Strukturen af ​​den ydre cellemembran kort. Strukturen og egenskaberne af biologiske cellemembraner

biologiske membraner- det generelle navn på funktionelt aktive overfladestrukturer, der begrænser celler (cellulære eller plasmamembraner) og intracellulære organeller (membraner af mitokondrier, kerner, lysosomer, endoplasmatisk retikulum osv.). De indeholder lipider, proteiner, heterogene molekyler (glykoproteiner, glycolipider) og, afhængigt af den udførte funktion, adskillige mindre komponenter: coenzymer, nukleinsyrer, antioxidanter, carotenoider, uorganiske ioner osv.

Den koordinerede funktion af membransystemer - receptorer, enzymer, transportmekanismer - hjælper med at opretholde cellehomeostase og reagerer samtidig hurtigt på ændringer i det ydre miljø.

Til biologiske membraners hovedfunktioner kan tilskrives:

adskillelse af cellen fra miljøet og dannelsen af ​​intracellulære rum (rum);

kontrol og regulering af transporten af ​​en lang række stoffer gennem membraner;

deltagelse i tilvejebringelse af intercellulære interaktioner, transmission af signaler inde i cellen;

omdannelse af energien fra fødevarers organiske stoffer til energien af ​​kemiske bindinger af ATP-molekyler.

Den molekylære organisation af plasma (celle) membranen i alle celler er omtrent den samme: den består af to lag af lipidmolekyler med mange specifikke proteiner inkluderet i det. Nogle membranproteiner har enzymatisk aktivitet, mens andre binder næringsstoffer fra miljøet og sikrer deres transport ind i cellen gennem membraner. Membranproteiner er kendetegnet ved arten af ​​deres association med membranstrukturer. Nogle proteiner, kaldet ekstern eller perifer , løst bundet til overfladen af ​​membranen, andre, kaldet intern eller integral , er nedsænket inde i membranen. Perifere proteiner ekstraheres let, mens integrale proteiner kun kan isoleres ved hjælp af rengøringsmidler eller organiske opløsningsmidler. På fig. 4 viser strukturen af ​​plasmamembranen.

De ydre, eller plasma, membraner af mange celler, såvel som membraner af intracellulære organeller, såsom mitokondrier, chloroplaster, blev isoleret i en fri form, og deres molekylære sammensætning blev undersøgt. Alle membraner indeholder polære lipider i en mængde, der spænder fra 20 til 80% af dens masse, afhængigt af typen af ​​membraner, resten står hovedsageligt for af proteiner. Så i dyrecellers plasmamembraner er mængden af ​​proteiner og lipider som regel omtrent den samme; den indre mitokondriemembran indeholder omkring 80 % proteiner og kun 20 % lipider, mens myelinmembranerne i hjerneceller tværtimod indeholder omkring 80 % lipider og kun 20 % proteiner.

Ris. 4. Struktur af plasmamembranen

Lipiddelen af ​​membranerne er en blanding af forskellige slags polære lipider. Polære lipider, som omfatter phosphoglycerolipider, sphingolipider, glycolipider, lagres ikke i fedtceller, men er inkorporeret i cellemembraner og i strengt definerede forhold.

Alle polære lipider i membraner fornyes konstant under metabolisme; under normale forhold etableres en dynamisk stationær tilstand i cellen, hvor hastigheden af ​​lipidsyntese er lig med hastigheden af ​​deres henfald.

Dyrecellers membraner indeholder hovedsageligt phosphoglycerolipider og i mindre grad sphingolipider; triacylglyceroler findes kun i spormængder. Nogle membraner af dyreceller, især den ydre plasmamembran, indeholder betydelige mængder kolesterol og dets estere (fig. 5).

Fig.5. Membranlipider

I øjeblikket er den generelt accepterede model for strukturen af ​​membraner den flydende mosaikmodel, der blev foreslået i 1972 af S. Singer og J. Nicholson.

Ifølge hende kan proteiner sammenlignes med isbjerge, der flyder i et lipidhav. Som nævnt ovenfor er der 2 typer membranproteiner: integrale og perifere. Integrerede proteiner trænger igennem membranen, det er de amfipatiske molekyler. Perifere proteiner trænger ikke ind i membranen og er mindre stærkt forbundet med den. Den vigtigste kontinuerlige del af membranen, det vil sige dens matrix, er det polære lipid-dobbeltlag. Ved normal celletemperatur er matrixen i flydende tilstand, som er tilvejebragt af et vist forhold mellem mættede og umættede fedtsyrer i de hydrofobe haler af polære lipider.

Den flydende mosaikmodel antyder også, at der på overfladen af ​​integrerede proteiner placeret i membranen er R-grupper af aminosyrerester (hovedsageligt hydrofobe grupper, på grund af hvilke proteinerne synes at "opløses" i den centrale hydrofobe del af dobbeltlaget) . Samtidig er der på overfladen af ​​perifere eller eksterne proteiner hovedsageligt hydrofile R-grupper, som tiltrækkes af de hydrofilt ladede polære hoveder af lipider på grund af elektrostatiske kræfter. Integrale proteiner, og de inkluderer enzymer og transportproteiner, er kun aktive, hvis de er placeret inde i den hydrofobe del af dobbeltlaget, hvor de opnår den rumlige konfiguration, der er nødvendig for manifestationen af ​​aktivitet (fig. 6). Det skal endnu en gang understreges, at der ikke dannes kovalente bindinger mellem molekylerne i dobbeltlaget og heller ikke mellem proteinerne og lipiderne i dobbeltlaget.

Fig.6. Membranproteiner

Membranproteiner kan bevæge sig frit i det laterale plan. Perifere proteiner flyder bogstaveligt talt på overfladen af ​​det dobbelte "hav", mens integrale proteiner, som isbjerge, er næsten helt nedsænket i kulbrintelaget.

De fleste af membranerne er asymmetriske, det vil sige, at de har ulige sider. Denne asymmetri kommer til udtryk i følgende:

For det første det faktum, at de indre og ydre sider af plasmamembranerne i bakterie- og dyreceller er forskellige i sammensætningen af ​​polære lipider. For eksempel indeholder det indre lipidlag af humane erytrocytmembraner hovedsageligt phosphatidylethanolamin og phosphatidylserin, mens det ydre lipidlag indeholder phosphatidylcholin og sphingomyelin.

· For det andet virker nogle transportsystemer i membraner kun i én retning. For eksempel er der i erytrocytternes membraner et transportsystem ("pumpe"), der pumper Na + -ioner fra cellen til miljøet, og K + -ioner - inde i cellen på grund af den energi, der frigives under ATP-hydrolyse.

For det tredje indeholder den ydre overflade af plasmamembranen et meget stort antal oligosaccharidgrupper, som er hovederne af glycolipider og oligosaccharidsidekæder af glycoproteiner, mens der praktisk talt ikke er nogen oligosaccharidgrupper på den indre overflade af plasmamembranen.

Asymmetrien af ​​biologiske membraner er bevaret på grund af det faktum, at overførslen af ​​individuelle fosfolipidmolekyler fra den ene side af lipid-dobbeltlaget til den anden er meget vanskelig af energimæssige årsager. Det polære lipidmolekyle er i stand til at bevæge sig frit på sin side af dobbeltlaget, men er begrænset i sin evne til at hoppe til den anden side.

Lipidmobilitet afhænger af det relative indhold og typen af ​​tilstedeværende umættede fedtsyrer. Kulbrintekarakteren af ​​fedtsyrekæder giver membranegenskaberne flydende, mobilitet. Ved tilstedeværelse af cis-umættede fedtsyrer er kohæsionskræfterne mellem kæderne svagere end ved mættede fedtsyrer alene, og lipider bevarer høj mobilitet selv ved lave temperaturer.

På ydersiden af ​​membranerne er der specifikke genkendelsessteder, hvis funktion er at genkende bestemte molekylære signaler. For eksempel er det gennem membranen, at nogle bakterier opfatter små ændringer i næringsstofkoncentrationen, hvilket stimulerer deres bevægelse mod fødekilden; kaldes dette fænomen kemotaksi.

Membranerne i forskellige celler og intracellulære organeller har en vis specificitet på grund af deres struktur, kemiske sammensætning og funktioner. Følgende hovedgrupper af membraner i eukaryote organismer skelnes:

plasmamembran (ydre cellemembran, plasmalemma),

kernemembranen

Det endoplasmatiske retikulum

membraner i Golgi-apparatet, mitokondrier, kloroplaster, myelinskeder,

excitable membraner.

I prokaryote organismer er der udover plasmamembranen intracytoplasmatiske membranformationer; i heterotrofe prokaryoter kaldes de mesosomer. Sidstnævnte dannes ved invagination i den ydre cellemembran og forbliver i nogle tilfælde i kontakt med den.

erytrocytmembran består af proteiner (50%), lipider (40%) og kulhydrater (10%). Hovedparten af ​​kulhydrater (93%) er forbundet med proteiner, resten - med lipider. I membranen er lipider arrangeret asymmetrisk i modsætning til det symmetriske arrangement i miceller. For eksempel findes cephalin overvejende i det indre lag af lipider. Denne asymmetri opretholdes tilsyneladende på grund af den tværgående bevægelse af phospholipider i membranen, udført ved hjælp af membranproteiner og på grund af metabolismens energi. I det indre lag af erytrocytmembranen er hovedsageligt sphingomyelin, phosphatidylethanolamin, phosphatidylserin, i det ydre lag - phosphatidylcholin. Erytrocytmembranen indeholder et integreret glykoprotein glycophorin, bestående af 131 aminosyrerester og penetrerende membranen, og det såkaldte band 3-protein, bestående af 900 aminosyrerester. Kulhydratkomponenterne i glycophorin udfører en receptorfunktion for influenzavirus, phytohæmagglutininer og en række hormoner. Et andet integreret protein indeholdende få kulhydrater og trænge ind i membranen blev også fundet i erytrocytmembranen. Han kaldes tunnel protein(komponent a), da det antages, at det danner en kanal for anioner. Det perifere protein forbundet med den indvendige side af erytrocytmembranen er spektrin.

Myelin membraner , omkringliggende axoner af neuroner, er flerlagede, de indeholder en stor mængde lipider (ca. 80%, halvdelen af ​​dem er fosfolipider). Proteinerne i disse membraner er vigtige for fikseringen af ​​membransalte, der ligger over hinanden.

kloroplastmembraner. Kloroplaster er dækket af en to-lags membran. Den ydre membran har en vis lighed med mitokondrier. Ud over denne overflademembran har kloroplaster et indre membransystem - lameller. Lameller danner eller fladtrykte vesikler - thylakoider, som, placeret over hinanden, samles i pakker (grana) eller danner et membransystem af stroma (stroma-lameller). Lamella gran og stroma på ydersiden af ​​thylakoidmembranen er koncentrerede hydrofile grupper, galacto- og sulfolipider. Den fytoliske del af klorofylmolekylet er nedsænket i kuglen og er i kontakt med de hydrofobe grupper af proteiner og lipider. Klorofylets porphyrinkerner er hovedsageligt lokaliseret mellem de tilstødende membraner i granens thylakoider.

Indre (cytoplasmatisk) membran af bakterier i struktur ligner de indre membraner af kloroplaster og mitokondrier. Det indeholder enzymer i åndedrætskæden, aktiv transport; enzymer involveret i dannelsen af ​​membrankomponenter. Den overvejende komponent i bakteriemembraner er proteiner: protein/lipid-forholdet (efter vægt) er 3:1. Den ydre membran af gram-negative bakterier, sammenlignet med den cytoplasmatiske, indeholder en mindre mængde af forskellige fosfolipider og proteiner. Begge membraner adskiller sig i lipidsammensætning. Den ydre membran indeholder proteiner, der danner porer til indtrængning af mange lavmolekylære stoffer. En karakteristisk komponent i den ydre membran er også et specifikt lipopolysaccharid. En række ydre membranproteiner tjener som receptorer for fager.

Virus membran. Blandt vira er membranstrukturer karakteristiske for dem, der indeholder et nukleocapsid, som består af et protein og en nukleinsyre. Denne "kerne" af vira er omgivet af en membran (kappe). Det består også af et dobbeltlag af lipider med glycoproteiner inkluderet i det, hovedsageligt placeret på overfladen af ​​membranen. I en række vira (mikrovirus) kommer 70-80% af alle proteiner ind i membranerne, de resterende proteiner er indeholdt i nukleokapsiden.

Således er cellemembraner meget komplekse strukturer; deres konstituerende molekylære komplekser danner en ordnet todimensionel mosaik, som giver membranoverfladen biologisk specificitet.

Den grundlæggende strukturelle enhed af en levende organisme er en celle, som er en differentieret del af cytoplasmaet omgivet af en cellemembran. I lyset af det faktum, at cellen udfører mange vigtige funktioner, såsom reproduktion, ernæring, bevægelse, skal skallen være plastisk og tæt.

Historien om opdagelsen og forskningen af ​​cellemembranen

I 1925 lavede Grendel og Gorder et vellykket eksperiment for at identificere "skyggerne" af erytrocytter eller tomme skaller. På trods af flere grove fejltagelser opdagede forskere lipid-dobbeltlaget. Deres arbejde blev videreført af Danielli, Dawson i 1935, Robertson i 1960. Som et resultat af mange års arbejde og ophobningen af ​​argumenter i 1972 skabte Singer og Nicholson en flydende mosaikmodel af membranens struktur. Yderligere eksperimenter og undersøgelser bekræftede videnskabsmænds værker.

Betyder

Hvad er en cellemembran? Dette ord begyndte at blive brugt for mere end hundrede år siden, oversat fra latin betyder det "film", "hud". Så udpege cellens grænse, som er en naturlig barriere mellem det indre indhold og det ydre miljø. Strukturen af ​​cellemembranen antyder semipermeabilitet, på grund af hvilken fugt og næringsstoffer og henfaldsprodukter frit kan passere gennem den. Denne skal kan kaldes den vigtigste strukturelle komponent i cellens organisation.

Overvej cellemembranens hovedfunktioner

1. Adskiller det interne indhold af cellen og komponenterne i det eksterne miljø.

2. Hjælper med at opretholde en konstant kemisk sammensætning af cellen.

3. Regulerer det korrekte stofskifte.

4. Giver sammenkobling mellem celler.

5. Genkender signaler.

6. Beskyttelsesfunktion.

"Plasmaskal"

Den ydre cellemembran, også kaldet plasmamembranen, er en ultramikroskopisk film, der er fem til syv nanometer tyk. Den består hovedsageligt af proteinforbindelser, phospholid, vand. Filmen er elastisk, absorberer let vand og genopretter også hurtigt sin integritet efter beskadigelse.

Adskiller sig i en universel struktur. Denne membran indtager en grænseposition, deltager i processen med selektiv permeabilitet, udskillelse af henfaldsprodukter, syntetiserer dem. Forholdet til "naboerne" og den pålidelige beskyttelse af det indre indhold mod skader gør det til en vigtig komponent i en sag som cellens struktur. Dyreorganismers cellemembran viser sig nogle gange at være dækket af det tyndeste lag - glycocalyx, som omfatter proteiner og polysaccharider. Planteceller uden for membranen er beskyttet af en cellevæg, der fungerer som støtte og bevarer formen. Hovedkomponenten i dens sammensætning er fiber (cellulose) - et polysaccharid, der er uopløseligt i vand.

Således udfører den ydre cellemembran funktionen af ​​reparation, beskyttelse og interaktion med andre celler.

Strukturen af ​​cellemembranen

Tykkelsen af ​​denne bevægelige skal varierer fra seks til ti nanometer. Cellemembranen i en celle har en speciel sammensætning, hvis basis er lipid-dobbeltlaget. De hydrofobe haler, som er inerte over for vand, er placeret på indersiden, mens de hydrofile hoveder, som interagerer med vand, er vendt udad. Hvert lipid er et fosfolipid, som er resultatet af interaktionen af ​​stoffer som glycerol og sphingosin. Lipidstilladset er tæt omgivet af proteiner, som er placeret i et ikke-kontinuerligt lag. Nogle af dem er nedsænket i lipidlaget, resten passerer gennem det. Som følge heraf dannes vandgennemtrængelige områder. Funktionerne udført af disse proteiner er forskellige. Nogle af dem er enzymer, resten er transportproteiner, der transporterer forskellige stoffer fra det ydre miljø til cytoplasmaet og omvendt.

Cellemembranen er gennemtrængt og tæt forbundet med integrerede proteiner, mens forbindelsen med perifere er mindre stærk. Disse proteiner udfører en vigtig funktion, som er at vedligeholde membranens struktur, modtage og konvertere signaler fra miljøet, transportere stoffer og katalysere reaktioner, der opstår på membraner.

Forbindelse

Grundlaget for cellemembranen er et bimolekylært lag. På grund af sin kontinuitet har cellen barriere og mekaniske egenskaber. På forskellige stadier af livet kan dette dobbeltlag blive forstyrret. Som et resultat dannes strukturelle defekter af gennem hydrofile porer. I dette tilfælde kan absolut alle funktioner af en sådan komponent som en cellemembran ændre sig. I dette tilfælde kan kernen lide af ydre påvirkninger.

Ejendomme

Cellemembranen i en celle har interessante funktioner. På grund af dens fluiditet er denne skal ikke en stiv struktur, og hovedparten af ​​proteinerne og lipiderne, der udgør dens sammensætning, bevæger sig frit på membranens plan.

Generelt er cellemembranen asymmetrisk, så sammensætningen af ​​protein- og lipidlagene er forskellig. Plasmamembraner i dyreceller har et glykoproteinlag på deres ydre side, som udfører receptor- og signalfunktioner og spiller også en vigtig rolle i processen med at kombinere celler i væv. Cellemembranen er polær, det vil sige, at ladningen på ydersiden er positiv, og på indersiden er den negativ. Ud over alt det ovenstående har cellemembranen selektiv indsigt.

Det betyder, at der udover vand kun er en vis gruppe af molekyler og ioner af opløste stoffer, der tillades ind i cellen. Koncentrationen af ​​et stof som natrium i de fleste celler er meget lavere end i det ydre miljø. For kaliumioner er et andet forhold karakteristisk: deres antal i cellen er meget højere end i miljøet. I denne henseende har natriumioner en tendens til at trænge ind i cellemembranen, og kaliumioner har en tendens til at blive frigivet udenfor. Under disse omstændigheder aktiverer membranen et specielt system, der udfører en "pumpende" rolle, udjævner koncentrationen af ​​stoffer: natriumioner pumpes ud til celleoverfladen, og kaliumioner pumpes indad. Denne funktion er inkluderet i cellemembranens vigtigste funktioner.

Denne tendens af natrium- og kaliumioner til at bevæge sig indad fra overfladen spiller en stor rolle i transporten af ​​sukker og aminosyrer ind i cellen. I processen med aktivt at fjerne natriumioner fra cellen, skaber membranen betingelser for nye tilstrømninger af glukose og aminosyrer indeni. Tværtimod, i processen med at overføre kaliumioner ind i cellen, genopfyldes antallet af "transportører" af henfaldsprodukter fra inde i cellen til det ydre miljø.

Hvordan får cellen næring gennem cellemembranen?

Mange celler optager stoffer gennem processer som fagocytose og pinocytose. I den første variant skabes en lille fordybning af en fleksibel ydre membran, hvori den opfangede partikel er placeret. Så bliver fordybningens diameter større, indtil den omgivne partikel kommer ind i cellecytoplasmaet. Gennem fagocytose fodres nogle protozoer, såsom amøber, samt blodceller - leukocytter og fagocytter. På samme måde absorberer celler væske, der indeholder de nødvendige næringsstoffer. Dette fænomen kaldes pinocytose.

Den ydre membran er tæt forbundet med cellens endoplasmatiske retikulum.

I mange typer af grundlæggende vævskomponenter er fremspring, folder og mikrovilli placeret på overfladen af ​​membranen. Planteceller på ydersiden af ​​denne skal er dækket af en anden, tyk og tydeligt synlig under et mikroskop. Fiberen, de er lavet af, hjælper med at danne støtte til plantevæv såsom træ. Dyreceller har også en række ydre strukturer, der sidder på toppen af ​​cellemembranen. De er udelukkende beskyttende i naturen, et eksempel på dette er kitin indeholdt i insekternes integumentære celler.

Ud over cellemembranen er der en intracellulær membran. Dens funktion er at opdele cellen i flere specialiserede lukkede rum - rum eller organeller, hvor et bestemt miljø skal opretholdes.

Det er således umuligt at overvurdere rollen af ​​en sådan komponent af den grundlæggende enhed af en levende organisme som en cellemembran. Strukturen og funktionerne indebærer en betydelig udvidelse af det samlede celleoverfladeareal, forbedring af metaboliske processer. Denne molekylære struktur består af proteiner og lipider. Ved at adskille cellen fra det ydre miljø sikrer membranen dens integritet. Med dens hjælp opretholdes intercellulære bindinger på et tilstrækkeligt stærkt niveau og danner væv. I denne henseende kan vi konkludere, at en af ​​de vigtigste roller i cellen spilles af cellemembranen. Strukturen og funktionerne, der udføres af den, er radikalt forskellige i forskellige celler, afhængigt af deres formål. Gennem disse funktioner opnås en række fysiologiske aktivitet af cellemembraner og deres roller i eksistensen af ​​celler og væv.

Alle levende organismer på Jorden består af celler, og hver celle er omgivet af en beskyttende skal – en membran. Men membranens funktioner er ikke begrænset til at beskytte organeller og adskille en celle fra en anden. Cellemembranen er en kompleks mekanisme, der er direkte involveret i reproduktion, regenerering, ernæring, respiration og mange andre vigtige cellefunktioner.

Udtrykket "cellemembran" har været brugt i omkring hundrede år. Ordet "membran" i oversættelse fra latin betyder "film". Men i tilfælde af en cellemembran ville det være mere korrekt at tale om en kombination af to film forbundet på en bestemt måde, desuden har forskellige sider af disse film forskellige egenskaber.

Cellemembranen (cytolemma, plasmalemma) er en tre-lags lipoprotein (fedt-protein) skal, der adskiller hver celle fra naboceller og miljøet og udfører en kontrolleret udveksling mellem celler og miljøet.

Af afgørende betydning i denne definition er ikke, at cellemembranen adskiller en celle fra en anden, men at den sikrer dens interaktion med andre celler og miljøet. Membranen er en meget aktiv, konstant arbejdende struktur af cellen, hvor mange funktioner er tildelt af naturen. Fra vores artikel vil du lære alt om cellemembranens sammensætning, struktur, egenskaber og funktioner samt faren for menneskers sundhed af forstyrrelser i cellemembranernes funktion.

Historie om cellemembranforskning

I 1925 var to tyske videnskabsmænd, Gorter og Grendel, i stand til at udføre et komplekst eksperiment på menneskelige røde blodlegemer, erytrocytter. Ved hjælp af osmotisk chok fik forskerne de såkaldte "skygger" - tomme skaller af røde blodlegemer, lagde dem derefter i én bunke og målte overfladearealet. Næste trin var at beregne mængden af ​​lipider i cellemembranen. Ved hjælp af acetone isolerede forskerne lipider fra "skyggerne" og fastslog, at de var lige nok til et dobbelt kontinuerligt lag.

Men under forsøget blev der lavet to grove fejl:

Brugen af ​​acetone tillader ikke alle lipider at blive isoleret fra membranerne;

Overfladearealet af "skyggerne" blev beregnet efter tørvægt, hvilket også er forkert.

Da den første fejl gav et minus i beregningerne, og den anden gav et plus, viste det samlede resultat sig at være overraskende nøjagtigt, og tyske videnskabsmænd bragte den vigtigste opdagelse til den videnskabelige verden - lipid-dobbeltlaget i cellemembranen.

I 1935 kom et andet forskerpar, Danielly og Dawson, efter lange eksperimenter med bilipidfilm til den konklusion, at proteiner er til stede i cellemembraner. Der var ingen anden måde at forklare, hvorfor disse film har så høj en overfladespænding. Forskere har præsenteret offentligheden for en skematisk model af en cellemembran, der ligner en sandwich, hvor rollen som brødskiver spilles af homogene lipid-proteinlag, og mellem dem i stedet for olie er tomhed.

I 1950 blev Danielly-Dawson-teorien delvist bekræftet ved hjælp af det første elektronmikroskop - to lag bestående af lipid- og proteinhoveder var tydeligt synlige på mikrofotografier af cellemembranen, og mellem dem var der et gennemsigtigt rum kun fyldt med haler af lipider og proteiner.

I 1960, styret af disse data, udviklede den amerikanske mikrobiolog J. Robertson en teori om trelagsstrukturen af ​​cellemembraner, som i lang tid blev betragtet som den eneste sande. Men efterhånden som videnskaben udviklede sig, blev der født flere og flere tvivl om disse lags homogenitet. Fra termodynamikkens synspunkt er en sådan struktur ekstremt ugunstig - det ville være meget vanskeligt for celler at transportere stoffer ind og ud gennem hele "sandwichen". Derudover er det bevist, at cellemembranerne i forskellige væv har forskellig tykkelse og fastgørelsesmetode, hvilket skyldes organers forskellige funktioner.

I 1972, mikrobiologer S.D. Singer og G.L. Nicholson var i stand til at forklare alle uoverensstemmelserne i Robertsons teori ved hjælp af en ny, væske-mosaikmodel af cellemembranen. Forskere har fundet ud af, at membranen er heterogen, asymmetrisk, fyldt med væske, og dens celler er i konstant bevægelse. Og proteinerne, der udgør det, har en anden struktur og formål, desuden er de placeret forskelligt i forhold til membranens bilipide lag.

Cellemembraner indeholder tre typer proteiner:

Perifer - fastgjort til overfladen af ​​filmen;

semi-integral- delvist trænge ind i bilipidlaget;

Integral - trænge helt ind i membranen.

Perifere proteiner er forbundet med membranlipiders hoveder gennem elektrostatisk interaktion, og de danner aldrig et sammenhængende lag, som man tidligere har troet. Og semi-integrale og integrale proteiner tjener til at transportere ilt og næringsstoffer ind i cellen, samt til at fjerne henfald. produkter fra det og mere til flere vigtige funktioner, som du vil lære om senere.

Cellemembranen udfører følgende funktioner:

Barriere - membranens permeabilitet for forskellige typer molekyler er ikke den samme For at omgå cellemembranen skal molekylet have en vis størrelse, kemiske egenskaber og elektrisk ladning. Skadelige eller uhensigtsmæssige molekyler kan på grund af cellemembranens barrierefunktion simpelthen ikke trænge ind i cellen. For eksempel, ved hjælp af peroxidreaktionen, beskytter membranen cytoplasmaet mod peroxider, der er farlige for det;

Transport - en passiv, aktiv, reguleret og selektiv udveksling passerer gennem membranen. Passiv metabolisme er velegnet til fedtopløselige stoffer og gasser bestående af meget små molekyler. Sådanne stoffer trænger ind og ud af cellen uden energiforbrug, frit ved diffusion. Cellemembranens aktive transportfunktion aktiveres, når det er nødvendigt, men svære at transportere stoffer skal transporteres ind i eller ud af cellen. For eksempel dem med en stor molekylær størrelse eller ude af stand til at krydse bilipidlaget på grund af hydrofobicitet. Så begynder proteinpumper at arbejde, inklusive ATPase, som er ansvarlig for optagelsen af ​​kaliumioner i cellen og udstødningen af ​​natriumioner fra den. Reguleret transport er afgørende for sekretions- og fermenteringsfunktioner, såsom når celler producerer og udskiller hormoner eller mavesaft. Alle disse stoffer forlader cellerne gennem specielle kanaler og i et givet volumen. Og den selektive transportfunktion er forbundet med de meget integrerede proteiner, der trænger ind i membranen og tjener som en kanal for ind- og udgang af strengt definerede typer af molekyler;

Matrix - cellemembranen bestemmer og fikserer placeringen af ​​organeller i forhold til hinanden (kerne, mitokondrier, kloroplaster) og regulerer interaktionen mellem dem;

Mekanisk - sikrer begrænsningen af ​​en celle fra en anden, og samtidig den korrekte forbindelse af celler til et homogent væv og modstanden af ​​organer mod deformation;

Beskyttende - både hos planter og hos dyr tjener cellemembranen som grundlag for at bygge en beskyttende ramme. Et eksempel er hårdt træ, tæt skræl, stikkende torne. I dyreverdenen er der også mange eksempler på cellemembranernes beskyttende funktion – skildpaddeskal, kitinøse skal, hove og horn;

Energi - processerne med fotosyntese og cellulær respiration ville være umulige uden deltagelse af cellemembranproteiner, fordi det er ved hjælp af proteinkanaler, at celler udveksler energi;

Receptor - proteiner indlejret i cellemembranen kan have en anden vigtig funktion. De tjener som receptorer, hvorigennem cellen modtager et signal fra hormoner og neurotransmittere. Og dette er til gengæld nødvendigt for ledning af nerveimpulser og det normale forløb af hormonelle processer;

Enzymatisk - en anden vigtig funktion, der er iboende i nogle proteiner i cellemembraner. For eksempel syntetiseres fordøjelsesenzymer i tarmepitelet ved hjælp af sådanne proteiner;

Biopotentiale- koncentrationen af ​​kaliumioner inde i cellen er meget højere end udenfor, og koncentrationen af ​​natriumioner er tværtimod større udenfor end indeni. Dette forklarer den potentielle forskel: Ladningen er negativ inde i cellen, positiv udenfor, hvilket bidrager til bevægelse af stoffer ind i cellen og ud i enhver af de tre typer stofskifte - fagocytose, pinocytose og exocytose;

Mærkning - på overfladen af ​​cellemembraner er der såkaldte "labels" - antigener bestående af glykoproteiner (proteiner med forgrenede oligosaccharid-sidekæder knyttet til dem). Da sidekæder kan have et stort udvalg af konfigurationer, modtager hver type celle sin egen unikke etiket, der gør det muligt for andre celler i kroppen at genkende dem "ved synet" og reagere på dem korrekt. Det er derfor, for eksempel menneskelige immunceller, makrofager, let genkender en udlænding, der er kommet ind i kroppen (infektion, virus) og forsøger at ødelægge den. Det samme sker med syge, muterede og gamle celler – mærket på deres cellemembran ændrer sig, og kroppen skiller sig af med dem.

Cellulær udveksling finder sted på tværs af membraner og kan udføres gennem tre hovedtyper af reaktioner:

Fagocytose er en cellulær proces, hvor fagocytiske celler indlejret i membranen fanger og fordøjer faste partikler af næringsstoffer. I den menneskelige krop udføres fagocytose af membraner af to typer celler: granulocytter (granulære leukocytter) og makrofager (immune dræberceller);

Pinocytose er processen med at fange flydende molekyler, der kommer i kontakt med det af overfladen af ​​cellemembranen. Til ernæring ved typen af ​​pinocytose vokser cellen tynde, luftige udvækster i form af antenner på sin membran, som så at sige omgiver en dråbe væske, og der opnås en boble. Først stikker denne vesikel ud over overfladen af ​​membranen, og derefter "sluges" den - den gemmer sig inde i cellen, og dens vægge smelter sammen med den indre overflade af cellemembranen. Pinocytose forekommer i næsten alle levende celler;

Exocytose er den omvendte proces, hvor vesikler med en sekretorisk funktionel væske (enzym, hormon) dannes inde i cellen, og den skal på en eller anden måde fjernes fra cellen og ud i miljøet. For at gøre dette smelter boblen først sammen med cellemembranens indre overflade, buler derefter udad, brister, udstøder indholdet og smelter igen sammen med overfladen af ​​membranen, denne gang udefra. Exocytose finder for eksempel sted i cellerne i tarmepitelet og binyrebarken.

Cellemembraner indeholder tre klasser af lipider:

Phospholipider;

Glycolipider;

Kolesterol.

Fosfolipider (en kombination af fedtstoffer og fosfor) og glycolipider (en kombination af fedtstoffer og kulhydrater) består igen af ​​et hydrofilt hoved, hvorfra to lange hydrofobe haler strækker sig. Men kolesterol optager nogle gange rummet mellem disse to haler og tillader dem ikke at bøje, hvilket gør membranerne i nogle celler stive. Derudover strømliner kolesterolmolekyler strukturen af ​​cellemembraner og forhindrer overgangen af ​​polære molekyler fra en celle til en anden.

Men den vigtigste komponent, som det kan ses af det foregående afsnit om cellemembranernes funktioner, er proteiner. Deres sammensætning, formål og placering er meget forskelligartet, men der er noget til fælles, der forener dem alle: ringformede lipider er altid placeret omkring cellemembranernes proteiner. Det er specielle fedtstoffer, der er tydeligt strukturerede, stabile, har mere mættede fedtsyrer i deres sammensætning og frigives fra membraner sammen med "sponsorerede" proteiner. Dette er en slags personlig beskyttelsesskal til proteiner, uden hvilken de simpelthen ikke ville fungere.

Strukturen af ​​cellemembranen er tre-lags. Et relativt homogent flydende bilipidlag ligger i midten, og proteiner dækker det på begge sider med en slags mosaik, der delvist trænger ind i tykkelsen. Det vil sige, at det ville være forkert at tro, at cellemembranernes ydre proteinlag er kontinuerlige. Proteiner er, ud over deres komplekse funktioner, nødvendige i membranen for at passere ind i cellerne og transportere de stoffer ud af dem, som ikke er i stand til at trænge ind i fedtlaget. For eksempel kalium- og natriumioner. For dem leveres specielle proteinstrukturer - ionkanaler, som vi vil diskutere mere detaljeret nedenfor.

Ser man på cellemembranen gennem et mikroskop, kan man se et lag af lipider dannet af de mindste sfæriske molekyler, langs hvilke der ligesom havet flyder store proteinceller af forskellig form. Nøjagtig de samme membraner deler det indre rum i hver celle i rum, hvori kernen, kloroplasterne og mitokondrierne er komfortabelt placeret. Hvis der ikke var separate "rum" inde i cellen, ville organellerne holde sammen og ville ikke være i stand til at udføre deres funktioner korrekt.

En celle er et sæt organeller struktureret og afgrænset af membraner, som er involveret i et kompleks af energi-, metaboliske, informationsmæssige og reproduktive processer, der sikrer organismens vitale aktivitet.

Som det kan ses af denne definition, er membranen den vigtigste funktionelle komponent i enhver celle. Dens betydning er lige så stor som for kernen, mitokondrier og andre celleorganeller. Og membranens unikke egenskaber skyldes dens struktur: Den består af to film, der er sat sammen på en særlig måde. Molekyler af fosfolipider i membranen er placeret med hydrofile hoveder udad og hydrofobe haler indad. Derfor bliver den ene side af filmen fugtet af vand, mens den anden ikke er det. Så disse film er forbundet med hinanden med ikke-fugtige sider indad, og danner et bilipidlag omgivet af proteinmolekyler. Dette er selve "sandwich"-strukturen af ​​cellemembranen.

Ionkanaler i cellemembraner

Lad os overveje mere detaljeret princippet om drift af ionkanaler. Hvad skal de bruge til? Faktum er, at kun fedtopløselige stoffer frit kan trænge gennem lipidmembranen - det er selve gasser, alkoholer og fedtstoffer. Så for eksempel i røde blodlegemer er der en konstant udveksling af ilt og kuldioxid, og for dette behøver vores krop ikke at ty til yderligere tricks. Men hvad med, når det bliver nødvendigt at transportere vandige opløsninger, såsom natrium- og kaliumsalte, gennem cellemembranen?

Det ville være umuligt at bane vejen for sådanne stoffer i bilipidlaget, da hullerne straks ville stramme og klæbe sammen tilbage, sådan er strukturen af ​​ethvert fedtvæv. Men naturen fandt som altid en vej ud af situationen og skabte særlige proteintransportstrukturer.

Der er to typer ledende proteiner:

Transportører er semi-integrale proteinpumper;

Channeloformere er integrerede proteiner.

Proteiner af den første type er delvist nedsænket i cellemembranens bilipide lag og ser ud med deres hoveder, og i nærvær af det ønskede stof begynder de at opføre sig som en pumpe: de tiltrækker et molekyle og suger det ind i celle. Og proteiner af den anden type, integral, har en langstrakt form og er placeret vinkelret på cellemembranens bilipide lag og trænger igennem det. Gennem dem, som gennem tunneler, bevæger stoffer, der ikke er i stand til at passere gennem fedt, ind og ud af cellen. Det er gennem ionkanaler, at kaliumioner trænger ind i cellen og ophobes i den, mens natriumioner tværtimod bringes ud. Der er en forskel i elektriske potentialer, som er så nødvendige for, at alle celler i vores krop fungerer korrekt.

De vigtigste konklusioner om cellemembranernes struktur og funktioner

Teori ser altid interessant og lovende ud, hvis den kan bruges i praksis. Opdagelsen af ​​strukturen og funktionerne af menneskekroppens cellemembraner gjorde det muligt for videnskabsmænd at lave et reelt gennembrud inden for videnskab i almindelighed og i medicin i særdeleshed. Det er ikke tilfældigt, at vi har dvælet så detaljeret ved ionkanaler, for det er her, der ligger svaret på et af vor tids vigtigste spørgsmål: hvorfor bliver folk i stigende grad syge af onkologi?

Kræft kræver omkring 17 millioner liv på verdensplan hvert år og er den fjerde hyppigste årsag til alle dødsfald. Ifølge WHO er forekomsten af ​​kræft støt stigende, og ved udgangen af ​​2020 kan den nå op på 25 millioner om året.

Hvad forklarer den egentlige kræftepidemi, og hvad har cellemembranernes funktion med det at gøre? Du vil sige: Årsagen er dårlige miljøforhold, underernæring, dårlige vaner og alvorlig arv. Og selvfølgelig vil du have ret, men hvis vi taler om problemet mere detaljeret, så er årsagen forsuringen af ​​menneskekroppen. De negative faktorer anført ovenfor fører til forstyrrelse af cellemembranerne, hæmmer vejrtrækning og ernæring.

Hvor der skulle være et plus, dannes et minus, og cellen kan ikke fungere normalt. Men kræftceller har hverken brug for ilt eller et basisk miljø – de er i stand til at bruge en anaerob type ernæring. Derfor muterer sunde celler under forhold med iltsult og off-skala pH-niveauer, som ønsker at tilpasse sig miljøet og bliver til kræftceller. Sådan får en person kræft. For at undgå dette skal du bare drikke nok rent vand dagligt og opgive kræftfremkaldende stoffer i maden. Men som regel er folk godt klar over skadelige produkter og behovet for vand af høj kvalitet og gør ingenting - de håber, at problemer vil omgå dem.

Ved at kende funktionerne i strukturen og funktionerne af cellemembranerne i forskellige celler, kan læger bruge denne information til at give målrettede, målrettede terapeutiske effekter på kroppen. Mange moderne lægemidler, der kommer ind i vores krop, leder efter det rigtige "mål", som kan være ionkanaler, enzymer, receptorer og biomarkører af cellemembraner. Denne behandlingsmetode giver dig mulighed for at opnå bedre resultater med minimale bivirkninger.

Antibiotika af den seneste generation, når de frigives i blodet, dræber ikke alle cellerne i en række, men leder efter nøjagtigt patogenets celler med fokus på markører i dets cellemembraner. De nyeste anti-migræne-lægemidler, triptaner, trækker kun de betændte kar i hjernen sammen med næsten ingen effekt på hjertet og det perifere kredsløb. Og de genkender de nødvendige kar præcist ved proteinerne i deres cellemembraner. Der er mange sådanne eksempler, så vi kan med sikkerhed sige, at viden om cellemembranernes struktur og funktioner ligger til grund for udviklingen af ​​moderne lægevidenskab og redder millioner af liv hvert år.

Uddannelse: Moskvas medicinske institut. I. M. Sechenov, speciale - "Medicin" i 1991, i 1993 "Erhvervssygdomme", i 1996 "Terapi".

tekstfelter

tekstfelter

arrow_upward

Celler er adskilt fra det indre miljø i kroppen af ​​en celle eller plasmamembran.

Membranen giver:

1) Selektiv penetration ind og ud af cellen af ​​molekyler og ioner, der er nødvendige for at udføre specifikke cellefunktioner;
2) Selektiv transport af ioner over membranen, opretholdelse af en transmembran elektrisk potentialforskel;
3) Det specifikke ved intercellulære kontakter.

På grund af tilstedeværelsen i membranen af ​​adskillige receptorer, der opfatter kemiske signaler - hormoner, mediatorer og andre biologisk aktive stoffer, er det i stand til at ændre cellens metaboliske aktivitet. Membraner giver specificiteten af ​​immunmanifestationer på grund af tilstedeværelsen af ​​antigener på dem - strukturer, der forårsager dannelsen af ​​antistoffer, der specifikt kan binde til disse antigener.
Cellens kerne og organeller er også adskilt fra cytoplasmaet af membraner, der forhindrer den frie bevægelse af vand og stoffer opløst i det fra cytoplasmaet til dem og omvendt. Dette skaber betingelser for adskillelse af biokemiske processer, der forekommer i forskellige rum (rum) inde i cellen.

cellemembranstruktur

tekstfelter

tekstfelter

arrow_upward

Cellemembranen er en elastisk struktur med en tykkelse på 7 til 11 nm (fig. 1.1). Den består hovedsageligt af lipider og proteiner. Fra 40 til 90% af alle lipider er phospholipider - phosphatidylcholin, phosphatidylethanolamin, phosphatidylserin, sphingomyelin og phosphatidylinositol. En vigtig bestanddel af membranen er glycolipider, repræsenteret af cerebrosider, sulfatider, gangliosider og kolesterol.

Ris. 1.1 Organisering af membranen.

Cellemembranens hovedstruktur er et dobbeltlag af fosfolipidmolekyler. På grund af hydrofobe interaktioner holdes kulhydratkæderne af lipidmolekyler tæt på hinanden i en udstrakt tilstand. Grupper af fosfolipidmolekyler i begge lag interagerer med proteinmolekyler nedsænket i lipidmembranen. På grund af det faktum, at de fleste af lipidkomponenterne i dobbeltlaget er i flydende tilstand, har membranen mobilitet og bølger. Dens sektioner, såvel som proteiner nedsænket i lipid-dobbeltlaget, vil blandes fra en del til en anden. Mobilitet (fluiditet) af cellemembraner letter transporten af ​​stoffer gennem membranen.

cellemembranproteiner repræsenteret hovedsageligt af glykoproteiner. Skelne:

integrerede proteiner trænger gennem hele membranens tykkelse og
perifere proteiner kun fastgjort til overfladen af ​​membranen, hovedsagelig til dens indre del.

Perifere proteiner næsten alle fungerer som enzymer (acetylcholinesterase, sure og alkaliske fosfataser osv.). Men nogle enzymer er også repræsenteret af integrale proteiner - ATPase.

integrerede proteiner give en selektiv udveksling af ioner gennem membrankanalerne mellem den ekstracellulære og intracellulære væske, og fungerer også som proteiner - bærere af store molekyler.

Membranreceptorer og antigener kan repræsenteres af både integrale og perifere proteiner.

Proteiner, der støder op til membranen fra den cytoplasmatiske side, hører til celle cytoskelet . De kan binde sig til membranproteiner.

Så, proteinstrimmel 3 (båndnummer under proteinelektroforese) af erytrocytmembraner kombineres til et ensemble med andre cytoskeletmolekyler - spektrin gennem det lavmolekylære protein ankyrin (fig. 1.2).

Spectrin er cytoskelettets hovedprotein, der udgør et todimensionelt netværk, hvortil actin er knyttet.

Actin danner mikrofilamenter, som er cytoskelettets kontraktile apparat.

cytoskelet giver cellen mulighed for at udvise fleksible elastiske egenskaber, giver yderligere styrke til membranen.

De fleste integrale proteiner er glycoproteiner. Deres kulhydratdel rager ud fra cellemembranen til ydersiden. Mange glykoproteiner har en stor negativ ladning på grund af det betydelige indhold af sialinsyre (f.eks. glycophorinmolekylet). Dette giver overfladen af ​​de fleste celler en negativ ladning, hvilket hjælper med at frastøde andre negativt ladede objekter. Kulhydratfremspring af glycoproteiner bærer blodgruppeantigener, andre antigene determinanter af cellen, og fungerer som hormonbindende receptorer. Glykoproteiner danner adhæsive molekyler, der får celler til at binde sig til hinanden, dvs. tætte intercellulære kontakter.

Funktioner af metabolisme i membranen

tekstfelter

tekstfelter

arrow_upward

Membrankomponenter er genstand for mange metaboliske transformationer under påvirkning af enzymer placeret på deres membran eller inde i den. Disse omfatter oxidative enzymer, der spiller en vigtig rolle i at modificere de hydrofobe elementer i membraner - kolesterol osv. I membraner, når enzymer - phospholipaser aktiveres, dannes biologisk aktive forbindelser - prostaglandiner og deres derivater - fra arachidonsyre. Som et resultat af aktiveringen af ​​fosfolipidmetabolismen i membranen dannes thromboxaner og leukotriener, som har en kraftig effekt på blodpladeadhæsion, inflammation mv.

Membranen gennemgår konstant fornyelsesprocesser af dens komponenter. . Således varierer levetiden for membranproteiner fra 2 til 5 dage. Der er dog mekanismer i cellen, der sikrer levering af nysyntetiserede proteinmolekyler til membranreceptorer, som letter inkorporeringen af ​​proteinet i membranen. Det nysyntetiserede proteins "genkendelse" af denne receptor lettes af dannelsen af ​​et signalpeptid, som hjælper med at finde receptoren på membranen.

Membranlipider har også en betydelig metabolisk hastighed., som kræver en stor mængde fedtsyrer til syntesen af ​​disse membrankomponenter.
De særlige forhold ved lipidsammensætningen af ​​cellemembraner påvirkes af ændringer i det menneskelige miljø og arten af ​​hans kost.

For eksempel en stigning i kostens fedtsyrer med umættede bindingerøger den flydende tilstand af lipider i cellemembraner i forskellige væv, fører til en ændring i forholdet mellem fosfolipider og sphingomyeliner og lipider til proteiner, der er gunstigt for cellemembranens funktion.

Overskydende kolesterol i membraner øger tværtimod mikroviskositeten af ​​deres dobbeltlag af fosfolipidmolekyler, hvilket reducerer diffusionshastigheden af ​​visse stoffer gennem cellemembraner.

Fødevarer beriget med vitamin A, E, C, P forbedrer lipidmetabolismen i erytrocytmembraner, reducerer membranens mikroviskositet. Dette øger deformerbarheden af ​​erytrocytter, letter deres transportfunktion (kapitel 6).

Mangel på fedtsyrer og kolesterol i fødevarer forstyrrer lipidsammensætningen og funktionen af ​​cellemembraner.

For eksempel forstyrrer en fedtmangel funktionen af ​​den neutrofile membran, som hæmmer deres evne til at bevæge sig og fagocytose (aktiv indfangning og absorption af mikroskopiske fremmede levende genstande og faste partikler af encellede organismer eller nogle celler).

I reguleringen af ​​lipidsammensætningen af ​​membraner og deres permeabilitet, regulering af celleproliferation en vigtig rolle spilles af reaktive oxygenarter, som dannes i cellen i forbindelse med normale metaboliske reaktioner (mikrosomal oxidation osv.).

Dannede reaktive oxygenarter- superoxidradikal (O 2), hydrogenperoxid (H 2 O 2) osv. er ekstremt reaktive stoffer. Deres hovedsubstrat i frie radikalers oxidationsreaktioner er umættede fedtsyrer, der er en del af cellemembranfosfolipider (de såkaldte lipidperoxidationsreaktioner). Intensiveringen af ​​disse reaktioner kan forårsage skade på cellemembranen, dens barriere, receptor og metaboliske funktioner, modifikation af nukleinsyremolekyler og proteiner, hvilket fører til mutationer og inaktivering af enzymer.

Under fysiologiske forhold reguleres intensiveringen af ​​lipidperoxidation af antioxidantsystemet af celler, repræsenteret af enzymer, der inaktiverer reaktive oxygenarter - superoxiddismutase, katalase, peroxidase og stoffer med antioxidantaktivitet - tocopherol (vitamin E), ubiquinon osv. A udtalt beskyttende effekt på cellemembraner (cytobeskyttende effekt) med forskellige skadelige virkninger på kroppen, prostaglandiner E og J2 har, "udslukker" aktiveringen af ​​frie radikaler oxidation. Prostaglandiner beskytter maveslimhinden og hepatocytterne mod kemiske skader, neuroner, neurogliaceller, kardiomyocytter - mod hypoxiske skader, skeletmuskler - under kraftig fysisk anstrengelse. Prostaglandiner, der binder til specifikke receptorer på cellemembraner, stabiliserer dobbeltlaget af sidstnævnte, reducerer tabet af fosfolipider af membraner.

Membranreceptorfunktioner

tekstfelter

tekstfelter

arrow_upward

Et kemisk eller mekanisk signal opfattes først af cellemembranreceptorer. Konsekvensen af ​​dette er den kemiske modifikation af membranproteiner, som fører til aktivering af "second messengers", der sikrer hurtig udbredelse af signalet i cellen til dens genom, enzymer, kontraktile elementer mv.

Skematisk kan transmembran signalering i en celle repræsenteres som følger:

1) Ophidset af det opfattede signal aktiverer receptoren y-proteinerne i cellemembranen. Dette sker, når de binder guanosintrifosfat (GTP).

2) Interaktionen mellem "GTP-y-proteins"-komplekset aktiverer igen enzymet - forløberen for sekundære budbringere, placeret på indersiden af ​​membranen.

Forstadiet til en sekundær messenger - cAMP, dannet af ATP, er enzymet adenylatcyclase;
Forstadiet til andre sekundære budbringere - inositoltriphosphat og diacylglycerol, dannet af membranphosphatidylinositol-4,5-diphosphat, er enzymet phospholipase C. Derudover mobiliserer inositoltriphosphat en anden sekundær messenger i cellen - som er involveret i næsten calciumioner, alle regulatoriske processer i cellen. For eksempel forårsager det resulterende inositoltriphosphat frigivelsen af ​​calcium fra det endoplasmatiske retikulum og en stigning i dets koncentration i cytoplasmaet, hvorved der inkluderes forskellige former for cellulær respons. Ved hjælp af inositoltrifosfat og diacylglycerol reguleres funktionen af ​​glatte muskler og B-celler i bugspytkirtlen af ​​acetylcholin, hypofyseforreste thyropin-frigørende faktor, lymfocytters reaktion på antigen osv.
I nogle celler udføres rollen som den anden budbringer af cGMP, som er dannet ud fra GTP ved hjælp af enzymet guanylatcyclase. Det tjener for eksempel som en anden budbringer for natriuretisk hormon i den glatte muskulatur i blodkarvæggene. cAMP fungerer som en anden budbringer for mange hormoner - adrenalin, erythropoietin osv. (kapitel 3).

biologiske membraner.
Udtrykket "membran" (latinsk membrana - hud, film) begyndte at blive brugt for mere end 100 år siden for at henvise til cellegrænsen, som på den ene side fungerer som en barriere mellem cellens indhold og det ydre miljø , og på den anden side som en semipermeabel skillevæg, hvorigennem vand kan passere og nogle stoffer. Men membranens funktioner er ikke udtømt, da biologiske membraner danner grundlaget for cellens strukturelle organisering.
Membranens struktur. Ifølge denne model er hovedmembranen et lipid-dobbeltlag, hvor molekylernes hydrofobe haler er vendt indad og de hydrofile hoveder vendt udad. Lipider er repræsenteret af phospholipider - derivater af glycerol eller sphingosin. Proteiner er knyttet til lipidlaget. Integrale (transmembrane) proteiner trænger igennem membranen og er fast forbundet med den; perifere trænger ikke ind og er forbundet med membranen mindre fast. Funktioner af membranproteiner: opretholdelse af strukturen af ​​membraner, modtagelse og omdannelse af signaler fra miljøet. miljø, transport af visse stoffer, katalyse af reaktioner på membraner. membrantykkelsen er fra 6 til 10 nm.

Membranegenskaber:
1. Fluiditet. Membranen er ikke en stiv struktur; de fleste af dens proteiner og lipider kan bevæge sig i membranernes plan.
2. Asymmetri. Sammensætningen af ​​de ydre og indre lag af både proteiner og lipider er forskellig. Derudover har dyrecellers plasmamembraner et lag af glykoproteiner på ydersiden (glycocalyx, som udfører signal- og receptorfunktioner, og som også er vigtig for at forene celler til væv)
3. Polaritet. Ydersiden af ​​membranen bærer en positiv ladning, mens indersiden bærer en negativ ladning.
4. Selektiv permeabilitet. Levende cellers membraner passerer, udover vand, kun visse molekyler og ioner af opløste stoffer.(Brugen af ​​udtrykket "semipermeabilitet" i forhold til cellemembraner er ikke helt korrekt, da dette koncept indebærer, at membranen kun passerer opløsningsmiddel molekyler, mens alle molekyler og opløste ioner bibeholdes.)

Den ydre cellemembran (plasmalemma) er en ultramikroskopisk film 7,5 nm tyk, bestående af proteiner, fosfolipider og vand. Elastisk film, godt fugtet af vand og genvinder hurtigt integriteten efter beskadigelse. Den har en universel struktur, som er typisk for alle biologiske membraner. Grænsepositionen af ​​denne membran, dens deltagelse i processerne med selektiv permeabilitet, pinocytose, fagocytose, udskillelse af udskillelsesprodukter og syntese, i forbindelse med naboceller og beskytter cellen mod skade, gør dens rolle ekstremt vigtig. Dyreceller uden for membranen er nogle gange dækket af et tyndt lag bestående af polysaccharider og proteiner - glycocalyxen. Planteceller uden for cellemembranen har en stærk cellevæg, der skaber en ekstern støtte og bevarer cellens form. Den består af fiber (cellulose), et vanduopløseligt polysaccharid.