Membrana celulară și funcția sa. Caracteristicile structurii membranei celulare

Toate membranele celulare sunt caracterizate de un principiu structural (Fig. 1). Acestea au la bază două straturi de lipide (molecule de grăsime, dintre care majoritatea sunt fosfolipide, dar există și colesterol și glicolipide).

Fig.1. Diagrama structurii unei membrane celulare

Moleculele de lipide din membrană au un cap (o regiune care atrage apa și tinde să interacționeze cu ea, numită hidrofilă) și o coadă, care este hidrofobă (respinge moleculele de apă și evită apropierea acestora). Ca urmare a acestei diferențe în proprietățile capului și cozii moleculelor de lipide, acestea din urmă, atunci când lovesc suprafața apei, se aliniază în rânduri: cap la cap, coadă la coadă și formează un strat dublu în care hidrofilul. capetele sunt îndreptate spre apă, iar cozile hidrofobe se înfruntă una cu cealaltă. Cozile sunt situate în interiorul acestui strat dublu. Prezența unui strat lipidic formează un spațiu închis, izolează citoplasma de mediul apos înconjurător și creează un obstacol în calea trecerii apei și a substanțelor solubile în aceasta prin membrana celulară. Grosimea unui astfel de strat dublu lipidic este de aproximativ 5 nm.

Membranele conțin și proteine. Moleculele lor sunt de 40-50 de ori mai mari ca volum și masă decât moleculele lipidelor membranare. Datorită proteinelor, grosimea membranei ajunge la 7 - 10 nm. În ciuda faptului că masele totale de proteine ​​și lipide din majoritatea membranelor sunt aproape egale, numărul de molecule de proteine ​​din membrană este de zeci de ori mai mic decât moleculele de lipide. De obicei, moleculele de proteine ​​sunt localizate separat. Ele par a fi dizolvate în membrană, se pot mișca și își pot schimba poziția în ea. Acesta a fost motivul pentru care structura membranei a fost numită mozaic lichid. Moleculele de lipide se pot deplasa, de asemenea, de-a lungul membranei și chiar să sară de la un strat de lipide la altul. În consecință, membrana are semne de fluiditate și, în același timp, are proprietatea de a se auto-asambla și poate fi restaurată după deteriorare datorită capacității moleculelor de lipide de a se alinia într-un strat dublu lipidic.

Moleculele de proteine ​​pot pătrunde în întreaga membrană, astfel încât secțiunile lor terminale să iasă dincolo de limitele sale transversale. Astfel de proteine ​​sunt numite transmembranare sau integrale. Există și proteine ​​care sunt doar parțial scufundate în membrană sau situate pe suprafața acesteia.

Proteinele membranei celulare îndeplinesc numeroase funcții. Pentru a îndeplini fiecare funcție, genomul celular asigură lansarea sintezei unei proteine ​​specifice. Chiar și în membrana relativ simplă a unei celule roșii din sânge există aproximativ 100 de proteine ​​diferite.

Printre cele mai importante funcții ale proteinelor membranare se numără:

1) receptor - interacțiunea cu moleculele de semnalizare și transmiterea semnalului în celulă;

2) transport - transfer de substante prin membrane si asigurarea schimbului intre citosol si mediu. Există mai multe tipuri de molecule proteice (translocaze) care asigură transportul transmembranar. Printre acestea se numara si proteine ​​care formeaza canale care patrund in membrana si prin ele are loc difuzia anumitor substante intre citosol si spatiul extracelular. Astfel de canale sunt cel mai adesea ion-selective, de exemplu. permite trecerea ionilor dintr-o singură substanță. Există și canale a căror selectivitate este mai mică, de exemplu, permit trecerea ionilor de Na + și K, K și C1~. Există și proteine ​​purtătoare care asigură transportul unei substanțe peste o membrană prin schimbarea poziției acesteia în această membrană;

3) adeziv - proteinele, împreună cu carbohidrații, participă la aderență (adeziune, lipire a celulelor în timpul reacțiilor imune, asociere a celulelor în straturi și țesuturi);

4) enzimatice - unele proteine ​​încorporate în membrană acționează ca catalizatori pentru reacții biochimice, a căror apariție este posibilă numai în contact cu membranele celulare;

5) mecanice - proteinele asigură rezistența și elasticitatea membranelor, legătura lor cu citoscheletul. De exemplu, în eritrocite acest rol este jucat de spectrina proteică, care sub forma unei structuri de plasă este atașată de suprafața interioară a membranei eritrocitelor și are conexiuni cu proteinele intracelulare care alcătuiesc citoscheletul. Acest lucru conferă celulelor roșii elasticitate, capacitatea de a schimba și restabili forma atunci când trec prin capilarele sanguine. Membrană celulară // http://humbio.ru/humbio/cytology/000e4e66.htm

Carbohidrații reprezintă doar 2-10% din masa membranei, cantitatea lor variază în diferite celule. Datorită carbohidraților, apar anumite tipuri de interacțiuni intercelulare, acestea participă la recunoașterea antigenelor străine de către celule și, împreună cu proteinele, creează o structură antigenică unică a membranei de suprafață a propriei celule. Prin astfel de antigene, celulele se recunosc între ele, se unesc în țesut și se lipesc împreună pentru o perioadă scurtă de timp pentru a transmite molecule semnal. Compușii proteinelor cu zaharuri se numesc glicoproteine. Dacă carbohidrații sunt combinați cu lipide, atunci astfel de molecule se numesc glicolipide.

Datorită interacțiunii substanțelor incluse în membrană și ordinii relative a dispoziției lor, membrana celulară capătă o serie de proprietăți și funcții care nu pot fi reduse la o simplă sumă a proprietăților substanțelor care o formează.

Membranele sunt structuri extrem de vâscoase și în același timp plastice care înconjoară toate celulele vii. Funcții membrane celulare:

1. Membrana plasmatică este o barieră care menține compoziția diferită a mediului extra- și intracelular.

2.Membranele formează compartimente specializate în interiorul celulei, i.e. numeroase organite - mitocondrii, lizozomi, complex Golgi, reticul endoplasmatic, membrane nucleare.

3. Enzimele implicate în conversia energiei în procese precum fosforilarea oxidativă și fotosinteza sunt localizate în membrane.

Structura și compoziția membranelor

Baza membranei este un strat dublu lipidic, a cărui formare implică fosfolipide și glicolipide. Bistratul lipidic este format din două rânduri de lipide, ai căror radicali hidrofobi sunt ascunși în interior, iar grupările hidrofile sunt orientate spre exterior și sunt în contact cu mediul apos. Moleculele de proteine ​​sunt, parcă, „dizolvate” în stratul dublu lipidic.

Structura lipidelor membranare

Lipidele membranare sunt molecule amfifile, deoarece molecula are atât o regiune hidrofilă (capete polare) cât și o regiune hidrofobă, reprezentată de radicali hidrocarburi ai acizilor grași, care formează spontan un strat dublu. Membranele conțin trei tipuri principale de lipide - fosfolipide, glicolipide și colesterol.

Compoziția lipidelor este diferită. Conținutul unei anumite lipide este aparent determinat de varietatea de funcții îndeplinite de aceste lipide în membrane.

Fosfolipide. Toate fosfolipidele pot fi împărțite în două grupe - glicerofosfolipide și sfingofosfolipide. Glicerofosfolipidele sunt clasificate ca derivați ai acidului fosfatidic. Cele mai comune glicerofosfolipide sunt fosfatidilcolinele și fosfatidiletanolaminele. Sfingofosfolipidele se bazează pe aminoalcoolul sfingozină.

Glicolipidele. În glicolipide, partea hidrofobă este reprezentată de ceramida alcoolică, iar partea hidrofilă este reprezentată de un reziduu de carbohidrat. În funcție de lungimea și structura părții de carbohidrați, se disting cerebrozide și gangliozide. „Capetele” polare ale glicolipidelor sunt situate pe suprafața exterioară a membranelor plasmatice.

Colesterol (CS). CS este prezent în toate membranele celulelor animale. Molecula sa constă dintr-un miez hidrofob rigid și un lanț hidrocarburic flexibil. Singura grupare hidroxil din poziția 3 este „capul polar”. Pentru o celulă animală, raportul molar mediu colesterol/fosfolipide este de 0,3-0,4, dar în membrana plasmatică acest raport este mult mai mare (0,8-0,9). Prezența colesterolului în membrane reduce mobilitatea acizilor grași, reduce difuzia laterală a lipidelor și, prin urmare, poate afecta funcțiile proteinelor membranare.

Proprietățile membranei:

1. Permeabilitatea selectivă. Stratul dublu închis oferă una dintre principalele proprietăți ale membranei: este impermeabil la majoritatea moleculelor solubile în apă, deoarece acestea nu se dizolvă în miezul său hidrofob. Gazele precum oxigenul, CO 2 și azotul au capacitatea de a pătrunde cu ușurință în celulă datorită dimensiunii mici a moleculelor și a interacțiunii slabe cu solvenții. Moleculele de natură lipidică, cum ar fi hormonii steroizi, pătrund, de asemenea, cu ușurință în stratul dublu.

2. Lichiditatea. Membranele sunt caracterizate de lichiditate (fluiditate), capacitatea de mișcare a lipidelor și proteinelor. Două tipuri de mișcări ale fosfolipidelor sunt posibile: salt captivat (numit „flip-flop” în literatura științifică) și difuzie laterală. În primul caz, moleculele de fosfolipide care se opun între ele în stratul bimolecular se răstoarnă (sau se răsucește) una spre alta și își schimbă locurile în membrană, de exemplu. exteriorul devine interiorul și invers. Astfel de salturi sunt asociate cu consumul de energie. Mai des, se observă rotații în jurul axei (rotație) și difuzie laterală - mișcare în interiorul stratului paralel cu suprafața membranei. Viteza de mișcare a moleculelor depinde de microvâscozitatea membranelor, care, la rândul său, este determinată de conținutul relativ de acizi grași saturați și nesaturați din compoziția lipidică. Microvâscozitatea este mai mică dacă predomină acizii grași nesaturați în compoziția lipidică și mai mare dacă conținutul de acizi grași saturați este mare.

3. Asimetria membranei. Suprafețele aceleiași membrane diferă prin compoziția lipidelor, proteinelor și carbohidraților (asimetrie transversală). De exemplu, fosfatidilcolinele predomină în stratul exterior, în timp ce fosfatidiletanolaminele și fosfatidilserinele predomină în stratul interior. Componentele glucide ale glicoproteinelor și glicolipidelor vin la suprafața exterioară, formând o structură continuă numită glicocalix. Nu există carbohidrați pe suprafața interioară. Proteinele - receptorii hormonali sunt localizați pe suprafața exterioară a membranei plasmatice, iar enzimele pe care le reglează - adenilat ciclaza, fosfolipaza C - pe suprafața interioară etc.

Proteinele membranare

Fosfolipidele membranare acționează ca un solvent pentru proteinele membranei, creând un micromediu în care acestea din urmă pot funcționa. Proteinele reprezintă 30 până la 70% din masa membranelor. Numărul de proteine ​​diferite din membrană variază de la 6-8 în reticulul sarcoplasmatic la mai mult de 100 în membrana plasmatică. Acestea sunt enzime, proteine ​​de transport, proteine ​​structurale, antigeni, inclusiv antigeni ai sistemului major de histocompatibilitate, receptori pentru diferite molecule.

Pe baza localizării lor în membrană, proteinele sunt împărțite în integrale (cufundate parțial sau complet în membrană) și periferice (situate pe suprafața acesteia). Unele proteine ​​integrale traversează membrana o dată (glicoforina), altele traversează membrana de multe ori. De exemplu, fotoreceptorul retinian și receptorul β2-adrenergic traversează stratul dublu de 7 ori.

Proteinele periferice și domeniile proteinelor integrale, situate pe suprafața exterioară a tuturor membranelor, sunt aproape întotdeauna glicozilate. Reziduurile de oligozaharide protejează proteina de proteoliză și sunt, de asemenea, implicate în recunoașterea sau aderența ligandului.

câmpuri_text

câmpuri_text

săgeată_în sus

Celulele sunt separate de mediul intern al corpului printr-o celulă sau o membrană plasmatică.

Membrana asigură:

1) Pătrunderea selectivă în și din celulă a moleculelor și ionilor necesari pentru îndeplinirea unor funcții celulare specifice;
2) Transportul selectiv al ionilor prin membrană, menținând o diferență de potențial electric transmembranar;
3) Specificitatea contactelor intercelulare.

Datorită prezenței în membrană a numeroși receptori care percep semnale chimice - hormoni, mediatori și alte substanțe biologic active, este capabil să modifice activitatea metabolică a celulei. Membranele oferă specificitatea manifestărilor imune datorită prezenței antigenelor pe ele - structuri care provoacă formarea de anticorpi care se pot lega în mod specific de acești antigene.
Nucleul și organelele celulei sunt, de asemenea, separate de citoplasmă prin membrane, care împiedică mișcarea liberă a apei și a substanțelor dizolvate în ea din citoplasmă în ele și invers. Acest lucru creează condiții pentru separarea proceselor biochimice care au loc în diferite compartimente din interiorul celulei.

Structura membranei celulare

câmpuri_text

câmpuri_text

săgeată_în sus

Membrana celulară este o structură elastică, cu o grosime de 7 până la 11 nm (Fig. 1.1). Constă în principal din lipide și proteine. De la 40 la 90% din toate lipidele sunt fosfolipide - fosfatidilcolina, fosfatidiletanolamină, fosfatidilserina, sfingomielină și fosfatidilinozitol. O componentă importantă a membranei sunt glicolipidele, reprezentate de cerebrozide, sulfatide, gangliozide și colesterol.

Orez. 1.1 Organizarea membranei.

Structura de bază a membranei celulare este un strat dublu de molecule de fosfolipide. Datorită interacțiunilor hidrofobe, lanțurile de carbohidrați ale moleculelor de lipide sunt ținute unul lângă celălalt într-o stare alungită. Grupuri de molecule de fosfolipide ale ambelor straturi interacționează cu moleculele proteice scufundate în membrana lipidică. Datorită faptului că majoritatea componentelor lipidice ale stratului dublu sunt în stare lichidă, membrana are mobilitate și face mișcări asemănătoare undelor. Secțiunile sale, precum și proteinele scufundate în stratul dublu lipidic, sunt amestecate dintr-o parte în alta. Mobilitatea (fluiditatea) membranelor celulare facilitează procesele de transport al substanțelor prin membrană.

Proteinele membranei celulare sunt reprezentate în principal de glicoproteine. Sunt:

proteine ​​integrale, pătrunzând prin toată grosimea membranei și
proteinele periferice, atașat numai la suprafața membranei, în principal la partea interioară a acesteia.

Proteine ​​periferice aproape toate funcționează ca enzime (acetilcolinesteraza, fosfataze acide și de mătase etc.). Dar unele enzime sunt reprezentate și de proteine ​​integrale - ATPaza.

Proteine ​​integrale asigură schimb selectiv de ioni prin canalele membranare între fluidul extracelular și intracelular și, de asemenea, acționează ca proteine ​​care transportă molecule mari.

Receptorii și antigenii de membrană pot fi reprezentați atât prin proteine ​​​​integrale, cât și prin proteine ​​periferice.

Proteinele adiacente membranei din partea citoplasmatică sunt clasificate ca citoscheletul celular . Se pot atasa de proteinele membranare.

Asa de, banda proteica 3 (numărul benzii în timpul electroforezei proteinelor) membranelor eritrocitare este combinată într-un ansamblu cu alte molecule citoscheletice - spectrina prin proteina cu greutate moleculară mică anchirina (Fig. 1.2).

Orez. 1.2 Schema de aranjare a proteinelor în citoscheletul aproape membranar al eritrocitelor.
1 - spectrin; 2 - anchirina; 3 - proteina benzii 3; 4 - banda proteică 4.1; 5 - proteină de bandă 4,9; 6 - oligomer de actină; 7 - proteina 6; 8 - gpicoforin A; 9 - membrana.

Spectrină este o proteină citoscheletică majoră care constituie o rețea bidimensională de care este atașată actina.

Actină formează microfilamente, care sunt aparatul contractil al citoscheletului.

Citoscheletul permite celulei să prezinte proprietăți flexibil-elastice și oferă o rezistență suplimentară membranei.

Majoritatea proteinelor integrale sunt glicoproteine. Partea lor de carbohidrați iese din membrana celulară spre exterior. Multe glicoproteine ​​au o sarcină negativă mare datorită conținutului lor semnificativ de acid sialic (de exemplu, molecula de glicoforină). Acest lucru oferă suprafețelor majorității celulelor o sarcină negativă, ajutând la respingerea altor obiecte încărcate negativ. Proeminențele de carbohidrați ale glicoproteinelor sunt purtători de antigene ale grupului sanguin, alți determinanți antigenici ai celulei și acționează ca receptori care leagă hormonii. Glicoproteinele formează molecule adezive care fac ca celulele să se atașeze unele de altele, de exemplu. contacte intercelulare strânse.

Caracteristicile metabolismului în membrană

câmpuri_text

câmpuri_text

săgeată_în sus

Componentele membranei sunt supuse multor transformări metabolice sub influența enzimelor situate pe sau în interiorul membranei lor. Acestea includ enzimele oxidative, care joacă un rol important în modificarea elementelor hidrofobe ale membranelor - colesterolul etc. În membrane, când sunt activate enzimele - fosfolipaze - compuși biologic activi - prostaglandine și derivații acestora - se formează din acidul arahidonic. Ca urmare a activării metabolismului fosfolipidelor, în membrană se formează tromboxani și leucotriene, care au un efect puternic asupra aderenței trombocitelor, asupra procesului de inflamație etc.

Procesele de reînnoire a componentelor sale au loc continuu în membrană . Astfel, durata de viață a proteinelor membranare variază de la 2 la 5 zile. Cu toate acestea, există mecanisme în celulă care asigură livrarea moleculelor de proteine ​​nou sintetizate către receptorii de membrană, care facilitează încorporarea proteinei în membrană. „Recunoașterea” acestui receptor de către proteina nou sintetizată este facilitată de formarea unei peptide semnal, care ajută la găsirea receptorului pe membrană.

Lipidele membranare sunt, de asemenea, caracterizate printr-o rată semnificativă de schimb, care necesită cantități mari de acizi grași pentru sinteza acestor componente membranare.
Specificitatea compoziției lipidice a membranelor celulare este influențată de schimbările din mediul uman și de natura dietei sale.

De exemplu, o creștere a acizilor grași dietetici cu legături nesaturate crește starea lichidă a lipidelor din membranele celulare ale diferitelor țesuturi, ceea ce duce la o modificare favorabilă a raportului fosfolipide-sfingomieline și lipide-proteine ​​pentru funcția membranei celulare.

Excesul de colesterol în membrane, dimpotrivă, crește microvâscozitatea stratului lor dublu de molecule de fosfolipide, reducând viteza de difuzie a anumitor substanțe prin membranele celulare.

Alimentele îmbogățite cu vitaminele A, E, C, P îmbunătățesc metabolismul lipidic în membranele eritrocitare și reduce microvâscozitatea membranei. Aceasta crește deformabilitatea globulelor roșii și facilitează funcția de transport a acestora (Capitolul 6).

Deficiență de acizi grași și colesterolîn alimente perturbă compoziția lipidică și funcțiile membranelor celulare.

De exemplu, deficitul de grăsime perturbă funcțiile membranei neutrofile, care inhibă capacitatea acestora de a se mișca și fagocitoza (captarea și absorbția activă a obiectelor vii străine microscopice și a particulelor de către organismele unicelulare sau unele celule).

În reglarea compoziției lipidice a membranelor și a permeabilității acestora, reglarea proliferării celulare un rol important îl au speciile reactive de oxigen formate în celulă în legătură cu reacțiile metabolice care apar în mod normal (oxidare microzomală etc.).

Specii reactive de oxigen produse- radicalul superoxid (O 2), peroxidul de hidrogen (H 2 O 2), etc sunt substanţe extrem de reactive. Substratul lor principal în reacțiile de oxidare a radicalilor liberi sunt acizii grași nesaturați care fac parte din fosfolipidele membranelor celulare (așa-numitele reacții de peroxidare a lipidelor). Intensificarea acestor reacții poate provoca deteriorarea membranei celulare, a barierei sale, a receptorilor și a funcțiilor metabolice, modificarea moleculelor de acid nucleic și a proteinelor, ceea ce duce la mutații și inactivarea enzimelor.

In conditii fiziologice, intensificarea peroxidarii lipidelor este reglata de sistemul antioxidant al celulelor, reprezentat de enzime care inactiveaza speciile reactive de oxigen - superoxid dismutaza, catalaza, peroxidaza si substante cu activitate antioxidanta - tocoferol (vitamina E), ubichinona etc. efect de protecție pronunțat asupra membranelor celulare (efect citoprotector) cu diverse efecte dăunătoare asupra organismului, prostaglandinele E și J2 au, „stingând” activarea oxidării radicalilor liberi. Prostaglandinele protejează mucoasa gastrică și hepatocitele de deteriorarea chimică, neuronii, celulele neurogliale, cardiomiocitele - de afectarea hipoxică, mușchii scheletici - în timpul activității fizice grele. Prostaglandinele, prin legarea de receptori specifici de pe membranele celulare, stabilizează stratul dublu al acestora din urmă și reduc pierderea de fosfolipide de către membrane.

Funcțiile receptorilor membranari

câmpuri_text

câmpuri_text

săgeată_în sus

Un semnal chimic sau mecanic este mai întâi perceput de receptorii membranei celulare. Consecința acestui fapt este o modificare chimică a proteinelor membranei, care duce la activarea „secunzilor mesageri” care asigură propagarea rapidă a semnalului în celulă către genomul acesteia, enzime, elemente contractile etc.

Transmisiunea semnalului transmembranar într-o celulă poate fi reprezentată schematic după cum urmează:

1) Receptorul, excitat de semnalul primit, activează proteinele y ale membranei celulare. Acest lucru se întâmplă atunci când se leagă trifosfatul de guanozină (GTP).

2) Interacțiunea complexului GTP-γ-protein, la rândul său, activează enzima - precursorul mesagerilor secundari, situat pe partea interioară a membranei.

Precursorul unui al doilea mesager, cAMP, format din ATP, este enzima adenilat ciclaza;
Precursorul altor mesageri secundari - inozitol trifosfat și diacilglicerol, formați din membrana fosfatidilinozitol-4,5-difosfat, este enzima fosfolipaza C. În plus, inozitol trifosfat mobilizează un alt mesager secundar în celulă - ionii de calciu, care sunt implicați aproape în aproape toate procesele de reglare din celulă. De exemplu, trifosfatul de inozitol rezultat determină eliberarea de calciu din reticulul endoplasmatic și o creștere a concentrației acestuia în citoplasmă, activând astfel diferite forme de răspuns celular. Cu ajutorul trifosfatului de inozitol și diacilglicerolului, funcția mușchilor netezi și a celulelor B ale pancreasului este reglată de acetilcolină, lobul anterior al glandei pituitare de factorul de eliberare a tirogropinei, răspunsul limfocitelor la antigen etc.
În unele celule, rolul unui al doilea mesager este jucat de cGMP, format din GTP cu ajutorul enzimei guanilat ciclază. Acesta servește, de exemplu, ca un al doilea mesager pentru hormonul natriuretic în mușchiul neted al pereților vaselor de sânge. AMPc servește ca mesager secundar pentru mulți hormoni - adrenalină, eritropoietina etc. (Capitolul 3).

Membrana celulară este structura plană din care este construită celula. Este prezent în toate organismele. Proprietățile sale unice asigură activitatea vitală a celulelor.

Tipuri de membrane

Există trei tipuri de membrane celulare:

• extern;
• nuclear;
• membrane organele.

Membrana citoplasmatică exterioară creează limitele celulei. Nu trebuie confundat cu peretele celular sau membrana găsită în plante, ciuperci și bacterii.

Diferența dintre peretele celular și membrana celulară este grosimea sa semnificativ mai mare și predominanța funcției de protecție asupra funcției de schimb. Membrana este situată sub peretele celular.

Membrana nucleară separă conținutul nucleului de citoplasmă.

TOP 4 articolecare citesc împreună cu asta

Printre organelele celulare se numără cele a căror formă este formată din una sau două membrane:

• mitocondriile;
• plastide;
• vacuole;
• complexul Golgi;
• lizozomi;
• reticulul endoplasmatic (RE).

Structura membranei

Conform conceptelor moderne, structura membranei celulare este descrisă folosind un model de mozaic lichid. Baza membranei este un strat bilipid - două niveluri de molecule lipidice formând un plan. Pe ambele părți ale stratului bilipid există molecule de proteine. Unele proteine ​​sunt încorporate în stratul bilipid, unele trec prin el.

Orez. 1. Membrana celulara.

Celulele animale au un complex de carbohidrați pe suprafața membranei. Când se studiază o celulă la microscop, s-a observat că membrana este în mișcare constantă și este eterogenă ca structură.

Membrana este un mozaic atât în ​​sens morfologic, cât și funcțional, deoarece diferitele sale secțiuni conțin substanțe diferite și au proprietăți fiziologice diferite.

Proprietăți și funcții

Orice structură de frontieră îndeplinește funcții de protecție și de schimb. Acest lucru se aplică tuturor tipurilor de membrane.

Implementarea acestor funcții este facilitată de proprietăți precum:

• plastic;
• capacitate mare de recuperare;
• semi-permeabilitate.

Proprietatea semi-permeabilității este că unele substanțe nu au voie să treacă prin membrană, în timp ce altele trec liber. Așa se realizează funcția de control a membranei.

De asemenea, membrana exterioară asigură comunicarea între celule datorită numeroaselor excrescențe și eliberării unei substanțe adezive care umple spațiul intercelular.

Transportul substanțelor prin membrană

Substanțele pătrund prin membrana exterioară în următoarele moduri:

• prin pori cu ajutorul enzimelor;
• prin membrană direct;
• pinocitoză;
• fagocitoză.

Primele două metode sunt folosite pentru a transporta ionii și moleculele mici. Moleculele mari intră în celulă prin pinocitoză (sub formă lichidă) și fagocitoză (sub formă solidă).

Orez. 2. Schema pino- și fagocitozei.

Membrana înfășoară particulele alimentare și o blochează în vacuola digestivă.

Apa și ionii trec în celulă fără consum de energie, prin transport pasiv. Moleculele mari se deplasează prin transport activ, consumând resurse energetice.

Transport intracelular

De la 30% la 50% din volumul celular este ocupat de reticulul endoplasmatic. Acesta este un fel de sistem de cavități și canale care conectează toate părțile celulei și asigură transportul intracelular ordonat al substanțelor.

Evaluarea raportului

Rata medie: 4.7. Evaluări totale primite: 190.

Membrana celulară este structura care acoperă exteriorul celulei. Se mai numește și citolemă sau plasmalemă.

Această formațiune este construită dintr-un strat bilipid (bistrat) cu proteine ​​​​încorporate în el. Carbohidrații care alcătuiesc plasmalema sunt în stare legată.

Distribuția componentelor principale ale plasmalemei este următoarea: mai mult de jumătate din compoziția chimică este proteine, un sfert este ocupat de fosfolipide, iar o zecime este colesterol.

Membrana celulară și tipurile sale

Membrana celulară este o peliculă subțire, a cărei bază este formată din straturi de lipoproteine ​​și proteine.

În funcție de localizare, se disting organele membranare, care au unele caracteristici în celulele vegetale și animale:

• mitocondriile;
• miez;
• reticul endoplasmatic;
• complexul Golgi;
• lizozomi;
• cloroplaste (în celulele vegetale).

Există, de asemenea, o membrană celulară interioară și exterioară (plasmolema).

Structura membranei celulare

Membrana celulară conține carbohidrați care o acoperă sub formă de glicocalix. Aceasta este o structură supramembranară care îndeplinește o funcție de barieră. Proteinele aflate aici sunt în stare liberă. Proteinele nelegate participă la reacțiile enzimatice, asigurând descompunerea extracelulară a substanțelor.

Proteinele membranei citoplasmatice sunt reprezentate de glicoproteine. Pe baza compoziției lor chimice, proteinele care sunt complet incluse în stratul lipidic (pe toată lungimea sa) sunt clasificate ca proteine ​​​​integrale. Tot periferic, neatingând una dintre suprafețele plasmalemei.

Primele funcționează ca receptori, legându-se de neurotransmițători, hormoni și alte substanțe. Proteinele de inserție sunt necesare pentru construirea canalelor ionice prin care are loc transportul ionilor și al substraturilor hidrofile. Acestea din urmă sunt enzime care catalizează reacțiile intracelulare.

Proprietățile de bază ale membranei plasmatice

Stratul dublu lipidic împiedică pătrunderea apei. Lipidele sunt compuși hidrofobi reprezentați în celulă de fosfolipide. Grupul fosfat este orientat spre exterior și este format din două straturi: cel exterior, direcționat către mediul extracelular, și cel interior, delimitând conținutul intracelular.

Zonele solubile în apă se numesc capete hidrofile. Locurile de acizi grași sunt direcționate în celulă, sub formă de cozi hidrofobe. Partea hidrofobă interacționează cu lipidele vecine, ceea ce asigură atașarea acestora între ele. Stratul dublu are permeabilitate selectivă în diferite zone.

Deci, în mijloc membrana este impermeabilă la glucoză și uree, substanțele hidrofobe trec liber prin aici: dioxid de carbon, oxigen, alcool. Colesterolul este important; conținutul acestuia din urmă determină vâscozitatea plasmalemei.

Funcțiile membranei celulare exterioare

Caracteristicile funcțiilor sunt enumerate pe scurt în tabel:

Funcția membranei	Descriere
Rol de barieră	Plasmalema îndeplinește o funcție de protecție, protejând conținutul celulei de efectele agenților străini. Datorită organizării speciale a proteinelor, lipidelor, carbohidraților, se asigură semipermeabilitatea plasmalemei.
Funcția receptorului	Substanțele biologic active sunt activate prin membrana celulară în procesul de legare la receptori. Astfel, reacțiile imune sunt mediate prin recunoașterea agenților străini de către aparatul receptor celular localizat pe membrana celulară.
Funcția de transport	Prezența porilor în plasmalemă vă permite să reglați fluxul de substanțe în celulă. Procesul de transfer are loc pasiv (fără consum de energie) pentru compușii cu greutate moleculară mică. Transportul activ este asociat cu consumul de energie eliberat în timpul descompunerii adenozin trifosfatului (ATP). Această metodă are loc pentru transferul compușilor organici.
Participarea la procesele digestive	Substanțele se depun pe membrana celulară (sorbție). Receptorii se leagă de substrat, mutându-l în celulă. Se formează un balon, care se află liber în interiorul celulei. Fuzionarea, astfel de vezicule formează lizozomi cu enzime hidrolitice.
Funcția enzimatică	Enzimele sunt componente esențiale ale digestiei intracelulare. Reacțiile care necesită participarea catalizatorilor apar cu participarea enzimelor.

Care este importanța membranei celulare

Membrana celulară este implicată în menținerea homeostaziei datorită selectivității ridicate a substanțelor care intră și ies din celulă (în biologie aceasta se numește permeabilitate selectivă).

Excrescențe ale plasmalemei împart celula în compartimente (compartimente) responsabile cu îndeplinirea anumitor funcții. Membrane special concepute corespunzătoare modelului fluid-mozaic asigură integritatea celulei.