като водоустойчивост и паропропускливост. За производството на този материал този филм е покрит с външни и вътрешни защитни слоеве. Тяхната структура се определя от самата мембрана. Това се прави, за да се запазят всички полезни свойства дори в случай на повреда. С други думи, мембранното облекло не се намокри, когато е изложено на валежи под формата на сняг или дъжд, но в същото време перфектно пропуска парата от тялото във външната среда. Тази производителност позволява на кожата да диша.

Като се има предвид всичко по-горе, можем да заключим, че идеалните зимни дрехи са изработени от такава тъкан. Мембраната, която е в основата на тъканта, може да бъде:

• с пори;
• без пори;
• комбинирани.

Тефлонът влиза в състава на мембрани с множество микропори. Размерите на такива пори дори не достигат размерите на капка вода, но са по-големи от водна молекула, което показва водоустойчивост и способност за отстраняване на потта.

Мембраните, които нямат пори, обикновено се правят от полиуретан. Вътрешният им слой концентрира всички потно-мазни секрети на човешкото тяло и ги изтласква навън.

Структурата на комбинираната мембрана предполага наличието на два слоя: порест и гладък. Тази тъкан има висококачествени характеристики и ще издържи много години.

Благодарение на тези предимства дрехите и обувките, изработени от мембранни тъкани и предназначени за носене през зимния сезон, са издръжливи, но леки и перфектно предпазват от замръзване, влага и прах. Те са просто незаменими за много активни видове зимен отдих, планинарство.

разделителен ( бариера) - отделяне на клетъчното съдържание от външната среда;

Регулират обмена между клетката и околната среда;

Разделете клетките на отделения или отделения, предназначени за определени специализирани метаболитни пътища ( разделяне);

Това е мястото на някои химични реакции (светлинни реакции на фотосинтеза в хлоропласти, окислително фосфорилиране по време на дишане в митохондриите);

Осигуряват комуникация между клетките в тъканите на многоклетъчните организми;

транспорт- осъществява трансмембранен транспорт.

Рецептор- са мястото на локализиране на рецепторните места, които разпознават външни стимули.

Транспорт на веществапрез мембраната е една от водещите функции на мембраната, която осигурява обмена на вещества между клетката и външната среда. В зависимост от енергийните разходи за пренос на вещества има:

пасивен транспорт или улеснена дифузия;

активен (селективен) транспорт с участието на АТФ и ензими.

транспорт в мембранна опаковка. Има ендоцитоза (вътре в клетката) и екзоцитоза (извън клетката) - механизми, които транспортират големи частици и макромолекули през мембраната. По време на ендоцитозата плазмената мембрана образува инвагинация, нейните ръбове се сливат и везикулът се вплита в цитоплазмата. Везикулата е ограничена от цитоплазмата с единична мембрана, която е част от външната цитоплазмена мембрана. Разграничете фагоцитозата и пиноцитозата. Фагоцитозата е абсорбцията на големи частици, по-скоро твърди. Например фагоцитоза на лимфоцити, протозои и др. Пиноцитозата е процес на улавяне и абсорбиране на капчици течност с разтворени в тях вещества.

Екзоцитозата е процесът на отстраняване на различни вещества от клетката. По време на екзоцитозата мембраната на везикулата или вакуолата се слива с външната цитоплазмена мембрана. Съдържанието на везикулата се отстранява от клетъчната повърхност и мембраната се включва във външната цитоплазмена мембрана.

В основата пасивентранспорт на незаредени молекули е разликата между концентрациите на водород и заряди, т.е. електрохимичен градиент. Веществата ще се движат от зона с по-висок градиент към област с по-нисък. Транспортната скорост зависи от разликата в наклона.

Простата дифузия е транспортирането на вещества директно през липидния двоен слой. Характерни за газове, неполярни или малки незаредени полярни молекули, разтворими в мазнини. Водата бързо прониква през двуслойния слой, т.к. неговата молекула е малка и електрически неутрална. Дифузията на вода през мембраните се нарича осмоза.

Дифузията през мембранните канали е транспортирането на заредени молекули и йони (Na, K, Ca, Cl), които проникват в мембраната поради наличието в нея на специални каналообразуващи протеини, които образуват водни пори.

Улеснената дифузия е транспортирането на вещества с помощта на специални транспортни протеини. Всеки протеин отговаря за строго определена молекула или група от свързани молекули, взаимодейства с нея и се движи през мембраната. Например захари, аминокиселини, нуклеотиди и други полярни молекули.

активен транспортосъществява се от протеини - носители (АТФаза) срещу електрохимичен градиент, с разход на енергия. Неговият източник са АТФ молекули. Например натриево-калиевата помпа.

Концентрацията на калий вътре в клетката е много по-висока, отколкото извън нея, а на натрий – обратното. Следователно, калиеви и натриеви катиони пасивно дифундират по концентрационния градиент през водните пори на мембраната. Това се дължи на факта, че пропускливостта на мембраната за калиеви йони е по-висока, отколкото за натриеви йони. Съответно, калият дифундира по-бързо от клетката, отколкото натрият в клетката. За нормалното функциониране на клетката обаче е необходимо определено съотношение от 3 калиеви и 2 натриеви йона. Следователно в мембраната има натриево-калиева помпа, която активно изпомпва натрия от клетката и калия в клетката. Тази помпа е трансмембранен мембранен протеин, способен на конформационни пренареждания. Следователно, той може да прикрепи към себе си както калиеви йони, така и натриеви йони (антипорт). Процесът е енергоемък:

Натриевите йони и АТФ молекулата навлизат в протеина на помпата от вътрешната страна на мембраната, а калиевите йони от външната.

Натриевите йони се свързват с протеинова молекула и протеинът придобива АТФазна активност, т.е. способността да предизвиква хидролиза на АТФ, която е придружена от освобождаване на енергия, която задвижва помпата.

Фосфатът, освободен при хидролизата на АТФ, се прикрепя към протеина, т.е. фосфорилира протеин.

Фосфорилирането причинява конформационна промяна в протеина, той не е в състояние да задържа натриеви йони. Пускат ги и излизат извън килията.

Новата конформация на протеина насърчава добавянето на калиеви йони към него.

Добавянето на калиеви йони предизвиква дефосфорилиране на протеина. Той отново променя структурата си.

Промяната в конформацията на протеина води до освобождаване на калиеви йони вътре в клетката.

Протеинът отново е готов да прикрепи към себе си натриеви йони.

В един цикъл на работа помпата изпомпва 3 натриеви йона от клетката и изпомпва 2 калиеви йона.

Цитоплазма- задължителен компонент на клетката, затворен между повърхностния апарат на клетката и ядрото. Това е сложен разнороден структурен комплекс, състоящ се от:

хиалоплазма

органели (постоянни компоненти на цитоплазмата)

включвания - временни компоненти на цитоплазмата.

цитоплазмена матрица(хиалоплазма) е вътрешното съдържание на клетката - безцветен, гъст и прозрачен колоиден разтвор. Компонентите на цитоплазмения матрикс извършват процесите на биосинтеза в клетката, съдържат ензимите, необходими за образуването на енергия, главно поради анаеробна гликолиза.

Основни свойства на цитоплазмения матрикс.

Определя колоидните свойства на клетката. Заедно с вътреклетъчните мембрани на вакуоларната система, тя може да се разглежда като силно хетерогенна или многофазна колоидна система.

Осигурява промяна във вискозитета на цитоплазмата, прехода от гел (по-дебел) към зол (по-течен), което се случва под въздействието на външни и вътрешни фактори.

Осигурява циклоза, амебоидно движение, клетъчно делене и движение на пигмента в хроматофорите.

Определя полярността на местоположението на вътреклетъчните компоненти.

Осигурява механични свойства на клетките - еластичност, способност за сливане, твърдост.

Органели- постоянни клетъчни структури, които осигуряват изпълнението на специфични функции от клетката. В зависимост от характеристиките на структурата има:

мембранни органели – имат мембранна структура. Те могат да бъдат едномембранни (ER, апарат на Голджи, лизозоми, вакуоли на растителни клетки). Двойна мембрана (митохондрии, пластиди, ядро).

Немембранни органели - нямат мембранна структура (хромозоми, рибозоми, клетъчен център, цитоскелет).

Органели с общо предназначение – характерни за всички клетки: ядро, митохондрии, клетъчен център, апарат на Голджи, рибозоми, ER, лизозоми. Ако органелите са характерни за определени видове клетки, те се наричат ​​специални органели (например миофибрили, които свиват мускулно влакно).

Ендоплазмения ретикулум- единична непрекъсната структура, чиято мембрана образува множество инвагинации и гънки, които приличат на тубули, микровакуоли и големи цистерни. EPS мембраните, от една страна, са свързани с клетъчната цитоплазмена мембрана, а от друга страна, с външната обвивка на ядрената мембрана.

Има два вида EPS - грапав и гладък.

При груб или гранулиран ER цистерните и тубулите са свързани с рибозоми. е външната страна на мембраната.Няма връзка с рибозомите в гладка или агрануларна EPS. Това е вътрешността на мембраната.

Структурата на биомембраната. Ограничаващите клетката мембрани и мембранните органели на еукариотните клетки имат общ химичен състав и структура. Те включват липиди, протеини и въглехидрати. Мембранните липиди са представени главно от фосфолипиди и холестерол. Повечето мембранни протеини са сложни протеини като гликопротеини. Въглехидратите не се срещат сами в мембраната, те са свързани с протеини и липиди. Дебелината на мембраните е 7-10 nm.

Според приетия понастоящем флуиден мозаечен модел на структурата на мембраната, липидите образуват двоен слой, или липиден двуслой,в който хидрофилните "глави" на липидните молекули са обърнати навън, а хидрофобните "опашки" са скрити вътре в мембраната (фиг. 2.24). Тези „опашки“, поради своята хидрофобност, осигуряват разделянето на водните фази на вътрешната среда на клетката и нейната среда. Протеините се свързват с липидите чрез различни видове взаимодействия. Някои от протеините са разположени на повърхността на мембраната. Такива протеини се наричат периферен,или повърхностен.Други протеини са частично или напълно потопени в мембраната - това са интеграл,или потопени протеини.Мембранните протеини изпълняват структурни, транспортни, каталитични, рецепторни и други функции.

Мембраните не са като кристалите, техните компоненти са постоянно в движение, в резултат на което се появяват празнини между липидните молекули - пори, през които различни вещества могат да влизат или излизат от клетката.

Биологичните мембрани се различават по местоположението си в клетката, химическия състав и функциите си. Основните видове мембрани са плазмени и вътрешни.

плазмената мембрана(фиг. 2.24) съдържа около 45% липиди (включително гликолипиди), 50% протеини и 5% въглехидрати. Над повърхността на мембраната изпъкват вериги от въглехидрати, които изграждат сложни протеини-гликопротеини и сложни липиди-гликолипиди. Плазмалемните гликопротеини са изключително специфични. Така например чрез тях има взаимно разпознаване на клетки, включително сперматозоиди и яйцеклетки.

На повърхността на животинските клетки въглехидратните вериги образуват тънък повърхностен слой - гликокаликс.Открит е в почти всички животински клетки, но тежестта му не е еднаква (10-50 микрона). Гликокаликсът осигурява директна връзка на клетката с външната среда, в него се извършва извънклетъчно храносмилане; рецепторите са разположени в гликокаликса. Клетките на бактериите, растенията и гъбите, в допълнение към плазмалемата, също са заобиколени от клетъчни мембрани.

Вътрешни мембраниеукариотните клетки ограничават различни части на клетката, образувайки вид "отделения" - отделения,което допринася за разделянето на различни процеси на метаболизъм и енергия. Те могат да се различават по химичен състав и функции, но запазват общия план на структурата.

Функции на мембраната:

1. Ограничаване. Състои се в това, че те отделят вътрешното пространство на клетката от външната среда. Мембраната е полупропусклива, т.е. само онези вещества, които са необходими на клетката, могат свободно да я преодолеят, докато има механизми за транспортиране на необходимите вещества.

2. Рецептор. Свързва се предимно с възприемането на сигнали от околната среда и предаването на тази информация в клетката. За тази функция са отговорни специални рецепторни протеини. Мембранните протеини са отговорни и за клетъчното разпознаване на принципа „приятел или враг“, както и за образуването на междуклетъчни връзки, най-изследваните от които са синапсите на нервните клетки.

3. каталитичен. Върху мембраните са разположени множество ензимни комплекси, в резултат на което върху тях протичат интензивни синтетични процеси.

4. Преобразуване на енергия. Свързан с образуването на енергия, нейното съхранение под формата на АТФ и разход.

5. Компартментализация. Мембраните също така ограничават пространството вътре в клетката, като по този начин разделят първоначалните вещества на реакцията и ензимите, които могат да извършат съответните реакции.

6. Образуване на междуклетъчни контакти. Въпреки факта, че дебелината на мембраната е толкова малка, че не може да се различи с просто око, от една страна, тя служи като доста надеждна бариера за йони и молекули, особено водоразтворими, а от друга страна, тя осигурява тяхното пренасяне в клетката и навън.

мембранен транспорт. Поради факта, че клетките, като елементарни биологични системи, са отворени системи, за осигуряване на метаболизъм и енергия, поддържане на хомеостаза, растеж, раздразнителност и други процеси е необходим пренос на вещества през мембраната - мембранен транспорт (фиг. 2.25) . Понастоящем транспортът на вещества през клетъчната мембрана е разделен на активна, пасивна, ендо- и екзоцитоза.

Пасивен транспорт- това е вид транспорт, който се извършва без разход на енергия от по-висока концентрация към по-ниска. Малки неполярни молекули (0 2 , CO 2 ), разтворими в липиди, лесно проникват в клетката чрез проста дифузия.Неразтворими в липиди, включително заредени малки частици, се поемат от протеини-носители или преминават през специални канали (глюкоза, аминокиселини, K +, PO 4 3-). Този вид пасивен транспорт се нарича улеснена дифузия.Водата навлиза в клетката през порите в липидната фаза, както и през специални канали, облицовани с протеини. Пренасянето на вода през мембраната се нарича осмоза(фиг. 2.26).

Осмозата е изключително важна в живота на клетката, защото ако се постави в разтвор с по-висока концентрация на соли, отколкото в клетъчен разтвор, тогава водата ще започне да напуска клетката и обемът на живото съдържание ще започне да намалява . При животинските клетки клетката като цяло се свива, а при растителните цитоплазмата изостава от клетъчната стена, т.нар. плазмолиза(фиг. 2.27).

Когато една клетка се постави в разтвор с по-малка концентрация от цитоплазмата, водата се транспортира в обратна посока – в клетката. Въпреки това има граници на разтегливостта на цитоплазмената мембрана и животинската клетка в крайна сметка се разкъсва, докато в растителната клетка това не се позволява от здрава клетъчна стена. Феноменът на запълване на цялото вътрешно пространство на клетката с клетъчно съдържание се нарича деплазмолиза.При приготвянето на лекарства, особено за интравенозно приложение, трябва да се вземе предвид концентрацията на вътреклетъчната сол, тъй като това може да доведе до увреждане на кръвните клетки (за това се използва физиологичен разтвор с концентрация 0,9% натриев хлорид). Това е не по-малко важно при култивирането на клетки и тъкани, както и органи на животни и растения.

активен транспортпротича с изразходването на енергия от АТФ от по-ниска концентрация на вещество към по-висока. Осъществява се с помощта на специални протеини-помпи. Протеините изпомпват йони K +, Na +, Ca 2+ и други през мембраната, което допринася за транспортирането на най-важните органични вещества, както и за появата на нервни импулси и др.

Ендоцитоза- това е активен процес на абсорбция на вещества от клетката, при който мембраната образува инвагинации и след това образува мембранни везикули - фагозомив които са затворени погълнатите предмети. След това първичната лизозома се слива с фагозомата, за да се образува вторична лизозома,или фаголизозома,или храносмилателна вакуола.Съдържанието на везикулата се разцепва от лизозомни ензими и продуктите на разцепване се абсорбират и асимилират от клетката. Неразградените остатъци се отстраняват от клетката чрез екзоцитоза. Има два основни типа ендоцитоза: фагоцитоза и пиноцитоза.

Фагоцитоза- това е процесът на улавяне от клетъчната повърхност и абсорбиране на твърди частици от клетката и пиноцитоза- течности. Фагоцитозата се среща главно в животинските клетки (едноклетъчни животни, човешки левкоцити), осигурява тяхното хранене и често защитата на тялото (фиг. 2.28).

Чрез пиноцитозата се осъществява усвояването на протеини, комплекси антиген-антитяло в процеса на имунни реакции и т. н. Но много вируси навлизат в клетката и чрез пиноцитоза или фагоцитоза. В клетките на растенията и гъбите фагоцитозата е практически невъзможна, тъй като те са заобиколени от силни клетъчни мембрани.

Екзоцитозае обратният процес на ендоцитозата. Така от храносмилателните вакуоли се освобождават несмлени остатъци от храна, отстраняват се веществата, необходими за живота на клетката и на организма като цяло. Например, предаването на нервни импулси възниква поради освобождаването на химични медиатори от неврона, който изпраща импулса - посредници,а в растителните клетки по този начин се отделят спомагателни въглехидрати на клетъчната мембрана.

Клетъчни стени на растителни клетки, гъбички и бактерии. Извън мембраната клетката може да секретира здрава рамка - клетъчната мембрана,или клетъчна стена.

При растенията клетъчната стена е изградена от целулоза,опаковани в пакети от 50-100 молекули. Празнините между тях се запълват с вода и други въглехидрати. Обвивката на растителната клетка е пронизана с канали - плазмодесми(фиг. 2.29), през които преминават мембраните на ендоплазмения ретикулум.

Плазмодесматите транспортират вещества между клетките. Въпреки това, транспортът на вещества, като вода, може да се осъществи и по самите клетъчни стени. С течение на времето различни вещества, включително танини или подобни на мазнини вещества, се натрупват в клетъчната мембрана на растенията, което води до лигнификация или запушване на самата клетъчна стена, изместване на водата и смърт на клетъчното съдържание. Между клетъчните стени на съседните растителни клетки има желеобразни подложки - средни пластини, които ги закрепват заедно и циментират тялото на растението като цяло. Те се унищожават само в процеса на узряване на плодовете и при падане на листата.

Образуват се клетъчните стени на гъбичните клетки хитин- въглехидрати, съдържащи азот. Те са достатъчно силни и са външният скелет на клетката, но въпреки това, както при растенията, пречат на фагоцитозата.

При бактериите клетъчната стена съдържа въглехидрати с фрагменти от пептиди - муреин,обаче, съдържанието му варира значително в различните групи бактерии. Извън клетъчната стена могат да се отделят и други полизахариди, образувайки мукозна капсула, която предпазва бактериите от външни влияния.

Обвивката определя формата на клетката, служи като механична опора, изпълнява защитна функция, осигурява осмотичните свойства на клетката, ограничавайки разтягането на живото съдържание и предотвратявайки разкъсването на клетката, което се увеличава поради притока на вода. В допълнение, водата и веществата, разтворени в нея, преодоляват клетъчната стена, преди да навлязат в цитоплазмата или, обратно, когато я напуснат, докато водата се транспортира по клетъчните стени по-бързо, отколкото през цитоплазмата.