Reklamimi në portal

Pse membrana quhet njësia strukturore universale e qelizës? Membrana qelizore: struktura dhe funksioni i saj. Funksionet e membranës së jashtme të qelizës

Përshkrim i shkurtër:

Sazonov V.F. 1_1 Struktura e membranës qelizore [Burimi elektronik] // Kinesiolog, 2009-2018: [siti]. Data e përditësuar: 06.02.2018 ..__. 201_). _Struktura dhe funksionimi i membranës qelizore është përshkruar (sinonimet: plasmalemma, plasmolemma, biomembrana, membrana qelizore, membrana e jashtme e qelizës, membrana qelizore, membrana citoplazmike). Ky informacion fillestar është i nevojshëm si për citologjinë ashtu edhe për të kuptuar proceset e aktivitetit nervor: ngacmimi nervor, frenimi, puna e sinapseve dhe receptorëve shqisorë.

Membrana qelizore (plazma a lema ose plazma O lema)

Përkufizimi i konceptit

Membrana qelizore (sinonimet: plasmalemma, plasmolema, membrana citoplazmike, biomembrana) është një membranë e trefishtë lipoproteine ​​(dmth. "Proteina dhjamore") që ndan qelizën nga mjedisi dhe kryen shkëmbim dhe komunikim të kontrolluar midis qelizës dhe mjedisit të saj.

Gjëja kryesore në këtë përkufizim nuk është se membrana e ndan qelizën nga mjedisi, por pikërisht ajo lidh kafaz me mjedisin. Membrana është aktive struktura e qelizës, ajo është vazhdimisht duke punuar.

Membrana biologjike është një film bimolekulare ultra e hollë e fosfolipideve të mbuluar me proteina dhe polisaharide. Kjo strukturë qelizore nënvizon vetitë barrierë, mekanike dhe matricore të një organizmi të gjallë (Antonov V.F., 1996).

Paraqitja figurative e membranës

Për mua, membrana qelizore shfaqet si një gardh grilë me shumë dyer në të, i cili rrethon një territor të caktuar. Çdo krijesë e vogël e gjallë mund të lëvizë lirshëm mbrapa dhe me radhë nëpër këtë gardh. Por vizitorët më të mëdhenj mund të hyjnë vetëm përmes dyerve, dhe madje edhe atëherë jo të gjitha. Vizitorë të ndryshëm kanë çelësa vetëm për dyert e tyre dhe ata nuk mund të kalojnë nëpër dyert e njerëzve të tjerë. Pra, përmes këtij gardhi, ka vazhdimisht rrjedha vizitorësh mbrapa dhe me radhë, sepse funksioni kryesor i gardhit të membranës është i dyfishtë: të ndajë territorin nga hapësira përreth dhe në të njëjtën kohë ta lidhë atë me hapësirën përreth. Për këtë, ka shumë vrima dhe dyer në gardh - !

Karakteristikat e membranës

1. Përshkueshmëria.

2. Gjysmë-përshkueshmëria (përshkueshmëria e pjesshme).

3. Përshkueshmëria selektive (sinonimi: selektive).

4. Përshkueshmëria aktive (sinonimi: transport aktiv).

5. Përshkueshmëria e kontrolluar.

Siç mund ta shihni, vetia kryesore e membranës është përshkueshmëria e saj ndaj substancave të ndryshme.

6. Fagocitoza dhe pinocitoza.

7. Ekzocitoza.

8. Prania e potencialeve elektrike dhe kimike, më saktësisht, ndryshimi potencial midis anëve të brendshme dhe të jashtme të membranës. Figurativisht mund të themi se "membrana e kthen qelizën në një" bateri elektrike "duke kontrolluar rrjedhat jonike"... Detajet: .

9. Ndryshimet në potencialin elektrik dhe kimik.

10. Nervozizëm. Receptorët molekularë të veçantë të vendosur në membranë mund të lidhen me substanca sinjalizuese (kontrolluese), si rezultat i të cilave gjendja e membranës dhe e gjithë qelizës mund të ndryshojnë. Receptorët molekular shkaktojnë reaksione biokimike në përgjigje të kombinimit të ligandëve (substancave kontrolluese) me to. Importantshtë e rëndësishme të theksohet se substanca sinjalizuese vepron në receptorin nga jashtë, dhe ndryshimet vazhdojnë brenda qelizës. Rezulton se membrana transmetoi informacion nga mjedisi në mjedisin e brendshëm të qelizës.

11. Aktiviteti enzimatik katalitik. Enzimat mund të nguliten në membranë ose të lidhen me sipërfaqen e saj (brenda dhe jashtë qelizës), dhe aty ata kryejnë aktivitetin e tyre enzimatik.

12. Ndryshimi i formës së sipërfaqes dhe sipërfaqes së saj. Kjo lejon që membrana të formojë rritje jashtë ose, anasjelltas, invaginim në qelizë.

13. Aftësia për të krijuar kontakte me membranat e tjera qelizore.

14. Ngjitja është aftësia për t'u ngjitur në sipërfaqe të ngurta.

Një listë e shkurtër e vetive të membranës

  • Përshkueshmëri.
  • Endocitoza, ekzocitoza, transcytosis.
  • Potencialet.
  • Nervozizëm.
  • Aktiviteti enzimatik.
  • Kontaktet.
  • Ngjitja.

Funksionet e membranës

1. Izolimi jo i plotë i përmbajtjes së brendshme nga mjedisi i jashtëm.

2. Gjëja kryesore në punën e membranës qelizore është shkëmbim të ndryshme substancave midis qelizës dhe mjedisit ndërqelizor. Kjo është për shkak të një vetie të tillë të membranës si përshkueshmëria. Përveç kësaj, membrana rregullon këtë shkëmbim duke rregulluar përshkueshmërinë e saj.

3. Një funksion tjetër i rëndësishëm i membranës është krijimin e një ndryshimi në potencialet kimike dhe elektrike midis anëve të saj të brendshme dhe të jashtme. Për shkak të kësaj, brenda qelizës ka një potencial elektrik negativ -.

4. Përmes membranës gjithashtu kryhet shkëmbimi i informacionit midis qelizës dhe mjedisit të saj. Receptorët molekularë të veçantë të vendosur në membranë mund të lidhen me substancat kontrolluese (hormonet, ndërmjetësit, moduluesit) dhe të shkaktojnë reaksione biokimike në qelizë, duke çuar në ndryshime të ndryshme në funksionimin e qelizës ose në strukturat e saj.

Video:Struktura e membranës qelizore

Leksion video:Detaje rreth strukturës së membranës dhe transportit

Struktura e membranës

Membrana qelizore ka një funksion të gjithanshëm me tre shtresa struktura. Shtresa e saj e mesme e yndyrës është e vazhdueshme, dhe shtresat e sipërme dhe të poshtme të proteinave e mbulojnë atë në formën e një mozaiku të zonave të veçanta të proteinave. Shtresa yndyrore është baza që siguron izolimin e qelizës nga mjedisi, duke e izoluar atë nga mjedisi. Në vetvete, ajo depërton shumë dobët në substanca të tretshme në ujë, por lejon lehtësisht ato të tretshme në yndyrë. Prandaj, përshkueshmëria e membranës për substancat e tretshme në ujë (për shembull, jonet) duhet të pajiset me struktura të veçanta proteinike - dhe.

Më poshtë janë fotomikrografitë e membranave të vërteta qelizore të qelizave kontaktuese, të marra duke përdorur një mikroskop elektronik, si dhe një vizatim skematik që tregon membranën me tre shtresa dhe mozaikitetin e shtresave të saj të proteinave. Për të zmadhuar imazhin, klikoni mbi të.

Imazh i veçantë i shtresës së brendshme lipidike (yndyrore) të membranës qelizore, të përshkuar me proteina të integruara të integruara. Shtresat e sipërme dhe të poshtme të proteinave hiqen në mënyrë që të mos ndërhyjnë në shikimin e shtresës së dyfishtë të lipideve

Fotografia e mësipërme: Paraqitje jo e plotë skematike e membranës qelizore (muri qelizor) siç tregohet në Wikipedia.

Vini re se shtresat e jashtme dhe të brendshme të proteinave janë hequr nga membrana në mënyrë që të mund të shohim më mirë shtresën qendrore yndyrore të dyfishtë të lipideve. Në një membranë të vërtetë qelizore, "ishujt" e mëdhenj të proteinave notojnë sipër dhe poshtë përgjatë filmit yndyror (topa të vegjël në figurë), dhe membrana rezulton të jetë më e trashë, me tre shtresa: proteinë-yndyrë-proteinë ... Pra, në fakt duket si një sanduiç me dy "feta bukë" proteinike me një shtresë të trashë "gjalpi" në mes, d.m.th. ka një strukturë me tre shtresa, jo një me dy shtresa.

Në këtë figurë, globullat e vegjël blu dhe të bardhë korrespondojnë me "kokat" e lipideve hidrofile (të lagështa), dhe "vargjet" që i bashkëngjiten atyre korrespondojnë me "bishtat" hidrofobikë (jo të lagështueshëm). Nga proteinat, tregohen vetëm proteina integrale të membranës nga skaji në skaj (globula të kuqe dhe spirale të verdha). Pikat e verdha ovale brenda membranës janë molekula kolesteroli.Zinxhirët e rruazave të verdhë-jeshile në pjesën e jashtme të membranës janë zinxhirë oligosakaridë që formojnë glikokaliksin. Glikokaliksi është si një "push" i karbohidrateve ("sheqerit") në membranë, i formuar nga molekulat e gjata të karbohidrateve-proteinave që dalin jashtë tij.

I gjallë është një qese e vogël "proteina-yndyrë" e mbushur me një përmbajtje gjysmë të lëngshme si pelte, e cila është e përshkuar me filma dhe tuba.

Muret e kësaj qese formohen nga një film yndyror i dyfishtë (lipid), i mbuluar me proteina nga brenda dhe jashtë - membrana qelizore. Prandaj, membrana thuhet se ka strukturë me tre shtresa : proteinë-yndyrë-proteinë... Ekzistojnë gjithashtu shumë membrana yndyrore të ngjashme brenda qelizës, të cilat ndajnë hapësirën e saj të brendshme në ndarje. Organelet qelizore janë të rrethuara nga të njëjtat membrana: bërthama, mitokondria, kloroplastet. Pra, membrana është një strukturë molekulare universale e natyrshme në të gjitha qelizat dhe të gjithë organizmat e gjallë.

Në të majtë nuk është një model real, por artificial i një pjese të membranës biologjike: kjo është një fotografi e shtresës dyfishe fosfolipidike yndyrore (d.m.th., një shtresë e dyfishtë) në procesin e modelimit të dinamikës së saj molekulare. Tregohet qeliza e llogaritur e modelit - 96 molekula PC ( f osfatidil NS olina) dhe 2304 molekula uji, gjithsej 20544 atome.

Në të djathtë është një model vizual i një molekule të vetme të atij lipidi, nga i cili është mbledhur shtresa e dyfishtë e lipideve të membranës. Në pjesën e sipërme ka një kokë hidrofile (të dashur për ujin), dhe në pjesën e poshtme ka dy bishta hidrofobikë (të frikësuar nga uji). Ky lipid ka një emër të thjeshtë: 1-steroyl-2-docosahexaenoyl-Sn-glicero-3-phosphatidylcholine (18: 0/22: 6 (n-3) cis PC), por nuk keni nevojë ta mësoni përmendësh nëse nuk planifikoni ta nxisni mësuesin tuaj me thellësinë e njohurive tuaja.

Mund të jepet një përkufizim shkencor më i saktë i një qelize:

Ashtë i kufizuar nga një membranë aktive, një sistem heterogjen i rregulluar, i strukturuar i biopolimerëve që marrin pjesë në një grup të vetëm të proceseve metabolike, të energjisë dhe informacionit, dhe gjithashtu kryen mirëmbajtjen dhe riprodhimin e të gjithë sistemit në tërësi.

Brenda qelizës është gjithashtu e përshkuar me membrana, dhe midis membranave nuk ka ujë, por një xhel / sol viskoz me densitet të ndryshueshëm. Prandaj, molekulat ndërvepruese në qelizë nuk notojnë lirshëm, si në një epruvetë me një tretësirë ​​ujore, por kryesisht ulen (imobilizohen) në strukturat polimerike të citoskeletit ose membranave ndërqelizore. Dhe për këtë arsye, reaksionet kimike ndodhin brenda qelizës pothuajse si në një të ngurtë, dhe jo në një lëng. Membrana e jashtme që rrethon qelizën është gjithashtu e mbuluar me enzima dhe receptorë molekularë, gjë që e bën atë një pjesë shumë aktive të qelizës.

Membrana qelizore (plasmalemma, plasmolemma) është një membranë aktive që ndan qelizën nga mjedisi dhe e lidh atë me mjedisin. © Sazonov V.F., 2016.

Nga ky përkufizim i membranës, rrjedh se ajo nuk kufizon vetëm qelizën, por po punon aktivisht duke e lidhur atë me mjedisin e tij.

Yndyra nga e cila përbëhen membranat është e veçantë, prandaj molekulat e saj zakonisht quhen jo vetëm yndyrë, por "Lipidet", "fosfolipidet", "sfingolipidet"... Filmi i membranës është i dyfishtë, domethënë përbëhet nga dy filma të ngjitur me njëri -tjetrin. Prandaj, në librat shkollorë ata shkruajnë se baza e membranës qelizore përbëhet nga dy shtresa lipidesh (ose të " shtrese e dyfishte", dmth një shtresë e dyfishtë). Për secilën shtresë të veçantë lipide, njëra anë mund të laget me ujë, dhe tjetra jo. Pra, këto filma ngjiten me njëri-tjetrin pikërisht me anët e tyre jo të lagështa.

Membrana bakteriale

Membrana qelizore prokariotike e baktereve gram-negative përbëhet nga disa shtresa, të paraqitura në figurën më poshtë.
Veshja e shtresave të baktereve gram-negative:
1. Membrana citoplazmike e brendshme me tre shtresa, e cila është në kontakt me citoplazmën.
2. Muri qelizor, i cili përbëhet nga murein.
3. Membrana citoplazmike e jashtme me tre shtresa, e cila ka të njëjtin sistem të lipideve me komplekse proteinash si membrana e brendshme.
Komunikimi i qelizave bakteriale gram-negative me botën e jashtme përmes një strukture kaq komplekse me tre faza nuk u jep atyre një avantazh në mbijetesë në kushte të vështira në krahasim me bakteret gram-pozitive, të cilat kanë një membranë më pak të fuqishme. Ata tolerojnë po aq dobët temperaturat e larta, aciditetin dhe rënien e presionit.

Leksion video:Plazma membrana. E.V. Cheval, Ph.D.

Leksion video:Membrana si kufi qelizor. A. Ilyaskin

Rëndësia e kanaleve të joneve të membranës

Easyshtë e lehtë të kuptohet se vetëm substancat e tretshme në yndyrë mund të hyjnë në qelizë përmes membranës yndyrore. Këto janë yndyrna, alkoole, gazra. Për shembull, në eritrocitet, oksigjeni dhe dioksidi i karbonit kalojnë lehtësisht brenda dhe jashtë drejtpërdrejt përmes membranës. Por uji dhe substancat e tretshme në ujë (për shembull, jonet) thjesht nuk mund të kalojnë përmes membranës në asnjë qelizë. Kjo do të thotë se ata kanë nevojë për vrima të veçanta. Por nëse thjesht bëni një vrimë në filmin yndyror, atëherë ai menjëherë do të tërhiqet prapa. Çfarë të bëni? U gjet një rrugëdalje në natyrë: është e nevojshme të bëhen struktura të veçanta të transportit të proteinave dhe t'i shtrijnë ato nëpër membranë. Kështu merren kanalet për kalimin e substancave të patretshme në yndyrë - kanalet jonike të membranës qelizore.

Pra, për t’i dhënë membranës së saj veti shtesë të përshkueshmërisë ndaj molekulave polare (jonet dhe uji), qeliza sintetizon proteina të veçanta në citoplazmë, të cilat më pas inkorporohen në membranë. Ato janë të dy llojeve: proteina transportuese (për shembull, ATPazat e transportit) dhe proteina që formojnë kanale (krijuesit e kanaleve). Këto proteina përfshihen në shtresën e dyfishtë të yndyrës të membranës dhe formojnë struktura transporti në formën e transportuesve ose në formën e kanaleve jonike. Substanca të ndryshme të tretshme në ujë tani mund të kalojnë nëpër këto struktura transporti, të cilat përndryshe nuk mund të kalojnë përmes filmit të membranës yndyrore.

Në përgjithësi, proteinat e ndërtuara në membranë quhen gjithashtu integral, pikërisht sepse ato duket se përfshihen në përbërjen e membranës dhe depërtojnë në të përmes dhe përmes. Proteina të tjera, jo integrale, formojnë, si të thuash, ishuj që "notojnë" përgjatë sipërfaqes së membranës: ose përgjatë sipërfaqes së saj të jashtme ose përgjatë sipërfaqes së saj të brendshme. Në fund të fundit, të gjithë e dinë që yndyra është një lubrifikant i mirë dhe është e lehtë të rrëshqasësh mbi të!

përfundimet

1. Në përgjithësi, membrana është me tre shtresa:

1) shtresa e jashtme e proteinave "ishuj",

2) "det" yndyror me dy shtresa (dyfishe lipidike), d.m.th. film lipid i dyfishtë,

3) shtresa e brendshme e proteinave "ishuj".

Por ekziston edhe një shtresë e jashtme e lirshme - glikokaliksi, i cili formohet nga glikoproteinat që dalin jashtë membranës. Ata janë receptorë molekularë me të cilët lidhen agjentët sinjalizues.

2. Struktura të veçanta proteinike janë ndërtuar në membranë, duke siguruar përshkueshmërinë e saj për jonet ose substanca të tjera. Mos harroni se në disa vende deti i yndyrës është i përshkuar me proteina integrale përmes dhe përmes. Dhe janë proteinat integrale që formojnë të veçanta strukturat e transportit membrana qelizore (shih pjesën 1_2 Mekanizmat e transportit të membranës). Përmes tyre, substancat hyjnë në qelizë, dhe gjithashtu hiqen nga qeliza në pjesën e jashtme.

3. Në të dyja anët e membranës (të jashtme dhe të brendshme), si dhe brenda membranës, mund të vendosen proteina enzimash, të cilat ndikojnë si në gjendjen e vetë membranës ashtu edhe në jetën e të gjithë qelizës.

Pra, membrana qelizore është një strukturë aktive e ndryshueshme që punon në mënyrë aktive në interes të të gjithë qelizës dhe e lidh atë me botën e jashtme, dhe nuk është vetëm një "guaskë mbrojtëse". Kjo është gjëja më e rëndësishme që duhet të dini për membranën qelizore.

Në mjekësi, proteinat e membranës shpesh përdoren si objektiva për ilaçe. Receptorët veprojnë si objektiva të tillë, kanalet jonike, enzimat, sistemet e transportit. Kohët e fundit, përveç membranës, një objektiv për substanca mjekësore gjithashtu bëhen gjene të fshehura në bërthamën e qelizës.

Video:Hyrje në biofizikën e membranës qelizore: Struktura e membranave 1 (Vladimirov Yu.A.)

Video:Historia, struktura dhe funksioni i membranës qelizore: Struktura e membranës 2 (Vladimirov Yu.A.)

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

Një membranë qelizore është një film ultra i hollë në sipërfaqen e një qelize ose organele qelizore, i përbërë nga një shtresë lipide bimolekulare me proteina dhe polisaharide të ngulitura.

Funksionet e membranës:

  • · Barrierë - siguron një metabolizëm të rregulluar, selektiv, pasiv dhe aktiv me mjedisin. Për shembull, membrana peroksizome mbron citoplazmën nga peroksidet që janë të dëmshme për qelizën. Përshkueshmëria selektive do të thotë që përshkueshmëria e membranës ndaj atomeve ose molekulave të ndryshme varet nga madhësia e tyre, ngarkesa elektrike dhe vetitë kimike. Përshkueshmëria selektive siguron ndarjen e ndarjeve të qelizave dhe qelizave nga mjedisi dhe i furnizon ato me substancat e nevojshme.
  • · Transporti - substancat transportohen përmes membranës brenda dhe jashtë qelizës. Transporti përmes membranave siguron: shpërndarjen e lëndëve ushqyese, heqjen e produkteve përfundimtare metabolike, sekretimin e substancave të ndryshme, krijimin e gradientëve jonikë, ruajtjen e pH -së optimale dhe përqendrimit të joneve në qelizë, të cilat janë të nevojshme për funksionimin e enzimave qelizore. Grimcat që për asnjë arsye nuk janë në gjendje të kalojnë shtresën dyfishe fosfolipidike (për shembull, për shkak të vetive hidrofile, pasi membrana brenda është hidrofobike dhe nuk lejon që substancat hidrofile të kalojnë, ose për shkak të madhësisë së tyre të madhe), por të nevojshme për qelizën , mund të depërtojë përmes membranës përmes proteinave bartëse të veçanta (transportuesit) dhe proteinave të kanalit ose nga endocitoza. Me transport pasiv, substancat kalojnë në shtresën dyfishe të lipideve pa konsum të energjisë përgjatë gradientit të përqendrimit me anë të difuzionit. Një variant i këtij mekanizmi është përhapja e lehtësuar, në të cilën një molekulë specifike ndihmon një substancë të kalojë nëpër membranë. Kjo molekulë mund të ketë një kanal që lejon të kalojë vetëm një lloj substance. Transporti aktiv kërkon konsum të energjisë, pasi ndodh kundër gradientit të përqendrimit. Ekzistojnë proteina të veçanta të pompës në membranë, përfshirë ATPazën, e cila pompon në mënyrë aktive jonet e kaliumit (K +) në qelizë dhe pompon jonet e natriumit (Na +) nga ajo.
  • Matrica - siguron një aranzhim dhe orientim të caktuar reciprok të proteinave të membranës, ndërveprimin e tyre optimal.
  • Mekanike - siguron autonominë e qelizës, strukturat e saj ndërqelizore, si dhe lidhjen me qelizat e tjera (në inde). Muret qelizore luajnë një rol të rëndësishëm në sigurimin e funksionit mekanik, dhe te kafshët, substanca ndërqelizore.
  • Energjia - gjatë fotosintezës në kloroplastet dhe frymëmarrjes qelizore në mitokondri, sistemet e transferimit të energjisë veprojnë në membranat e tyre, në të cilat përfshihen edhe proteinat;
  • Receptor - disa proteina në membranë janë receptorë (molekula përmes të cilave qeliza percepton sinjale të caktuara). Për shembull, hormonet që qarkullojnë në gjak veprojnë vetëm në ato qeliza të synuara që kanë receptorë që korrespondojnë me këto hormone. Neurotransmetuesit ( substanca kimike duke siguruar që impulset nervore) gjithashtu lidhen me proteinat e veçanta të receptorëve të qelizave të synuara.
  • Enzimatike - proteinat e membranës shpesh janë enzima. Për shembull, membranat plazmatike të qelizave epiteliale të zorrëve përmbajnë enzima tretëse.
  • · Zbatimi i gjenerimit dhe kryerja e biopotencialeve. Me ndihmën e membranës, një përqendrim konstant i joneve ruhet në qelizë: përqendrimi i jonit K + brenda qelizës është shumë më i lartë se jashtë, dhe përqendrimi i Na + është shumë më i ulët, gjë që është shumë e rëndësishme, pasi kjo siguron ruajtjen e diferencës potenciale në membranë dhe gjenerimin e një impulsi nervor.
  • · Etiketimi i qelizave - ka antigjene në membranë që veprojnë si shënues - "etiketa" që ju lejojnë të identifikoni qelizën. Këto janë glikoproteina (domethënë proteina me zinxhirë anësorë të degëzuar oligosakaridë të bashkangjitur në to) që luajnë rolin e "antenave". Për shkak të morisë së konfigurimeve të zinxhirit anësor, është e mundur të bëhet një shënues specifik për secilin lloj qelize. Me ndihmën e shënuesve, qelizat mund të njohin qelizat e tjera dhe të veprojnë në bashkëpunim me to, për shembull, gjatë formimit të organeve dhe indeve. Gjithashtu lejon sistemin imunitar të njohë antigjenet e huaja.

Disa molekula proteine ​​përhapen lirshëm në rrafshin e shtresës lipidike; në gjendje normale, pjesë të molekulave të proteinave që dalin nga anët e kundërta të membranës qelizore nuk e ndryshojnë pozicionin e tyre.

Morfologjia specifike e membranave qelizore përcakton karakteristikat e tyre elektrike, ndër të cilat më të rëndësishmet janë kapaciteti dhe përçueshmëria.

Karakteristikat kapacitive përcaktohen kryesisht nga shtresa dyfishe fosfolipidike, e cila është e padepërtueshme ndaj joneve të hidratuar dhe në të njëjtën kohë mjaft e hollë (rreth 5 nm) për të siguruar ndarjen dhe grumbullimin efektiv të ngarkesave, dhe ndërveprimin elektrostatik të kationeve dhe anioneve. Përveç kësaj, vetitë kapacitive të membranave qelizore janë një nga arsyet që përcaktojnë karakteristikat kohore të proceseve elektrike që ndodhin në membranat qelizore.

Përçueshmëria (g) është reciproke e rezistencës elektrike dhe është e barabartë me raportin e rrymës totale transmembrane për një jon të caktuar me vlerën që shkaktoi diferencën e tij potenciale transmembrane.

Substanca të ndryshme mund të shpërndahen përmes shtresës fosfolipidike, dhe shkalla e përshkueshmërisë (P), domethënë aftësia e membranës qelizore për të kaluar këto substanca, varet nga ndryshimi në përqendrimin e substancës difuze në të dy anët e membranës, tretshmëria e tij në lipide dhe vetitë e membranës qelizore. Shkalla e difuzionit për jonet e ngarkuar në një fushë konstante në membranë përcaktohet nga lëvizshmëria e joneve, trashësia e membranës dhe shpërndarja e joneve në membranë. Për jo-elektrolitet, përshkueshmëria e membranës nuk ndikon në përçueshmërinë e saj, pasi jo-elektrolitet nuk mbajnë ngarkesa, domethënë, ata nuk mund të mbajnë një rrymë elektrike.

Përçueshmëria e membranës është një masë e përshkueshmërisë së saj jonike. Një rritje e përçueshmërisë tregon një rritje të numrit të joneve që kalojnë nëpër membranë.

Një veti e rëndësishme e membranave biologjike është rrjedhshmëria. Të gjitha membranat qelizore janë struktura të lëvizshme të lëngjeve: shumica e molekulave të tyre lipide dhe proteina janë në gjendje të lëvizin mjaft shpejt në rrafshin e membranës

Membrana është një strukturë super e hollë që formon sipërfaqet e organeleve dhe qelizën në tërësi. Të gjitha membranat kanë një strukturë të ngjashme dhe janë të lidhura në një sistem.

Përbërje kimike

Membranat qelizore janë kimikisht homogjene dhe përbëhen nga proteina dhe lipide të grupeve të ndryshme:

  • fosfolipide;
  • galaktolipide;
  • sulfolipidet.

Ato gjithashtu përfshijnë acidet nukleike, polisakaridet dhe substanca të tjera.

Vetitë fizike

Në temperatura normale, membranat janë në një gjendje kristali të lëngët dhe luhaten vazhdimisht. Viskoziteti i tyre është afër atij të vajit vegjetal.

Membrana është e rikuperueshme, e qëndrueshme, elastike dhe poroze. Trashësia e membranave është 7-14 nm.

TOP-4 artikujqë lexojnë së bashku me këtë

Membrana është e padepërtueshme për molekulat e mëdha. Molekulat dhe jonet e vogla mund të kalojnë nëpër poret dhe vetë membranën nën ndikimin e dallimeve të përqendrimit në anët e ndryshme të membranës, si dhe me ndihmën e proteinave transportuese.

Model

Në mënyrë tipike, struktura e membranave përshkruhet duke përdorur një model mozaiku me lëng. Membrana ka një kornizë - dy rreshta molekulash lipidesh, fort si tulla ngjitur me njëra -tjetrën.

Oriz. 1. Membrana biologjike e tipit sanduiç.

Në të dy anët, sipërfaqja e lipideve është e mbuluar me proteina. Modeli i mozaikut formohet nga molekulat e proteinave të shpërndara në mënyrë të pabarabartë në sipërfaqen e membranës.

Sipas shkallës së zhytjes në shtresën bilipide, molekulat e proteinave ndahen në tre grupe:

  • transmembranore;
  • i zhytur;
  • sipërfaqësore.

Proteinat sigurojnë vetinë kryesore të membranës - përshkueshmërinë e saj selektive ndaj substancave të ndryshme.

Llojet e membranave

Të gjitha membranat qelizore sipas lokalizimit mund të ndahen në llojet e mëposhtme:

  • në natyrë;
  • bërthamore;
  • membranat e organeleve.

Membrana e jashtme citoplazmike, ose plasmolema, është kufiri i qelizës. Duke u lidhur me elementët e citoskeletit, ai ruan formën dhe madhësinë e tij.

Oriz. 2. Citoskeleti.

Membrana bërthamore, ose karyolema, është kufiri i përmbajtjes bërthamore. Shtë ndërtuar nga dy membrana, shumë të ngjashme me atë të jashtme. Membrana e jashtme e bërthamës është e lidhur me membranat retikulumin endoplazmatik(EPS) dhe, përmes poreve, me një membranë të brendshme.

Membranat EPS depërtojnë në të gjithë citoplazmën, duke formuar sipërfaqe në të cilat sintetizohen substanca të ndryshme, përfshirë proteinat e membranës.

Membranat organoide

Shumica e organeleve kanë një strukturë membranore.

Muret janë ndërtuar nga një membranë:

  • kompleksi Golgi;
  • vakuola;
  • lizozome.

Plastidet dhe mitokondria janë ndërtuar nga dy shtresa të membranave. Membrana e tyre e jashtme është e lëmuar, ndërsa membrana e brendshme formon shumë palosje.

Veçoritë e membranave fotosintetike të kloroplastit janë molekula të klorofilit të ngulitura.

Qelizat e kafshëve kanë një shtresë karbohidrate në sipërfaqen e membranës së jashtme të quajtur glikokaliks.

Oriz. 3. Glikokaliksi.

Glikokaliksi më i zhvilluar është në qelizat e epitelit të zorrëve, ku krijon kushte për tretje dhe mbron plazmolemën.

Tabela "Struktura e membranës qelizore"

Çfarë kemi mësuar?

Ne shqyrtuam strukturën dhe funksionin e membranës qelizore. Membrana është një barrierë selektive (selektive) e qelizës, bërthamës dhe organeleve. Struktura e membranës qelizore përshkruhet me një model mozaiku të lëngshëm. Sipas këtij modeli, molekulat e proteinave janë ngulitur në një shtresë të dyfishtë të lipideve viskoze.

Testoni sipas temës

Vlerësimi i raportit

Vleresim mesatar: 4.5. Vlerësimet totale të marra: 100.

Qelizë- njësi strukturore dhe funksionale vetë-rregulluese e indeve dhe organeve. Teoria qelizore e strukturës së organeve dhe indeve u zhvillua nga Schleiden dhe Schwann në 1839. Më vonë, me ndihmën e mikroskopisë elektronike dhe ultracentrifugimit, ishte e mundur të sqarohej struktura e të gjitha organeleve kryesore të qelizave të kafshëve dhe bimëve (Fig. 1)

Oriz. 1. Skema e strukturës së qelizës së organizmave shtazorë

Pjesët kryesore të qelizës janë citoplazma dhe bërthama. Çdo qelizë është e rrethuar nga një membranë shumë e hollë që kufizon përmbajtjen e saj.

Membrana qelizore quhet plazma membrana dhe karakterizohet nga përshkueshmëria selektive. Kjo pronë lejon ushqyesit thelbësorë dhe elemente kimike depërtojnë në qelizë, dhe produktet e tepërta e lënë atë. Membrana plazmatike përbëhet nga dy shtresa të molekulave të lipideve me përfshirjen e proteinave specifike. Lipidet kryesore të membranës janë fosfolipidet. Ato përmbajnë fosfor, një kokë polare dhe dy bishta jo polarë të acideve yndyrore me zinxhirë të gjatë. Lipidet membranore përfshijnë kolesterinë dhe estere të kolesterolit. Në përputhje me modelin e mozaikut të lëngshëm të strukturës, membranat përmbajnë përfshirje të molekulave të proteinave dhe lipideve që mund të përzihen në lidhje me shtresën e dyfishtë. Çdo lloj membrana e çdo qelize shtazore karakterizohet nga përbërja e tij relativisht konstante e lipideve.

Strukturisht, proteinat e membranës ndahen në dy lloje: integrale dhe periferike. Proteinat periferike mund të hiqen nga membrana pa e shkatërruar atë. Ekzistojnë katër lloje të proteinave të membranës: proteinat transportuese, enzimat, receptorët dhe proteinat strukturore. Disa proteina të membranës kanë aktivitet enzimatik, ndërsa të tjerët lidhin substanca të caktuara dhe lehtësojnë transferimin e tyre në qelizë. Proteinat sigurojnë disa rrugë për lëvizjen e substancave nëpër membrana: ato formojnë pore të mëdha, të përbërë nga disa nënnjësi proteine, të cilat lejojnë molekulat e ujit dhe jonet të lëvizin midis qelizave; formojnë kanale jonike të specializuara për lëvizjen e llojeve të caktuara të joneve nëpër membranë në kushte të caktuara. Proteinat strukturore shoqërohen me shtresën e brendshme të lipideve dhe sigurojnë citoskeletin e qelizës. Citoskeleti i jep forcë mekanike membranës qelizore. Në membranat e ndryshme, proteinat përbëjnë 20 deri në 80% të masës. Proteinat e membranës mund të lëvizin lirshëm në rrafshin anësor.

Membrana gjithashtu përmban karbohidrate, të cilat mund të lidhen në mënyrë kovalente me lipidet ose proteinat. Ekzistojnë tre lloje të karbohidrateve të membranës: glikolipidet (gangliosidet), glikoproteinat dhe proteoglikanet. Shumica e lipideve të membranës janë në gjendje të lëngshme dhe kanë një rrjedhshmëri të caktuar, d.m.th. aftësia për të lëvizur nga një zonë në tjetrën. Në pjesën e jashtme të membranës ka vende receptore që lidhin hormone të ndryshme. Rajone të tjera të veçanta të membranës mund të njohin dhe lidhin disa proteina të huaja për këto qeliza dhe një sërë komponimesh biologjikisht aktive.

Hapësira e brendshme e qelizës është e mbushur me citoplazmë, në të cilën ndodhin shumica e reaksioneve të metabolizmit qelizor të katalizuar nga enzimat. Citoplazma përbëhet nga dy shtresa: e brendshme, e quajtur endoplazma, dhe periferike, ektoplazma, e cila është shumë viskoze dhe pa kokrriza. Të gjithë përbërësit e një qelize ose organele janë të vendosura në citoplazmë. Organelet më të rëndësishme të qelizës janë retikuli endoplazmatik, ribozomet, mitokondria, aparati Golgi, lizozomet, mikrofilamentet dhe mikrotubulat, peroksizomet.

Retikulumin endoplazmatikështë një sistem kanalesh dhe zgavrash të ndërlidhura që përshkojnë të gjithë citoplazmën. Ajo siguron transport të substancave nga mjedisi dhe brenda qelizave. Rrjeti endoplazmatik shërben gjithashtu si depo për jonet ndërqelizore Ca 2+ dhe shërben si vendi kryesor për sintezën e lipideve në qelizë.

Ribozomet - grimca sferike mikroskopike me diametër 10-25 nm. Ribozomet gjenden lirshëm në citoplazmë ose lidhen me sipërfaqen e jashtme të membranave të retikulumit endoplazmatik dhe membranës bërthamore. Ata ndërveprojnë me ARN të dërguar dhe transportojnë, dhe proteinat sintetizohen në to. Ata sintetizojnë proteina që hyjnë në cisternat ose aparatin Golgi, dhe pastaj lëshohen jashtë. Ribozomet, të vendosura lirshëm në citoplazmë, sintetizojnë proteina për përdorim nga vetë qeliza, dhe ribozomet e lidhura me retikulumin endoplazmatik prodhojnë proteinë që hiqet nga qeliza. Proteinat e ndryshme funksionale sintetizohen në ribosome: proteina bartëse, enzima, receptorë, proteina citoskeleti.

Aparat Golgi formuar nga një sistem tubulash, cisternash dhe vezikulash. Ajo shoqërohet me retikulumin endoplazmatik, dhe substancat biologjikisht aktive të marra këtu ruhen në një formë të ngjeshur në fshikëzat sekretore. Këto të fundit ndahen vazhdimisht nga aparati Golgi, transportohen në membranën qelizore dhe bashkohen me të, dhe substancat që përmbahen në vezikula hiqen nga qeliza gjatë ekzocitozës.

Lisozomet - grimca të rrethuara nga një membranë me madhësi 0.25-0.8 mikronë. Ato përmbajnë enzima të shumta të përfshira në prishjen e proteinave, polisakarideve, yndyrave, acideve nukleike, baktereve dhe qelizave.

Peroksizome të formuar nga një rrjetëz endoplazmatik i lëmuar, ngjajnë me lizozomet dhe përmbajnë enzima që katalizojnë dekompozimin e peroksidit të hidrogjenit, i cili zbërthehet nën ndikimin e peroksidazave dhe katalazës.

Mitokondria përmbajnë membrana të jashtme dhe të brendshme dhe janë "stacioni i energjisë" i qelizës. Mitokondria janë struktura të rrumbullakëta ose të zgjatura me një membranë të dyfishtë. Membrana e brendshme formon palosje që dalin në mitokondri - cristae. Ata sintetizojnë ATP, oksidojnë substratet e ciklit të Krebs dhe kryejnë shumë reaksione biokimike. Molekulat ATP të formuara në mitokondri shpërndahen në të gjitha pjesët e qelizës. Mitokondria përmban një sasi të vogël të ADN -së, ARN -së, ribozomeve dhe me pjesëmarrjen e tyre ndodh përtëritja dhe sinteza e mitokondrive të reja.

Mikrofilamente janë fije proteine ​​të holla, të përbëra nga miozina dhe aktina, dhe formojnë aparatin kontraktues të qelizës. Mikrofilamentet janë të përfshirë në formimin e palosjeve ose zgjatimeve të membranës qelizore, si dhe në lëvizjen e strukturave të ndryshme brenda qelizave.

Mikrotubulat formojnë bazën e citoskeletit dhe sigurojnë forcën e tij. Citoskeleti u jep qelizave një pamje dhe formë karakteristike, shërben si një pikë lidhëse për organelet ndërqelizore dhe trupa të ndryshëm. Në qelizat nervore, tufa mikrotubulash përfshihen në transportin e substancave nga trupi i qelizës në skajet e aksoneve. Me pjesëmarrjen e tyre, funksionimi i gishtit mitotik kryhet gjatë ndarjes së qelizave. Ata luajnë rolin e elementeve motorikë në villi dhe flagella në eukariotët.

Bërthamëështë struktura bazë e qelizës, është e përfshirë në transmetimin e tipareve trashëgimore dhe në sintezën e proteinave. Bërthama është e rrethuar nga një membranë bërthamore që përmban shumë pore bërthamore përmes së cilës shkëmbehen substanca të ndryshme midis bërthamës dhe citoplazmës. Brenda tij ka një bërthamë. Roleshtë vërtetuar roli i rëndësishëm i bërthamës në sintezën e ARN -së ribosomale dhe proteinave të histonit. Pjesa tjetër e bërthamës përmban kromatinë, e cila përbëhet nga ADN, ARN dhe një numër proteinash specifike.

Funksionet e membranës qelizore

Membranat qelizore luajnë një rol të rëndësishëm në rregullimin e metabolizmit ndërqelizor dhe ndërqelizor. Ato janë të depërtueshme në mënyrë selektive. Struktura e tyre specifike bën të mundur sigurimin e funksioneve pengesë, transportuese dhe rregullatore.

Funksioni pengesë manifestohet në kufizimin e depërtimit të komponimeve të tretura në ujë përmes membranës. Membrana është e papërshkueshme nga molekulat e mëdha të proteinave dhe anionet organike.

Funksioni rregullator membrana konsiston në rregullimin e metabolizmit ndërqelizor në përgjigje të ndikimeve kimike, biologjike dhe mekanike. Ndikimet e ndryshme perceptohen nga receptorët e veçantë të membranës me një ndryshim të mëvonshëm në aktivitetin e enzimave.

Funksioni i transportit përmes membranave biologjike mund të kryhet në mënyrë pasive (difuzion, filtrim, osmozë) ose duke përdorur transport aktiv.

Përhapja - lëvizja e një gazi ose një substance të tretshme përgjatë përqendrimit dhe gradient elektrokimik... Shkalla e difuzionit varet nga përshkueshmëria e membranës qelizore, si dhe nga gradienti i përqendrimit për grimcat e pa ngarkuara, elektrike dhe gradientet e koncentrimit për grimcat e ngarkuara. Përhapje e thjeshtë ndodh përmes shtresës së dyfishtë të lipideve ose përmes kanaleve. Grimcat e ngarkuara lëvizin sipas një gradienti elektrokimik, ndërsa ato të ngarkuara ndjekin një gradient kimik. Për shembull, oksigjeni, hormonet steroide, ure, alkool, etj., Depërtojnë me difuzion të thjeshtë përmes shtresës lipidike të membranës. Jonet dhe grimcat e ndryshme lëvizin nëpër kanale. Kanalet jonike formohen nga proteinat dhe ndahen në kanale të kontrolluara dhe të pakontrolluara. Në varësi të selektivitetit, bëhet një dallim midis litarëve përzgjedhës të joneve që lejojnë të kalojë vetëm një jon dhe kanaleve që nuk kanë selektivitet. Kanalet kanë një grykë dhe një filtër selektiv, dhe kanalet e kontrolluara gjithashtu kanë një mekanizëm porta.

Përhapja e lehtësuar - një proces në të cilin substancat transportohen nëpër një membranë duke përdorur proteina të veçanta bartëse të membranës. Në këtë mënyrë, aminoacidet dhe monosakaridet hyjnë në qelizë. Ky lloj transporti është shumë i shpejtë.

Osmozë - lëvizja e ujit përmes membranës nga një zgjidhje me një më të ulët në një zgjidhje me një presion më të lartë osmotik.

Transport aktiv - transporti i substancave kundrejt gradientit të përqendrimit duke përdorur ATPazat e transportit (pompat e joneve). Ky transferim bëhet me shpenzimin e energjisë.

Në një masë më të madhe, Na + / K + -, Ca 2+ -dhe H + -pompat janë studiuar. Pompat janë të vendosura në membranat qelizore.

Një lloj transporti aktiv janë endocitoza dhe ekzocitoza Këta mekanizma transportojnë substanca më të mëdha (proteina, polisakaride, acide nukleike) që nuk mund të transportohen përmes kanaleve. Ky transport është më i zakonshëm në qelizat epiteliale të zorrëve, tubulat renale dhe endoteli vaskular.

Në endocitoza, membranat qelizore formojnë invaginacione brenda qelizës, të cilat, kur shkëputen, kthehen në vezikula. Gjatë ekzocitozës, vezikulat me përmbajtjen e tyre transferohen në membranën qelizore dhe bashkohen me të, dhe përmbajtja e vezikulave lëshohet në mjedisin jashtëqelizor.

Struktura dhe funksioni i membranës qelizore

Për të kuptuar proceset që sigurojnë ekzistencën e potencialeve elektrike në qelizat e gjalla, para së gjithash, është e nevojshme të kuptohet struktura e membranës qelizore dhe vetitë e saj.

Aktualisht, më i njohuri është modeli i membranës mozaik të lëngët i propozuar nga S. Singer dhe G. Nicholson në 1972. Membrana bazohet në një shtresë të dyfishtë fosfolipidesh (shtresë dyfishe), fragmentet hidrofobike të molekulave të të cilave janë zhytur në trashësia e membranës, dhe grupet polare hidrofile janë të orientuara nga jashtë, ato. në mjedisin ujor përreth (Fig. 2).

Proteinat e membranës janë të lokalizuara në sipërfaqen e membranës ose mund të futen në thellësi të ndryshme në zonën hidrofobike. Disa proteina përshkojnë membranën dhe grupe të ndryshme hidrofile të së njëjtës proteinë gjenden në të dy anët e membranës qelizore. Proteinat që gjenden në membranën plazmatike luajnë një rol shumë të rëndësishëm: ato marrin pjesë në formimin e kanaleve jonike, luajnë rolin e pompave të membranës dhe bartësve të substancave të ndryshme, dhe gjithashtu mund të kryejnë një funksion receptor.

Funksionet kryesore të membranës qelizore: pengesë, transport, rregullator, katalitik.

Funksioni pengesë është të kufizojë shpërndarjen e komponimeve të tretshme në ujë përmes membranës, e cila është e nevojshme për të mbrojtur qelizat nga substancat e huaja, toksike dhe për të ruajtur një përmbajtje relativisht konstante të substancave të ndryshme brenda qelizave. Kështu, membrana qelizore mund të ngadalësojë përhapjen e substancave të ndryshme me 100,000-10,000,000 herë.

Oriz. 2. Skema tre-dimensionale e modelit mozaik të lëngët të membranës Singer-Nicholson

Të paraqitura janë proteina integrale globulare të ngulitura në një shtresë lipidike. Disa proteina janë kanale jonike, të tjerat (glikoproteinat) përmbajnë zinxhirë anës oligosakarid të përfshirë në njohjen e qelizave të njëri -tjetrit dhe në indin ndërqelizor. Molekulat e kolesterolit janë ngjitur ngushtë me kokat e fosfolipideve dhe rregullojnë zonat ngjitur të "bishtave". Pjesët e brendshme të bishtit të molekulës fosfolipide nuk janë të kufizuara në lëvizjen e tyre dhe janë përgjegjëse për rrjedhshmërinë e membranës (Bretscher, 1985)

Membrana përmban kanale përmes të cilave depërtojnë jonet. Kanalet janë potencialisht të varur dhe potencialisht të pavarur. Kanalet e mundshme të mbyllura hapet kur ndryshon ndryshimi i mundshëm, dhe i pavarur nga potenciali(i rregulluar me hormone) hapet kur receptorët ndërveprojnë me substanca. Kanalet mund të hapen ose mbyllen falë portës. Dy lloje portash janë ndërtuar në membranë: aktivizimi(thellë në kanal) dhe joaktivizues(në sipërfaqen e kanalit). Porta mund të jetë në njërën nga tre gjendjet:

  • gjendje e hapur (të dy llojet e portave janë të hapura);
  • gjendje e mbyllur (porta e aktivizimit është e mbyllur);
  • gjendja e çaktivizimit (porta e çaktivizimit e mbyllur).

Një tipar tjetër karakteristik i membranave është aftësia për të kryer transferimin selektiv të joneve inorganike, ushqyesve dhe produkteve të ndryshme metabolike. Të bëjë dallimin midis sistemeve të transferimit (transportit) të substancave dhe atyre aktive. Pasiv transporti kryhet përmes kanaleve jonike me ose pa ndihmën e proteinave bartëse, dhe të tij forcë lëvizëseështë ndryshimi në potencialin elektrokimik të joneve midis hapësirës brenda dhe jashtëqelizore. Selektiviteti i kanaleve jonike përcaktohet nga parametrat e tij gjeometrikë dhe natyra kimike grupe që rreshtojnë muret e kanalit dhe grykën e tij.

Aktualisht, kanalet më të studiuara janë ato me përshkueshmëri selektive për jonet Na +, K +, Ca 2+, si dhe për ujin (të ashtuquajturat akuaporina). Diametri i kanaleve jonike, sipas studimeve të ndryshme, është 0.5-0.7 nm. Prodhimi i kanaleve mund të ndryshojë, 10 7 - 10 8 jone në sekondë mund të kalojnë nëpër një kanal jonik.

Aktiv transporti bëhet me shpenzimin e energjisë dhe kryhet nga të ashtuquajturat pompa jonike. Pompat jonike janë struktura molekulare të proteinave të ndërtuara në membranë dhe transferojnë jonet drejt një potenciali më të lartë elektrokimik.

Pompat mundësohen nga energjia e hidrolizës ATP. Aktualisht, Na + / K + - ATPase, Ca 2+ - ATPase, H + - ATPase, H + / K + - ATPase, Mg 2+ - ATPase janë studiuar mirë, të cilat sigurojnë lëvizjen e Na +, K +, Ca 2+ jone, respektivisht., H +, Mg 2+ të izoluar ose të konjuguar (Na + dhe K +; H + dhe K +). Mekanizmi molekular i transportit aktiv nuk është kuptuar plotësisht.

Të gjithë organizmat e gjallë në Tokë përbëhen nga qeliza, dhe secila qelizë është e rrethuar nga një guaskë mbrojtëse - një membranë. Sidoqoftë, funksionet e membranës nuk janë të kufizuara në mbrojtjen e organeleve dhe ndarjen e një qelize nga tjetra. Membrana qelizore është një mekanizëm kompleks që është i përfshirë drejtpërdrejt në riprodhimin, rigjenerimin, ushqimin, frymëmarrjen dhe shumë funksione të tjera të rëndësishme të qelizës.

Termi "membranë qelizore" ka ekzistuar për gati një shekull. Vetë fjala "membranë" e përkthyer nga latinishtja do të thotë "film". Por në rastin e membranës qelizore, do të ishte më e saktë të flitet për një grup prej dy filmash të lidhur në një mënyrë të caktuar, dhe, për më tepër, anët e ndryshme të këtyre filmave kanë veti të ndryshme.

Membrana qelizore (citolema, plasmalemma) është një membranë lipoproteine ​​me tre shtresa (yndyrë-proteina) që ndan secilën qelizë nga qelizat fqinje dhe mjedisin, dhe kryen shkëmbim të kontrolluar midis qelizave dhe mjedisit.

Me rëndësi vendimtare në këtë përkufizim nuk është se membrana qelizore ndan një qelizë nga tjetra, por që siguron ndërveprimin e saj me qelizat e tjera dhe mjedisin. Membrana është një strukturë shumë aktive, vazhdimisht funksionuese e qelizës, në të cilën shumë funksione janë caktuar nga natyra. Nga artikulli ynë do të mësoni gjithçka në lidhje me përbërjen, strukturën, vetitë dhe funksionet e membranës qelizore, si dhe rrezikun që paraqesin shkeljet në funksionimin e membranave qelizore për shëndetin e njeriut.

Historia e hulumtimit të membranës qelizore

Në 1925, dy shkencëtarë gjermanë, Gorter dhe Grendel, ishin në gjendje të kryenin një eksperiment kompleks mbi qelizat e kuqe të gjakut të gjakut të njeriut, eritrocitet. Me ndihmën e një goditjeje osmotike, studiuesit morën të ashtuquajturat "hije" - predha boshe të qelizave të kuqe të gjakut, pastaj i vendosën në një grumbull dhe matën sipërfaqen. Hapi tjetër ishte llogaritja e sasisë së lipideve në membranën qelizore. Me ndihmën e acetonit, shkencëtarët izoluan lipidet nga "hijet" dhe përcaktuan se ato ishin vetëm të mjaftueshme për një shtresë të dyfishtë të vazhdueshme.

Sidoqoftë, gjatë eksperimentit, u bënë dy gabime të mëdha:

    Përdorimi i acetonit nuk lejon izolimin absolut të të gjitha lipideve nga membranat;

    Sipërfaqja e "hijeve" u llogarit në bazë të peshës së thatë, e cila është gjithashtu e pasaktë.

Meqenëse gabimi i parë dha një minus në llogaritjet, dhe i dyti - një plus, rezultati i përgjithshëm doli të ishte çuditërisht i saktë, dhe shkencëtarët gjermanë sollën zbulimin më të rëndësishëm në botën shkencore - shtresën lipidike të membranës qelizore.

Në vitin 1935, një palë tjetër studiuesish, Danielle dhe Dawson, pas eksperimenteve të gjata në filmat bilipidë, arritën në përfundimin në lidhje me praninë e proteinave në membranat qelizore. Nuk kishte asnjë mënyrë tjetër për të shpjeguar pse këto filma kanë një tension kaq të lartë sipërfaqësor. Shkencëtarët paraqitën para publikut një model skematik të një membrana qelizore, të ngjashme me një sanduiç, ku shtresat homogjene të proteinave lipidike luajnë rolin e fetave të bukës, dhe midis tyre, në vend të gjalpit, ka një zbrazëti.

Në vitin 1950, me ndihmën e mikroskopit të parë elektronik, teoria e Danielle -Dawson u konfirmua pjesërisht - dy shtresa të përbëra nga koka lipide dhe proteina ishin qartë të dukshme në mikrografitë e membranës qelizore, dhe midis tyre një hapësirë ​​transparente e mbushur vetëm me bishta të lipideve dhe proteina.

Në vitin 1960, i udhëhequr nga këto të dhëna, mikrobiologu amerikan J. Robertson zhvilloi një teori të strukturës me tre shtresa të membranave qelizore, e cila për një kohë të gjatë u konsiderua e vetmja e saktë. Sidoqoftë, me zhvillimin e shkencës, gjithnjë e më shumë lindnin dyshime në lidhje me homogjenitetin e këtyre shtresave. Nga pikëpamja e termodinamikës, një strukturë e tillë është jashtëzakonisht e pafavorshme - do të ishte shumë e vështirë për qelizat të transportojnë substanca brenda dhe jashtë përmes të gjithë "sanduiçit". Përveç kësaj, është vërtetuar se membranat qelizore të indeve të ndryshme kanë trashësi dhe metoda të ndryshme të lidhjes, të cilat janë për shkak të funksioneve të ndryshme të organeve.

Në 1972, mikrobiologët S.D. Këngëtarja dhe G.L. Nicholson ishte në gjendje të shpjegonte të gjitha mospërputhjet në teorinë e Robertson me ndihmën e një modeli të ri, mozaik të lëngshëm të membranës qelizore. Shkencëtarët kanë gjetur se membrana është heterogjene, asimetrike, e mbushur me lëng, dhe qelizat e saj janë në lëvizje të vazhdueshme. Dhe proteinat që e përbëjnë atë kanë një strukturë dhe qëllim të ndryshëm, përveç kësaj, ato janë të vendosura në mënyra të ndryshme në lidhje me shtresën bilipide të membranës.

Përbërja e membranave qelizore përmban proteina të tre llojeve:

    Periferik - i bashkangjitur në sipërfaqen e filmit;

    Gjysmë-integral- depërtojnë pjesërisht në shtresën bilipide;

    Integral - depërtojnë plotësisht në membranë.

Proteinat periferike lidhen me kokat e lipideve të membranës përmes ndërveprimit elektrostatik, dhe ato kurrë nuk formojnë një shtresë të vazhdueshme, siç besohej më parë, ndërsa proteinat gjysmë-integrale dhe integrale shërbejnë për të transportuar oksigjen dhe lëndë ushqyese brenda qelizës, si dhe për të hequr prishjen produkte nga ajo, dhe më shumë. për disa funksione të rëndësishme, për të cilat do të mësoni më tej.



Membrana qelizore funksionon funksionet e mëposhtme:

    Barriera - përshkueshmëria e membranës për lloje të ndryshme molekulash nuk është e njëjtë. Për të anashkaluar membranën qelizore, molekula duhet të ketë një madhësi të caktuar, Vetitë kimike dhe ngarkesë elektrike. Molekulat e dëmshme ose të papërshtatshme, për shkak të funksionit pengues të membranës qelizore, thjesht nuk mund të depërtojnë në qelizë. Për shembull, me ndihmën e reagimit të peroksisit, membrana mbron citoplazmën nga peroksidet që janë të rrezikshme për të;

    Transport - shkëmbimi pasiv, aktiv, i rregulluar dhe selektiv kalon nëpër membranë. Metabolizmi pasiv është i përshtatshëm për substanca të tretshme në yndyrë dhe gazra të përbërë nga molekula shumë të vogla. Substanca të tilla depërtojnë brenda dhe jashtë qelizës pa shpenzimin e energjisë, lirshëm, me metodën e difuzionit. Funksioni aktiv i transportit të membranës qelizore aktivizohet kur është e nevojshme, por substancat e vështira për t'u transportuar duhet të transportohen brenda ose jashtë qelizës. Për shembull, ata me një madhësi të madhe molekulare, ose të paaftë për të kaluar shtresën bilipide për shkak të hidrofobisë. Pastaj proteinat-pompat fillojnë të punojnë, përfshirë ATPazën, e cila është përgjegjëse për thithjen e joneve të kaliumit në qelizë dhe nxjerrjen e joneve të natriumit prej saj. Transporti i rregulluar është i nevojshëm për funksionet e sekretimit dhe fermentimit, për shembull, kur qelizat prodhojnë dhe sekretojnë hormone ose lëng gastrik. Të gjitha këto substanca largohen nga qelizat përmes kanaleve speciale dhe në një vëllim të caktuar. Dhe funksioni i transportit selektiv shoqërohet me proteinat shumë integrale që përshkojnë membranën dhe shërbejnë si një kanal për hyrjen dhe daljen e llojeve të përcaktuara rreptësisht të molekulave;

    Matrica - membrana qelizore përcakton dhe rregullon rregullimin e organeleve në lidhje me njëri -tjetrin (bërthama, mitokondria, kloroplastet) dhe rregullon ndërveprimin midis tyre;

    Mekanike - siguron kufizimin e një qelize nga tjetra, dhe, në të njëjtën kohë, - lidhjen e saktë të qelizave në një ind homogjen dhe rezistencën e organeve ndaj deformimit;

    Mbrojtëse - si në bimë ashtu edhe në kafshë, membrana qelizore shërben si bazë për ndërtimin e një kornize mbrojtëse. Një shembull është druri i fortë, lëkura e dendur, gjembat me gjemba. Në mbretërinë e kafshëve, ka gjithashtu shumë shembuj të funksionit mbrojtës të membranave qelizore - guaska e breshkave, membrana chitinous, thundrat dhe brirët;

    Energjia - proceset e fotosintezës dhe frymëmarrjes qelizore do të ishin të pamundura pa pjesëmarrjen e proteinave të membranës qelizore, sepse qelizat shkëmbejnë energji me ndihmën e kanaleve të proteinave;

    Receptor - proteinat e ngulitura në membranën qelizore mund të kenë një funksion tjetër të rëndësishëm. Ato shërbejnë si receptorë përmes të cilëve qeliza merr një sinjal nga hormonet dhe neurotransmetuesit. Dhe kjo, nga ana tjetër, është e nevojshme për kryerjen e impulseve nervore dhe rrjedhën normale të proceseve hormonale;

    Enzimatik është një funksion tjetër i rëndësishëm i natyrshëm në disa proteina të membranave qelizore. Për shembull, në epitelin e zorrëve me ndihmën e proteinave të tilla, sintetizohen enzimat tretëse;

    Biopotenciale- përqendrimi i joneve të kaliumit brenda qelizës është shumë më i lartë se jashtë, dhe përqendrimi i joneve të natriumit, përkundrazi, është më i lartë jashtë sesa brenda. Kjo shpjegon ndryshimin e mundshëm: brenda qelizës ngarkesa është negative, jashtë saj është pozitive, e cila nxit lëvizjen e substancave në qelizë dhe jashtë në cilëndo nga tre llojet e metabolizmit - fagocitoza, pinocitoza dhe ekzocitoza;

    Etiketimi - në sipërfaqen e membranave qelizore ka të ashtuquajturat "etiketa" - antigjene të përbërë nga glikoproteina (proteina me zinxhirë anësorë të degëzuar oligosakaridë të bashkangjitur me to). Meqenëse zinxhirët anësorë mund të kenë një larmi të madhe konfigurimesh, çdo lloj qelize merr etiketën e vet unike, e cila lejon qelizat e tjera në trup t'i njohin ato nga shikimi dhe t'u përgjigjen atyre në mënyrë korrekte. Kjo është arsyeja pse, për shembull, qelizat imune të njeriut, makrofagët, njohin lehtësisht një të huaj që ka hyrë në trup (infeksion, virus) dhe përpiqen ta shkatërrojnë atë. E njëjta gjë ndodh me qelizat e sëmura, të mutuara dhe të vjetra - etiketa në membranën e tyre qelizore ndryshon dhe trupi shpëton prej tyre.

Shkëmbimi qelizor ndodh përmes membranave dhe mund të kryhet duke përdorur tre lloje kryesore të reaksioneve:

    Fagocitoza është një proces qelizor në të cilin qelizat fagocitare të ndërtuara në membranë kapin dhe tretin grimcat e ngurta të lëndëve ushqyese. Në trupin e njeriut, fagocitoza kryhet nga membranat e dy llojeve të qelizave: granulocitet (leukocitet kokrrizore) dhe makrofagët (qelizat vrasëse të imunitetit);

    Pinocitoza është procesi i kapjes nga sipërfaqja e membranës qelizore të molekulave të lëngshme në kontakt me të. Për tu ushqyer nga lloji i pinocitozës, qeliza rritet në membranën e saj dalje të holla me gëzof në formën e tendrilëve, të cilat, siç do të thuash, rrethojnë një pikë pikash të lëngshme dhe fitohet një flluskë. Së pari, kjo flluskë del mbi sipërfaqen e membranës, dhe më pas "gëlltitet" - fshihet brenda qelizës, dhe muret e saj bashkohen me sipërfaqen e brendshme të membranës qelizore. Pinocitoza ndodh pothuajse në të gjitha qelizat e gjalla;

    Ekzocitoza është një proces i kundërt në të cilin flluska me një lëng sekretor funksional (enzimë, hormon) formohen brenda qelizës, dhe ajo duhet të largohet disi nga qeliza në mjedis. Për këtë, flluska së pari bashkohet me sipërfaqen e brendshme të membranës qelizore, pastaj del jashtë, shpërthen, dëbon përmbajtjen dhe përsëri bashkohet me sipërfaqen e membranës, këtë herë nga jashtë. Ekzocitoza zhvillohet, për shembull, në qelizat e epitelit të zorrëve dhe korteksit mbiveshkor.

Membranat qelizore përmbajnë lipide të tre klasave:

    Fosfolipide;

    Glikolipide;

    Kolesteroli.

Fosfolipidet (një kombinim i yndyrave dhe fosforit) dhe glikolipidet (një kombinim i yndyrave dhe karbohidrateve), nga ana tjetër, përbëhen nga një kokë hidrofile, nga e cila shtrihen dy bishta të gjatë hidrofobikë. Por kolesteroli ndonjëherë merr hapësirën midis këtyre dy bishtave dhe i pengon ato të përkulen, gjë që i bën membranat e disa qelizave të ngurta. Përveç kësaj, molekulat e kolesterolit rregullojnë strukturën e membranave qelizore dhe parandalojnë kalimin e molekulave polare nga një qelizë në tjetrën.

Por përbërësi më i rëndësishëm, siç mund ta shihni nga pjesa e mëparshme mbi funksionet e membranave qelizore, janë proteinat. Përbërja, qëllimi dhe vendndodhja e tyre janë shumë të ndryshme, por ka diçka të përbashkët që i bashkon të gjithë: lipidet unazore gjenden gjithmonë rreth proteinave të membranave qelizore. Këto janë yndyrna të veçanta që janë të strukturuara qartë, të qëndrueshme, përmbajnë acide yndyrore më të ngopura dhe lirohen nga membranat së bashku me proteina të "sponsorizuara". Kjo është një lloj guaskë mbrojtëse personale për proteinat, pa të cilat ato thjesht nuk do të funksiononin.

Struktura e membranës qelizore është me tre shtresa. Në mes shtrihet një shtresë bilipide e lëngshme relativisht homogjene, dhe ketrat e mbulojnë atë nga të dy anët si një mozaik, duke depërtuar pjesërisht në trashësi. Kjo do të thotë, do të ishte e gabuar të mendohet se shtresat e jashtme të proteinave të membranave qelizore janë të vazhdueshme. Proteinat, përveç funksioneve të tyre komplekse, janë të nevojshme në membranë në mënyrë që të kalojnë në qeliza dhe të transportojnë prej tyre ato substanca që nuk janë në gjendje të depërtojnë në shtresën e yndyrës. Për shembull, jonet e kaliumit dhe natriumit. Për ta, sigurohen struktura të veçanta proteinike - kanale jonike, të cilat do t'i diskutojmë më në detaje më poshtë.

Nëse shikoni membranën qelizore përmes një mikroskopi, mund të shihni një shtresë lipidesh të formuar nga molekulat më të vogla sferike, përgjatë të cilave qelizat e mëdha të proteinave notojnë, si në det. forma të ndryshme... Pikërisht të njëjtat membrana ndajnë hapësirën e brendshme të secilës qelizë në ndarje në të cilat bërthama, kloroplastet dhe mitokondria janë të vendosura të qetë. Nëse nuk do të kishte "dhoma" të veçanta brenda qelizës, organelet do të ngjiteshin me njëra -tjetrën dhe nuk do të ishin në gjendje të kryenin funksionet e tyre në mënyrë korrekte.

Një qelizë është një grup organelesh të strukturuara dhe të kufizuara nga membranat, e cila merr pjesë në një kompleks të proceseve energjetike, metabolike, informative dhe riprodhuese që sigurojnë aktivitetin jetësor të organizmit.

Siç mund ta shihni nga ky përkufizim, membrana është përbërësi më i rëndësishëm funksional i çdo qelize. Rëndësia e tij është po aq e madhe sa rëndësia e bërthamës, mitokondrive dhe organeleve të tjera qelizore. Dhe vetitë unike të membranës janë për shkak të strukturës së saj: ajo përbëhet nga dy filma, të ngjitur së bashku në një mënyrë të veçantë. Molekulat fosfolipide në membranë janë të vendosura me koka hidrofile nga jashtë, dhe bishta hidrofobikë nga brenda. Prandaj, njëra anë e filmit laget me ujë, ndërsa tjetra jo. Pra, këto filma janë të lidhur me njëri-tjetrin me anët e pa lagura brenda, duke formuar një shtresë bilipide të rrethuar nga molekulat e proteinave. Kjo është struktura shumë "sanduiç" e membranës qelizore.

Kanalet jonike të membranave qelizore

Le të shqyrtojmë më në detaje parimin e funksionimit të kanaleve jonike. Për çfarë nevojiten? Fakti është se vetëm substancat e tretshme në yndyrë mund të depërtojnë lirshëm përmes membranës lipidike - këto janë vetë gazra, alkoole dhe yndyrna. Për shembull, oksigjeni dhe dioksidi i karbonit shkëmbehen vazhdimisht në qelizat e kuqe të gjakut, dhe për këtë trupi ynë nuk ka pse të përdorë ndonjë truk shtesë. Por, çfarë ndodh kur bëhet e nevojshme transportimi i tretësirave ujore si kripërat e natriumit dhe kaliumit përmes membranës qelizore?

Do të ishte e pamundur të hapet një rrugë për substanca të tilla në shtresën bilipide, pasi vrimat menjëherë do të forcohen dhe do të ngjiten së bashku, e tillë është struktura e çdo indi dhjamor. Por natyra, si gjithmonë, gjeti një rrugëdalje nga situata dhe krijoi struktura të veçanta të transportit të proteinave.

Ekzistojnë dy lloje të proteinave përçuese:

    Transportues - pompa proteine ​​gjysmë integruese;

    Formuesit e kanaleve janë proteina integrale.

Proteinat e tipit të parë janë zhytur pjesërisht në shtresën bilipide të membranës qelizore dhe shikojnë me kokën e tyre, dhe në prani të substancës së nevojshme ata fillojnë të sillen si një pompë: ata tërheqin molekulën dhe e thithin atë në qelizë Me Dhe proteinat e tipit të dytë, integrale, kanë një formë të zgjatur dhe janë të vendosura pingul me shtresën bilipide të membranës qelizore, duke depërtuar në të përmes dhe përmes. Përmes tyre, si përmes tuneleve, substancat që nuk janë në gjendje të kalojnë përmes yndyrës lëvizin brenda dhe jashtë qelizës. Channelsshtë përmes kanaleve jonike që jonet e kaliumit depërtojnë në qelizë dhe grumbullohen në të, ndërsa jonet e natriumit, përkundrazi, hiqen jashtë. Ekziston një ndryshim në potencialet elektrike, i cili është aq i nevojshëm për funksionimin e duhur të të gjitha qelizave në trupin tonë.

Përfundimet më të rëndësishme në lidhje me strukturën dhe funksionin e membranave qelizore


Një teori gjithmonë duket interesante dhe premtuese nëse mund të përdoret mirë në praktikë. Zbulimi i strukturës dhe funksioneve të membranave qelizore të trupit të njeriut i lejoi shkencëtarët të bëjnë një përparim të vërtetë në shkencë në përgjithësi, dhe në mjekësi në veçanti. Nuk është rastësi që ne u ndalëm në kanalet jonike në mënyrë kaq të detajuar, sepse këtu qëndron përgjigja e një prej pyetjeve më të rëndësishme të kohës sonë: pse njerëzit gjithnjë e më shumë sëmuren me onkologji?

Kanceri merr rreth 17 milionë jetë në mbarë botën çdo vit dhe është shkaku i katërt më i zakonshëm i të gjitha vdekjeve. Sipas OBSH -së, incidenca e kancerit po rritet vazhdimisht dhe deri në fund të vitit 2020 mund të arrijë në 25 milionë në vit.

Çfarë e shpjegon këtë epidemi të kancerit dhe çfarë lidhje ka funksioni i membranave qelizore me të? Ju do të thoni: arsyeja janë kushtet e këqija mjedisore, ushqimi i papërshtatshëm, zakone të këqija dhe trashëgim i rëndë. Dhe, natyrisht, do të keni të drejtë, por nëse flasim për problemin në mënyrë më të detajuar, atëherë arsyeja është acidifikimi i trupit të njeriut. Faktorët negativë të mësipërm çojnë në prishje të membranave qelizore, pengojnë frymëmarrjen dhe ushqimin.

Aty ku duhet të ketë një plus, formohet një minus dhe qeliza nuk mund të funksionojë normalisht. Por qelizat e kancerit nuk kanë nevojë as për oksigjen dhe as për një mjedis alkalik - ato janë në gjendje të përdorin një lloj anaerobe të ushqyerit. Prandaj, në kushtet e urisë së oksigjenit dhe niveleve të pH jashtë shkallës, qelizat e shëndetshme ndryshojnë, duke dashur të përshtaten mjedisit, dhe bëhen qeliza kanceroze. Kështu një person sëmuret me onkologji. Për të shmangur këtë, ju vetëm duhet të konsumoni një sasi të mjaftueshme të ujit të pastër çdo ditë dhe të hiqni dorë nga kancerogjenët në ushqim. Por, si rregull, njerëzit janë të vetëdijshëm për produktet e dëmshme dhe nevojën për ujë me cilësi të lartë, dhe nuk bëjnë asgjë - ata shpresojnë se telashet do t'i anashkalojnë ato.

Duke ditur tiparet e strukturës dhe funksioneve të membranave qelizore të qelizave të ndryshme, mjekët mund ta përdorin këtë informacion për të siguruar efekte terapeutike të synuara dhe të synuara në trup. Shumë moderne medikamente duke hyrë në trupin tonë, ata po kërkojnë "objektivin" e duhur, i cili mund të jetë kanali jonik, enzimat, receptorët dhe biomarkuesit e membranave qelizore. Kjo metodë e trajtimit ju lejon të arrini rezultate më të mira me efekte minimale anësore.

Kur hyjnë në qarkullimin e gjakut, antibiotikët e gjeneratës së fundit nuk i vrasin të gjitha qelizat me radhë, por ata po kërkojnë qelizat e patogjenit, duke u fokusuar në shënuesit në membranat e tij qelizore. Ilaçet më të reja kundër migrenës, triptanët, ngushtojnë vetëm enët e gjakut të përflakur të trurit, me pothuajse asnjë efekt në zemër dhe sistemin qarkullues periferik. Dhe ata i njohin enët e nevojshme pikërisht nga proteinat e membranave të tyre qelizore. Ka shumë shembuj të tillë, kështu që është e sigurt të thuhet se njohuritë për strukturën dhe funksionet e membranave qelizore janë në themel të zhvillimit të shkencës moderne mjekësore dhe shpëtojnë miliona jetë çdo vit.


Arsimi: Instituti Mjekësor i Moskës. IM Sechenov, specialiteti - "Mjekësi e Përgjithshme" në 1991, në 1993 "Sëmundje Profesionale", në 1996 "Terapi".