Qué sustancias forman la membrana citoplasmática. Membrana citoplasmática

La base La membrana plasmática, al igual que otras membranas de las células (por ejemplo, mitocondrias, plastidios, etc.), está compuesta por una capa de lípidos que tiene dos filas de moléculas (Fig. 1). Dado que las moléculas de lípidos son polares (un polo es hidrófilo, es decir, atraído por el agua, y el otro es hidrófobo, es decir, repelido por el agua), están dispuestas en un orden determinado. Los extremos hidrófilos de las moléculas de una capa se dirigen hacia el ambiente acuoso, hacia el citoplasma de la célula, y la otra capa, hacia afuera de la célula, hacia la sustancia intercelular (en organismos multicelulares) o el ambiente acuoso (en organismos unicelulares). ).

Arroz. 1. La estructura de la membrana celular según el líquido.modelo de mosaico. Las proteínas y glicoproteínas están sumergidas en doblecapa de moléculas de lípidos frente a su hidrófiloextremos (círculos) hacia afuera e hidrofóbicos (líneas onduladas) -profundamente en la membrana

Secretan proteínas periféricas (se ubican solo a lo largo de la superficie interior o exterior de la membrana), integral ny (están firmemente integrados en la membrana, sumergidos en ella, capaces de cambiar de posición según el estado células). Funciones de las proteínas de membrana: receptoras, estructurales.(mantener la forma celular), enzimático, adhesivo, antigénico, transporte.

Las moléculas de proteínas están incrustadas en mosaico en una capa bimolecular de lípidos. En el exterior de la célula animal, las moléculas de polisacáridos se unen a las moléculas de lípidos y proteínas del plasmalema, formando glicolípidos y glicoproteínas.

Este agregado forma la capa de glicocalix. La función receptora de la membrana plasmática está asociada a él (ver más abajo); también puede acumular diversas sustancias utilizadas por la célula. Además, el glicocálix mejora la estabilidad mecánica del plasmalema.

En las células de plantas y hongos también existe una pared celular que desempeña una función de soporte y protección. En las plantas se compone de celulosa y en los hongos, de quitina.

La estructura de la membrana elemental es un mosaico líquido: las grasas forman un marco cristalino líquido y las proteínas están integradas en mosaico y pueden cambiar su posición.

La función más importante de la membrana: promueve la compartimentación - bajodividir el contenido de una célula en células separadas que difieren en los detalles de su composición química o enzimática. Esto logra un alto orden del contenido interno de cualquier célula eucariota. La compartimentación promueve Separación espacial de procesos que ocurren en la célula. ke. Un compartimento (célula) separado está representado por algún orgánulo de membrana (por ejemplo, un lisosoma) o parte de él. (crestas delimitadas por la membrana mitocondrial interna).

Otras características:

1) barrera (limitación del contenido interno de la célula);

2) estructural (dando una cierta forma a las células junto conresponsabilidad con las funciones desempeñadas);

3) protector (debido a la permeabilidad selectiva, recepcióny antigenicidad de membrana);

4) regulatorio (regulación de la permeabilidad selectiva para diversas sustancias (transporte pasivo sin consumo de energía según las leyes de difusión u ósmosis y transporte activo con consumo de energía por pinocitosis, endo y exocitosis, bomba de sodio-potasio, fagocitosis)). Mediante la fagocitosis, se fagocitan células enteras o partículas grandes (pensemos, por ejemplo, en la nutrición de las amebas o en la fagocitosis mediante células sanguíneas protectoras de bacterias). Durante la pinocitosis, se absorben pequeñas partículas o gotitas de una sustancia líquida. Ambos procesos tienen en común que las sustancias absorbidas están rodeadas por una membrana externa invaginante para formar una vacuola, que luego penetra profundamente en el citoplasma de la célula. La exocitosis es un proceso (que también es transporte activo) en dirección opuesta a la fagocitosis y la pinocitosis (Fig. 13). Con su ayuda, se pueden eliminar los restos de alimentos no digeridos en los más simples o las sustancias biológicamente activas formadas en la célula secretora.

5) función adhesiva (todas las células están conectadas entre sí a través de contactos específicos (apretados y sueltos));

6) receptor (debido al trabajo de las proteínas de la membrana periférica). Hay receptores inespecíficos que perciben varios estímulos (por ejemplo, termorreceptores de frío y calor) y específicos que perciben un solo estímulo (receptores del sistema de percepción de la luz del ojo);

7) electrogénico (cambio en el potencial eléctrico de la superficie celular debido a la redistribución de iones de potasio y sodio (el potencial de membrana de las células nerviosas es de 90 mV));

8) antigénico: asociado a glicoproteínas y polisacáridos de la membrana. En la superficie de cada célula hay moléculas de proteínas que son específicas únicamente de este tipo de célula. Con su ayuda, el sistema inmunológico es capaz de distinguir entre células propias y extrañas. El metabolismo entre la célula y el medio ambiente se lleva a cabo de diferentes formas: pasiva y activa.

La membrana celular citoplasmática consta de tres capas:

Externo – proteína;

Media - capa bimolecular de lípidos;

Interno - proteína.

El espesor de la membrana es de 7,5 a 10 nm. La capa bimolecular de lípidos es la matriz de la membrana. Las moléculas de lípidos de ambas capas interactúan con las moléculas de proteínas sumergidas en ellas. Del 60 al 75% de los lípidos de membrana son fosfolípidos, del 15 al 30% son colesterol. Las proteínas están representadas principalmente por glicoproteínas. Distinguir proteínas integrales, permeando toda la membrana, y periférico ubicado en la superficie exterior o interior.

Proteínas integrales Forman canales iónicos que aseguran el intercambio de ciertos iones entre el líquido extra e intracelular. También son enzimas que llevan a cabo el transporte de iones en contragradiente a través de la membrana.

Proteínas periféricas son quimiorreceptores en la superficie exterior de la membrana que pueden interactuar con diversas sustancias fisiológicamente activas.

Funciones de la membrana:

1. Asegura la integridad de la célula como unidad estructural de tejido.

Realiza el intercambio de iones entre el citoplasma y el líquido extracelular.

Proporciona transporte activo de iones y otras sustancias dentro y fuera de la célula.

Realiza la percepción y procesamiento de la información que llega a la célula en forma de señales químicas y eléctricas.

Mecanismos de excitabilidad celular. Historia de la investigación de los fenómenos bioeléctricos.

La mayor parte de la información transmitida en el cuerpo toma la forma de señales eléctricas (por ejemplo, impulsos nerviosos). La presencia de electricidad animal fue establecida por primera vez por el científico natural (fisiólogo) L. Galvani en 1786. Para estudiar la electricidad atmosférica, suspendió preparaciones neuromusculares de ancas de rana en un gancho de cobre. Cuando estas patas tocaron las barandillas de hierro del balcón, se produjo una contracción muscular. Esto indicó la acción de algún tipo de electricidad sobre el nervio del fármaco neuromuscular. Galvani creía que esto se debía a la presencia de electricidad en los propios tejidos vivos. Sin embargo, A. Volta encontró que la fuente de electricidad es el lugar de contacto de dos metales diferentes: el cobre y el hierro. en fisiología El primer experimento clásico de Galvani. Se considera tocar el nervio de la preparación neuromuscular con unas pinzas bimetálicas de cobre y hierro. Para demostrar que tenía razón, Galvani presentó segunda experiencia. Colocó el extremo del nervio que inerva la preparación neuromuscular sobre el corte de su músculo. Como resultado, se redujo. Sin embargo, esta experiencia no convenció a los contemporáneos de Galvani. Por ello, otro italiano, Matteuci, realizó el siguiente experimento. Superpuso el nervio de una preparación neuromuscular de rana al músculo de la segunda, que se contraía bajo la influencia de una corriente irritante. Como resultado, el primer fármaco también empezó a encogerse. Esto indicó la transferencia de electricidad (potencial de acción) de un músculo a otro. La presencia de una diferencia de potencial entre las áreas dañadas y no dañadas del músculo fue establecida con precisión por primera vez en el siglo XIX por Matteuci utilizando un galvanómetro de cuerda (amperímetro). Además, el corte tenía una carga negativa y la superficie del músculo tenía una Carga positiva.

La membrana citoplasmática que separa el citoplasma de la pared celular se llama plasmalema (membrana plasmática) y la que lo separa de la vacuola se llama tonoplasto (membrana elemental).

Actualmente, utilizan el modelo de mosaico líquido de la membrana (fig. 1.9), según el cual la membrana consta de una bicapa de moléculas lipídicas (fosfolípidos) con cabezas hidrófilas y 2 colas hidrófobas orientadas hacia el interior de la capa. Además de los lípidos, las membranas también contienen proteínas.

Hay 3 tipos de proteínas de membrana “flotando” en la capa bilipídica: proteínas integrales que penetran en todo el espesor de la bicapa; semiintegral, que penetra la bicapa de forma incompleta; periférico, unido desde el lado exterior o interior de la membrana a otras proteínas de la membrana. Las proteínas de membrana realizan diversas funciones: algunas de ellas son enzimas, otras actúan como portadoras de moléculas específicas a través de la membrana o forman poros hidrófilos a través de los cuales pueden pasar moléculas polares.

Una de las principales propiedades de las membranas celulares es su semipermeabilidad: dejan pasar el agua, pero no dejan pasar las sustancias disueltas en ella, es decir, tienen permeabilidad selectiva.

Arroz. 1.9. Esquema de la estructura de una membrana biológica:

A - espacio extracelular; B - citoplasma; 1 - capa bimolecular de lípidos; 2 - proteína periférica; 3 - región hidrofílica de la proteína integral; 4 - región hidrofóbica de la proteína integral; 5 - cadena de carbohidratos

Transporte a través de membranas

Dependiendo del gasto energético, el transporte de sustancias e iones a través de la membrana se divide en pasivo, que no requiere energía, y activo, asociado al consumo energético. El transporte pasivo incluye procesos como la difusión, la difusión facilitada y la ósmosis.

Difusión es el proceso de penetración de moléculas a través de una bicapa lipídica siguiendo un gradiente de concentración (desde una zona de mayor concentración a una zona de menor). Cuanto más pequeña es la molécula y más apolar, más rápido se difunde a través de la membrana.

Con difusión facilitada, alguna proteína de transporte ayuda al paso de una sustancia a través de la membrana. Así, entran en la célula diversas moléculas polares, como azúcares, aminoácidos, nucleótidos, etc.

Ósmosis Es la difusión del agua a través de membranas semipermeables. La ósmosis provoca el movimiento de agua de una solución con un potencial hídrico alto a una solución con un potencial hídrico bajo.

Transporte activo- se trata de la transferencia de moléculas e iones a través de una membrana, acompañada de costes energéticos. El transporte activo va en contra del gradiente de concentración y del gradiente electroquímico y utiliza la energía del ATP. El mecanismo de transporte activo de sustancias se basa en el trabajo de la bomba de protones (H+ y K+) en plantas y hongos, que mantienen una alta concentración de K+ y una baja concentración de H+ en el interior de la célula (Na+ y K+ en animales). La energía necesaria para hacer funcionar esta bomba se suministra en forma de ATP, sintetizado durante la respiración celular.

Se conoce otro tipo de transporte activo: endo y exocitosis. Estos son 2 procesos activos mediante los cuales varias moléculas se transportan a través de la membrana hacia la célula ( endocitosis) o de él ( exocitosis).

Durante la endocitosis, las sustancias ingresan a la célula como resultado de la invaginación (invaginación) de la membrana plasmática. Las vesículas o vacuolas resultantes se transportan al citoplasma junto con las sustancias que contienen. La absorción de partículas grandes, como microorganismos o restos celulares, se llama fagocitosis. En este caso se forman grandes burbujas llamadas vacuolas. La absorción de líquidos (suspensiones, soluciones coloidales) o solutos con la ayuda de pequeñas burbujas se llama pinocitosis.

El proceso inverso de la endocitosis se llama exocitosis. Muchas sustancias se eliminan de la célula en vesículas o vacuolas especiales. Un ejemplo es la retirada de sus secreciones líquidas de las células secretoras; otro ejemplo es la participación de vesículas dictiosamas en la formación de la pared celular.

DERIVADOS DE PROTOPLASTO

vacuola

vacuola- Se trata de un reservorio limitado por una única membrana: el tonoplasto. La vacuola contiene savia celular, una solución concentrada de diversas sustancias, como sales minerales, azúcares, pigmentos, ácidos orgánicos y enzimas. En las células maduras, las vacuolas se fusionan en una central.

Las vacuolas almacenan diversas sustancias, incluidos productos finales metabólicos. Las propiedades osmóticas de la célula dependen en gran medida del contenido de la vacuola.

Debido al hecho de que las vacuolas contienen soluciones fuertes de sales y otras sustancias, las células vegetales absorben agua osmóticamente constantemente y crean una presión hidrostática en la pared celular, llamada presión de turgencia. A la presión de turgencia se opone una presión igual desde la pared celular, dirigida hacia el interior de la célula. La mayoría de las células vegetales existen en un ambiente hipotónico. Pero si dicha célula se coloca en una solución hipertónica, el agua comenzará a salir de la célula de acuerdo con las leyes de la ósmosis (para igualar el potencial hídrico en ambos lados de la membrana). La vacuola disminuirá de volumen, su presión sobre el protoplasto disminuirá y la membrana comenzará a alejarse de la pared celular. El fenómeno de desprendimiento de los protoplastos de la pared celular se denomina plasmólisis. En condiciones naturales, tal pérdida de turgencia en las células provocará el marchitamiento de la planta y la caída de hojas y tallos. Sin embargo, este proceso es reversible: si se coloca una célula en agua (por ejemplo, al regar una planta), se produce un fenómeno opuesto a la plasmólisis: la deplasmólisis (ver Fig. 1.10).

Arroz. 1.10. Esquema de plasmólisis:

A - célula en estado de turgencia (en una solución isotónica); B - inicio de la plasmólisis (célula colocada en una solución de KNO3 al 6%); B - plasmólisis completa (célula colocada en una solución de KNO3 al 10%); 1 - cloroplasto; 2 - núcleo; 3 - pared celular; 4 - protoplasto; 5 - vacuola central

Inclusiones

Las inclusiones celulares son sustancias de almacenamiento y excreción.

Las sustancias de reserva (temporalmente excluidas del metabolismo) y con ellas los desechos (sustancias excretoras) a menudo se denominan sustancias ergásticas de la célula. Las sustancias de almacenamiento incluyen proteínas de almacenamiento, grasas y carbohidratos. Estas sustancias se acumulan durante la temporada de crecimiento en semillas, frutos, órganos subterráneos de las plantas y en el centro del tallo.

Sustancias de repuesto

Las proteínas de almacenamiento, relacionadas con las proteínas simples, las proteínas, a menudo se depositan en las semillas. Las proteínas precipitadas en las vacuolas forman granos redondos o elípticos llamados aleurona. Si los granos de aleurona no tienen una estructura interna discernible y están compuestos de proteína amorfa, se les llama simples. Si en los granos de aleurona se encuentra una estructura cristalina (cristaloide) y cuerpos brillantes, incoloros y redondos (globoides) entre la proteína amorfa, estos granos de aleurona se denominan complejos (ver Fig. 1.11). La proteína amorfa del grano de aleurona es una proteína homogénea, opaca y amarillenta que se hincha en agua. Los cristaloides tienen la forma romboédrica característica de los cristales, pero a diferencia de los cristales verdaderos, la proteína que los constituye se hincha en agua. Los globoides consisten en una sal de calcio y magnesio, contienen fósforo, son insolubles en agua y no reaccionan con las proteínas.

Arroz. 1.11. Granos de aleurona complejos:

1 - poros en la cáscara; 2 - globoides; 3 - masa proteica amorfa; 4 - cristaloides sumergidos en una masa proteica de ánfora

Lípidos de almacenamiento Generalmente se encuentran en el hialoplasma en forma de gotitas y se encuentran en casi todas las células vegetales. Este es el principal tipo de nutrientes de reserva en la mayoría de las plantas: las semillas y los frutos son los más ricos en ellos. Las grasas (lípidos) son la sustancia de reserva más calórica. El reactivo para sustancias grasas es Sudán III, que las tiñe de naranja.

carbohidratos están incluidos en la composición de cada célula en forma de azúcares solubles en agua (glucosa, fructosa, sacarosa) y polisacáridos insolubles en agua (celulosa, almidón). En la célula, los carbohidratos desempeñan el papel de fuente de energía para las reacciones metabólicas. Los azúcares, cuando se unen a otras sustancias biológicas de la célula, forman glucósidos y los polisacáridos con proteínas forman glicoproteínas. La composición de los carbohidratos en una célula vegetal es mucho más diversa que en las células animales, debido a la composición diversa de los polisacáridos de la pared celular y los azúcares en la savia celular de las vacuolas.

El carbohidrato de almacenamiento principal y más común es el polisacárido almidón. El almidón asimilativo primario se forma en los cloroplastos. Por la noche, cuando cesa la fotosíntesis, el almidón se hidroliza en azúcares y se transporta a los tejidos de almacenamiento: tubérculos, bulbos, rizomas. Allí, en tipos especiales de leucoplastos, los amiloplastos, algunos de los azúcares se depositan en forma de granos de almidón secundario. Los granos de almidón se caracterizan por tener capas, lo que se explica por el diferente contenido de agua debido al suministro desigual de almidón durante el día. Hay más agua en las capas oscuras que en las claras. Un grano con un centro de formación de almidón en el centro del amiloplasto se llama concéntrico simple; si el centro está desplazado, se llama excéntrico simple. Un grano con varios centros formadores de almidón es complejo. En los granos semicompuestos, se depositan nuevas capas alrededor de varios centros formadores de almidón, y luego se forman capas comunes que cubren los centros formadores de almidón (ver Fig. 1.12). El reactivo para el almidón es una solución de yodo, que le da un color azul.

Arroz. 1.12. Granos de almidón de patata (A):

1 - grano simple; 2 - semicomplejo; 3 - complejo; trigo (B), avena (C)

Sustancias excretoras (productos metabólicos secundarios)

Las inclusiones celulares también incluyen sustancias excretoras, por ejemplo cristales de oxalato de calcio ( monocristales, rafidos - cristales en forma de aguja, drusas - intercrecimientos de cristales, arena cristalina - una acumulación de muchos cristales pequeños) (ver Fig. 1.13). Con menos frecuencia, los cristales están compuestos de carbonato de calcio o sílice ( cistolitos; ver figura 1.14). Los cistolitos se depositan en la pared celular, sobresalen dentro de la célula en forma de racimos de uvas y son característicos, por ejemplo, de los representantes de la familia de las ortigas y las hojas de los ficus.

A diferencia de los animales, que excretan el exceso de sales a través de la orina, las plantas no tienen órganos excretores desarrollados. Por lo tanto, se cree que los cristales de oxalato de calcio son el producto final del metabolismo de los protoplastos, formados como un dispositivo para eliminar el exceso de calcio del metabolismo. Como regla general, estos cristales se acumulan en los órganos que la planta arroja periódicamente (hojas, corteza).

Arroz. 1.13. Formas de cristales de oxalato de calcio en las células:

1, 2 - raphida (impatiens; 1 - vista lateral, 2 - sección transversal); 3 - drusa (tuna); 4 - arena cristalina (patatas); 5 - monocristal (vainilla)

Arroz. 1.14. Cistolito (en una sección transversal de una hoja de ficus):

1 - piel de hoja; 2 - cistolitis

Aceites esenciales se acumulan en hojas (menta, lavanda, salvia), flores (escaramujo), frutos (cítricos) y semillas de plantas (eneldo, anís). Los aceites esenciales no participan en el metabolismo, pero se utilizan ampliamente en perfumería (aceites de rosa, jazmín), industria alimentaria (aceites de anís, eneldo) y medicina (aceites de menta, eucalipto). Los reservorios para la acumulación de aceites esenciales pueden ser glándulas (menta), recipientes lisigénicos (cítricos), pelos glandulares (geranio).

Resinas- Se trata de compuestos complejos que se forman durante la vida normal o como resultado de la destrucción de tejidos. Están formados por células epiteliales que recubren los conductos resinosos como subproducto del metabolismo, a menudo con aceites esenciales. Pueden acumularse en la savia celular, el citoplasma en forma de gotas o en recipientes. Son insolubles en agua, impermeables a los microorganismos y, por sus propiedades antisépticas, aumentan la resistencia de las plantas a las enfermedades. Las resinas se utilizan en medicina, así como en la fabricación de pinturas, barnices y aceites lubricantes. En la industria moderna son sustituidos por materiales sintéticos.

Pared celular

La pared celular rígida que rodea la célula está formada por microfibrillas de celulosa incrustadas en una matriz que contiene hemicelulosas y sustancias pectínicas. La pared celular proporciona soporte mecánico a la célula, protege el protoplasto y mantiene la forma de la célula. En este caso, la pared celular es capaz de estirarse. Al ser producto de la actividad vital del protoplasto, la pared sólo puede crecer en contacto con él. El agua y las sales minerales atraviesan la pared celular, pero esta es total o parcialmente impermeable a sustancias de alto peso molecular. Cuando el protoplasto muere, la pared puede seguir realizando la función de conducir agua. La presencia de una pared celular, más que cualquier otra característica, distingue a las células vegetales de las animales. La arquitectura de la pared celular está determinada en gran medida por la celulosa. El monómero de la celulosa es la glucosa. Los haces de moléculas de celulosa forman micelas, que se combinan en haces más grandes: microfibrillas. El reactivo de la celulosa es cloro-zinc-yodo (Cl-Zn-I), que le da un color azul violeta.

La estructura de celulosa de la pared celular está llena de moléculas de matriz no celulósica. La matriz contiene polisacáridos llamados hemicelulosas; sustancias pectínicas (pectina), muy cercanas a las hemicelulosas, y glicoproteínas. Las sustancias pécticas, que se fusionan entre las células vecinas, forman una placa mediana, que se encuentra entre las membranas primarias de las células vecinas. Cuando la placa media se disuelve o destruye (lo que ocurre en la pulpa de los frutos maduros), se produce la maceración (del latín maceratio - ablandamiento). Se puede observar una maceración natural en muchas frutas demasiado maduras (sandía, melón, melocotón). La maceración artificial (cuando el tejido se trata con álcali o ácido) se utiliza para preparar diversas preparaciones anatómicas e histológicas.

La pared celular en el proceso de la vida puede sufrir diversas modificaciones: lignificación, suberización, mucílago, cutinización, mineralización (ver Tabla l.4).

Tabla 1.4.

Información relacionada.

Citoplasma- una parte obligatoria de la célula, encerrada entre la membrana plasmática y el núcleo; se divide en hialoplasma (la sustancia principal del citoplasma), orgánulos (componentes permanentes del citoplasma) e inclusiones (componentes temporales del citoplasma). Composición química del citoplasma: la base es el agua (60-90% de la masa total del citoplasma), diversos compuestos orgánicos e inorgánicos. El citoplasma tiene una reacción alcalina. Un rasgo característico del citoplasma de una célula eucariota es el movimiento constante ( ciclosis). Se detecta principalmente por el movimiento de orgánulos celulares, como los cloroplastos. Si el movimiento del citoplasma se detiene, la célula muere, ya que sólo estando en constante movimiento puede realizar sus funciones.

hialoplasma ( citosol) es una solución coloidal incolora, viscosa, espesa y transparente. Es en él donde tienen lugar todos los procesos metabólicos, asegura la interconexión del núcleo y todos los orgánulos. Dependiendo del predominio de la parte líquida o de moléculas grandes en el hialoplasma, se distinguen dos formas de hialoplasma: Sol- hialoplasma más líquido y gel- hialoplasma más espeso. Son posibles transiciones mutuas entre ellos: el gel se convierte en sol y viceversa.

Funciones del citoplasma:

1. combinar todos los componentes de la celda en un solo sistema,
2. ambiente para el paso de muchos procesos bioquímicos y fisiológicos,
3. Ambiente para la existencia y funcionamiento de los orgánulos.

Membranas celulares

Membranas celulares limitar las células eucariotas. En cada membrana celular se pueden distinguir al menos dos capas. La capa interna está adyacente al citoplasma y está representada por membrana de plasma(sinónimos: plasmalema, membrana celular, membrana citoplasmática), sobre la cual se forma la capa externa. En una célula animal es delgada y se llama glicocalix(formado por glicoproteínas, glicolípidos, lipoproteínas), en una célula vegetal - espesa, llamada pared celular(formado por celulosa).

Todas las membranas biológicas tienen características y propiedades estructurales comunes. Actualmente es generalmente aceptado modelo de mosaico fluido de la estructura de la membrana. La base de la membrana es una bicapa lipídica formada principalmente por fosfolípidos. Los fosfolípidos son triglicéridos en los que un residuo de ácido graso se reemplaza por un residuo de ácido fosfórico; La sección de la molécula que contiene el residuo de ácido fosfórico se llama cabeza hidrófila, las secciones que contienen residuos de ácido graso se llaman colas hidrófobas. En la membrana, los fosfolípidos están dispuestos de forma estrictamente ordenada: las colas hidrófobas de las moléculas se enfrentan entre sí y las cabezas hidrófilas miran hacia afuera, hacia el agua.

Además de los lípidos, la membrana contiene proteínas (en promedio ≈ 60%). Determinan la mayoría de funciones específicas de la membrana (transporte de determinadas moléculas, catálisis de reacciones, recepción y conversión de señales del medio ambiente, etc.). Hay: 1) proteínas periféricas(ubicado en la superficie externa o interna de la bicapa lipídica), 2) proteínas semiintegrales(sumergido en la bicapa lipídica a diferentes profundidades), 3) Proteínas integrales o transmembrana.(perforar la membrana, contactando tanto con el entorno externo como interno de la célula). Las proteínas integrales se denominan en algunos casos proteínas formadoras de canales o proteínas de canal, ya que pueden considerarse canales hidrófilos a través de los cuales pasan moléculas polares al interior de la célula (el componente lipídico de la membrana no las dejaría pasar).

A - cabeza de fosfolípidos hidrófilos; B - colas de fosfolípidos hidrófobos; 1 - regiones hidrofóbicas de las proteínas E y F; 2 — regiones hidrofílicas de la proteína F; 3 - cadena de oligosacárido ramificada unida a un lípido en una molécula de glicolípido (los glicolípidos son menos comunes que las glicoproteínas); 4 - cadena de oligosacárido ramificada unida a una proteína en una molécula de glicoproteína; 5 - canal hidrófilo (funciona como un poro a través del cual pueden pasar iones y algunas moléculas polares).

La membrana puede contener carbohidratos (hasta un 10%). El componente carbohidrato de las membranas está representado por cadenas de oligosacáridos o polisacáridos asociados con moléculas de proteínas (glicoproteínas) o lípidos (glicolípidos). Los carbohidratos se encuentran principalmente en la superficie exterior de la membrana. Los carbohidratos proporcionan funciones receptoras de la membrana. En las células animales, las glicoproteínas forman un complejo supramembrana, el glicocálix, que tiene un grosor de varias decenas de nanómetros. Contiene muchos receptores celulares y con su ayuda se produce la adhesión celular.

Las moléculas de proteínas, carbohidratos y lípidos son móviles y capaces de moverse en el plano de la membrana. El espesor de la membrana plasmática es de aproximadamente 7,5 nm.

Funciones de las membranas

Las membranas realizan las siguientes funciones:

1. separación del contenido celular del entorno externo,
2. regulación del metabolismo entre la célula y el medio ambiente,
3. dividir la celda en compartimentos ("compartimentos"),
4. lugar de localización de “transportadores enzimáticos”,
5. asegurar la comunicación entre células en los tejidos de organismos multicelulares (adhesión),
6. reconocimiento de señales.

El más importante propiedad de la membrana— permeabilidad selectiva, es decir Las membranas son muy permeables a algunas sustancias o moléculas y poco permeables (o completamente impermeables) a otras. Esta propiedad subyace a la función reguladora de las membranas, asegurando el intercambio de sustancias entre la célula y el entorno externo. El proceso por el que las sustancias atraviesan la membrana celular se llama transporte de sustancias. Hay: 1) transporte pasivo- el proceso de paso de sustancias sin consumo de energía; 2) transporte activo- el proceso de paso de sustancias que se produce con el gasto de energía.

En transporte pasivo las sustancias se mueven de un área de mayor concentración a un área de menor, es decir a lo largo del gradiente de concentración. En cualquier solución hay moléculas de solvente y soluto. El proceso de mover las moléculas del soluto se llama difusión y el movimiento de las moléculas del disolvente se llama ósmosis. Si la molécula está cargada, su transporte también se ve afectado por el gradiente eléctrico. Por lo tanto, la gente suele hablar de un gradiente electroquímico, que combina ambos gradientes. La velocidad del transporte depende de la magnitud del gradiente.

Se pueden distinguir los siguientes tipos de transporte pasivo: 1) difusión simple— transporte de sustancias directamente a través de la bicapa lipídica (oxígeno, dióxido de carbono); 2) difusión a través de canales de membrana— transporte a través de proteínas formadoras de canales (Na +, K +, Ca 2+, Cl -); 3) difusión facilitada- transporte de sustancias mediante proteínas de transporte especiales, cada una de las cuales es responsable del movimiento de determinadas moléculas o grupos de moléculas relacionadas (glucosa, aminoácidos, nucleótidos); 4) ósmosis— transporte de moléculas de agua (en todos los sistemas biológicos el disolvente es agua).

Necesidad transporte activo Ocurre cuando es necesario asegurar el transporte de moléculas a través de una membrana contra un gradiente electroquímico. Este transporte se realiza mediante proteínas portadoras especiales, cuya actividad requiere un gasto energético. La fuente de energía son las moléculas de ATP. El transporte activo incluye: 1) bomba Na + /K + (bomba de sodio-potasio), 2) endocitosis, 3) exocitosis.

Funcionamiento de la bomba Na+/K+. Para un funcionamiento normal, la célula debe mantener una cierta proporción de iones K + y Na + en el citoplasma y en el ambiente externo. La concentración de K + dentro de la célula debe ser significativamente mayor que fuera de ella, y Na +, viceversa. Cabe señalar que Na+ y K+ pueden difundir libremente a través de los poros de la membrana. La bomba Na+/K+ contrarresta la igualación de las concentraciones de estos iones y bombea activamente Na+ fuera de la célula y K+ hacia el interior de la célula. La bomba Na+/K+ es una proteína transmembrana capaz de realizar cambios conformacionales, como resultado de los cuales puede unir tanto K+ como Na+. El ciclo de la bomba Na+/K+ se puede dividir en las siguientes fases: 1) adición de Na+ desde el interior de la membrana, 2) fosforilación de la proteína de la bomba, 3) liberación de Na+ en el espacio extracelular, 4) adición de K+ desde el exterior de la membrana, 5) desfosforilación de la proteína bomba, 6) liberación de K+ en el espacio intracelular. Casi un tercio de toda la energía necesaria para el funcionamiento de las células se gasta en el funcionamiento de la bomba de sodio y potasio. En un ciclo de operación, la bomba bombea 3Na + de la celda y bombea 2K +.

Endocitosis- el proceso de absorción de partículas grandes y macromoléculas por parte de la célula. Hay dos tipos de endocitosis: 1) fagocitosis- captura y absorción de partículas grandes (células, partes de células, macromoléculas) y 2) pinocitosis— captura y absorción de material líquido (solución, solución coloidal, suspensión). El fenómeno de la fagocitosis fue descubierto por I.I. Mechnikov en 1882. Durante la endocitosis, la membrana plasmática forma una invaginación, sus bordes se fusionan y las estructuras delimitadas del citoplasma por una sola membrana se unen al citoplasma. Muchos protozoos y algunos leucocitos son capaces de fagocitosis. La pinocitosis se observa en las células epiteliales intestinales y en el endotelio de los capilares sanguíneos.

Exocitosis- un proceso inverso a la endocitosis: la eliminación de diversas sustancias de la célula. Durante la exocitosis, la membrana de la vesícula se fusiona con la membrana citoplasmática externa, el contenido de la vesícula se elimina fuera de la célula y su membrana se incluye en la membrana citoplasmática externa. De esta forma se eliminan las hormonas de las células de las glándulas endocrinas, en los protozoos se eliminan los restos de comida no digeridos.

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Membrana citoplasmática o plasmalema(Latín membrana – piel, película) – la película más delgada ( 7– 10 nm), que delimita el contenido interno de la célula del medio ambiente, es visible sólo con un microscopio electrónico.

Por organización química El plasmalema representa un complejo lipoproteico - moléculas. lípidos Y proteínas.

Se basa en una bicapa lipídica formada por fosfolípidos; además, en las membranas están presentes glicolípidos y colesterol. Todos ellos tienen la propiedad de ser anfipátricos, es decir. tienen extremos hidrófilos (“amantes del agua”) e hidrofóbicos (“temerosos del agua”). Las “cabezas” polares hidrofílicas de las moléculas lipídicas (grupo fosfato) miran hacia afuera de la membrana, y las “colas” hidrofóbicas no polares (residuos de ácidos grasos) se enfrentan entre sí, lo que crea una capa lipídica bipolar. Las moléculas de lípidos son móviles y pueden moverse dentro de su monocapa o, raramente, de una monocapa a otra. Las monocapas lipídicas son asimétricas, es decir, difieren en la composición lipídica, lo que confiere especificidad a las membranas incluso dentro de la misma célula. La bicapa lipídica puede estar en estado cristalino líquido o sólido.

El segundo componente esencial del plasmalema son las proteínas. Muchas proteínas de membrana pueden moverse en el plano de la membrana o girar alrededor de su eje, pero no pueden moverse de un lado a otro de la bicapa lipídica.

Los lípidos proporcionan las principales características estructurales de la membrana y las proteínas proporcionan sus funciones.

Las funciones de las proteínas de membrana son diferentes: mantener la estructura de las membranas, recibir y convertir señales del medio ambiente, transportar determinadas sustancias y catalizar reacciones que ocurren en las membranas.

Existen varios modelos de la estructura de la membrana citoplasmática.

①. MODELO SÁNDWICH(ardillas– lípidos– proteínas)

EN 1935 científicos ingleses daniel Y dawson expresó la idea de una disposición capa por capa en la membrana de moléculas de proteínas (capas oscuras en un microscopio electrónico), que se encuentran en el exterior, y moléculas de lípidos (capa clara) en el interior. . Durante mucho tiempo existió la idea de una única estructura de tres capas de todas las membranas biológicas.

Un estudio detallado de la membrana utilizando un microscopio electrónico reveló que la capa luminosa en realidad está representada por dos capas de fosfolípidos: esto capa bilipídica, y sus secciones solubles en agua son cabezas hidrófilas dirigido hacia la capa proteica e insoluble (residuos de ácidos grasos) - colas hidrófobas uno frente al otro.

②. MODELO MOSAICO LÍQUIDO

EN 1972.Cantante Y nicholson describieron un modelo de membrana que ha recibido una amplia aceptación. Según este modelo, las moléculas de proteínas no forman una capa continua, sino que están sumergidas en una capa lipídica bipolar a diferentes profundidades en forma de mosaico. Glóbulos de moléculas de proteínas, como icebergs, están sumergidos en el "océano"

Lípidos: algunos se encuentran en la superficie de la capa bilípida. proteínas periféricas, otros están medio sumergidos en él - proteínas semiintegrales, tercero - proteínas integrales– penetrarlo de principio a fin, formando poros hidrófilos. Las proteínas periféricas, ubicadas en la superficie de la capa bilípida, están asociadas con las cabezas de las moléculas lipídicas mediante interacciones electrostáticas. Pero nunca forman una capa continua y, de hecho, no son proteínas de la membrana en sí, sino que la conectan con el sistema supramembrana o submembrana del aparato de superficie de la célula.

El papel principal en la organización de la propia membrana lo desempeñan las proteínas integrales y semiintegrales (transmembrana), que tienen una estructura globular y están asociadas con la fase lipídica mediante interacciones hidrófilas-hidrófobas. Las moléculas de proteínas, como los lípidos, son anfipátricas y sus regiones hidrofóbicas interactúan con las colas hidrofóbicas de la capa bilípida, y las regiones hidrofílicas se enfrentan al entorno acuoso y forman enlaces de hidrógeno con el agua.

③. MODELO PROTEÍNO-CRISTALINO(modelo de estera de lipoproteínas)

Las membranas están formadas por el entrelazamiento de moléculas de lípidos y proteínas, unidas entre sí sobre la base de hidrófilos.

Interacciones hidrofóbicas.

Las moléculas de proteína, como alfileres, penetran la capa lipídica y actúan como un andamio dentro de la membrana. Después de tratar la membrana con sustancias liposolubles, se conserva la estructura proteica, lo que demuestra la relación entre las moléculas de proteína en la membrana. Aparentemente, este modelo se implementa solo en ciertas áreas especiales de algunas membranas, donde se requiere una estructura rígida y relaciones estrechas y estables entre lípidos y proteínas (por ejemplo, en el área donde se encuentra la enzima Na-K –ATPasa).

El modelo más universal que cumple con los principios termodinámicos (principios de interacciones hidrófilas-hidrófobas), morfobioquímicos y experimentales.
Los datos citológicos mentales son un modelo de mosaico fluido. Sin embargo, los tres modelos de membrana no son excluyentes entre sí y se pueden encontrar en diferentes zonas de una misma membrana dependiendo de las características funcionales de esta zona.

PROPIEDADES DE LA MEMBRANA

1. Capacidad de autoensamblaje. Después de influencias destructivas, la membrana puede restaurar su estructura, porque Las moléculas de lípidos, en función de sus propiedades fisicoquímicas, se ensamblan en una capa bipolar, en la que luego se incrustan las moléculas de proteínas.

2. Fluidez. La membrana no es una estructura rígida, la mayoría de las proteínas y lípidos incluidos en su composición pueden moverse en el plano de la membrana, fluctúan constantemente debido a movimientos de rotación y oscilación. Esto determina la alta tasa de reacciones químicas en la membrana.

3. Semipermeabilidad. Las membranas de las células vivas dejan pasar, además del agua, sólo determinadas moléculas e iones de sustancias disueltas. Esto asegura el mantenimiento de la composición iónica y molecular de la célula.

4. La membrana no tiene extremos libres.. Siempre se cierra en burbujas.

5. Asimetría. La composición de las capas externa e interna tanto de proteínas como de lípidos es diferente.

6. Polaridad. El lado exterior de la membrana lleva una carga positiva y el lado interior lleva una carga negativa.

FUNCIONES DE LA MEMBRANA

1) Barrera - El plasmalema delimita el citoplasma y el núcleo del ambiente externo. Además, la membrana divide el contenido interno de la célula en compartimentos, en los que a menudo se producen reacciones bioquímicas opuestas.

2) Receptor(señal): debido a la importante propiedad de las moléculas de proteínas: la desnaturalización, la membrana puede detectar diversos cambios en el medio ambiente. Así, cuando la membrana celular se expone a diversos factores ambientales (físicos, químicos, biológicos), las proteínas incluidas en su composición cambian su configuración espacial, lo que sirve como una especie de señal para la célula.

Esto asegura la comunicación con el entorno externo, el reconocimiento de las células y su orientación durante la formación de tejidos, etc. Esta función está asociada con la actividad de varios sistemas reguladores y la formación de una respuesta inmune.

3) Intercambio– la membrana contiene no sólo las proteínas estructurales que la forman, sino también proteínas enzimáticas, que son catalizadores biológicos. Están ubicados en la membrana en forma de "transportador catalítico" y determinan la intensidad y dirección de las reacciones metabólicas.

4) Transporte– las moléculas de sustancias cuyo diámetro no supera los 50 nm pueden penetrar pasivo y activo transporte a través de los poros en la estructura de la membrana. Las sustancias grandes ingresan a la célula por endocitosis(transporte en embalaje de membrana), que requiere energía. Sus variedades son fago y pinocitosis.

Pasivo Transporte: un tipo de transporte en el que la transferencia de sustancias se produce a lo largo de un gradiente de concentración química o electroquímica sin el gasto de energía ATP. Hay dos tipos de transporte pasivo: difusión simple y facilitada. Difusión– es la transferencia de iones o moléculas de una zona de mayor concentración a una zona de menor concentración, es decir por gradiente.

Difusión simple– Los iones de sal y el agua penetran a través de proteínas transmembrana o sustancias liposolubles siguiendo un gradiente de concentración.

Difusión facilitada– proteínas portadoras específicas unen la sustancia y la transportan a través de la membrana según el principio del “ping-pong”. De esta forma, los azúcares y aminoácidos atraviesan la membrana. La velocidad de dicho transporte es mucho mayor que la de la simple difusión. Además de las proteínas transportadoras, en la difusión facilitada participan algunos antibióticos, por ejemplo, la gramitidina y la vanomicina.

Debido a que proporcionan transporte de iones, se llaman ionóforos.

Activo El transporte es un tipo de transporte en el que se consume energía ATP; va en contra del gradiente de concentración. En él participan las enzimas ATPasa. La membrana celular externa contiene ATPasas que transportan iones contra un gradiente de concentración, un fenómeno llamado bomba de iones. Un ejemplo es la bomba de sodio-potasio. Normalmente, hay más iones de potasio en la célula y más iones de sodio en el ambiente externo. Por lo tanto, de acuerdo con las leyes de la difusión simple, el potasio tiende a salir de la célula y el sodio fluye hacia la célula. Por el contrario, la bomba de sodio-potasio bombea iones de potasio al interior de la célula en contra del gradiente de concentración y transporta iones de sodio al entorno externo. Esto le permite mantener la constancia de la composición iónica en la célula y su viabilidad. En una célula animal, un tercio del ATP se utiliza para hacer funcionar la bomba de sodio-potasio.

Un tipo de transporte activo es el transporte lleno de membranas. endocitosis. Las moléculas grandes de biopolímeros no pueden atravesar la membrana; ingresan a la célula envueltas en una membrana. Hay fagocitosis y pinocitosis. fagocitosis– captura de partículas sólidas por la célula, pinocitosis– partículas líquidas. Estos procesos incluyen etapas:

1) reconocimiento de la sustancia por receptores de membrana; 2) invaginación (invaginación) de la membrana con formación de una vesícula (vesícula); 3) desprendimiento de la vesícula de la membrana, su fusión con el lisosoma primario y restauración de la integridad de la membrana; 4) liberación de material no digerido de la célula (exocitosis).

La endocitosis es un método de nutrición de los protozoos. Los mamíferos y los humanos tienen un sistema retículo-histio-endotelial de células capaces de realizar endocitosis: estos son leucocitos, macrófagos y células de Kupffer en el hígado.

PROPIEDADES OSMÓTICAS DE LAS CÉLULAS

Ósmosis– un proceso unidireccional de penetración de agua a través de una membrana semipermeable desde un área con una concentración más baja de una solución a un área con una concentración más alta. La ósmosis determina la presión osmótica.

Diálisis– difusión unidireccional de solutos.

Una solución en la que la presión osmótica es la misma que en las células se llama isotónico. Cuando una célula se sumerge en una solución isotónica, su volumen no cambia. Una solución isotónica se llama fisiológico Es una solución de cloruro de sodio al 0,9%, que se usa ampliamente en medicina para la deshidratación grave y la pérdida de plasma sanguíneo.

Una solución cuya presión osmótica es mayor que en las células se llama hipertenso.

Las células en una solución hipertónica pierden agua y se encogen. Las soluciones hipertónicas se utilizan ampliamente en medicina. Una venda de gasa empapada en una solución hipertónica absorbe bien el pus.

Una solución donde la concentración de sal es menor que en la celda se llama hipotónico. Cuando una célula se sumerge en una solución de este tipo, el agua entra en ella. La célula se hincha, aumenta su turgencia y puede colapsar. Hemólisis– destrucción de células sanguíneas en una solución hipotónica.

La presión osmótica en el cuerpo humano en su conjunto está regulada por el sistema de órganos excretores.

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Membrana celular También llamada membrana plasmática (o citoplasmática) y plasmalema. Esta estructura no solo separa el contenido interno de la célula del ambiente externo, sino que también forma parte de la mayoría de los orgánulos celulares y del núcleo, separándolos a su vez del hialoplasma (citosol), la parte líquida viscosa del citoplasma. Acordemos llamar membrana citoplasmática el que separa el contenido de la célula del ambiente externo. Los términos restantes denotan todas las membranas.

Estructura de la membrana celular.

La estructura de la membrana celular (biológica) se basa en una doble capa de lípidos (grasas). La formación de dicha capa está asociada con las características de sus moléculas. Los lípidos no se disuelven en agua, sino que se condensan a su manera. Una parte de una sola molécula de lípido es una cabeza polar (se siente atraída por el agua, es decir, hidrófila) y la otra es un par de colas largas no polares (esta parte de la molécula es repelida por el agua, es decir, hidrófoba). Esta estructura de las moléculas hace que “escondan” sus colas del agua y giren sus cabezas polares hacia el agua.

Como resultado, se forma una bicapa lipídica en la que las colas apolares están hacia adentro (una frente a otra) y las cabezas polares hacia afuera (hacia el ambiente externo y el citoplasma). La superficie de dicha membrana es hidrófila, pero por dentro es hidrófoba.

En las membranas celulares, entre los lípidos, predominan los fosfolípidos (pertenecen a lípidos complejos). Sus cabezas contienen un residuo de ácido fosfórico. Además de los fosfolípidos, existen glicolípidos (lípidos + carbohidratos) y colesterol (relacionado con los esteroles). Este último confiere rigidez a la membrana, ubicándose en su espesor entre las colas de los lípidos restantes (el colesterol es completamente hidrofóbico).

Debido a la interacción electrostática, algunas moléculas de proteínas se unen a las cabezas de lípidos cargadas, que se convierten en proteínas de la superficie de la membrana. Otras proteínas interactúan con colas apolares, están parcialmente enterradas en la bicapa o penetran a través de ella.

Por tanto, la membrana celular consta de una bicapa de lípidos, proteínas de superficie (periféricas), incrustadas (semiintegrales) y permeantes (integrales). Además, algunas proteínas y lípidos en el exterior de la membrana están asociados con cadenas de carbohidratos.

Este modelo de mosaico fluido de la estructura de la membrana Fue propuesto en los años 70 del siglo XX. Anteriormente, se asumió un modelo de estructura tipo sándwich, según el cual una bicapa lipídica se encuentra en el interior y la membrana está cubierta por capas continuas de proteínas superficiales por dentro y por fuera. Sin embargo, la acumulación de datos experimentales refutó esta hipótesis.

El espesor de las membranas en diferentes células es de unos 8 nm. Las membranas (incluso los diferentes lados de una) se diferencian entre sí en el porcentaje de diferentes tipos de lípidos, proteínas, actividad enzimática, etc. Algunas membranas son más líquidas y más permeables, otras son más densas.

Las membranas celulares se rompen y fusionan fácilmente debido a las propiedades fisicoquímicas de la bicapa lipídica. En el plano de la membrana se mueven los lípidos y las proteínas (a menos que estén ancladas al citoesqueleto).

Funciones de la membrana celular.

La mayoría de las proteínas sumergidas en la membrana celular realizan una función enzimática (son enzimas). A menudo (especialmente en las membranas de los orgánulos celulares) las enzimas se ubican en una secuencia determinada, de modo que los productos de reacción catalizados por una enzima pasan a la segunda, luego a la tercera, etc. Se forma un transportador que estabiliza las proteínas de la superficie, porque no permitir que las enzimas floten a lo largo de la bicapa lipídica.

La membrana celular realiza una función delimitadora (barrera) del medio ambiente y al mismo tiempo funciones de transporte. Podemos decir que este es su propósito más importante. La membrana citoplasmática, al tener resistencia y permeabilidad selectiva, mantiene la constancia de la composición interna de la célula (su homeostasis e integridad).

En este caso, el transporte de sustancias se produce de diversas formas. El transporte a lo largo de un gradiente de concentración implica el movimiento de sustancias desde un área con mayor concentración a un área con menor (difusión). Por ejemplo, los gases (CO 2 , O 2 ) se difunden.

También existe el transporte en contra del gradiente de concentración, pero con consumo de energía.

El transporte puede ser pasivo y ligero (cuando es ayudado por algún tipo de transportista)
A). La difusión pasiva a través de la membrana celular es posible para sustancias liposolubles.

Existen proteínas especiales que hacen que las membranas sean permeables a los azúcares y otras sustancias solubles en agua. Estos transportadores se unen a las moléculas transportadas y las arrastran a través de la membrana.

3. Funciones y estructura de la membrana citoplasmática.

Así es como se transporta la glucosa dentro de los glóbulos rojos.

Las proteínas roscadas se combinan para formar un poro para el movimiento de ciertas sustancias a través de la membrana. Dichos portadores no se mueven, sino que forman un canal en la membrana y funcionan de manera similar a las enzimas, uniéndose a una sustancia específica. La transferencia ocurre debido a un cambio en la conformación de las proteínas, lo que resulta en la formación de canales en la membrana. Un ejemplo es la bomba de sodio-potasio.

La función de transporte de la membrana de las células eucariotas también se realiza mediante endocitosis (y exocitosis). Gracias a estos mecanismos, grandes moléculas de biopolímeros, incluso células enteras, entran (y salen) de la célula. La endo y exocitosis no son características de todas las células eucariotas (las procariotas no la tienen en absoluto). Así, se observa endocitosis en protozoos e invertebrados inferiores; en los mamíferos, los leucocitos y macrófagos absorben sustancias nocivas y bacterias, es decir, la endocitosis realiza una función protectora para el organismo.

La endocitosis se divide en fagocitosis(el citoplasma envuelve partículas grandes) y pinocitosis(capturando gotas de líquido con sustancias disueltas en él). El mecanismo de estos procesos es aproximadamente el mismo. Las sustancias absorbidas en la superficie de las células están rodeadas por una membrana. Se forma una vesícula (fagocítica o pinocítica), que luego ingresa a la célula.

La exocitosis es la eliminación de sustancias de la célula (hormonas, polisacáridos, proteínas, grasas, etc.) por la membrana citoplasmática. Estas sustancias están contenidas en vesículas de membrana que se ajustan a la membrana celular. Ambas membranas se fusionan y el contenido aparece fuera de la célula.

La membrana citoplasmática realiza una función receptora. Para ello, en su cara exterior se sitúan estructuras que pueden reconocer un estímulo químico o físico. Algunas de las proteínas que penetran en el plasmalema están conectadas desde el exterior a cadenas de polisacáridos (formando glicoproteínas). Estos son receptores moleculares peculiares que capturan hormonas. Cuando una hormona particular se une a su receptor, cambia su estructura. Esto a su vez desencadena el mecanismo de respuesta celular. En este caso, los canales pueden abrirse y ciertas sustancias pueden comenzar a entrar o salir de la célula.

La función receptora de las membranas celulares ha sido bien estudiada basándose en la acción de la hormona insulina. Cuando la insulina se une a su receptor de glicoproteína, se activa la parte catalítica intracelular de esta proteína (enzima adenilato ciclasa). La enzima sintetiza AMP cíclico a partir de ATP. Ya activa o suprime varias enzimas del metabolismo celular.

La función receptora de la membrana citoplasmática también incluye el reconocimiento de células vecinas del mismo tipo. Estas células están unidas entre sí mediante varios contactos intercelulares.

En los tejidos, mediante contactos intercelulares, las células pueden intercambiar información entre sí utilizando sustancias de bajo peso molecular especialmente sintetizadas. Un ejemplo de tal interacción es la inhibición por contacto, cuando las células dejan de crecer después de recibir información de que el espacio libre está ocupado.

Los contactos intercelulares pueden ser simples (las membranas de diferentes células están adyacentes entre sí), bloqueo (invaginaciones de la membrana de una célula dentro de otra), desmosomas (cuando las membranas están conectadas por haces de fibras transversales que penetran en el citoplasma). Además, existe una variante de los contactos intercelulares debido a mediadores (intermediarios): las sinapsis. En ellos, la señal se transmite no sólo químicamente, sino también eléctricamente. Las sinapsis transmiten señales entre las células nerviosas, así como desde las células nerviosas a las musculares.

Teoría celular

En 1665, R. Hooke, al examinar un trozo de corcho de madera con un microscopio, descubrió células vacías, a las que llamó "células". Sólo vio las membranas de las células vegetales, y durante mucho tiempo la membrana fue considerada el principal componente estructural de la célula. En 1825 J. Purkynė describió el protoplasma de las células y en 1831 R. Brown describió el núcleo. En 1837, M. Schleiden llegó a la conclusión de que los organismos vegetales están formados por células y que cada célula contiene un núcleo.

1.1. Utilizando los datos acumulados hasta este momento, T.

Membrana citoplasmática, sus funciones y estructura.

Schwann en 1839 formuló las principales disposiciones de la teoría celular:

1) la célula es la unidad estructural básica de plantas y animales;

2) el proceso de formación celular determina el crecimiento, desarrollo y diferenciación de los organismos.

En 1858, R. Virchow, el fundador de la anatomía patológica, complementó la teoría celular con la importante posición de que una célula sólo puede surgir de otra célula (Omnis cellula e cellula) como resultado de su división. Estableció que todas las enfermedades se basan en cambios en la estructura y función de las células.

1.2. La teoría celular moderna incluye las siguientes disposiciones:

1) célula: la unidad estructural, funcional y genética básica de los organismos vivos, la unidad más pequeña de un ser vivo;

2) las células de todos los organismos unicelulares y multicelulares son similares en estructura, composición química y las manifestaciones más importantes de los procesos vitales;

3) cada nueva célula se forma como resultado de la división de la célula original (madre);

4) las células de los organismos multicelulares están especializadas: realizan diferentes funciones y forman tejidos;

5) la célula es un sistema abierto por el que pasan y se transforman flujos de materia, energía e información

Estructura y funciones de la membrana citoplasmática.

La célula es un sistema abierto y autorregulador a través del cual hay un flujo constante de materia, energía e información. Estas transmisiones son aceptadas aparato especial células, que incluyen:

1) componente supramembrana – glicocálix;

2) una membrana biológica elemental o su complejo;

3) complejo contráctil de soporte submembranoso de hialoplasma;

4) sistemas anabólicos y catabólicos.

El componente principal de este dispositivo es una membrana elemental.

La célula contiene diferentes tipos de membranas, pero el principio de su estructura es el mismo:

En 1972, S. Singer y G. Nicholson propusieron un modelo de mosaico fluido de la estructura de una membrana elemental. Según este modelo, también se basa en una capa bilípida, pero las proteínas se ubican de manera diferente con respecto a esta capa. Algunas moléculas de proteínas se encuentran en la superficie de las capas lipídicas (proteínas periféricas), otras penetran una capa de lípidos (proteínas semiintegrales) y otras penetran ambas capas de lípidos (proteínas integrales). La capa lipídica se encuentra en fase líquida ("mar de lípidos"). En la superficie exterior de las membranas hay un aparato receptor: el glicocálix, formado por moléculas ramificadas de glicoproteínas, que "reconoce" ciertas sustancias y estructuras.

2.3. Propiedades de las membranas: 1) plasticidad, 2) semipermeabilidad, 3) capacidad de autocerrarse.

2.4. Funciones de las membranas: 1) estructural: la membrana como componente estructural es parte de la mayoría de los orgánulos (el principio de membrana de la estructura de los orgánulos); 2) barrera y regulador: mantiene la constancia de la composición química y regula todos los procesos metabólicos (las reacciones metabólicas ocurren en las membranas); 3) protector; 4) receptor.