În acest termen, există alte utilizări, vezi. Membrană.
Imaginea a membranei celulare. bile mici albastre și albe corespund „capetele“ hidrofile de fosfolipide, și liniile anexate acestuia - „cozile“ hidrofobe. Figura prezintă doar proteinele membranare integrate (roșu și helix globulelor galben). Punct oval galben in membrana - molecule de colesterol lanț talon galben-verde pe partea exterioară a membranei - lanțul de oligozaharidă. formând glycocalyx
Membrana celulară (de asemenea tsitolemmy, plasmalemei sau membranei plasmatice) - structura moleculara elastice compuse din proteine si lipide. Separă conținutul unei celule din mediul extern, asigurarea integrității acestuia; reglementează schimbul între celula și mediul său; membranele intracelulare împart celula în compartimente închise specializate - compartimente sau organite. în care sunt menținute anumite condiții de mediu.
perete celular. în cazul în care toate celulele au disponibile (de obicei, au celule vegetale) acoperă membrana celulară.
Membrana celulară este o clasă dublu strat (bistrat) de molecule de lipide. dintre care majoritatea este un așa-numitele lipide complexe - fosfolipide. moleculele de lipide au un hidrofil ( „cap“) și părți hidrofobe ( „coadă“). In formarea moleculelor membranare sunt regiuni hidrofobe și hidrofile intorsi - afară. Membranele - structura invariabelnye, foarte asemănătoare în diferite organisme. O excepție este, probabil, Archaea. în care membranele sunt formate de glicerol și alcooli terpenici. Grosimea membranei este de 7-8 nm.
cuprinde membrana si proteine diferite biologice. Integral (permeabila prin membrana), poluintegralnye (imersat la un capăt lipid exterior sau stratul interior), suprafața (situată pe exterior sau adiacent fețele interioare ale membranei). Unele proteine sunt puncte de contact cu o membrană celulară în interiorul citoscheletului celulei și peretele celular (dacă este prezent) din exterior. Unele dintre proteine integrale funcționează ca canale ionice. diferiți transportatori și receptori.
În 1925 Gorter și Grendel prin șoc osmotic a primit un așa-numita „umbra“ de celule roșii din sânge - acestea sunt cochilii goale. Umbrele stivuite într-o stivă și a determinat suprafața lor. Apoi, acetona a fost izolat din cochilii de lipide și lipide cantitate determinată pe unitatea de suprafață a eritrocitului - aceasta cantitate suficientă pentru bistrat continuu. Cu toate că acest experiment a condus au fost făcute cercetători la concluzia corectă a mai multor greșeli brute - în primul rând cu acetonă absolut imposibil de a selecta toate lipidele, și în al doilea rând, suprafața a fost definită în mod incorect, pe o bază uscată. În acest caz, minus la minus a dat plus, raportul determinat de performanța sa întâmplat să fie adevărat, și a deschis bistratul lipidic.
Experimentele cu filme bilipidnymi artificiale au demonstrat că acestea au o tensiune de suprafață ridicată, mult mai mult decât în membranele celulare. Adică, ele conțin ceva care reduce tensiunea - proteine. În 1935, Danielli și Dawson a prezentat modelul comunității științifice „sandwich“, ceea ce indică faptul că baza membranei este un strat dublu de lipide, pe ambele părți ale care sunt straturi continue de proteine, nimic în interiorul bistratului. Primul electron studiu microscopic 1950 au confirmat această teorie - microfotografiile au fost observate două straturi densitate de electroni - moleculele proteice și capul lipidic și un strat între acestea electron-transparent - cozi de lipide. J. Robertson formulat în 1960, teoria membranei biologice unitare, care a postulat trei straturi structura tuturor membranelor celulare.
Dar, treptat, acumulând argumente împotriva „modelului de tip sandwich“:
- informațiile acumulate despre membranei plasmatice globulare;
- sa constatat că structura membranei sub microscopie electronica depinde de metoda de fixare a acestuia;
- membranei plasmatice poate varia chiar și într-o singură structură celulară, cum ar fi cap, gât și coada spermatozoizilor;
- „Sandwich“ Modelul termodinamic avantajos - să mențină o astfel de structură trebuie sa consume cantitati mari de energie și pentru a împinge materialul prin membrana este foarte dificilă;
- numărul de proteine asociate cu membrana electrostatică, un foarte mic, în principal proteine izolate din membrane foarte dure, deoarece acestea sunt scufundate în ea.
Toate acestea au condus la crearea în 1972 SD Singer (S. Jonathan Singer) și GL Nicholson (Garth L. Nicolson) model lichid mozaic structurii membranei. In acest model, proteine membrana nu formează un strat continuu pe suprafață, și sunt împărțite în integrală. poluintegralnye și periferic. Proteinele periferice sunt într-adevăr, pe suprafața membranei și sunt asociate cu capetele polare ale interacțiunilor cu membrana lipidelor elektrostatichestkimi dar nu formează un strat continuu. Dovezi membranei fluiditate sunt metode FRAP, FLIP și celulă de hibridizare somatică, mozaic - metoda prin înghețare fractură în care clivaj la munceilor și gropi cu membrana observate, deoarece proteinele nu sunt scindate și se extind în întregime într-unul dintre straturile membranei.
- Bariera - asigură un metabolism reglabil, selectiv, pasivă și activă cu mediul înconjurător. De exemplu, membrana peroxizomilor protejează citoplasmă din celulele peroxizi periculoși. permeabilitate selectiva înseamnă că permeabilitatea membranei pentru diferiți atomi sau molecule depinde de mărimea lor, sarcină electrică, proprietăți chimice. permeabilității selective separă celulele și compartimentele celulare din mediul înconjurător și să le furnizeze substanțele necesare.
- Transportul - prin membrană are loc în transportul substanțelor în și din celule. Transportul prin membrana prevede: livrarea de substanțe nutritive, eliminarea produselor finale ale metabolismului, secreția diferitelor substanțe care creează gradienți de ioni, menținerea celulei într-un pH optim și concentrația de ioni, care sunt necesare pentru enzimele celulare.
Particulele din orice motiv, în imposibilitatea de a traversa un bistrat fosfolipidic (de exemplu, datorită proprietăților hidrofile, deoarece membrana din interiorul hidrofob și nu transmite substanțe hidrofile, sau din cauza dimensiunilor mari), dar necesare pentru celulele pot penetra membrana prin speciale proteine transportori (transportatori), proteine și canale sau prin endocitoză.
În esență transportul pasiv fără a trece bistratul lipidic al gradientului de concentrație a costului energiei (gradient de concentrație indică direcția concentrației în creștere) prin difuzie. O variantă a acestui mecanism este de difuzie ușoară. în care substanța ajută să treacă prin membrană orice moleculă specifică. La această moleculă poate fi un canal care transmite doar un singur tip de substanță.
transport activ necesită energie, așa cum apare pe un gradient de concentrație. Proteinele de membrană, sunt pompe speciale, inclusiv ATPaza. care este pompat activ in celula ionilor de potasiu (K +) și pomparea din ionii de sodiu (Na +). - Matrix - oferă o anumită poziție relativă și orientarea proteinelor membranare, interacțiunea lor optimă.
- Mechanical - oferă celule autonome, structurile intracelulare și conectarea la alte celule (în țesut). Un rol important în asigurarea funcțiilor mecanice au pereți celulari. și animale - substanță intercelulară.
- Energie - fotosintezei în cloroplaste și respirația celulară în mitocondrii în membranele lor sunt sistem de transfer de energie, în care sunt implicate proteine.
- Receptor - unele proteine localizate în membrana, sunt receptori (molecule cu care celula primeste anumite semnale).
De exemplu, hormoni. care circulă în sânge acționează numai asupra acestor celule țintă care au receptori corespunzători acestor hormoni. Neurotransmitatorilor (substanțe chimice, care asigură dirijarea impulsurilor nervoase), se leagă, de asemenea, la proteinele receptorilor specifice ale celulelor țintă. - Enzyme - Membrana de proteine sunt adesea enzime. De exemplu, membrana de plasma a celulelor epiteliale intestinale contin enzime digestive.
- Punerea în aplicare și generarea biopotențialelor.
Cu membrana in celula se menține constantă concentrația de ioni: K + concentrația ionilor din interiorul celulelor este semnificativ mai mare decât cea din afară, iar concentrația de Na + este mult mai mic, ceea ce este important, deoarece aceasta asigură faptul că diferența de potențial prin membrană și generarea unui impuls nervos. - Etichetarea Celulele - au antigene de pe membrana. care acționează ca markeri - „etichete“ care permit identificarea celulei. Glicoproteine (de exemplu, proteine cu atașate acestora catene laterale oligozaharidice ramificate), jucând rolul de „antene“. Din cauza multitudinii de configurare a lanțurilor laterale pot fi efectuate pentru fiecare tip de marcaj mobil special. Utilizarea markerilor celulari pot recunoaște alte celule și acționează în mod concertat cu ei, de exemplu, formarea de organe și țesuturi. De asemenea, permite sistemului imunitar sa recunoasca antigene străine.
Structura și compoziția biomembranele
O parte importantă a proteinelor membranei aduce, piercing ei și responsabil pentru diferite proprietăți ale membranelor. compoziția și orientarea lor variază în membrane diferite. In apropierea proteinele sunt lipidelor inelare - ele sunt mai ordonate, mai puțin mobile, sunt compuse din acizi grași saturați și mai sunt extrase din membrana cu proteine. Fără proteine ale membranei lipidice inelare nu funcționează.
Membranele celulare sunt adesea asimetrice, adică straturi de diferite compoziții ale lipidelor în exterior care conține predominant fosfatidilinozitol. fosfatidilcolina. sfingomieline și glicolipide. în interior - phosphatidylserine. fosfatidiletanolamină și fosfatidilinozitol. Lumina zilei molecule separate de un strat la altul (așa-numitul flip-flop) este împiedicată, dar poate să apară spontan, aproximativ o dată la fiecare 6 luni sau de-Flippase proteine skramblazy și membranei plasmatice. În cazul în care stratul exterior apare fosfatidilserina, acesta este un semnal pentru nevoia de a distruge celulele macrofage.
Acesta a închis singur sau în legătură cu fiecare alte porțiuni ale citoplasmei. separate de membrane hyaloplasm. Prin odnomembrannym organite includ reticulului endoplasmatic. aparatul Golgi. lizozomi. vacuole. peroxizomi; la dvumembrannym - nucleu. mitocondrii. plastide. Structura membranelor diferitelor organite diferă în compoziția lipidelor și proteinelor membranei.
Membranele celulare sunt permeabile selectiv: prin ele difuzează încet în glucoză. aminoacizi. acizi grași. glicerol și ioni. în care membranele însele, într-o oarecare măsură să reglementeze în mod activ acest proces - o singură substanță este trecut, în timp ce altele nu. Există patru mecanisme de bază pentru intrarea substanțelor în celulă sau din producția de celule le spre exterior: difuzie. osmoză. transport activ și exo - și endocitozei. Primele două procese sunt pasive, adică nu necesită energie; ultimele două - procesele active asociate cu un consum de energie.
permeabilitatea membranei selective în timpul transportului pasiv datorită canale speciale - proteine integrale. Ele pătrund prin membrana, formând un fel de trecere. Pentru elementele de K, Na și Cl au propriile lor canale. În ceea ce privește gradientul concentrației de molecule ale acestor elemente se deplasează în celulă și în afara acesteia. In timpul canalelor de ioni de sodiu stimulare deschis, și există un aport ascuțit de ioni de sodiu in celula. Astfel, există un dezechilibru în potențialul de membrană. Apoi, potențialul de membrană este restabilită. Canalele de potasiu sunt întotdeauna deschise și prin ele în celula de potasiu ioni cad încet.