Grana biologije koja se zove citologija proučava građu organizama, kao i biljaka, životinja i ljudi. Znanstvenici su otkrili da je sadržaj stanice, koji se nalazi unutar nje, građen prilično složeno. Okružen je takozvanim površinskim aparatom koji uključuje vanjsku staničnu membranu, supra-membranske strukture: glikokaliks te također mikrofilamente, pelikule i mikrotubule koji tvore njegov submembranski kompleks.

U ovom ćemo članku proučiti strukturu i funkcije vanjske stanične membrane, koja je dio površinskog aparata raznih vrsta stanica.

Koje funkcije obavlja vanjska stanična membrana?

Kao što je ranije opisano, vanjska membrana je dio površinskog aparata svake stanice, koji uspješno odvaja njezin unutarnji sadržaj i štiti stanične organele od nepovoljnih uvjeta iz okoline. Druga funkcija je osigurati metabolizam između staničnog sadržaja i tkivne tekućine, tako da vanjska stanična membrana prenosi molekule i ione koji ulaze u citoplazmu, a također pomaže u uklanjanju otpadnih i višak otrovnih tvari iz stanice.

Građa stanične membrane

Membrane ili plazma membrane različite vrste stanice se jako razlikuju jedna od druge. Uglavnom, svojom kemijskom strukturom, kao i relativnim sadržajem lipida, glikoproteina, proteina i, sukladno tome, prirodom receptora koji se nalaze u njima. Vanjski, koji je određen prvenstveno individualnim sastavom glikoproteina, sudjeluje u prepoznavanju podražaja iz okoline iu reakcijama same stanice na njihovo djelovanje. Neke vrste virusa mogu komunicirati s proteinima i glikolipidima staničnih membrana, zbog čega prodiru u stanicu. Virusi herpesa i gripe mogu se koristiti za izgradnju njihove zaštitne ljuske.

A virusi i bakterije, takozvani bakteriofagi, pričvrste se na staničnu membranu i otapaju je na mjestu dodira posebnim enzimom. Zatim molekula virusne DNK prolazi u rezultirajuću rupu.

Značajke strukture plazma membrane eukariota

Podsjetimo, vanjska stanična membrana obavlja funkciju transporta, odnosno prijenosa tvari unutar i iz nje u vanjski okoliš. Za izvođenje takvog procesa potrebna je posebna struktura. Doista, plazmalema je trajni, univerzalni sustav površinskog aparata. Ovo je tanak (2-10 Nm), ali prilično gust višeslojni film koji prekriva cijelu ćeliju. Njegovu su strukturu 1972. godine proučavali znanstvenici poput D. Singera i G. Nicholsona, te su također stvorili fluidno-mozaični model stanične membrane.

Glavni kemijski spojevi koji ga tvore su uređene molekule proteina i određenih fosfolipida, koje su ugrađene u tekući lipidni medij i nalikuju mozaiku. Dakle, stanična membrana se sastoji od dva sloja lipida, čiji su nepolarni hidrofobni "repovi" smješteni unutar membrane, a polarne hidrofilne glave okrenute su prema staničnoj citoplazmi i međustaničnoj tekućini.

Kroz lipidni sloj prodiru velike proteinske molekule koje tvore hidrofilne pore. Kroz njih se transportiraju vodene otopine glukoze i mineralnih soli. Neke proteinske molekule nalaze se i na vanjskoj i na unutarnjoj površini plazmaleme. Dakle, na vanjskoj staničnoj membrani u stanicama svih organizama s jezgrom nalaze se molekule ugljikohidrata povezane kovalentnim vezama s glikolipidima i glikoproteinima. Sadržaj ugljikohidrata u staničnoj membrani kreće se od 2 do 10%.

Građa plazmaleme prokariotskih organizama

Vanjska stanična membrana u prokariota obavlja slične funkcije kao plazma membrane stanica nuklearnih organizama, a to su: percepcija i prijenos informacija koje dolaze iz vanjskog okoliša, transport iona i otopina ui iz stanice, zaštita citoplazme od stranih reagense izvana. Može formirati mezosome - strukture koje nastaju kada se plazma membrana invaginira u stanicu. Mogu sadržavati enzime uključene u metaboličke reakcije prokariota, na primjer, replikaciju DNA i sintezu proteina.

Mezosomi također sadrže redoks enzime, a fotosintetici sadrže bakterioklorofil (kod bakterija) i fikobilin (kod cijanobakterija).

Uloga vanjskih membrana u međustaničnim kontaktima

Nastavljajući odgovoriti na pitanje koje funkcije obavlja vanjska stanična membrana, zadržimo se na njenoj ulozi. U biljnim stanicama u zidovima vanjske stanične membrane nastaju pore koje prelaze u celulozni sloj. Kroz njih citoplazma stanice može izlaziti prema van;

Zahvaljujući njima, veza između susjednih biljnih stanica je vrlo jaka. U ljudskim i životinjskim stanicama kontaktne točke između susjednih staničnih membrana nazivaju se dezmosomi. Karakteristični su za endotelne i epitelne stanice, a nalaze se i u kardiomiocitima.

Pomoćne tvorevine plazmaleme

Razumijevanje kako se biljne stanice razlikuju od životinjskih stanica pomaže proučavanje strukturnih značajki njihovih plazma membrana, koje ovise o funkcijama vanjske stanične membrane. Iznad njega u životinjskim stanicama nalazi se sloj glikokaliksa. Tvore ga polisaharidne molekule povezane s proteinima i lipidima vanjske stanične membrane. Zahvaljujući glikokaliksu dolazi do adhezije (sljepljivanja) između stanica, što dovodi do stvaranja tkiva, stoga sudjeluje u signalnoj funkciji plazmaleme - prepoznavanju podražaja iz okoline.

Kako se odvija pasivni transport određenih tvari kroz stanične membrane?

Kao što je ranije spomenuto, vanjska stanična membrana uključena je u proces prijenosa tvari između stanice i vanjskog okoliša. Postoje dvije vrste transporta kroz plazmalemu: pasivni (difuzijski) i aktivni transport. Prvi uključuje difuziju, olakšanu difuziju i osmozu. Kretanje tvari duž koncentracijskog gradijenta ovisi prije svega o masi i veličini molekula koje prolaze kroz staničnu membranu. Na primjer, male nepolarne molekule lako se otapaju u srednjem lipidnom sloju plazmaleme, kreću se kroz njega i završavaju u citoplazmi.

Velike molekule organskih tvari prodiru u citoplazmu uz pomoć posebnih proteinskih nosača. Oni imaju specifičnu vrstu i kada se povežu s česticom ili ionom, pasivno ih prenose kroz membranu duž koncentracijskog gradijenta bez utroška energije (pasivni transport). Ovaj proces temelji se na takvom svojstvu plazmaleme kao što je selektivna propusnost. Tijekom procesa energija ATP molekula se ne koristi, a stanica je čuva za druge metaboličke reakcije.

Aktivni transport kemijskih spojeva kroz plazmalemu

Budući da vanjska stanična membrana osigurava prijenos molekula i iona iz vanjskog okoliša u stanicu i natrag, postaje moguće ukloniti produkte disimilacije, koji su toksini, van, odnosno u međustaničnu tekućinu. događa se protiv gradijenta koncentracije i zahtijeva korištenje energije u obliku molekula ATP-a. Također uključuje proteine ​​nosače koji se nazivaju ATPaze, a koji su također enzimi.

Primjer takvog transporta je natrij-kalijeva pumpa (natrijevi ioni kreću se iz citoplazme u vanjski okoliš, a kalijevi se ioni pumpaju u citoplazmu). Za to su sposobne epitelne stanice crijeva i bubrega. Vrste ove metode prijenosa su procesi pinocitoze i fagocitoze. Dakle, proučavajući koje funkcije obavlja vanjska stanična membrana, može se utvrditi da su heterotrofni protisti, kao i stanice viših životinjskih organizama, na primjer, leukociti, sposobni za procese pino- i fagocitoze.

Bioelektrični procesi u staničnoj membrani

Utvrđeno je da postoji razlika potencijala između vanjske površine plazma membrane (ona je pozitivno nabijena) i sloja stijenke citoplazme koji je negativno nabijen. Nazvan je potencijal mirovanja, a svojstven je svim živim stanicama. A živčano tkivo ne samo da ima potencijal mirovanja, već je također sposobno provoditi slabe biostruje, što se naziva procesom ekscitacije. Vanjske membrane živčanih stanica-neurona, primajući iritaciju od receptora, počinju mijenjati naboje: ioni natrija masovno ulaze u stanicu i površina plazmaleme postaje elektronegativna. I sloj blizu stijenke citoplazme, zbog viška kationa, dobiva pozitivan naboj. Ovo objašnjava zašto se vanjska stanična membrana neurona ponovno puni, što uzrokuje provođenje živčanih impulsa, koji je u osnovi procesa pobude.

Stanična membrana je struktura koja prekriva vanjsku stranu stanice. Također se naziva citolema ili plazmalema.

Ova tvorevina je građena od bilipidnog sloja (dvosloja) u koji su ugrađene bjelančevine. Ugljikohidrati koji čine plazmalemu su u vezanom stanju.

Raspodjela glavnih komponenti plazmaleme je sljedeća: više od polovice kemijskog sastava čine proteini, četvrtinu zauzimaju fosfolipidi, a desetina je kolesterol.

Stanična membrana i njezine vrste

Stanična membrana je tanki film, čiju osnovu čine slojevi lipoproteina i proteina.

Prema lokalizaciji razlikuju se membranske organele, koje imaju neke značajke u biljnim i životinjskim stanicama:

• mitohondriji;
• jezgra;
• endoplazmatski retikulum;
• Golgijev kompleks;
• lizosomi;
• kloroplasti (u biljnim stanicama).

Također postoji unutarnja i vanjska (plazmolema) stanična membrana.

Građa stanične membrane

Stanična membrana sadrži ugljikohidrate koji je prekrivaju u obliku glikokaliksa. Ovo je supra-membranska struktura koja obavlja funkciju barijere. Proteini koji se ovdje nalaze su u slobodnom stanju. Nevezani proteini sudjeluju u enzimskim reakcijama, osiguravajući izvanstaničnu razgradnju tvari.

Proteini citoplazmatske membrane predstavljeni su glikoproteinima. Proteini koji su potpuno uključeni u lipidni sloj (cijelom dužinom) prema svom kemijskom sastavu svrstavaju se u integralne proteine. Također periferno, ne doseže jednu od površina plazmaleme.

Prvi funkcioniraju kao receptori, vežu se za neurotransmitere, hormone i druge tvari. Insercijski proteini su neophodni za izgradnju ionskih kanala kroz koje se odvija transport iona i hidrofilnih supstrata. Potonji su enzimi koji kataliziraju unutarstanične reakcije.

Osnovna svojstva plazma membrane

Lipidni dvosloj sprječava prodor vode. Lipidi su hidrofobni spojevi predstavljeni u stanici fosfolipidima. Fosfatna skupina je okrenuta prema van i sastoji se od dva sloja: vanjskog, usmjerenog prema izvanstaničnom okruženju, i unutarnjeg, koji omeđuje unutarstanični sadržaj.

Područja topljiva u vodi nazivaju se hidrofilne glave. Mjesta masnih kiselina usmjerena su u stanicu, u obliku hidrofobnih repova. Hidrofobni dio stupa u interakciju sa susjednim lipidima, što osigurava njihovo međusobno vezanje. Dvostruki sloj ima selektivnu propusnost u različitim područjima.

Dakle, u sredini je membrana nepropusna za glukozu i ureu; ovdje slobodno prolaze hidrofobne tvari: ugljični dioksid, kisik, alkohol. Kolesterol je važan; sadržaj potonjeg određuje viskoznost plazmaleme.

Funkcije vanjske stanične membrane

Karakteristike funkcija ukratko su navedene u tablici:

Koja je važnost stanične membrane

Stanična membrana je uključena u održavanje homeostaze zbog visoke selektivnosti tvari koje ulaze i izlaze iz stanice (u biologiji se to naziva selektivna propusnost).

Izdanci plazmaleme dijele stanicu na odjeljke (odjeljke) odgovorne za obavljanje određenih funkcija. Specifično dizajnirane membrane koje odgovaraju tekućem mozaičnom uzorku osiguravaju cjelovitost stanice.

Stanična membrana - molekularna struktura koja se sastoji od lipida i proteina. Njegova glavna svojstva i funkcije:

• odvajanje sadržaja bilo koje stanice od vanjskog okruženja, osiguravajući njegovu cjelovitost;
• kontrola i uspostavljanje razmjene između okoline i stanice;
• unutarstanične membrane dijele stanicu na posebne odjeljke: organele ili odjeljke.

Riječ "membrana" na latinskom znači "film". Ako govorimo o staničnoj membrani, onda je to kombinacija dvaju filmova koji imaju različita svojstva.

Biološka membrana uključuje tri vrste proteina:

1. Periferni – nalazi se na površini filma;
2. Integralni – potpuno prodiru kroz membranu;
3. Poluintegralni - jedan kraj prodire u bilipidni sloj.

Koje funkcije obavlja stanična membrana?

1. Stanična stijenka je izdržljiva stanična membrana koja se nalazi izvan citoplazmatske membrane. Obavlja zaštitne, transportne i strukturalne funkcije. Prisutan u mnogim biljkama, bakterijama, gljivama i arhejama.

2. Omogućuje barijernu funkciju, odnosno selektivan, reguliran, aktivan i pasivan metabolizam s vanjskom okolinom.

3. Sposoban za prijenos i pohranu informacija, a također sudjeluje u procesu reprodukcije.

4. Obavlja transportnu funkciju koja može prenositi tvari ui iz stanice kroz membranu.

5. Stanična membrana ima jednosmjernu vodljivost. Zahvaljujući tome, molekule vode mogu bez odlaganja proći kroz staničnu membranu, a molekule drugih tvari prodiru selektivno.

6. Uz pomoć stanične membrane, vode, kisika i hranjivim tvarima, a preko njega se uklanjaju proizvodi staničnog metabolizma.

7. Obavlja stanični metabolizam preko membrana, a može ih obavljati pomoću 3 glavne vrste reakcija: pinocitoza, fagocitoza, egzocitoza.

8. Membrana osigurava specifičnost međustaničnih kontakata.

9. Membrana sadrži brojne receptore koji su sposobni percipirati kemijske signale - medijatore, hormone i mnoge druge biološki aktivne tvari. Dakle, ima moć promijeniti metaboličku aktivnost stanice.

10. Osnovna svojstva i funkcije stanične membrane:

• Matrica
• Prepreka
• Prijevoz
• energija
• Mehanički
• Enzimski
• Receptor
• Zaštitni
• Obilježava
• Biopotencijal

Koju funkciju ima plazma membrana u stanici?

1. Razgraničava sadržaj ćelije;
2. Provodi ulazak tvari u stanicu;
3. Omogućuje uklanjanje niza tvari iz stanice.

Građa stanične membrane

Stanične membrane uključuju lipide 3 klase:

• glikolipidi;
• Fosfolipidi;
• Kolesterol.

U osnovi, stanična membrana sastoji se od proteina i lipida, a debljina joj nije veća od 11 nm. Od 40 do 90% svih lipida su fosfolipidi. Također je važno napomenuti glikolipide, koji su jedna od glavnih komponenti membrane.

Građa stanične membrane je troslojna. U središtu se nalazi homogeni tekući bilipidni sloj, a proteini ga prekrivaju s obje strane (kao mozaik), djelomično prodirući u debljinu. Proteini su također potrebni za membranu kako bi omogućila posebnim tvarima ui iz stanica koje ne mogu prodrijeti kroz masni sloj. Na primjer, ioni natrija i kalija.

• Ovo je zanimljivo -

Struktura stanice - video

13. Biološke stanične membrane. Njihova svojstva, struktura i funkcije.

plazma membrana , ili plazmalema,- najtrajnija, osnovna, univerzalna membrana za sve stanice. To je tanki (oko 10 nm) film koji prekriva cijelu stanicu. Plazmalema se sastoji od proteinskih molekula i fosfolipida (slika 1.6).

Molekule fosfolipida raspoređene su u dva reda - s hidrofobnim krajevima prema unutra, hidrofilnim glavama prema unutarnjoj i vanjskoj vodenoj sredini. Na nekim mjestima, dvosloj (dvostruki sloj) fosfolipida prodiru skroz i skroz proteinske molekule (integralni proteini). Unutar takvih proteinskih molekula postoje kanali - pore kroz koje prolaze tvari topive u vodi. Druge proteinske molekule prodiru lipidni dvosloj do pola s jedne ili s druge strane (poluintegralni proteini). Na površini membrana eukariotskih stanica nalaze se periferni proteini. Molekule lipida i proteina drže se zajedno zahvaljujući hidrofilno-hidrofobnim interakcijama.

Svojstva i funkcije membrana. Sve stanične membrane su pokretne fluidne strukture, budući da molekule lipida i proteina nisu međusobno povezane kovalentnim vezama i mogu se prilično brzo kretati u ravnini membrane. Zahvaljujući tome, membrane mogu mijenjati svoju konfiguraciju, tj. imaju fluidnost.

Membrane su vrlo dinamične strukture. Brzo se oporavljaju od oštećenja, a također se rastežu i skupljaju pokretima stanica.

Membrane različitih vrsta stanica značajno se razlikuju kako u kemijskom sastavu tako iu relativnom sadržaju proteina, glikoproteina, lipida u njima, a posljedično i u prirodi receptora koje sadrže. Svaki tip stanice stoga karakterizira individualnost, koja je uglavnom određena glikoproteini. Uključeni su glikoproteini razgranatog lanca koji strše iz stanične membrane prepoznavanje faktora vanjskom okruženju, kao i u međusobnom prepoznavanju srodnih stanica. Na primjer, jajašce i spermij međusobno se prepoznaju pomoću glikoproteina na površini stanice, koji se međusobno uklapaju kao zasebni elementi cijele strukture. Takvo međusobno prepoznavanje nužna je faza koja prethodi oplodnji.

Sličan fenomen se opaža u procesu diferencijacije tkiva. U ovom slučaju, stanice slične strukture, uz pomoć područja prepoznavanja plazmaleme, pravilno su usmjerene jedna prema drugoj, čime se osigurava njihova adhezija i stvaranje tkiva. Povezano s prepoznavanjem prometna regulacija molekula i iona kroz membranu, kao i imunološki odgovor u kojem glikoproteini imaju ulogu antigena. Šećeri stoga mogu funkcionirati kao informacijske molekule (poput proteina i nukleinskih kiselina). Membrane također sadrže specifične receptore, prijenosnike elektrona, pretvarače energije i enzimske proteine. Proteini sudjeluju u osiguravanju transporta određenih molekula u ili iz stanice, osiguravaju strukturnu vezu između citoskeleta i staničnih membrana ili služe kao receptori za primanje i pretvaranje kemijskih signala iz okoline.

Najvažnije svojstvo membrane je također selektivna propusnost. To znači da molekule i ioni kroz nju prolaze različitim brzinama, a što su molekule veće, to sporije prolaze kroz membranu. Ovo svojstvo definira plazma membranu kao osmotska barijera. Voda i plinovi otopljeni u njoj imaju maksimalnu sposobnost prodiranja; Ioni mnogo sporije prolaze kroz membranu. Difuzija vode kroz membranu naziva se osmozom.

Postoji nekoliko mehanizama za prijenos tvari kroz membranu.

Difuzija- prodiranje tvari kroz membranu po koncentracijskom gradijentu (od područja gdje je njihova koncentracija viša do područja gdje je njihova koncentracija niža). Difuzni transport tvari (voda, ioni) provodi se uz sudjelovanje membranskih proteina, koji imaju molekularne pore, ili uz sudjelovanje lipidne faze (za tvari topljive u mastima).

Uz olakšanu difuziju posebni membranski transportni proteini se selektivno vežu za jedan ili drugi ion ili molekulu i transportiraju ih kroz membranu duž koncentracijskog gradijenta.

Aktivni transport uključuje troškove energije i služi za prijenos tvari u odnosu na njihov koncentracijski gradijent. On provode posebni proteini nosači koji tvore tzv ionske pumpe. Najviše je proučavana Na - / K - pumpa u životinjskim stanicama, koja aktivno pumpa Na + ione dok apsorbira K - ione. Zbog toga se u stanici održava viša koncentracija K - i niža koncentracija Na + u odnosu na okolinu. Ovaj proces zahtijeva ATP energiju.

Kao rezultat aktivnog transporta pomoću membranske pumpe u stanici, također se regulira koncentracija Mg 2- i Ca 2+.

Tijekom procesa aktivnog transporta iona u stanicu, različiti šećeri, nukleotidi i aminokiseline prodiru kroz citoplazmatsku membranu.

Makromolekule proteina, nukleinskih kiselina, polisaharida, lipoproteinskih kompleksa itd. ne prolaze kroz stanične membrane, za razliku od iona i monomera. Transport makromolekula, njihovih kompleksa i čestica u stanicu odvija se na potpuno drugačiji način - endocitozom. Na endocitoza (endo...- prema unutra) određeno područje plazmaleme hvata i, takoreći, obavija izvanstanični materijal, zatvarajući ga u membransku vakuolu koja nastaje kao rezultat invaginacije membrane. Zatim se takva vakuola povezuje s lizosomom, čiji enzimi razgrađuju makromolekule u monomere.

Obrnuti proces od endocitoze je egzocitoza (egzo...- van). Zahvaljujući njemu, stanica uklanja unutarstanične proizvode ili neprobavljene ostatke zatvorene u vakuolama ili pu-

zyryki. Vezikula se približava citoplazmatskoj membrani, stapa se s njom i njen sadržaj izlazi u okolinu. Tako se uklanjaju probavni enzimi, hormoni, hemiceluloza itd.

Dakle, biološke membrane, kao glavni strukturni elementi stanice, ne služe samo kao fizičke granice, već su dinamičke funkcionalne površine. Na membranama organela odvijaju se brojni biokemijski procesi, kao što su aktivna apsorpcija tvari, pretvorba energije, sinteza ATP-a i dr.

Funkcije bioloških membrana sljedeće:

Oni odvajaju sadržaj stanice od vanjske sredine i sadržaj organela od citoplazme.

Oni osiguravaju transport tvari u i iz stanice, iz citoplazme u organele i obrnuto.

Djeluju kao receptori (primaju i pretvaraju kemikalije iz okoliša, prepoznaju stanične tvari itd.).

Oni su katalizatori (omogućuju kemijske procese u blizini membrane).

Sudjelujte u pretvorbi energije.