Celična membrana: struktura in funkcija

Osnovna strukturna enota živega organizma je celica, ki je diferencirano mesto citoplazme, obdano s celično membrano. Ker celica opravlja veliko pomembnih funkcij, kot so reprodukcija, prehrana, gibanje, mora biti lupina plastična in gosta.

Zgodovina odkrivanja in študije celične membrane

Leta 1925 sta Grendel in Gorder izvedla uspešen eksperiment za identifikacijo "senc" rdečih krvnih celic ali praznih lupin. Kljub več napakam so znanstveniki odkrili lipidni dvosloj. Njihov trud je nadaljeval Danielle, Dawson leta 1935, Robertson leta 1960. Zaradi dolgoletnega dela in nabiranja argumentov leta 1972 sta Singer in Nicholson ustvarila likovno-mozaični model strukture membrane. Nadaljnji poskusi in študije so potrdili dela znanstvenikov.

Pomen

Kaj je celična membrana? Ta beseda je bila uporabljena pred več kot sto leti, v latinščini pomeni »film«, »lupina«. Tako določite mejo celice, ki je naravna pregrada med notranjo vsebino in zunanjim okoljem. Struktura celične membrane pomeni polprepustnost, zaradi katere lahko vlaga in hranila ter razkrojni produkti prosto prehajajo skozi njo. To lupino lahko imenujemo glavni strukturni del organizacije celice.

Upoštevajte osnovne funkcije celične membrane.

1. Ločuje notranjo vsebino celice in komponente zunanjega okolja.

2. Prispeva k ohranjanju stalne kemične sestave celice.

3. Regulira pravilen metabolizem.

4. Zagotavlja povezavo med celicami.

5. Prepozna signale.

6. Zaščitna funkcija.

"Plazemska lupina"

Zunanja celična membrana, imenovana tudi plazemska membrana, je ultramikroskopski film, katerega debelina je od pet do sedem nanometrov. Sestoji predvsem iz beljakovinskih spojin, fosfidov, vode. Film je elastičen, zlahka absorbira vodo in hitro poškoduje celovitost.

Razlikuje se po univerzalni strukturi. Ta membrana zavzema mejno pozicijo, sodeluje v njej volilni proces prepustnost, odstranjevanje razpadnih produktov, jih sintetizira. Odnos z "sosedi" in zanesljiva zaščita notranjih vsebin pred poškodbami je pomembna sestavina v taki zadevi celične strukture. Celična membrana živalskih organizmov je včasih prekrita z zelo tanko plastjo - glikokaliksom, sestavljenim iz beljakovin in polisaharidov. Rastlinske celice zunaj membrane zaščitena s celično steno, ki opravlja funkcije podpore in vzdržuje obliko. Glavna sestavina njegove sestave so vlakna (celuloza) - polisaharid, ki ni topen v vodi.

Tako zunanja celična membrana opravlja funkcijo obnavljanja, zaščite in interakcije z drugimi celicami.

Struktura celične membrane

Debelina te premične lupine se giblje od šest do deset nanometrov. Celična membrana celice ima posebno sestavo, katere osnova je lipidni dvosloj. Hidrofobni repi, ki so inertni za vodo, so nameščeni na notranji strani, medtem ko so hidrofilne glave, ki delujejo z vodo, izločene. Vsak lipid predstavlja fosfolipid, ki je rezultat interakcije snovi, kot sta glicerin in sfingozin. Lipidni skelet je tesno obdan z beljakovinami, ki se nahajajo v nekontinuiranem sloju. Nekateri od njih so potopljeni v lipidno plast, drugi skozi to. Posledično se oblikujejo vodoprepustna območja. Izvajajo jih ti funkcijo beljakovin različni. Nekateri od njih so encimi, ostalo so transportne beljakovine, ki prenašajo različne snovi iz zunanjega okolja v citoplazmo in nazaj.

Celična membrana je prežeta skozi in tesno povezana z integralnimi beljakovinami, periferna povezava pa je manj močna. Te beljakovine opravljajo pomembno funkcijo, ki je ohranjanje strukture membrane, sprejemanje in pretvarjanje signalov iz okolja, transportne snovi, kataliziranje reakcij, ki se pojavljajo na membranah.

Sestava

Osnova celične membrane je bimolekularna plast. Celica ima zaradi svoje kontinuitete pregradne in mehanske lastnosti. V različnih življenjskih obdobjih lahko ta dvoplastni sloj poškodujemo. Tako nastanejo strukturne napake skozi hidrofilne pore. V tem primeru se lahko spremenijo vse funkcije take komponente kot celične membrane. Jedro lahko trpi zaradi zunanjih vplivov.

Lastnosti

Celična membrana celice ima zanimive lastnosti. Zaradi fluidnosti te lupine ni toge strukture, glavni del beljakovin in lipidov, ki so del nje, se prosto giblje na ravnini membrane.

Na splošno je celična membrana asimetrična, zato je sestava beljakovinskih in lipidnih plasti drugačna. Plazemske mambrane v živalskih celicah z njihove zunanje strani imajo glikoproteinski sloj, ki opravlja receptorske in signalne funkcije, prav tako pa ima pomembno vlogo v procesu celične integracije v tkivo. Celična membrana je polarna, kar pomeni, da je na zunanji strani naboj pozitiven, na notranji strani pa je negativen. Poleg vsega navedenega ima celična stena selektiven vpogled. To pomeni, da poleg vode v celico preide le določena skupina molekul in ionov raztopljenih snovi. Koncentracija snovi, kot je natrij v večini celic, je bistveno nižja kot v zunanjem okolju. Za kalijeve ione je značilno drugačno razmerje: njihovo število v celici je veliko večje kot v okolju. V zvezi s tem so natrijevi ioni neločljivo povezani z željo, da prodrejo v celično membrano, kalijevi ioni pa se želijo sprostiti zunaj. V teh okoliščinah membrana aktivira poseben sistem, ki opravlja "črpalno" vlogo, izravnava koncentracijo snovi: natrijevi ioni se črpajo na celično površino in kalijevi ioni se črpajo navznoter. Ta značilnost je ena najpomembnejših funkcij celične membrane.

Podobna želja natrijevih in kalijevih ionov, da se premaknejo navzven od površine, ima pomembno vlogo pri prenosu sladkorja in aminokislin v celico. V procesu aktivnega odstranjevanja natrijevih ionov iz celične membrane nastajajo pogoji za nove vnose glukoze in aminokislin znotraj. Nasprotno, v procesu prenosa kalijevih ionov znotraj celice se ponovno napolni število "transporterjev" razgradnih produktov iz celice v zunanje okolje.

Kako se celica hrani skozi celično membrano?

Mnoge celice absorbirajo snovi skozi procese, kot so fagocitoza in pinocitoza. V prvi izvedbi prožna zunanja membrana ustvari majhno vdolbino, v kateri se nahaja zajeti delček. Nato premer vdolbine postane večji, dokler obdani delci ne vstopijo v celično citoplazmo. Skozi fagocitozo se nekatere protozoe hranijo, na primer, z amebami, pa tudi s krvnimi celicami - levkociti in fagociti. Podobno celice absorbirajo tekočino, ki vsebuje bistvena hranila. To se imenuje pinocytosis.

Zunanja membrana je tesno povezana z endoplazmatski retikulum celic.

V mnogih vrstah osnovnih tkivnih komponent so na površini membrane nameščene izbokline, gubice in mikrovile. Rastlinske celice na zunanji strani te lupine so prekrite z drugo, debelo in razločno v mikroskopu. Vlakno, iz katerega so narejeni, pomaga oblikovati oporo za tkiva rastlinskega izvora, na primer les. Živalske celice imajo tudi številne zunanje strukture, ki so na vrhu celične membrane. So zgolj zaščitne narave, primer tega je hitin, ki ga vsebujejo celične celice insektov.

Poleg celice obstaja tudi znotrajcelična membrana. Njegova naloga je razdeliti celico v več specializiranih zaprtih predelov - predelkov ali organelov, kjer je treba ohraniti določeno okolje.

Zato je nemogoče preceniti vlogo takšne sestavine osnovne enote živega organizma kot celične membrane. Struktura in funkcije kažejo na pomembno povečanje celotne površine celice, izboljšanje presnovnih procesov. Struktura te molekularne strukture vključuje beljakovine in lipide. Z ločitvijo celice od zunanjega okolja membrana zagotavlja njeno celovitost. Z njegovo pomočjo se medcelične vezi vzdržujejo na dovolj močni ravni, da tvorijo tkiva. V zvezi s tem lahko sklepamo, da eno od najpomembnejših vlog v celici igra celična membrana. Struktura in funkcije, ki jih opravlja, se v različnih celicah radikalno razlikujejo glede na njihov namen. S temi značilnostmi dosežemo različne fiziološke aktivnosti celičnih membran in njihove vloge v obstoj celic in tkiv.