Содержание

Клеточная мембрана

Клеточная мембрана также называется плазматической (или цитоплазматической) мембраной и плазмалеммой. Данная структура не только отделяет внутреннее содержимое клетки от внешней среды, но также входит с состав большинства клеточных органелл и ядра, в свою очередь отделяя их от гиалоплазмы (цитозоля) — вязко-жидкой части цитоплазмы. Договоримся называть цитоплазматической мембраной ту, которая отделяет содержимое клетки от внешней среды. Остальными терминами обозначать все мембраны.

Строение клеточной мембраны

В основе строения клеточной (биологической) мембраны лежит двойной слой липидов (жиров). Формирование такого слоя связано с особенностями их молекул. Липиды не растворяются в воде, а по-своему в ней конденсируются. Одна часть отдельно взятой молекулы липида представляет собой полярную головку (она притягивается водой, т. е. гидрофильна), а другая — пару длинных неполярных хвостов (эта часть молекулы отталкивается от воды, т. е. гидрофобна). Такое строение молекул заставляет их «прятать» хвосты от воды и поворачивать к воде свои полярные головки.

В результате образуется двойной липидный слой, в котором неполярные хвосты находятся внутри (обращены друг к другу), а полярные головки обращены наружу (к внешней среде и цитоплазме). Поверхность такой мембраны гидрофильна, а внутри она гидрофобна.

В клеточных мембранах среди липидов преобладают фосфолипиды (относятся к сложным липидам). Их головки содержат остаток фосфорной кислоты. Кроме фосфолипидов есть гликолипиды (липиды + углеводы) и холестерол (относится к стеролам). Последний придает мембране жесткость, размещаясь в ее толще между хвостами остальных липидов (холестерол полностью гидрофобный).

За счет электростатического взаимодействия, к заряженным головкам липидов присоединяются некоторые молекулы белков, которые становятся поверхностными мембранными белками. Другие белки взаимодействуют с неполярными хвостами, частично погружаются в двойной слой или пронизывают его насквозь.

Таким образом, клеточная мембрана состоит из двойного слоя липидов, поверхностных (периферических), погруженных (полуинтегральных) и пронизывающих (интегральных) белков. Кроме того, некоторые белки и липиды с внешней стороны мембраны связаны с углеводными цепями.

Это жидкостно-мозаичная модель строения мембраны была выдвинута в 70-х годах XX века. До этого предполагалась бутербродная модель строения, согласно которой липидный бислой находится внутри, а с внутренней и наружной стороны мембрана покрыта сплошными слоями поверхностных белков. Однако накопление экспериментальных данных опровергло эту гипотезу.

Толщина мембран у разных клеток составляет около 8 нм. Мембраны (даже разные стороны одной) отличаются между собой по процентному соотношению различных видов липидов, белков, ферментативной активности и др. Какие-то мембраны более жидкие и более проницаемые, другие более плотные.

Разрывы клеточной мембраны легко сливаются из-за физико-химических особенностей липидного бислоя. В плоскости мембраны липиды и белки (если только они не закреплены цитоскелетом) перемещаются.

Функции клеточной мембраны

Большинство погруженных в клеточную мембрану белков выполняют ферментативную функцию (являются ферментами). Часто (особенно в мембранах органоидов клетки) ферменты располагаются в определенной последовательности так, что продукты реакции, катализируемые одним ферментом, переходят ко второму, затем третьему и т. д. Образуется конвейер, который стабилизируют поверхностные белки, т. к. не дают ферментам плавать вдоль липидного бислоя.

Клеточная мембрана выполняет отграничивающую (барьерную) от окружающей среды и в то же время транспортную функции. Можно сказать, это ее самое главное назначение. Цитоплазматическая мембрана, обладая прочностью и избирательной проницаемостью, поддерживает постоянство внутреннего состава клетки (ее гомеостаз и целостность).

При этом транспорт веществ происходит различными способами. Транспорт по градиенту концентрации предполагает передвижение веществ из области с их большей концентрацией в область с меньшей (диффузия). Так, например, диффундируют газы (CO2, O2).

Бывает также транспорт против градиента концентрации, но с затратой энергии.

Транспорт бывает пассивным и облегченным (когда ему помогает какой-нибудь переносчик). Пассивная диффузия через клеточную мембрану возможна для жирорастворимых веществ.

Есть особые белки, делающие мембраны проницаемыми для сахаров и других водорастворимых веществ. Такие переносчики соединяются с транспортируемыми молекулами и протаскивают их через мембрану. Так переносится глюкоза внутрь эритроцитов.

Пронизывающие белки, объединяясь, могут образовывать пору для перемещения некоторых веществ через мембрану. Такие переносчики не перемещаются, а образуют в мембране канал и работают аналогично ферментам, связывая определенное вещество. Перенос осуществляется благодаря изменению конформации белка, благодаря чему в мембране образуются каналы. Пример — натрий-калиевый насос.

Транспортная функция клеточной мембраны эукариот также реализуется за счет эндоцитоза (и экзоцитоза). Благодаря этим механизмам в клетку (и из нее) попадают крупные молекулы биополимеров, даже целые клетки. Эндо- и экзоцитоз характерны не для всех клеток эукариот (у прокариот его вообще нет). Так эндоцитоз наблюдается у простейших и низших беспозвоночны; у млекопитающих лейкоциты и макрофаги поглощают вредные вещества и бактерии, т. е. эндоцитоз выполняет защитную функцию для организма.

Эндоцитоз делится на фагоцитоз (цитоплазма обволакивает крупные частицы) и

пиноцитоз (захват капелек жидкости с растворенными в ней веществами). Механизм этих процессов приблизительно одинаков. Поглощаемые вещества на поверхности клеток окружаются мембраной. Образуется пузырек (фагоцитарный или пиноцитарный), который затем перемещается внутрь клетки.

Экзоцитоз — это выведение цитоплазматической мембраной веществ из клетки (гормонов, полисахаридов, белков, жиров и др.). Данные вещества заключаются в мембранные пузырьки, которые подходят к клеточной мембране. Обе мембраны сливаются и содержимое оказывается за пределами клетки.

Цитоплазматическая мембрана выполняет рецепторную функцию. Для этого на ее внешней стороне располагаются структуры, способные распознавать химический или физический раздражитель. Часть пронизывающих плазмалемму белков с наружней стороны соединены с полисахаридными цепочками (образуя гликопротеиды). Это своеобразные молекулярные рецепторы, улавливающие гормоны. Когда конкретный гормон связывается со своим рецептором, то изменяет его структуру. Это в свою очередь запускает механизм клеточного ответа. При этом могут открываться каналы, и в клетку могут начать поступать определенные вещества или выводиться из нее.

Рецепторная функция клеточных мембран хорошо изучена на основе действия гормона инсулина. При связывании инсулина с его рецептором-гликопротеидом происходит активация каталитической внутриклеточной части этого белка (фермента аденилатциклазы). Фермент синтезирует из АТФ циклическую АМФ. Уже она активирует или подавляет различные ферменты клеточного метаболизма.

Рецепторная функция цитоплазматической мембраны также включает распознавание соседних однотипных клеток. Такие клетки прикрепляются друг к другу различными межклеточными контактами.

В тканях с помощью межклеточных контактов клетки могут обмениваться между собой информацией с помощью специально синтезируемых низкомолекулярных веществ. Одним из примеров подобного взаимодействия является контактное торможение, когда клетки прекращают рост, получив информацию, что свободное пространство занято.

Межклеточные контакты бывают простыми (мембраны разных клеток прилегают друг к другу), замковыми (впячивания мембраны одной клетки в другую), десмосомы (когда мембраны соединены пучками поперечных волокон, проникающих в цитоплазму). Кроме того, есть вариант межклеточных контактов за счет медиаторов (посредников) — синапсы. В них сигнал передается не только химическим, но и электрическим способом. Синапсами передаются сигналы между нервными клетками, а также от нервных к мышечным.

Клеточная мембрана - строение и функции органоида

Снаружи клетка покрыта плазматической мембраной (или наружной клеточной мембраной) толщиной около 6-10нм.

Строение клеточной мембраны

Клеточная мембрана это плотные пленки из белков и липидов (в основном, фосфолипидов). Молекулы липидов расположены упорядоченно — перпендикулярно к поверхности, в два слоя, так, что их части, интенсивно взаимодействующие с водой (гидрофильные), направлены наружу, а части, инертные к воде (гидрофобные) — внутрь.

Строение клеточной мембраны Строение клеточной мембраны

Молекулы белка расположены несплошным слоем на поверхности липидного каркаса с обеих его сторон. Часть их погружена в липидный слой, а некоторые проходят через него насквозь, образуя участки, проницаемые для воды. Эти белки выполняют различные функции — одни из них являются ферментами, другие — транспортными белками, участвующими в переносе некоторых веществ из окружающей среды в цитоплазму и в обратном направлении.

Основные функции клеточной мембраны

Одним из основных свойств биологических мембран является избирательная проницаемость (полупроницаемость) — одни вещества проходят через них с трудом, другие легко и даже в сторону большей концентрации Так, для большинства клеток концентрация ионов Na внутри значительно ниже, чем в окружающей среде. Для ионов K характерно обратное соотношение: их концентрация внутри клетки выше, чем снаружи. Поэтому ионы Na всегда стремятся проникнуть в клетку, а ионы K — выйти наружу. Выравниванию концентраций этих ионов препятствует присутствие в мембране особой системы, играющей роль насоса, который откачивает ионы Na из клетки и одновременно накачивает ионы K внутрь.

Стремление ионов Na к перемещению снаружи внутрь используется для транспорта сахаров и аминокислот внутрь клетки. При активном удалении ионов Na из клетки создаются условия для поступления глюкозы и аминокислот внутрь ее.

Транспорт через клеточную мембрануТранспорт через клеточную мембрану

У многих клеток поглощение веществ происходит также путем фагоцитоза и пиноцитоза. При фагоцитозе гибкая наружная мембрана образует небольшое углубление, куда попадает захватываемая частица. Это углубление увеличивается, и, окруженная участком наружной мембраны, частица погружается в цитоплазму клетки. Явление фагоцитоза свойственно амебам и некоторым другим простейшим, а также лейкоцитам (фагоцитам). Аналогично происходит и поглощение клетками жидкостей, содержащих необходимые клетке вещества. Это явление было названо пиноцитозом.

Наружные мембраны различных клеток существенно отличаются как по химическому составу своих белков и липидов, так и по их относительному содержанию. Именно эти особенности определяют разнообразие в физиологической активности мембран различных клеток и их роль, в жизнедеятельности клеток и тканей.

С наружной мембраной связана эндоплазматическая сеть клетки. При помощи наружных мембран осуществляются различные типы межклеточных контактов, т.е. связь между отдельными клетками

.

Для многих типов клеток характерно наличие на их поверхности большого количества выступов, складок, микроворсинок. Они способствуют как значительному увеличению площади поверхности клеток и улучшению обмена веществ, так и более прочным связям отдельных клеток друг с другом.

У растительных клеток снаружи клеточной мембраны имеются толстые, хорошо различимые в оптический микроскоп оболочки, состоящие из клетчатки (целлюлозы). Они создают прочную опору растительным тканям (древесина).

Некоторые клетки животного происхождения тоже имеют ряд внешних структур, находящихся поверх клеточной мембраны и имеющих защитный характер. Примером может быть хитин покровных клеток насекомых.

Функции клеточной мембраны (кратко)

ФункцияОписание
Защитный барьерОтделяет внутренние органеллы клетки от внешней среды
РегулирующаяПроизводит регуляцию обмена веществ между внутренним содержимым клетки и наружной средой
Разграничивающая (компартментализация)Разделение внутреннего пространства клетки на независимые блоки (компартменты)
Энергетическая- Накопление и трансформация энергии;
- световые реакции фотосинтеза в хлоропластах;
- Всасывание и секреция.
Рецепторная (информационная)Участвует в формировании возбуждения и его проведения.
ДвигательнаяОсуществляет движение клетки или отдельных ее частей.

Клеточная мембрана: ее строение и функции

Что такое клеточная мембрана
  • История исследования клеточной мембраны

  • Свойства и функции клеточной мембраны

  • Строение клеточной мембраны

  • Клеточная мембрана, видео
  • Ни для кого не секрет, что все живые существа на нашей планете состоят их клеток, этих бесчисленных «атомов» органической материи. Клетки же в свою очередь окружены специальной защитной оболочкой – мембраной, играющей очень важную роль в жизнедеятельности клетки, причем функции клеточной мембраны не ограничиваются только лишь защитой клетки, а представляют собой сложнейший механизм, участвующий в размножении, питании, регенерации клетки.

    Что такое клеточная мембрана

    Само слово «мембрана» с латыни переводится как «пленка», хотя мембрана представляет собой не просто своего роду пленку, в которую обернута клетка, а совокупность двух пленок, соединенных между собой и обладающих различными свойствами. На самом деле клеточная мембрана это трехслойная липопротеиновая (жиро-белковая) оболочка, отделяющая каждую клетку от соседних клеток и окружающей среды, и осуществляющая управляемый обмен между клетками и окружающей средой, так звучит академическое определение того что, представляет собой клеточная мембрана.

    Значение мембраны просто огромно, ведь она не просто отделяет одну клетку от другой, но и обеспечивает взаимодействие клетки, как с другими клетками, так и окружающей средой.

    История исследования клеточной мембраны

    Важный вклад в исследование клеточной мембраны был сделан двумя немецкими учеными Гортером и Гренделем в далеком 1925 году. Именно тогда им удалось провести сложный биологический эксперимент над красными кровяными тельцами – эритроцитами, в ходе которых ученые получили так званые «тени», пустые оболочки эритроцитов, которые сложили в одну стопку и измерили площадь поверхности, а также вычислили количество липидов в них. На основании полученного количества липидов ученые пришли к выводу, что их как раз хватаем на двойной слой клеточной мембраны.

    В 1935 году еще одна пара исследователей клеточной мембраны, на этот раз американцы Даниэль и Доусон после целой серии долгих экспериментов установили содержание белка в клеточной мембране. Иначе никак нельзя было объяснить, почему мембрана обладает таким высоким показателем поверхностного натяжения. Ученые остроумно представили модель клеточной мембраны в виде сэндвича, в котором роль хлеба играют однородные липидо-белковые слои, а между ними вместо масла – пустота.

    В 1950 году с появлением электронного микроскопа теорию Даниэля и Доусона удалось подтвердить уже практическими наблюдениями – на микрофотографиях клеточной мембраны были отчетливо видны слои из липидных и белковых головок и также пустое пространство между ними.

    В 1960 году американский биолог Дж. Робертсон разработал теорию о трехслойном строении клеточных мембран, которая долгое время считалась единственной верной, но с дальнейшим развитием науки, стали появляться сомнения в ее непогрешимости. Так, например, с точки зрения термодинамики клеткам было бы сложно и трудозатратно транспортировать необходимые полезные вещества через весь «сэндвич»

    И только в 1972 году американские биологи С. Сингер и Г. Николсон смогли объяснить нестыковки теории Робертсона с помощью новой жидкостно-мозаичной модели клеточной мембраны. В частности они установили что клеточная мембрана не однородна по своему составу, более того – ассиметрична и наполнена жидкостью. К тому же клетки пребывают в постоянном движении. А пресловутые белки, которые входят в состав клеточной мембраны имеют разные строения и функции.

    клеточная мембрана

    Рисунок клеточной мембраны.

    Свойства и функции клеточной мембраны

    Теперь давайте разберем, какие функции выполняет клеточная мембрана:

    Барьерная функция клеточной мембраны – мембрана как самый настоящий пограничник, стоит на страже границ клетки, задерживая, не пропуская вредные или попросту неподходящие молекулы

    Транспортная функция клеточной мембраны – мембрана является не только пограничником у ворот клетки, но и своеобразным таможенным пропускным пунктом, через нее постоянно проходит обмен полезными веществами с другими клетками и окружающей средой.

    Матричная функция – именно клеточная мембрана определяет расположение органоидов клетки относительно друг друга, регулирует взаимодействие между ними.

    Механическая функция – отвечает за ограничение одной клетки от другой и параллельно за правильно соединение клеток друг с другом, за формирование их в однородную ткань.

    Защитная функция клеточной мембраны является основой для построения защитного щита клетки. В природе примером этой функции может быть твердая древесина, плотная кожура, защитный панцирь у черепахи, все это благодаря защитной функции мембраны.

    Энергетическая функция – фотосинтез и клеточное дыхание были бы невозможны без участия белка, содержащегося в клеточной мембране. Именно через белковые каналы происходит важный клеточный энергообмен, в этом заключаются самые главные функции белка в клеточной мембране.

    Рецепторная функция – и опять возвращаемся к белкам мембраны, помимо собственно энергообмена они обладают еще одной очень важной функцией – они служат рецепторами клеточной мембраны, благодаря которым клетка получает сигнал от гормонов и нейромедиаторов. Все это необходимо для нормального течения гормональных процессов и проведения нервного импульса.

    Ферментативная функция – еще одна важная функция, осуществляемая некоторыми белками клетки. Например, благодаря этой функции в эпителии кишечника происходит синтез пищеварительных ферментов.

    Также помимо всего этого через клеточную мембрану осуществляется клеточный обмен, который может проходить тремя разными реакциями:

    • Фагоцитоз – это клеточный обмен, при котором встроенные в мембрану клетки-фагоциты захватывают и переваривают различные питательные вещества.
    • Пиноцитоз – представляет собой процесс захвата мембраной клетки, соприкасающиеся с ней молекулы жидкости. Для этого на поверхности мембраны образуются специальные усики, которые как будто окружают каплю жидкости, образуя пузырек, которые впоследствии «проглатывается» мембраной.
    • Экзоцитоз – представляет собой обратный процесс, когда клетка через мембрану выделяет секреторную функциональную жидкость на поверхность.

    Рисунок клеточной мембраны

    Строение клеточной мембраны

    В клеточной мембране имеются липиды трех классов:

    • фосфолипиды (представляются собой комбинацию жиров и фосфора),
    • гликолипиды (представляют собой комбинацию жиров и углеводов),
    • холестерол.

    Фосфолипиды и гликолипиды в свою очередь состоят из гидрофильной головки, в которую отходят два длинных гидрофобных хвостика. Холестерол же занимает пространство между этими хвостиками, не давая им изгибаться, все это в некоторых случаях делает мембрану определенных клеток весьма жесткой. Помимо всего этого молекулы холестерола упорядочивают структуру клеточной мембраны.

    Но как бы там ни было, а самой важной частью строения клеточной мембраны является белок, точнее разные белки, играющие различные важные роли. Несмотря на разнообразие белков содержащихся в мембране есть нечто, что их объединяет – вокруг всех белков мембраны расположены аннулярные липиды. Аннулярные липиды – это особые структурированные жиры, которые служат своеобразной защитной оболочкой для белков, без которой они бы попросту не работали.

    Структура клеточной мембраны имеет три слоя: основу клеточной мембраны составляет однородный жидкий билипидный слой. Белки же покрывают его с обеих сторон наподобие мозаики. Именно белки помимо описанных выше функций также играют роль своеобразных каналов, по которым сквозь мембрану проходят вещества, неспособные проникнуть через жидкий слой мембраны. К таким относятся, например, ионы калия и натрия, для их проникновения через мембрану природой предусмотрены специальные ионные каналы клеточных мембран. Иными словами белки обеспечивают проницаемость клеточных мембран.

    Если смотреть на клеточную мембрану через микроскоп, мы увидим слой липидов, образованный маленькими шарообразными молекулами по которому плавают словно по морю белки. Теперь вы знаете, какие вещества входят в состав клеточной мембраны.

    Клеточная мембрана, видео

    И в завершение образовательное видео о клеточной мембране.


    Рисунок клеточной мембраны

    Автор: Павел Чайка, главный редактор журнала Познавайка

    При написании статьи старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду благодарен за любую обратную связь и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также Ваше пожелание/вопрос/предложение можете написать на мою почту [email protected] или в Фейсбук, с уважением автор.

    Эта статья доступна на английском языке – Cell Membrane.

    Клеточная мембрана строение и функции

    Функции наружной мембраны клетки

    Характеристики функций кратко перечислены в таблице:

    Функция мембраны
    Описание
    Барьерная рольПлазмолемма выполняет защитную функцию, предохраняя содержимое клетки от воздействия чужеродных агентов. Благодаря особой организации белков, липидов, углеводов, обеспечивается полупроницаемость плазмолеммы.
    Рецепторная функцияЧерез клеточную мембрану происходит активация биологически активных веществ в процессе связывания с рецепторами. Так, иммунные реакции опосредуются через распознавание чужеродных агентов рецепторным аппаратом клеток, локализованным на клеточной мембране.
    Транспортная функцияНаличие пор в плазмолемме позволяет регулировать поступление веществ внутрь клетки. Процесс переноса протекает пассивно (без затрат энергии) для соединений с низкой молекулярной массой. Активный перенос связан с затратами энергии, высвобождающейся при расщеплении аденозинтрифосфота (АТФ). Данный способ имеет место для переноса органических соединений.
    Участие в процессах пищеваренияНа клеточной мембране происходит осаждение веществ (сорбция). Рецепторы связываются субстратом, перемещая его внутрь клетки. Образуется пузырек, свободно лежащий внутри клетки. Сливаясь, такие пузырьки формируют лизосомы с гидролитическими ферментами.
    Ферментативная функцияЭнзимы, необходимые составляющие внутриклеточного пищеварения. Реакции, требующие участия катализаторов, протекают с участием ферментов.

    Предназначение диффузионных мембран

    Основное предназначение супердиффузионных мембран для кровли является обеспечение защиты от проникновения внутренней и наружной влаги внутрь теплоизоляционного слоя. Источниками этой влаги могут быть внутренние испарения и атмосферные осадки. Кроме этого, расположенная в кровельном покрытии диффузионная мембрана обеспечивает эффективные условия отвода уже накопившейся в силу тех или иных причин влаги. Супердиффузионную мембрану можно с полной уверенностью назвать одной из важнейших составляющих теплоизоляционного контура, так как она косвенным образом способствует снижению потерь тепловой энергии. Бережливый хозяин собственного дома, знающий толк в экономии, никогда не будет раздумывать о необходимости или отсутствии таковой при принятии решения о покупке и последующей установке диффузионной мембраны. Тем более, что стоимость этого материала на современном рынке строительных материалом можно с уверенностью назвать чисто символической. 

    Свойства биологических мембран

    1.
    Способность к самосборке
    после
    разрушающих воздействий. Это свойство
    определяется физико-химическими
    особенностями фосфолипидных молекул,
    которые в водном растворе собираются
    вместе так, что гидрофильные концы
    молекул разворачиваются наружу, а
    гидрофобные — внутрь. В уже готовые
    фосфолипидные слои могут встраиваться
    белки

    Способность к самосборке имеет
    важное значение на клеточном уровне

    2. Полупроницаемость
    (избирательность в пропускании ионов
    и молекул). Обеспечивает поддержание
    постоянства ионного и молекулярного
    состава в клетке.

    3. Текучесть
    мембран
    .
    Мембраны не являются жесткими структурами,
    они постоянно флюктуируют за счет
    вращательных и колебательных движений
    молекул липидов и белков. Это обеспечивает
    большую скорость протекания ферментативных
    и других химических процессов в мембранах.

    4. Фрагменты
    мембран не имеют свободных концов
    ,
    так как замыкаются в пузырьки.

    Что такое супердиффузионные мембраны

    Диффузионная мембрана – это специальный материал, имеющий двух-, трех- или даже четырехслойную структуру, основу которого составляет нетканый холст. Диффузионные мембраны применяют для защиты утепляющего слоя от проникновения в его толщу испарений. Также, диффузионные мембраны являются превосходной защитой от воды и ветра. При создании крыши, в полном объеме соответствующей всем современным требованиям, каждый застройщик обязательно столкнется с таким понятием, как «кровельный пирог». Для того чтобы крыша выполняла все возложенные на нее функции в течение всего срока эксплуатации, кроме основного кровельного покрытия, необходимо использовать некоторые дополнительные материалы, к числу которых относятся супердиффузионные мембраны. Супердиффузионные мембраны можно использовать при создании кровельного пирога в любой климатической зоне нашей страны. Роль этого дополнительного слоя чрезвычайно важна, так именно его присутствие позволяет снизить силу неблагоприятных воздействий, вызванных экстремальными погодными условиями, а также нивелировать недочеты и ошибки, возникшие в ходе неправильного монтажа кровли. 

    Строение клеточной мембраны

    Клеточная мембрана содержит углеводы, которые покрывают ее, в виде гликокаликса. Это надмембранная структура, которая выполняет барьерную функцию. Белки, расположенные здесь, находятся в свободном состоянии. Несвязанные протеины участвуют в ферментативных реакциях, обеспечивая внеклеточное расщепление веществ.

    Клеточная мембрана строение и функцииКлеточная мембрана строение и функции

    Белки цитоплазматической мембраны представлены гликопротеинами. По химическому составу выделяют протеины, включенные в липидный слой полностью (на всем протяжении), – интегральные белки. Также периферические, не достигающие одной из поверхностей плазмолеммы.

    Клеточная мембрана строение и функцииКлеточная мембрана строение и функции

    Первые функционируют как рецепторы, связываясь с нейромедиаторами, гормонами и другими веществами. Вставочные белки необходимы для построения ионных каналов, через которые осуществляется транспорт ионов, гидрофильных субстратов. Вторые являются ферментами, катализирующими внутриклеточные реакции.

    Преимущества использования супердиффузионных мембран

    Хозяин частного дома, решивший использовать в конструкции кровельного пирога супердиффузионные мембраны, в сравнении с домовладельцами, использующими традиционные технологии, получит ряд неоспоримых преимуществ, среди которых основными можно назвать следующие:

    • Использование супердиффузионных мембран позволяет одной пленке заменить две, такие как гидро- и ветрозащита. Наличие мембраны допускает возведение конструкции без наличия вентиляционного зазора.
    • Укладка супердиффузионных мембран разрешается непосредственно на поверхность любого покрытия, что позволяет укладывать теплоизоляцию более толстым слоем, в сравнении с традиционными технологиями. Как результат, владелец дома получает усиленную теплоизоляцию. 
    • Использование супердиффузионных мембран позволяет продлить срок эксплуатации утепляющего материала и деревянных конструкций кровли. При этом, деревянные элементы крыши могут быть установлены без предварительной обработки специальными химическими составами. 
    • Применение супердиффузионных мембран в ходе создания кровельного пирога значительно сокращает время проведения монтажных работ и связанных с ними затрат. 

    Основные свойства плазматической мембраны

    Липидный бислой препятствует проникновению воды. Липиды – гидрофобные соединения, представленные в клетке фосфолипидами. Фосфатная группа обращена наружу и состоит из двух слоев: наружного, направленного во внеклеточную среду, и внутреннего, отграничивающего внутриклеточное содержимое.

    Клеточная мембрана строение и функцииКлеточная мембрана строение и функции

    Водорастворимые участки носят название гидрофильных головок. Участки с жирной кислотой направлены внутрь клетки, в виде гидрофобных хвостов. Гидрофобная часть взаимодействует с соседними липидами, что обеспечивает прикрепление их друг к другу. Двойной слой обладает избирательной проницаемостью на разных участках.

    Так, в середине мембрана непроницаема для глюкозы и мочевины, здесь свободно проходят гидрофобные вещества: диоксид углерода, кислород, алкоголь

    Важное значение имеет холестерол, содержание последнего определяет вязкость плазмолеммы

    1_1 Строение клеточной мембраны | Кинезиолог

    Клеточная мембрана (плазмалемма или плазмолемма)

    Определение понятия

    Клеточная мембрана (синонимы: плазмалемма, плазмолемма, цитоплазматическая мембрана, биомембрана) - это тройная липопротеиновая (т.е. "жиро-белковая") оболочка, отделяющая клетку от окружающей среды и осуществлящая управляемый обмен и связь между клеткой и окружающей её средой.

    Главное в этом определении - не то, что мембрана отделяет клетку от среды, а как раз то, что она соединяет клетку с окружающей средой. Мембрана - это активная структура клетки, она постоянно работает.

    Биологическая мембрана - это ультратонкая бимолекулярная пленка фосфолипидов, инкрустированная белками и полисахаридами. Эта клеточная структура лежит в основе барьерных, механических и матричных свойств живого организма (Антонов В.Ф., 1996).

    Образное представление о мембране

    Мне клеточная мембрана представляетсся в виде решетчатого забора с множеством дверей в нём, который окружает некую территорию. Всякая мелкая живность может через этот забор свободно перемещаться туда и обратно. Но более крупные посетители могут входить только через двери, да и то не всякие. У разных посетителей ключи только от своих дверей, и через чужие двери они проходить не могут. Так вот через этот забор постоянно идут потоки посетителей туда и обратно, потому что главная функция мембраны-забора двойная: отделять территорию от окружающего пространства и в то же время соединять её с окружающим пространством. Для этого и существует в заборе множество отверстий и дверей - транспортных механизмов мембраны!

    Свойства мембраны

    1. Проницаемость.

    2. Полупроницаемость (частичная проницаемость).

    3. Избирательная (синоним: селективная) проницаемость.

    4. Активная проницаемость (синоним: активный транспорт).

    5. Управляемая проницаемость.

    Как видим, основное свойство мембраны - это её проницаемость по отношению к различным веществам.

    6. Фагоцитоц и пиноцитоз.

    7. Экзоцитоз.

    8. Наличие электрических и химических потенциалов, точнее разности потенциалов между внутренней и наружной сторонами мембраны. Образно можно сказать, что "мембрана превращает клетку в "электрическую батарейку" с помощью управления ионными потоками". Подробности: смотреть тут.

    9. Изменения электрического и химического потенциала.

    10. Раздражимость. Специальные молекулярные рецепторы, находящиеся на мембране, могут соединяться с сигнальными (управляющими) веществами, вследствие чего может меняться состояние мембраны и всей клетки. Молекулярные рецепторы запускают биохимические реакции в ответ на соединение с ними лигандов (управляющих веществ). Важно отметить, что сигнальное вещество воздействует на рецептор снаружи, а изменения продолжаются внутри клетки. Получается, что мембрана передала информацию из окружающей среды во внутреннюю среду клетки.

    11. Каталитическая ферментативная активность. Ферменты могут быть встроены в мембрану или связаны с её поверхностью (как внутри, так и снаружи клетки), и там они осуществляют свою ферментативную деятельность.

    12. Изменение формы поверхности и её площади. Это позволяет мембране образовывать выросты наружу или, наоборот, впячивания внутрь клетки.

    13. Способность образовывать контакты с другими клеточными мембранами.

    14. Адгезия - способность прилипать к твёрдым поверхностям.

     

    Краткий список свойств мембраны
    • Проницаемость.
    • Эндоцитоз, экзоцитоз, трансцитоз.
    • Потенциалы.
    • Раздражимость.
    • Ферментная активность.
    • Контакты.
    • Адгезия.

     Функции мембраны

    1. Неполная изоляция внутреннего содержимого от внешней среды.

    2. Главное в работе клеточной мембраны - это обмен различными веществами между клеткой и межклеточной средой. Этому служит такое свойство мембраны как проницаемость. Кроме того, мембрана регулирует этот обмен за счёт того, что регулирует свою проницаемость.

    3. Ещё одна важная функция мембраны - создание разности химических и электрических потенциалов между её внутренней и наружной сторонами. За счёт этого внутри клетка имеет отрицательный электрический потенциал - потенциал покоя.

    4. Через мембрану осуществляется также информационный обмен между клеткой и окружающей её средой. Специальные молекулярные рецепторы, расположенные на мембране, могут связываться с управляющими веществами (гормонами, медиаторами, модуляторами) и запускать в клетке биохимические реакции, приводящие к различным изменениям в работе клетки или в её структурах.

    Видео: Строение мембраны клетки

     

     Видеолекция: Подробно о строении мембраны и транспорте

     Строение мембраны

    Клеточная мембрана имеет универсальное трёхслойное строение. Её срединный жировой слой является сплошным, а верхний и нижний белковые слои покрывают его в виде мозаики из отдельных белковых участков. Жировой слой является основой, обеспечивающей обособление клетки от окружающей среды, изолирующей её от окружающей среды. Сам по себе он очень плохо пропускает водорастворимые вещества, но легко пропускает жирорастворимые. Поэтому проницаемость мембраны для водорастворимых веществ (например, ионов), приходится обеспечивать специальными белковыми структурами - транспортёрами и ионными каналами.

    Ниже представлены микрофотографии реальных клеточных мембран контактирующих клеток, полученные с помощью электронного микроскопа, а также схематический рисунок, показывающий трёхслойность мембраны и мозаичность её белковых слоёв. Для увеличения изображения кликните на него.

    На фото контактируют две мембраны (PM), разделённые полоской светлого межклеточного вещества,, именно они имеют трёхслойное строение: два тёмных белковых слоя и между ними светлый липидный слой.

    На фото видны две мембраны, разделённые слоем межклеточного вещества. Видно, что каждая мембрана состоит из трёх слоёв: двух тёмных и одного светлого между ними..

     

     

     

     

     

     

     

     

     Отдельное изображение внутреннего липидного (жирового) слоя клеточной мембраны, пронизанного интегральными встроенными белками. Верхний и нижний белковые слои удалены, чтобы не мешать рассмотрению липидного двойного слоя

    Рисунок выше: Неполное схематичное изображение клеточной мембраны (клеточной оболочки), приведённое в Википедии.

    Учтите, что наружный и внутренний белковые слои здесь с мембраны сняты, чтобы нам лучше был виден центральный жировой двойной липидный слой. В реальной клеточной мембране сверху и снизу по жировой плёночке (мелкие шарики на рисунке) плавают большие белковые "острова", и мембрана получается более толстой, трёхслойной: белок-жир-белок. Так что она на самом деле похожа на сэндвич из двух белковых "кусков хлеба" с жирным слоем "масла" посередине, т.е. имеет трёхслойное строение, а не двухслойное.

    На этом рисунке маленькие голубые и белые шарики соответствуют гидрофильным (смачиваемым) «головкам» липидов, а присоединённые к ним «ниточки» — гидрофобным (несмачиваемым) «хвостам». Из белков показаны только интегральные сквозные мембранные белки (красные глобулы и желтые спирали). Желтые овальные точки внутри мембраны — это молекулы холестерола Желто-зеленые цепочки бусинок на наружной стороне мембраны — цепочки олигосахаридов, формирующие гликокаликс. Гликокаликс - это как бы углеводный ("сахарный") "пушок" на мембране, образованный торчащими из неё длинными углеводно-белковыми молекулами.

    Живая клетка — это маленький «белково-жировой мешочек», заполненный полужидким желеобразным содержимым, которое пронизано плёнками и трубочками.

    Стенки этого мешочка образованы двойной жировой (липидной) плёночкой, облепленной изнутри и снаружи белками — клеточной мембраной. Поэтому говорят, что мембрана имеет трёхслойное строение: белки-жиры-белки. Внутри клетки также есть множество подобных жировых мембран, которые делят её внутреннее пространство на отсеки. Такими же мембранами окружены клеточные органеллы: ядро, митохондрии, хлоропласты. Так что мембрана - это универсальная молекулярная структура, свойственная всем клеткам и всем живым организмам.

    Модель липидного бислоя, где зелёные "хвосты" липидов спрятаны внутри слоя, а красные гидрофильные "головки" лежат на его поверхности

    Слева - уже не реальная, а искусственная модель кусочка биологической мембраны: это мгновенный снимок жирового фосфолипидного бислоя (т.е. двойного слоя) в процессе его молекулярно-динамического моделирования. Показана расчётная ячейка модели - 96 молекул ФХ (фосфатидилхолина) и 2304 молекулы воды, всего 20544 атомов.

    Молекула типичного "двухвостого" мембранного липида.

    Справа - наглядная модель одиночной молекулы того самого липида, из которых как раз и собирается мембранный липидный бислой. Вверху у него гидрофильная (водолюбивая) головка, а снизу - два гидрофобных (боящихся воды) хвостика. У этого липида есть простое название: 1-стероил-2-докозагексаеноил-Sn-глицеро-3-фосфатидилхолин (18:0/22:6(n-3)cis ФХ), но вам нет нужды его запоминать, если вы только не планируете довести своего преподавателя до обморока глубиной своих познаний.

    Можно дать и более точное научное определение клетке:

    Клетка – это ограниченная активной мембраной, упорядоченная, структурированная неоднородная система биополимеров, участвующих в единой совокупности обменных, энергетических и информационных процессов, и также осуществляющих поддержание и воспроизведение всей системы в целом.

    Внутри клетка также пронизана мембранами, а между мембранами находится не вода, а вязкий гель/золь изменяемой плотности. Поэтому взаимодействующие молекулы в клетке не плавают свободно, как в пробирке с водным раствором, а в основном сидят (иммобилизованы) на полимерных структурах цитоскелета или внутриклеточных мембранах. И химические реакции поэтому проходят внутри клетки почти как в твердом теле, а не в жидкости. Наружная мембрана, окружающая клетку, также облеплена ферментами и молекулярными рецепторами, что делает её очень активной частью клетки.

    Клеточная мембрана (плазмалемма, плазмолемма) - это активная оболочка, отделяющая клетку от окружающей среды и связывающая её с окружающей средой. © Сазонов В.Ф., 2016.

    Из этого определения мембраны следует, что она не просто ограничивает клетку, а активно работает, связывая её с окружающей её средой.

    Жир, из которого состоят мембраны, - особенный, поэтому его молекулы принято называть не просто жиром, а «липидами», «фосфолипидами», «сфинголипидами». Мембранная плёночка является двойной, т. е. она состоит из двух плёночек, слипшихся друг с другом. Поэтому в учебниках пишут, что основа клеточной мембраны состоит из двух липидных слоёв (или из "бислоя", т.е. двойного слоя). У каждого отдельно взятого липидного слоя одна сторона может смачиваться водой, а другая — не может. Так вот, эти плёночки слипаются друг с другом именно своими несмачивающимися сторонами.

    Мембрана бактерий

    Оболочка прокариотической клетки грамотрицательных бактерий состоит из нескольких слоёв, показанных на рисунке ниже.
    Слои оболочки грамотрицательных бактерий:
    1. Внутренняя трёхслойная цитоплазматическая мембрана, которая соприкасается с цитоплазмой.
    2. Клеточная стенка, которая состоит из муреина.
    3. Наружная трёхслойная цитоплазматическая мембрана, которая имеет такую же систему липидов с белковыми комплексами, как и внутренняя мембрана.
    Общение грамотрицательных бактериальных клеток с внешним миром через такую сложную трёхступенчатую структуру не даёт им преимущества в выживании в суровых условиях по сравнению с грамположительным бактериями, имеющими менее мощную оболочку. Они точно так же плохо переносят высокие температуры, повышенную кислотность и перепады давления.

    MembranaBacterij

    Рис. Сложная тройная клеточная оболочка грамотрицательных бактерий. Источник изображения: https://probakterii.ru/prokaryotes/organelles/membrana-bakterij.html

     

    BactMevbr

    Рис. Сравнение оболочек грамположительных и грамотрицательных бактерий. Источник изображения: https://myslide.ru/presentation/512325_skachat-stroenie-bakterialnoj-kletki

     

    Рафтовая схема мембраны

    Рис . Рафтовые неоднородности в мембране различного масштаба. а — Нанокластеры холестерола, сфингомиелина, гликосфинголипидов и белков плазматической мембраны различаются по составу. Считается, что в эти кластеры входят ГФИ-заякоренные белки, трансмембранные (ТМ) белки, специфичные для рафтов, и цитоплазматические белки, связанные с актиновыми филаментами. «Обычные» ТМ-белки не входят в состав рафтов. б — В ответ на внешние сигналы нанокластеры могут сливаться с образованием рафтовой платформы, важной для ТМ передачи сигналов и мембранного транспорта. в — Рафтовая фаза, видимая в микроскоп (ø ≈1 мкм), наблюдается исключительно в равновесных мембранных системах, таких как гигантские синтетические или мембранные везикулы. В «нативных» мембранах постоянный обмен веществом и энергией «дробит» рафтовую фазу до субдифракционных размеров.... Читайте дальше на Биомолекуле: https://biomolecula.ru/articles/lipidnyi-fundament-zhizni Источник изображения: https://biomolecula.ru/articles/lipidnyi-fundament-zhizni

     

    Мембрана-композит

    Рис. Domain-length scales and the biomembrane as a protein–lipid composite material. (a) Length scales of domains in biomembranes. Shells, complexes and nanoclusters range from 1–10 nm, whereas nanodomains such as caveolae can be as large as 100 nm. (b) A schematic representation of the biomembrane as a composite of lipids and proteins. Estimates of lateral protein concentration are about 30,000 per μm2 based on rhodopsin in the rod outer segment28,29 and transmembrane proteins in the baby hamster kidney (BHK) cell membrane27. Lipids were assumed to occupy a surface area of ∼0.68 nm2 (diameter ∼0.93 nm) and an α-helix ∼1 nm2 (diameter ∼1.1 nm). A 30 × 30 nm2 section of membrane is depicted with 32 lipids on a side, 35 transmembrane proteins with 15 single-span, 12 tetraspan and eight heptaspan α-helical proteins, having assumed crosssectional areas in the plane of the membrane of 1 nm2, 4.5 nm2 and 8 nm2, respectively. Taking into account the area excluded by the proteins, the numerical lipid : protein ratio is ∼50. For a single-span helix with a diameter of ∼1.1 nm, there are about seven lipids in the first boundary layer; for a tetraspan protein with a diameter of ∼2.4 nm, there are about 11 lipids in the first boundary layer; for a heptaspan protein (such as rhodopsin) with a diameter of ∼3.2 nm, there would be about 14 lipids in the first boundary layer. Such first-boundary layer lipids are shown in white, whereas the second layer is shown in red. All other lipids are shown in yellow. Lipid-binding proteins and adaptors linking transmembrane proteins to membrane proximate cytoskeletal filaments are also depicted as different coloured structures beneath the plane of the membrane, but ectodomains of the membrane proteins are omitted for clarity. Источник изображения: https://www.nature.com/articles/ncb0107-7

     

    Видеолекция: Плазматическая мембрана. Е.В. Шеваль, к.б.н.

     

    Видеолекция: Мембрана как клеточная граница. А. Иляскин

     

    Важность ионных каналов мембраны

    Легко понять, что через мембранную жировую плёнку могут проникать в клетку только жирорастворимые вещества. Это жиры, спирты, газы. Например, в эритроцитх прямо через мембрану легко проходят внутрь и наружу кислород и углекислый газ. А вот вода и водорастворимые вещества  (например, ионы) просто так через мембрану не могут пройти внутрь любой клетки. Это значит, что для них нужны специальные отверстия. Но если просто сделать отверстие в жировой плёнке, то оно тут же затянется обратно. Что же делать? Выход в природе был найден: надо сделать специальные белковые транспортные структуры и протянуть их сквозь мембрану. Именно так и получаются каналы для пропускания не растворимых в жире веществ - ионные каналы мембраны клетки.

    Итак, для придания своей мембране дополнительных свойства проницаемости  для полярных молекул (ионов и воды) клетка синтезирует в цитоплазме специальные белки, которые затем встраиваются в мембрану. Они бывают двух типов: белки-транспортёры (например, транспортные АТФазы) и белки-каналоформеры (образователи каналов). Эти белки встраиваются в двойной жировой слой мембраны и формируют транспортные структуры в виде транспортёров или в виде ионных каналов. Через эти транспортные структуры теперь могут проходить различные водорастворимые вещества, которые по-другому проходить сквозь жировую мембранную плёнку не могут.

    Вообще, встроенные в мембрану белки ещё называются интегральными, именно потому что они как бы включаются в состав мембраны и пронизывают её насквозь. Другие белки, не интегральные, образуют как бы острова, «плавающие» по поверхности мембраны: либо по её наружной поверхности, либо по внутренней. Ведь всем известно, что жир является хорошей смазкой и скользить по нему получается легко!

     Выводы

    1. В целом, мембрана получается трёхслойной:

    1) наружный слой из белковых «островов»,

    2) жировое двухслойное «море» (липидный бислой), т.е. двойная липидная плёнка,

    3) внутренний слой из белковых «островов».

    Но есть ещё рыхлый наружный слой - гликокаликс, который образуют торчащие из мембраны гликопротеины. Они являются молекулярными рецепторами, с которыми связываются сигнальные управляющие вещества.

    2. В мембрану встроены специальные белковые структуры, обеспечивающие её протицаемость для ионов или других веществ. Не надо забывать, что в некоторых местах жировое море пронизано интегральными белками насквозь. И именно интегральные белки образуют специальные транспортные структуры клеточной мембраны (смотрите раздел ). Через них вещества попадают внутрь клетки, а также выводятся из клетки наружу.

    3. С любой стороны мембраны (наружной и внутренней), а также внутри мембраны могут располагаться белки-ферменты, которые влияют и на состояние самой мембраны и на жизнь всей клетки.

    Так что мембрана клетки - это активная изменчивая структура, которая активно работает в интересах всей клетки и связывает её с окружающим миром, а не просто является "защитной оболочкой". Это - самое важное, что надо знать про клеточную мембрану.

    В медицине мембранные белки зачастую используются как “мишени” для лекарственных средств. В качестве таких мишеней выступают рецепторы, ионные каналы, ферменты, транспортные системы. В последнее время кроме мембраны мишенью для лекарственных веществ становятся также гены, спрятанные в клеточном ядре.

    Видео: Введение в биофизику клеточной мембраны: Структура мембран 1 (Владимиров Ю.А.)

    Видео: История, строение и функции клеточной мембраны: Структура мембран 2 (Владимиров Ю.А.)

    Дополнительно: Антонов В.Ф., 1996.

    Подробности о биомембранах на сайте Биомолекула

    Читать далее:

    © 2010-2018 Сазонов В.Ф., © 2010-2016 kineziolog.bodhy.ru, © 2016-2018 kineziolog.su

    Какие функции выполняет наружная клеточная мембрана? Строение наружной клеточной мембраны

    Изучением строения клеток прокариотических организмов, а также растений животных и человека занимается раздел биологии, называемый цитологией. Ученые установили, что содержимое клетки, которое находится внутри нее, построено довольно сложно. Его окружает так называемый поверхностный аппарат, в состав которого входят наружная клеточная мембрана, надмембранные структуры: гликокаликс и клеточная стенка, а также микронити, пеликула и микротрубочки, образующие её подмембранный комплекс.

    В данной статье мы изучим строение и функции наружной клеточной мембраны, входящей в поверхностный аппарат различных видов клеток.

    какие функции выполняет наружная клеточная мембрана

    Какие функции выполняет наружная клеточная мембрана

    Как было описано ранее, наружная мембрана является частью поверхностного аппарата каждой клетки, который успешно отделяет ее внутреннее содержимое и защищает клеточные органеллы от неблагоприятных условий внешней среды. Еще одна функция - это обеспечение обмена веществ между клеточным содержимым и тканевой жидкостью, поэтому наружная клеточная мембрана осуществляет транспорт молекул и ионов, поступающих в цитоплазму, а также помогает удалять шлаки и избыток токсичных веществ из клетки.

    наружная клеточная мембрана

    Строение клеточной мембраны

    Мембраны, или плазмалеммы различных типов клеток сильно отличаются между собой. Главным образом, химическим строением, а также относительным содержанием в них липидов, гликопротеидов, белков и, соответственно, характером рецепторов, находящихся в них. Наружная клеточная мембрана, строение и функции которой определяются прежде всего индивидуальным составом гликопротеидов, берет участие в распознавании раздражителей внешней среды и в реакциях самой клетки на их действия. С белками и гликолипидами клеточных мембран могут взаимодействовать некоторые виды вирусов, вследствие чего они проникают в клетку. Вирусы герпеса и гриппа могут использовать плазмалемму клетки-хозяина для построения свой защитной оболочки.

    функции наружной клеточной мембраны

    А вирусы и бактерии, так называемые бактериофаги, прикрепляются к мембране клетки и в месте контакта растворяют ее с помощью особого фермента. Затем в образовавшееся отверстие проходит молекула вирусной ДНК.

    Особенности строения плазмалеммы эукариот

    Напомним, что наружная клеточная мембрана выполняет функцию транспорта, то есть переноса веществ в цитоплазму клетки и из нее во внешнюю среду. Для осуществления такого процесса необходимо специальное строение. Действительно, плазмалемма представляет собой постоянную, универсальную для всех эукариотических клеток систему поверхностного аппарата. Это тоненькая (2-10 Нм), но достаточно плотная многослойная пленка, которая покрывает всю клетку. Её строение было изучено в 1972 году такими учеными, как Д. Сингер и Г. Николсон, ими же создана жидкостно-мозаичная модель клеточной мембраны.

    Главные химические соединения, которые её образуют - это упорядоченно расположенные молекулы белков и определенных фосфолипидов, которые вкраплены в жидковатую липидную среду и напоминают мозаику. Таким образом, клеточная мембрана состоит из двух слоев липидов, неполярные гидрофобные «хвосты» которых находятся внутри мембраны, а полярные гидрофильные головки обращены к цитоплазме клетки и к межклеточной жидкости.

    Слой липидов пронизывается крупными белковыми молекулами, образующими гидрофильные поры. Именно через них транспортируются водные растворы глюкозы и минеральных солей. Некоторые белковые молекулы находятся как на внешней, так и на внутренней поверхности плазмалеммы. Таким образом, на наружной клеточной мембране в клетках всех организмов, имеющих ядра, находятся молекулы углеводов, связанные ковалентными связями с гликолипидами и гликопротеидами. Содержание углеводов в клеточных мембранах колеблется от 2 до 10%.

    наружная клеточная мембрана выполняет функцию

    Строение плазмалеммы прокариотических организмов

    Наружная клеточная мембрана у прокариот выполняет сходные функции с плазмалеммами клеток ядерных организмов, а именно: восприятие и передача информации, поступающей из внешней среды, транспорт ионов и растворов в клетку и из нее, защита цитоплазмы от чужеродных реагентов извне. Она может образовывать мезосомы – структуры, возникающие при впячивании плазмалеммы внутрь клетки. На них могут находиться ферменты, участвующие в метаболических реакциях прокариот, например, в репликации ДНК, синтезе белков.

    Мезосомы также содержат окислительно-восстановительные ферменты, а у фотосинтетиков находятся бактериохлорофилл (у бактерий) и фикобилин (у цианобактерий).

    Роль наружных мембран в межклеточных контактах

    Продолжая отвечать на вопрос, какие функции выполняет наружная клеточная мембрана, остановимся на ее роли в межклеточных контактах. У растительных клеток в стенках наружной клеточной мембраны образуются поры, переходящие в целлюлозный слой. Через них возможен выход цитоплазмы клетки наружу, такие тонкие каналы называют плазмодесмами.

    наружная клеточная мембрана строение и функции

    Благодаря им связь между соседними растительными клетками очень прочная. У клеток человека и животных места контактов соседних клеточных мембран называются десмосомами. Они характерны для эндотелиальных и эпителиальных клеток, а также встречаются у кардиомиоцитов.

    Вспомогательные образования плазмалеммы

    Разобраться, чем отличаются растительные клетки от животных, помогает изучение особенностей строения их плазмалемм, которые зависят от того, какие функции выполняет наружная клеточная мембрана. Над ней у животных клеток находится слой гликокаликс. Он образован молекулами полисахаридов, связанных с белками и липидами наружной клеточной мембраны. Благодаря гликокаликсу между клетками возникает адгезия (слипание), приводящая к образованию тканей, поэтому он принимает участие в сигнальной функции плазмалеммы – распознавании раздражителей внешней среды.

    Как осуществляется пассивный транспорт определенных веществ через клеточные мембраны

    Как было уже сказано ранее, наружная клеточная мембрана участвует в процессе транспортировки веществ между клеткой и внешней средой. Существует два вида переноса через плазмалемму: пассивный (дифузионный) и активный транспорт. К первому относится диффузия, облегченная диффузия и осмос. Движение веществ по градиенту концентрации зависит, прежде всего, от массы и величины молекул, проходящих через клеточную мембрану. Например, мелкие неполярные молекулы легко растворяются в среднем липидном слое плазмалеммы, продвигаются через нее и оказываются в цитоплазме.

    наружная клеточная мембрана обеспечивает

    Крупные молекулы органических веществ проникают в цитоплазму с помощью специальных белков-переносчиков. Они имеют видовую специфичность и, соединяясь с частицей или ионом, без затрат энергии пассивно переносят их через мембрану по градиенту концентрации (пассивный транспорт). Этот процесс лежит в основе такого свойства плазмалеммы, как избирательная проницаемость. В процессе пассивного транспорта энергия молекул АТФ не используется, и клетка сберегает её на другие метаболические реакции.

    Активный транспорт химических соединений через плазмалемму

    Так как наружная клеточная мембрана обеспечивает перенос молекул и ионов из внешней среды внутрь клетки и обратно, становится возможным вывод продуктов диссимиляции, являющихся токсинами, наружу, то есть в межклеточную жидкость. Активный транспорт происходит против градиента концентрации и требует использования энергии в виде молекул АТФ. В нем также участвуют белки-переносчики, называемые АТФ-азами, являющиеся одновременно и ферментами.

    наружная клеточная мембрана у прокариот

    Примером такого транспорта служит натрий-калиевый насос (ионы натрия переходят из цитоплазмы во внешнюю среду, а ионы калия закачиваются в цитоплазму). К нему способны эпителиальные клетки кишечника и почек. Разновидностями такого способа переноса служат процессы пиноцитоза и фагоцитоза. Таким образом, изучив, какие функции выполняет наружная клеточная мембрана, можно установить, что к процессам пино- и фагоцитоза способны гетеротрофные протисты, а также клетки высших животных организмов, например, лейкоциты.

    Биоэлектрические процессы в клеточных мембранах

    Установлено, что существует разность потенциалов между наружной поверхностью плазмалеммы (она заряжена положительно) и пристеночным слоем цитоплазмы, заряженным отрицательно. Ее назвали потенциалом покоя, и она присуща всем живым клеткам. А нервная ткань имеет не только потенциал покоя, но и способна к проведению слабых биотоков, которое называют процессом возбуждения. Наружные мембраны нервных клеток-нейронов, принимая раздражение от рецепторов, начинают менять заряды: ионы натрия массированно поступают внутрь клетки и поверхность плазмалеммы становится электроотрицательной. А пристеночный слой цитоплазмы вследствие избытка катионов получает положительный заряд. Это объясняет, по какой причине происходит перезарядка наружной клеточной мембраны нейрона, что вызывает проведение нервных импульсов, лежащих в основе процесса возбуждения.

    строение и функции :: SYL.ru

    Основная структурная единица живого организма - клетка, являющаяся дифференцированным участком цитоплазмы, окруженным клеточной мембраной. Ввиду того что клетка выполняет множество важнейших функций, таких, как размножение, питание, движение, оболочка должна быть пластичной и плотной.

    клеточная мембрана

    История открытия и исследования клеточной мембраны

    В 1925 году Гренделем и Гордером был поставлен успешный эксперимент по выявлению «теней» эритроцитов, или пустых оболочек. Несмотря на несколько допущенных грубых ошибок, учеными было произведено открытие липидного бислоя. Их труды продолжили Даниэлли, Доусон в 1935 году, Робертсон в 1960 году. В результате многолетней работы и накопления аргументов в 1972 году Сингер и Николсон создали жидкостно-мозаичную модель строения мембраны. Дальнейшие опыты и исследования подтвердили труды ученых.

    Значение

    Что же представляет собой клеточная мембрана? Это слово стало использоваться более ста лет назад, в переводе с латинского оно означает «пленка», «кожица». Так обозначают границу клетки, являющуюся естественным барьером между внутренним содержимым и внешней средой. Строение клеточной мембраны предполагает полупроницаемость, благодаря которой влага и питательные вещества и продукты распада свободно могут проходить сквозь нее. Эту оболочку можно назвать основной структурной составляющей организации клетки.

    строение клеточной мембраны

    Рассмотрим основные функции клеточной мембраны

    1. Разделяет внутреннее содержимое клетки и компоненты внешней среды.

    2. Способствует поддержанию постоянного химического состава клетки.

    3. Регулирует правильный обмен веществ.

    4. Обеспечивает взаимосвязь между клетками.

    5. Распознает сигналы.

    6. Функция защиты.

    "Плазменная оболочка"

    Наружная клеточная мембрана, называемая также плазменной, представляет собой ультрамикроскопическую пленку, толщина которой составляет от пяти до семи наномиллиметров. Она состоит преимущественно из белковых соединений, фосфолидов, воды. Пленка является эластичной, легко впитывает воду, а также стремительно восстанавливает свою целостность после повреждений.

    Отличается универсальным строением. Эта мембрана занимает пограничное положение, участвует в процессе избирательной проницаемости, выведении продуктов распада, синтезирует их. Взаимосвязь с «соседями» и надежная защита внутреннего содержимого от повреждения делает ее важной составляющей в таком вопросе, как строение клетки. Клеточная мембрана животных организмов иногда оказывается покрытой тончайшим слоем – гликокаликсом, в состав которого входят белки и полисахариды. Растительные клетки снаружи от мембраны защищены клеточной стенкой, выполняющей функции опоры и поддержания формы. Основной компонент ее состава – это клетчатка (целлюлоза) – полисахарид, не растворимый в воде.

    Таким образом, наружная клеточная мембрана выполняет функцию восстановления, защиты и взаимодействия с другими клетками.

    функции клеточной мембраны

    Строение клеточной мембраны

    Толщина этой подвижной оболочки варьируется в пределах от шести до десяти наномиллиметров. Клеточная мембрана клетки имеет особый состав, основой которого служит липидный бислой. Гидрофобные хвосты, инертные к воде, размещены с внутренней стороны, в то время как гидрофильные головки, взаимодействующие с водой, обращены наружу. Каждый липид представляет фосфолипид, который является результатом взаимодействия таких веществ, как глицерин и сфингозин. Липидный каркас тесно окружают белки, которые расположены несплошным слоем. Некоторые из них погружены в липидный слой, остальные проходят сквозь него. В результате этого образуются проницаемые для воды участки. Выполняемые этими белками функции различны. Некоторые из них являются ферментами, остальные - транспортными белками, которые переносят различные вещества из внешней среды на цитоплазму и обратно.

    Клеточная мембрана насквозь пронизана и тесно связана интегральными белками, а с переферическими связь менее прочная. Эти белки выполняют важную функцию, которая заключается в поддержании структуры мембраны, получении и преобразовании сигналов из окружающей среды, транспорте веществ, катализации реакций, которые происходят на мембранах.

    Состав

    Основу клеточной мембраны представляет бимолекулярный слой. Благодаря его непрерывности клетка имеет барьерное и механическое свойства. На разных этапах жизнедеятельности данный бислой может нарушиться. Вследствие этого образуются структурные дефекты сквозных гидрофильных пор. В таком случае могут изменяться абсолютно все функции такой составляющей, как клеточная мембрана. Ядро при этом может пострадать от внешних воздействий.

    клеточная мембрана строение и функции

    Свойства

    Клеточная мембрана клетки имеет интересные особенности. Благодаря текучести эта оболочка не является жесткой структурой, а основная часть белков и липидов, которые входят в ее состав, свободно перемещается на плоскости мембраны.

    В целом клеточная мембрана асимметрична, поэтому состав белковых и липидных слоев различается. Плазматические мамбраны в животных клетках со своей наружной стороны имеют гликопротеиновый слой, который выполняет рецепторные и сигнальные функции, а также играет большую роль в процессе объединения клеток в ткань. Клеточная мембрана является полярной, то есть на внешней стороне заряд положителен, а с внутренней стороны – отрицателен. Помимо всего перечисленного, оболочка клетки обладает избирательной проницательностью.

    клеточная мембрана клетки Это означает, что кроме воды в клетку пропускается только определенная группа молекул и ионов растворившихся веществ. Концентрация такого вещества, как натрий, в большинстве клеток значительно ниже, чем во внешней среде. Для ионов калия характерно другое соотношение: их количество в клетке намного выше, чем в окружающей среде. В связи с этим ионам натрия присуще стремление проникнуть в клеточную оболочку, а ионы калия стремятся освободиться наружу. При данных обстоятельствах мембрана активизирует особую систему, выполняющую «насосную» роль, выравнивая концентрацию веществ: ионы натрия откачиваются на поверхность клетки, а ионы калия накачиваются внутрь. Данная особенность входит в важнейшие функции клеточной мембраны.клеточная мембрана ядро

    Подобное стремление ионов натрия и калия переместиться внутрь с поверхности играет большую роль в вопросе транспортировки сахара и аминокислот в клетку. В процессе активного удаления ионов натрия из клетки мембрана создает условия для новых поступлений глюкозы и аминокислот внутрь. Напротив, в процессе переноса ионов калия внутрь клетки пополняется число "транспортировщиков" продуктов распада изнутри клетки во внешнюю среду.

    Как происходит питание клетки через клеточную мембрану?

    Многие клетки поглощают вещества посредством таких процессов, как фагоцитоз и пиноцитоз. При первом варианте гибкой наружной мембраной создается маленькое углубление, в котором оказывается захватываемая частица. Затем диаметр углубления становится больше, пока окруженная частица не попадет в клеточную цитоплазму. Посредством фагоцитоза подпитываются некоторые простейшие, например амебы, а также кровяные тельца - лейкоциты и фагоциты. Аналогичным образом клетки поглощают жидкость, которая содержит необходимые полезные вещества. Такое являние носит название пиноцитоз.

    Наружная мембрана тесно соединена с эндоплазматической сетью клетки.

    У многих типов основных составляющих ткани на поверхности мембраны расположены выступы, складки, микроворсинки. Растительные клетки снаружи этой оболочки покрыты еще одной, толстой и отчетливо различимой в микроскоп. Клетчатка, из которой они состоят, помогает формировать опору тканям растительного происхождения, например, древесину. Клетки животных также обладают рядом внешних структур, которые находятся поверх клеточной мембраны. Они носят исключительно защитный характер, пример тому – хитин, содержащийся в покровных клетках насекомых.

    Помимо клеточной, существует внутриклеточная мембрана. Ее функция заключается в разделении клетки на несколько специализированных замкнутых отсеков – компартментов или органелл, где должна поддерживаться определенная среда.

    наружная клеточная мембрана

    Таким образом, невозможно переоценить роль такой составляющей основной единицы живого организма, как клеточная мембрана. Строение и функции предполагают значительное расширение общей площади поверхности клетки, улучшение обменных процессов. В состав этой молекулярной структуры входят белки и липиды. Отделяя клетку от внешней среды, мембрана обеспечивает ее целостность. С ее помощью межклеточные связи поддерживаются на достаточно крепком уровне, образовывая ткани. В связи с этим можно сделать вывод, что одну из важнейших ролей в клетке играет клеточная мембрана. Строение и функции, выполняемые ею, радикально отличаются в различных клетках, в зависимости от их предназначения. Посредством этих особенностей достигается разнообразие физиологической активности клеточных оболочек и их ролей в существовании клеток и тканей.

    Структура и функции клеточной мембраны

    Нравится? Поделись!

    Cell Membrane Structure and Function

    Структура и функции клеточной мембраны, описанные в этой статье, должны предоставить основную информацию, связанную с этой клеточной органеллой. Читайте дальше, чтобы узнать больше.

    Cell membrane

    Клеточная мембрана - это защитное покрытие, которое действует как барьер между внутренней и внешней средой клетки (у животных). В клетках растений мембрана инкапсулирует протоплазму.Эта органелла также называется плазматической мембраной. Изображения, полученные с помощью электронной микрофотографии, показывают двухслойную структуру клеточных мембран. Характерной особенностью этой органеллы является то, что она пропускает только определенные вещества. В большинстве исследований, проводимых с целью изучения структуры клеточных мембран, используются эритроциты (эритроциты), поскольку отсутствие внутренних мембран и ядер в эритроцитах приводит к тому, что процесс выделения осуществляется довольно легко.

    Хотите написать для нас? Что ж, мы ищем хороших писателей, которые хотят распространять информацию.Свяжитесь с нами, и мы поговорим ...

    Давайте работать вместе!

    Информация, касающаяся функции клеточной мембраны и ее структуры, представлена ​​в следующих параграфах. Это описание структуры и функций клеточной мембраны должно помочь лучше понять принцип работы.

    Строение

    Клеточная мембрана состоит из двух слоев, состоящих из фосфолипидов. Двухслойный слой образуется за счет расположения фосфолипидов таким образом, что их головные области (которые являются гидрофильными) обращены к внешней среде, а также к внутренней цитозольной среде.(Гидрофобные) хвосты этих фосфолипидов обращены друг к другу. Силы, лежащие в основе формирования этого бислоя, представляют собой электростатические, ван-дер-ваальсовы, нековалентные взаимодействия и водородные связи. Такое своеобразное расположение гидрофильных и гидрофобных слоев не позволяет нуклеиновым кислотам, аминокислотам, белкам, углеводам и ионам проходить через бислой. Ниже приведены различные части клеточной мембраны.

    • Интегральные мембранные белки:
      Это структуры, присутствующие внутри, снаружи, а также по всей клеточной мембране.Для наблюдения за этими белками можно использовать флуоресценцию и электронную микроскопию. Эти белки присутствуют на всей поверхности клеточной мембраны. Примеры этих структур включают кадгерины, интегрины, покрытые клатрином ямки, десмосомы, кавеолы ​​и т. Д.
    • Peripheral Membrane Proteins:
      Эти белки прикрепляются / связываются с поверхностью мембраны посредством водородных связей и электростатических взаимодействий. Водородные связи этих периферических белков образуются из гидрофильных фосфолипидных головок, которые образуют бислой.
    • Скелет клеточной мембраны:
      Поверхность клеточной мембраны на стороне цитоплазмы выстлана цитоскелетом. Каркас или цитоскелет оказывается полезным в отростках органелл, подобных ресничкам. Цитоскелет также помогает прикрепить мембранные белки к клеточной мембране.
    • Состав клеточной мембраны:
      Белки и липиды являются важными компонентами, образующими клеточную мембрану. Различные механизмы выполняют функцию включения и удаления материалов в мембрану и из нее.Процесс слияния клеточной мембраны с внутриклеточными везикулами приводит к выведению содержимого, присутствующего в везикулах.

    Функция

    Определение границ клетки - основная функция плазматической мембраны. Эта мембрана поддерживает содержимое клетки. Не только поддерживая материю, присутствующую в клетках, но и функцию поддержания контакта с другими клетками выполняет клеточная мембрана. Мембраны растительных клеток получают дополнительную защиту в виде клеточных стенок; однако у животных клеточная мембрана является единственным покрытием / инкапсуляцией.Белки, которые входят в состав мембраны (или внедряются в нее), избирательно осуществляют диффузию элементов.

    Плазматическая мембрана - важная часть клетки, так как она обеспечивает ей защиту, а также помогает поддерживать правильную форму. Структура и функции клеточной мембраны, представленные в статье, должны помочь узнать больше об этой органелле.

    Похожие сообщения

    • Структура и функции растительной клетки

      Растительная клетка относится к структурному компоненту растения.В этой статье BiologyWise представлена ​​структура растительных клеток, а также функции ее составляющих.

    • Функция ядерной мембраны

      Понимание функции ядерной мембраны в клетке поможет нам лучше понять решающую роль, которую она играет в функционировании нашего организма. В этой статье BiologyWise говорится…

    .

    клеточных мембран | Функции, структура, модель, факты и примечания

    Введение

    Клетки - это основные жизненные единицы, которые способны выполнять все жизненные процессы. Они являются строительными блоками всех организмов. Некоторые живые организмы состоят только из одной клетки и называются одноклеточными, в то время как остальные состоят из множества клеток, называемых многоклеточными организмами. Как в одноклеточных, так и в многоклеточных организмах клетки отделены друг от друга и окружающей средой барьером, называемым плазматической мембраной или клеточной мембраной.

    Клеточная мембрана, также называемая плазматической мембраной, представляет собой физический барьер между клеткой и окружающей средой. У животных это самая внешняя часть клетки. Однако у растений, бактерий и грибов он окружен толстой клеточной стенкой. Все, что содержится в клетке, не может покинуть ее, если это не разрешено плазматической мембраной. Точно так же ничто не может попасть в клетку, если оно не проникает через клеточную мембрану.

    В этой статье мы обсудим структуру и состав клеточной мембраны, а также ее функции.

    Модель жидкой мозаики

    phospholipids-molecules phospholipids-molecules

    Структура клеточной мембраны описывается моделью жидкой мозаики, общепринятой моделью плазматической мембраны. Согласно этой модели клеточная мембрана рассматривается как жидкость, имеющая две поверхности. Он состоит из липидного бислоя с встроенными в него белками. Давайте изучим подробный состав этого липидного бислоя и других веществ, обнаруженных в клеточной мембране.

    Липидный бислой

    Липидный бислой состоит из двух слоев фосфолипидов, которые являются амфипатическими соединениями.Напомним, что молекула фосфолипида имеет полярную головку и два неполярных хвоста. Молекулы фосфолипидов расположены в два слоя и образуют липидный бислой. Они организованы таким образом, что хвосты молекул в двух слоях обращены друг к другу, а их головы направлены противоположно. Головки контактируют с водой в цитоплазме, а также с внеклеточной жидкостью.

    Определенные гидрофобные взаимодействия развиваются между хвостами фосфолипидов, образуя сферический гидрофобный барьер вокруг клетки.В результате вода и другие растворенные вещества в цитоплазме или внеклеточной жидкости не могут попасть в клетку или покинуть ее. Однако жирорастворимые соединения могут легко пересекать этот липидный бислой. Он также непроницаем для полярных и заряженных соединений.

    Другие липиды

    Помимо фосфолипидов, в клеточной мембране также присутствуют два других типа липидов. Это холестерин и гликолипиды. Процентное содержание этих липидов в клеточной мембране варьируется от клетки к клетке.

    Холестерин

    Он широко присутствует в клеточных мембранах клеток животных. Молекулы холестерина присутствуют в промежутках между гидрофобными хвостами фосфолипидов в липидном бислое.

    Функция холестерина - регулировать текучесть клеточной мембраны. Согласно модели жидкой мозаики, клеточная мембрана подобна жидкости, в которой отдельные компоненты могут свободно перемещаться. Молекулы холестерина в липидном бислое контролируют эту подвижность.Роль холестерина зависит от температуры. При высоких температурах он уменьшает подвижность молекул фосфолипидов, а при более низкой температуре способствует их подвижности.

    Гликолипиды

    Количество гликолипидов также варьируется от клетки к клетке. Чаще всего они встречаются в мембранах нервных клеток. Гидрофобные цепи таких липидов содержат четное количество жирных кислот. Цепи жирных кислот скрыты внутри липидного бислоя, в то время как углеводный компонент присутствует либо на клеточной, либо на внеклеточной поверхности мембраны.

    Гликолипиды служат для стабилизации клеточной мембраны. Они также отвечают за межклеточные взаимодействия. Некоторые гликолипиды в мембране также служат рецепторами на поверхности клетки. Антигены крови также являются гликолипидами, присутствующими на клеточной мембране красных кровяных телец. Углеводная часть гликолипида антигенная.

    Белки

    protein-molecules protein-molecules

    Белки - второй по величине компонент клеточных мембран. Они составляют около 50% всей клеточной мембраны.Их можно разделить на два типа;

    • Интегральные белки
    • Липидные заякоренные белки
    • Периферические белки

    Интегральные белки

    Это неотъемлемые компоненты клеточной мембраны. Интегральные белки - это те, которые охватывают всю ширину клеточной мембраны. Поэтому их еще называют трансмембранными белками.

    Трансмембранный белок имеет следующие структуры;

    • Гидрофильный домен, который присутствует на цитозольной стороне мембраны.Этот домен взаимодействует с молекулами, присутствующими в цитоплазме клеток.
    • Гидрофобный домен, охватывающий всю ширину липидного бислоя. Он отвечает за закрепление белка в клеточной мембране.
    • Другой гидрофильный домен, который присутствует на внеклеточной стороне мембраны. Он взаимодействует с молекулами окружающей среды клетки.

    Примерами интегральных белков являются белки транспортных каналов, такие как переносчик глюкозы, калиевые каналы и т. Д.

    Заякоренные белки

    Такие белки не контактируют с клеточной мембраной. Они прикреплены к липидному остатку, который вставлен в липидный бислой клеточной мембраны. Белок присутствует либо в цитоплазме, либо во внеклеточной жидкости.

    Примеры заякоренных белков включают фермент щелочную фосфатазу на внеклеточной поверхности и G-белки, связанные с рецепторами на цитоплазматической стороне мембраны.

    Периферические белки

    Это белки, которые присутствуют только на одной стороне клеточной мембраны.Они присутствуют в ассоциации с интегральными белками или с периферическими частями липидного бислоя.

    Это временные белки, которые теряют свою связь с клеточной мембраной, как только выполняют свою функцию. Примеры таких белков включают гормоны, прикрепленные к рецепторным белкам и т. Д.

    Углеводы

    Углеводы также присутствуют в клеточных мембранах. Однако они всегда присутствуют в сочетании с липидами или белками. Они участвуют в распознавании клеток и других межклеточных взаимодействиях.

    Гликокаликс образован гликопротеинами и гликолипидами вокруг некоторых эукариотических и прокариотических клеток. Он отвечает за адгезию клеток к клеткам. В основном это наблюдается в случае эпителиальных клеток и бактериальных клеток.

    Полярность мембраны

    Важным понятием, которое необходимо понимать в контексте клеточных мембран, является полярность мембраны. Это означает, что заряды на двух сторонах клеточной мембраны не равны.

    В покоящейся клетке цитоплазма имеет больше отрицательных зарядов по сравнению с внеклеточной жидкостью.Это связано с наличием органических анионов в цитоплазме. Кроме того, ионы калия продолжают диффундировать за пределы клетки вниз по градиенту концентрации. Это дополнительно делает цитоплазму отрицательной по сравнению с внеклеточной жидкостью.

    С другой стороны, внеклеточная жидкость богата катионами, основными из которых являются ионы натрия. Из-за разницы зарядов с обеих сторон клеточная мембрана никогда не бывает нейтральной. Скорее, он показывает электрическую полярность. Цитоплазматическая сторона несет отрицательный заряд, а внеклеточная сторона несет положительный заряд по отношению друг к другу.

    Функции

    В этом разделе мы обсудим несколько функций, выполняемых клеточной мембраной в отношении клетки.

    Клеточная мембрана действует как барьер

    Это наиболее важная функция, которую выполняет клеточная мембрана. Он действует как барьер, контролирующий движение веществ по клетке. Это избирательно проницаемая мембрана, которая пропускает через нее лишь ограниченное количество веществ.

    Различные вещества могут проникать через клеточную мембрану одним из следующих способов.

    Пассивная диффузия

    Это движение веществ вниз по градиенту их концентрации без использования энергии или белков-носителей. Клеточная мембрана обеспечивает простую диффузию только жирорастворимых веществ. Гидрофобные соединения, такие как стероидные гормоны, могут легко проникать через клеточные мембраны посредством простой диффузии. Кроме того, такие газы, как CO 2 и O 2 , также могут свободно диффундировать через клеточные мембраны.

    Однако полярные вещества, такие как вода, а также заряженные соединения не могут просто диффундировать через клеточные мембраны.Им нужен какой-то тип канальных белков, чтобы пересечь их.

    Облегченная диффузия

    Этому типу диффузии способствуют некоторые канальные белки. Это процесс, при котором вещества движутся вниз по градиенту концентрации, проходя через белки канала. Полярные и заряженные соединения используют специальные трансмембранные белки, называемые канальными белками, для пересечения клеточных мембран.

    Примерами таких белковых каналов являются калиевые каналы, которые обеспечивают диффузию ионов калия, и аквапорины, которые обеспечивают диффузию молекул воды через мембраны.

    Питательные вещества, такие как сахара и аминокислоты, также попадают или покидают клетку через специализированные транспортные каналы.

    Активный транспорт

    Это движение веществ против градиента концентрации с использованием энергии в форме АТФ. Это происходит через специализированные трансмембранные белки, которые обладают интегральной активностью АТФазы, поэтому они могут расщеплять АТФ и использовать выделяемую энергию.

    Клеточная мембрана необходима для передачи сигналов клетками

    Передача сигналов клеток - это процесс, с помощью которого контролируются и регулируются различные метаболические процессы, происходящие в клетке, для поддержания гомеостаза.Это необходимо для общей координации тела.

    Клетки реагируют на сигналы, когда лиганд связывается с рецепторами клеточной поверхности. Эти рецепторы в основном представляют собой белки, присутствующие в клеточной мембране. Это верно для всех типов сигнальных молекул, за исключением жирорастворимых стероидных гормонов.

    Клеточная мембрана закрепляет цитоскелет

    Каркас цитоскелета клетки необходим для сохранения ее формы и структуры. Он обеспечивает структурную и механическую поддержку клетки.Цитоскелет прикреплен к клеточной мембране через линкерные белки, такие как интегрин. Микрофиламенты и другие компоненты цитоскелета удерживаются прикрепленными к клеточной мембране с помощью этих якорных белков.

    Закрепление цитоскелета необходимо для его функционирования. Если каркас не закреплен, он не сможет обеспечить механическую поддержку ячейки.

    Клеточная мембрана участвует в распознавании от клетки к клетке

    Эту функцию выполняют гликолипиды и гликопротеины, присутствующие на внешней поверхности клеточных мембран.Клетки, принадлежащие одной и той же ткани, имеют определенное расположение гликолипидов и гликопротеинов на мембране, которое может распознаваться клетками-партнерами, но не клетками других тканей.

    Эндоцитоз и экзоцитоз

    Это методы транспортировки объемных веществ через клеточные мембраны. При эндоцитозах мембрана клетки распространяется вокруг большого вещества, образуя эндоцитозный пузырь. Этот пузырек позже захватывается клеткой, когда он отрывается от клеточной мембраны.Во время экзоцитоза предварительно сформированные везикулы сливаются с цитоплазматической поверхностью клеточной мембраны. Везикула становится частью мембраны, а вещество выбрасывается во внеклеточную жидкость.

    Резюме

    Клеточная мембрана - это барьер, отделяющий клетку от окружающих клеток и внеклеточной среды.

    plant-cell-wall plant-cell-wall

    Это самая удаленная часть ячейки, за исключением ячеек, имеющих клеточную стенку.

    Структура клеточной мембраны описывается моделью жидкой мозаики, которая утверждает, что клеточная мембрана представляет собой жидкую структуру, состоящую из липидного бислоя и плавающих в нем белков.

    Липидный бислой состоит из фосфолипидов, которые расположены в два слоя хвостами друг к другу.

    Другие липиды, присутствующие в мембране:

    • Холестерин, он регулирует текучесть мембраны
    • Гликолипиды, они стабилизируют мембрану

    Три типа белков присутствуют в клеточной мембране;

    • Интегральные белки, охватывающие всю ширину мембран
    • Заякоренные белки, которые удерживаются прикрепленными к мембране с помощью липидов
    • Периферические белки, они временно прикреплены к мембране с обеих сторон

    Клеточная мембрана имеет полярность с чистым отрицательным зарядом на внутренней поверхности мембраны в состоянии покоя.

    Клеточная мембрана выполняет следующие функции;

    • Он действует как фильтр, позволяя только селективным веществам проходить через него
    • Это необходимо для передачи сигналов в клетке
    • Требуется для закрепления цитоскелетного каркаса клетки
    • Он участвует в распознавании между клетками
    • Эндоцитоз и экзоцитоз происходят через клеточную мембрану

    Ссылки

    1. Tom Herrmann1; Сандип Шарма 2.(2 марта 2019 г.). «Физиология, мембрана» . StatPearls. 1 Медицинский факультет SIU 2 Региональный баптистский медицинский центр. PMID 30855799 .
    2. Альбертс Б., Джонсон А., Льюис Дж. И др. (2002). Молекулярная биология клетки (4-е изд.). Нью-Йорк: Наука о гирляндах. ISBN 978-0-8153-3218-3 . Архивировано из оригинала на 2017-12-20.
    3. Гортер Э., Грендель Ф. (март 1925 г.). «О бимолекулярных слоях липоидов на хромоцитах крови» . Журнал экспериментальной медицины. 41 (4): 439–43. doi : 10.1084 / jem.41.4.439 . PMC 2130960 . PMID 19868999 .
    4. С. Дж. Сингер и Дж. Л. Николсон.«Жидкая мозаичная модель структуры клеточных мембран». Наука. (1972) 175. 720-731.
    5. Шарп, Л. У. (1921). Введение в цитологию . Нью-Йорк: Макгроу Хилл, стр. 42.
    6. Kleinzeller, A. 1999. Концепция клеточной мембраны Чарльза Эрнеста Овертона. В: Проницаемость мембраны: 100 лет после Эрнеста Овертона (ред. Димер Д.В., Кляйнцеллер А., Фамброу Д.М.), стр. 1–18, Academic Press, San Diego, .
    .

    Клеточная стенка и клеточная мембрана - структура, функции и различия

      • Классы
        • Класс 1-3
        • Класс 4-5
        • Класс 6-10
        • Класс 11-12
      • КОНКУРСНЫЙ ЭКЗАМЕН
        • BNAT 000 NC
          • 000 NC Книги
            • Книги NCERT для класса 5
            • Книги NCERT для класса 6
            • Книги NCERT для класса 7
            • Книги NCERT для класса 8
            • Книги NCERT для класса 9
            • Книги NCERT для класса 10
            • Книги NCERT для класса 11
            • Книги NCERT для класса 12
          • NCERT Exemplar
            • NCERT Exemplar Class 8
            • NCERT Exemplar Class 9
            • NCERT Exemplar Class 10
            • NCERT Exemplar Class 11
            • NCERT 9000 9000
            • NCERT Exemplar Class
              • Решения RS Aggarwal, класс 12
              • Решения RS Aggarwal, класс 11
              • Решения RS Aggarwal, класс 10
              • 90 003 Решения RS Aggarwal класса 9
              • Решения RS Aggarwal класса 8
              • Решения RS Aggarwal класса 7
              • Решения RS Aggarwal класса 6
            • Решения RD Sharma
              • RD Sharma Class 6 Решения
              • Решения RD Sharma
              • Решения RD Sharma Class 8
              • Решения RD Sharma Class 9
              • Решения RD Sharma Class 10
              • Решения RD Sharma Class 11
              • Решения RD Sharma Class 12
            • PHYSICS
              • Механика
              • Оптика
              • Термодинамика Электромагнетизм
            • ХИМИЯ
              • Органическая химия
              • Неорганическая химия
              • Периодическая таблица
            • MATHS
              • Теорема Пифагора
              • 0004
              • 000300030004
              • Простые числа
              • Взаимосвязи и функции
              • Последовательности и серии
              • Таблицы умножения
              • Детерминанты и матрицы
              • Прибыль и убыток
              • Полиномиальные уравнения
              • Деление фракций
            • 000
            • 000
            • 000
            • 000
            • 000
            • 000 Microology
            • 000
            • 000 Microology
            • 000 BIOG3000
                FORMULAS
                • Математические формулы
                • Алгебраические формулы
                • Тригонометрические формулы
                • Геометрические формулы
              • КАЛЬКУЛЯТОРЫ
                • Математические калькуляторы
                • 0003000 PBS4000
                • 000300030002 Примеры калькуляторов химии
                • Класс 6
                • Образцы бумаги CBSE для класса 7
                • Образцы бумаги CBSE для класса 8
                • Образцы бумаги CBSE для класса 9
                • Образцы бумаги CBSE для класса 10
                • Образцы бумаги CBSE для класса 11
                • Образцы бумаги CBSE чел для класса 12
              • CBSE Контрольный документ за предыдущий год
                • CBSE Контрольный документ за предыдущий год Класс 10
                • Контрольный документ за предыдущий год CBSE, класс 12
              • HC Verma Solutions
                • HC Verma Solutions Class 11 Physics
                • Решения HC Verma, класс 12, физика
              • Решения Лакмира Сингха
                • Решения Лакмира Сингха, класс 9
                • Решения Лакмира Сингха, класс 10
                • Решения Лакмира Сингха, класс 8
              • Заметки CBSE
                • CBSE Notes
                    Примечания CBSE класса 7
                  • Примечания CBSE класса 8
                  • Примечания CBSE класса 9
                  • Примечания CBSE класса 10
                  • Примечания CBSE класса 11
                  • Примечания CBSE класса 12
                • Примечания к редакции CBSE
                  • Примечания к редакции
                    • CBSE Class
                      • Примечания к редакции класса 10 CBSE
                      • Примечания к редакции класса 11 CBSE 9000 4
                      • Примечания к редакции класса 12 CBSE
                    • Дополнительные вопросы CBSE
                      • Дополнительные вопросы по математике класса 8 CBSE
                      • Дополнительные вопросы по науке 8 класса CBSE
                      • Дополнительные вопросы по математике класса 9 CBSE
                      • Дополнительные вопросы по науке класса 9 CBSE
                      • Дополнительные вопросы по математике для класса 10
                      • Дополнительные вопросы по науке, класс 10 по CBSE
                    • CBSE, класс
                      • , класс 3
                      • , класс 4
                      • , класс 5
                      • , класс 6
                      • , класс 7
                      • , класс 8
                      • , класс 9 Класс 10
                      • Класс 11
                      • Класс 12
                    • Учебные решения
                  • Решения NCERT
                    • Решения NCERT для класса 11
                      • Решения NCERT для класса 11 по физике
                      • Решения NCERT для класса 11 Химия
                      • Решения для биологии класса 11
                      • Решения NCERT для математики класса 11
                      • 9 0003 NCERT Solutions Class 11 Accountancy
                      • NCERT Solutions Class 11 Business Studies
                      • NCERT Solutions Class 11 Economics
                      • NCERT Solutions Class 11 Statistics
                      • NCERT Solutions Class 11 Commerce
                    • NCERT Solutions For Class 12
                      • NCERT Solutions For Класс 12 по физике
                      • Решения NCERT для химии класса 12
                      • Решения NCERT для класса 12 по биологии
                      • Решения NCERT для класса 12 по математике
                      • Решения NCERT Класс 12 Бухгалтерия
                      • Решения NCERT, класс 12, бизнес-исследования
                      • Решения NCERT, класс 12 Экономика
                      • NCERT Solutions Class 12 Accountancy Part 1
                      • NCERT Solutions Class 12 Accountancy Part 2
                      • NCERT Solutions Class 12 Micro-Economics
                      • NCERT Solutions Class 12 Commerce
                      • NCERT Solutions Class 12 Macro-Economics
                    • NCERT Solutions For Класс 4
                      • Решения NCERT для математики класса 4
                      • Решения NCERT для класса 4 EVS
                    • Решения NCERT для класса 5
                      • Решения NCERT для математики класса 5
                      • Решения NCERT для класса 5 EVS
                    • Решения NCERT для класса 6
                      • Решения NCERT для математики класса 6
                      • Решения NCERT для науки класса 6
                      • Решения NCERT для социальных наук класса 6
                      • Решения NCERT для класса 6 Английский
                    • Решения NCERT для класса 7
                      • Решения NCERT для класса 7 Математика
                      • Решения NCERT для класса 7 Наука
                      • Решения NCERT для класса 7 по социальным наукам
                      • Решения NCERT для класса 7 Английский
                    • Решения NCERT для класса 8
                      • Решения NCERT для класса 8 Математика
                      • Решения NCERT для класса 8 Science
                      • Решения NCERT для социальных наук 8 класса
                      • Решение NCERT ns для класса 8 Английский
                    • Решения NCERT для класса 9
                      • Решения NCERT для социальных наук класса 9
                    • Решения NCERT для математики класса 9
                      • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 1
                      • Решения NCERT для Математика класса 9 Глава 2
                      • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 3
                      • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 4
                      • Решения NCERT
                      • для математики класса 9 Глава 5
                      • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 6
                      • Решения NCERT для Математика класса 9 Глава 7
                      • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 8
                      • Решения NCERT
                      • для математики класса 9 Глава 9
                      • Решения NCERT
                      • для математики класса 9 Глава 10
                      • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 11
                      • Решения NCERT для Математика класса 9 Глава 12
                      • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 13
                      • Решения
                      • NCERT для математики класса 9 Глава 14
                      • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 15
                    • Решения NCERT для науки класса 9
                      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 1
                      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 2
                      • Решения NCERT для класса 9 Наука Глава 3
                      • Решения NCERT для Науки Класса 9 Глава 4
                      • Решения NCERT для Науки Класса 9 Глава 5
                      • Решения NCERT для Науки Класса 9 Глава 6
                      • Решения NCERT для Науки Класса 9 Глава 7
                      • Решения NCERT для Класса 9 Наука Глава 8
                      • Решения NCERT для Науки Класса 9 Глава 9
                      • Решения NCERT для Науки Класса 9 Глава 10
                      • Решения NCERT для Науки Класса 9 Глава 12
                      • Решения NCERT для Науки Класса 9 Глава 11
                      • Решения NCERT для Класса 9 Наука Глава 13
                      • Решения NCERT для класса 9 Наука Глава 14
                      • Решения NCERT для класса 9 по науке Глава 15
                    • Решения NCERT для класса 10
                      • Решения NCERT для класса 10 по социальным наукам
                    • Решения NCERT для математики класса 10
                      • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 1
                      • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 2
                      • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 3
                      • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 4
                      • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 5
                      • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 6
                      • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 7
                      • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 8
                      • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 9
                      • Решения NCERT
                      • для математики класса 10 Глава 10
                      • Решения
                      • NCERT для математики класса 10 Глава 11
                      • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 12
                      • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 13
                      • NCERT Sol Решения NCERT для математики класса 10 Глава 14
                      • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 15
                    • Решения NCERT для науки класса 10
                      • Решения NCERT для науки класса 10 Глава 1
                      • Решения NCERT для науки класса 10 Глава 2
                      • Решения NCERT для науки класса 10, глава 3
                      • Решения NCERT для науки класса 10, глава 4
                      • Решения NCERT для науки класса 10, глава 5
                      • Решения NCERT для науки класса 10, глава 6
                      • Решения NCERT для науки класса 10, глава 7
                      • Решения NCERT для науки 10 класса, глава 8
                      • Решения NCERT для науки класса 10 Глава 9
                      • Решения NCERT для науки класса 10 Глава 10
                      • Решения NCERT для науки класса 10 Глава 11
                      • Решения NCERT для науки класса 10 Глава 12
                      • Решения NCERT для науки 10 класса Глава 13
                      • Решения NCERT для науки 10 класса Глава 14
                      • Решения NCERT для науки класса 10 Глава 15
              .

              Biology4Kids.com: Структура клетки: Клеточная мембрана


              Согласно теории клеток , клетки являются основной единицей организации в биологии. Независимо от того, являетесь ли вы отдельной клеткой или синим китом с триллионами клеток, вы все равно состоите из клеток. Все клетки содержатся в клеточной мембране , которая удерживает части внутри. Когда вы думаете о мембране, представьте, что она похожа на большой пластиковый пакет с крошечными отверстиями. Этот пакет удерживает все части клеток и жидкости внутри клетки и хранит любые неприятные вещи вне клетки.Отверстия предназначены для того, чтобы некоторые предметы могли входить и выходить из камеры. Клеточная мембрана не является твердой структурой. Он состоит из миллионов более мелких молекул, образующих гибкий и пористый контейнер. Белки и фосфолипиды составляют большую часть мембранной структуры. Фосфолипиды составляют основной мешок. Белки находятся вокруг отверстий и помогают перемещать молекулы внутрь и из клетки. Есть также белки, прикрепленные к внутренней и внешней поверхности мембраны.

              Ученые используют модель жидкой мозаики для описания организации фосфолипидов и белков. Модель показывает, что молекулы фосфолипидов имеют форму головы и хвоста. Головная часть молекулы любит воду ( гидрофильная ), а хвост - нет ( гидрофобная ). Поскольку хвосты избегают попадания воды, они имеют тенденцию прилипать друг к другу и позволяют головам смотреть на водянистые ( водные ) области внутри и снаружи клетки. Две поверхности молекул образуют липидный бислой .

              А как насчет мембранных белков? Ученые показали, что многие белки плавают в липидном бислое. Некоторые прикреплены навсегда, а другие - только временно. Некоторые из них прикрепляются только к внутреннему или внешнему слою мембраны, в то время как трансмембранные белки проходят через всю структуру. Трансмембранные белки, пересекающие бислой, очень важны для активного транспорта ионов и небольших молекул. Узнав больше об органеллах клетки, вы обнаружите, что все они имеют мембрану.Мембраны органелл не имеют того же химического состава, что и клеточная мембрана. У них разные липиды и белки, которые делают их уникальными. Мембрана, окружающая лизосому, отличается от мембраны вокруг эндоплазматической сети.

              Некоторые органеллы имеют две мембраны. Митохондрия имеет внешнюю и внутреннюю мембраны. Наружная мембрана содержит части митохондрии. Внутренняя мембрана содержит пищеварительные ферменты, расщепляющие пищу. Хотя мы все время говорим о мембранах, вы должны помнить, что все они используют базовую двухслойную структуру фосфолипидов, но вы найдете множество вариаций во всей клетке.

              Паспорт иммунной системы (видео Пенсильванского университета)



              Полезные справочные ссылки

              Encyclopedia.com:
              http://www.encyclopedia.com/topic/Plasma_Membrane.aspx
              Википедия:
              http://en.wikipedia.org/wiki/Cell_membrane
              Encyclopdia Britannica:
              http: // www.britannica.com/EBchecked/topic/101396/cell/37365/The-cell-membrane?anchor=ref313686
              .
              Строение наружная клеточная мембрана: Клеточная мембрана

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *