Jakie organizmy komórkowe mają strukturę błonową. Jakie funkcje pełni zewnętrzna błona komórkowa? Struktura zewnętrznej błony komórkowej

Krótki opis:

Sazonov V.F. 1_1 Struktura błony komórkowej [Zasoby elektroniczne] // Kinezjolog, 2009-2018: [strona internetowa]. Data aktualizacji: 02.06.2018..__.201_). _Opisano budowę i funkcjonowanie błony komórkowej (synonimy: plazmalema, plazmalema, biomembrana, błona komórkowa, zewnętrzna błona komórkowa, błona komórkowa, błona cytoplazmatyczna). Ta wstępna informacja jest niezbędna zarówno do cytologii, jak i do zrozumienia procesów aktywności nerwowej: pobudzenia nerwowego, hamowania, funkcjonowania synaps i receptorów czuciowych.

Błona komórkowa (osocze) A lemat lub plazma O lemat)

Definicja pojęcia

Błona komórkowa (synonimy: plazmalema, plazmalema, błona cytoplazmatyczna, biomembrana) to potrójna membrana lipoproteinowa (tj. „białko tłuszczowe”), która oddziela komórkę od środowiska i zapewnia kontrolowaną wymianę i komunikację między komórką a jej otoczeniem.

Najważniejsze w tej definicji nie jest to, że błona oddziela komórkę od środowiska, ale właśnie to łączy komórka z otoczeniem. Membrana jest aktywny struktura komórki, ona stale pracuje.

Błona biologiczna to ultracienka dwumolekularna warstwa fosfolipidów inkrustowanych białkami i polisacharydami. Ta struktura komórkowa leży u podstaw właściwości barierowych, mechanicznych i matrycowych żywego organizmu (Antonov V.F., 1996).

Graficzne przedstawienie membrany

Dla mnie błona komórkowa wygląda jak kratowe ogrodzenie z wieloma drzwiami, które otacza określone terytorium. Każde małe żywe stworzenie może swobodnie poruszać się tam i z powrotem przez to ogrodzenie. Jednak więksi goście mogą wejść tylko przez drzwi, a nawet wtedy nie przez wszystkie drzwi. Różni goście mają klucze tylko do swoich drzwi i nie mogą przejść przez drzwi innych osób. Tak więc przez to ogrodzenie stale przepływają goście tam i z powrotem, ponieważ główna funkcja ogrodzenia membranowego jest dwojaka: oddzielenie terytorium od otaczającej przestrzeni i jednoczesne połączenie go z otaczającą przestrzenią. Dlatego w płocie jest wiele dziur i drzwi - !

Właściwości membrany

1. Przepuszczalność.

2. Półprzepuszczalność (częściowa przepuszczalność).

3. Selektywna (synonim: selektywna) przepuszczalność.

4. Przepuszczalność czynna (synonim: transport aktywny).

5. Kontrolowana przepuszczalność.

Jak widać, główną właściwością membrany jest jej przepuszczalność dla różnych substancji.

6. Fagocytoza i pinocytoza.

7. Egzocytoza.

8. Obecność potencjałów elektrycznych i chemicznych, a raczej różnica potencjałów pomiędzy wewnętrzną i zewnętrzną stroną membrany. Można to powiedzieć obrazowo „membrana zamienia ogniwo w „baterię elektryczną”, kontrolując przepływ jonów”. Detale: .

9. Zmiany potencjału elektrycznego i chemicznego.

10. Drażliwość. Specjalne receptory molekularne zlokalizowane na błonie mogą łączyć się z substancjami sygnalizacyjnymi (kontrolującymi), w wyniku czego może zmienić się stan błony i całej komórki. Receptory molekularne wyzwalają reakcje biochemiczne w odpowiedzi na połączenie z nimi ligandów (substancji kontrolnych). Warto zaznaczyć, że substancja sygnalizacyjna oddziałuje na receptor z zewnątrz, a zmiany zachodzą wewnątrz komórki. Okazuje się, że membrana przenosiła informację z otoczenia do środowiska wewnętrznego komórki.

11. Katalityczna aktywność enzymatyczna. Enzymy mogą być osadzone w błonie lub związane z jej powierzchnią (zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz komórki) i tam realizują swoje działania enzymatyczne.

12. Zmiana kształtu powierzchni i jej powierzchni. Dzięki temu błona może tworzyć wyrostki na zewnątrz lub odwrotnie, wgłębienia w komórce.

13. Zdolność do nawiązywania kontaktów z innymi błonami komórkowymi.

14. Przyczepność – zdolność przylegania do twardych powierzchni.

Krótka lista właściwości membrany

• Przepuszczalność.
• Endocytoza, egzocytoza, transcytoza.
• Potencjały.
• Drażliwość.
• Aktywność enzymatyczna.
• Łączność.
• Przyczepność.

Funkcje membrany

1. Niepełna izolacja treści wewnętrznych od środowiska zewnętrznego.

2. Najważniejsze w funkcjonowaniu błony komórkowej jest giełda różny Substancje pomiędzy komórką a środowiskiem międzykomórkowym. Wynika to z właściwości membrany polegającej na przepuszczalności. Dodatkowo membrana reguluje tę wymianę poprzez regulację jej przepuszczalności.

3. Inną ważną funkcją membrany jest tworząc różnicę potencjałów chemicznych i elektrycznych pomiędzy jego wewnętrzną i zewnętrzną stroną. Z tego powodu wnętrze ogniwa ma ujemny potencjał elektryczny - .

4. Membrana również działa wymiana informacji pomiędzy komórką a jej otoczeniem. Specjalne receptory molekularne zlokalizowane na błonie mogą wiązać się z substancjami kontrolnymi (hormonami, mediatorami, modulatorami) i wywoływać reakcje biochemiczne w komórce, prowadząc do różnorodnych zmian w funkcjonowaniu komórki lub jej strukturze.

Wideo:Struktura błony komórkowej

Wykład wideo:Szczegóły dotyczące struktury membrany i transportu

Struktura membrany

Błona komórkowa ma uniwersalny charakter trójwarstwowy Struktura. Jego środkowa warstwa tłuszczu jest ciągła, a górna i dolna warstwa białka pokrywają ją w formie mozaiki odrębnych obszarów białkowych. Warstwa tłuszczowa jest podstawą zapewniającą izolację komórki od środowiska, izolując ją od środowiska. Sam w sobie bardzo słabo przepuszcza substancje rozpuszczalne w wodzie, ale z łatwością przepuszcza substancje rozpuszczalne w tłuszczach. Dlatego przepuszczalność membrany dla substancji rozpuszczalnych w wodzie (na przykład jonów) musi być zapewniona przez specjalne struktury białkowe - i.

Poniżej znajdują się mikrofotografie rzeczywistych błon komórkowych stykających się komórek uzyskane za pomocą mikroskopu elektronowego, a także schematyczny rysunek przedstawiający trójwarstwową strukturę membrany i mozaikowy charakter jej warstw białkowych. Aby powiększyć obraz, kliknij na niego.

Odrębny obraz wewnętrznej warstwy lipidowej (tłuszczowej) błony komórkowej, przesiąkniętej integralnymi osadzonymi białkami. Górną i dolną warstwę białkową usunięto, aby nie zakłócać oglądania dwuwarstwy lipidowej

Rysunek powyżej: Częściowe schematyczne przedstawienie błony komórkowej (błony komórkowej), podane w Wikipedii.

Należy pamiętać, że zewnętrzna i wewnętrzna warstwa białkowa została w tym miejscu usunięta z membrany, dzięki czemu możemy lepiej zobaczyć centralną dwuwarstwę tłuszczowo-lipidową. W prawdziwej błonie komórkowej duże „wyspy” białkowe unoszą się nad i pod filmem tłuszczowym (małe kulki na rysunku), a błona okazuje się grubsza, trójwarstwowa: białko-tłuszcz-białko . Czyli właściwie to jak kanapka złożona z dwóch białkowych „kawałków chleba” z tłustą warstwą „masła” w środku, czyli tzw. ma budowę trójwarstwową, a nie dwuwarstwową.

Na tym zdjęciu małe niebiesko-białe kulki odpowiadają hydrofilowym (zwilżalnym) „głowom” lipidów, a dołączone do nich „sznurki” odpowiadają hydrofobowym (niezwilżalnym) „ogonom”. Spośród białek pokazane są tylko integralne białka błonowe typu koniec do końca (czerwone kuleczki i żółte helisy). Żółte owalne kropki wewnątrz błony to cząsteczki cholesterolu, żółto-zielone łańcuchy koralików na zewnątrz błony to łańcuchy oligosacharydów tworzących glikokaliks. Glikokaliks to rodzaj węglowodanowego („cukrowego”) „puchu” na błonie, utworzonego przez wystające z niego długie cząsteczki węglowodanowo-białkowe.

Życie to mały „worek białkowo-tłuszczowy” wypełniony półpłynną, galaretowatą zawartością, która jest przesiąknięta foliami i rurkami.

Ściany tego worka utworzone są przez podwójną warstwę tłuszczową (lipidową), pokrytą wewnątrz i na zewnątrz białkami – błoną komórkową. Dlatego mówią, że membrana ma trójwarstwowa struktura : białka-tłuszcze-białka. Wewnątrz komórki znajduje się również wiele podobnych błon tłuszczowych, które dzielą jej przestrzeń wewnętrzną na przedziały. Te same błony otaczają organelle komórkowe: jądro, mitochondria, chloroplasty. Zatem błona jest uniwersalną strukturą molekularną wspólną dla wszystkich komórek i wszystkich żywych organizmów.

Po lewej stronie nie widać już prawdziwego, ale sztuczny model fragmentu błony biologicznej: jest to chwilowa migawka dwuwarstwy tłuszczowej fosfolipidów (tj. podwójnej warstwy) w procesie jej symulacji dynamiki molekularnej. Pokazano komórkę obliczeniową modelu - 96 cząsteczek PC ( F osfatydyl X olina) i 2304 cząsteczki wody, co daje w sumie 20544 atomy.

Po prawej stronie znajduje się wizualny model pojedynczej cząsteczki tego samego lipidu, z którego zbudowana jest dwuwarstwa lipidowa błony. Na górze ma hydrofilową (lubiącą wodę) głowę, a na dole dwa hydrofobowe (bojące się wody) ogony. Lipid ten ma prostą nazwę: 1-steroilo-2-dokozaheksaenoilo-Sn-glicero-3-fosfatydylocholina (18:0/22:6(n-3)cis PC), ale nie musisz o tym pamiętać, chyba że planujesz sprawić, że twój nauczyciel zemdleje głębią swojej wiedzy.

Można podać bardziej precyzyjną naukową definicję komórki:

to uporządkowany, ustrukturyzowany, heterogeniczny układ biopolimerów otoczony aktywną membraną, uczestniczący w jednym zestawie procesów metabolicznych, energetycznych i informacyjnych, a także utrzymujący i odtwarzający cały system jako całość.

Wnętrze komórki również jest przesiąknięte błonami, a pomiędzy błonami nie znajduje się woda, lecz lepki żel/zol o zmiennej gęstości. Dlatego oddziałujące cząsteczki w komórce nie unoszą się swobodnie, jak w probówce z roztworem wodnym, ale przeważnie osiadają (unieruchomione) na strukturach polimerowych cytoszkieletu lub błonach wewnątrzkomórkowych. Dlatego reakcje chemiczne zachodzą wewnątrz komórki prawie tak, jak w ciele stałym, a nie w cieczy. Zewnętrzna błona otaczająca komórkę jest również wyłożona enzymami i receptorami molekularnymi, co czyni ją bardzo aktywną częścią komórki.

Błona komórkowa (plazmalemma, plazmolemma) jest aktywną membraną, która oddziela komórkę od środowiska i łączy ją z otoczeniem. © Sazonov V.F., 2016.

Z tej definicji membrany wynika, że ​​nie tylko ogranicza ona komórkę, ale także aktywnie pracujełącząc go z otoczeniem.

Tłuszcz tworzący błony jest wyjątkowy, dlatego jego cząsteczki zwykle nazywane są nie tylko tłuszczem, ale „lipidy”, „fosfolipidy”, „sfingolipidy”. Folia membranowa jest podwójna, to znaczy składa się z dwóch sklejonych ze sobą folii. Dlatego w podręcznikach piszą, że podstawa błony komórkowej składa się z dwóch warstw lipidowych (lub „ dwuwarstwowy", czyli podwójną warstwę). Dla każdej pojedynczej warstwy lipidowej jedną stronę można zwilżyć wodą, drugiej nie. Dzięki temu folie te przylegają do siebie dokładnie swoimi niezwilżalnymi stronami.

Błona bakteryjna

Ściana komórkowa prokariotyczna bakterii Gram-ujemnych składa się z kilku warstw, jak pokazano na poniższym rysunku.
Warstwy otoczki bakterii Gram-ujemnych:
1. Wewnętrzna trójwarstwowa błona cytoplazmatyczna, która styka się z cytoplazmą.
2. Ściana komórkowa zbudowana z mureiny.
3. Zewnętrzna trójwarstwowa błona cytoplazmatyczna, która ma ten sam układ lipidów z kompleksami białkowymi, co błona wewnętrzna.
Komunikacja komórek bakterii Gram-ujemnych ze światem zewnętrznym poprzez tak złożoną, trójstopniową strukturę nie daje im przewagi w przetrwaniu w trudnych warunkach w porównaniu z bakteriami Gram-dodatnimi, które mają słabszą błonę. Nie tolerują też wysokich temperatur, zwiększonej kwasowości i zmian ciśnienia.

Wykład wideo:Membrana plazmowa. E.V. Cheval, dr.

Wykład wideo:Błona jako granica komórki. A. Iliaskin

Znaczenie kanałów jonowych membrany

Łatwo zrozumieć, że tylko substancje rozpuszczalne w tłuszczach mogą przedostać się do komórki przez błonę tłuszczową. Są to tłuszcze, alkohole, gazy. Na przykład w czerwonych krwinkach tlen i dwutlenek węgla łatwo przedostają się i wypływają bezpośrednio przez błonę. Ale woda i substancje rozpuszczalne w wodzie (na przykład jony) po prostu nie mogą przejść przez membranę do żadnej komórki. Oznacza to, że wymagają specjalnych otworów. Ale jeśli po prostu zrobisz dziurę w warstwie tłuszczu, natychmiast się ona zamknie. Co robić? Rozwiązanie znaleziono w naturze: konieczne jest wykonanie specjalnych struktur transportujących białka i rozciągnięcie ich przez membranę. Dokładnie w ten sposób powstają kanały dla przejścia substancji nierozpuszczalnych w tłuszczach - kanały jonowe błony komórkowej.

Zatem, aby nadać swojej błonie dodatkowe właściwości przepuszczalności cząsteczek polarnych (jonów i wody), komórka syntetyzuje w cytoplazmie specjalne białka, które następnie integrują się z błoną. Występują w dwóch rodzajach: białka transportowe (na przykład ATPazy transportowe) i białka tworzące kanały (twórcy kanałów). Białka te osadzone są w podwójnej warstwie tłuszczowej błony i tworzą struktury transportowe w postaci transporterów lub w postaci kanałów jonowych. Różne substancje rozpuszczalne w wodzie, które w przeciwnym razie nie mogłyby przejść przez błonę tłuszczową, mogą teraz przejść przez te struktury transportowe.

Ogólnie nazywane są również białka osadzone w błonie całka, właśnie dlatego, że wydają się być zawarte w membranie i przez nią przenikają. Inne białka, nie integralne, tworzą jakby wyspy „unoszące się” na powierzchni błony: albo na jej zewnętrznej, albo na wewnętrznej powierzchni. W końcu każdy wie, że tłuszcz to dobry smar i łatwo się po nim ślizgać!

wnioski

1. Ogólnie membrana okazuje się trójwarstwowa:

1) zewnętrzna warstwa „wysp” białkowych,

2) tłuszczowe dwuwarstwowe „morze” (dwuwarstwa lipidowa), tj. podwójny film lipidowy,

3) wewnętrzna warstwa „wysp” białkowych.

Ale istnieje również luźna warstwa zewnętrzna - glikokaliks, który jest utworzony przez glikoproteiny wystające z błony. Są to receptory molekularne, z którymi wiążą się substancje kontrolujące sygnalizację.

2. W membranę wbudowane są specjalne struktury białkowe, zapewniające jej przepuszczalność dla jonów lub innych substancji. Nie wolno nam zapominać, że w niektórych miejscach morze tłuszczu jest przesiąknięte integralnymi białkami. I to właśnie białka integralne tworzą coś wyjątkowego konstrukcje transportowe błona komórkowa (patrz rozdział 1_2 Mechanizmy transportu przez błonę). Przez nie substancje dostają się do komórki, a także są usuwane z komórki na zewnątrz.

3. Po dowolnej stronie błony (zewnętrznej i wewnętrznej), a także wewnątrz błony mogą znajdować się białka enzymatyczne, które wpływają zarówno na stan samej błony, jak i na życie całej komórki.

Błona komórkowa jest zatem aktywną, zmienną strukturą, która aktywnie działa na rzecz całej komórki i łączy ją ze światem zewnętrznym, a nie jest tylko „powłoką ochronną”. To najważniejsza rzecz, którą musisz wiedzieć o błonie komórkowej.

W medycynie białka błonowe są często wykorzystywane jako „cele” leków. Takie cele obejmują receptory, kanały jonowe, enzymy i systemy transportowe. Ostatnio oprócz błony celem leków stają się także geny ukryte w jądrze komórkowym.

Wideo:Wprowadzenie do biofizyki błony komórkowej: Struktura błony 1 (Vladimirov Yu.A.)

Wideo:Historia, budowa i funkcje błony komórkowej: Struktura membrany 2 (Vladimirov Yu.A.)

© 2010-2018 Sazonov V.F., © 2010-2016 kineziolog.bodhy.

Błona komórkowa - struktura molekularna składająca się z lipidów i białek. Jego główne właściwości i funkcje:

• oddzielenie zawartości dowolnej komórki od środowiska zewnętrznego, zapewnienie jej integralności;
• kontrola i ustanowienie wymiany między środowiskiem a komórką;
• błony wewnątrzkomórkowe dzielą komórkę na specjalne przedziały: organelle lub przedziały.

Słowo „membrana” po łacinie oznacza „film”. Jeśli mówimy o błonie komórkowej, to jest to połączenie dwóch filmów, które mają różne właściwości.

Błona biologiczna obejmuje trzy rodzaje białek:

1. Peryferyjne – zlokalizowane na powierzchni folii;
2. Integralne – całkowicie przenikają przez membranę;
3. Półintegralny - jeden koniec wnika w warstwę bilipidową.

Jakie funkcje pełni błona komórkowa?

1. Ściana komórkowa to trwała błona komórkowa zlokalizowana na zewnątrz błony cytoplazmatycznej. Pełni funkcje ochronne, transportowe i strukturalne. Występuje w wielu roślinach, bakteriach, grzybach i archeonach.

2. Pełni funkcję barierową, czyli selektywny, regulowany, aktywny i pasywny metabolizm ze środowiskiem zewnętrznym.

3. Potrafi przekazywać i przechowywać informacje, a także bierze udział w procesie reprodukcji.

4. Pełni funkcję transportową, która może transportować substancje do i z komórki przez błonę.

5. Błona komórkowa ma przewodnictwo jednokierunkowe. Dzięki temu cząsteczki wody mogą bezzwłocznie przejść przez błonę komórkową, a cząsteczki innych substancji wnikają selektywnie.

6. Za pomocą błony komórkowej pozyskiwana jest woda, tlen i składniki odżywcze, a przez nią usuwane są produkty metabolizmu komórkowego.

7. Przeprowadza metabolizm komórkowy przez błony i potrafi go przeprowadzać za pomocą 3 głównych typów reakcji: pinocytozy, fagocytozy, egzocytozy.

8. Błona zapewnia specyfikę kontaktów międzykomórkowych.

9. Błona zawiera liczne receptory zdolne do odbierania sygnałów chemicznych - mediatory, hormony i wiele innych substancji biologicznie czynnych. Ma więc moc zmiany aktywności metabolicznej komórki.

10. Podstawowe właściwości i funkcje błony komórkowej:

• Matryca
• Bariera
• Transport
• Energia
• Mechaniczny
• Enzymatyczny
• Chwytnik
• Ochronny
• Cechowanie
• Biopotencjał

Jaką funkcję pełni błona plazmatyczna w komórce?

1. Ogranicza zawartość komórki;
2. Wykonuje wejście substancji do komórki;
3. Zapewnia usunięcie szeregu substancji z komórki.

Struktura błony komórkowej

Błony komórkowe obejmują lipidy 3 klas:

• Glikolipidy;
• Fosfolipidy;
• Cholesterol.

Zasadniczo błona komórkowa składa się z białek i lipidów i ma grubość nie większą niż 11 nm. Od 40 do 90% wszystkich lipidów stanowią fosfolipidy. Należy również zwrócić uwagę na glikolipidy, które są jednym z głównych składników błony.

Struktura błony komórkowej jest trójwarstwowa. W środku znajduje się jednorodna płynna warstwa bilipidowa, którą z obu stron pokrywają białka (jak mozaika), częściowo wnikając w jej grubość. Białka są również niezbędne, aby błona mogła przepuszczać specjalne substancje do i z komórek, które nie mogą przeniknąć przez warstwę tłuszczu. Na przykład jony sodu i potasu.

• To jest interesujące -

Struktura komórki - wideo

Zdecydowana większość organizmów żyjących na Ziemi składa się z komórek, które są w dużej mierze podobne pod względem składu chemicznego, struktury i funkcji życiowych. Metabolizm i konwersja energii zachodzą w każdej komórce. Podział komórek leży u podstaw procesów wzrostu i rozmnażania organizmów. Zatem komórka jest jednostką struktury, rozwoju i rozmnażania organizmów.

Komórka może istnieć tylko jako integralny system, niepodzielny na części. Integralność komórek zapewniają błony biologiczne. Komórka jest elementem układu wyższej rangi – organizmu. Części komórkowe i organelle składające się ze złożonych cząsteczek stanowią integralne układy niższego rzędu.

Komórka jest systemem otwartym, połączonym z otoczeniem poprzez wymianę substancji i energii. Jest to układ funkcjonalny, w którym każda cząsteczka pełni określone funkcje. Komórka ma stabilność, zdolność do samoregulacji i samoreprodukcji.

Komórka jest systemem samorządnym. Kontrolny układ genetyczny komórki reprezentowany jest przez złożone makrocząsteczki - kwasy nukleinowe (DNA i RNA).

W latach 1838-1839 Niemieccy biolodzy M. Schleiden i T. Schwann podsumowali wiedzę o komórce i sformułowali główne stanowisko teorii komórki, której istotą jest to, że wszystkie organizmy, zarówno roślinne, jak i zwierzęce, składają się z komórek.

W 1859 r. R. Virchow opisał proces podziału komórki i sformułował jedno z najważniejszych założeń teorii komórki: „Każda komórka pochodzi z innej komórki”. Nowe komórki powstają w wyniku podziału komórki macierzystej, a nie z substancji pozakomórkowej, jak wcześniej sądzono.

Odkrycie jaj ssaków przez rosyjskiego naukowca K. Baera w 1826 r. doprowadziło do wniosku, że komórka leży u podstaw rozwoju organizmów wielokomórkowych.

Współczesna teoria komórki zawiera następujące postanowienia:

1) komórka – jednostka budowy i rozwoju wszystkich organizmów;

2) komórki organizmów z różnych królestw żywej przyrody mają podobną budowę, skład chemiczny, metabolizm i podstawowe przejawy aktywności życiowej;

3) nowe komórki powstają w wyniku podziału komórki macierzystej;

4) w organizmie wielokomórkowym komórki tworzą tkanki;

5) narządy zbudowane są z tkanek.

Wraz z wprowadzeniem do biologii nowoczesnych metod badań biologicznych, fizycznych i chemicznych, możliwe stało się badanie struktury i funkcjonowania różnych składników komórki. Jedną z metod badania komórek jest mikroskopia. Nowoczesny mikroskop świetlny powiększa obiekty 3000 razy i pozwala zobaczyć największe organelle komórkowe, obserwować ruch cytoplazmy i podział komórek.

Wynaleziony w latach 40. XX wiek Mikroskop elektronowy daje powiększenie dziesiątki i setki tysięcy razy. Mikroskop elektronowy wykorzystuje strumień elektronów zamiast światła i pola elektromagnetyczne zamiast soczewek. Dlatego mikroskop elektronowy wytwarza wyraźne obrazy przy znacznie większych powiększeniach. Za pomocą takiego mikroskopu możliwe było badanie struktury organelli komórkowych.

Metodą bada się strukturę i skład organelli komórkowych wirowanie. Posiekane tkanki ze zniszczonymi błonami komórkowymi umieszcza się w probówkach i obraca w wirówce z dużą prędkością. Metoda opiera się na fakcie, że różne organoidy komórkowe mają różną masę i gęstość. Organelle o większej gęstości osadzane są w probówce przy niskich prędkościach wirowania, a mniej gęste – przy dużych prędkościach. Warstwy te są badane oddzielnie.

Popularne metoda hodowli komórek i tkanek polega na tym, że z jednej lub kilku komórek na specjalnej pożywce można uzyskać grupę tego samego rodzaju komórek zwierzęcych lub roślinnych, a nawet wyhodować całą roślinę. Stosując tę ​​metodę, można uzyskać odpowiedź na pytanie, w jaki sposób z jednej komórki powstają różne tkanki i narządy organizmu.

Podstawowe zasady teorii komórki po raz pierwszy sformułowali M. Schleiden i T. Schwann. Komórka jest jednostką struktury, aktywności życiowej, reprodukcji i rozwoju wszystkich żywych organizmów. Do badania komórek stosuje się metody mikroskopii, wirowania, hodowli komórek i tkanek itp.

Komórki grzybów, roślin i zwierząt mają ze sobą wiele wspólnego nie tylko pod względem składu chemicznego, ale także struktury. Badając komórkę pod mikroskopem, widoczne są w niej różne struktury - organoidy. Każda organella pełni określone funkcje. Komórka składa się z trzech głównych części: błony komórkowej, jądra i cytoplazmy (ryc. 1).

Membrana plazmowa oddziela komórkę i jej zawartość od środowiska. Na ryc. 2 widać: membranę tworzą dwie warstwy lipidów, a cząsteczki białka przenikają przez grubość membrany.

Główna funkcja błony komórkowej transport. Zapewnia dopływ składników odżywczych do komórki i usuwanie z niej produktów przemiany materii.

Ważną właściwością membrany jest selektywna przepuszczalność lub półprzepuszczalność pozwala komórce na interakcję z otoczeniem: tylko niektóre substancje wchodzą do niej i są z niej usuwane. Małe cząsteczki wody i niektórych innych substancji przenikają do komórki na drodze dyfuzji, częściowo przez pory w membranie.

Cukry, kwasy organiczne i sole rozpuszczają się w cytoplazmie, soku komórkowym wakuoli komórki roślinnej. Co więcej, ich stężenie w komórce jest znacznie wyższe niż w środowisku. Im większe stężenie tych substancji w komórce, tym więcej wody ona wchłania. Wiadomo, że komórka stale zużywa wodę, przez co wzrasta stężenie soku komórkowego i woda ponownie dostaje się do komórki.

Wejście większych cząsteczek (glukozy, aminokwasów) do komórki zapewniają białka transportujące przez błonę, które łącząc się z cząsteczkami transportowanych substancji transportują je przez błonę. W procesie tym biorą udział enzymy rozkładające ATP.

Rycina 1. Uogólniony schemat budowy komórki eukariotycznej.
(aby powiększyć obraz, kliknij na zdjęcie)

Rycina 2. Struktura błony plazmatycznej.
1 - białka przebijające, 2 - białka zanurzone, 3 - białka zewnętrzne

Rycina 3. Schemat pinocytozy i fagocytozy.

Nawet większe cząsteczki białek i polisacharydów dostają się do komórki na drodze fagocytozy (z gr. fagos- pożeranie i kito- naczynie, komórka) i krople płynu - przez pinocytozę (z greckiego. pinot- Piję i kito) (Rysunek 3).

Komórki zwierzęce w odróżnieniu od komórek roślinnych otoczone są miękkim i elastycznym „płaszczem” utworzonym głównie z cząsteczek polisacharydów, które łącząc się z niektórymi białkami błonowymi i lipidami otaczają komórkę od zewnątrz. Skład polisacharydów jest specyficzny dla różnych tkanek, dzięki czemu komórki „rozpoznają się” i łączą ze sobą.

Komórki roślinne nie mają takiego „płaszcza”. Nad nimi znajduje się pokryta porami błona plazmatyczna. Błona komórkowa, składający się głównie z celulozy. Przez pory nici cytoplazmy rozciągają się od komórki do komórki, łącząc komórki ze sobą. W ten sposób osiąga się komunikację między komórkami i osiąga się integralność organizmu.

Błona komórkowa u roślin pełni rolę silnego szkieletu i chroni komórkę przed uszkodzeniami.

Większość bakterii i wszystkie grzyby mają błonę komórkową, różni się jedynie jej składem chemicznym. U grzybów składa się z substancji podobnej do chityny.

Komórki grzybów, roślin i zwierząt mają podobną strukturę. Komórka składa się z trzech głównych części: jądra, cytoplazmy i błony komórkowej. Błona plazmatyczna składa się z lipidów i białek. Zapewnia wejście substancji do komórki i ich uwolnienie z komórki. W komórkach roślin, grzybów i większości bakterii nad błoną plazmatyczną znajduje się błona komórkowa. Pełni funkcję ochronną i pełni rolę szkieletu. U roślin ściana komórkowa składa się z celulozy, a u grzybów z substancji podobnej do chityny. Komórki zwierzęce pokryte są polisacharydami, które zapewniają kontakt między komórkami tej samej tkanki.

Czy wiesz, że główną częścią komórki jest cytoplazma. Składa się z wody, aminokwasów, białek, węglowodanów, ATP i jonów substancji nieorganicznych. Cytoplazma zawiera jądro i organelle komórki. W nim substancje przemieszczają się z jednej części komórki do drugiej. Cytoplazma zapewnia interakcję wszystkich organelli. Zachodzą tu reakcje chemiczne.

Cała cytoplazma jest przesiąknięta tworzącymi się cienkimi mikrotubulami białkowymi cytoszkielet komórkowy dzięki czemu zachowuje stały kształt. Cytoszkielet komórkowy jest elastyczny, ponieważ mikrotubule mogą zmieniać swoje położenie, przemieszczać się z jednego końca i skracać z drugiego. Do komórki dostają się różne substancje. Co się z nimi dzieje w klatce?

W lizosomach - małych okrągłych pęcherzykach błonowych (patrz ryc. 1) cząsteczki złożonych substancji organicznych rozkładają się na prostsze cząsteczki za pomocą enzymów hydrolitycznych. Na przykład białka rozkładają się na aminokwasy, polisacharydy na monosacharydy, tłuszcze na glicyrynę i kwasy tłuszczowe. Ze względu na tę funkcję lizosomy często nazywane są „stacjami trawiennymi” komórki.

Jeśli błona lizosomów zostanie zniszczona, zawarte w nich enzymy mogą strawić samą komórkę. Dlatego lizosomy są czasami nazywane „bronią zabijającą komórki”.

Enzymatyczne utlenianie małych cząsteczek aminokwasów, monosacharydów, kwasów tłuszczowych i alkoholi powstających w lizosomach do dwutlenku węgla i wody rozpoczyna się w cytoplazmie, a kończy w innych organellach - mitochondria. Mitochondria to organelle w kształcie pręcików, nitkowate lub kuliste, oddzielone od cytoplazmy dwiema błonami (ryc. 4). Zewnętrzna membrana jest gładka, a wewnętrzna tworzy fałdy - święta, które zwiększają jego powierzchnię. Błona wewnętrzna zawiera enzymy biorące udział w utlenianiu substancji organicznych do dwutlenku węgla i wody. Uwalnia to energię, która jest magazynowana przez komórkę w cząsteczkach ATP. Dlatego mitochondria nazywane są „elektrowniami” komórki.

W komórce substancje organiczne są nie tylko utleniane, ale także syntetyzowane. Synteza lipidów i węglowodanów odbywa się na retikulum endoplazmatycznym – EPS (ryc. 5), a białek – na rybosomach. Co to jest EPS? Jest to system kanalików i cystern, których ściany utworzone są przez membranę. Przenikają całą cytoplazmę. Substancje przemieszczają się kanałami ER do różnych części komórki.

Jest gładki i szorstki EPS. Na powierzchni gładkiej ER przy udziale enzymów syntetyzowane są węglowodany i lipidy. Chropowatość ER wynikają z znajdujących się na nim małych okrągłych ciał - rybosomy(patrz ryc. 1), które biorą udział w syntezie białek.

Synteza substancji organicznych zachodzi również w plastydy, które występują tylko w komórkach roślinnych.

Ryż. 4. Schemat budowy mitochondriów.
1.- membrana zewnętrzna; 2.- membrana wewnętrzna; 3.- fałdy błony wewnętrznej - cristae.

Ryż. 5. Schemat struktury szorstkiego EPS.

Ryż. 6. Schemat budowy chloroplastu.
1.- membrana zewnętrzna; 2.- membrana wewnętrzna; 3.- wewnętrzna zawartość chloroplastu; 4.- fałdy błony wewnętrznej zebrane w „stosy” i tworzące grana.

W bezbarwnych plastydach - leukoplasty(z greckiego leukos- biały i plasty- wytworzony) gromadzi się skrobia. Bulwy ziemniaka są bardzo bogate w leukoplasty. Owoce i kwiaty nadają kolor żółty, pomarańczowy i czerwony. chromoplasty(z greckiego chrom- kolor i plasty). Syntetyzują pigmenty biorące udział w fotosyntezie - karotenoidy. W życiu roślinnym jest to szczególnie ważne chloroplasty(z greckiego chlorki- zielonkawy i plasty) - zielone plastydy. Na rycinie 6 widać, że chloroplasty są pokryte dwiema membranami: zewnętrzną i wewnętrzną. Wewnętrzna membrana tworzy fałdy; pomiędzy fałdami znajdują się bąbelki ułożone w stosy - ziarna. Granas zawiera cząsteczki chlorofilu, które biorą udział w fotosyntezie. Każdy chloroplast ma około 50 ziaren ułożonych w szachownicę. Takie ustawienie zapewnia maksymalne doświetlenie każdej twarzy.

W cytoplazmie białka, lipidy i węglowodany mogą gromadzić się w postaci ziaren, kryształów i kropelek. Te włączenie- rezerwują składniki odżywcze, które są zużywane przez komórkę w miarę potrzeb.

W komórkach roślinnych część rezerwowych składników odżywczych oraz produkty rozkładu gromadzą się w soku komórkowym wakuoli (patrz ryc. 1). Mogą stanowić do 90% objętości komórki roślinnej. Komórki zwierzęce mają tymczasowe wakuole, które zajmują nie więcej niż 5% ich objętości.

Ryż. 7. Schemat budowy kompleksu Golgiego.

Na rycinie 7 widać system wnęk otoczonych membraną. Ten Kompleks Golgiego, który pełni w komórce różne funkcje: uczestniczy w gromadzeniu i transporcie substancji, ich usuwaniu z komórki, tworzeniu lizosomów i błony komórkowej. Na przykład cząsteczki celulozy dostają się do wnęki kompleksu Golgiego, które za pomocą pęcherzyków przemieszczają się na powierzchnię komórki i wchodzą w skład błony komórkowej.

Większość komórek rozmnaża się przez podział. Uczestnictwo w tym procesie centrum komórkowe. Składa się z dwóch centrioli otoczonych gęstą cytoplazmą (patrz ryc. 1). Na początku podziału centriole przesuwają się w stronę biegunów komórki. Wychodzą z nich nici białkowe, które łączą się z chromosomami i zapewniają ich równomierny rozkład pomiędzy dwiema komórkami potomnymi.

Wszystkie organelle komórkowe są ze sobą ściśle powiązane. Na przykład cząsteczki białek są syntetyzowane w rybosomach, są transportowane kanałami ER do różnych części komórki, a białka ulegają zniszczeniu w lizosomach. Nowo zsyntetyzowane cząsteczki służą do budowy struktur komórkowych lub gromadzą się w cytoplazmie i wakuolach jako rezerwowe składniki odżywcze.

Komórka jest wypełniona cytoplazmą. Cytoplazma zawiera jądro i różne organelle: lizosomy, mitochondria, plastydy, wakuole, ER, centrum komórkowe, kompleks Golgiego. Różnią się budową i funkcjami. Wszystkie organelle cytoplazmy oddziałują ze sobą, zapewniając normalne funkcjonowanie komórki.

Tabela 1. STRUKTURA KOMÓRKOWA

Najważniejszą rolę w aktywności życiowej i podziale komórek grzybów, roślin i zwierząt pełni jądro i znajdujące się w nim chromosomy. Większość komórek tych organizmów ma jedno jądro, ale zdarzają się również komórki wielojądrowe, takie jak komórki mięśniowe. Jądro znajduje się w cytoplazmie i ma okrągły lub owalny kształt. Pokryty jest skorupą składającą się z dwóch membran. W otoczce jądrowej znajdują się pory, przez które następuje wymiana substancji pomiędzy jądrem a cytoplazmą. Jądro jest wypełnione sokiem jądrowym, w którym znajdują się jąderka i chromosomy.

Jąderka- są to „warsztaty produkcji” rybosomów, które powstają z rybosomalnego RNA wytwarzanego w jądrze i białek syntetyzowanych w cytoplazmie.

Związana jest główna funkcja jądra - przechowywanie i przekazywanie informacji dziedzicznych chromosomy. Każdy typ organizmu ma swój własny zestaw chromosomów: określoną liczbę, kształt i rozmiar.

Nazywa się wszystkie komórki ciała, z wyjątkiem komórek płciowych somatyczny(z greckiego soma- ciało). Komórki organizmu tego samego gatunku zawierają ten sam zestaw chromosomów. Na przykład u człowieka każda komórka ciała zawiera 46 chromosomów, u muszki owocowej Drosophila - 8 chromosomów.

Komórki somatyczne z reguły mają podwójny zestaw chromosomów. Nazywa się to diploidalny i jest oznaczony przez 2 N. Tak więc osoba ma 23 pary chromosomów, czyli 2 N= 46. Komórki płciowe zawierają o połowę mniej chromosomów. Czy jest singlem, czy haploidalny, zestaw. Osoba ma 1 N = 23.

Wszystkie chromosomy w komórkach somatycznych, w przeciwieństwie do chromosomów w komórkach rozrodczych, są sparowane. Chromosomy tworzące jedną parę są identyczne. Nazywa się to sparowanymi chromosomami homologiczny. Nazywa się chromosomy należące do różnych par i różniące się kształtem i rozmiarem niehomologiczne(ryc. 8).

U niektórych gatunków liczba chromosomów może być taka sama. Na przykład koniczyna czerwona i groszek mają 2 N= 14. Jednakże ich chromosomy różnią się kształtem, rozmiarem i składem nukleotydowym cząsteczek DNA.

Ryż. 8. Zestaw chromosomów w komórkach Drosophila.

Ryż. 9. Struktura chromosomu.

Aby zrozumieć rolę chromosomów w przekazywaniu informacji dziedzicznej, należy zapoznać się z ich budową i składem chemicznym.

Chromosomy niedzielącej się komórki wyglądają jak długie cienkie nitki. Przed podziałem komórkowym każdy chromosom składa się z dwóch identycznych nici - chromatyda, które są połączone między taliami talii - (ryc. 9).

Chromosomy składają się z DNA i białek. Ponieważ skład nukleotydów DNA jest różny u różnych gatunków, skład chromosomów jest unikalny dla każdego gatunku.

Każda komórka, z wyjątkiem komórek bakteryjnych, ma jądro, w którym znajdują się jąderka i chromosomy. Każdy gatunek charakteryzuje się pewnym zestawem chromosomów: liczbą, kształtem i rozmiarem. W komórkach somatycznych większości organizmów zestaw chromosomów jest diploidalny, w komórkach płciowych – haploidalny. Sparowane chromosomy nazywane są homologicznymi. Chromosomy składają się z DNA i białek. Cząsteczki DNA zapewniają przechowywanie i przekazywanie informacji dziedzicznej z komórki do komórki i z organizmu na organizm.

Po przepracowaniu tych tematów powinieneś być w stanie:

1. Wyjaśnij, w jakich przypadkach należy zastosować mikroskop świetlny (konstrukcję) lub transmisyjny mikroskop elektronowy.
2. Opisz budowę błony komórkowej i wyjaśnij związek pomiędzy strukturą błony a jej zdolnością do wymiany substancji pomiędzy komórką a jej otoczeniem.
3. Zdefiniuj procesy: dyfuzję, dyfuzję ułatwioną, transport aktywny, endocytozę, egzocytozę i osmozę. Wskaż różnice pomiędzy tymi procesami.
4. Nazwij funkcje struktur i wskaż, w których komórkach (roślinnych, zwierzęcych lub prokariotycznych) się znajdują: jądro, błona jądrowa, nukleoplazma, chromosomy, błona komórkowa, rybosom, mitochondrium, ściana komórkowa, chloroplast, wakuola, lizosom, gładka siateczka śródplazmatyczna (agranularny) i szorstki (granulowany), centrum komórkowe, aparat Golgiego, rzęska, wici, mesosoma, pilusy lub fimbrie.
5. Wymień co najmniej trzy znaki, po których można odróżnić komórkę roślinną od komórki zwierzęcej.
6. Wymień najważniejsze różnice między komórkami prokariotycznymi i eukariotycznymi.

Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. „Biologia ogólna”. Moskwa, „Oświecenie”, 2000

• Temat 1. „Błona plazmatyczna”. §1, §8 s. 5;20
• Temat 2. „Klatka”. §8-10 s. 20-30
• Temat 3. „Komórka prokariotyczna. Wirusy”. §11 s. 31-34

Błona jest bardzo delikatną strukturą, która tworzy powierzchnię organelli i komórki jako całości. Wszystkie membrany mają podobną budowę i są połączone w jeden system.

Skład chemiczny

Błony komórkowe są chemicznie jednorodne i składają się z białek i lipidów różnych grup:

• fosfolipidy;
• galaktolipidy;
• sulfolipidy.

Zawierają także kwasy nukleinowe, polisacharydy i inne substancje.

Właściwości fizyczne

W normalnych temperaturach membrany są w stanie ciekłokrystalicznym i podlegają ciągłym wahaniom. Ich lepkość jest zbliżona do oleju roślinnego.

Membrana jest odzyskiwalna, trwała, elastyczna i porowata. Grubość membrany wynosi 7 - 14 nm.

TOP 4 artykułyktórzy czytają razem z tym

Membrana jest nieprzepuszczalna dla dużych cząsteczek. Małe cząsteczki i jony mogą przechodzić przez pory i samą membranę pod wpływem różnic stężeń po różnych stronach membrany, a także za pomocą białek transportowych.

Model

Zazwyczaj strukturę membran opisuje się za pomocą modelu płynnej mozaiki. Błona ma szkielet - dwa rzędy cząsteczek lipidów, ściśle przylegających do siebie, jak cegły.

Ryż. 1. Błona biologiczna typu kanapkowego.

Po obu stronach powierzchnia lipidów pokryta jest białkami. Wzór mozaikowy tworzą cząsteczki białka nierównomiernie rozmieszczone na powierzchni membrany.

W zależności od stopnia zanurzenia w warstwie bilipidowej cząsteczki białka dzielą się na trzy grupy:

• transbłonowy;
• zanurzony;
• powierzchowny.

Białka zapewniają główną właściwość membrany - jej selektywną przepuszczalność dla różnych substancji.

Rodzaje membran

Wszystkie błony komórkowe ze względu na lokalizację można podzielić na następujące typy:

• zewnętrzny;
• jądrowy;
• błony organelli.

Zewnętrzna błona cytoplazmatyczna, czyli plazmolemma, stanowi granicę komórki. Łącząc się z elementami cytoszkieletu, zachowuje swój kształt i rozmiar.

Ryż. 2. Cytoszkielet.

Błona jądrowa, czyli karolemma, stanowi granicę zawartości jądra. Zbudowany jest z dwóch membran, bardzo podobnych do zewnętrznej. Zewnętrzna błona jądra jest połączona z błonami retikulum endoplazmatycznego (ER) i poprzez pory z błoną wewnętrzną.

Błony ER penetrują całą cytoplazmę, tworząc powierzchnie, na których zachodzi synteza różnych substancji, w tym białek błonowych.

Błony organelli

Większość organelli ma strukturę błonową.

Ściany zbudowane są z jednej membrany:

• kompleks Golgiego;
• wakuole;
• lizosomy

Plastydy i mitochondria zbudowane są z dwóch warstw błon. Ich zewnętrzna błona jest gładka, a wewnętrzna tworzy wiele fałd.

Cechą fotosyntetycznych błon chloroplastów są wbudowane cząsteczki chlorofilu.

Komórki zwierzęce mają na powierzchni zewnętrznej błony warstwę węglowodanów zwaną glikokaliksem.

Ryż. 3. Glikokaliks.

Glikokaliks najbardziej rozwinięty jest w komórkach nabłonka jelitowego, gdzie stwarza warunki do trawienia i chroni plazmalemmę.

Tabela „Struktura błony komórkowej”

Czego się nauczyliśmy?

Przyjrzeliśmy się strukturze i funkcjom błony komórkowej. Błona jest selektywną (selektywną) barierą komórki, jądra i organelli. Strukturę błony komórkowej opisuje model płynnej mozaiki. Według tego modelu cząsteczki białka są wbudowane w dwuwarstwę lepkich lipidów.

Testuj w temacie

Ocena raportu

Średnia ocena: 4,5. Łączna liczba otrzymanych ocen: 270.

Cytoplazma- obowiązkowa część komórki, zamknięta między błoną plazmatyczną a jądrem; dzieli się na hialoplazmę (główną substancję cytoplazmy), organelle (stałe składniki cytoplazmy) i inkluzje (tymczasowe składniki cytoplazmy). Skład chemiczny cytoplazmy: podstawą jest woda (60-90% całkowitej masy cytoplazmy), różne związki organiczne i nieorganiczne. Cytoplazma ma odczyn zasadowy. Charakterystyczną cechą cytoplazmy komórki eukariotycznej jest ciągły ruch ( cykloza). Wykrywa się go przede wszystkim poprzez ruch organelli komórkowych, takich jak chloroplasty. Jeśli ruch cytoplazmy ustanie, komórka umiera, ponieważ tylko będąc w ciągłym ruchu może wykonywać swoje funkcje.

Hialoplazma ( cytozol) jest bezbarwnym, śluzowatym, gęstym i przezroczystym roztworem koloidalnym. To w nim zachodzą wszystkie procesy metaboliczne, zapewnia wzajemne połączenie jądra i wszystkich organelli. W zależności od przewagi części płynnej lub dużych cząsteczek w hialoplazmie wyróżnia się dwie formy hialoplazmy: sol- więcej płynnej hialoplazmy i żel- grubsza hialoplazma. Możliwe są między nimi wzajemne przejścia: żel zamienia się w zol i odwrotnie.

Funkcje cytoplazmy:

1. połączenie wszystkich elementów ogniwa w jeden system,
2. środowisko dla przebiegu wielu procesów biochemicznych i fizjologicznych,
3. środowisko dla istnienia i funkcjonowania organelli.

Błony komórkowe

Błony komórkowe ograniczyć komórki eukariotyczne. W każdej błonie komórkowej można wyróżnić co najmniej dwie warstwy. Warstwa wewnętrzna przylega do cytoplazmy i jest reprezentowana przez błona plazmatyczna(synonimy - plazmalemma, błona komórkowa, błona cytoplazmatyczna), nad którą tworzy się zewnętrzna warstwa. W komórce zwierzęcej jest cienki i nazywa się glikokaliks(tworzony przez glikoproteiny, glikolipidy, lipoproteiny), w komórce roślinnej - gruby, tzw. Ściana komórkowa(utworzony przez celulozę).

Wszystkie błony biologiczne mają wspólne cechy strukturalne i właściwości. Obecnie jest to powszechnie akceptowane Model płynnej mozaiki struktury membrany. Podstawą błony jest dwuwarstwa lipidowa zbudowana głównie z fosfolipidów. Fosfolipidy to trójglicerydy, w których jedna reszta kwasu tłuszczowego jest zastąpiona resztą kwasu fosforowego; część cząsteczki zawierająca resztę kwasu fosforowego nazywa się głową hydrofilową, a sekcje zawierające reszty kwasu tłuszczowego nazywa się ogonami hydrofobowymi. W błonie fosfolipidy są ułożone w ściśle uporządkowany sposób: hydrofobowe ogony cząsteczek zwrócone są do siebie, a hydrofilowe głowy zwrócone są na zewnątrz, w stronę wody.

Oprócz lipidów błona zawiera białka (średnio ≈ 60%). Determinują większość specyficznych funkcji błony (transport niektórych cząsteczek, kataliza reakcji, odbieranie i przetwarzanie sygnałów z otoczenia itp.). Są: 1) białka obwodowe(znajduje się na zewnętrznej lub wewnętrznej powierzchni dwuwarstwy lipidowej), 2) białka półintegralne(zanurzony w dwuwarstwie lipidowej na różną głębokość), 3) białka integralne, czyli transbłonowe(przebij membranę, stykając się zarówno z zewnętrznym, jak i wewnętrznym środowiskiem komórki). Białka integralne są w niektórych przypadkach nazywane białkami tworzącymi kanały lub białkami kanałowymi, ponieważ można je uznać za kanały hydrofilowe, przez które cząsteczki polarne przedostają się do komórki (składnik lipidowy błony nie przepuszcza ich).

A - hydrofilowa głowa fosfolipidowa; B - hydrofobowe ogony fosfolipidowe; 1 - hydrofobowe regiony białek E i F; 2 — regiony hydrofilowe białka F; 3 - rozgałęziony łańcuch oligosacharydowy przyłączony do lipidu w cząsteczce glikolipidu (glikolipidy są mniej powszechne niż glikoproteiny); 4 - rozgałęziony łańcuch oligosacharydowy przyłączony do białka w cząsteczce glikoproteiny; 5 - kanał hydrofilowy (pełni funkcję poru, przez który mogą przechodzić jony i niektóre cząsteczki polarne).

Błona może zawierać węglowodany (do 10%). Składnik węglowodanowy błon jest reprezentowany przez łańcuchy oligosacharydowe lub polisacharydowe związane z cząsteczkami białek (glikoproteiny) lub lipidami (glikolipidy). Węglowodany znajdują się głównie na zewnętrznej powierzchni błony. Węglowodany pełnią funkcje receptorowe błony. W komórkach zwierzęcych glikoproteiny tworzą kompleks ponadbłonowy, glikokaliks, o grubości kilkudziesięciu nanometrów. Zawiera wiele receptorów komórkowych i przy jego pomocy następuje adhezja komórek.

Cząsteczki białek, węglowodanów i lipidów są mobilne, zdolne do poruszania się w płaszczyźnie błony. Grubość błony plazmatycznej wynosi około 7,5 nm.

Funkcje membran

Membrany pełnią następujące funkcje:

1. oddzielenie zawartości komórkowej od środowiska zewnętrznego,
2. regulacja metabolizmu pomiędzy komórką a środowiskiem,
3. podział komórki na przedziały („przedziały”),
4. miejsce lokalizacji „przenośników enzymatycznych”,
5. zapewnienie komunikacji między komórkami w tkankach organizmów wielokomórkowych (adhezja),
6. rozpoznawanie sygnału.

Najważniejsze właściwość membrany— selektywna przepuszczalność, tj. membrany są wysoce przepuszczalne dla niektórych substancji lub cząsteczek i słabo przepuszczalne (lub całkowicie nieprzepuszczalne) dla innych. Ta właściwość leży u podstaw funkcji regulacyjnej błon, zapewniając wymianę substancji pomiędzy komórką a środowiskiem zewnętrznym. Nazywa się proces przenikania substancji przez błonę komórkową transport substancji. Są: 1) transport pasywny- proces przepuszczania substancji bez zużycia energii; 2) transport aktywny- proces przejścia substancji zachodzący przy wydatku energii.

Na transport pasywny substancje przemieszczają się z obszaru o większym stężeniu do obszaru o niższym, tj. wzdłuż gradientu stężeń. W każdym roztworze znajdują się cząsteczki rozpuszczalnika i substancji rozpuszczonej. Proces przemieszczania się cząsteczek substancji rozpuszczonej nazywa się dyfuzją, a ruch cząsteczek rozpuszczalnika nazywa się osmozą. Jeśli cząsteczka jest naładowana, na jej transport wpływa również gradient elektryczny. Dlatego ludzie często mówią o gradiencie elektrochemicznym, łącząc oba gradienty razem. Prędkość transportu zależy od wielkości nachylenia.

Można wyróżnić następujące rodzaje transportu biernego: 1) prosta dyfuzja— transport substancji bezpośrednio przez dwuwarstwę lipidową (tlen, dwutlenek węgla); 2) dyfuzja przez kanały membranowe— transport przez białka tworzące kanały (Na +, K +, Ca 2+, Cl -); 3) ułatwiona dyfuzja- transport substancji za pomocą specjalnych białek transportowych, z których każde jest odpowiedzialne za ruch określonych cząsteczek lub grup powiązanych cząsteczek (glukozy, aminokwasów, nukleotydów); 4) osmoza— transport cząsteczek wody (we wszystkich układach biologicznych rozpuszczalnikiem jest woda).

Konieczność transport aktywny zachodzi, gdy konieczne jest zapewnienie transportu cząsteczek przez membranę wbrew gradientowi elektrochemicznemu. Transport ten odbywa się za pomocą specjalnych białek nośnikowych, których działanie wymaga nakładu energii. Źródłem energii są cząsteczki ATP. Do transportu aktywnego zalicza się: 1) pompę Na+/K+ (pompa sodowo-potasowa), 2) endocytozę, 3) egzocytozę.

Działanie pompy Na+/K+. Do normalnego funkcjonowania komórka musi utrzymywać określony stosunek jonów K+ i Na+ w cytoplazmie i środowisku zewnętrznym. Stężenie K+ wewnątrz komórki powinno być znacznie wyższe niż na zewnątrz, a Na+ – odwrotnie. Należy zauważyć, że Na + i K + mogą swobodnie dyfundować przez pory membrany. Pompa Na+/K+ przeciwdziała wyrównywaniu stężeń tych jonów i aktywnie pompuje Na+ z ogniwa oraz K+ do ogniwa. Pompa Na+/K+ jest białkiem transbłonowym zdolnym do zmian konformacyjnych, w wyniku czego może przyłączać zarówno K+, jak i Na+. Cykl pompy Na+/K+ można podzielić na następujące fazy: 1) dodanie Na+ z wnętrza błony, 2) fosforylacja białka pompy, 3) uwolnienie Na+ w przestrzeni zewnątrzkomórkowej, 4) dodanie K+ z zewnątrz błony, 5) defosforylacja białka pompującego, 6) uwolnienie K+ w przestrzeni wewnątrzkomórkowej. Prawie jedna trzecia całej energii potrzebnej do funkcjonowania komórki zużywana jest na pracę pompy sodowo-potasowej. W jednym cyklu pracy pompa wypompowuje 3Na+ z ogniwa i pompuje 2K+.

Endocytoza- proces wchłaniania dużych cząstek i makrocząsteczek przez komórkę. Istnieją dwa rodzaje endocytozy: 1) fagocytoza- wychwytywanie i absorpcja dużych cząstek (komórek, części komórek, makrocząsteczek) oraz 2) pinocytoza— wychwytywanie i absorpcja materiału ciekłego (roztwór, roztwór koloidalny, zawiesina). Zjawisko fagocytozy odkrył I.I. Mechnikova w 1882 r. Podczas endocytozy błona plazmatyczna tworzy wgłębienie, jej krawędzie łączą się, a struktury oddzielone od cytoplazmy pojedynczą błoną są wplecione w cytoplazmę. Wiele pierwotniaków i niektóre leukocyty są zdolne do fagocytozy. Pinocytozę obserwuje się w komórkach nabłonka jelit i śródbłonku naczyń włosowatych.

Egzocytoza- proces odwrotny do endocytozy: usuwanie różnych substancji z komórki. Podczas egzocytozy błona pęcherzyka łączy się z zewnętrzną błoną cytoplazmatyczną, zawartość pęcherzyka jest usuwana na zewnątrz komórki, a jego błona wchodzi w skład zewnętrznej błony cytoplazmatycznej. W ten sposób usuwane są hormony z komórek gruczołów dokrewnych, a u pierwotniaków niestrawione resztki pokarmu.

Iść do wykłady nr 5"Teoria komórki. Rodzaje organizacji komórkowych”

Iść do wykłady nr 7„Komórka eukariotyczna: budowa i funkcje organelli”