Celulă- acesta este nu numai lichid, enzime și alte substanțe, ci și structuri extrem de organizate numite organite intracelulare. Organelele pentru o celulă nu sunt mai puțin importante decât componentele sale chimice. Astfel, în absența organelelor precum mitocondriile, furnizarea de energie extrasă din nutrienți, va scădea imediat cu 95%.

Majoritatea organelelor dintr-o celulă sunt acoperite membranelor constând în principal din lipide și proteine. Există membrane de celule, reticul endoplasmatic, mitocondrii, lizozomi și aparat Golgi.

Lipidele sunt insolubile în apă, astfel încât creează o barieră în celulă care împiedică mișcarea apei și a substanțelor solubile în apă dintr-un compartiment în altul. Moleculele de proteine ​​fac totuși membrana permeabilă la diferite substanțe prin structuri specializate numite pori. Multe alte proteine ​​membranare sunt enzime care catalizează numeroase reacții chimice, despre care vor fi discutate în capitolele următoare.

Membrana celulara (sau plasmatica). este o structură subțire, flexibilă și elastică cu o grosime de numai 7,5-10 nm. Constă în principal din proteine ​​și lipide. Raportul aproximativ al componentelor sale este următorul: proteine ​​- 55%, fosfolipide - 25%, colesterol - 13%, alte lipide - 4%, carbohidrați - 3%.

Stratul lipidic membrana celulara împiedică pătrunderea apei. Baza membranei este un strat dublu lipidic - un film lipidic subțire format din două monostraturi și care acoperă complet celula. Proteinele sunt situate în întreaga membrană sub formă de globule mari.

Bistrat lipidic constă în principal din molecule de fosfolipide. Un capăt al unei astfel de molecule este hidrofil, adică. solubil în apă (pe ea se află o grupare fosfat), celălalt este hidrofob, adică. solubil numai in grasimi (contine un acid gras).

Datorită faptului că partea hidrofobă a moleculei fosfolipide respinge apa, dar este atras de părți similare ale acelorași molecule, fosfolipidele au proprietate naturală se atașează unul de celălalt în grosimea membranei, așa cum se arată în fig. 2-3. Partea hidrofilă cu gruparea fosfat formează două suprafețe membranare: cea exterioară, care este în contact cu lichidul extracelular, și cea interioară, care este în contact cu lichidul intracelular.

Mijlocul stratului lipidic impermeabil la ioni și soluții apoase de glucoză și uree. Substanțele solubile în grăsimi, inclusiv oxigenul, dioxidul de carbon și alcoolul, dimpotrivă, pătrund ușor în această zonă a membranei.

Molecule colesterolul, care face parte din membrană, aparține și lipidelor prin natură, deoarece grupul lor de steroizi este foarte solubil în grăsimi. Aceste molecule par a fi dizolvate în stratul dublu lipidic. Scopul lor principal este de a regla permeabilitatea (sau impermeabilitatea) membranelor pentru componentele solubile în apă ale fluidelor corporale. În plus, colesterolul este principalul regulator al vâscozității membranei.

Proteinele membranei celulare. În figură, particulele globulare sunt vizibile în stratul dublu lipidic - acestea sunt proteine ​​​​de membrană, dintre care majoritatea sunt glicoproteine. Există două tipuri de proteine ​​membranare: (1) integrale, care pătrund prin membrană; (2) periferice, care ies doar deasupra uneia dintre suprafețele sale, fără a ajunge la cealaltă.

Multe proteine ​​integrale formează canale (sau pori) prin care apa și substanțele solubile în apă, în special ionii, pot difuza în fluidul intra și extracelular. Datorită selectivității canalelor, unele substanțe difuzează mai bine decât altele.

Alte proteine ​​integrale funcționează ca proteine ​​purtătoare, transportând substanțe pentru care stratul dublu lipidic este impermeabil. Uneori proteinele purtătoare acționează în direcția opusă difuziei; un astfel de transport se numește transport activ. Unele proteine ​​integrale sunt enzime.

Proteine ​​membranare integrale poate servi și ca receptori pentru substanțele solubile în apă, inclusiv hormonii peptidici, deoarece membrana este impermeabilă la acestea. Interacțiunea unei proteine ​​receptorului cu un ligand specific conduce la modificări conformaționale ale moleculei proteice, care, la rândul lor, stimulează activitatea enzimatică a segmentului intracelular al moleculei proteice sau transmiterea unui semnal de la receptor în celulă folosind un al doilea mesager. Astfel, proteinele integrale înglobate în membrana celulară o implică în procesul de transmitere a informațiilor despre mediul extern în celulă.

Molecule de proteine ​​ale membranei periferice adesea asociate cu proteine ​​integrale. Majoritatea proteinelor periferice sunt enzime sau joacă rolul de dispecer al transportului de substanțe prin porii membranei.

Membrane biologice.
Termenul „membrană” (latină membrana - piele, film) a început să fie folosit cu mai bine de 100 de ani în urmă pentru a desemna o limită celulară care servește, pe de o parte, ca o barieră între conținutul celulei și mediul extern și pe de alta, ca un despartiment semipermeabil prin care poate trece apa.si unele substante. Cu toate acestea, funcțiile membranei nu se limitează la aceasta,întrucât membranele biologice formează baza organizării structurale a celulei.
Structura membranei. Conform acestui model, membrana principală este un dublu strat lipidic în care cozile hidrofobe ale moleculelor sunt orientate spre interior, iar capetele hidrofile sunt orientate spre exterior. Lipidele sunt reprezentate de fosfolipide - derivați ai glicerolului sau sfingozinei. Proteinele sunt asociate cu stratul lipidic. Proteinele integrale (transmembranare) pătrund prin membrană și sunt ferm asociate cu aceasta; cele periferice nu patrund si sunt mai putin ferm legate de membrana. Funcțiile proteinelor membranare: menținerea structurii membranei, primirea și transformarea semnalelor din mediu. mediu, transportul anumitor substanţe, catalizarea reacţiilor care au loc pe membrane. Grosimea membranei variază de la 6 la 10 nm.

Proprietățile membranei:
1. Fluiditate. Membrana nu este o structură rigidă; majoritatea proteinelor și lipidelor sale constitutive se pot mișca în planul membranei.
2. Asimetrie. Compoziția straturilor exterioare și interioare atât a proteinelor, cât și a lipidelor este diferită. În plus, membranele plasmatice ale celulelor animale au un strat de glicoproteine ​​la exterior (glicocalice, care îndeplinește funcții de semnalizare și receptor și este, de asemenea, important pentru unirea celulelor în țesuturi)
3. Polaritatea. Partea exterioară a membranei poartă o sarcină pozitivă, în timp ce partea interioară poartă o sarcină negativă.
4. Permeabilitatea selectivă. Membranele celulelor vii, pe lângă apă, permit să treacă doar anumite molecule și ioni de substanțe dizolvate.(Folosirea termenului „semi-permeabilitate” în raport cu membranele celulare nu este în întregime corectă, deoarece acest concept implică faptul că membrana permite trecerea numai moleculelor de solvent, reținând în același timp toate moleculele și ionii substanțelor dizolvate.)

Membrana celulară exterioară (plasmalema) este o peliculă ultramicroscopică de 7,5 nm grosime, constând din proteine, fosfolipide și apă. O peliculă elastică care este bine umezită de apă și își restabilește rapid integritatea după deteriorare. Are o structură universală, tipică tuturor membranelor biologice. Poziția limită a acestei membrane, participarea ei la procesele de permeabilitate selectivă, pinocitoză, fagocitoză, excreție de produși excretori și sinteza, în interacțiunea cu celulele învecinate și protecția celulei de deteriorare face rolul său extrem de important. Celulele animale din afara membranei sunt uneori acoperite cu un strat subțire format din polizaharide și proteine ​​- glicocalixul. În celulele vegetale, în afara membranei celulare există un perete celular puternic care creează suport extern și menține forma celulei. Constă din fibre (celuloză), o polizaharidă insolubilă în apă.

Membrana celulara numită și membrană plasmatică (sau citoplasmatică) și plasmalemă. Această structură nu numai că separă conținutul intern al celulei de Mediul extern, dar este inclus și în compoziția majorității organitelor celulare și a nucleului, separându-le la rândul lor de hialoplasmă (citosol) - partea vâsco-lichidă a citoplasmei. Să fim de acord să sunăm membrana citoplasmatica cea care separă conținutul celulei de mediul extern. Termenii rămași desemnează toate membranele.

Structura membranei celulare (biologice) se bazează pe un strat dublu de lipide (grăsimi). Formarea unui astfel de strat este asociată cu caracteristicile moleculelor lor. Lipidele nu se dizolvă în apă, ci se condensează în ea în felul lor. O parte a unei singure molecule de lipide este un cap polar (este atras de apă, adică hidrofil), iar cealaltă este o pereche de cozi lungi nepolare (această parte a moleculei este respinsă de apă, adică hidrofobă). Această structură de molecule îi face să-și „ascundă” cozile de apă și să-și întoarcă capetele polare către apă.

Ca urmare, se formează un dublu strat lipidic în care cozile nepolare sunt spre interior (una față de alta) și capetele polare sunt spre exterior (spre mediul extern și citoplasmă). Suprafața unei astfel de membrane este hidrofilă, dar în interior este hidrofobă.

În membranele celulare, fosfolipidele predomină printre lipide (aparțin lipidelor complexe). Capetele lor conțin un reziduu de acid fosforic. Pe lângă fosfolipide, există glicolipide (lipide + carbohidrați) și colesterol (legat de steroli). Acesta din urmă conferă rigiditate membranei, fiind situat în grosimea acesteia între cozile lipidelor rămase (colesterolul este complet hidrofob).

Datorită interacțiunii electrostatice, unele molecule de proteine ​​sunt atașate de capetele lipidice încărcate, care devin proteine ​​membranare de suprafață. Alte proteine ​​interacționează cu cozile nepolare, sunt parțial îngropate în stratul dublu sau pătrund prin acesta.

Astfel, membrana celulară este formată dintr-un strat dublu de lipide, proteine ​​de suprafață (periferice), încorporate (semi-integrale) și permeabile (integrale). În plus, unele proteine ​​și lipide din exteriorul membranei sunt asociate cu lanțuri de carbohidrați.

Acest model mozaic fluid al structurii membranei a fost propusă în anii 70 ai secolului XX. Anterior, a fost presupus un model sandwich de structură, conform căruia stratul dublu lipidic este situat în interior, iar în interior și în exterior membrana este acoperită cu straturi continue de proteine ​​de suprafață. Cu toate acestea, acumularea de date experimentale a respins această ipoteză.

Grosimea membranelor din diferite celule este de aproximativ 8 nm. Membrane (chiar laturi diferite unul) diferă unul de altul în procente tipuri variate lipide, proteine, activitate enzimatică etc. Unele membrane sunt mai lichide și mai permeabile, altele sunt mai dense.

Membrana celulară se rupe cu ușurință datorită proprietăților fizico-chimice ale stratului dublu lipidic. În planul membranei, lipidele și proteinele (cu excepția cazului în care sunt ancorate de citoschelet) se mișcă.

Funcțiile membranei celulare

Majoritatea proteinelor scufundate în membrana celulară îndeplinesc o funcție enzimatică (sunt enzime). Adesea (în special în membranele organelelor celulare) enzimele sunt localizate într-o anumită secvență, astfel încât produsele de reacție catalizate de o enzimă se deplasează la a doua, apoi la a treia etc. Se formează un transportor, care este stabilizat de proteinele de suprafață, deoarece nu permit enzimelor să plutească de-a lungul stratului dublu lipidic.

Membrana celulară îndeplinește o funcție de delimitare (barieră) de mediu și în același timp funcții de transport. Putem spune că acesta este scopul său cel mai important. Membrana citoplasmatică, având rezistență și permeabilitate selectivă, menține constanta compoziției interne a celulei (homeostazia și integritatea acesteia).

În acest caz, are loc transportul de substanțe căi diferite. Transportul de-a lungul unui gradient de concentrație presupune deplasarea substanțelor dintr-o zonă cu o concentrație mai mare într-o zonă cu una mai mică (difuzie). De exemplu, gazele (CO 2 , O 2 ) difuzează.

Există și transport împotriva unui gradient de concentrație, dar cu consum de energie.

Transportul poate fi pasiv și facilitat (când este ajutat de un fel de transportator). Difuzia pasivă prin membrana celulară este posibilă pentru substanțele solubile în grăsimi.

Există proteine ​​speciale care fac membranele permeabile la zaharuri și alte substanțe solubile în apă. Astfel de purtători se leagă de moleculele transportate și le trag prin membrană. Acesta este modul în care glucoza este transportată în interiorul celulelor roșii din sânge.

Proteinele de filetare se combină pentru a forma un por pentru mișcarea anumitor substanțe prin membrană. Astfel de purtători nu se mișcă, ci formează un canal în membrană și funcționează similar enzimelor, legând o substanță specifică. Transferul are loc din cauza unei modificări a conformației proteinei, având ca rezultat formarea de canale în membrană. Un exemplu este pompa de sodiu-potasiu.

Funcția de transport a membranei celulare eucariote se realizează și prin endocitoză (și exocitoză). Datorită acestor mecanisme, molecule mari de biopolimeri, chiar și celule întregi, intră în celulă (și din ea). Endo- și exocitoza nu sunt caracteristice tuturor celulelor eucariote (procariotele nu o au deloc). Astfel, se observă endocitoza la protozoare și nevertebrate inferioare; la mamifere, leucocitele și macrofagele absorb substanțele și bacteriile nocive, adică endocitoza îndeplinește o funcție de protecție pentru organism.

Endocitoza se împarte în fagocitoză(citoplasma învelește particule mari) și pinocitoza(captarea picăturilor de lichid cu substanțe dizolvate în el). Mecanismul acestor procese este aproximativ același. Substanțele absorbite de pe suprafața celulelor sunt înconjurate de o membrană. Se formează o veziculă (fagocitară sau pinocitară), care apoi se deplasează în celulă.

Exocitoza este îndepărtarea substanțelor din celulă (hormoni, polizaharide, proteine, grăsimi etc.) de către membrana citoplasmatică. Aceste substanțe sunt conținute în vezicule membranare care se potrivesc cu membrana celulară. Ambele membrane se îmbină și conținutul apare în afara celulei.

Membrana citoplasmatică îndeplinește o funcție de receptor. Pentru a face acest lucru, pe partea exterioară sunt amplasate structuri care pot recunoaște un stimul chimic sau fizic. Unele dintre proteinele care pătrund în plasmalemă sunt conectate din exterior la lanțuri de polizaharide (formând glicoproteine). Aceștia sunt receptori moleculari specifici care captează hormoni. Când un anumit hormon se leagă de receptorul său, își schimbă structura. Aceasta, la rândul său, declanșează mecanismul de răspuns celular. În acest caz, canalele se pot deschide, iar anumite substanțe pot începe să intre sau să iasă din celulă.

Funcția receptorilor membranelor celulare a fost bine studiată pe baza acțiunii hormonului insulinei. Când insulina se leagă de receptorul său de glicoproteină, partea catalitică intracelulară a acestei proteine ​​(enzima adenilat ciclază) este activată. Enzima sintetizează AMP ciclic din ATP. Deja activează sau suprimă diverse enzime ale metabolismului celular.

Funcția de receptor a membranei citoplasmatice include, de asemenea, recunoașterea celulelor vecine de același tip. Astfel de celule sunt atașate între ele prin diferite contacte intercelulare.

În țesuturi, cu ajutorul contactelor intercelulare, celulele pot face schimb de informații între ele folosind substanțe cu molecul scăzut special sintetizate. Un exemplu de astfel de interacțiune este inhibarea contactului, când celulele încetează să crească după ce primesc informații că spațiul liber este ocupat.

Contactele intercelulare pot fi simple (membranele diferitelor celule sunt adiacente una cu cealaltă), blocare (invaginări ale membranei unei celule în alta), desmozomi (când membranele sunt conectate prin mănunchiuri de fibre transversale care pătrund în citoplasmă). În plus, există o variantă a contactelor intercelulare datorate mediatorilor (intermediarilor) - sinapsele. În ele, semnalul este transmis nu numai chimic, ci și electric. Sinapsele transmit semnale între celulele nervoase, precum și de la celulele nervoase la cele musculare.

Membrana celulara - structura moleculara formata din lipide si proteine. Principalele sale proprietăți și funcții:

• separarea conținutului oricărei celule de mediul extern, asigurând integritatea acesteia;
• controlul și stabilirea schimburilor între mediu și celulă;
• membranele intracelulare împart celula în compartimente speciale: organele sau compartimente.

Cuvântul „membrană” în latină înseamnă „film”. Dacă vorbim despre membrana celulară, atunci este o combinație de două filme care au proprietăți diferite.

Membrana biologica include trei tipuri de proteine:

1. Periferic – situat pe suprafața filmului;
2. Integral – pătrunde complet în membrană;
3. Semi-integral - un capăt pătrunde în stratul bilipid.

Ce funcții îndeplinește membrana celulară?

1. Peretele celular este o membrană celulară durabilă care se află în afara membranei citoplasmatice. Îndeplinește funcții de protecție, transport și structurale. Prezent în multe plante, bacterii, ciuperci și arhee.

2. Asigură o funcție de barieră, adică metabolismul selectiv, reglat, activ și pasiv cu mediul extern.

3. Capabil să transmită și să stocheze informații și, de asemenea, participă la procesul de reproducere.

4. Îndeplinește o funcție de transport care poate transporta substanțe în și din celulă prin membrană.

5. Membrana celulară are conductivitate unidirecțională. Datorită acestui fapt, moleculele de apă pot trece prin membrana celulară fără întârziere, iar moleculele altor substanțe pătrund selectiv.

6. Cu ajutorul membranei celulare se obține apă, oxigen și substanțe nutritive, iar prin aceasta se îndepărtează produsele metabolismului celular.

7. Realizeaza metabolismul celular prin membrane, si le poate realiza folosind 3 tipuri principale de reactii: pinocitoza, fagocitoza, exocitoza.

8. Membrana asigură specificitatea contactelor intercelulare.

9. Membrana conține numeroși receptori capabili să perceapă semnale chimice – mediatori, hormoni și multe alte substanțe biologice active. Deci are puterea de a modifica activitatea metabolică a celulei.

10. Proprietățile și funcțiile de bază ale membranei celulare:

• Matrice
• Barieră
• Transport
• Energie
• Mecanic
• Enzimatic
• Receptor
• De protecţie
• Marcare
• Biopotenţial

Ce funcție îndeplinește membrana plasmatică într-o celulă?

1. Delimitează conținutul celulei;
2. Realizează intrarea substanțelor în celulă;
3. Oferă eliminarea unui număr de substanțe din celulă.

Structura membranei celulare

Membrane celulare includ lipide din 3 clase:

• Glicolipide;
• fosfolipide;
• Colesterolul.

Practic, membrana celulară este formată din proteine ​​și lipide și are o grosime de cel mult 11 nm. De la 40 la 90% din toate lipidele sunt fosfolipide. De asemenea, este important de remarcat glicolipidele, care sunt una dintre componentele principale ale membranei.

Structura membranei celulare este în trei straturi. În centru există un strat bilipid lichid omogen, iar proteinele îl acoperă pe ambele părți (ca un mozaic), pătrunzând parțial în grosime. Proteinele sunt, de asemenea, necesare pentru ca membrana să permită să intre și să iasă din celule substanțe speciale care nu pot pătrunde în stratul de grăsime. De exemplu, ionii de sodiu și potasiu.

• Asta este interesant -

Structura celulară - video