Будова мембрани та її функції таблиця. Клітина та клітинна мембрана

9.5.1. Одна з головних функцій мембран – участь у перенесенні речовин. Цей процес забезпечується за допомогою трьох основних механізмів: простою дифузією, полегшеною дифузією та активним транспортом (рисунок 9.10). Запам'ятайте найважливіші особливості цих механізмів та приклади транспортованих речовин у кожному випадку.

Малюнок 9.10.Механізми транспорту молекул через мембрану

Проста дифузія- перенесення речовин через мембрану без спеціальних механізмів. Транспорт відбувається за градієнтом концентрації без витрати енергії. Шляхом простої дифузії транспортуються малі біомолекули - Н2 Про, СО2, О2, сечовина, гідрофобні низькомолекулярні речовини. Швидкість простої дифузії пропорційна концентрації градієнту.

Полегшена дифузія- перенесення речовин через мембрану за допомогою білкових каналів чи спеціальних білків-переносників. Здійснюється за градієнтом концентрації без витрати енергії. Транспортуються моносахариди, амінокислоти, нуклеотиди, гліцерол, деякі іони. Характерна кінетика насичення - при певній (насичувальної) концентрації речовини, що переноситься, в переносі беруть участь всі молекули переносника і швидкість транспорту досягає граничної величини.

Активний транспорт- також вимагає участі спеціальних білків-переносників, але перенесення відбувається проти концентрації градієнта і тому вимагає витрати енергії. За допомогою цього механізму через клітинну мембрану транспортуються іони Na+, K+, Ca2+, Mg2+, через мітохондріальну – протони. Для активного транспорту речовин характерна кінетика насичення.

9.5.2. Прикладом транспортної системи, що здійснює активний транспорт іонів, є Na+, K+-аденозинтрифосфатаза (Na+, K+-АТФаза або Na+, K+-насос). Цей білок знаходиться в товщі плазматичної мембрани та здатний каталізувати реакцію гідролізу АТФ. Енергія, що виділяється при гідролізі 1 молекули АТФ, використовується для перенесення 3 іонів Na+ з клітини у позаклітинний простір та 2 іонів К+ у зворотному напрямку (рисунок 9.11). Внаслідок дії Na+,K+-АТФази створюється різниця концентрацій між цитозолем клітини та позаклітинною рідиною. Оскільки перенесення іонів нееквівалентний, виникає різниця електричних потенціалів. Таким чином, виникає електрохімічний потенціал, який складається з енергії різниці електричних потенціалів Δφ та енергії різниці концентрацій речовин ΔС по обидва боки мембрани.

Малюнок 9.11.Схема Na+, K+-насоса.

9.5.3. Перенесення через мембрани частинок та високомолекулярних сполук

Поряд із транспортом органічних речовин та іонів, здійснюваним переносниками, в клітині існує зовсім особливий механізм, призначений для поглинання клітиною та виведення з неї високомолекулярних сполук за допомогою зміни форми біомембрани. Такий механізм називають везикулярним транспортом.

Малюнок 9.12.Типи везикулярного транспорту: 1 – ендоцитоз; 2 – екзоцитоз.

При перенесенні макромолекул відбувається послідовне утворення та злиття оточених мембраною бульбашок (везикул). У напрямку транспорту та характеру переносимих речовин розрізняють такі типи везикулярного транспорту:

Ендоцитоз(рисунок 9.12, 1) - перенесення речовин у клітину. Залежно від розміру везикул, що утворюються, розрізняють:

а) піноцитоз - поглинання рідини та розчинених макромолекул (білків, полісахаридів, нуклеїнових кислот) за допомогою невеликих бульбашок (150 нм у діаметрі);

б) фагоцитоз - Поглинання великих частинок, таких як мікроорганізми або уламки клітин. І тут утворюються великі бульбашки, звані фагосомами діаметром понад 250 нм.

Піноцитоз характерний більшості еукаріотичних клітин, тоді як великі частинки поглинаються спеціалізованими клітинами - лейкоцитами і макрофагами. На першій стадії ендоцитозу речовини або частки адсорбуються на поверхні мембрани, цей процес відбувається без енергії. На наступній стадії мембрана з адсорбованою речовиною заглиблюється у цитоплазму; Локальні вп'ячування плазматичної мембрани, що утворилися, відшнуровуються від поверхні клітини, утворюючи бульбашки, які потім мігрують всередину клітини. Цей процес пов'язаний системою мікрофіламентів та є енергозалежним. Бульбашки і фагосоми, що надійшли в клітину, можуть зливатися з лізосомами. Ферменти, що містяться в лізосомах, розщеплюють речовини, що містяться в бульбашках і фагосомах до низькомолекулярних продуктів (амінокислот, моносахаридів, нуклеотидів), які транспортуються в цитозоль, де вони можуть бути використані клітиною.

Екзоцитоз(Рисунок 9.12, 2) - перенесення частинок і великих сполук з клітини. Цей процес, як і ендоцитоз, протікає із поглинанням енергії. Основними різновидами екзоцитозу є:

а) секреція - виведення з клітин водорозчинних сполук, які використовуються або впливають на інші клітини організму. Може здійснюватися як неспеціалізованими клітинами, так і клітинами ендокринних залоз, слизової оболонки шлунково-кишкового тракту, пристосованими для секреції вироблених ними речовин (гормонів, нейромедіаторів, проферментів) залежно від певних потреб організму.

Секретовані білки синтезуються на рибосомах, пов'язаних з мембранами шорсткого ендоплазматичного ретикулуму. Потім ці білки транспортуються до апарату Гольджі, де вони модифікуються, концентруються, сортуються, потім упаковуються в бульбашки, які відщеплюються в цитозоль і надалі зливаються з плазматичною мембраною, так що вміст бульбашок виявляється поза клітиною.

На відміну від макромолекул, частинки малих розмірів, що секретуються, наприклад, протони, транспортуються з клітини за допомогою механізмів полегшеної дифузії та активного транспорту.

б) екскреція - видалення з клітин речовин, які не можуть бути використані (наприклад, видалення в ході еритропоезу з ретикулоцитів сітчастої субстанції, що являє собою агреговані залишки органел). Механізм екскреції, мабуть, полягає в тому, що спочатку частинки, що виділяються, виявляються в цитоплазматичному бульбашці, який потім зливається з плазматичною мембраною.

text_fields

text_fields

arrow_upward

Клітини відокремлені від внутрішнього середовища організму клітинною чи плазматичною мембраною.

Мембрана забезпечує:

1) Виборче проникнення в клітину та з неї молекул та іонів, необхідних для виконання специфічних функцій клітин;
2) Виборчий транспорт іонів через мембрану, підтримуючи трансмембранну різницю електричного потенціалу;
3) Специфіку міжклітинних контактів.

Завдяки наявності в мембрані численних рецепторів, що сприймають хімічні сигнали – гормони, медіатори та інші біологічно активні речовини, вона здатна змінювати метаболічну активність клітини. Мембрани забезпечують специфіку імунних проявів завдяки наявності на них антигенів - структур, що викликають утворення антитіл, здатних специфічно зв'язуватися з цими антигенами.
Ядро та органели клітини також відокремлені від цитоплазми мембранами, які попереджають вільний рух води та розчинених у ній речовин із цитоплазми в них і навпаки. Це створює умови для поділу біохімічних процесів, які у різних відсіках (компартментах) всередині клітини.

Структура мембрани клітини

text_fields

text_fields

arrow_upward

Мембрана клітини – еластична структура, товщиною від 7 до 11 нм (рис.1.1). Вона складається в основному з ліпідоа та білків. Від 40 до 90% всіх ліпідів складають фосфоліпіди - фосфатидилхолін, фосфатидилетаноламін, фосфатидилсерін, сфінгомієлін і фосфатидилінозіт. Важливим компонентом мембрани є гліколіпіди, представлені цереброзидами, сульфатидами, гангліозидами та холестерином.

Мал. 1.1 Організація мембрани.

Основною структурою мембрани клітиниє подвійний шар фосфоліпідних молекул. За рахунок гідрофобних взаємодій вуглеводні ланцюжки ліпідних молекул утримуються один біля одного у витягнутому стані. Групи фосфоліпідних молекул обох шарів взаємодіють з білковими молекулами, зануреними в ліпідну мембрану. Завдяки тому, що більшість ліпідних компонентів бислоя знаходиться в рідкому стані, мембрана має рухливість, здійснює хвилеподібні рухи. Її ділянки, а також білки, занурені в ліпідний бішар, перемішуються з однієї частини до іншої. Рухливість (плинність) мембран клітин полегшує процеси транспортування речовин через мембрану.

Білки мембрани клітинпредставлені, переважно, глікопротеїнами. Розрізняють:

інтегральні білки, що проникають через всю товщу мембрани та
периферичні білки, прикріплені лише до поверхні мембрани, в основному до внутрішньої її частини.

Периферичні білки Багато функціонують як ензими (ацетилхолінестераза, кисла і шовкова фосфатази та інших.). Але деякі ензими також представлені інтегральними білками – АТФ-аза.

Інтегральні білки забезпечують селективний обмін іонів через канали мембран між екстрацелюлярною та інтрацелюлярною рідиною, а також діють як білки - переносники великих молекул.

Рецептори та антигени мембрани можуть бути представлені як інтегральними, так і периферичними білками.

Білки, що примикають до мембрани з цитоплазматичної сторони, відносяться до цитоскелету клітини . Вони можуть прикріплюватись до мембранних білків.

Так, білок смуги 3 (Номер смуги при електрофорезі білків) еритроцитарних мембран об'єднується в ансамбль з іншими молекулами цитоскелета - спектрином через низькомолекулярний анкірин білок (рис. 1.2).

Мал. 1.2 Схема розташування білків у примембранному цитоскелеті еритроцитів.
1 – спектрин; 2 – анкірін; 3 - білок смуги 3; 4 – білок смуги 4,1; 5 – білок смуги 4,9; 6 - олігомер актину; 7 – білок 6; 8 – гпікофорин А; 9 – мембрана.

Спектрін є основним білком цитоскелета, що становить двомірну мережу, до якої прикріплюється актин.

Актін утворює мікрофіламенти, що є скорочувальним апаратом цитоскелета.

Цитоскелетдозволяє клітині виявляти гнучкоеластичні властивості, забезпечує додаткову міцність мембрани.

Більшість інтегральних білків – глікопротеїни. Їхня вуглеводна частина виступає з клітинної мембрани назовні. Багато глікопротеїнів мають великий негативний заряд через значний вміст сіалової кислоти (наприклад, молекула глікофорину). Це забезпечує поверхні більшості клітин негативний заряд, сприяючи відштовхуванню інших негативно заряджених об'єктів. Вуглеводні виступи глікопротеїнів є носіями антигенів груп крові, інших антигенних клітин детермінантів, вони діють як рецептори, що зв'язують гормони. Глікопротеїни утворюють адгезивні молекули, що зумовлюють прикріплення клітин одна одній, тобто. тісні міжклітинні контакти.

Особливості обміну речовин у мембрані

text_fields

text_fields

arrow_upward

Мембранні компоненти схильні до багатьох метаболічних перетворень під впливом ферментів, розташованих на їх мембрані або всередині неї. До них відносяться окислювальні ферменти, що відіграють важливу роль у модифікації гідрофобних елементів мембран - холестерину та ін. У мембранах при активації ферментів - фосфоліпаз відбувається утворення з арахідонової кислоти біологічно активних сполук - простагландинів та їх похідних. В результаті активації метаболізму фосфоліпідів у мембрані утворюються тромбоксани, лейкотрієни, що мають сильний вплив на адгезію тромбоцитів, процес запалення та ін.

У мембрані безперервно протікають процеси оновлення її компонентів . Так, час життя мембранних білків коливається від 2 до 5 днів. Однак у клітині існують механізми, що забезпечують доставку новостворених синтезованих молекул білка до мембранних рецепторів, що полегшує вбудовування білка в мембрану. Впізнавання даного рецептора знову синтезованим білком полегшується утворенням сигнального пептиду, що допомагає знайти на мембрані рецептор.

Ліпіди мембрани відрізняються також значною швидкістю обмінущо вимагає синтезу цих компонентів мембрани великої кількості жирних кислот.
На специфіку ліпідного складу мембран клітин впливають зміни довкілля людини, характеру його харчування.

Наприклад, збільшення їжі жирних кислот з ненасиченими зв'язкамизбільшує рідкий стан ліпідів мембран клітин різних тканин, призводить до сприятливого для функції мембрани клітини зміни ставлення фосфоліпідів до сфінгомієлінів та ліпідів до білків.

Надлишок холестерину в мембранах, навпаки, збільшує мікров'язкість їх бислоя фосфоліпідних молекул, знижуючи швидкість дифузії деяких речовин через мембрани клітин.

Їжа, збагачена вітамінами А, Е, С, Р покращує обмін ліпідів у мембранах еритроцитів, знижує мікров'язкість мембран. Це підвищує деформованість еритроцитів, полегшує виконання ними транспортної функції (глава 6).

Дефіцит жирних кислот та холестеринуу їжі порушує ліпідний склад та функції мембран клітин.

Наприклад, дефіцит жирів порушує функції мембрани нейтрофілів, що пригнічує їх здатність до руху та фагоцитозу (активне захоплення та поглинання мікроскопічних сторонніх живих об'єктів та твердих частинок одноклітинними організмами або деякими клітинами).

У регулюванні ліпідного складу мембран та їх проникності, регуляції проліферації клітинважливу роль відіграють активні форми кисню, що утворюються в клітині пов'язано з метаболічними реакціями, що нормально протікають (мікросомальним окисленням та ін.).

Утворені активні форми кисню- супероксидний радикал (О 2), перекис водню (H 2 Про 2) та ін. є надзвичайно реакційноздатними речовинами. Їх основним субстратом у реакціях вільнорадикального окиснення є ненасичені жирні кислоти, що входять до складу фосфоліпідів мембран клітини (так звані реакції перекисного окиснення ліпідів). Інтенсифікація цих реакцій може спричинити пошкодження мембрани клітини, її бар'єрної, рецепторної та обмінної функцій, модифікацію молекул нуклеїнових кислот та білків, що веде до мутацій та інактивації ферментів.

В физиологических условиях интенсификация перекисного окисления липидов регулируется антиоксидазной системой клеток, представленной ферментами, инактивируюшими активные формы кислорода - супероксиддисмутазой, каталазой, пероксидазой и веществами, обладающими антиокислительной активностью - токоферолом (витамин Е), убихиноном и др. Выраженный защитный эффект на мембраны клетки (цитопротекторный ефект) при різних шкідливих впливах на організм надають простагландини Е і J2, «гасячи» активацію вільнорадикального окислення. Простагландини захищають слизову оболонку шлунка і гепатоцити від хімічних ушкоджень, нейрони, клітини нейроглії, кардіоміоцити - від гіпоксичних ушкоджень, скелетні м'язи - при тяжкому фізичному навантаженні. Простагландини, зв'язуючись зі специфічними рецепторами на клітинних мембранах, стабілізують бислой останніх, зменшують втрату мембранами фосфоліпідів.

Функції рецепторів мембран

text_fields

text_fields

arrow_upward

Хімічний чи механічний сигнал спочатку сприймається рецепторами мембрани клітини. Наслідком цього є хімічна модифікація мембранних білків, що тягне за собою активацію «вторинних посередників», що забезпечують швидке поширення сигналу в клітині до її геному, ензимів, скорочувальних елементів і т.д.

Схематично трансмембранна передача сигналу клітині може бути представлена ​​наступним чином:

1) Збуджений сприйнятим сигналом рецептор активує у білки мембрани клітини. Це відбувається при зв'язуванні ними гуанозинтрифосфату (ГТФ).

2) Взаємодія комплексу «ГТФ-у-білки», своєю чергою, активує фермент - попередник вторинних посередників, розташований внутрішній боці мембрани.

Попередником одного вторинного посередника – цАМФ, що утворюється з АТФ, є фермент аденілатциклазу;
Попередником інших вторинних посередників - інозитолтрифосфату і діацилгліцерину, що утворюються з фосфатидилінозитол-4,5-дифосфату мембрани, є фермент фосфоліпаза С. Крім того, інозитолтрифосфат мобілізує в клітині ще один вторинний посередник - іони кальцію. Так, наприклад, інозитолтрифосфат, що утворився, викликає викид кальцію з ендоплазматичного ретикулуму і підвищення його концентрації в цитоплазмі, тим самим включаючи різні форми клітинної відповіді. За допомогою інозитолтрифосфату та діацилгліцерину регулюється функція гладких м'язів та В-клітин підшлункової залози ацетилхоліном, передньої частки гіпофізу тиреогропін-релізинг фактором, відповідь лімфоцитів на антиген тощо.
У деяких клітинах роль вторинного посередника виконує цГМФ, що утворюється з ГТФ ферментом гуанілатциклази. Він служить, наприклад, вторинним посередником для натрійуретичного гормону в гладких м'язах стінок судин. ЦАМФ служить вторинним посередником для багатьох гормонів – адреналіну, еритропоетину та ін. (Глава 3).

Природа створила безліч організмів і клітин, але, незважаючи на це, будова та більшість функцій біологічних мембран однакові, що дозволяє розглядати їх структуру та вивчати їх ключові властивості без прихильності до конкретного виду клітин.

Що таке мембрана?

Мембрани – це захисний елемент, який є невід'ємною складовою клітини будь-якого живого організму.

Структурною та функціональною одиницею всіх живих організмів на планеті є клітина. Життєдіяльність її нерозривно пов'язана з довкіллям, з яким вона обмінюється енергією, інформацією, речовиною. Так, поживна енергія, необхідна для функціонування клітини, надходить ззовні і витрачається здійснення нею різних функцій.

Структура найпростішої одиниці будови живого організму: мембрана органели, різноманітні включення. Вона оточена мембраною, всередині якої розташовується ядро ​​та всі органели. Це мітохондрії, лізосоми, рибосоми, ендоплазматичний ретикулум. Кожен структурний елемент має власну мембрану.

Роль у життєдіяльності клітини

Біологічна мембрана відіграє кульмінаційну роль у будові та функціонуванні елементарної живої системи. Тільки клітина, оточена захисною оболонкою, може називатися організмом. Такий процес, як обмін речовин також здійснюється завдяки наявності мембрани. Якщо структурну цілісність її порушено, це призводить до зміни функціонального стану організму в цілому.

Клітинна мембрана та її функції

Вона відокремлює цитоплазму клітини від довкілля чи то з оболонки. Мембрана клітини забезпечує належне виконання специфічних функцій, специфіку міжклітинних контактів та імунних проявів, підтримує трансмембранну різницю електричного потенціалу. У ній є рецептори, здатні сприймати хімічні сигнали - гормони, медіатори та інші активні біологічні компоненти. Ці рецептори наділяють її ще однією здатністю – змінювати метаболічну активність клітини.

Функції мембрани:

1. Активне перенесення речовин.

2. Пасивне перенесення речовин:

2.1. Дифузія проста.

2.2. Перенесення через пори.

2.3. Транспорт, що здійснюється за рахунок дифузії переносника разом з мембранною речовиною або за допомогою передачі по естафеті речовини молекулярної ланцюга переносника.

3. Перенесення неелектролітів завдяки простій та полегшеній дифузії.

Будова мембрани клітини

Складові мембрани клітини - ліпіди та білки.

Ліпіди: фосфоліпіди, фосфатидилетаноламін, сфінгомієлін, фосфатидилінозит і фосфатиділсерін, гліколіпіди. Частка ліпідів становить 40-90%.

Білки: периферичні, інтегральні (глікопротеїни), спектрин, актин, цитоскелет.

Основний структурний елемент – подвійний шар фосфоліпідних молекул.

Покрівельна мембрана: визначення та типологія

Небагато статистики. На території Російської Федерації мембрана як покрівельний матеріал використовується не так вже й давно. Питома вага мембранних покрівель із загальної кількості м'яких перекриттів дахів становить лише 1,5 %. Більше поширення у Росії набули бітумні і мастичні покрівлі. А ось у Західній Європі частку мембранних покрівель припадає 87 %. Різниця відчутна.

Як правило, мембрана в ролі основного матеріалу при перекритті даху ідеально підходить для плоских покрівель. Для тих, хто має великий ухил, вона підходить меншою мірою.

Обсяги виробництва та реалізації мембранних покрівель на вітчизняному ринку мають позитивну тенденцію до зростання. Чому? Причини більш ніж зрозумілі:

• Термін експлуатації складає близько 60 років. Уявіть собі лише гарантійний термін використання, який встановлюється виробником, досягає 20 років.
• Легкість у монтажі. Для порівняння: монтаж бітумної покрівлі займає в 1,5 рази більше часу, ніж монтаж мембранного перекриття.
• Простота в обслуговуванні та проведенні ремонтних робіт.

Товщина покрівельних мембран може становити 0,8-2 мм, а середній показник ваги одного квадратного метра дорівнює 1,3 кг.

Властивості покрівельних мембран:

• еластичність;
• міцність;
• стійкість до впливу ультрафіолетових променів та інших середовищ-агресорів;
• морозостійкість;
• вогнетривкість.

Мембрана покрівельна буває трьох типів. Головний класифікаційний ознака - вид полімерного матеріалу, що становить основу полотна. Отже, покрівельні мембрани бувають:

• належать групі ЕПДМ, виготовлені на основі полімеризованого етилен-пропілен-дієн-мономера, а простіше кажучи, Переваги: ​​висока міцність, еластичність, водонепроникність, екологічність, низька вартість. Недоліки: клейова технологія з'єднання полотен за допомогою спеціальної стрічки, низькі показники міцності з'єднань. Сфера застосування: використовується як гідроізоляційний матеріал для тунельних перекриттів, водних джерел, сховищ відходів, штучних та природних водойм і т.д.
• ПВХ-мембрани. Це оболонки, при виробництві яких як основний матеріал використовується полівінілхлорид. Переваги: ​​стійкість до ультрафіолету, вогнетривкість, велика кольорова гама мембранних полотен. Недоліки: низькі показники стійкості до бітумних матеріалів, олій, розчинників; виділяє в атмосферу шкідливі речовини; колір полотна з часом тьмяніє.
• ТПО. Виготовляються із термопластичних олефінів. Можуть бути армованими та неармованими. Перші оснащуються сіткою із поліестеру або скловолоконною тканиною. Переваги: ​​екологічність, довговічність, висока еластичність, температуростійкість (як за високих, і за низьких температур), зварні з'єднання швів полотен. Недоліки: висока цінова категорія, відсутність виробників вітчизняному ринку.

Мембрана профільована: характеристика, функції та переваги

Профільовані мембрани – це інновація на будівельному ринку. Така мембрана експлуатується як гідроізоляційний матеріал.

Речовина, що використовується при виготовленні - поліетилен. Останній буває двох типів: поліетилен високого тиску (ПВД) та поліетилен низького тиску (ПНД).

Технічна характеристика мембрани з ПВД та ПНД

Показник
Міцність під час розриву (МРа)
Подовження при розтягуванні (%)
Щільність (кг/куб. м)
Міцність при стисканні (МРа)
Ударна в'язкість (з надрізом) (КДж/кв. м)
Модуль пружності на вигин (МРа)
Твердість (МРа)
Робочий температурний режим (С)	від -60 до +80	від -60 до +80
Добова норма водопоглинання (%)

Профільована мембрана з поліетилену високого тиску має особливу поверхню - пустотілі пухирці. Висота цих утворень може коливатися від 7 до 20 мм. Внутрішня поверхня мембрани – рівна. Це дає можливість безпроблемного згинання будматеріалу.

Зміна форми окремих ділянок мембрани виключена, оскільки тиск по всій її площі розподіляється рівномірно завдяки наявності тих самих виступів. Геомембрана може використовуватися як вентиляційна ізоляція. У такому разі забезпечується вільний тепловий обмін усередині будівлі.

Переваги профільованих мембран:

• підвищена міцність;
• теплостійкість;
• стійкість хімічного та біологічного впливу;
• тривалий термін експлуатації (понад 50 років);
• простота в установці та обслуговуванні;
• доступна вартість.

Профільовані мембрани бувають трьох видів:

• з одношаровим полотном;
• із двошаровим полотном = геотекстиль + дренажна мембрана;
• із тришаровим полотном = слизька поверхня + геотекстиль + дренажна мембрана.

Одношарова профільована мембрана застосовується для захисту основної гідроізоляції, монтажу та демонтажу підготовки бетоном стін із підвищеною вологістю. Двошарову захисну використовують під час оснащення Складається з трьох шарів застосовують на ґрунті, який піддається морозним пученням, і ґрунтовому ґрунту, що знаходиться глибоко.

Сфери використання дренажних мембран

Профільована мембрана знаходить своє застосування у таких областях:

1. Основна гідроізоляція фундаменту. Забезпечує надійний захист від руйнівного впливу ґрунтових вод, кореневих систем рослин, осідання ґрунту, пошкоджень механічного типу.
2. Стіновий дренаж фундаменту. Нейтралізує вплив грунтових вод, атмосферних опадів у вигляді переправлення в дренажні системи.
3. Горизонтальний тип - захист від деформації завдяки структурним особливостям.
4. Аналог підготовки бетону. Експлуатується у разі проведення будівельних робіт зі зведення будівель у зоні низького залягання ґрунтових вод, у тих випадках, коли використовується горизонтальна гідроізоляція з метою захисту від капілярної вологи. Також функції мембрани профільованої входить непропускання цементного молока в грунт.
5. Вентиляція стінових поверхонь підвищеного рівня вологості. Може встановлюватися як на внутрішній, так і зовнішній стороні приміщення. У першому випадку активізується повітряна циркуляція, а в другому забезпечується оптимальна вологість та температура.
6. Інверсійна покрівля, що використовується.

Супердифузійна мембрана

Мембрана супердифузійна є матеріалом нового покоління, головним призначенням якого є захист елементів покрівельної конструкції від вітрових явищ, опадів, пари.

Виробництво захисного матеріалу ґрунтується на використанні нетканих речовин, щільних волокон високої якості. На вітчизняному ринку популярна тришарова та чотиришарова мембрана. Відгуки фахівців та споживачів підтверджують, що чим більше шарів лежить в основі конструкції, тим сильніші її захисні функції, а значить, і вища енергоефективність приміщення в цілому.

Залежно від типу даху, особливостей його конструкції, кліматичних умов, виробники рекомендують надавати перевагу тому чи іншому виду дифузійних мембран. Так, існують вони для скатних покрівель складних та простих конструкцій, для дахів скатного типу з мінімальним ухилом, для покрівель з фальцевим покриттям тощо.

Супердифузійна мембрана укладається безпосередньо на теплоізоляційний шар, настил із дощок. Необхідності у вентиляційному зазорі немає. Кріпиться матеріал спеціальними скобами або залізними цвяхами. Краї дифузійних листів з'єднуються роботи дозволяється проводити навіть за екстремальних умов: при сильних поривах вітру і т.д.

Крім того, що розглядається покриття може використовуватися як тимчасове перекриття даху.

ПВХ-мембрани: сутність та призначення

ПФХ-мембрани - це матеріал для покрівлі, що виготовляється з полівінілхлориду і має еластичні властивості. Такий сучасний покрівельний матеріал витіснив бітумні рулонні аналоги, що мають суттєвий недолік - необхідність систематичного обслуговування та ремонту. Сьогодні характерні особливості ПВХ-мембран дозволяють використовувати їх при проведенні ремонтних робіт на старих покрівлях плоского типу. Застосовуються вони при монтажі нових дахів.

Покрівля з такого матеріалу зручна в експлуатації, а її встановлення можливе на будь-які типи поверхонь, у будь-яку пору року та за будь-яких погодних умов. ПВХ-мембрана має такі властивості:

• міцність;
• стійкість при впливі УФ-променів, різноманітних атмосферних опадів, точкових та поверхневих навантаженнях.

Саме завдяки своїм унікальним властивостям ПВХ-мембрани служитимуть вам вірою та правдою протягом багатьох років. Термін використання такої покрівлі прирівнюється до терміну експлуатації самої будівлі, тоді як рулонні покрівельні матеріали потребують регулярного ремонту, а в деяких випадках взагалі демонтажу та встановлення нового перекриття.

Між собою мембранні полотна з ПВХ з'єднуються методом зварювання гарячим зітханням, температура якого знаходиться в межах 400-600 градусів за Цельсієм. Така сполука є абсолютно герметичною.

Переваги ПВХ-мембран

Переваги їх очевидні:

• гнучкість покрівельної системи, що максимально відповідає будівельному проекту;
• міцний, з герметичними властивостями з'єднувальний шов між мембранними полотнами;
• ідеальна переносимість зміни клімату, погодних умов, температури, вологості;
• підвищена паропроникність, яка сприяє випару вологи, що накопичилася в підпокрівельному просторі;
• безліч варіантів колірних рішень;
• протипожежні властивості;
• здатність тривалий період зберігати первісні властивості та зовнішній вигляд;
• ПВХ-мембрана – абсолютно екологічний матеріал, що підтверджується відповідними сертифікатами;
• процес монтажу механізований, тому не триватиме багато часу;
• правила експлуатації допускають встановлення різних архітектурних доповнень безпосередньо зверху мембранної ПВХ-покрівлі;
• одношарове укладання заощадить ваші гроші;
• простота в обслуговуванні та ремонті.

Мембранна тканина

Текстильної промисловості мембранна тканина відома давно. З такого матеріалу виготовляється взуття та одяг: дорослий та дитячий. Мембрана - основа мембранної тканини, представлена ​​у вигляді тонкої полімерної плівки і має такі характеристики, як водонепроникність і паропроникність. Для виробництва даного матеріалу цю плівку покривають зовнішнім та внутрішнім захисними шарами. Будова їх визначає сама мембрана. Це робиться з метою збереження всіх корисних властивостей навіть у разі пошкодження. Іншими словами, мембранний одяг не промокає при впливі опадів у вигляді снігу або дощу, але в той же час добре пропускає пару від тіла до зовнішнього середовища. Така пропускна здатність дозволяє дихати шкірі.

Враховуючи все вищесказане, можна зробити висновок про те, що з подібної тканини виготовляється ідеальний зимовий одяг. Мембрана, що знаходиться в основі тканини, може бути:

• з порами;
• без пір;
• комбінована.

У складі мембран, що мають безліч мікропор, числиться тефлон. Розміри таких пір не досягають габаритів навіть краплі води, але більше водної молекули, що свідчить про водонепроникність та здатність виводити піт.

Мембрани, які не мають пір, як правило, виготовлені з поліуретану. Їхній внутрішній шар концентрує у собі всі потожирові виділення тіла людини і виштовхує їх назовні.

Будова комбінованої мембрани передбачає наявність двох шарів: пористого і гладкого. Така тканина має високі якісні характеристики і прослужить довгі роки.

Завдяки цим перевагам одяг та взуття, виготовлені з мембранних тканин і призначені для носіння в зимову пору року, міцні, але легкі, чудово захищають від морозу, вологи, пилу. Вони просто незамінні для багатьох активних видів зимового відпочинку, альпінізму.

Відмежувальна ( бар'єрна)- відокремлюють клітинний вміст від зовнішнього середовища;

Регулюють обмін між клітиною та середовищем;

Ділять клітини на відсіки, або компартменти, призначені для тих чи інших спеціалізованих метаболічних шляхів ( роздільна);

Є місцем перебігу деяких хімічних реакцій (світлові реакції фотосинтезу в хлоропластах, окисне фосфорилювання при диханні у мітохондріях);

Забезпечують зв'язок між клітинами у тканинах багатоклітинних організмів;

Транспортна- Здійснює трансмембранний транспорт.

Рецепторнає місцем локалізації рецепторних ділянок, що розпізнають зовнішні стимули.

Транспорт речовинчерез мембрану – одна з провідних функцій мембрани, що забезпечує обмін речовин між клітиною та зовнішнім середовищем. Залежно від витрат енергії для перенесення речовин розрізняють:

пасивний транспорт, або полегшена дифузія;

активний (виборчий) транспорт за участю АТФ та ферментів.

транспорт у мембранній упаковці. Виділяють ендоцитоз (у клітину) та екзоцитоз (із клітини) – механізми, що здійснюють транспорт через мембрану великих частинок та макромолекул. При ендоцитозі плазматична мембрана утворює вп'ячування, краї зливаються, і в цитоплазму відшнуровується везикула. Від цитоплазми везикула відмежована одиночною мембраною, яка є частиною зовнішньої цитоплазматичної мембрани. Розрізняють фагоцитоз та піноцитоз. Фагоцитоз - поглинання великих частинок, досить жорстких. Наприклад, фагоцитоз лімфоцитів, найпростіших та ін. Піноцитоз – процес захоплення та поглинання крапельок рідини з розчиненими в ній речовинами.

Екзоцитоз – процес виведення різних речовин із клітини. При екзоцитозі мембрана везикули, або вакуолі зливається із зовнішньою цитоплазматичною мембраною. Вміст везикули виводиться за поверхню клітини, а мембрана входить до складу зовнішньої цитоплазматичної мембрани.

В основі пасивноготранспорту незаряджених молекул лежить різницю концентрацій водню та зарядів, тобто. електрохімічний градієнт. Речовини переміщатимуться з області з більш високим градієнтом до області з нижчим. Швидкість транспорту залежить від різниці градієнтів.

Проста дифузія – транспорт речовин безпосередньо через ліпідний бислой. Характерна для газів, неполярних чи малих незаряджених полярних молекул, розчинних у жирах. Вода швидко проникає крізь бислой, т.к. її молекула мала і електрично нейтральна. Дифузію води через мембрани називають осмосом.

Дифузія через мембранні канали – транспорт заряджених молекул та іонів (Na, K, Ca, Cl), проникаючих через мембрану, завдяки наявності у ній спеціальних каналообразующих білків, формують водяні пори.

Полегшена дифузія – транспорт речовин із допомогою спеціальних транспортних білків. Кожен білок відповідає за певну молекулу або групу споріднених молекул, взаємодіє з нею і переміщає крізь мембрану. Наприклад, цукру, амінокислоти, нуклеотиди та інші полярні молекули.

Активний транспортздійснюється білками – переносниками (АТФ-аза) проти електрохімічного градієнта з витратою енергії. Джерелом її є молекули АТФ. Наприклад, натрій – калієвий насос.

Концентрація калію всередині клітини значно вища, ніж поза нею, а натрію – навпаки. Тому катіони калію та натрію через водяні пори мембрани пасивно дифундують по градієнту концентрації. Це тим, що проникність мембрани для іонів калію вище, ніж іонів натрію. Відповідно калій швидше дифундує із клітини, ніж натрій – у клітину. Однак, для нормальної життєдіяльності клітини необхідне певне співвідношення іонів 3 калію та 2 натрію. Тому в мембрані існує натрій-калієвий насос, що активно перекачує натрій із клітини, а калій у клітину. Цей насос є трансмембранним білок мембрани, здатний до конформаційних перебудов. Тому може приєднувати себе як іони калію, і іони натрію (антипорт). Процес енергоємний:

З внутрішньої сторони мембрани до білка-насоса надходять іони натрію та молекула АТФ, а із зовнішньої – іони калію.

Іони натрію з'єднуються з молекулою білка, і білок набуває АТФ-азної активності, тобто. здатність викликати гідроліз АТФ, який супроводжується виділенням енергії, що приводить у рух насос.

Що звільнився при гідролізі АТФ фосфат приєднується до білка, тобто. фосфорилює білок.

Фосфорилювання викликає конформаційні зміни білка, він виявляється нездатним утримати іони натрію. Вони вивільняються та виходять за межі клітини.

Нова конформація білка сприяє приєднанню до нього іонів калію.

Приєднання іонів калію спричиняє дефосфорилювання білка. Він знову змінює свою конформацію.

Зміна конформації білка призводить до вивільнення іонів калію всередині клітини.

Білок знову готовий приєднувати себе іони натрію.

За один цикл роботи насос викачує з клітини 3 іони натрію і закачує 2 іони калію.

Цитоплазма– обов'язковий компонент клітини, укладений між поверхневим апаратом клітини та ядром. Це складний гетерогенний структурний комплекс, що складається з:

гіалоплазми

органел (постійних компонентів цитоплазми)

включень - тимчасових компонентів цитоплазми.

Цитоплазматичний матрикс(Гіалоплазма) це внутрішній вміст клітини - безбарвний, густий і прозорий колоїдний розчин. Компоненти цитоплазматичного матриксу здійснюють процеси біосинтезу у клітині, містять ферменти, необхідні освіти енергії, переважно з допомогою анаеробного гліколізу.

Основні властивості цитоплазматичного матриксу.

Визначає колоїдні властивості клітини. Разом із внутрішньоклітинними мембранами вакуолярної системи його можна розглядати як високо гетерогенну або багатофазну колоїдну систему.

Забезпечує зміну в'язкості цитоплазми, перехід з гелю (густішого) в золь (рідкіший), яке виникає під дією зовнішніх і внутрішніх факторів.

Забезпечує циклоз, амебоподібний рух, поділ клітини та рух пігменту у хроматофорах.

Визначає полярність розташування внутрішньоклітинних компонентів.

Забезпечує механічні властивості клітин – еластичність, здатність до злиття, ригідність.

Органели- Постійні клітинні структури, що забезпечують виконання клітиною специфічних функцій. Залежно від особливостей будови розрізняють:

мембранні органоїди – мають мембранну будову. Можуть бути одномембранними (ЕПС, апарат Гольджі, лізосоми, вакуолі рослинних клітин). Двомембранними (мітохондрії, пластиди, ядро).

Немембранні органели - не мають мембранної будови (хромосоми, рибосоми, клітинний центр, цитоскелет).

Органоїди загального призначення – властиві всім клітинам: ядро, мітохондрії, клітинний центр, апарат Гольджі, рибосоми, ЕПС, лізосоми. Якщо органоїди характерні певних типів клітин, їх називають спеціальними органоїдами (наприклад, міофібрили, що скорочують м'язове волокно).

Ендоплазматична мережа– єдина безперервна структура, мембрана якої утворює безліч вп'ячувань і складок, які виглядають як канальці, мікровакуолі та великі цистерни. Мембрани ЕПС, з одного боку, пов'язані з клітинною цитоплазматичною мембраною, а з іншого – із зовнішньою оболонкою ядерної мембрани.

Існує два різновиди ЕПС - шорстка і гладка.

У шорсткої, або гранулярної ЕПС, цистерни та канальці пов'язані з рибосомами. є зовнішньою стороною мембрани. У гладкої, або агранулярної ЕПС, зв'язок з рибосомами відсутній. Це внутрішній бік мембрани.

Будова біомембрани. Мембрани, що обмежують клітини та мембранні органоїди еукаріотичних клітин, мають загальний хімічний склад та будову. До їх складу входять ліпіди, білки та вуглеводи. Ліпіди мембрани представлені в основному фосфоліпідами та холестерином. Більшість білків мембран відноситься до складних білків, наприклад, глікопротеїнів. Вуглеводи не зустрічаються в мембрані самостійно, вони пов'язані з білками та ліпідами. Товщина мембран складає 7-10 нм.

Відповідно до загальноприйнятої в даний час рідинно-мозаїчної моделі будови мембран, ліпіди утворюють подвійний шар, або ліпідний бішар,в якому гідрофільні "головки" молекул ліпідів звернені назовні, а гідрофобні "хвости" заховані всередину мембрани (рис. 2.24). Ці «хвости» завдяки своїй гідрофобності забезпечують поділ водних фаз внутрішнього середовища клітини та її оточення. З ліпідами з допомогою різних типів взаємодії пов'язані білки. Частина білків розташована на поверхні мембрани. Такі білки називають периферичними,або поверхневими.Інші білки частково або повністю занурені в мембрану – це інтегральні,або занурені білки.Білки мембран виконують структурну, транспортну, каталітичну, рецепторну та інші функції.

Мембрани не схожі на кристали, їх компоненти постійно перебувають у русі, внаслідок чого між молекулами ліпідів виникають розриви – пори, через які в клітину можуть потрапляти чи залишати різні речовини.

Біологічні мембрани розрізняються за розташуванням у клітині, хімічному складі та виконуваних функцій. Основні типи мембран - плазматична та внутрішня.

Плазматична мембрана(Мал. 2.24) містить близько 45% ліпідів (в т. ч. гліколіпідів), 50% білків і 5% вуглеводів. Ланцюжки вуглеводів, що входять до складу складних білків-глікопротеїнів та складних ліпідів-гліколіпідів, виступають над поверхнею мембрани. Глікопротеїни плазмалеми надзвичайно специфічні. Так, наприклад, по них відбувається взаємне впізнавання клітин, у тому числі сперматозоїда та яйцеклітини.

На поверхні тварин клітин вуглеводні ланцюжки утворюють тонкий поверхневий шар. глікоколікс.Він виявлений майже у всіх тваринних клітинах, але ступінь його вираженості неоднакова (10-50 мкм). Глікокалікс забезпечує безпосередній зв'язок клітини із зовнішнім середовищем, у ньому відбувається позаклітинне травлення; у глікокаліксі розміщені рецептори. Клітини бактерій, рослин та грибів, крім плазмалеми, оточені ще й клітинними оболонками.

Внутрішні мембраниеукаріотичні клітини розмежовують різні частини клітини, утворюючи своєрідні «відсіки» - компартменти,що сприяє поділу різних процесів обміну речовин та енергії. Вони можуть відрізнятися за хімічним складом і функцій, що виконуються, але загальний план будівлі у них зберігається.

Функції мембран:

1. Обмежує. Полягає в тому, що вони відокремлюють внутрішній простір клітини від зовнішнього середовища. Мембрана є напівпроникною, тобто її вільно долають ті речовини, які необхідні клітині, при цьому існують механізми транспорту необхідних речовин.

2. Рецепторна. Пов'язана насамперед із сприйняттям сигналів навколишнього середовища та передачею цієї інформації всередину клітини. За цю функцію відповідають спеціальні білки-рецептори. Мембранні білки відповідають ще й за клітинне впізнавання за принципом "свій-чужий", а також за утворення міжклітинних сполук, найбільш вивченими з яких є синапси нервових клітин.

3. Каталітична. На мембранах розташовані численні ферментні комплекси, унаслідок чого ними відбуваються інтенсивні синтетичні процеси.

4. Енерготрансформуюча. Пов'язана з утворенням енергії, її запасанням у вигляді АТФ та витрачанням.

5. Компартменталізація. Мембрани розмежовують також простір усередині клітини, поділяючи цим вихідні речовини реакції і ферменти, які можуть здійснювати відповідні реакції.

6. Утворення міжклітинних контактів. Незважаючи на те, що товщина мембрани настільки мала, що її неможливо розрізнити неозброєним оком, вона, з одного боку, є досить надійним бар'єром для іонів і молекул, особливо водорозчинних, а з іншого - забезпечує їхнє перенесення в клітину і назовні.

Мембранний транспорт. У зв'язку з тим, що клітини як елементарні біологічні системи є відкритими системами для забезпечення обміну речовин і енергії, підтримки гомеостазу, росту, подразливості та інших процесів потрібне перенесення речовин через мембрану - мембранний транспорт (рис. 2.25). В даний час транспорт речовин через мембрану клітини ділять на активний, пасивний, ендо- та екзоцитоз.

Пасивний транспорт- це вид транспорту, який відбувається без витрати енергії від більшої концентрації до меншої. Розчинні в ліпідах невеликі неполярні молекули (0 2 , С0 2) легко проникають у клітину шляхом простий дифузії.Нерозчинні ж у ліпідах, у тому числі невеликі заряджені частинки, підхоплюються білками-переносниками або проходять через спеціальні канали (глюкоза, амінокислоти, К + , РО 4 3-). Такий вид пасивного транспорту називається полегшеною дифузією.Вода надходить у клітину через пори в ліпідній фазі, а також по спеціальних каналах, вистелених білками. Транспорт води через мембрану називається осмосом(Рис. 2.26).

Осмос має надзвичайно важливе значення в житті клітини, оскільки якщо її помістити в розчин з більш високою концентрацією солей, ніж у клітинному розчині, вода почне виходити з клітини, і об'єм живого вмісту почне зменшуватися. У тварин клітин відбувається з'їджування клітини загалом, а рослинних - відставання цитоплазми від клітинної стінки, що називається плазмолізом(Рис. 2.27).

При приміщенні клітини менш концентрований, ніж цитоплазма, розчин, транспорт води відбувається у зворотному напрямку - в клітину. Однак існують межі розтяжності цитоплазматичної мембрани, і тваринна клітина зрештою розривається, а у рослинної цього не дозволяє зробити міцна клітинна стінка. Явище заповнення клітинним вмістом всього внутрішнього простору клітини називається деплазмоліз.Внутрішньоклітинну концентрацію солей слід враховувати при приготуванні лікарських препаратів, особливо для внутрішньовенного введення, оскільки це може призводити до пошкодження клітин крові (для цього використовують фізіологічний розчин із концентрацією 0,9 % хлориду натрію). Це не менш важливо при культивуванні клітин та тканин, а також органів тварин та рослин.

Активний транспортпротікає із витратою енергії АТФ від меншої концентрації речовини до більшої. Він здійснюється за допомогою спеціальних білків-насосів. Білки перекачують через мембрану іони К+, Na+, Са2+ та інші, що сприяє транспорту найважливіших органічних речовин, а також виникненню нервових імпульсів тощо.

Ендоцитоз- це активний процес поглинання речовин клітиною, при якому мембрана утворює вп'ячування, а потім формує мембранні бульбашки - фагосоми,в яких укладені об'єкти, що поглинаються. Потім з фагосомою зливається первинна лізосома і утворюється вторинна лізосома,або фаголізосома,або травна вакуоля.Вміст бульбашки розщеплюється ферментами лізосом, а продукти розщеплення поглинаються та засвоюються клітиною. Неперетравлені залишки видаляються із клітини шляхом екзоцитозу. Розрізняють два основні види ендоцитозу: фагоцитоз та піноцитоз.

Фагоцитоз- це процес захоплення клітинною поверхнею та поглинання клітиною твердих частинок, а піноцитоз- Рідини. Фагоцитоз протікає переважно у тварин клітинах (одноклітинні тварини, лейкоцити людини), він забезпечує їх харчування, а то й захист організму (рис. 2.28).

Шляхом піноцитозу відбувається поглинання білків, комплексів антиген-антитіла в процесі імунних реакцій і т. д. Однак шляхом піноцитозу або фагоцитозу в клітину також потрапляють багато вірусів. У клітинах рослин та грибів фагоцитоз практично неможливий, тому вони оточені міцними клітинними оболонками.

Екзоцитоз- процес, зворотний до ендоцитозу. Таким чином виділяються неперетравлені залишки їжі з травних вакуолей, виводяться необхідні для життєдіяльності клітини та організму загалом речовини. Наприклад, передача нервових імпульсів відбувається завдяки виділенню нейроном, що посилає імпульс, хімічних посередників. медіаторів,а рослинних клітинах так виділяються допоміжні вуглеводи клітинної оболонки.

Клітинні оболонки клітин рослин, грибів та бактерій. Зовні від мембрани клітина може виділяти міцний каркас. клітинну оболонку,або клітинну стінку.

У рослин основу клітинної оболонки становить целюлоза,упакована у пучки по 50-100 молекул. Проміжки між ними заповнюють вода та інші вуглеводи. Оболонка рослинної клітини пронизана каналами плазмодесмами(рис. 2.29), якими проходять мембрани ендоплазматичної мережі.

По плазмодесмам здійснюється транспорт речовин між клітинами. Однак транспорт речовин, наприклад води, може відбуватися і по самих клітинних стінках. Згодом у клітинній оболонці рослин накопичуються різні речовини, у тому числі дубильні або жироподібні, що призводить до здерев'язання або випробування самої клітинної стінки, витіснення води та відмирання клітинного вмісту. Між клітинними стінками сусідніх клітин рослин розташовуються желеподібні прокладки – серединні пластинки, які скріплюють їх між собою та цементують тіло рослини загалом. Вони руйнуються лише в процесі дозрівання плодів та при опаданні листя.

Клітинні стінки клітин грибів утворені хітіном- Вуглеводом, що містить азот. Вони досить міцні і є зовнішнім скелетом клітини, але все ж таки, як і у рослин, перешкоджають фагоцитозу.

У бактерій до складу клітинної стінки входить вуглевод із фрагментами пептидів. муреїн,проте його зміст суттєво відрізняється у різних груп бактерій. Назовні від клітинної стінки можуть виділятися інші полісахариди, що утворюють слизову капсулу, що захищає бактерії від зовнішніх впливів.

Оболонка визначає форму клітини, служить механічною опорою, виконує захисну функцію, забезпечує осмотичні властивості клітини, обмежуючи розтяг живого вмісту і запобігаючи розриву клітини, що збільшується внаслідок надходження води. Крім того, клітинну стінку долають вода і розчинені в ній речовини, перш ніж потрапити до цитоплазми або, навпаки, при виході з неї, при цьому по клітинних стінках транспортується вода швидше, ніж по цитоплазмі.