Strukturen til den ytre cellemembranen kort. Strukturen og egenskapene til biologiske cellemembraner

biologiske membraner- det generelle navnet på funksjonelt aktive overflatestrukturer som begrenser celler (cellulære eller plasmamembraner) og intracellulære organeller (membraner av mitokondrier, kjerner, lysosomer, endoplasmatisk retikulum, etc.). De inneholder lipider, proteiner, heterogene molekyler (glykoproteiner, glykolipider) og, avhengig av funksjonen som utføres, mange mindre komponenter: koenzymer, nukleinsyrer, antioksidanter, karotenoider, uorganiske ioner, etc.

Den koordinerte funksjonen til membransystemer - reseptorer, enzymer, transportmekanismer - bidrar til å opprettholde cellehomeostase og reagerer samtidig raskt på endringer i det ytre miljøet.

TIL hovedfunksjonene til biologiske membraner kan tilskrives:

separasjon av cellen fra miljøet og dannelsen av intracellulære rom (rom);

kontroll og regulering av transport av et stort utvalg av stoffer gjennom membraner;

deltakelse i å gi intercellulære interaksjoner, overføring av signaler inne i cellen;

konvertering av energien til organiske stoffer i maten til energien til kjemiske bindinger til ATP-molekyler.

Den molekylære organiseringen av plasma (celle) membranen i alle celler er omtrent den samme: den består av to lag med lipidmolekyler med mange spesifikke proteiner inkludert i den. Noen membranproteiner har enzymatisk aktivitet, mens andre binder næringsstoffer fra miljøet og sørger for transport inn i cellen gjennom membraner. Membranproteiner utmerker seg ved arten av deres assosiasjon med membranstrukturer. Noen proteiner, kalt ekstern eller perifer , løst bundet til overflaten av membranen, andre, kalt intern eller integrert , er nedsenket inne i membranen. Perifere proteiner ekstraheres lett, mens integrerte proteiner bare kan isoleres ved bruk av vaskemidler eller organiske løsemidler. På fig. 4 viser strukturen til plasmamembranen.

De ytre eller plasmamembranene til mange celler, så vel som membranene til intracellulære organeller, som mitokondrier, kloroplaster, ble isolert i fri form og deres molekylære sammensetning ble studert. Alle membraner inneholder polare lipider i en mengde som varierer fra 20 til 80% av massen, avhengig av typen membraner, resten står hovedsakelig for proteiner. Så i plasmamembranene til dyreceller er mengden proteiner og lipider som regel omtrent den samme; den indre mitokondriemembranen inneholder ca. 80 % proteiner og kun 20 % lipider, mens myelinmembranene til hjerneceller tvert imot inneholder ca. 80 % lipider og kun 20 % proteiner.

Ris. 4. Struktur av plasmamembranen

Lipiddelen av membranene er en blanding av ulike typer polare lipider. Polare lipider, som inkluderer fosfoglyserolipider, sfingolipider, glykolipider, lagres ikke i fettceller, men er inkorporert i cellemembraner, og i strengt definerte forhold.

Alle polare lipider i membraner fornyes konstant under metabolisme; under normale forhold etableres en dynamisk stasjonær tilstand i cellen, der lipidsyntesehastigheten er lik hastigheten på deres forfall.

Membranene til dyreceller inneholder hovedsakelig fosfoglyserolipider og, i mindre grad, sfingolipider; triacylglycerols finnes bare i spormengder. Noen membraner av dyreceller, spesielt den ytre plasmamembranen, inneholder betydelige mengder kolesterol og dets estere (fig. 5).

Fig.5. Membranlipider

For tiden er den generelt aksepterte modellen for strukturen til membraner den flytende mosaikkmodellen som ble foreslått i 1972 av S. Singer og J. Nicholson.

Proteiner kan ifølge henne sammenlignes med isfjell som flyter i et lipidhav. Som nevnt ovenfor er det 2 typer membranproteiner: integrerte og perifere. Integrerte proteiner trenger gjennom membranen, det er de amfipatiske molekyler. Perifere proteiner trenger ikke inn i membranen og er mindre sterkt assosiert med den. Den viktigste kontinuerlige delen av membranen, det vil si matrisen, er det polare lipid-dobbeltlaget. Ved normal celletemperatur er matrisen i flytende tilstand, noe som sikres av et visst forhold mellom mettede og umettede fettsyrer i de hydrofobe halene til polare lipider.

Den flytende mosaikkmodellen antyder også at på overflaten av integrerte proteiner lokalisert i membranen er det R-grupper av aminosyrerester (hovedsakelig hydrofobe grupper, på grunn av hvilke proteinene ser ut til å "oppløses" i den sentrale hydrofobe delen av dobbeltlaget) . Samtidig, på overflaten av perifere eller eksterne proteiner, er det hovedsakelig hydrofile R-grupper, som tiltrekkes av de hydrofilt ladede polarhodene til lipider på grunn av elektrostatiske krefter. Integrerte proteiner, og disse inkluderer enzymer og transportproteiner, er bare aktive hvis de er lokalisert inne i den hydrofobe delen av dobbeltlaget, hvor de får den romlige konfigurasjonen som er nødvendig for manifestasjonen av aktivitet (fig. 6). Det skal nok en gang understrekes at det ikke dannes kovalente bindinger mellom molekylene i dobbeltlaget, og heller ikke mellom proteinene og lipidene i dobbeltlaget.

Fig.6. Membranproteiner

Membranproteiner kan bevege seg fritt i sideplanet. Perifere proteiner flyter bokstavelig talt på overflaten av dobbeltlaget "havet", mens integrerte proteiner, som isfjell, er nesten helt nedsenket i hydrokarbonlaget.

For det meste er membranene asymmetriske, det vil si at de har ulike sider. Denne asymmetrien kommer til uttrykk i følgende:

For det første er det faktum at de indre og ytre sidene av plasmamembranene til bakterie- og dyreceller er forskjellige i sammensetningen av polare lipider. For eksempel inneholder det indre lipidlaget av humane erytrocyttmembraner hovedsakelig fosfatidyletanolamin og fosfatidylserin, mens det ytre lipidlaget inneholder fosfatidylkolin og sfingomyelin.

· For det andre virker noen transportsystemer i membraner bare i én retning. For eksempel har erytrocyttmembraner et transportsystem («pumpe») som pumper Na+-ioner fra cellen til omgivelsene, og K+-ioner inn i cellen på grunn av energien som frigjøres under ATP-hydrolyse.

For det tredje inneholder den ytre overflaten av plasmamembranen et veldig stort antall oligosakkaridgrupper, som er hodene til glykolipider og oligosakkaridsidekjeder av glykoproteiner, mens det praktisk talt ikke er noen oligosakkaridgrupper på den indre overflaten av plasmamembranen.

Asymmetrien til biologiske membraner er bevart på grunn av det faktum at overføringen av individuelle fosfolipidmolekyler fra den ene siden av lipid-dobbeltlaget til den andre er svært vanskelig av energimessige årsaker. Det polare lipidmolekylet er i stand til å bevege seg fritt på sin side av dobbeltlaget, men er begrenset i sin evne til å hoppe til den andre siden.

Lipidmobilitet avhenger av det relative innholdet og typen av umettede fettsyrer som finnes. Hydrokarbonnaturen til fettsyrekjeder gir membranegenskapene til fluiditet, mobilitet. I nærvær av cis-umettede fettsyrer er kohesive krefter mellom kjeder svakere enn for mettede fettsyrer alene, og lipider beholder høy mobilitet selv ved lave temperaturer.

På yttersiden av membranene er det spesifikke gjenkjennelsessteder, hvis funksjon er å gjenkjenne visse molekylære signaler. For eksempel er det gjennom membranen at noen bakterier oppfatter små endringer i næringskonsentrasjonen, noe som stimulerer deres bevegelse mot matkilden; kalles dette fenomenet kjemotaksi.

Membranene til ulike celler og intracellulære organeller har en viss spesifisitet på grunn av deres struktur, kjemiske sammensetning og funksjoner. Følgende hovedgrupper av membraner i eukaryote organismer skilles ut:

plasmamembran (ytre cellemembran, plasmalemma),

kjernemembranen

Endoplasmatisk retikulum

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

eksitable membraner.

I prokaryote organismer er det i tillegg til plasmamembranen intracytoplasmatiske membranformasjoner; i heterotrofe prokaryoter kalles de mesosomer. Sistnevnte dannes ved invaginasjon inn i den ytre cellemembranen og forblir i noen tilfeller i kontakt med den.

erytrocyttmembran består av proteiner (50%), lipider (40%) og karbohydrater (10%). Hoveddelen av karbohydrater (93%) er assosiert med proteiner, resten - med lipider. I membranen er lipider arrangert asymmetrisk i motsetning til det symmetriske arrangementet i miceller. For eksempel finnes cefalin hovedsakelig i det indre laget av lipider. Denne asymmetrien opprettholdes, tilsynelatende, på grunn av den tverrgående bevegelsen av fosfolipider i membranen, utført ved hjelp av membranproteiner og på grunn av energien til metabolisme. I det indre laget av erytrocyttmembranen er hovedsakelig sfingomyelin, fosfatidyletanolamin, fosfatidylserin, i det ytre laget - fosfatidylkolin. Erytrocyttmembranen inneholder et integrert glykoprotein glykoforin, bestående av 131 aminosyrerester og penetrerer membranen, og det såkalte band 3-proteinet, bestående av 900 aminosyrerester. Karbohydratkomponentene i glykoforin utfører en reseptorfunksjon for influensavirus, fytohemagglutininer og en rekke hormoner. Et annet integrert protein som inneholder få karbohydrater og som penetrerer membranen, ble også funnet i erytrocyttmembranen. Han blir kalt tunnelprotein(komponent a), da det antas at den danner en kanal for anioner. Det perifere proteinet assosiert med den indre siden av erytrocyttmembranen er spektrin.

Myelinmembraner , omkringliggende axoner av nevroner, er flerlags, de inneholder en stor mengde lipider (omtrent 80%, halvparten av dem er fosfolipider). Proteinene i disse membranene er viktige for fiksering av membransalter som ligger over hverandre.

kloroplastmembraner. Kloroplaster er dekket med en to-lags membran. Den ytre membranen har en viss likhet med mitokondrier. I tillegg til denne overflatemembranen har kloroplaster et indre membransystem - lameller. Lameller danner eller flate vesikler - thylakoider, som, plassert over hverandre, samles i pakker (grana) eller danner et membransystem av stroma (stromalameller). Lamellgran og stroma på yttersiden av thylakoidmembranen er konsentrerte hydrofile grupper, galakto- og sulfolipider. Den fytoliske delen av klorofyllmolekylet er nedsenket i kulen og er i kontakt med de hydrofobe gruppene av proteiner og lipider. Porfyrinkjernene til klorofyll er hovedsakelig lokalisert mellom de tilstøtende membranene til thylakoidene til granen.

Indre (cytoplasmatisk) membran av bakterier lik strukturen til de indre membranene til kloroplaster og mitokondrier. Den inneholder enzymer i respirasjonskjeden, aktiv transport; enzymer involvert i dannelsen av membrankomponenter. Den dominerende komponenten i bakteriemembraner er proteiner: protein/lipid-forholdet (i vekt) er 3:1. Den ytre membranen til gramnegative bakterier, sammenlignet med den cytoplasmatiske, inneholder en mindre mengde ulike fosfolipider og proteiner. Begge membranene er forskjellige i lipidsammensetning. Den ytre membranen inneholder proteiner som danner porer for penetrering av mange lavmolekylære stoffer. En karakteristisk komponent av den ytre membranen er også et spesifikt lipopolysakkarid. En rekke ytre membranproteiner tjener som reseptorer for fager.

Virusmembran. Blant virus er membranstrukturer karakteristiske for de som inneholder et nukleokapsid, som består av et protein og en nukleinsyre. Denne "kjernen" av virus er omgitt av en membran (konvolutt). Den består også av et dobbeltlag av lipider med glykoproteiner inkludert i det, hovedsakelig lokalisert på overflaten av membranen. I en rekke virus (mikrovirus) kommer 70-80 % av alle proteiner inn i membranene, de resterende proteinene finnes i nukleokapsiden.

Dermed er cellemembraner svært komplekse strukturer; deres konstituerende molekylære komplekser danner en ordnet todimensjonal mosaikk, som gir membranoverflaten biologisk spesifisitet.

Den grunnleggende strukturelle enheten til en levende organisme er en celle, som er en differensiert del av cytoplasmaet omgitt av en cellemembran. I lys av det faktum at cellen utfører mange viktige funksjoner, som reproduksjon, ernæring, bevegelse, må skallet være plastisk og tett.

Historie om oppdagelsen og forskningen av cellemembranen

I 1925 gjorde Grendel og Gorder et vellykket eksperiment for å identifisere "skyggene" til erytrocytter, eller tomme skall. Til tross for flere grove feil som ble gjort, oppdaget forskere lipid-dobbeltlaget. Arbeidet deres ble videreført av Danielli, Dawson i 1935, Robertson i 1960. Som et resultat av mange års arbeid og akkumulering av argumenter i 1972, skapte Singer og Nicholson en flytende mosaikkmodell av strukturen til membranen. Ytterligere eksperimenter og studier bekreftet forskernes arbeid.

Betydning

Hva er en cellemembran? Dette ordet begynte å bli brukt for mer enn hundre år siden, oversatt fra latin betyr det "film", "hud". Så utpek grensen til cellen, som er en naturlig barriere mellom det indre innholdet og det ytre miljøet. Strukturen til cellemembranen antyder semipermeabilitet, på grunn av hvilken fuktighet og næringsstoffer og forfallsprodukter fritt kan passere gjennom den. Dette skallet kan kalles den viktigste strukturelle komponenten i organiseringen av cellen.

Vurder hovedfunksjonene til cellemembranen

1. Skiller det interne innholdet i cellen og komponentene i det ytre miljøet.

2. Bidrar til å opprettholde en konstant kjemisk sammensetning av cellen.

3. Regulerer riktig metabolisme.

4. Gir sammenkobling mellom celler.

5. Gjenkjenner signaler.

6. Beskyttelsesfunksjon.

"Plasma Shell"

Den ytre cellemembranen, også kalt plasmamembranen, er en ultramikroskopisk film som er fem til syv nanometer tykk. Den består hovedsakelig av proteinforbindelser, fosfolid, vann. Filmen er elastisk, absorberer lett vann, og gjenoppretter også raskt sin integritet etter skade.

Skiller seg i en universell struktur. Denne membranen inntar en grenseposisjon, deltar i prosessen med selektiv permeabilitet, utskillelse av forfallsprodukter, syntetiserer dem. Forholdet til "naboene" og pålitelig beskyttelse av det indre innholdet mot skade gjør det til en viktig komponent i en sak som strukturen til cellen. Cellemembranen til dyreorganismer viser seg noen ganger å være dekket med det tynneste laget - glycocalyx, som inkluderer proteiner og polysakkarider. Planteceller utenfor membranen er beskyttet av en cellevegg som fungerer som støtte og opprettholder formen. Hovedkomponenten i sammensetningen er fiber (cellulose) - et polysakkarid som er uløselig i vann.

Dermed utfører den ytre cellemembranen funksjonen reparasjon, beskyttelse og interaksjon med andre celler.

Strukturen til cellemembranen

Tykkelsen på dette bevegelige skallet varierer fra seks til ti nanometer. Cellemembranen til en celle har en spesiell sammensetning, som er grunnlaget for lipid-dobbeltlaget. De hydrofobe halene, som er inerte mot vann, er plassert på innsiden, mens de hydrofile hodene, som samhandler med vann, er vendt utover. Hvert lipid er et fosfolipid, som er et resultat av samspillet mellom stoffer som glyserol og sfingosin. Lipidstillaset er tett omgitt av proteiner, som er plassert i et ikke-kontinuerlig lag. Noen av dem er nedsenket i lipidlaget, resten passerer gjennom det. Som et resultat dannes vanngjennomtrengelige områder. Funksjonene som utføres av disse proteinene er forskjellige. Noen av dem er enzymer, resten er transportproteiner som frakter ulike stoffer fra det ytre miljø til cytoplasma og omvendt.

Cellemembranen er gjennomsyret og nært forbundet med integrerte proteiner, mens forbindelsen med perifere er mindre sterk. Disse proteinene utfører en viktig funksjon, som er å opprettholde strukturen til membranen, motta og konvertere signaler fra miljøet, transportere stoffer og katalysere reaksjoner som oppstår på membraner.

Sammensatt

Grunnlaget for cellemembranen er et bimolekylært lag. På grunn av sin kontinuitet har cellen barriere og mekaniske egenskaper. På forskjellige stadier av livet kan dette tolaget bli forstyrret. Som et resultat dannes strukturelle defekter av gjennomgående hydrofile porer. I dette tilfellet kan absolutt alle funksjoner til en slik komponent som en cellemembran endres. I dette tilfellet kan kjernen lide av ytre påvirkninger.

Egenskaper

Cellemembranen til en celle har interessante egenskaper. På grunn av sin flytbarhet er ikke dette skallet en stiv struktur, og hoveddelen av proteinene og lipidene som utgjør sammensetningen beveger seg fritt på membranens plan.

Generelt er cellemembranen asymmetrisk, så sammensetningen av protein- og lipidlagene er forskjellig. Plasmamembraner i dyreceller har et glykoproteinlag på yttersiden, som utfører reseptor- og signalfunksjoner, og spiller også en viktig rolle i prosessen med å kombinere celler til vev. Cellemembranen er polar, det vil si at ladningen på utsiden er positiv, og på innsiden er den negativ. I tillegg til alt det ovennevnte har cellemembranen selektiv innsikt.

Det betyr at i tillegg til vann er det bare en viss gruppe molekyler og ioner av oppløste stoffer som slipper inn i cellen. Konsentrasjonen av et stoff som natrium i de fleste celler er mye lavere enn i det ytre miljøet. For kaliumioner er et annet forhold karakteristisk: antallet i cellen er mye høyere enn i miljøet. I denne forbindelse har natriumioner en tendens til å trenge gjennom cellemembranen, og kaliumioner har en tendens til å bli frigjort utenfor. Under disse omstendighetene aktiverer membranen et spesielt system som utfører en "pumpende" rolle, utjevner konsentrasjonen av stoffer: natriumioner pumpes ut til celleoverflaten, og kaliumioner pumpes innover. Denne funksjonen er inkludert i de viktigste funksjonene til cellemembranen.

Denne tendensen til natrium- og kaliumioner til å bevege seg innover fra overflaten spiller en stor rolle i transporten av sukker og aminosyrer inn i cellen. I prosessen med aktivt å fjerne natriumioner fra cellen, skaper membranen forhold for nye tilstrømninger av glukose og aminosyrer inne. Tvert imot, i prosessen med å overføre kaliumioner til cellen, fylles antall "transportører" av forfallsprodukter fra innsiden av cellen til det ytre miljøet.

Hvordan får cellen næring gjennom cellemembranen?

Mange celler tar inn stoffer gjennom prosesser som fagocytose og pinocytose. I den første varianten er en liten fordypning skapt av en fleksibel ytre membran, der den fangede partikkelen befinner seg. Deretter blir diameteren på fordypningen større inntil den omringede partikkelen kommer inn i cellecytoplasma. Gjennom fagocytose mates noen protozoer, som amøber, samt blodceller - leukocytter og fagocytter. På samme måte absorberer celler væske som inneholder de nødvendige næringsstoffene. Dette fenomenet kalles pinocytose.

Den ytre membranen er nært forbundet med cellens endoplasmatiske retikulum.

I mange typer grunnleggende vevskomponenter er fremspring, folder og mikrovilli plassert på overflaten av membranen. Planteceller på utsiden av dette skallet er dekket med en annen, tykk og godt synlig under et mikroskop. Fiberen de er laget av bidrar til å danne støtte for plantevev som tre. Dyreceller har også en rekke ytre strukturer som sitter på toppen av cellemembranen. De er utelukkende beskyttende i naturen, et eksempel på dette er kitinet som finnes i integumentære celler til insekter.

I tillegg til cellemembranen er det en intracellulær membran. Dens funksjon er å dele cellen i flere spesialiserte lukkede rom - rom eller organeller, hvor et visst miljø må opprettholdes.

Dermed er det umulig å overvurdere rollen til en slik komponent av den grunnleggende enheten til en levende organisme som en cellemembran. Strukturen og funksjonene innebærer en betydelig utvidelse av det totale celleoverflatearealet, forbedring av metabolske prosesser. Denne molekylære strukturen består av proteiner og lipider. Ved å skille cellen fra det ytre miljøet, sikrer membranen sin integritet. Med dens hjelp opprettholdes intercellulære bindinger på et tilstrekkelig sterkt nivå, og danner vev. I denne forbindelse kan vi konkludere med at en av de viktigste rollene i cellen spilles av cellemembranen. Strukturen og funksjonene som utføres av den er radikalt forskjellige i forskjellige celler, avhengig av formålet. Gjennom disse funksjonene oppnås en rekke fysiologiske aktivitet av cellemembraner og deres roller i eksistensen av celler og vev.

Alle levende organismer på jorden består av celler, og hver celle er omgitt av et beskyttende skall - en membran. Imidlertid er funksjonene til membranen ikke begrenset til å beskytte organeller og skille en celle fra en annen. Cellemembranen er en kompleks mekanisme som er direkte involvert i reproduksjon, regenerering, ernæring, respirasjon og mange andre viktige cellefunksjoner.

Begrepet "cellemembran" har vært brukt i rundt hundre år. Ordet "membran" i oversettelse fra latin betyr "film". Men når det gjelder en cellemembran, vil det være mer riktig å snakke om en kombinasjon av to filmer som er sammenkoblet på en bestemt måte, dessuten har forskjellige sider av disse filmene forskjellige egenskaper.

Cellemembranen (cytolemma, plasmalemma) er et trelags lipoprotein (fett-protein) skall som skiller hver celle fra naboceller og miljøet, og utfører en kontrollert utveksling mellom celler og miljøet.

Av avgjørende betydning i denne definisjonen er ikke at cellemembranen skiller en celle fra en annen, men at den sikrer dens interaksjon med andre celler og miljøet. Membranen er en veldig aktiv, konstant fungerende struktur av cellen, som mange funksjoner er tildelt av naturen. Fra vår artikkel vil du lære alt om sammensetningen, strukturen, egenskapene og funksjonene til cellemembranen, samt faren for menneskers helse ved forstyrrelser i cellemembranens funksjon.

Historie om cellemembranforskning

I 1925 var to tyske forskere, Gorter og Grendel, i stand til å gjennomføre et komplekst eksperiment på menneskelige røde blodlegemer, erytrocytter. Ved hjelp av osmotisk sjokk skaffet forskerne de såkalte «skyggene» – tomme skall av røde blodlegemer, og la dem deretter i én haug og målte overflaten. Neste steg var å beregne mengden lipider i cellemembranen. Ved hjelp av aceton isolerte forskerne lipider fra "skyggene" og fant ut at de var akkurat nok til et dobbelt kontinuerlig lag.

Under eksperimentet ble det imidlertid gjort to grove feil:

Bruken av aceton tillater ikke at alle lipider isoleres fra membranene;

Overflatearealet til "skyggene" ble beregnet etter tørrvekt, noe som også er feil.

Siden den første feilen ga minus i beregningene, og den andre ga et pluss, viste det samlede resultatet seg å være overraskende nøyaktig, og tyske forskere brakte den viktigste oppdagelsen til den vitenskapelige verden - lipid-dobbeltlaget i cellemembranen.

I 1935 kom et annet forskerpar, Danielly og Dawson, etter lange eksperimenter på bilipidfilmer, til den konklusjon at proteiner er tilstede i cellemembraner. Det var ingen annen måte å forklare hvorfor disse filmene har så høy overflatespenning. Forskere har presentert for publikum en skjematisk modell av en cellemembran, lik en sandwich, der rollen som brødskiver spilles av homogene lipid-proteinlag, og mellom dem i stedet for olje er tomhet.

I 1950, ved hjelp av det første elektronmikroskopet, ble Danielly-Dawson-teorien delvis bekreftet - mikrofotografier av cellemembranen viste tydelig to lag bestående av lipid- og proteinhoder, og mellom dem et gjennomsiktig rom fylt bare med haler av lipider og proteiner.

I 1960, veiledet av disse dataene, utviklet den amerikanske mikrobiologen J. Robertson en teori om trelagsstrukturen til cellemembraner, som i lang tid ble ansett som den eneste sanne. Etter hvert som vitenskapen utviklet seg, ble det imidlertid født mer og mer tvil om homogeniteten til disse lagene. Fra termodynamikkens synspunkt er en slik struktur ekstremt ugunstig - det ville være svært vanskelig for celler å transportere stoffer inn og ut gjennom hele "smørbrødet". I tillegg er det bevist at cellemembranene til forskjellige vev har ulik tykkelse og festemetode, noe som skyldes ulike funksjoner til organer.

I 1972, mikrobiologer S.D. Singer og G.L. Nicholson var i stand til å forklare alle inkonsekvensene i Robertsons teori ved hjelp av en ny, flytende mosaikkmodell av cellemembranen. Forskere har funnet ut at membranen er heterogen, asymmetrisk, fylt med væske, og cellene er i konstant bevegelse. Og proteinene som utgjør den har en annen struktur og formål, i tillegg er de plassert annerledes i forhold til bilipidlaget i membranen.

Cellemembraner inneholder tre typer proteiner:

Perifer - festet til overflaten av filmen;

semi-integrert- delvis penetrere bilipidlaget;

Integrert - trenge helt gjennom membranen.

Perifere proteiner er assosiert med membranlipiders hoder gjennom elektrostatisk interaksjon, og de danner aldri et sammenhengende lag, slik man tidligere har trodd. Og semi-integrerte og integrerte proteiner tjener til å transportere oksygen og næringsstoffer inn i cellen, samt å fjerne forfall produkter fra den og mer for flere viktige funksjoner, som du vil lære om senere.

Cellemembranen utfører følgende funksjoner:

Barriere - membranens permeabilitet for ulike typer molekyler er ikke den samme For å omgå cellemembranen må molekylet ha en viss størrelse, kjemiske egenskaper og elektrisk ladning. Skadelige eller upassende molekyler, på grunn av barrierefunksjonen til cellemembranen, kan ganske enkelt ikke komme inn i cellen. For eksempel, ved hjelp av peroksidreaksjonen, beskytter membranen cytoplasmaet mot peroksider som er farlige for det;

Transport - en passiv, aktiv, regulert og selektiv utveksling går gjennom membranen. Passiv metabolisme er egnet for fettløselige stoffer og gasser som består av svært små molekyler. Slike stoffer trenger inn og ut av cellen uten energiforbruk, fritt, ved diffusjon. Den aktive transportfunksjonen til cellemembranen aktiveres når det er nødvendig, men stoffer som er vanskelige å transportere må fraktes inn eller ut av cellen. For eksempel de med stor molekylstørrelse, eller som ikke er i stand til å krysse bilipidlaget på grunn av hydrofobicitet. Så begynner proteinpumper å fungere, inkludert ATPase, som er ansvarlig for absorpsjon av kaliumioner inn i cellen og utstøting av natriumioner fra den. Regulert transport er avgjørende for sekresjons- og fermenteringsfunksjoner, som når celler produserer og skiller ut hormoner eller magesaft. Alle disse stoffene forlater cellene gjennom spesielle kanaler og i et gitt volum. Og den selektive transportfunksjonen er assosiert med de svært integrerte proteinene som trenger inn i membranen og fungerer som en kanal for inn- og utgang av strengt definerte typer molekyler;

Matrise - cellemembranen bestemmer og fikser plasseringen av organeller i forhold til hverandre (kjerne, mitokondrier, kloroplaster) og regulerer interaksjonen mellom dem;

Mekanisk - sikrer begrensning av en celle fra en annen, og samtidig riktig tilkobling av celler til et homogent vev og motstanden til organer mot deformasjon;

Beskyttende - både hos planter og hos dyr tjener cellemembranen som grunnlag for å bygge en beskyttende ramme. Et eksempel er hardt tre, tett skall, stikkende torner. I dyreverdenen er det også mange eksempler på den beskyttende funksjonen til cellemembraner – skilpaddeskall, kitinøstskall, hover og horn;

Energi - prosessene med fotosyntese og cellulær respirasjon ville være umulig uten deltakelse av cellemembranproteiner, fordi det er ved hjelp av proteinkanaler at cellene utveksler energi;

Reseptor - proteiner innebygd i cellemembranen kan ha en annen viktig funksjon. De fungerer som reseptorer som cellen mottar et signal fra hormoner og nevrotransmittere gjennom. Og dette er på sin side nødvendig for ledning av nerveimpulser og det normale løpet av hormonelle prosesser;

Enzymatisk - en annen viktig funksjon som er iboende i noen proteiner av cellemembraner. For eksempel, i tarmepitelet, syntetiseres fordøyelsesenzymer ved hjelp av slike proteiner;

Biopotensial- konsentrasjonen av kaliumioner inne i cellen er mye høyere enn utenfor, og konsentrasjonen av natriumioner er tvert imot større utenfor enn inne. Dette forklarer den potensielle forskjellen: inne i cellen er ladningen negativ, utenfor den er den positiv, noe som bidrar til bevegelse av stoffer inn i cellen og ut i hvilken som helst av de tre typene metabolisme - fagocytose, pinocytose og eksocytose;

Markering - på overflaten av cellemembraner er det såkalte "etiketter" - antigener som består av glykoproteiner (proteiner med forgrenede oligosakkaridsidekjeder festet til dem). Siden sidekjeder kan ha et stort utvalg av konfigurasjoner, får hver type celle sin egen unike etikett som lar andre celler i kroppen gjenkjenne dem "ved synet" og svare på dem riktig. Det er derfor for eksempel menneskelige immunceller, makrofager, lett gjenkjenner en utlending som har kommet inn i kroppen (infeksjon, virus) og prøver å ødelegge den. Det samme skjer med syke, muterte og gamle celler - etiketten på cellemembranen deres endres og kroppen kvitter seg med dem.

Cellulær utveksling skjer over membraner, og kan utføres gjennom tre hovedtyper av reaksjoner:

Fagocytose er en cellulær prosess der fagocytiske celler innebygd i membranen fanger opp og fordøyer faste partikler av næringsstoffer. I menneskekroppen utføres fagocytose av membraner av to typer celler: granulocytter (granulære leukocytter) og makrofager (immune drepeceller);

Pinocytose er prosessen med å fange opp flytende molekyler som kommer i kontakt med den ved overflaten av cellemembranen. For ernæring av typen pinocytose, vokser cellen tynne, luftige utvekster i form av antenner på membranen, som så å si omgir en dråpe væske, og en boble oppnås. Først stikker denne vesikelen over overflaten av membranen, og deretter "svelges" den - den gjemmer seg inne i cellen, og veggene smelter sammen med den indre overflaten av cellemembranen. Pinocytose forekommer i nesten alle levende celler;

Eksocytose er en omvendt prosess der vesikler med en sekretorisk funksjonell væske (enzym, hormon) dannes inne i cellen, og den må på en eller annen måte fjernes fra cellen til miljøet. For å gjøre dette smelter boblen først sammen med den indre overflaten av cellemembranen, buler deretter utover, sprekker, utviser innholdet og går igjen sammen med overflaten av membranen, denne gangen fra utsiden. Eksocytose finner for eksempel sted i cellene i tarmepitelet og binyrebarken.

Cellemembraner inneholder tre klasser av lipider:

fosfolipider;

glykolipider;

Kolesterol.

Fosfolipider (en kombinasjon av fett og fosfor) og glykolipider (en kombinasjon av fett og karbohydrater) består på sin side av et hydrofilt hode, hvorfra to lange hydrofobe haler strekker seg. Men kolesterol opptar noen ganger rommet mellom disse to haler og lar dem ikke bøye seg, noe som gjør membranene til noen celler stive. I tillegg effektiviserer kolesterolmolekyler strukturen til cellemembraner og forhindrer overgangen av polare molekyler fra en celle til en annen.

Men den viktigste komponenten, som man kan se fra forrige avsnitt om funksjonene til cellemembraner, er proteiner. Deres sammensetning, formål og plassering er svært forskjellige, men det er noe felles som forener dem alle: ringformede lipider er alltid plassert rundt proteinene i cellemembranene. Dette er spesialfett som er tydelig strukturert, stabilt, har mer mettede fettsyrer i sammensetningen, og som frigjøres fra membraner sammen med "sponsede" proteiner. Dette er et slags personlig beskyttelsesskall for proteiner, uten hvilket de rett og slett ikke ville fungere.

Strukturen til cellemembranen er tre-lags. Et relativt homogent flytende bilipidlag ligger i midten, og proteiner dekker det på begge sider med en slags mosaikk, som delvis trenger inn i tykkelsen. Det vil si at det ville være feil å tro at de ytre proteinlagene i cellemembranene er kontinuerlige. Proteiner, i tillegg til deres komplekse funksjoner, er nødvendige i membranen for å passere inn i cellene og transportere ut av dem de stoffene som ikke er i stand til å trenge inn i fettlaget. For eksempel kalium- og natriumioner. For dem er det gitt spesielle proteinstrukturer - ionekanaler, som vi vil diskutere mer detaljert nedenfor.

Hvis du ser på cellemembranen gjennom et mikroskop, kan du se et lag med lipider som er dannet av de minste sfæriske molekylene, langs hvilke det i likhet med havet flyter store proteinceller av ulike former. Nøyaktig de samme membranene deler det indre rommet i hver celle i rom der kjernen, kloroplastene og mitokondriene er komfortabelt plassert. Hvis det ikke fantes separate "rom" inne i cellen, ville organellene holde seg sammen og ville ikke kunne utføre sine funksjoner riktig.

En celle er et sett med organeller strukturert og avgrenset av membraner, som er involvert i et kompleks av energi-, metabolske, informasjons- og reproduktive prosesser som sikrer den vitale aktiviteten til organismen.

Som man kan se fra denne definisjonen, er membranen den viktigste funksjonelle komponenten i enhver celle. Dens betydning er like stor som for kjernen, mitokondriene og andre celleorganeller. Og de unike egenskapene til membranen skyldes dens struktur: den består av to filmer som er festet sammen på en spesiell måte. Molekyler av fosfolipider i membranen er lokalisert med hydrofile hoder utover, og hydrofobe haler innover. Derfor blir den ene siden av filmen fuktet av vann, mens den andre ikke er det. Så disse filmene er koblet til hverandre med ikke-fuktbare sider innover, og danner et bilipidlag omgitt av proteinmolekyler. Dette er selve "sandwich"-strukturen til cellemembranen.

Ionekanaler i cellemembraner

La oss vurdere mer detaljert prinsippet om drift av ionekanaler. Hva trengs de til? Faktum er at bare fettløselige stoffer kan trenge fritt gjennom lipidmembranen - dette er gasser, alkoholer og fett i seg selv. Så, for eksempel, i røde blodlegemer er det en konstant utveksling av oksygen og karbondioksid, og for dette trenger ikke kroppen vår å ty til noen ekstra triks. Men hva med når det blir nødvendig å transportere vandige løsninger, som natrium- og kaliumsalter, gjennom cellemembranen?

Det ville være umulig å bane vei for slike stoffer i bilipidlaget, siden hullene umiddelbart vil stramme seg og feste seg sammen tilbake, slik er strukturen til ethvert fettvev. Men naturen fant som alltid en vei ut av situasjonen og skapte spesielle proteintransportstrukturer.

Det finnes to typer ledende proteiner:

Transportører er semi-integrerte proteinpumper;

Channeloformers er integrerte proteiner.

Proteiner av den første typen er delvis nedsenket i det bilipide laget av cellemembranen, og ser ut med hodet, og i nærvær av det ønskede stoffet begynner de å oppføre seg som en pumpe: de tiltrekker molekylet og suger det inn i celle. Og proteiner av den andre typen, integrert, har en langstrakt form og er plassert vinkelrett på det bilipide laget av cellemembranen, og penetrerer det gjennom og gjennom. Gjennom dem, som gjennom tunneler, beveger stoffer som ikke er i stand til å passere gjennom fett inn og ut av cellen. Det er gjennom ionekanaler at kaliumioner trenger inn i cellen og samler seg i den, mens natriumioner tvert imot bringes ut. Det er en forskjell i elektriske potensialer, så nødvendig for at alle cellene i kroppen vår skal fungere korrekt.

De viktigste konklusjonene om strukturen og funksjonene til cellemembraner

Teori ser alltid interessant og lovende ut hvis den kan brukes i praksis. Oppdagelsen av strukturen og funksjonene til cellemembranene i menneskekroppen gjorde det mulig for forskere å gjøre et reelt gjennombrudd innen vitenskap generelt, og i medisin spesielt. Det er ingen tilfeldighet at vi har dvelet så detaljert ved ionekanaler, for det er her som ligger svaret på et av vår tids viktigste spørsmål: hvorfor blir folk i økende grad syke av onkologi?

Kreft krever rundt 17 millioner liv på verdensbasis hvert år og er den fjerde ledende årsaken til alle dødsfall. Ifølge WHO øker forekomsten av kreft jevnt og trutt, og innen utgangen av 2020 kan den nå 25 millioner per år.

Hva forklarer den virkelige kreftepidemien, og hva har cellemembranenes funksjon med det å gjøre? Du vil si: årsaken er dårlige miljøforhold, underernæring, dårlige vaner og alvorlig arv. Og selvfølgelig vil du ha rett, men hvis vi snakker om problemet mer detaljert, er årsaken forsuringen av menneskekroppen. De negative faktorene oppført ovenfor fører til forstyrrelse av cellemembranene, hemmer pust og ernæring.

Der det skal være pluss, dannes et minus, og cellen kan ikke fungere normalt. Men kreftceller trenger verken oksygen eller et alkalisk miljø – de er i stand til å bruke en anaerob type næring. Derfor, under forhold med oksygen sult og off-skala pH-nivåer, muterer sunne celler, ønsker å tilpasse seg miljøet, og blir kreftceller. Dette er hvordan en person får kreft. For å unngå dette trenger du bare å drikke nok rent vann daglig, og gi opp kreftfremkallende stoffer i maten. Men som regel er folk godt klar over skadelige produkter og behovet for vann av høy kvalitet, og gjør ingenting - de håper at problemer vil omgå dem.

Ved å kjenne funksjonene til strukturen og funksjonene til cellemembranene til forskjellige celler, kan leger bruke denne informasjonen til å gi målrettede, målrettede terapeutiske effekter på kroppen. Mange moderne medisiner, som kommer inn i kroppen vår, leter etter det rette "målet", som kan være ionekanaler, enzymer, reseptorer og biomarkører av cellemembraner. Denne behandlingsmetoden lar deg oppnå bedre resultater med minimale bivirkninger.

Antibiotika av den siste generasjonen, når de slippes ut i blodet, dreper ikke alle cellene på rad, men ser etter nøyaktig cellene til patogenet, med fokus på markører i cellemembranene. De nyeste anti-migrenemedisinene, triptaner, begrenser kun de betente karene i hjernen, samtidig som de nesten ikke har noen effekt på hjertet og det perifere sirkulasjonssystemet. Og de gjenkjenner de nødvendige karene nøyaktig ved proteinene i cellemembranene deres. Det er mange slike eksempler, så vi kan med sikkerhet si at kunnskap om strukturen og funksjonene til cellemembraner ligger til grunn for utviklingen av moderne medisinsk vitenskap, og redder millioner av liv hvert år.

Utdanning: Moskva medisinske institutt. I. M. Sechenov, spesialitet - "Medisin" i 1991, i 1993 "Yrkessykdommer", i 1996 "Terapi".

tekstfelter

arrow_upward

Celler er atskilt fra det indre miljøet i kroppen med en celle eller plasmamembran.

Membranen gir:

1) Selektiv penetrasjon inn og ut av cellen av molekyler og ioner som er nødvendige for å utføre spesifikke cellefunksjoner;
2) Selektiv transport av ioner over membranen, opprettholdelse av en transmembran elektrisk potensialforskjell;
3) Spesifikasjonene til intercellulære kontakter.

På grunn av tilstedeværelsen i membranen av mange reseptorer som oppfatter kjemiske signaler - hormoner, mediatorer og andre biologisk aktive stoffer, er det i stand til å endre cellens metabolske aktivitet. Membraner gir spesifisiteten til immunmanifestasjoner på grunn av tilstedeværelsen av antigener på dem - strukturer som forårsaker dannelsen av antistoffer som spesifikt kan binde seg til disse antigenene.
Cellens kjerne og organeller er også separert fra cytoplasmaet med membraner som hindrer fri bevegelse av vann og stoffer oppløst i det fra cytoplasmaet til dem og omvendt. Dette skaper betingelser for separasjon av biokjemiske prosesser som skjer i forskjellige rom (rom) inne i cellen.

cellemembranstruktur

tekstfelter

arrow_upward

Cellemembranen er en elastisk struktur, med en tykkelse på 7 til 11 nm (fig. 1.1). Den består hovedsakelig av lipider og proteiner. Fra 40 til 90% av alle lipider er fosfolipider - fosfatidylkolin, fosfatidyletanolamin, fosfatidylserin, sfingomyelin og fosfatidylinositol. En viktig komponent i membranen er glykolipider, representert av cerebrosider, sulfatider, gangliosider og kolesterol.

Ris. 1.1 Organisering av membranen.

Hovedstrukturen til cellemembranen er et dobbelt lag av fosfolipidmolekyler. På grunn av hydrofobe interaksjoner holdes karbohydratkjedene til lipidmolekyler nær hverandre i en utvidet tilstand. Grupper av fosfolipidmolekyler i begge lag samhandler med proteinmolekyler nedsenket i lipidmembranen. På grunn av det faktum at de fleste av lipidkomponentene i dobbeltlaget er i flytende tilstand, har membranen mobilitet og bølger. Dens seksjoner, så vel som proteiner nedsenket i lipid-dobbeltlaget, vil blandes fra en del til en annen. Mobilitet (flytende) av cellemembraner letter transporten av stoffer gjennom membranen.

cellemembranproteiner representert hovedsakelig av glykoproteiner. Skille:

integrerte proteiner penetrerende gjennom hele tykkelsen av membranen og
perifere proteiner bare festet til overflaten av membranen, hovedsakelig til dens indre del.

Perifere proteiner nesten alle fungerer som enzymer (acetylkolinesterase, sure og alkaliske fosfataser, etc.). Men noen enzymer er også representert av integrerte proteiner - ATPase.

integrerte proteiner gir en selektiv utveksling av ioner gjennom membrankanalene mellom den ekstracellulære og intracellulære væsken, og fungerer også som proteiner - bærere av store molekyler.

Membranreseptorer og antigener kan representeres av både integrerte og perifere proteiner.

Proteiner ved siden av membranen fra cytoplasmatisk side tilhører celle cytoskjelett . De kan feste seg til membranproteiner.

Så, proteinstrimmel 3 (båndnummer under proteinelektroforese) av erytrocyttmembraner kombineres til et ensemble med andre cytoskjelettmolekyler - spektrin gjennom det lavmolekylære proteinet ankyrin (fig. 1.2).

Ris. 1.2 Skjema for arrangementet av proteiner i membrancytoskjelettet til erytrocytter.
1 - spektrin; 2 - ankyrin; 3 - proteinbånd 3; 4 - proteinbånd 4.1; 5 - proteinbånd 4,9; 6 - aktinoligomer; 7 - protein 6; 8 - gpicophorin A; 9 - membran.

Spectrin er hovedproteinet i cytoskjelettet, og utgjør et todimensjonalt nettverk som aktin er festet til.

Actin danner mikrofilamenter, som er det kontraktile apparatet til cytoskjelettet.

cytoskjelett tillater cellen å vise fleksibelt elastiske egenskaper, gir ekstra styrke til membranen.

De fleste integrerte proteiner er glykoproteiner. Karbohydratdelen deres stikker ut fra cellemembranen til utsiden. Mange glykoproteiner har en stor negativ ladning på grunn av det betydelige innholdet av sialinsyre (for eksempel glykoforinmolekylet). Dette gir overflaten til de fleste celler en negativ ladning, og hjelper til med å frastøte andre negativt ladede objekter. Karbohydratfremspring av glykoproteiner bærer blodgruppeantigener, andre antigene determinanter i cellen, og fungerer som hormonbindende reseptorer. Glykoproteiner danner adhesive molekyler som får celler til å feste seg til hverandre, dvs. nære intercellulære kontakter.

Funksjoner av metabolisme i membranen

tekstfelter

arrow_upward

Membrankomponenter er gjenstand for mange metabolske transformasjoner under påvirkning av enzymer plassert på membranen eller inne i den. Disse inkluderer oksidative enzymer som spiller en viktig rolle i å modifisere de hydrofobe elementene i membraner - kolesterol, etc. I membraner, når enzymer - fosfolipaser aktiveres, dannes biologisk aktive forbindelser - prostaglandiner og deres derivater - fra arakidonsyre. Som et resultat av aktiveringen av fosfolipidmetabolismen i membranen, dannes tromboksaner og leukotriener, som har en kraftig effekt på blodplateadhesjon, betennelse, etc.

Membranen gjennomgår hele tiden fornyelsesprosesser av komponentene. . Dermed varierer levetiden til membranproteiner fra 2 til 5 dager. Imidlertid er det mekanismer i cellen som sikrer levering av nysyntetiserte proteinmolekyler til membranreseptorer, som letter inkorporeringen av proteinet i membranen. "Gjenkjennelsen" av denne reseptoren av det nylig syntetiserte proteinet blir lettet ved dannelsen av et signalpeptid, som hjelper til med å finne reseptoren på membranen.

Membranlipider har også en betydelig metabolsk hastighet., som krever en stor mengde fettsyrer for syntesen av disse membrankomponentene.
Spesifikasjonene til lipidsammensetningen til cellemembraner påvirkes av endringer i det menneskelige miljøet og arten av kostholdet hans.

For eksempel en økning i kostholdsfettsyrer med umettede bindingerøker den flytende tilstanden til lipider i cellemembraner i forskjellige vev, fører til en endring i forholdet mellom fosfolipider og sfingomyeliner og lipider til proteiner som er gunstig for funksjonen til cellemembranen.

Overflødig kolesterol i membraner, tvert imot, øker mikroviskositeten til deres dobbeltlag av fosfolipidmolekyler, og reduserer diffusjonshastigheten av visse stoffer gjennom cellemembraner.

Mat beriket med vitamin A, E, C, P forbedrer lipidmetabolismen i erytrocyttmembraner, reduserer membranens mikroviskositet. Dette øker deformerbarheten til erytrocytter, letter transportfunksjonen deres (kapittel 6).

Mangel på fettsyrer og kolesterol i mat forstyrrer lipidsammensetningen og funksjonen til cellemembraner.

For eksempel forstyrrer en fettmangel funksjonen til den nøytrofile membranen, som hemmer deres evne til å bevege seg og fagocytose (aktiv fangst og absorpsjon av mikroskopiske fremmede levende gjenstander og faste partikler av encellede organismer eller noen celler).

Ved regulering av lipidsammensetningen av membraner og deres permeabilitet, regulering av celleproliferasjon en viktig rolle spilles av reaktive oksygenarter, som dannes i cellen i forbindelse med normale metabolske reaksjoner (mikrosomal oksidasjon, etc.).

Dannet reaktive oksygenarter- superoksidradikal (O 2), hydrogenperoksid (H 2 O 2) etc. er ekstremt reaktive stoffer. Deres hovedsubstrat i frie radikal-oksidasjonsreaksjoner er umettede fettsyrer, som er en del av cellemembranfosfolipider (de såkalte lipidperoksidasjonsreaksjonene). Intensiveringen av disse reaksjonene kan forårsake skade på cellemembranen, dens barriere, reseptor og metabolske funksjoner, modifikasjon av nukleinsyremolekyler og proteiner, noe som fører til mutasjoner og inaktivering av enzymer.

Under fysiologiske forhold reguleres intensiveringen av lipidperoksidasjon av antioksidantsystemet til celler, representert av enzymer som inaktiverer reaktive oksygenarter - superoksiddismutase, katalase, peroksidase og stoffer med antioksidantaktivitet - tokoferol (vitamin E), ubikinon, etc. A uttalt beskyttende effekt på cellemembraner (cytobeskyttende effekt) med ulike skadelige effekter på kroppen, prostaglandiner E og J2 har, "slukker" aktiveringen av frie radikaler oksidasjon. Prostaglandiner beskytter mageslimhinnen og hepatocyttene mot kjemisk skade, nevroner, neurogliaceller, kardiomyocytter - fra hypoksiske skader, skjelettmuskulatur - under tung fysisk anstrengelse. Prostaglandiner, som binder seg til spesifikke reseptorer på cellemembraner, stabiliserer dobbeltlaget til sistnevnte, reduserer tapet av fosfolipider av membraner.

Membranreseptorfunksjoner

tekstfelter

arrow_upward

Et kjemisk eller mekanisk signal blir først oppfattet av cellemembranreseptorer. Konsekvensen av dette er kjemisk modifisering av membranproteiner, som fører til aktivering av "second messengers" som sikrer rask forplantning av signalet i cellen til dens genom, enzymer, kontraktile elementer, etc.

Skjematisk kan transmembransignalering i en celle representeres som følger:

1) Opphisset av det oppfattede signalet aktiverer reseptoren y-proteinene i cellemembranen. Dette skjer når de binder guanosintrifosfat (GTP).

2) Samspillet mellom "GTP-y-proteins"-komplekset aktiverer i sin tur enzymet - forløperen til sekundære budbringere, plassert på innsiden av membranen.

Forløperen til en sekundær messenger - cAMP, dannet fra ATP, er enzymet adenylatcyklase;
Forløperen til andre sekundære budbringere - inositoltrifosfat og diacylglycerol, dannet av membranfosfatidylinositol-4,5-difosfat, er enzymet fosfolipase C. I tillegg mobiliserer inositoltrifosfat en annen sekundær budbringer i cellen - som er involvert i nesten kalsiumioner, alle reguleringsprosesser i cellen. For eksempel forårsaker det resulterende inositoltrifosfatet frigjøring av kalsium fra det endoplasmatiske retikulum og en økning i konsentrasjonen i cytoplasmaet, og inkluderer derved ulike former for cellulær respons. Ved hjelp av inositoltrifosfat og diacylglycerol reguleres funksjonen til glatt muskulatur og B-celler i bukspyttkjertelen av acetylkolin, den fremre hypofysen tyropinfrigjørende faktor, lymfocyttenes respons på antigen, etc.
I noen celler utføres rollen som den andre budbringeren av cGMP, som dannes fra GTP ved hjelp av enzymet guanylatcyklase. Det tjener for eksempel som en andre budbringer for natriuretisk hormon i den glatte muskulaturen i blodkarveggene. cAMP fungerer som en andre budbringer for mange hormoner - adrenalin, erytropoietin, etc. (kapittel 3).

biologiske membraner.
Begrepet "membran" (lat. membrana - hud, film) begynte å bli brukt for mer enn 100 år siden for å referere til cellegrensen, og tjente på den ene siden som en barriere mellom innholdet i cellen og det ytre miljøet. , og på den andre som en semi-permeabel skillevegg som vann kan passere og noen stoffer gjennom. Imidlertid er funksjonene til membranen ikke uttømt, siden biologiske membraner danner grunnlaget for cellens strukturelle organisering.
Strukturen til membranen. I følge denne modellen er hovedmembranen et lipid-dobbeltlag, der de hydrofobe halene til molekylene er vendt innover og de hydrofile hodene er vendt utover. Lipider er representert av fosfolipider - derivater av glyserol eller sfingosin. Proteiner er festet til lipidlaget. Integrerte (transmembrane) proteiner trenger gjennom membranen og er fast forbundet med den; perifere penetrerer ikke og er forbundet med membranen mindre fast. Funksjoner av membranproteiner: opprettholde strukturen til membraner, motta og konvertere signaler fra miljøet. miljø, transport av visse stoffer, katalyse av reaksjoner som skjer på membraner. membrantykkelsen er fra 6 til 10 nm.

Membranegenskaper:
1. Fluiditet. Membranen er ikke en stiv struktur; de fleste av dens proteiner og lipider kan bevege seg i membranens plan.
2. Asymmetri. Sammensetningen av de ytre og indre lag av både proteiner og lipider er forskjellig. I tillegg har plasmamembranene til dyreceller et lag med glykoproteiner på utsiden (en glykokalyx som utfører signal- og reseptorfunksjoner, og er også viktig for å forene celler til vev)
3. Polaritet. Utsiden av membranen har en positiv ladning, mens innsiden har en negativ ladning.
4. Selektiv permeabilitet. Membranene til levende celler passerer, i tillegg til vann, kun visse molekyler og ioner av oppløste stoffer.(Bruken av begrepet "semipermeabilitet" i forhold til cellemembraner er ikke helt korrekt, siden dette konseptet innebærer at membranen kun passerer løsemiddel molekyler, samtidig som alle molekyler og oppløste ioner beholdes.)

Den ytre cellemembranen (plasmalemma) er en ultramikroskopisk film 7,5 nm tykk, bestående av proteiner, fosfolipider og vann. Elastisk film, godt fuktet av vann og gjenvinner raskt integriteten etter skade. Den har en universell struktur, de som er typiske for alle biologiske membraner. Grenseposisjonen til denne membranen, dens deltakelse i prosessene med selektiv permeabilitet, pinocytose, fagocytose, utskillelse av ekskresjonsprodukter og syntese, i forbindelse med naboceller og beskytter cellen mot skade, gjør dens rolle ekstremt viktig. Dyreceller utenfor membranen er noen ganger dekket med et tynt lag bestående av polysakkarider og proteiner - glykokalyxen. Planteceller utenfor cellemembranen har en sterk cellevegg som skaper en ekstern støtte og opprettholder cellens form. Den består av fiber (cellulose), et vannuløselig polysakkarid.