Struktura błony komórkowej. Funkcje, znaczenie i budowa błony plazmatycznej

Błona komórkowa- jest to błona komórkowa, która pełni następujące funkcje: oddzielenie zawartości komórki od środowiska zewnętrznego, selektywny transport substancji (wymiana ze środowiskiem zewnętrznym dla komórki), miejsce niektórych reakcji biochemicznych, integracja komórek w tkanki i odbiór.

Błony komórkowe dzielą się na plazmę (wewnątrzkomórkową) i zewnętrzną. Główną właściwością każdej membrany jest półprzepuszczalność, czyli zdolność do przepuszczania tylko niektórych substancji. Pozwala to na selektywną wymianę między komórką a środowiskiem zewnętrznym lub wymianę między przedziałami komórki.

Błony plazmatyczne to struktury lipoproteinowe. Lipidy samoistnie tworzą dwuwarstwę (podwójną warstwę), w której „pływają” białka błonowe. W błonach znajduje się kilka tysięcy różnych białek: strukturalnych, nośnikowych, enzymatycznych itp. Pomiędzy cząsteczkami białka znajdują się pory, przez które przechodzą substancje hydrofilowe (podwójna warstwa lipidowa uniemożliwia ich bezpośrednie przenikanie do komórki). Grupy glikozylowe (monosacharydy i polisacharydy) są przyłączone do niektórych cząsteczek na powierzchni błony, które biorą udział w procesie rozpoznawania komórek podczas tworzenia tkanki.

Membrany różnią się grubością, zwykle od 5 do 10 nm. Grubość zależy od wielkości amfifilowej cząsteczki lipidu i wynosi 5,3 nm. Dalszy wzrost grubości membrany wynika z wielkości kompleksów białek błonowych. W zależności od warunków zewnętrznych (regulatorem jest cholesterol) struktura dwuwarstwy może się zmieniać tak, że staje się ona bardziej gęsta lub płynna - od tego zależy prędkość przemieszczania się substancji wzdłuż błon.

Do błon komórkowych należą: plazmalemma, kariolemma, błony retikulum endoplazmatycznego, aparat Golgiego, lizosomy, peroksysomy, mitochondria, inkluzje itp.

Lipidy są nierozpuszczalne w wodzie (hydrofobowość), ale łatwo rozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych i tłuszczach (lipofilowość). Skład lipidów w różnych błonach nie jest taki sam. Na przykład błona plazmatyczna zawiera dużo cholesterolu. Spośród lipidów w błonie najczęstsze są fosfolipidy (glicerofosfatydy), sfingomieliny (sfingolipidy), glikolipidy i cholesterol.

Fosfolipidy, sfingomieliny, glikolipidy składają się z dwóch funkcjonalnie różnych części: hydrofobowej niepolarnej, która nie przenosi ładunków - „ogona” składającego się z kwasów tłuszczowych i hydrofilowej, zawierającej naładowane polarne „głowy” - grupy alkoholowe (na przykład glicerol).

Hydrofobowa część cząsteczki zwykle składa się z dwóch kwasów tłuszczowych. Jeden z kwasów jest limitujący, a drugi nienasycony. Określa to zdolność lipidów do spontanicznego tworzenia dwuwarstwowych (bilipidowych) struktur błonowych. Lipidy błonowe pełnią następujące funkcje: barierę, transport, mikrośrodowisko białek, opór elektryczny błony.

Błony różnią się od siebie zestawem cząsteczek białkowych. Wiele białek błonowych składa się z regionów bogatych w aminokwasy polarne (przenoszące ładunek) i regionów z aminokwasami niepolarnymi (glicyna, alanina, walina, leucyna). Takie białka w warstwach lipidowych błon są zlokalizowane w taki sposób, że ich niepolarne regiony są niejako zanurzone w „tłuszczowej” części błony, gdzie znajdują się hydrofobowe regiony lipidów. Część polarna (hydrofilowa) tych białek oddziałuje z głowicami lipidowymi i jest skierowana w stronę fazy wodnej.

Błony biologiczne mają wspólne właściwości:

membrany są systemami zamkniętymi, które nie pozwalają na mieszanie się zawartości komórki i jej przedziałów. Naruszenie integralności błony może prowadzić do śmierci komórki;

ruchliwość powierzchowna (planarna, boczna). W błonach następuje ciągły ruch substancji po powierzchni;

asymetria membrany. Struktura warstw zewnętrznych i powierzchniowych jest niejednorodna chemicznie, strukturalnie i funkcjonalnie.

Błona komórkowa (błona plazmatyczna) to cienka, półprzepuszczalna błona, która otacza komórki.

Funkcja i rola błony komórkowej

Jego funkcją jest ochrona integralności wnętrza poprzez wpuszczanie niektórych niezbędnych substancji do komórki i zapobieganie przedostawaniu się innych.

Służy również jako podstawa przywiązania do niektórych organizmów i do innych. W ten sposób błona plazmatyczna zapewnia również kształt komórki. Inną funkcją błony jest regulowanie wzrostu komórek poprzez równowagę i.

W endocytozie lipidy i białka są usuwane z błony komórkowej w miarę wchłaniania substancji. W egzocytozie pęcherzyki zawierające lipidy i białka łączą się z błoną komórkową, zwiększając rozmiar komórki. , a komórki grzybów mają błony plazmatyczne. Wewnętrzne, na przykład, są również zamknięte w membranach ochronnych.

Struktura błony komórkowej

Błona plazmatyczna składa się głównie z mieszaniny białek i lipidów. W zależności od umiejscowienia i roli błony w organizmie, lipidy mogą stanowić od 20 do 80 procent błony, a resztę stanowią białka. Podczas gdy lipidy pomagają uelastycznić błonę, białka kontrolują i utrzymują chemię komórki oraz pomagają transportować cząsteczki przez błonę.

Lipidy błonowe

Fosfolipidy są głównym składnikiem błon plazmatycznych. Tworzą one dwuwarstwę lipidową, w której hydrofilowe (przyciągane przez wodę) regiony „głowy” spontanicznie organizują się, aby oprzeć się wodnemu cytozolu i płynowi pozakomórkowemu, podczas gdy hydrofobowe (odpychające wodę) regiony „ogonu” są zwrócone w kierunku od cytozolu i płynu pozakomórkowego. Podwójna warstwa lipidowa jest półprzepuszczalna, pozwalając tylko niektórym cząsteczkom na dyfuzję przez błonę.

Cholesterol to kolejny lipidowy składnik błon komórkowych zwierząt. Cząsteczki cholesterolu są selektywnie rozpraszane między fosfolipidami błonowymi. Pomaga to zachować sztywność błon komórkowych, zapobiegając zbyt ciasnemu upakowaniu fosfolipidów. Cholesterol jest nieobecny w błonach komórkowych roślin.

Glikolipidy znajdują się na zewnętrznej powierzchni błon komórkowych i są z nimi połączone łańcuchem węglowodanowym. Pomagają komórce rozpoznawać inne komórki w ciele.

Białka błonowe

Błona komórkowa zawiera dwa rodzaje powiązanych białek. Białka błony obwodowej są zewnętrzne i są z nią związane poprzez interakcje z innymi białkami. Integralne białka błonowe są wprowadzane do błony i większość przez nią przechodzi. Części tych białek transbłonowych znajdują się po obu jego stronach.

Białka błony osocza pełnią szereg różnych funkcji. Białka strukturalne zapewniają wsparcie i kształt komórkom. Białka receptorów błonowych pomagają komórkom komunikować się z ich środowiskiem zewnętrznym za pomocą hormonów, neuroprzekaźników i innych cząsteczek sygnałowych. Białka transportowe, takie jak białka globularne, przenoszą cząsteczki przez błony komórkowe dzięki ułatwionej dyfuzji. Glikoproteiny mają dołączony do nich łańcuch węglowodanowy. Są osadzone w błonie komórkowej, pomagając w wymianie i transporcie cząsteczek.

Błony organelli

Niektóre organelle komórkowe są również otoczone błonami ochronnymi. Rdzeń,

Krótki opis:

Sazonov V.F. 1_1 Struktura błony komórkowej [Zasoby elektroniczne] // Kinezjolog, 2009-2018: [strona internetowa]. Data aktualizacji: 06.02.2018..__.201_). _Opisana jest budowa i funkcjonowanie błony komórkowej (synonimy: plazmalemma, plazmolemma, 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, zahamowania, pracy synaps i receptorów czuciowych.

błona komórkowa (osocze ale lemat lub plazma o lemat)

Definicja pojęcia

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

Najważniejsze w tej definicji nie jest to, że błona oddziela komórkę od otoczenia, ale po prostu to łączy komórka z otoczeniem. Membrana jest aktywny struktury komórki, stale pracuje.

Błona biologiczna to ultracienka dwucząsteczkowa warstwa fosfolipidów inkrustowanych białkami i polisacharydami. Ta struktura komórkowa leży u podstaw barierowych, mechanicznych i macierzowych właściwości żywego organizmu (Antonov VF, 1996).

Graficzna reprezentacja membrany

Dla mnie błona komórkowa wygląda jak kratowe ogrodzenie z wieloma drzwiami, które otacza pewien obszar. Wszelkie małe żywe stworzenia mogą swobodnie poruszać się tam iz powrotem przez to ogrodzenie. Ale więksi goście mogą wejść tylko przez drzwi, a nawet nie wszyscy. Różni goście mają klucze tylko do swoich drzwi i nie mogą przejść przez drzwi innych osób. Tak więc przez to ogrodzenie nieustannie przepływają goście tam iz powrotem, ponieważ główna funkcja ogrodzenia membranowego jest dwojaka: oddzielenie terytorium od otaczającej przestrzeni i jednoczesne połączenie go z otaczającą przestrzenią. W tym celu w ogrodzeniu jest wiele dziur i drzwi - !

Właściwości membrany

1. Przepuszczalność.

2. Półprzepuszczalność (przepuszczalność częściowa).

3. Przepuszczalność selektywna (synonim: selektywna).

4. Przepuszczalność czynna (synonim: transport aktywny).

5. Kontrolowana przepuszczalność.

Jak widać, główną właściwością membrany jest jej przepuszczalność w stosunku do różnych substancji.

6. Fagocytoza i pinocytoza.

7. Egzocytoza.

8. Obecność potencjałów elektrycznych i chemicznych, a dokładniej różnica potencjałów między wewnętrzną i zewnętrzną stroną membrany. W przenośni można powiedzieć, że „membrana zamienia ogniwo w „baterię elektryczną” kontrolując przepływ jonów”. Detale: .

9. Zmiany potencjału elektrycznego i chemicznego.

10. Drażliwość. Specjalne receptory molekularne znajdujące się na błonie mogą łączyć się z substancjami sygnałowymi (kontrolnymi), w wyniku czego stan błony i całej komórki może się zmieniać. Receptory molekularne wywołują reakcje biochemiczne w odpowiedzi na połączenie z nimi ligandów (substancji kontrolnych). Należy zauważyć, że substancja sygnalizacyjna działa na receptor z zewnątrz, podczas gdy zmiany zachodzą wewnątrz komórki. Okazuje się, że błona przekazywała informacje 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 swoją aktywność enzymatyczną.

12. Zmiana kształtu powierzchni i jej powierzchni. To pozwala błonie tworzyć wyrostki na zewnątrz lub odwrotnie, wgłębienia w komórce.

13. Zdolność do nawiązywania kontaktów z innymi błonami komórkowymi.

14. Adhezja – zdolność przyklejania się do powierzchni stałych.

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. Najważniejszą rzeczą w pracy błony komórkowej jest Wymieniać się różny Substancje między komórką a środowiskiem pozakomórkowym. Wynika to z takiej właściwości membrany jak przepuszczalność. Ponadto membrana reguluje tę wymianę, regulując jej przepuszczalność.

3. Inną ważną funkcją membrany jest tworzenie różnicy potencjałów chemicznych i elektrycznych między jego wewnętrzną i zewnętrzną stroną. Z tego powodu wewnątrz ogniwa występuje ujemny potencjał elektryczny -.

4. Przez membranę jest również przeprowadzana wymiana informacji między komórką a jej otoczeniem. Specjalne receptory molekularne znajdujące się na błonie mogą wiązać się z substancjami kontrolnymi (hormonami, mediatorami, modulatorami) i wyzwalać reakcje biochemiczne w komórce, prowadzące do różnych zmian w komórce lub w jej strukturach.

Wideo:Struktura błony komórkowej

Wykład wideo:Szczegóły dotyczące budowy membrany i transportu

Struktura membrany

Błona komórkowa ma uniwersalny trójwarstwowy Struktura. Jego środkowa warstwa tłuszczu jest ciągła, a górna i dolna warstwa białkowa pokrywają ją w postaci mozaiki poszczególnych obszarów białkowych. Warstwa tłuszczowa jest podstawą, która zapewnia izolację komórki od otoczenia, izolując ją od otoczenia. Sam w sobie bardzo słabo przepuszcza substancje rozpuszczalne w wodzie, ale łatwo przepuszcza te rozpuszczalne w tłuszczach. Dlatego przepuszczalność membrany dla substancji rozpuszczalnych w wodzie (na przykład jonów) musi być zapewniona ze specjalnymi strukturami białkowymi - i.

Poniżej znajdują się mikrofotografie rzeczywistych błon komórkowych stykających się komórek, uzyskane za pomocą mikroskopu elektronowego, a także schematyczny rysunek przedstawiający błonę trójwarstwową i mozaikowość jej warstw białkowych. Aby powiększyć obraz, kliknij go.

Oddzielny obraz wewnętrznej warstwy lipidowej (tłuszczowej) błony komórkowej, przesiąkniętej integralnymi osadzonymi białkami. Górna i dolna warstwa białkowa są usuwane, aby nie zakłócać analizy dwuwarstwy lipidowej

Rysunek powyżej: Niepełne schematyczne przedstawienie błony komórkowej (ściany komórkowej) z Wikipedii.

Zwróć uwagę, że zewnętrzna i wewnętrzna warstwa białkowa została tutaj usunięta z membrany, abyśmy mogli lepiej widzieć centralną podwójną warstwę tłuszczową. W prawdziwej błonie komórkowej duże białkowe „wyspy” unoszą się nad i pod filmem tłuszczowym (małe kulki na rysunku), a błona okazuje się grubsza, trójwarstwowa: białko-tłuszcz-białko . Czyli to właściwie jak kanapka z dwóch białkowych „kromek chleba” z grubą warstwą „masła” pośrodku, czyli tzw. ma budowę trójwarstwową, a nie dwuwarstwową.

Na tej figurze małe niebiesko-białe kulki odpowiadają hydrofilowym (zwilżalnym) „głomom” lipidów, a dołączone do nich „nitki” odpowiadają hydrofobowym (niezwilżalnym) „ogonom”. Spośród białek pokazano tylko integralne białka błonowe od końca do końca (czerwone kuleczki i żółte helisy). Żółte owalne kropki wewnątrz błony to cząsteczki cholesterolu Żółto-zielone łańcuchy kuleczek na zewnątrz błony to łańcuchy oligosacharydowe, które tworzą glikokaliks. Glycocalyx jest jak węglowodan („cukier”) „puch” na błonie, utworzony przez wystające z niej długie cząsteczki węglowodanowo-białkowe.

Living to mała „torebka białkowo-tłuszczowa” wypełniona półpłynną zawartością przypominającą galaretkę, przez którą przenikają folie i rurki.

Ściany tego worka tworzą podwójny film tłuszczowy (lipidowy), pokryty od wewnątrz i na zewnątrz białkami - błoną komórkową. Dlatego mówi się, że membrana ma struktura trójwarstwowa : białka-tłuszcze-białka. Wewnątrz komórki znajduje się również wiele podobnych błon tłuszczowych, które dzielą jej wewnętrzną przestrzeń na przedziały. Organelle komórkowe otoczone są tymi samymi błonami: jądro, mitochondria, chloroplasty. Tak więc membrana jest uniwersalną strukturą molekularną tkwiącą we wszystkich komórkach i wszystkich żywych organizmach.

Po lewej - już nie prawdziwy, ale sztuczny model fragmentu błony biologicznej: to natychmiastowa migawka dwuwarstwy fosfolipidowej tkanki tłuszczowej (czyli podwójnej) w procesie jej modelowania dynamiki molekularnej. Pokazano komórkę obliczeniową modelu - 96 cząsteczek PQ ( F osfatydyla x oline) i 2304 cząsteczki wody, łącznie 20544 atomy.

Po prawej stronie znajduje się wizualny model pojedynczej cząsteczki tego samego lipidu, z której składa się dwuwarstwa lipidowa błony. Ma hydrofilową (lubiącą wodę) głowę u góry i dwa hydrofobowe (bojące się wody) ogony u dołu. Ten lipid ma prostą nazwę: 1-steroilo-2-docosaheksaenoilo-Sn-glicero-3-fosfatydylocholina (18:0/22:6(n-3)cis PC), ale nie musisz go zapamiętywać, chyba że zaplanuj, aby twój nauczyciel zemdlał głębią twojej wiedzy.

Możesz podać dokładniejszą naukową definicję komórki:

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

Wewnątrz komórki również przenikają błony, a pomiędzy błonami nie ma wody, lecz lepki żel/zol o zmiennej gęstości. Dlatego w komórce oddziałujące molekuły nie unoszą się swobodnie, jak w probówce z roztworem wodnym, ale najczęściej osiadają (unieruchomione) na polimerowych strukturach cytoszkieletu lub błonach wewnątrzkomórkowych. I dlatego reakcje chemiczne zachodzą wewnątrz komórki prawie jak w ciele stałym, a nie w cieczy. Zewnętrzna błona otaczająca komórkę jest również pokryta enzymami i receptorami molekularnymi, co czyni ją bardzo aktywną częścią komórki.

Błona komórkowa (plasmalemma, plazmolemma) jest aktywną powłoką, która oddziela komórkę od otoczenia i łączy ją z otoczeniem. © Sazonov V.F., 2016.

Z tej definicji błony wynika, że ​​nie ogranicza ona po prostu komórki, ale aktywnie działałącząc go z otoczeniem.

Tłuszcz tworzący błony jest wyjątkowy, więc jego cząsteczki są zwykle nazywane nie tylko tłuszczem, ale lipidy, fosfolipidy, sfingolipidy. Folia membranowa jest podwójna, tzn. składa się z dwóch sklejonych ze sobą folii. Dlatego podręczniki piszą, że podstawa błony komórkowej składa się z dwóch warstw lipidowych (lub „ dwuwarstwowy", tj. podwójna warstwa). W przypadku każdej pojedynczej warstwy lipidowej jedna strona może być zwilżona wodą, a druga nie. Tak więc te folie sklejają się ze sobą dokładnie dzięki swoim niezwilżającym stronom.

błona bakteryjna

Powłoka komórki prokariotycznej bakterii Gram-ujemnych składa się z kilku warstw, pokazanych na poniższym rysunku.
Warstwy powłoki bakterii Gram-ujemnych:
1. Wewnętrzna trójwarstwowa błona cytoplazmatyczna, która styka się z cytoplazmą.
2. Ściana komórkowa, która składa się z mureiny.
3. Zewnętrzna trójwarstwowa błona cytoplazmatyczna, która ma taki sam układ lipidów z kompleksami białkowymi jak błona wewnętrzna.
Komunikacja komórek bakterii Gram-ujemnych ze światem zewnętrznym poprzez tak złożoną, trzyetapową strukturę nie daje im przewagi w przetrwaniu w trudnych warunkach w porównaniu z bakteriami Gram-dodatnimi, które mają słabszą otoczkę. Równie źle znoszą wysokie temperatury, dużą kwasowość i spadki ciśnienia.

Wykład wideo:Membrana plazmowa. W.W. dr hab.

Wykład wideo:Błona jako granica komórki. A. Iljaskin

Znaczenie membranowych kanałów jonowych

Łatwo zrozumieć, że tylko substancje rozpuszczalne w tłuszczach mogą dostać się do komórki przez błonowy film tłuszczowy. Są to tłuszcze, alkohole, gazy. Na przykład w erytrocytach tlen i dwutlenek węgla łatwo przenikają i wychodzą bezpośrednio przez błonę. Ale woda i substancje rozpuszczalne w wodzie (na przykład jony) po prostu nie mogą przejść przez błonę do żadnej komórki. Oznacza to, że potrzebują specjalnych otworów. Ale jeśli zrobisz dziurę w filmie tłuszczowym, natychmiast się zaciśnie. Co robić? Rozwiązanie znaleziono w naturze: konieczne jest wykonanie specjalnych struktur transportujących białka i rozciągnięcie ich przez błonę. W ten sposób uzyskuje się kanały do ​​przejścia substancji nierozpuszczalnych w tłuszczach - kanały jonowe błony komórkowej.

Tak więc, aby nadać swojej błonie dodatkowe właściwości przepuszczalności cząsteczek polarnych (jonów i wody), komórka syntetyzuje w cytoplazmie specjalne białka, które są następnie integrowane z błoną. Są dwojakiego rodzaju: białka transportowe (na przykład ATPazy transportowe) i białka tworzące kanały (formatorzy 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 mogą teraz przechodzić przez te struktury transportowe, które inaczej nie mogą przejść przez błonę tłuszczową.

Ogólnie rzecz biorąc, białka osadzone w błonie są również nazywane całka, właśnie dlatego, że są one niejako zawarte w składzie membrany i przenikają ją na wskroś. Inne białka, nie integralne, tworzą jakby wyspy, które „pływają” po powierzchni błony: albo wzdłuż jej zewnętrznej powierzchni, albo wzdłuż jej wewnętrznej. W końcu każdy wie, że tłuszcz to dobry lubrykant i łatwo się po nim ślizgać!

wnioski

1. Ogólnie membrana jest trójwarstwowa:

1) zewnętrzna warstwa „wysp” białkowych,

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

3) wewnętrzna warstwa „wysp” białkowych.

Ale jest też luźna warstwa zewnętrzna - glikokaliks, który tworzą glikoproteiny wystające z błony. Są receptorami molekularnymi, z którymi wiążą się kontrolki sygnalizacji.

2. W błonę 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 białkami integralnymi. I to integralne białka tworzą specjalne konstrukcje transportowe błonę komórkową (patrz rozdział 1_2 Mechanizmy transportu przez błonę). Za ich pośrednictwem substancje dostają się do komórki, a także są usuwane z komórki na zewnątrz.

3. Białka enzymatyczne mogą znajdować się po dowolnej stronie błony (zewnętrznej i wewnętrznej), a także wewnątrz błony, co wpływa zarówno na stan samej błony, jak i na życie całej komórki.

Zatem błona komórkowa jest aktywną, zmienną strukturą, która aktywnie działa w interesie całej komórki i łączy ją ze światem zewnętrznym, a nie jest tylko „powłoką ochronną”. To najważniejsza rzecz, jaką należy wiedzieć o błonie komórkowej.

W medycynie białka błonowe są często wykorzystywane jako „cel” leków. Receptory, kanały jonowe, enzymy, systemy transportowe działają jako takie cele. Ostatnio poza błoną celami dla leków stały 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 membran 2 (Vladimirov Yu.A.)

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

Podstawową jednostką strukturalną żywego organizmu jest komórka, będąca zróżnicowanym fragmentem cytoplazmy otoczonym błoną komórkową. W związku z tym, że komórka pełni wiele ważnych funkcji, takich jak rozmnażanie, odżywianie, ruch, otoczka musi być plastyczna i gęsta.

Historia odkrycia i badań błony komórkowej

W 1925 Grendel i Gorder przeprowadzili udany eksperyment, aby zidentyfikować „cienie” erytrocytów lub pustych muszli. Pomimo kilku poważnych błędów, naukowcy odkryli dwuwarstwę lipidową. Ich prace kontynuowali Danielli, Dawson w 1935, Robertson w 1960. W wyniku wieloletniej pracy i nagromadzenia argumentów w 1972 roku Singer i Nicholson stworzyli płynny mozaikowy model struktury błony. Dalsze eksperymenty i badania potwierdziły prace naukowców.

Oznaczający

Co to jest błona komórkowa? To słowo zaczęło być używane ponad sto lat temu, przetłumaczone z łaciny oznacza „film”, „skórę”. Wyznacz więc granicę komórki, która jest naturalną barierą między zawartością wewnętrzną a środowiskiem zewnętrznym. Struktura błony komórkowej sugeruje półprzepuszczalność, dzięki której wilgoć oraz substancje odżywcze i produkty rozpadu mogą przez nią swobodnie przechodzić. Tę powłokę można nazwać głównym elementem strukturalnym organizacji komórki.

Rozważ główne funkcje błony komórkowej

1. Oddziela wewnętrzną zawartość komórki od składników środowiska zewnętrznego.

2. Pomaga w utrzymaniu stałego składu chemicznego komórki.

3. Reguluje prawidłowy metabolizm.

4. Zapewnia połączenie między komórkami.

5. Rozpoznaje sygnały.

6. Funkcja ochrony.

„Powłoka plazmowa”

Zewnętrzna błona komórkowa, zwana także błoną plazmatyczną, to ultramikroskopowa błona o grubości od pięciu do siedmiu nanometrów. Składa się głównie ze związków białkowych, fosfolidów, wody. Folia jest elastyczna, łatwo wchłania wodę, a także szybko przywraca swoją integralność po uszkodzeniu.

Różni się uniwersalną strukturą. Ta błona zajmuje pozycję graniczną, uczestniczy w procesie selektywnej przepuszczalności, wydalania produktów rozpadu, syntetyzuje je. Relacja z „sąsiadami” i niezawodna ochrona zawartości wewnętrznej przed uszkodzeniem sprawia, że ​​jest to ważny element w takiej materii jak struktura ogniwa. Czasami okazuje się, że błona komórkowa organizmów zwierzęcych pokryta jest najcieńszą warstwą - glikokaliksem, który zawiera białka i polisacharydy. Komórki roślinne poza błoną są chronione przez ścianę komórkową, która działa jak podpora i utrzymuje kształt. Głównym składnikiem jego składu jest błonnik (celuloza) – polisacharyd nierozpuszczalny w wodzie.

W ten sposób zewnętrzna błona komórkowa pełni funkcję naprawy, ochrony i interakcji z innymi komórkami.

Struktura błony komórkowej

Grubość tej ruchomej skorupy waha się od sześciu do dziesięciu nanometrów. Błona komórkowa komórki ma specjalny skład, którego podstawą jest dwuwarstwa lipidowa. Hydrofobowe ogony, które są obojętne na wodę, znajdują się wewnątrz, podczas gdy hydrofilowe główki, które oddziałują z wodą, są skierowane na zewnątrz. Każdy lipid jest fosfolipidem, który jest wynikiem interakcji substancji takich jak glicerol i sfingozyna. Rusztowanie lipidowe jest ściśle otoczone białkami, które znajdują się w nieciągłej warstwie. Część z nich zanurzona jest w warstwie lipidowej, reszta przez nią przechodzi. W efekcie powstają obszary przepuszczalne dla wody. Funkcje pełnione przez te białka są różne. Część z nich to enzymy, reszta to białka transportowe, które przenoszą różne substancje ze środowiska zewnętrznego do cytoplazmy i odwrotnie.

Błona komórkowa jest przepuszczana i ściśle połączona z białkami integralnymi, natomiast połączenie z białkami peryferyjnymi jest słabsze. Białka te pełnią ważną funkcję, jaką jest utrzymanie struktury błony, odbieranie i przekształcanie sygnałów z otoczenia, transport substancji oraz katalizowanie reakcji zachodzących na błonach.

Kompozycja

Podstawą błony komórkowej jest warstwa dwucząsteczkowa. Dzięki ciągłości ogniwo posiada właściwości barierowe i mechaniczne. Na różnych etapach życia ta dwuwarstwa może zostać zakłócona. W wyniku tego powstają strukturalne defekty hydrofilowych porów przelotowych. W takim przypadku mogą się zmienić absolutnie wszystkie funkcje takiego składnika, jak błona komórkowa. W takim przypadku jądro może cierpieć z powodu wpływów zewnętrznych.

Nieruchomości

Błona komórkowa komórki ma interesujące cechy. Ze względu na swoją płynność powłoka ta nie jest sztywną strukturą, a większość białek i lipidów wchodzących w jej skład porusza się swobodnie po płaszczyźnie błony.

Ogólnie błona komórkowa jest asymetryczna, więc skład warstw białkowych i lipidowych jest inny. Błony plazmatyczne w komórkach zwierzęcych mają na swojej zewnętrznej stronie warstwę glikoproteinową, która pełni funkcje receptorowe i sygnałowe, a także odgrywa ważną rolę w procesie łączenia komórek w tkankę. Błona komórkowa jest polarna, to znaczy ładunek na zewnątrz jest dodatni, a wewnątrz ujemny. Oprócz wszystkich powyższych, błona komórkowa ma selektywny wgląd.

Oznacza to, że oprócz wody do komórki wpuszczana jest tylko pewna grupa cząsteczek i jonów rozpuszczonych substancji. Stężenie substancji takiej jak sód w większości komórek jest znacznie niższe niż w środowisku zewnętrznym. Dla jonów potasu charakterystyczny jest inny stosunek: ich liczba w komórce jest znacznie wyższa niż w środowisku. W związku z tym jony sodu mają tendencję do przenikania przez błonę komórkową, a jony potasu mają tendencję do uwalniania się na zewnątrz. W tych okolicznościach błona aktywuje specjalny system, który pełni rolę „pompującą”, wyrównującą stężenie substancji: jony sodu są wypompowywane na powierzchnię komórki, a jony potasu do wewnątrz. Ta cecha jest zaliczana do najważniejszych funkcji błony komórkowej.

Ta tendencja jonów sodu i potasu do przemieszczania się do wewnątrz z powierzchni odgrywa dużą rolę w transporcie cukru i aminokwasów do komórki. W procesie aktywnego usuwania jonów sodu z komórki membrana stwarza warunki do nowego napływu glukozy i aminokwasów do wnętrza. Wręcz przeciwnie, w procesie przenoszenia jonów potasu do komórki uzupełniana jest liczba „transporterów” produktów rozpadu z wnętrza komórki do środowiska zewnętrznego.

W jaki sposób komórka jest odżywiana przez błonę komórkową?

Wiele komórek pobiera substancje w procesach takich jak fagocytoza i pinocytoza. W pierwszym wariancie niewielka wnęka jest tworzona przez elastyczną membranę zewnętrzną, w której znajduje się wychwycona cząstka. Następnie średnica wgłębienia staje się większa, aż otoczona cząstka wejdzie do cytoplazmy komórki. Poprzez fagocytozę karmione są niektóre pierwotniaki, takie jak ameba, a także krwinki - leukocyty i fagocyty. Podobnie komórki wchłaniają płyn zawierający niezbędne składniki odżywcze. Zjawisko to nazywa się pinocytozą.

Zewnętrzna błona jest ściśle połączona z retikulum endoplazmatycznym komórki.

W wielu typach podstawowych składników tkankowych na powierzchni błony znajdują się występy, fałdy i mikrokosmki. Komórki roślinne na zewnątrz tej muszli pokryte są inną, grubą i dobrze widoczną pod mikroskopem. Włókno, z którego są wykonane, pomaga tworzyć podporę dla tkanek roślinnych, takich jak drewno. Komórki zwierzęce mają również szereg struktur zewnętrznych, które znajdują się na błonie komórkowej. Mają wyłącznie charakter ochronny, czego przykładem jest chityna zawarta w komórkach powłokowych owadów.

Oprócz błony komórkowej istnieje błona wewnątrzkomórkowa. Jego funkcją jest podzielenie komórki na kilka wyspecjalizowanych zamkniętych przedziałów - przedziałów lub organelli, w których musi być zachowane określone środowisko.

Nie sposób więc przecenić roli takiego składnika podstawowej jednostki żywego organizmu, jaką jest błona komórkowa. Struktura i funkcje implikują znaczne rozszerzenie całkowitej powierzchni komórki, poprawę procesów metabolicznych. Ta struktura molekularna składa się z białek i lipidów. Oddzielając komórkę od środowiska zewnętrznego, membrana zapewnia jej integralność. Z jego pomocą wiązania międzykomórkowe są utrzymywane na wystarczająco silnym poziomie, tworząc tkanki. W związku z tym możemy stwierdzić, że jedną z najważniejszych ról w komórce odgrywa błona komórkowa. Struktura i pełnione przez nią funkcje są radykalnie różne w różnych komórkach, w zależności od ich przeznaczenia. Dzięki tym cechom osiągana jest różnorodna fizjologiczna aktywność błon komórkowych i ich role w istnieniu komórek i tkanek.

Błona komórkowa nazywana jest błoną plazmatyczną lub błoną plazmatyczną. Głównymi funkcjami błony komórkowej są utrzymanie integralności komórki i komunikowanie się ze środowiskiem zewnętrznym.

Struktura

Błony komórkowe składają się ze struktur lipoproteinowych (tłuszczowo-białkowych) i mają grubość 10 nm. Ściany błon tworzą lipidy trzech klas:

• fosfolipidy - związki fosforu i tłuszczów;
• glikolipidy - związki lipidów i węglowodanów;
• cholesterol (cholesterol) - alkohol tłuszczowy.

Substancje te tworzą płynną mozaikę składającą się z trzech warstw. Fosfolipidy tworzą dwie warstwy zewnętrzne. Posiadają hydrofilową główkę, z której wychodzą dwa hydrofobowe ogonki. Ogony toczone są wewnątrz konstrukcji, tworząc wewnętrzną warstwę. Kiedy cholesterol zostaje włączony do ogonów fosfolipidów, błona staje się sztywna.

Ryż. 1. Budowa membrany.

Glikolipidy są osadzone pomiędzy fosfolipidami, które pełnią funkcję receptorową, a białkami dwóch typów:

• peryferyjny (zewnętrzny, powierzchowny) - znajduje się na powierzchni lipidowej, nie wnikając w głąb błony;
• całka - osadzony na różnych poziomach, może penetrować całą błonę, jedynie wewnętrzną lub zewnętrzną warstwę lipidową;

Wszystkie białka różnią się budową i pełnią różne funkcje. Na przykład globularne związki białkowe mają strukturę hydrofobowo-hydrofilową i pełnią funkcję transportową.

TOP 4 artykułykto czytał razem z tym

Ryż. 2. Rodzaje białek błonowych.

Plazmalemma jest płynną strukturą, ponieważ Lipidy nie są ze sobą połączone, ale są po prostu ułożone w gęste rzędy. Dzięki tej właściwości membrana może zmieniać swoją konfigurację, być mobilna i elastyczna, a także przeprowadzać transport substancji.

Funkcje

Jakie są funkcje błony komórkowej?

• bariera - oddziela zawartość komórki od środowiska zewnętrznego;
• transport - reguluje przemianę materii;
• enzymatyczny - przeprowadza reakcje enzymatyczne;
• chwytnik - rozpoznaje bodźce zewnętrzne.

Najważniejszą funkcją jest transport substancji podczas metabolizmu. Substancje płynne i stałe stale dostają się do komórki ze środowiska zewnętrznego. Wychodzą produkty wymiany. Wszystkie substancje przechodzą przez błonę komórkową. Transport odbywa się na kilka sposobów, które opisano w tabeli.

Ryż. 3. Endocytoza i egzocytoza.

Aktywny transport cząsteczek substancji (pompa sodowo-potasowa) odbywa się za pomocą wbudowanych w błonę struktur białkowych i wymaga wydatkowania energii w postaci ATP.

Średnia ocena: 4.7. Łącznie otrzymane oceny: 289.