Cilat substanca e përbëjnë membranën citoplazmike. Membrana citoplazmike
Baza Membrana plazmatike, si membranat e tjera në qeliza (për shembull, mitokondri, plastide, etj.), përbëhet nga një shtresë lipidesh që ka dy rreshta molekulash (Fig. 1). Meqenëse molekulat e lipideve janë polare (një pol është hidrofil, d.m.th., i tërhequr nga uji, dhe tjetri është hidrofobik, d.m.th., i zmbrapsur nga uji), ato janë të renditura në një rend të caktuar. Skajet hidrofile të molekulave të njërës shtresë drejtohen drejt mjedisit ujor - në citoplazmën e qelizës, dhe shtresa tjetër - nga jashtë nga qeliza - drejt substancës ndërqelizore (në organizmat shumëqelizorë) ose mjedisit ujor (në organizmat njëqelizore ).
Oriz. 1. Struktura e membranës qelizore sipas lëngutmodel mozaiku. Proteinat dhe glikoproteinat janë zhytur në dyfishshtresa e molekulave lipidike përballë hidrofilit të tyreskajet (qarqet) nga jashtë, dhe hidrofobike (vija me onde) -thellë në membranë
Ata sekretojnë proteina periferike (ato janë të vendosura vetëm përgjatë sipërfaqes së brendshme ose të jashtme të membranës), integrale nye (ato janë të ngulitura fort në membranë, të zhytur në të, në gjendje të ndryshojnë pozicionin e tyre në varësi të gjendjes qelizat). Funksionet e proteinave të membranës: receptor, strukturor(mbështesin formën e qelizës), enzimatike, ngjitëse, antigjenike, transportuese.
Molekulat e proteinave janë të ngulitura në mënyrë mozaike në një shtresë bimolekulare të lipideve. Nga ana e jashtme e qelizës shtazore, molekulat e polisakarideve lidhen me lipidet dhe molekulat e proteinave të membranës plazmatike, duke formuar glikolipide dhe glikoproteina.
Ky agregat formon shtresën e glikokaliksit. Funksioni i receptorit të membranës plazmatike është i lidhur me të (shih më poshtë); mund të grumbullojë edhe substanca të ndryshme të përdorura nga qeliza. Për më tepër, glikokaliksi rrit stabilitetin mekanik të plazmalemës.
Në qelizat e bimëve dhe kërpudhave, ekziston edhe një mur qelizor që luan një rol mbështetës dhe mbrojtës. Në bimë përbëhet nga celulozë, dhe në kërpudha është bërë nga kitin.
Skema strukturore e membranës elementare është mozaik i lëngshëm: yndyrat përbëjnë një kornizë kristalore të lëngshme, dhe proteinat janë të ngulitura në mënyrë mozaike në të dhe mund të ndryshojnë pozicionin e tyre.
Funksioni më i rëndësishëm i membranës: nxit ndarjen - nënndarja e përmbajtjes së një qelize në qeliza të veçanta që ndryshojnë në detajet e përbërjes së tyre kimike ose enzimatike. Kjo arrin një rregullim të lartë të përmbajtjes së brendshme të çdo qelize eukariote. Ndarja promovon ndarja hapësinore e proceseve që ndodhin në qelizë ke. Një ndarje e veçantë (qelizë) përfaqësohet nga disa organelë të membranës (për shembull, një lizozom) ose një pjesë e saj (kristae të kufizuara nga membrana e brendshme mitokondriale).
Karakteristika te tjera:
1) pengesë (kufizimi i përmbajtjes së brendshme të qelizës);
2) strukturore (duke i dhënë një formë të caktuar qelizave në lidhje mepërgjegjësia për funksionet e kryera);
3) mbrojtëse (për shkak të përshkueshmërisë selektive, pritjesdhe antigjeniteti i membranës);
4) rregullatore (rregullimi i përshkueshmërisë selektive për substanca të ndryshme (transport pasiv pa konsum të energjisë sipas ligjeve të difuzionit ose osmozës dhe transport aktiv me konsum të energjisë nga pinocitoza, endo- dhe ekzocitoza, pompë natriumi-kalium, fagocitozë)). Nga fagocitoza, qelizat e tëra ose grimcat e mëdha përfshihen (për shembull, mendoni për ushqimin në ameba ose fagocitozën nga qelizat mbrojtëse të gjakut të baktereve). Gjatë pinocitozës, thithen grimca të vogla ose pika të një lënde të lëngshme. E zakonshme për të dy proceset është se substancat e absorbuara rrethohen nga një membranë e jashtme invaginuese për të formuar një vakuolë, e cila më pas lëviz thellë në citoplazmën e qelizës. Ekzocitoza është një proces (duke qenë edhe transport aktiv) në drejtim të kundërt me fagocitozën dhe pinocitozën (Fig. 13). Me ndihmën e tij, ushqimi i patretur mbetet në protozoar ose substancat biologjikisht aktive të formuara në qelizën sekretore mund të hiqen.
5) funksioni ngjitës (të gjitha qelizat janë të lidhura me njëra-tjetrën përmes kontakteve specifike (të shtrënguara dhe të lirshme));
6) receptor (për shkak të punës së proteinave të membranës periferike). Ka receptorë jospecifik që perceptojnë disa stimuj (për shembull, termoreceptorët e të ftohtit dhe nxehtësisë), dhe ata specifikë që perceptojnë vetëm një stimul (receptorë të sistemit të perceptimit të dritës së syrit);
7) elektrogjenik (ndryshimi i potencialit elektrik të sipërfaqes së qelizës për shkak të rishpërndarjes së joneve të kaliumit dhe natriumit (potenciali i membranës së qelizave nervore është 90 mV));
8) antigjenik: i lidhur me glikoproteinat dhe polisakaridet membranore. Në sipërfaqen e çdo qelize ka molekula proteinike që janë specifike vetëm për këtë lloj qelize. Me ndihmën e tyre, sistemi imunitar është në gjendje të dallojë midis qelizave vetjake dhe të huaja. Metabolizmi midis qelizës dhe mjedisit kryhet në mënyra të ndryshme - pasive dhe aktive.
Membrana e qelizave citoplazmike përbëhet nga tre shtresa:
e jashtme - proteina;
Shtresa e mesme - bimolekulare e lipideve;
E brendshme - proteina.
Trashësia e membranës është 7,5-10 nm. Shtresa bimolekulare e lipideve është matrica e membranës. Molekulat lipidike të të dy shtresave të saj ndërveprojnë me molekulat e proteinave të zhytura në to. Nga 60 deri në 75% e lipideve të membranës janë fosfolipide, 15-30% janë kolesterol. Proteinat përfaqësohen kryesisht nga glikoproteinat. Të dallojë proteinat integrale, duke depërtuar të gjithë membranën, dhe periferike të vendosura në sipërfaqen e jashtme ose të brendshme.
Proteinat integrale formojnë kanale jonike që sigurojnë shkëmbimin e joneve të caktuara ndërmjet lëngut jashtë dhe brendaqelizor. Ato janë gjithashtu enzima që kryejnë transport kundër-gradient të joneve nëpër membranë.
Proteinat periferike janë kemoreceptorë në sipërfaqen e jashtme të membranës që mund të ndërveprojnë me substanca të ndryshme fiziologjikisht aktive.
Funksionet e membranës:
1. Siguron integritetin e qelizës si njësi strukturore e indit.
Kryen shkëmbimin e joneve midis citoplazmës dhe lëngut jashtëqelizor.
Siguron transport aktiv të joneve dhe substancave të tjera brenda dhe jashtë qelizës.
Kryen perceptimin dhe përpunimin e informacionit që vjen në qelizë në formën e sinjaleve kimike dhe elektrike.
Mekanizmat e ngacmueshmërisë së qelizave. Historia e studimit të fenomeneve bioelektrike.
Shumica e informacionit të transmetuar në trup merr formën e sinjaleve elektrike (për shembull, impulset nervore). Prania e elektricitetit të kafshëve u konstatua për herë të parë nga shkencëtari natyror (fiziolog) L. Galvani në vitin 1786. Për të studiuar elektricitetin atmosferik, ai pezulloi përgatitjet neuromuskulare të këmbëve të bretkosës në një grep bakri. Kur këto putra preknin parmakun e hekurt të ballkonit, muskujt u tkurrën. Kjo tregonte veprimin e një lloj elektriciteti në nervin e barit neuromuskular. Galvani besonte se kjo ishte për shkak të pranisë së energjisë elektrike në vetë indet e gjalla. Sidoqoftë, A. Volta vërtetoi se burimi i energjisë elektrike është vendi i kontaktit të dy metaleve të ndryshëm - bakrit dhe hekurit. Në fiziologji Eksperimenti i parë klasik i Galvanit konsiderohet të jetë prekja e nervit të preparatit neuromuskular me piskatore bimetalike prej bakri dhe hekuri. Për të provuar se kishte të drejtë, Galvani prodhoi përvojën e dytë. Ai hodhi fundin e nervit që inervonte përgatitjen neuromuskulare në prerjen e muskujve të tij. Rezultati ishte një tkurrje. Megjithatë, kjo përvojë nuk i bindi bashkëkohësit e Galvanit. Prandaj, një tjetër italian Matteuchi bëri eksperimentin e mëposhtëm. Ai vendosi nervin e një preparati neuromuskular të bretkosës në muskulin e të dytës, i cili u tkurr nën ndikimin e një rryme irrituese. Si rezultat, ilaçi i parë gjithashtu filloi të bjerë. Kjo tregonte transferimin e energjisë elektrike (potenciali i veprimit) nga një muskul në tjetrin. Prania e një ndryshimi potencial midis zonave të dëmtuara dhe të padëmtuara të muskujve u konstatua për herë të parë me saktësi në shekullin e 19-të duke përdorur një galvanometër me fije (ampermetër) nga Matteuci. Për më tepër, prerja kishte një ngarkesë negative dhe sipërfaqja e muskulit kishte një ngarkesë pozitive.
Membrana citoplazmike që ndan citoplazmën nga muri qelizor quhet plazmalemma (membrana plazmatike), dhe ndarja e saj nga vakuola quhet tonoplast (membrana elementare).
Aktualisht, ata përdorin modelin e mozaikut të lëngët të membranës (Fig. 1.9), sipas të cilit membrana përbëhet nga një shtresë e dyfishtë molekulash lipidike (fosfolipide) me kokë hidrofile dhe 2 bishta hidrofobike të kthyera nga pjesa e brendshme e shtresës. Përveç lipideve, membranat përmbajnë edhe proteina.
Në shtresën bilipidike “lundrojnë” 3 lloje proteinash membranore: proteina integrale që depërtojnë në të gjithë trashësinë e shtresës së dyfishtë; gjysmë integrale, duke depërtuar në mënyrë jo të plotë në shtresën e dyfishtë; periferike, e bashkangjitur nga ana e jashtme ose e brendshme e membranës me proteinat e tjera të membranës. Proteinat e membranës kryejnë funksione të ndryshme: disa prej tyre janë enzima, të tjera veprojnë si bartës të molekulave specifike nëpër membranë ose formojnë pore hidrofile nëpër të cilat mund të kalojnë molekulat polare.
Një nga vetitë kryesore të membranave qelizore është gjysmëpërshkueshmëria e tyre: ato lejojnë që uji të kalojë, por nuk lejojnë që substancat e tretura në të të kalojnë, d.m.th., ato kanë përshkueshmëri selektive.
Oriz. 1.9. Skema e strukturës së një membrane biologjike:
A - hapësira jashtëqelizore; B - citoplazmë; 1 - shtresa bimolekulare e lipideve; 2 - proteina periferike; 3 - rajoni hidrofil i proteinës integrale; 4 - rajoni hidrofobik i proteinës integrale; 5 - zinxhiri i karbohidrateve
Transporti nëpër membrana
Në varësi të kostove të energjisë, transporti i substancave dhe joneve përmes membranës ndahet në pasiv, i cili nuk kërkon energji, dhe aktiv, i lidhur me konsumin e energjisë. Transporti pasiv përfshin procese të tilla si difuzioni, difuzioni i lehtësuar dhe osmoza.
Difuzioni- ky është procesi i depërtimit të molekulave përmes shtresës së dyfishtë lipidike përgjatë një gradient përqendrimi (nga një zonë me përqendrim më të lartë në një më të ulët). Sa më e vogël të jetë molekula dhe sa më jopolare, aq më shpejt ajo shpërndahet nëpër membranë.
Me difuzion të lehtësuar, kalimi i një substance përmes membranës ndihmohet nga një proteinë transportuese. Kështu në qelizë hyjnë molekula të ndryshme polare si sheqerna, aminoacide, nukleotide etj.
Osmozaështë difuzioni i ujit përmes membranave gjysmë të përshkueshme. Osmoza bën që uji të lëvizë nga një zgjidhje me potencial të lartë ujor në një zgjidhje me potencial të ulët ujor.
Transport aktiv- ky është transferimi i molekulave dhe joneve përmes membranës, i shoqëruar me kosto energjie. Transporti aktiv shkon kundër gradientit të përqendrimit dhe gradientit elektrokimik dhe përdor energjinë e ATP. Mekanizmi i transportit aktiv të substancave bazohet në punën e pompës së protonit (H+ dhe K+) te bimët dhe kërpudhat, të cilat ruajnë një përqendrim të lartë të K+ dhe një përqendrim të ulët të H+ brenda qelizës (Na+ dhe K+ te kafshët). Energjia e nevojshme për të funksionuar këtë pompë furnizohet në formën e ATP, e sintetizuar gjatë frymëmarrjes qelizore.
Një lloj tjetër i transportit aktiv është i njohur - endo- dhe ekzocitoza. Këto janë 2 procese aktive me të cilat molekula të ndryshme transportohen nëpër membranë në qelizë ( endocitoza) ose prej saj ( ekzocitoza).
Gjatë endocitozës, substancat hyjnë në qelizë si rezultat i invaginimit (invaginimit) të membranës plazmatike. Vezikulat që rezultojnë, ose vakuolat, transportohen në citoplazmë së bashku me substancat që përmbahen në to. Thithja e grimcave të mëdha, të tilla si mikroorganizmat ose mbetjet qelizore, quhet fagocitozë. Në këtë rast, formohen flluska të mëdha të quajtura vakuola. Thithja e lëngjeve (suspensione, tretësira koloidale) ose lëndëve të tretura me ndihmën e flluskave të vogla quhet pinocitoza.
Procesi i kundërt i endocitozës quhet ekzocitoz. Shumë substanca hiqen nga qeliza në vezikula ose vakuola të veçanta. Një shembull është tërheqja e sekrecioneve të tyre të lëngshme nga qelizat sekretore; shembull tjetër është pjesëmarrja e vezikulave diktozome në formimin e murit qelizor.
DERIVATET E PROTOPLASTIT
Vakuola
Vakuola- Ky është një rezervuar i kufizuar nga një membranë e vetme - tonoplasti. Vakuola përmban lëng qelizor - një zgjidhje e koncentruar e substancave të ndryshme, si kripëra minerale, sheqerna, pigmente, acide organike, enzima. Në qelizat e pjekura, vakuolat bashkohen në një qendrore.
Vakuolat ruajnë substanca të ndryshme, duke përfshirë produktet përfundimtare metabolike. Vetitë osmotike të qelizës varen në një masë të madhe nga përmbajtja e vakuolës.
Për shkak të faktit se vakuolat përmbajnë solucione të forta kripërash dhe substancash të tjera, qelizat bimore thithin vazhdimisht ujin në mënyrë osmotike dhe krijojnë presion hidrostatik në murin qelizor, i quajtur presion turgor. Presioni Turgor kundërshtohet nga një presion i barabartë i murit qelizor, i drejtuar brenda qelizës. Shumica e qelizave bimore ekzistojnë në një mjedis hipotonik. Por nëse një qelizë e tillë vendoset në një tretësirë hipertonike, uji do të fillojë të largohet nga qeliza sipas ligjeve të osmozës (për të barazuar potencialin e ujit në të dy anët e membranës). Në të njëjtën kohë, vakuola do të tkurret në vëllim, presioni i saj në protoplast do të ulet dhe membrana do të fillojë të largohet nga muri qelizor. Fenomeni i shkëputjes së protoplastit nga muri qelizor quhet plazmolizë. Në kushte natyrore, një humbje e tillë e turgorit në qeliza do të çojë në tharjen e bimës, uljen e gjetheve dhe kërcellit. Megjithatë, ky proces është i kthyeshëm: nëse qeliza vendoset në ujë (për shembull, kur ujitet një bimë), ndodh një fenomen që është e kundërta e plazmolizës - deplazmolizës (shih Fig. 1.10).
Oriz. 1.10. Skema e plazmolizës:
A - qelizë në një gjendje turgori (në një zgjidhje izotonike); B - fillimi i plazmolizës (qeliza e vendosur në një tretësirë 6% KNO3); B - plazmolizë e plotë (qeliza e vendosur në një tretësirë 10% KNO3); 1 - kloroplast; 2 - bërthama; 3 - muri qelizor; 4 - protoplast; 5 - vakuola qendrore
Përfshirjet
Përfshirjet qelizore janë substanca depozituese dhe ekskretuese.
Substancat rezervë (të përjashtuara përkohësisht nga metabolizmi) dhe, së bashku me to, produktet e mbeturinave (substancat ekskretuese) shpesh quhen substanca ergastike të qelizës. Substancat e ruajtjes përfshijnë proteinat e depozitimit, yndyrnat dhe karbohidratet. Këto substanca grumbullohen gjatë sezonit të rritjes në fara, fruta, organe nëntokësore të bimës dhe në thelbin e kërcellit.
Substancat rezervë
Proteinat e ruajtjes, të lidhura me proteinat e thjeshta - proteinat, shpesh depozitohen në fara. Proteinat e precipituara në vakuola formojnë kokrra të rrumbullakëta ose eliptike të quajtura aleurone. Nëse kokrrat e aleuronit nuk kanë strukturë të brendshme të dallueshme dhe përbëhen nga proteina amorfe, ato quhen të thjeshta. Nëse në kokrrat e aleuronit një strukturë e ngjashme me kristalin (kristaloid) dhe trupa të shndritshëm, pa ngjyrë, në formë të rrumbullakët (globoide) gjenden midis proteinave amorfe, kokrrizat e tilla aleuroni quhen komplekse (shih Fig. 1.11). Proteina amorfe e kokrrës së aleuronit është një proteinë homogjene, e errët, e verdhë që fryhet në ujë. Kristaloidet kanë formën karakteristike romboedrale të kristaleve, por ndryshe nga kristalet e vërteta, proteina e tyre përbërëse fryhet në ujë. Globoidët përbëhen nga një kripë kalcium-magnezi, përmbajnë fosfor, janë të patretshëm në ujë dhe nuk reagojnë me proteinat.
Oriz. 1.11. Kokrrat komplekse të aleuronit:
1 - poret në guaskë; 2 - globoide; 3 - masë proteine amorfe; 4 - kristaloidë të zhytur në një masë proteinike amfore
Lipidet e ruajtjes zakonisht ndodhen në hialoplazmë në formë pikash dhe gjenden pothuajse në të gjitha qelizat bimore. Ky është lloji kryesor i lëndëve ushqyese rezervë në shumicën e bimëve: farat dhe frutat janë më të pasurit me to. Yndyrnat (lipidet) janë substanca rezervë më kalori. Reagenti për substancat e ngjashme me yndyrën është Sudan III, i cili i ngjyron ato në ngjyrë portokalli.
Karbohidratet përfshihen në përbërjen e çdo qelize në formën e sheqernave të tretshëm në ujë (glukozë, fruktozë, saharozë) dhe polisaharideve të patretshme në ujë (celulozë, niseshte). Në qelizë, karbohidratet luajnë rolin e një burimi energjie për reaksionet metabolike. Sheqernat, kur lidhen me substanca të tjera biologjike të qelizës, formojnë glikozide dhe polisaharidet me proteinat formojnë glikoproteina. Përbërja e karbohidrateve në një qelizë bimore është shumë më e larmishme sesa në qelizat shtazore, për shkak të përbërjes së larmishme të polisaharideve të murit qelizor dhe sheqernave në lëngun qelizor të vakuolave.
Karbohidrati kryesor dhe më i zakonshëm i ruajtjes është niseshteja polisakaride. Niseshteja asimiluese primare formohet në kloroplaste. Natën, kur fotosinteza pushon, niseshteja hidrolizohet në sheqerna dhe transportohet në indet e ruajtjes - zhardhokët, llamba, rizomat. Aty, në llojet e veçanta të leukoplasteve - amiloplastet - një pjesë e sheqernave depozitohen në formën e kokrrave të niseshtës dytësore. Kokrrat e niseshtës karakterizohen nga shtresimi, gjë që shpjegohet me përmbajtje të ndryshme uji për shkak të furnizimit të pabarabartë me niseshte gjatë ditës. Ka më shumë ujë në shtresat e errëta sesa në ato të lehta. Një kokërr me një qendër të formimit të niseshtës në qendër të amiloplastit quhet koncentrike e thjeshtë; nëse qendra është e zhvendosur, quhet ekscentrike e thjeshtë. Një kokërr me disa qendra formuese niseshteje është komplekse. Në kokrrat gjysmë të përbëra, shtresat e reja depozitohen rreth disa qendrave të formimit të niseshtës, dhe më pas formohen shtresa të zakonshme dhe mbulojnë qendrat e formimit të niseshtës (shih Fig. 1.12). Reagenti për niseshte është një tretësirë jodi, e cila jep një ngjyrë blu.
Oriz. 1.12. Kokrrat e niseshtës së patates (A):
1 - kokërr e thjeshtë; 2 - gjysmë komplekse; 3 - kompleks; grurë (B), tërshërë (C)
Substancat ekskretuese (produkte metabolike sekondare)
Përfshirjet qelizore përfshijnë gjithashtu substanca ekskretuese, për shembull kristalet e oksalatit të kalciumit ( kristalet e vetme, rafidet - kristale në formë gjilpëre, druse - ndërthurje kristalore, rërë kristalore - një grumbullim i shumë kristaleve të vogla) (shih Fig. 1.13). Më rrallë, kristalet përbëhen nga karbonat kalciumi ose silicë ( cistolitet; shih fig. 1.14). Cistolitët depozitohen në murin qelizor, duke dalë në qelizë në formën e tufave të rrushit dhe janë karakteristikë, për shembull, për përfaqësuesit e familjes së hithrës dhe gjetheve ficus.
Ndryshe nga kafshët, të cilat nxjerrin kripëra të tepërta përmes urinës, bimët nuk kanë organe sekretuese të zhvilluara. Prandaj, besohet se kristalet e oksalatit të kalciumit janë produkti përfundimtar i metabolizmit të protoplastit, i formuar si një pajisje për heqjen e kalciumit të tepërt nga metabolizmi. Si rregull, këto kristale grumbullohen në organet që bima derdh periodikisht (gjethe, leh).
Oriz. 1.13. Format e kristaleve të oksalatit të kalciumit në qeliza:
1, 2 - raphida (impatiens; 1 - pamje anësore, 2 - seksion kryq); 3 - druse (dardhë me gjemba); 4 - rërë kristalore (patate); 5 - një kristal (vanilje)
Oriz. 1.14. Cistolith (në një seksion kryq të një gjetheje ficus):
1 - lëkura e gjetheve; 2 - cistoliti
Vajra esenciale grumbullohen në gjethe (nenexhiku, livando, sherebelë), lulet (ijet e trëndafilit), frutat (agrumet) dhe farat e bimëve (kopër, anise). Vajrat esencialë nuk marrin pjesë në metabolizëm, por përdoren gjerësisht në parfumeri (vajra trëndafili, jasemini), industri ushqimore (vajra anise, kopër), mjekësi (vajra nenexhiku, eukalipt). Rezervuar për grumbullimin e vajrave esencialë mund të jenë gjëndrat (nenexhiku), enë lizigjenike (agrumet), qimet e gjëndrave (barbaroza).
Rrëshirat- Këto janë komponime komplekse të formuara gjatë aktivitetit normal të jetës ose si rezultat i shkatërrimit të indeve. Ato formohen nga qelizat epiteliale që veshin kanalet e rrëshirës si një nënprodukt i metabolizmit, shpesh me vajra esencialë. Ato mund të grumbullohen në lëngun qelizor, në citoplazmë në formën e pikave ose në enë. Ato janë të patretshme në ujë, të papërshkueshme nga mikroorganizmat dhe, falë vetive të tyre antiseptike, rrisin rezistencën e bimëve ndaj sëmundjeve. Rrëshirat përdoren në mjekësi, si dhe në prodhimin e bojrave, llaqeve dhe vajrave lubrifikues. Në industrinë moderne ato zëvendësohen nga materiale sintetike.
Muri qelizor
Muri i ngurtë qelizor që rrethon qelizën përbëhet nga mikrofibrile celuloze të zhytura në një matricë, e cila përfshin hemicelulozat dhe substancat e pektinës. Muri qelizor siguron mbështetje mekanike për qelizën, mbrojtjen e protoplastit dhe ruajtjen e formës së qelizës. Në këtë rast, muri qelizor është i aftë të shtrihet. Duke qenë produkt i aktivitetit jetësor të protoplastit, muri mund të rritet vetëm në kontakt me të. Uji dhe kripërat minerale lëvizin nëpër murin qelizor, por për substancat makromolekulare është plotësisht ose pjesërisht i papërshkueshëm. Kur protoplasti vdes, muri mund të vazhdojë të kryejë funksionin e përcjelljes së ujit. Prania e një muri qelizor, më shumë se çdo veçori tjetër, i dallon qelizat bimore nga kafshët. Arkitektura e murit qelizor përcaktohet kryesisht nga celuloza. Monomeri i celulozës është glukoza. Tufat e molekulave të celulozës formojnë micela, të cilat kombinohen në tufa më të mëdha - mikrofibrile. Reagenti për celulozën është klor-zink-jod (Cl-Zn-I), i cili jep një ngjyrë blu-vjollcë.
Kuadri celuloz i murit qelizor është i mbushur me molekula të matricës joceluloze. Matrica përmban polisakaride të quajtura hemiceluloza; substancat e pektinës (pektina), shumë afër hemicelulozës dhe glikoproteinave. Substancat pektike, duke u bashkuar midis qelizave fqinje, formojnë një pllakë mesatare, e cila ndodhet midis membranave parësore të qelizave fqinje. Kur pjata e mesme shpërndahet ose shkatërrohet (që ndodh në tulin e frutave të pjekur), ndodh macerimi (nga latinishtja maceratio - zbutje). Macerimi natyror mund të vërehet në shumë fruta të pjekura (shalqini, pjepri, pjeshkë). Macerimi artificial (kur indet trajtohen me alkali ose acid) përdoret për përgatitjen e preparateve të ndryshme anatomike dhe histologjike.
Muri qelizor në procesin e jetës mund të pësojë modifikime të ndryshme - linjifikimi, suberizimi, mucilimi, kutinizimi, mineralizimi (shih tabelën 1.4).
Tabela 1.4.
Informacione të lidhura.
Citoplazma- një pjesë e detyrueshme e qelizës, e mbyllur midis membranës plazmatike dhe bërthamës; ndahet në hialoplazmë (substanca kryesore e citoplazmës), organele (përbërës të përhershëm të citoplazmës) dhe inkluzione (përbërës të përkohshëm të citoplazmës). Përbërja kimike e citoplazmës: baza është uji (60-90% e masës totale të citoplazmës), komponime të ndryshme organike dhe inorganike. Citoplazma ka një reaksion alkalik. Një tipar karakteristik i citoplazmës së një qelize eukariote është lëvizja e vazhdueshme ( cikloza). Ai zbulohet kryesisht nga lëvizja e organeleve qelizore, siç janë kloroplastet. Nëse lëvizja e citoplazmës ndalet, qeliza vdes, pasi vetëm duke qenë në lëvizje të vazhdueshme mund të kryejë funksionet e saj.
hialoplazma ( citosol) është një tretësirë koloidale e pangjyrë, rrëshqitëse, e trashë dhe transparente. Është në të që zhvillohen të gjitha proceset metabolike, siguron ndërlidhjen e bërthamës dhe të gjitha organeleve. Në varësi të mbizotërimit të pjesës së lëngshme ose molekulave të mëdha në hialoplazmë, dallohen dy forma të hialoplazmës: sol- hialoplazmë më e lëngshme dhe xhel- hialoplazmë më e trashë. Tranzicionet e ndërsjella janë të mundshme midis tyre: xhel shndërrohet në sol dhe anasjelltas.
Funksionet e citoplazmës:
- duke kombinuar të gjithë komponentët e qelizave në një sistem të vetëm,
- mjedis për kalimin e shumë proceseve biokimike dhe fiziologjike,
- mjedis për ekzistencën dhe funksionimin e organeleve.
Membranat qelizore
Membranat qelizore kufizojnë qelizat eukariote. Në secilën membranë qelizore, mund të dallohen të paktën dy shtresa. Shtresa e brendshme është ngjitur me citoplazmën dhe përfaqësohet nga plazma membrana(sinonimet - plazmalema, membrana qelizore, membrana citoplazmike), mbi të cilën formohet shtresa e jashtme. Në një qelizë shtazore është e hollë dhe quhet glikokaliks(i formuar nga glikoproteinat, glikolipidet, lipoproteinat), në një qelizë bimore - e trashë, e quajtur muri qelizor(i formuar nga celuloza).
Të gjitha membranat biologjike kanë karakteristika dhe veti të përbashkëta strukturore. Aktualisht është përgjithësisht e pranuar model mozaiku fluid i strukturës së membranës. Baza e membranës është një shtresë e dyfishtë lipidike e formuar kryesisht nga fosfolipidet. Fosfolipidet janë trigliceride në të cilat një mbetje e acidit yndyror zëvendësohet nga një mbetje e acidit fosforik; seksioni i molekulës që përmban mbetjen e acidit fosforik quhet kokë hidrofile, seksionet që përmbajnë mbetjet e acideve yndyrore quhen bishta hidrofobike. Në membranë, fosfolipidet janë të renditura në mënyrë strikte: bishtat hidrofobikë të molekulave janë përballë njëra-tjetrës dhe kokat hidrofile drejtohen nga jashtë, drejt ujit.
Përveç lipideve, membrana përmban proteina (mesatarisht ≈ 60%). Ato përcaktojnë shumicën e funksioneve specifike të membranës (transportimi i molekulave të caktuara, katalizimi i reaksioneve, marrja dhe shndërrimi i sinjaleve nga mjedisi, etj.). Ka: 1) proteinat periferike(e vendosur në sipërfaqen e jashtme ose të brendshme të shtresës së dyfishtë lipidike), 2) proteinat gjysmë integrale(i zhytur në shtresën e dyfishtë lipidike në thellësi të ndryshme), 3) proteinat integrale ose transmembranore(shponi membranën, duke kontaktuar mjedisin e jashtëm dhe të brendshëm të qelizës). Proteinat integrale quhen në disa raste proteina kanalformuese ose kanalizuese, pasi ato mund të konsiderohen si kanale hidrofile përmes të cilave molekulat polare kalojnë në qelizë (përbërësi lipid i membranës nuk do t'i lejonte ato të kalojnë).
A - kokë fosfolipide hidrofile; B - bishta fosfolipide hidrofobike; 1 - rajone hidrofobike të proteinave E dhe F; 2 - rajone hidrofile të proteinës F; 3 - zinxhir oligosakarid i degëzuar i lidhur me një lipid në një molekulë glikolipide (glikolipidet janë më pak të zakonshme se glikoproteinat); 4 - zinxhir oligosakarid i degëzuar i lidhur me një proteinë në një molekulë glikoproteine; 5 - kanal hidrofilik (funksionon si një pore nëpër të cilën mund të kalojnë jonet dhe disa molekula polare).
Membrana mund të përmbajë karbohidrate (deri në 10%). Komponenti karbohidrat i membranave përfaqësohet nga zinxhirë oligosakaride ose polisaharide të lidhur me molekulat e proteinave (glikoproteinat) ose lipidet (glikolipidet). Karbohidratet janë të vendosura kryesisht në sipërfaqen e jashtme të membranës. Karbohidratet sigurojnë funksionet e receptorit të membranës. Në qelizat shtazore, glikoproteinat formojnë një kompleks mbimembranor, glikokaliksin, i cili është disa dhjetëra nanometra i trashë. Ai përmban shumë receptorë qelizorë dhe me ndihmën e tij ndodh ngjitja e qelizave.
Molekulat e proteinave, karbohidrateve dhe lipideve janë të lëvizshme, të afta të lëvizin në rrafshin e membranës. Trashësia e membranës plazmatike është afërsisht 7.5 nm.
Funksionet e membranave
Membranat kryejnë funksionet e mëposhtme:
- ndarja e përmbajtjes qelizore nga mjedisi i jashtëm,
- rregullimi i metabolizmit midis qelizës dhe mjedisit,
- ndarja e qelizës në ndarje ("ndarje"),
- vendi i lokalizimit të "transportuesve enzimatikë",
- sigurimi i komunikimit ndërmjet qelizave në indet e organizmave shumëqelizorë (adhezioni),
- njohja e sinjalit.
Më e rëndësishmja vetia e membranës- përshkueshmëria selektive, d.m.th. membranat janë shumë të përshkueshme nga disa substanca ose molekula dhe pak të përshkueshme (ose plotësisht të papërshkueshme) nga të tjerët. Kjo veti qëndron në themel të funksionit rregullues të membranave, duke siguruar shkëmbimin e substancave midis qelizës dhe mjedisit të jashtëm. Procesi i kalimit të substancave nëpër membranën qelizore quhet transporti i substancave. Ka: 1) transporti pasiv- procesi i kalimit të substancave pa konsum të energjisë; 2) transport aktiv- procesi i kalimit të substancave që ndodh me shpenzimin e energjisë.
Në transporti pasiv substancat lëvizin nga një zonë me përqendrim më të lartë në një zonë më të ulët, d.m.th. përgjatë gradientit të përqendrimit. Në çdo tretësirë ka molekula tretës dhe të tretur. Procesi i lëvizjes së molekulave të lëndës së tretur quhet difuzion, dhe lëvizja e molekulave të tretësit quhet osmozë. Nëse molekula është e ngarkuar, atëherë transporti i saj ndikohet edhe nga gradienti elektrik. Prandaj, njerëzit shpesh flasin për një gradient elektrokimik, duke kombinuar të dy gradientët së bashku. Shpejtësia e transportit varet nga madhësia e gradientit.
Mund të dallohen llojet e mëposhtme të transportit pasiv: 1) difuzion i thjeshtë- transporti i substancave drejtpërdrejt përmes shtresës së dyfishtë lipidike (oksigjen, dioksid karboni); 2) difuzioni nëpër kanalet membranore— transporti përmes proteinave që formojnë kanale (Na +, K +, Ca 2+, Cl -); 3) difuzion i lehtësuar- transporti i substancave duke përdorur proteina të veçanta transporti, secila prej të cilave është përgjegjëse për lëvizjen e molekulave të caktuara ose grupeve të molekulave të lidhura (glukozë, aminoacide, nukleotide); 4) osmozë— transporti i molekulave të ujit (në të gjitha sistemet biologjike tretësi është uji).
Domosdoshmëri transport aktiv ndodh kur është e nevojshme të sigurohet transportimi i molekulave nëpër një membranë kundër një gradienti elektrokimik. Ky transport kryhet nga proteina të veçanta bartëse, aktiviteti i të cilave kërkon shpenzim të energjisë. Burimi i energjisë është molekulat ATP. Transporti aktiv përfshin: 1) Pompë Na + /K + (pompë natriumi-kalium), 2) endocitozë, 3) ekzocitozë.
Funksionimi i pompës Na + /K +. Për funksionimin normal, qeliza duhet të mbajë një raport të caktuar të joneve K + dhe Na + në citoplazmë dhe në mjedisin e jashtëm. Përqendrimi i K + brenda qelizës duhet të jetë dukshëm më i lartë se jashtë saj, dhe Na + - anasjelltas. Duhet të theksohet se Na + dhe K + mund të shpërndahen lirshëm nëpër poret e membranës. Pompa Na + / K + kundërshton barazimin e përqendrimeve të këtyre joneve dhe pompon në mënyrë aktive Na + jashtë qelizës dhe K + në qelizë. Pompa Na + / K + është një proteinë transmembranore e aftë për ndryshime konformative, si rezultat i së cilës mund të bashkojë si K + ashtu edhe Na +. Cikli i pompës Na + /K + mund të ndahet në fazat e mëposhtme: 1) shtimi i Na + nga pjesa e brendshme e membranës, 2) fosforilimi i proteinës së pompës, 3) çlirimi i Na + në hapësirën jashtëqelizore, 4) shtimi i K + nga pjesa e jashtme e membranës, 5) defosforilimi i proteinës së pompës, 6) çlirimi i K + në hapësirën ndërqelizore. Pothuajse një e treta e të gjithë energjisë së nevojshme për funksionimin e qelizave shpenzohet në funksionimin e pompës së natriumit-kaliumit. Gjatë një cikli funksionimi, pompa nxjerr 3Na + nga qeliza dhe pompon në 2K +.
Endocitoza- procesi i përthithjes nga qeliza e grimcave të mëdha dhe makromolekulave. Ekzistojnë dy lloje të endocitozës: 1) fagocitoza- kapja dhe thithja e grimcave të mëdha (qeliza, pjesë qelizore, makromolekula) dhe 2) pinocitoza— kapja dhe thithja e materialit të lëngshëm (tretësirë, tretësirë koloidale, suspension). Fenomeni i fagocitozës u zbulua nga I.I. Mechnikov në 1882. Gjatë endocitozës, membrana plazmatike formon një invaginim, skajet e saj bashkohen dhe strukturat e kufizuara nga citoplazma me një membranë të vetme futen në citoplazmë. Shumë protozoa dhe disa leukocite janë të afta për fagocitozë. Pinocitoza vërehet në qelizat epiteliale të zorrëve dhe në endotelin e kapilarëve të gjakut.
Ekzocitoza- një proces i kundërt me endocitozën: largimi i substancave të ndryshme nga qeliza. Gjatë ekzocitozës, membrana e vezikulës bashkohet me membranën e jashtme citoplazmike, përmbajtja e vezikulës hiqet jashtë qelizës dhe membrana e saj përfshihet në membranën e jashtme citoplazmike. Në këtë mënyrë, hormonet hiqen nga qelizat e gjëndrave endokrine, tek protozoarët hiqen mbetjet e ushqimit të patretur.
Shko tek leksionet nr.5"Teoria e qelizave. Llojet e organizimit celular"
Shko tek leksionet nr.7"Qeliza eukariote: struktura dhe funksionet e organeleve"
Membrana citoplazmike ose plazmalema(Membrana latine - lëkura, film) - filmi më i hollë ( 7– 10 nm), i cili kufizon përmbajtjen e brendshme të qelizës nga mjedisi, është i dukshëm vetëm me një mikroskop elektronik.
Nga organizimi kimik Plazmalema përfaqëson një kompleks lipoprotein - molekula lipidet Dhe proteinat.
Ai bazohet në një shtresë të dyfishtë lipidike të përbërë nga fosfolipide; përveç kësaj, glikolipidet dhe kolesteroli janë të pranishëm në membranat. Të gjitha kanë vetinë të jenë amfipatrike, d.m.th. ato kanë skaje hidrofile (“dashëse uji”) dhe hidrofobike (“frikë nga uji”). "Kokat" polare hidrofile të molekulave të lipideve (grupi fosfat) janë përballë jashtë membranës dhe "bishtet" hidrofobike jopolare (mbetjet e acideve yndyrore) përballen me njëra-tjetrën, gjë që krijon një shtresë lipidike bipolare. Molekulat e lipideve janë të lëvizshme dhe mund të lëvizin brenda një shtrese të tyre ose, rrallë, nga një shtresë në tjetrën. Shtresat e lipideve janë asimetrike, domethënë ndryshojnë në përbërjen e lipideve, gjë që i jep specifikë membranave edhe brenda së njëjtës qelizë. Shtresa e dyfishtë lipidike mund të jetë në gjendje kristalore të lëngët ose të ngurtë.
Komponenti i dytë thelbësor i plazmalemës janë proteinat. Shumë proteina të membranës janë në gjendje të lëvizin në rrafshin e membranës ose të rrotullohen rreth boshtit të tyre, por nuk mund të lëvizin nga njëra anë e shtresës së dyfishtë lipidike në tjetrën.
Lipidet sigurojnë tiparet kryesore strukturore të membranës, dhe proteinat sigurojnë funksionet e saj.
Funksionet e proteinave të membranës janë të ndryshme: ruajtja e strukturës së membranave, marrja dhe konvertimi i sinjaleve nga mjedisi, transportimi i substancave të caktuara, katalizimi i reaksioneve që ndodhin në membrana.
Ekzistojnë disa modele të strukturës së membranës citoplazmike.
①. MODEL SANDWICH(ketrat– lipidet– proteinat)
NË 1935 shkencëtarët anglezë Danieli Dhe Dawson shprehi idenë e një rregullimi shtresë pas shtrese në membranën e molekulave proteinike (shtresat e errëta në një mikroskop elektronik), të cilat shtrihen nga jashtë dhe molekulat lipide (shtresa e lehtë) brenda . Për një kohë të gjatë, ekzistonte një ide e një strukture të vetme me tre shtresa të të gjitha membranave biologjike.
Një studim i detajuar i membranës duke përdorur një mikroskop elektronik doli se shtresa e dritës përfaqësohet në të vërtetë nga dy shtresa fosfolipidesh - kjo shtresa lipidike, dhe seksionet e tij të tretshme në ujë janë koka hidrofile e drejtuar drejt shtresës së proteinave, dhe e patretshme (mbetjet e acideve yndyrore) - bishtat hidrofobe përballë njëri-tjetrit.
②. MODEL MOZAIKU LIKUID
NË 1972.Këngëtarja Dhe Nikolson përshkroi një model të membranës që ka fituar pranim të gjerë. Sipas këtij modeli, molekulat e proteinave nuk formojnë një shtresë të vazhdueshme, por zhyten në shtresën lipidike bipolare në thellësi të ndryshme në formën e një mozaiku. Globulat e molekulave të proteinave, si ajsbergët, janë zhytur në "oqean"
lipidet: disa janë të vendosura në sipërfaqen e shtresës bilipidike - proteinat periferike, të tjerët janë gjysmë të zhytur në të - proteinat gjysmë integrale, e treta - proteinat integrale- depërtojnë nëpër dhe përmes tij, duke formuar pore hidrofile. Proteinat periferike, duke qenë në sipërfaqen e shtresës lipidike, shoqërohen me kokat e molekulave të lipideve nga ndërveprimet elektrostatike. Por ato nuk formojnë kurrë një shtresë të vazhdueshme dhe, në fakt, nuk janë proteina të vetë membranës, por përkundrazi e lidhin atë me sistemin mbimembranor ose nënmembranor të aparatit të sipërfaqes qelizore.
Rolin kryesor në organizimin e vetë membranës e luajnë proteinat integrale dhe gjysmëintegrale (transmembranore), të cilat kanë strukturë globulare dhe shoqërohen me fazën lipidike nga ndërveprimet hidrofile-hidrofobike. Molekulat e proteinave, si lipidet, janë amfipatrike dhe rajonet e tyre hidrofobike ndërveprojnë me bishtat hidrofobe të shtresës bilipidike, ndërsa rajonet hidrofile përballen me mjedisin ujor dhe formojnë lidhje hidrogjenore me ujin.
③. MODELI PROTEIN-KRISTAL(model mat lipoproteinike)
Membranat formohen nga ndërthurja e molekulave të lipideve dhe proteinave, të bashkuara me njëra-tjetrën në bazë të hidrofilit.
ndërveprimet hidrofobike.
 |
|||
Molekulat e proteinave, si kunjat, depërtojnë në shtresën lipidike dhe veprojnë si një skelë brenda membranës. Pas trajtimit të membranës me substanca të tretshme në yndyrë, ruhet korniza proteinike, e cila vërteton marrëdhënien midis molekulave të proteinave në membranë. Me sa duket, ky model zbatohet vetëm në disa zona të veçanta të disa membranave, ku kërkohet një strukturë e ngurtë dhe marrëdhënie të ngushta të qëndrueshme midis lipideve dhe proteinave (për shembull, në zonën ku ndodhet enzima Na-K –ATPaza).
Modeli më universal që plotëson parimet termodinamike (parimet e ndërveprimeve hidrofile-hidrofobike), morfo-biokimike dhe eksperimentale.
Të dhënat ntal-citologjike janë një model fluid-mozaik. Megjithatë, të tre modelet e membranës nuk janë reciprokisht ekskluzive dhe mund të gjenden në zona të ndryshme të së njëjtës membranë në varësi të karakteristikave funksionale të kësaj zone.
VETITË E MEMBRANËS
1. Aftësia për të vetë-montuar. Pas ndikimeve shkatërruese, membrana është në gjendje të rivendosë strukturën e saj, sepse Molekulat e lipideve, bazuar në vetitë e tyre fiziko-kimike, mblidhen në një shtresë bipolare, në të cilën më pas futen molekulat e proteinave.
2. Fluiditeti. Membrana nuk është një strukturë e ngurtë; shumica e proteinave dhe lipideve të përfshira në përbërjen e saj mund të lëvizin në rrafshin e membranës; ato vazhdimisht luhaten për shkak të lëvizjeve rrotulluese dhe osciluese. Kjo përcakton shkallën e lartë të reaksioneve kimike në membranë.
3. Gjysmëpërshkueshmëria. Membranat e qelizave të gjalla lejojnë që, përveç ujit, të kalojnë vetëm disa molekula dhe jone të substancave të tretura. Kjo siguron ruajtjen e përbërjes jonike dhe molekulare të qelizës.
4. Membrana nuk ka skaje të lira. Gjithmonë mbyllet në flluska.
5. asimetri. Përbërja e shtresave të jashtme dhe të brendshme të proteinave dhe lipideve është e ndryshme.
6. Polariteti. Ana e jashtme e membranës mbart një ngarkesë pozitive, dhe ana e brendshme mbart një ngarkesë negative.
FUNKSIONET E MEMBRANËS
1) Barriera - Plazmalema kufizon citoplazmën dhe bërthamën nga mjedisi i jashtëm. Përveç kësaj, membrana ndan përmbajtjen e brendshme të qelizës në ndarje, në të cilat shpesh ndodhin reaksione biokimike të kundërta.
2) Receptor(sinjal) - për shkak të vetive të rëndësishme të molekulave të proteinave - denatyrimit, membrana është në gjendje të zbulojë ndryshime të ndryshme në mjedis. Kështu, kur membrana qelizore ekspozohet ndaj faktorëve të ndryshëm mjedisorë (fizikë, kimikë, biologjikë), proteinat e përfshira në përbërjen e saj ndryshojnë konfigurimin e tyre hapësinor, i cili shërben si një lloj sinjali për qelizën.
Kjo siguron komunikimin me mjedisin e jashtëm, njohjen e qelizave dhe orientimin e tyre gjatë formimit të indeve, etj. Ky funksion shoqërohet me aktivitetin e sistemeve të ndryshme rregullatore dhe formimin e një përgjigje imune.
3) Shkëmbim– membrana përmban jo vetëm proteina strukturore që e formojnë atë, por edhe proteina enzimatike, të cilat janë katalizatorë biologjikë. Ato janë të vendosura në membranë në formën e një "transportuesi katalitik" dhe përcaktojnë intensitetin dhe drejtimin e reaksioneve metabolike.
4) Transporti– mund të depërtojnë molekulat e substancave, diametri i të cilave nuk kalon 50 nm pasive dhe aktive transporti përmes poreve në strukturën e membranës. Substancat e mëdha hyjnë në qelizë duke endocitoza(transport në ambalazh membranor), që kërkon energji. Varietetet e saj janë fago- dhe pinocitoza.
Pasive transport - një lloj transporti në të cilin transferimi i substancave ndodh përgjatë një gradienti të përqendrimit kimik ose elektrokimik pa shpenzimin e energjisë ATP. Ekzistojnë dy lloje të transportit pasiv: difuzioni i thjeshtë dhe i lehtësuar. Difuzioni– është transferimi i joneve ose molekulave nga një zonë me përqendrim më të lartë në një zonë me përqendrim më të ulët, d.m.th. sipas gradientit.
Difuzion i thjeshtë– Jonet e kripës dhe uji depërtojnë përmes proteinave transmembranore ose substancave të tretshme në yndyrë përgjatë një gradient përqendrimi.
Difuzion i lehtësuar– proteinat mbartëse specifike e lidhin substancën dhe e transportojnë atë nëpër membranë sipas parimit “ping-pong”. Në këtë mënyrë, sheqernat dhe aminoacidet kalojnë nëpër membranë. Shpejtësia e një transporti të tillë është shumë më e lartë se difuzioni i thjeshtë. Përveç proteinave bartëse, disa antibiotikë marrin pjesë në difuzionin e lehtësuar, për shembull, gramitidina dhe vanomycin.
Për shkak se ato ofrojnë transport jonesh, ato quhen jonoforet.
Aktiv transporti është një lloj transporti në të cilin konsumohet energjia ATP; ajo shkon kundër gradientit të përqendrimit. Enzimat ATPase marrin pjesë në të. Membrana e jashtme qelizore përmban ATPaza që transportojnë jone kundër një gradienti përqendrimi, një fenomen i quajtur pompë jonike. Një shembull është pompa e natriumit-kaliumit. Normalisht, ka më shumë jone kaliumi në qelizë, dhe jone natriumi në mjedisin e jashtëm. Prandaj, sipas ligjeve të difuzionit të thjeshtë, kaliumi tenton të largohet nga qeliza, dhe natriumi derdhet në qelizë. Në të kundërt, pompa e natriumit-kalium pompon jonet e kaliumit në qelizë kundër gradientit të përqendrimit dhe transporton jonet e natriumit në mjedisin e jashtëm. Kjo ju lejon të ruani qëndrueshmërinë e përbërjes jonike në qelizë dhe qëndrueshmërinë e saj. Në një qelizë shtazore, një e treta e ATP përdoret për të funksionuar pompën e natriumit-kaliumit.
Një lloj transporti aktiv është transporti i mbushur me membranë - endocitoza. Molekulat e mëdha të biopolimerëve nuk mund të depërtojnë në membranë; ato hyjnë në qelizë në paketimin e membranës. Ka fagocitozë dhe pinocitozë. Fagocitoza- kapja e grimcave të ngurta nga qeliza, pinocitoza- grimcat e lëngshme. Këto procese përfshijnë fazat:
1) njohja e substancës nga receptorët e membranës; 2) invaginimi (invaginimi) i membranës me formimin e një vezikule (fshikëza); 3) shkëputja e vezikulës nga membrana, shkrirja e saj me lizozomin primar dhe rivendosja e integritetit të membranës; 4) çlirimi i materialit të patretur nga qeliza (ekzocitoza).
Endocitoza është një metodë e ushqyerjes për protozoarët. Gjitarët dhe njerëzit kanë një sistem retikulo-histio-endotelial të qelizave të aftë për endocitozë - këto janë leukocite, makrofagë, qeliza Kupffer në mëlçi.
VETITË OSMOTIKE TË QELIZAVE
Osmoza– një proces i njëanshëm i depërtimit të ujit përmes një membrane gjysmë të përshkueshme nga një zonë me një përqendrim më të ulët të një tretësire në një zonë me një përqendrim më të lartë. Osmoza përcakton presionin osmotik.
Dializa– shpërhapja njëkahëshe e lëndëve të tretura.
Një tretësirë në të cilën presioni osmotik është i njëjtë si në qeliza quhet izotonike. Kur një qelizë zhytet në një tretësirë izotonike, vëllimi i saj nuk ndryshon. Një tretësirë izotonike quhet fiziologjike- Kjo është një tretësirë 0,9% klorur natriumi, e cila përdoret gjerësisht në mjekësi për dehidratim të rëndë dhe humbje të plazmës së gjakut.
Një tretësirë presioni osmotik i të cilit është më i lartë se në qeliza quhet hipertensive.
Qelizat në një tretësirë hipertonike humbasin ujin dhe tkurren. Solucionet hipertonike përdoren gjerësisht në mjekësi. Një fashë garzë e njomur në një tretësirë hipertonike thith mirë qelbin.
Një tretësirë ku përqendrimi i kripës është më i ulët se në qelizë quhet hipotonike. Kur një qelizë zhytet në një zgjidhje të tillë, uji nxiton në të. Qeliza bymehet, turgori i saj rritet dhe mund të shembet. Hemoliza– shkatërrimi i qelizave të gjakut në një tretësirë hipotonike.
Presioni osmotik në trupin e njeriut në tërësi rregullohet nga sistemi i organeve ekskretuese.
E mëparshme123456789Tjetër
SHIKO ME SHUME:
Membranë qelizore quhet edhe membrana plazmatike (ose citoplazmike) dhe plazmalema. Kjo strukturë jo vetëm që ndan përmbajtjen e brendshme të qelizës nga mjedisi i jashtëm, por është gjithashtu pjesë e shumicës së organeleve qelizore dhe bërthamës, duke i ndarë ato nga hialoplazma (citozoli) - pjesa viskoze-lëngshme e citoplazmës. Le të biem dakord për të thirrur membrana citoplazmike ai që ndan përmbajtjen e qelizës nga mjedisi i jashtëm. Termat e mbetur tregojnë të gjitha membranat.
Struktura e membranës qelizore
Struktura e membranës qelizore (biologjike) bazohet në një shtresë të dyfishtë të lipideve (yndyrave). Formimi i një shtrese të tillë shoqërohet me karakteristikat e molekulave të tyre. Lipidet nuk treten në ujë, por kondensohen në të në mënyrën e tyre. Një pjesë e një molekule të vetme lipide është një kokë polare (ajo tërhiqet nga uji, d.m.th. hidrofile), dhe tjetra është një palë bishta të gjata jo polare (kjo pjesë e molekulës zmbrapset nga uji, d.m.th. hidrofobike). Kjo strukturë molekulash i bën ata të "fshehin" bishtin e tyre nga uji dhe të kthejnë kokat e tyre polare drejt ujit.
Si rezultat, formohet një shtresë e dyfishtë lipidike në të cilën bishtat jopolare janë nga brenda (përballë njëri-tjetrit) dhe kokat polare janë jashtë (drejt mjedisit të jashtëm dhe citoplazmës). Sipërfaqja e një membrane të tillë është hidrofile, por brenda saj është hidrofobike.
Në membranat qelizore, fosfolipidet mbizotërojnë midis lipideve (ato i përkasin lipideve komplekse). Kokat e tyre përmbajnë një mbetje të acidit fosforik. Përveç fosfolipideve, ka glikolipide (lipide + karbohidrate) dhe kolesterol (në lidhje me sterolet). Kjo e fundit i jep ngurtësi membranës, duke u vendosur në trashësinë e saj midis bishtave të lipideve të mbetura (kolesteroli është plotësisht hidrofobik).
Për shkak të ndërveprimit elektrostatik, disa molekula proteine janë ngjitur në kokat e lipideve të ngarkuara, të cilat bëhen proteina të membranës sipërfaqësore. Proteinat e tjera ndërveprojnë me bishtin jopolar, pjesërisht varrosen në shtresën e dyfishtë ose depërtojnë nëpër të.
Kështu, membrana qelizore përbëhet nga një shtresë e dyfishtë lipidesh, proteinash sipërfaqësore (periferike), të ngulitura (gjysmë integrale) dhe depërtuese (integrale). Përveç kësaj, disa proteina dhe lipide në pjesën e jashtme të membranës shoqërohen me zinxhirë karbohidratesh.
Kjo model mozaiku fluid i strukturës së membranës u parashtrua në vitet 70 të shekullit XX. Më parë, u supozua një model sanduiç i strukturës, sipas të cilit shtresa e dyfishtë lipidike ndodhet brenda, dhe brenda dhe jashtë membrana është e mbuluar me shtresa të vazhdueshme të proteinave sipërfaqësore. Megjithatë, akumulimi i të dhënave eksperimentale e hodhi poshtë këtë hipotezë.
Trashësia e membranave në qeliza të ndryshme është rreth 8 nm. Membranat (madje edhe anët e ndryshme të njërës) ndryshojnë nga njëra-tjetra në përqindjen e llojeve të ndryshme të lipideve, proteinave, aktivitetit enzimatik etj. Disa membrana janë më të lëngshme dhe më të përshkueshme, të tjerat janë më të dendura.
Thyerjet në membranën qelizore bashkohen lehtësisht për shkak të karakteristikave fiziko-kimike të shtresës së dyfishtë lipidike. Në rrafshin e membranës lëvizin lipidet dhe proteinat (nëse nuk janë të fiksuara nga citoskeleti).
Funksionet e membranës qelizore
Shumica e proteinave të zhytura në membranën qelizore kryejnë një funksion enzimatik (ato janë enzima). Shpesh (veçanërisht në membranat e organeleve qelizore) enzimat vendosen në një sekuencë të caktuar në mënyrë që produktet e reaksionit të katalizuara nga njëra enzimë kalojnë në të dytën, pastaj në të tretën etj. Formohet një transportues që stabilizon proteinat sipërfaqësore, sepse ato nuk lejojnë enzimat të notojnë përgjatë shtresës së dyfishtë lipidike.
Membrana qelizore kryen një funksion kufizues (barrierë) nga mjedisi dhe në të njëjtën kohë një funksion transporti. Mund të themi se ky është qëllimi i tij më i rëndësishëm. Membrana citoplazmike, me forcë dhe përshkueshmëri selektive, ruan qëndrueshmërinë e përbërjes së brendshme të qelizës (homeostazën dhe integritetin e saj).
Në këtë rast, transporti i substancave ndodh në mënyra të ndryshme. Transporti përgjatë një gradient përqendrimi përfshin lëvizjen e substancave nga një zonë me një përqendrim më të lartë në një zonë me një më të ulët (difuzion). Për shembull, gazrat (CO 2 , O 2 ) shpërndahen.
Ka edhe transport kundrejt një gradienti përqendrimi, por me konsum të energjisë.
Transporti mund të jetë pasiv dhe i lehtë (kur ndihmohet nga një lloj transportuesi)
te). Difuzioni pasiv nëpër membranën qelizore është i mundur për substancat e tretshme në yndyrë.
Ka proteina të veçanta që i bëjnë membranat të përshkueshme nga sheqernat dhe substancat e tjera të tretshme në ujë. Bartës të tillë lidhen me molekulat e transportuara dhe i tërheqin ato përmes membranës.
3. Funksionet dhe struktura e membranës citoplazmike
Kështu transportohet glukoza brenda qelizave të kuqe të gjakut.
Proteinat e filetimit kombinohen për të formuar një pore për lëvizjen e substancave të caktuara nëpër membranë. Bartës të tillë nuk lëvizin, por formojnë një kanal në membranë dhe punojnë në mënyrë të ngjashme me enzimat, duke lidhur një substancë specifike. Transferimi ndodh për shkak të një ndryshimi në konformitetin e proteinave, duke rezultuar në formimin e kanaleve në membranë. Një shembull është pompa e natriumit-kaliumit.
Funksioni transportues i membranës qelizore eukariote realizohet edhe nëpërmjet endocitozës (dhe ekzocitozës). Falë këtyre mekanizmave, molekula të mëdha biopolimerësh, madje edhe qeliza të tëra, hyjnë në qelizë (dhe jashtë saj). Endo- dhe ekzocitoza nuk janë karakteristike për të gjitha qelizat eukariote (prokariotët nuk e kanë fare atë). Kështu, endocitoza vërehet te protozoarët dhe jovertebrorët e poshtëm; te gjitarët, leukocitet dhe makrofagët thithin substanca dhe baktere të dëmshme, pra endocitoza kryen një funksion mbrojtës për trupin.
Endocitoza ndahet në fagocitoza(citoplazma mbështjell grimcat e mëdha) dhe pinocitoza(kapja e pikave të lëngut me substanca të tretura në të). Mekanizmi i këtyre proceseve është afërsisht i njëjtë. Substancat e absorbuara në sipërfaqen e qelizave janë të rrethuara nga një membranë. Formohet një vezikulë (fagocitare ose pinocitare), e cila më pas lëviz në qelizë.
Ekzocitoza është largimi i substancave nga qeliza (hormonet, polisaharidet, proteinat, yndyrat etj.) nga membrana citoplazmike. Këto substanca përmbahen në vezikulat e membranës që përshtaten me membranën qelizore. Të dy membranat bashkohen dhe përmbajtja shfaqet jashtë qelizës.
Membrana citoplazmike kryen një funksion receptor. Për ta bërë këtë, strukturat janë të vendosura në anën e jashtme të saj që mund të njohin një stimul kimik ose fizik. Disa nga proteinat që depërtojnë në plazmalemë janë të lidhura nga jashtë me zinxhirë polisaharide (duke formuar glikoproteina). Këta janë receptorë të veçantë molekularë që kapin hormonet. Kur një hormon i veçantë lidhet me receptorin e tij, ai ndryshon strukturën e tij. Kjo nga ana tjetër shkakton mekanizmin e përgjigjes qelizore. Në këtë rast, kanalet mund të hapen dhe disa substanca mund të fillojnë të hyjnë ose të dalin nga qeliza.
Funksioni i receptorit të membranave qelizore është studiuar mirë bazuar në veprimin e hormonit insulinë. Kur insulina lidhet me receptorin e saj glikoproteinik, pjesa katalitike ndërqelizore e kësaj proteine (enzima adenilate ciklazë) aktivizohet. Enzima sintetizon AMP ciklike nga ATP. Tashmë aktivizon ose shtyp enzima të ndryshme të metabolizmit qelizor.
Funksioni i receptorit të membranës citoplazmike përfshin gjithashtu njohjen e qelizave fqinje të të njëjtit lloj. Qeliza të tilla janë të lidhura me njëra-tjetrën nga kontakte të ndryshme ndërqelizore.
Në inde, me ndihmën e kontakteve ndërqelizore, qelizat mund të shkëmbejnë informacione me njëra-tjetrën duke përdorur substanca të sintetizuara posaçërisht me molekulare të ulët. Një shembull i një ndërveprimi të tillë është frenimi i kontaktit, kur qelizat ndalojnë së rrituri pasi marrin informacionin se hapësira e lirë është e zënë.
Kontaktet ndërqelizore mund të jenë të thjeshta (membranat e qelizave të ndryshme janë ngjitur me njëra-tjetrën), mbyllëse (invaginimet e membranës së një qelize në një tjetër), desmosome (kur membranat lidhen me tufa fibrash tërthore që depërtojnë në citoplazmë). Për më tepër, ekziston një variant i kontakteve ndërqelizore për shkak të ndërmjetësve (ndërmjetësve) - sinapseve. Në to, sinjali transmetohet jo vetëm kimikisht, por edhe elektrike. Sinapset transmetojnë sinjale midis qelizave nervore, si dhe nga qelizat nervore në muskuj.
Teoria e qelizave
Në vitin 1665, R. Hooke, duke ekzaminuar një pjesë të tapës së drurit nën një mikroskop, zbuloi qeliza boshe, të cilat ai i quajti "qeliza". Ai pa vetëm membranat e qelizave bimore, dhe për një kohë të gjatë membrana konsiderohej përbërësi kryesor strukturor i qelizës. Në 1825, J. Purkynė përshkroi protoplazmën e qelizave, dhe në 1831, R. Brown përshkroi bërthamën. Në 1837, M. Schleiden arriti në përfundimin se organizmat bimorë përbëhen nga qeliza dhe secila qelizë përmban një bërthamë.
1.1. Duke përdorur të dhënat e grumbulluara deri në këtë kohë, T.
Membrana citoplazmike, funksionet dhe struktura e saj
Schwann në 1839 formuloi dispozitat kryesore të teorisë së qelizave:
1) qeliza është njësia themelore strukturore e bimëve dhe kafshëve;
2) procesi i formimit të qelizave përcakton rritjen, zhvillimin dhe diferencimin e organizmave.
Në 1858, R. Virchow, themeluesi i anatomisë patologjike, plotësoi teorinë e qelizave me pozicionin e rëndësishëm se një qelizë mund të vijë vetëm nga një qelizë (Omnis cellula e cellula) si rezultat i ndarjes së saj. Ai zbuloi se baza e të gjitha sëmundjeve janë ndryshimet në strukturën dhe funksionin e qelizave.
1.2. Teoria moderne e qelizave përfshin dispozitat e mëposhtme:
1) qeliza - njësia kryesore strukturore, funksionale dhe gjenetike e organizmave të gjallë, njësia më e vogël e gjallesave;
2) qelizat e të gjithë organizmave njëqelizorë dhe shumëqelizorë janë të ngjashëm në strukturë, përbërje kimike dhe manifestime më të rëndësishme të proceseve jetësore;
3) çdo qelizë e re formohet si rezultat i ndarjes së qelizës origjinale (nënës);
4) qelizat e organizmave shumëqelizorë janë të specializuara: kryejnë funksione të ndryshme dhe formojnë inde;
5) qeliza është një sistem i hapur përmes të cilit kalojnë dhe transformohen rrjedhat e materies, energjisë dhe informacionit
Struktura dhe funksionet e membranës citoplazmike
Qeliza është një sistem i hapur vetërregullues përmes të cilit ka një rrjedhë të vazhdueshme të materies, energjisë dhe informacionit. Këto rryma pranohen aparate speciale qelizat, të cilat përfshijnë:
1) komponenti mbimembranor - glikokaliksi;
2) një membranë elementare biologjike ose kompleksi i tyre;
3) kompleks submembranoz mbështetës-kontraktil i hialoplazmës;
4) sistemet anabolike dhe katabolike.
Komponenti kryesor i kësaj pajisjeje është një membranë elementare.
Qeliza përmban lloje të ndryshme të membranave, por parimi i strukturës së tyre është i njëjtë -
Në vitin 1972, S. Singer dhe G. Nicholson propozuan një model fluid-mozaik të strukturës elementare të membranës. Sipas këtij modeli, bazohet edhe në një shtresë bilipide, por proteinat janë të vendosura ndryshe në raport me këtë shtresë. Disa molekula proteinash shtrihen në sipërfaqen e shtresave lipidike (proteinat periferike), disa depërtojnë në një shtresë lipidesh (proteina gjysmë integrale) dhe disa depërtojnë në të dyja shtresat e lipideve (proteinat integrale). Shtresa lipidike është në fazën e lëngshme ("det lipidike"). Në sipërfaqen e jashtme të membranave ekziston një aparat receptor - glikokaliksi, i formuar nga molekula të degëzuara të glikoproteinave, i cili "njeh" substanca dhe struktura të caktuara.
2.3. Vetitë e membranave: 1) plasticiteti, 2) gjysmëpërshkueshmëria, 3) aftësia për t'u vetëmbyllur.
2.4. Funksionet e membranave: 1) strukturore - membrana si përbërës strukturor është pjesë e shumicës së organeleve (parimi membranor i strukturës së organeleve); 2) pengesë dhe rregulluese - ruan qëndrueshmërinë e përbërjes kimike dhe rregullon të gjitha proceset metabolike (reaksionet metabolike ndodhin në membrana); 3) mbrojtëse; 4) receptor.
