Плазма мембрана: функције, структура

Ћелија је дуго била дефинисана као структурна јединица свих живих бића. И то је истина. На крају крајева, милијарде ових структура, попут цигле, творе биљке и животиње, бактерије и микроорганизме, човече. Сваки орган, ткиво, систем тела - све је изграђено од ћелија.

Због тога је веома важно знати све суптилности његове унутрашње структуре, хемијског састава и биохемијских реакција које се дешавају. У овом чланку разматрамо шта је плазма мембрана, функције које она обавља и структуру.

Органеле ћелије

Органеле називамо најмањим структурним деловима који се налазе у ћелији и обезбеђују његову структуру и активност. То укључује многе различите представнике:

1. Плазма мембрана.
2. Нуклеус и језгра са хромозомским материјалом.
3. Цитоплазма са инклузијама.
4. Лизосоми.
5. Митохондрије.
6. ЕПС (ендоплазматски ретикулум).
7. Голги комплекс.
8. Рибосоми.
9. Вацуолес и цхлоропластс, ако је биљна ћелија.

Свака од ових структура има своју сложену структуру, формирана је од стране морнарице (високо-молекуларне супстанце), обавља строго дефинисане функције и учествује у комплексу биохемијских реакција које обезбеђују виталну активност целог организма.

Укупна структура мембране

Структура плазма мембране је проучавана од КСВИИИ века. Тада је откривена њена способност селективног прескакања или одлагања супстанци. Са развојем микроскопије, проучавање фине структуре и структуре мембране је постало могуће, па се данас о томе све зна.

Синоним за његово главно име је плазма мембрана. Састав плазма мембране је представљен са три главна типа ИУД:

• веверице;
• липиди;
• угљени хидрати.

Однос ових једињења и локације може варирати од ћелија различитих организама (биљних, животињских или бактеријских).

Текуће-мозаички модел конструкције

Многи научници су покушали да спекулишу о томе како се липиди и протеини налазе у мембрани. Међутим, тек 1972. године научници Сингер и Ницхолсон предложили су релевантан и данашњи модел који одражава структуру плазма мембране. Назива се течни мозаик, а његова суштина је следећа: различити типови липида су распоређени у два слоја, оријентишући се са хидрофобним крајевима молекула према унутра, а хидрофилни споља. Истовремено, читава структура, попут мозаика, прожета је неједнаким врстама протеинских молекула, као и малом количином хексозе (угљених хидрата).

Цијели предложени систем је у сталној динамици. Протеини су у стању не само продријети кроз слој билипида, већ и оријентирати једну од његових страна, увлачећи га унутра. Или опћенито слободно "шетати" по мембрани, мијењајући локацију.

Докази у одбрани и оправдању те теорије су подаци микроскопске анализе. У црно-белим фотографијама, слојеви мембране су јасно видљиви, горњи и доњи слојеви су подједнако тамни, а средина је светлија. Такође, спроведен је низ експеримената који доказују да се слојеви базирају управо на липидима и протеинима.

Протеини плазма мембране

Ако узмемо у обзир проценат липида и протеина у мембрани биљна ћелија, онда ће бити отприлике исти - 40/40%. У животињској плазелеми, до 60% отпада на протеине, у бактеријским - до 50%.

Плазма мембрана се састоји од различитих типова протеина, а функције сваке од њих су такође специфичне.

1. Периферни молекули. То су протеини који су оријентисани на површини унутрашњег или спољашњег дела липидног двослоја. Главни типови интеракција између структуре молекула и слоја су:

• водоничне везе;
• јонске интеракције или солни мостови;
• електростатичка привлачност.

Сами периферни протеини су једињења растворљива у води, тако да их је лако одвојити од плазма мембране. Које супстанце припадају овим структурама? Најчешћи и бројнији фибриларни протеински спектрин. Она у маси свих мембранских протеина може бити до 75% у појединачним ћелијским плаземским масама.

Зашто су потребне и како зависи плазма мембрана од њих? Функције су следеће:

• формирање цитоскелета ћелије;
• одржавање сталног облика;
• ограничавање прекомерне покретљивости интегралних протеина;
• координација и имплементација транспорта иона кроз плазмолему;
• Може се повезати са ланцима олигосахарида и учествовати у трансдукцији сигнала рецептора од и до мембране.

2. Полу-интегрални протеини. Такви молекули су они који су уроњени у липидни двослој у потпуности или пола, на различитим дубинама. Примери укључују бактериородопсин, цитокром оксидазу и друге. Зову се и "усидрени" протеини, тј. Као да су везани унутар слоја. Са чим могу контактирати и због чега се укоријенити и одржати? Најчешће због посебних молекула, који могу бити миристичке или палмитинске киселине, изопрен или стероли. На пример, у плазма мембрани животиња постоје полу-интегрални протеини повезани са холестеролом. Код биљака и бактерија то још није пронађено.

3 Интегрални протеини. Један од најважнијих у плазми. То су структуре које формирају нешто попут канала кроз које пролазе оба липидна слоја. Управо кроз те путање многи молекули улазе у ћелију, тако да липиди не пропуштају. Стога је главна улога интегралних структура формирање ионских канала за транспорт.

Постоје два типа прожимања липида:

• монотопиц - једном;
• политопиц - на неколико мјеста.

Сорте интегралних протеина укључују гликофорин, протеолипиде, протеогликане и друге. Сви су нерастворљиви у води и блиско су уклопљени у липидни слој, стога их је немогуће уклонити без оштећења плазма мембране. Према њиховој структури, ове глобуларни протеини, њихов хидрофобни крај се налази унутар липидног слоја, а хидрофилни крај је изнад њега и може да се издигне изнад целе структуре. Које интеракције задржавају интегрални протеини унутра? У томе им помажу хидрофобне атракције радикала масних киселина.

Дакле, постоји велики број различитих молекула протеина, који укључују плазма мембрану. Структура и функције ових молекула могу се комбиновати у неколико општих тачака.

1. Структурни периферни протеини.
2. Каталитички ензимски протеини (полу-интегрални и интегрални).
3. Рецептор (периферни, интегрални).
4. Транспорт (интегрални).

Пласмалемма Липидс

Течни липидни двослој, који представља плазма мембрану, може бити веома покретан. Чињеница је да се различити молекули могу пренијети из горњег слоја у нижи и обратно, тј. Структура је динамична. Такве транзиције имају своје име у науци - "флип-флоп". Настала је из назива ензима који катализира процесе реструктуирања молекула унутар једног монослоја или од врха до дна и назад, флипазе.

Количина липида коју садржи ћелијска плазма мембрана је приближно једнака броју протеина. Разноликост врста је широка. Можемо разликовати следеће главне групе:

• фосфолипиди;
• спхингопхоспхолипидс;
• гликолипиди;
• холестерол.

Такви молекули као глицерофосфолипиди и сфингомиелини припадају првој групи фосфолипида. Ови молекули формирају основу мембранског двослоја. Хидрофобни крајеви једињења су усмерени унутар слоја, хидрофилни завршава. Примери повезивања:

• фосфатидилхолин;
• пхоспхатидилсерине;
• кардиолипин;
• пхоспхатидилиноситол;
• спхингомиелин;
• фосфатидилглицерол;
• пхоспхатидилетханоламине.

За проучавање ових молекула користи се метода за уништавање мембранског слоја у неким дијеловима фосфолипазе, посебног ензима који катализира процес распадања фосфолипида.

Функције наведених једињења су следеће:

1. Обезбедите укупну структуру и структуру двослоја плазма мембране.
2. У контакту са протеинима на површини и унутар слоја.
3. Одређује се агрегатно стање које ће плазма мембрана ћелије имати у различитим температурним условима.
4. Учествујте у ограниченој пропустљивости леме плазме за различите молекуле.
5. Формирајте различите типове интеракција ћелијске мембране међусобно (десмосомски, прорези, уски контакт).

Сфингофосфолипиди и мембрански гликолипиди

По својој хемијској природи, сфингомијелини или сфингофосфолипиди су деривати амино алкохола сфингосина. Заједно са фосфолипидима, они учествују у формирању билипидног слоја мембране.

Гликолипиди укључују гликокаликс - супстанцу која у великој мери одређује својства плазма мембране. Ово је желатинасто једињење које се састоји углавном од олигосахарида. Гликокаликс заузима 10% од укупне масе плазма мембране. Плазма мембрана, структура и функције које она обавља је директно повезана са овом супстанцом. На пример, гликокаликс обезбеђује:

• функција мембранског маркера;
• рецептор;
• процеси паријеталне дигестије честица унутар ћелије.

Треба напоменути да је присуство липидног гликокаликса типично само за животињске ћелије, али не и за биљке, бактерије и гљивице.

Холестерол (стеролска мембрана)

То је важан део ћелијског двослоја код сисара. У биљци се не јавља ни у бактеријама ни у гљивицама. Са хемијске тачке гледишта је алкохол, цикличан, монатомски.

Као и други липиди, он поседује својства амфифилитета (присуство хидрофилног и хидрофобног краја молекула). У мембрани игра важну улогу као лимитер и двослојни регулатор протока. Такође је укључен у производњу витамина Д, саучесник у формирању полних хормона.

У биљним ћелијама су присутни фитостероли, који не учествују у формирању животињских мембрана. Према неким подацима познато је да ове супстанце пружају отпорност биљака на одређене врсте болести.

Плазма мембрана се формира холестеролом и другим липидима у општем интеракционом комплексу.

Мембрански угљени хидрати

Ова група супстанци чини око 10% укупног састава плазма-мембранских једињења. У једноставном облику, не налазе се моно-, ди-, полисахариди, већ само у облику гликопротеина и гликолипида.

Њихове функције су да контролишу интра-и међустаничне интеракције, одржавају одређену структуру и положај протеинских молекула у мембрани, као и примену рецепције.

Главне функције плазма мембране

Улога плазматске мембране у ћелији је веома велика. Његове функције су вишеструке и важне. Размотрите их детаљније.

1. Ограничава садржај ћелије од околине и штити је од спољних утицаја. Због присуства мембране, хемијски састав цитоплазме и њен садржај се одржавају на константном нивоу.
2. Пласмалемма садржи низ протеина, угљених хидрата и липида, који дају и подржавају одређени облик ћелија.
3. Мембрана има сваку ћелијску органелу, која се назива мембрански везикул (балон).
4. Компонента композиције плазма мембране омогућава да игра улогу "чувара" ћелије, обављајући селективни транспорт унутар ње.
5. Рецептори, ензими, биолошки активне супстанце функционишу у ћелији и продиру у њу, сарађују са њеном површинском мембраном само због мембранских протеина и липида.
6. Преко плазма мембране се транспортују не само једињења различите природе, већ и иони важни за живот (натријум, калијум, калцијум и други).
7. Мембрана одржава осмотску равнотежу изван и унутар ћелије.
8. Уз помоћ плазмалеме, трансфер јона и једињења различите природе, електрона, хормона из цитоплазме у органеле.
9. Кроз њега долази до апсорпције сунчеве светлости у облику кванта и буђења сигнала унутар ћелије.
10. Управо та структура генерише импулсе дјеловања и одмора.
11. Механичка заштита ћелије и њених структура од малих деформација и физичких удара.
12. Ћелијска адхезија, тј. Адхезија, и њихово држање близу једна другој, такође се обавља помоћу мембране.

Ћелијски плазламем и цитоплазма су веома блиско повезани. Плазма мембрана је у блиском контакту са свим супстанцама и молекулима, јонима који продиру у ћелију и слободно се налазе у вискозној унутрашњој средини. Ова једињења покушавају да уђу у све ћелијске структуре, али баријера је само мембрана која је способна да сама спроводи различите врсте транспорта. Или не прескочите неке врсте веза.

Врсте транспорта преко ћелијске баријере

Транспорт кроз плазматску мембрану се врши на више начина, које обједињује једна заједничка физичка особина - закон дифузије супстанци.

1. Пасивни транспорт или дифузија и осмоза. То подразумева слободно кретање јона и растварача кроз мембрану дуж градијента од подручја са високом концентрацијом до подручја са ниском концентрацијом. Не захтијева потрошњу енергије, јер сама тече. То је ефекат натријум-калијум пумпе, промена кисеоника и угљен-диоксида током дисања, ослобађање глукозе у крв и тако даље. Феномен олакшане дифузије је врло чест. Овај процес подразумева присуство било које помоћне супстанце која се везује за жељено једињење и одвлачи је дуж протеинског канала или кроз липидни слој у ћелију.
2. Активни транспорт подразумева потрошњу енергије за апсорпцију и излучивање кроз мембрану. Постоје два главна начина: егзоцитоза - уклањање молекула и јона ван. Ендоцитоза - хватање и држање унутар ћелија чврстих и течних честица. С друге стране, други метод активног транспорта укључује два типа процеса. Фагоцитоза, која се састоји у гутању чврстих молекула, супстанци, једињења и јона кроз везикуларну мембрану и њихово ношење унутар ћелије. Током овог процеса формирају се велике везикуле. Пиноцитоза се, напротив, састоји од апсорпције капљица течности, растварача и других супстанци и њиховог ношења унутар ћелије. То укључује формирање мјехурића мале величине.

Оба процеса - пиноцитоза и фагоцитоза - играју важну улогу не само у транспорту једињења и течности, већ иу заштити ћелија од остатака мртвих ћелија, микроорганизама и штетних једињења. Може се рећи да су ове методе активног транспорта такође варијанте имунолошке заштите ћелије и њених структура од различитих опасности.