Beschreibung der Plasmamembran. Wie ist die Plasmamembran aufgebaut? Was sind seine Funktionen

Die Struktur der Zellen lebender Organismen hängt weitgehend davon ab, welche Funktionen sie erfüllen. Es gibt jedoch eine Reihe von Architekturprinzipien, die allen Zellen gemeinsam sind. Insbesondere hat jede Zelle außen eine Hülle, die als Zytoplasma- oder Plasmamembran bezeichnet wird. Es gibt einen anderen Namen - Plasmolemma.

Struktur

Die Plasmamembran besteht aus drei Haupttypen von Molekülen – Proteinen, Kohlenhydraten und Lipiden. Beim verschiedene Typen Zellen kann das Verhältnis dieser Komponenten variieren.

1972 schlugen die Wissenschaftler Nicholson und Singer ein Flüssigkeitsmosaikmodell der Struktur der Zytoplasmamembran vor. Dieses Modell diente als Antwort auf die Frage nach dem Aufbau der Zellmembran und hat bis heute nicht an Aktualität verloren. Die Essenz des Fluid-Mosaik-Modells ist wie folgt:

1. Lipide sind in zwei Schichten angeordnet und bilden die Basis der Zellwand;
2. Die hydrophilen Enden von Lipidmolekülen sind nach innen gerichtet, während die hydrophoben Enden nach außen gerichtet sind;
3. Im Inneren dieser Struktur befindet sich eine Proteinschicht, die die Lipide wie ein Mosaik durchdringt;
4. Neben Proteinen gibt es hier eine kleine Menge Kohlenhydrate - Hexose;

Das biologisches System hat eine große Beweglichkeit. Proteinmoleküle können sich aneinanderreihen, sich auf eine Seite der Lipidschicht konzentrieren oder sich frei bewegen und ihre Position ändern.

Funktionen

Trotz einiger struktureller Unterschiede haben die Plasmolen aller Zellen eine Reihe gemeinsamer Funktionen. Darüber hinaus können sie Eigenschaften aufweisen, die für einen bestimmten Zelltyp hochgradig spezifisch sind. Betrachten wir kurz die allgemeinen Grundfunktionen aller Zellmembranen:

Gezielte Durchlässigkeit

Die Haupteigenschaft der Plasmamembran ist die selektive Permeabilität. Ionen, Aminosäuren, Glycerin und Fettsäuren, Glucose passieren es. Gleichzeitig lässt die Zellmembran einige Substanzen passieren und hält andere zurück.

Es gibt verschiedene Arten von Mechanismen für den Transport von Substanzen durch die Zellmembran:

1. Diffusion;
2. Osmose;
3. Exozytose;
4. Endozytose;

Diffusion und Osmose erfordern keine Energiekosten und werden passiv durchgeführt, die anderen Transportarten sind aktive Prozesse, die Energie verbrauchen.

Diese Eigenschaft der Zellmembran beim passiven Transport ist auf das Vorhandensein spezieller integraler Proteine ​​zurückzuführen. Solche Proteinkanäle dringen in das Plasmalemma ein und bilden darin Passagen. Calcium-, Kalium- und Lor-Ionen bewegen sich entlang solcher Kanäle relativ zum Konzentrationsgradienten.

Transport von Stoffen

Zu den Haupteigenschaften der Plasmamembran gehört auch ihre Fähigkeit, Moleküle verschiedener Substanzen zu transportieren.

Folgende Mechanismen der Stoffübertragung durch das Plasmalemma werden beschrieben:

1. Passiv - Diffusion und Osmose;
2. Aktiv;
3. Transport in Membranverpackung;

Betrachten wir diese Mechanismen genauer.

Passiv

Zu den passiven Transportmitteln gehören Osmose und Diffusion. Diffusion ist die Bewegung von Partikeln entlang eines Konzentrationsgradienten. In diesem Fall wirkt die Zellwand als osmotische Barriere. Die Diffusionsgeschwindigkeit hängt von der Größe der Moleküle und ihrer Löslichkeit in Lipiden ab. Die Diffusion wiederum kann neutral (mit Übertragung ungeladener Teilchen) oder erleichtert sein, wenn spezielle Transportproteine ​​beteiligt sind.

Osmose ist die Diffusion von Wassermolekülen durch die Zellwand..

Polare Moleküle mit großer Masse werden mithilfe spezieller Proteine ​​transportiert – dieser Vorgang wird als erleichterte Diffusion bezeichnet. Transportproteine ​​durchdringen die Zellmembran und bilden Kanäle. Alle Transportproteine ​​werden in Kanalbildner und Transporter unterteilt. Das Eindringen geladener Teilchen wird durch das Vorhandensein eines Membranpotentials erleichtert.

Aktiv

Der Transport von Stoffen durch die Zellwand gegen einen elektrochemischen Gradienten wird als aktiver Transport bezeichnet. Ein solcher Transport findet immer unter Beteiligung spezieller Proteine ​​statt und erfordert Energie. Transportproteine ​​haben spezielle Stellen, die an die transportierte Substanz binden. Je mehr solcher Seiten, desto schneller und intensiver die Übertragung. Während des Proteintransfers Der Transporter unterliegt reversiblen strukturellen Veränderungen, die es ihm ermöglichen, seine Funktionen zu erfüllen.

In Membranverpackung

Moleküle organischer Substanzen mit großer Masse werden unter Bildung geschlossener Blasen - Vesikel, die die Membran bilden - durch die Membran übertragen.

Kennzeichen Vesikulärer Transport besteht darin, dass sich die übertragenen Makropartikel nicht mit anderen Zellmolekülen oder ihren Organellen vermischen.

Der Transfer großer Moleküle in die Zelle wird als Endozytose bezeichnet. Die Endozytose wiederum wird in zwei Arten unterteilt - Pinozytose und Phagozytose. In diesem Fall bildet ein Teil der Plasmamembran der Zelle eine Blase um die übertragenen Partikel, die Vakuole genannt wird. Die Größen der Vakuolen während der Pinozytose und Phagozytose weisen signifikante Unterschiede auf.

Bei der Pinozytose kommt es zur Aufnahme von Flüssigkeiten durch die Zelle. Die Phagozytose sorgt für die Aufnahme von großen Partikeln, Fragmenten von Zellorganellen und sogar Mikroorganismen.

Exozytose

Exozytose ist die Entfernung von Substanzen aus der Zelle. In diesem Fall bewegen sich die Vakuolen in Richtung Plasmalemma. Ferner die Wand der Vakuole und das Plasmalemma beginnen zusammenzukleben und dann zu verschmelzen. Stoffe, die in der Vakuole enthalten sind, wandern nach Umgebung.

Zellen einiger einfacher Organismen haben streng definierte Bereiche, um einen solchen Prozess sicherzustellen.

Sowohl Endozytose als auch Exozytose verlaufen in der Zelle unter Beteiligung der fibrillären Komponenten des Zytoplasmas, die eine enge direkte Verbindung mit der Plasmamembran haben.

Der Zellkern ist für die Speicherung des auf der DNA aufgezeichneten genetischen Materials verantwortlich und steuert auch alle Prozesse der Zelle. Das Zytoplasma enthält Organellen, von denen jede ihre eigenen Funktionen hat, wie zum Beispiel die Synthese organischer Substanzen, die Verdauung usw. Und wir werden in diesem Artikel ausführlicher auf die letzte Komponente eingehen.

in Biologie?

reden einfache Sprache, es ist eine Muschel. Es ist jedoch nicht immer völlig undurchdringlich. Der Transport bestimmter Substanzen durch die Membran ist fast immer erlaubt.

In der Zytologie können Membranen in zwei Haupttypen unterteilt werden. Der erste ist Plasma Membran die die Zelle bedeckt. Das zweite sind die Membranen von Organellen. Es gibt Organellen, die eine oder zwei Membranen haben. Einzelmembranzellen umfassen das endoplasmatische Retikulum, Vakuolen und Lysosomen. Plastiden und Mitochondrien gehören zu den Zweimembranern.

Membranen können sich auch innerhalb von Organellen befinden. Üblicherweise handelt es sich dabei um Derivate der inneren Membran von Zweimembranorganellen.

Wie sind die Membranen von Zweimembranorganellen angeordnet?

Plastiden und Mitochondrien haben zwei Membranen. Die äußere Membran beider Organellen ist glatt, aber die innere bildet die für das Funktionieren des Organoids notwendigen Strukturen.

Die Hülle der Mitochondrien hat also Vorsprünge nach innen - Cristae oder Grate. Sie radeln durch chemische Reaktionen für die Zellatmung benötigt.

Derivate der inneren Membran von Chloroplasten sind scheibenförmige Säcke - Thylakoide. Sie werden in Haufen gesammelt - Körner. Separate Grana werden mit Hilfe von Lamellen miteinander kombiniert - lange Strukturen, die auch aus Membranen gebildet werden.

Die Struktur der Membranen von Einmembranorganellen

Diese Organellen haben nur eine Membran. Es ist normalerweise eine glatte Membran, die aus Lipiden und Proteinen besteht.

Merkmale der Struktur der Plasmamembran der Zelle

Die Membran besteht aus Substanzen wie Lipiden und Proteinen. Die Struktur der Plasmamembran sorgt für ihre Dicke von 7-11 Nanometern. Der Großteil der Membran besteht aus Lipiden.

Die Struktur der Plasmamembran sieht das Vorhandensein von zwei Schichten darin vor. Die erste ist eine Doppelschicht aus Phospholipiden und die zweite eine Schicht aus Proteinen.

Lipide der Plasmamembran

Die Lipide, aus denen die Plasmamembran besteht, werden in drei Gruppen eingeteilt: Steroide, Sphingophospholipide und Glycerophospholipide. Letzteres enthält im Molekül einen Rest des dreiwertigen Alkohols Glycerin, bei dem die Wasserstoffatome zweier Hydroxylgruppen durch Fettsäureketten und das Wasserstoffatom der dritten Hydroxylgruppe durch einen Rest ersetzt sind Phosphorsäure, an die sich wiederum der Rest einer der stickstoffhaltigen Basen anschließt.

Das Glycerophospholipid-Molekül kann in zwei Teile unterteilt werden: Kopf und Schwanz. Der Kopf ist hydrophil (d. h. er löst sich in Wasser auf) und der Schwanz ist hydrophob (sie stoßen Wasser ab, lösen sich jedoch in organischen Lösungsmitteln auf). Aufgrund dieser Struktur kann das Molekül von Glycerophospholipiden als amphiphil bezeichnet werden, dh gleichzeitig hydrophob und hydrophil.

Sphingophospholipide sind ähnlich in chemische Struktur für Glycerophospholipide. Sie unterscheiden sich aber von den oben genannten dadurch, dass sie in ihrer Zusammensetzung anstelle eines Glycerinrestes einen Sphingosinalkoholrest aufweisen. Auch ihre Moleküle haben Köpfe und Schwänze.

Das Bild unten zeigt deutlich die Struktur der Plasmamembran.

Proteine ​​der Plasmamembran

Bei den Proteinen, die die Struktur der Plasmamembran bilden, handelt es sich hauptsächlich um Glykoproteine.

Abhängig von ihrer Lage in der Schale können sie in zwei Gruppen eingeteilt werden: peripher und integral. Die ersten sind diejenigen, die sich auf der Oberfläche der Membran befinden, und die zweiten sind diejenigen, die die gesamte Dicke der Membran durchdringen und sich innerhalb der Lipidschicht befinden.

Abhängig von den Funktionen, die Proteine ​​erfüllen, können sie in vier Gruppen eingeteilt werden: Enzyme, Struktur, Transport und Rezeptor.

Alle Proteine, die sich in der Struktur der Plasmamembran befinden, sind chemisch nicht mit Phospholipiden assoziiert. Daher können sie sich in der Hauptschicht der Membran frei bewegen, sich in Gruppen sammeln usw. Deshalb kann die Struktur der Plasmamembran der Zelle nicht als statisch bezeichnet werden. Es ist dynamisch, da es sich ständig ändert.

Welche Rolle spielt die Zellmembran?

Die Struktur der Plasmamembran ermöglicht es ihr, fünf Funktionen zu erfüllen.

Die erste und wichtigste ist die Einschränkung des Zytoplasmas. Dadurch hat die Zelle eine konstante Form und Größe. Diese Funktion wird dadurch gewährleistet, dass die Plasmamembran stark und elastisch ist.

Die zweite Rolle ist die Versorgung Aufgrund ihrer Elastizität können Plasmamembranen an ihren Verbindungsstellen Auswüchse und Falten bilden.

Die nächste Funktion der Zellmembran ist der Transport. Es wird durch spezielle Proteine ​​bereitgestellt. Dank ihnen können die notwendigen Substanzen in die Zelle transportiert und unnötige Substanzen daraus entsorgt werden.

Darüber hinaus erfüllt die Plasmamembran eine enzymatische Funktion. Es wird auch dank Proteinen durchgeführt.

Und die letzte Funktion ist die Signalisierung. Da Proteine ​​unter dem Einfluss bestimmter Bedingungen ihre räumliche Struktur verändern können, kann die Plasmamembran Signale an Zellen senden.

Jetzt wissen Sie alles über Membranen: Was ist eine Membran in der Biologie, was sie sind, wie die Plasmamembran und die organoiden Membranen angeordnet sind, welche Funktionen sie erfüllen.

Vorlesung

Plasma Membran

Planen

1. Die Struktur der Plasmamembran

2. Funktionen der Plasmamembran. Transportmechanismen von Substanzen durch das Plasmalemma. Rezeptorfunktion des Plasmalemmas

Interzelluläre Kontakte

1. Die Struktur der Plasmamembran

Die Plasmamembran oder Plasmalemma,ist eine periphere Oberflächenstruktur, die die Zelle von außen begrenzt und ihre Verbindung mit anderen Zellen und der extrazellulären Umgebung herstellt. Es hat eine Dicke von etwa 10 nm. Unter anderen Zellmembranen ist das Plasmalemma am dicksten. Chemisch ist die Plasmamembran Lipoprotein-Komplex.Die Hauptbestandteile sind Lipide (ca. 40%), Proteine ​​(mehr als 60%) und Kohlenhydrate (ca. 2-10%).

Die Lipide sind große Gruppe organische Substanzen, die in Wasser schwerlöslich (Hydrophobie) und in organischen Lösungsmitteln und Fetten gut löslich sind (Lipophilie). Repräsentative Lipide, die in der Plasmamembran gefunden werden, sind Phospholipide, Sphingomyeline und Cholesterin. In Pflanzenzellen wird Cholesterin durch Phytosterol ersetzt. Entsprechend ihrer biologischen Funktion können Plasmalemma-Proteine ​​eingeteilt werden Enzymproteine, Rezeptor- und Strukturproteine.Plasmalemma-Kohlenhydrate sind in gebundenem Zustand (Glykolipide und Glykoproteine) Teil des Plasmalemmas.

Es ist derzeit allgemein akzeptiert Fluid-Mosaik-Modell der Struktur einer biologischen Membran.Die strukturelle Basis der Membran bildet nach diesem Modell eine mit Proteinen umhüllte Doppelschicht aus Phospholipiden. Die Schwänze der Moleküle stehen sich in einer Doppelschicht gegenüber, während die polaren Köpfe außen bleiben und hydrophile Oberflächen bilden. Proteinmoleküle bilden keine durchgehende Schicht, sie befinden sich in der Lipidschicht und tauchen in unterschiedliche Tiefen ein (es gibt periphere Proteine, einige Proteine ​​​​dringen durch die Membran, andere sind in die Lipidschicht eingetaucht). Die meisten Proteine ​​sind nicht mit Membranlipiden assoziiert; sie scheinen in einem „Lipidsee“ zu schwimmen. Daher können sich Proteinmoleküle entlang der Membran bewegen, sich in Gruppen sammeln oder sich umgekehrt auf der Membranoberfläche verteilen. Dies deutet darauf hin, dass die Plasmamembran keine statische, gefrorene Formation ist.

Außerhalb des Plasmalemmas befindet sich die Epimembranschicht - Glykokalyx. Die Dicke dieser Schicht beträgt etwa 3-4 nm. Glycocalyx kommt in fast allen tierischen Zellen vor. Es ist mit der Plasmamembran assoziiert Glykoprotein-Komplex.Kohlenhydrate bilden lange, verzweigte Polysaccharidketten, die mit Proteinen und Lipiden der Plasmamembran assoziiert sind. Die Glykokalyx kann Enzymproteine ​​enthalten, die am extrazellulären Abbau verschiedener Substanzen beteiligt sind. Produkte enzymatischer Aktivität (Aminosäuren, Nukleotide, Fettsäuren usw.) werden durch die Plasmamembran transportiert und von den Zellen absorbiert.

Die Plasmamembran wird ständig erneuert. Dies geschieht, indem kleine Bläschen von ihrer Oberfläche in die Zelle geschnürt und Vakuolen aus dem Zellinneren in die Membran eingebettet werden. Somit gibt es in der Zelle einen ständigen Fluss von Membranelementen: von der Plasmamembran in das Zytoplasma (Endozytose)und der Fluss von Membranstrukturen vom Zytoplasma zur Zelloberfläche (Exozytose).In der Zirkulation von Membranen wird dem System der Membranvakuolen des Golgi-Komplexes die führende Rolle zugeschrieben.

2. Funktionen der Plasmamembran. Transportmechanismen von Substanzen durch das Plasmalemma. Rezeptorfunktion des Plasmalemmas

Die Plasmamembran erfüllt eine Reihe wichtiger Funktionen:

1) Barriere.Die Barrierefunktion der Plasmamembran besteht darin, die freie Diffusion von Substanzen von Zelle zu Zelle zu begrenzen, um das Austreten von wasserlöslichen Inhalten aus der Zelle zu verhindern. Da die Zelle aber die notwendigen Nährstoffe erhalten, Stoffwechselendprodukte freisetzen und die intrazellulären Ionenkonzentrationen regulieren muss, sind in ihr spezielle Mechanismen für den Stofftransport durch die Zellmembran ausgebildet.

2) Transport.Die Transportfunktion ist Gewährleistung des Ein- und Austritts verschiedener Substanzen in die und aus der Zelle. Eine wichtige Eigenschaft der Membran ist gezielte Durchlässigkeit, oder Halbdurchlässigkeit.Es lässt Wasser und wasserlösliche Gase leicht durch und stößt polare Moleküle wie Glucose oder Aminosäuren ab.

Es gibt mehrere Mechanismen für den Stofftransport durch die Membran:

passiver Transport;

aktiven Transport;

Transport in Membranverpackung.

Der mit Hilfe spezieller Membrantransportproteine ​​durchgeführte Transfer von polaren Molekülen (Zucker, Aminosäuren) wird als bezeichnet erleichterte Diffusion.Solche Proteine ​​sind in allen Arten von biologischen Membranen zu finden, und jedes spezifische Protein ist so konzipiert, dass es Moleküle einer bestimmten Klasse trägt. Transportproteine ​​sind transmembrane, ihre Polypeptidkette durchquert die Lipiddoppelschicht mehrmals und bildet darin Durchgangspassagen. Dies gewährleistet den Transfer bestimmter Substanzen durch die Membran ohne direkten Kontakt mit ihr. Es gibt zwei Hauptklassen von Transportproteinen: Trägerproteine ​​(Transporter)und kanalbildendProteine ​​(Eiweißkanäle). Trägerproteine ​​transportieren Moleküle durch die Membran, indem sie zunächst ihre Konfiguration ändern. Kanalbildende Proteine ​​bilden wassergefüllte Poren in der Membran. Wenn die Poren geöffnet sind, werden Moleküle bestimmter Substanzen (normalerweise anorganische Ionen richtige Größe und Ladung) passieren sie. Wenn das Molekül des transportierten Stoffes keine Ladung trägt, wird die Transportrichtung durch den Konzentrationsgradienten bestimmt. Ist das Molekül geladen, wird sein Transport neben dem Konzentrationsgradienten auch von der elektrischen Ladung der Membran (Membranpotential) beeinflusst. Innenseite Das Plasmalemma ist normalerweise gegenüber dem äußeren negativ geladen. Das Membranpotential erleichtert das Eindringen von positiv geladenen Ionen in die Zelle und verhindert den Durchgang von negativ geladenen Ionen.

aktiven Transport.Aktiver Transport ist die Bewegung von Stoffen gegen einen elektrochemischen Gradienten. Sie wird immer von Transportproteinen durchgeführt und ist eng mit einer Energiequelle verbunden. Trägerproteine ​​haben Bindungsstellen mit der transportierten Substanz. Je mehr solcher Stellen mit der Substanz in Verbindung gebracht werden, desto höher ist die Transportrate. Die selektive Übertragung eines Stoffes heißt Unihafen.Die Übertragung mehrerer Substanzen erfolgt Kotransportsysteme.Wenn die Übertragung in eine Richtung geht, ist sie es Symport,wenn im Gegenteil Gegenhafen.Beispielsweise wird Glucose uniportal aus der extrazellulären Flüssigkeit in die Zelle transportiert. Transfer von Glucose und Na 4von der Darmhöhle bzw. den Tubuli der Nieren zu den Darmzellen oder dem Blut erfolgt symportal, und der Transfer von C1 ~ und HCO "ist antiport. Es wird angenommen, dass während des Transfers reversible Konformationsänderungen im Transporter auftreten, die die Bewegung der damit verbundenen Substanzen ermöglicht.

Ein Beispiel für ein Trägerprotein, das die bei der ATP-Hydrolyse freigesetzte Energie zum Transport von Substanzen nutzt, ist N / A+ -ZU+ Pumpe,in der Plasmamembran aller Zellen gefunden. N / A +-K-Pumpe arbeitet nach dem Antiport-Prinzip, pumpt Na" aus der Zelle und K t innerhalb der Zelle gegen ihre elektrochemischen Gradienten. Kein Gradient +erzeugt osmotischen Druck, hält das Zellvolumen aufrecht und sorgt für den Transport von Zuckern und Aminosäuren. Der Betrieb dieser Pumpe verbraucht ein Drittel der gesamten Energie, die für die lebenswichtige Aktivität der Zellen erforderlich ist. Bei der Untersuchung des Wirkungsmechanismus von Na +-K +Es wurde festgestellt, dass pump ein ATPase-Enzym und ein integrales Transmembranprotein ist. In Anwesenheit von Na +und ATP wird unter der Wirkung von ATPase das terminale Phosphat von ATP getrennt und an den Asparaginsäurerest auf dem ATPase-Molekül gebunden. Das ATPase-Molekül wird phosphoryliert, ändert seine Konfiguration und Na +wird aus der Zelle entfernt. Nach der Entfernung von Na aus der Zelle erfolgt immer der Transport von K " in die Zelle. Dazu wird das zuvor gebundene Phosphat in Gegenwart von K von der ATPase abgespalten. Das Enzym wird dephosphoryliert, stellt seine Konfiguration wieder her und K 1in die Zelle „gepumpt“.

ATPase besteht aus zwei Untereinheiten, einer großen und einer kleinen. Die große Untereinheit besteht aus Tausenden von Aminosäureresten, die die Doppelschicht mehrmals durchqueren. Es hat katalytische Aktivität und kann reversibel phosphoryliert und dephosphoryliert werden. Die große Untereinheit auf der zytoplasmatischen Seite hat Stellen für die Na-Bindung +und ATP und draußen- K-Bindungsstellen +und Ouabaina. Die kleine Untereinheit ist ein Glykoprotein und ihre Funktion ist noch nicht bekannt.

N / A +-K-Pumpe hat eine elektrogene Wirkung. Es entfernt drei positiv geladene Na-Ionen f aus der Zelle und führt ihr zwei K-Ionen zu, wodurch ein Strom durch die Membran fließt und im Inneren der Zelle ein elektrisches Potential mit negativem Wert im Verhältnis zu ihrer äußeren Oberfläche entsteht. Na"-K +Die Pumpe reguliert das Zellvolumen, steuert die Konzentration von Substanzen in der Zelle, hält den osmotischen Druck aufrecht und ist an der Bildung des Membranpotentials beteiligt.

Transport in Membranverpackung. Der Transfer von Makromolekülen (Proteinen, Nukleinsäuren, Polysacchariden, Lipoproteinen) und anderen Partikeln durch die Membran erfolgt durch die sequentielle Bildung und Fusion von Vesikeln (Vesikeln), die von der Membran umgeben sind. Der Prozess des vesikulären Transports erfolgt in zwei Stufen. Vesikelmembran und Plasmalemma kleben zunächst zusammen und verschmelzen dann. Für den Ablauf von Stufe 2 ist es notwendig, dass Wassermoleküle durch wechselwirkende Lipiddoppelschichten verdrängt werden, die sich bis zu einem Abstand von 1-5 nm annähern. Es wird angenommen, dass dieser Prozess durch spezielle aktiviert wird Fusionsproteine(sie wurden bisher nur in Viren isoliert). Vesikulärer Transport hat wichtiges Merkmal- absorbierte oder sezernierte Makromoleküle in den Vesikeln vermischen sich normalerweise nicht mit anderen Makromolekülen oder Organellen der Zelle. Blasen können mit bestimmten Membranen verschmelzen, was den Austausch von Makromolekülen zwischen dem extrazellulären Raum und dem Inhalt der Zelle gewährleistet. Ebenso werden Makromoleküle von einem Zellkompartiment in ein anderes übertragen.

Der Transport von Makromolekülen und Partikeln in eine Zelle wird genannt Endozytose.Dabei werden die transportierten Substanzen von einem Teil der Plasmamembran umhüllt, es entsteht eine Blase (Vakuole), die sich innerhalb der Zelle bewegt. Je nach Größe der gebildeten Vesikel werden zwei Arten der Endozytose unterschieden - Pinozytose und Phagozytose.

Pinozytosesorgt für die Absorption von Flüssigkeiten und gelösten Stoffen in Form von kleinen Bläschen (d=150 nm). Phagozytose -Dies ist die Absorption von großen Partikeln, Mikroorganismen oder Fragmenten von Organellen, Zellen. In diesem Fall werden große Vesikel, Phagosomen oder Vakuolen (d-250 nm oder mehr) gebildet. Bei Protozoen ist die Fressfunktion eine Form der Ernährung. Bei Säugetieren wird die phagozytische Funktion von Makrophagen und Neutrophilen ausgeführt, die den Körper vor Infektionen schützen, indem sie eindringende Mikroben verschlingen. Makrophagen sind auch an der Entsorgung alter oder beschädigter Zellen und ihrer Fragmente beteiligt (im menschlichen Körper nehmen Makrophagen täglich mehr als 100 alte rote Blutkörperchen auf). Die Phagozytose beginnt erst, wenn das absorbierte Partikel an die Oberfläche der Fresszelle bindet und spezialisierte Rezeptorzellen aktiviert. Die Bindung von Partikeln an spezifische Membranrezeptoren bewirkt die Bildung von Pseudopodien, die das Partikel umhüllen und an den Rändern zusammenlaufend eine Blase bilden - Phagosom.Die Bildung eines Phagosoms und eine ordnungsgemäße Phagozytose erfolgen nur, wenn das Partikel während des Umhüllungsprozesses in ständigem Kontakt mit den Plasmalemma-Rezeptoren steht, als würde es "zumachen".

Ein erheblicher Teil des von der Zelle durch Endozytose aufgenommenen Materials landet in Lysosomen. Große Partikel sind darin enthalten Phagosomendie dann mit Lysosomen verschmelzen, um sich zu bilden Phagolysosomen.Bei der Pinozytose aufgenommene Flüssigkeit und Makromoleküle werden zunächst auf Endosomen übertragen, die ebenfalls mit Lysosomen zu Endolysosomen verschmelzen. Verschiedene in Lysosomen vorhandene hydrolytische Enzyme zerstören schnell Makromoleküle. Hydrolyseprodukte (Aminosäuren, Zucker, Nukleotide) werden von den Lysosomen zum Cytosol transportiert, wo sie von der Zelle verwendet werden. Die meisten Membranbestandteile endozytischer Vesikel aus Phagosomen und Endosomen werden durch Exozytose an die Plasmamembran zurückgeführt und dort wiederverwendet. Die hauptsächliche biologische Bedeutung der Endozytose ist der Erwerb von Bausteinen durch intrazelluläre Verdauung von Makromolekülen in Lysosomen.

Die Aufnahme von Substanzen in eukaryotischen Zellen beginnt in spezialisierten Bereichen der Plasmamembran, den sogenannten umrandete Gruben.Auf elektronenmikroskopischen Aufnahmen sehen die Pits aus wie Einstülpungen der Plasmamembran, deren zytoplasmatische Seite mit einer Faserschicht bedeckt ist. Die Schicht grenzt sozusagen an kleine Vertiefungen des Plasmalemmas. Die Pits nehmen etwa 2 % der Gesamtoberfläche der eukaryotischen Zellmembran ein. Innerhalb einer Minute wachsen die Tüpfel, stülpen sich immer tiefer ein, ziehen sich in die Zelle hinein und spalten sich dann, sich an der Basis verengend, ab und bilden berandete Bläschen. Es wurde festgestellt, dass innerhalb einer Minute etwa ein Viertel der Membran in Form von umrandeten Vesikeln von der Plasmamembran von Fibroblasten abgespalten wird. Die Vesikel verlieren schnell ihre Begrenzung und erwerben die Fähigkeit, mit dem Lysosom zu verschmelzen.

Endozytose kann sein unspezifisch(konstitutiv) und Spezifisch(Rezeptor). Beim unspezifische EndozytoseDie Zelle fängt und absorbiert Substanzen, die ihr völlig fremd sind, zum Beispiel Rußpartikel, Farbstoffe. Zunächst werden Partikel auf der Glykokalyx des Plasmalemmas abgelagert. Positiv geladene Proteingruppen werden besonders gut angelagert (adsorbiert), da die Glykokalyx negativ geladen ist. Dann ändert sich die Morphologie der Zellmembran. Es kann entweder sinken und Einstülpungen (Invaginationen) bilden oder umgekehrt Auswüchse bilden, die sich zu falten scheinen und kleine Volumina des flüssigen Mediums trennen. Die Bildung von Invaginationen ist eher typisch für Zellen des Darmepithels, Amöben und Auswüchse - für Phagozyten und Fibroblasten. Diese Prozesse können durch Atmungshemmer blockiert werden. Die resultierenden Vesikel – primäre Endosomen – können miteinander verschmelzen und an Größe zunehmen. Anschließend verbinden sie sich mit Lysosomen und verwandeln sich in ein Endolysosom - eine Verdauungsvakuole. Die Intensität der unspezifischen Flüssigphasen-Pinozytose ist ziemlich hoch. Makrophagen bilden bis zu 125 und Epithelzellen des Dünndarms bis zu tausend Pinosomen pro Minute. Die Fülle an Pinosomen führt dazu, dass das Plasmalemma schnell für die Bildung vieler kleiner Vakuolen verbraucht wird. Die Wiederherstellung der Membran schreitet während der Recyclisierung während der Exozytose aufgrund der Rückkehr von Vakuolen und deren Einbau in das Plasmalemma ziemlich schnell voran. Bei Makrophagen wird die gesamte Plasmamembran in 30 Minuten und bei Fibroblasten in 2 Stunden ersetzt.

Mehr effektiver Weg Absorption aus der extrazellulären Flüssigkeit von spezifischen Makromolekülen ist spezifische Endozytose(vermittelt durch Rezeptoren). In diesem Fall binden Makromoleküle an komplementäre Rezeptoren auf der Zelloberfläche, sammeln sich in der begrenzten Fossa an und werden dann unter Bildung eines Endosoms in das Zytosol eingetaucht. Die Rezeptorendozytose sorgt für die Akkumulation spezifischer Makromoleküle an ihrem Rezeptor. Moleküle, die an einen Rezeptor auf der Oberfläche des Plasmalemmas binden, werden als bezeichnet Liganden.Mit Hilfe der Rezeptorendozytose in vielen tierischen Zellen wird Cholesterin aus der extrazellulären Umgebung aufgenommen.

Die Plasmamembran ist an der Entfernung von Stoffen aus der Zelle (Exozytose) beteiligt. In diesem Fall nähern sich die Vakuolen dem Plasmalemma. An den Kontaktstellen verschmelzen das Plasmolemma und die Vakuolenmembran und der Inhalt der Vakuole gelangt in die Umgebung. Bei einigen Protozoen sind Stellen auf der Zellmembran für die Exozytose vorbestimmt. In der Plasmamembran einiger Ciliaten gibt es also bestimmte Bereiche mit richtigen Standort große Kügelchen integraler Proteine. Mukozysten und Trichozysten von Ciliaten, die vollständig zur Sekretion bereit sind, haben einen Halo aus integralen Proteinkügelchen auf dem oberen Teil des Plasmalemmas. Diese Membranabschnitte der Mukozysten und Trichozysten stehen in Kontakt mit der Zelloberfläche. Bei Neutrophilen wird eine besondere Exozytose beobachtet. Sie sind in der Lage, ihre Lysosomen unter bestimmten Bedingungen an die Umwelt abzugeben. In einigen Fällen bilden sich kleine Auswüchse des Plasmalemmas, die Lysosomen enthalten, die dann abbrechen und in die Umgebung gelangen. In anderen Fällen kommt es zu einer Einstülpung des Plasmalemmas tief in die Zelle und zum Einfangen von weit von der Zelloberfläche entfernten Lysosomen.

Die Prozesse der Endozytose und Exozytose werden unter Beteiligung des mit dem Plasmolemma assoziierten Systems fibrillärer Komponenten des Zytoplasmas durchgeführt.

Rezeptorfunktion des Plasmalemmas.Dieses Der wichtigste, universell für alle Zellen, ist die Rezeptorfunktion des Plasmalemmas. Es bestimmt die Interaktion der Zellen untereinander und mit Außenumgebung..

Die ganze Vielfalt der informationellen interzellulären Interaktionen lässt sich schematisch als Kette aufeinanderfolgender Reaktionen Signal-Rezeptor-Sekundärbotenstoff-Antwort darstellen (Signal-Antwort-Konzept).Die Informationsübertragung von Zelle zu Zelle erfolgt durch Signalmoleküle, die in einigen Zellen produziert werden und gezielt auf andere signalempfindliche Zellen (Zielzellen) einwirken. Signalmolekül - Primärer Vermittlerbindet an Rezeptoren auf Zielzellen, die nur auf bestimmte Signale reagieren. Signalmoleküle - Liganden -nähern sich ihrem Rezeptor wie ein Schlüssel an ein Schloss. Liganden für Membranrezeptoren (Plasmalemma-Rezeptoren) sind hydrophile Moleküle, Peptidhormone, Neurotransmitter, Zytokine, Antikörper und für Kernrezeptoren - fettlösliche Moleküle, Steroid- und Schilddrüsenhormone, Vitamin D. Membranproteine ​​​​oder Glykokalyx-Elemente können als Rezeptoren auf der wirken Zelloberfläche - Polysaccharide und Glykoproteine. Es wird angenommen, dass Bereiche, die für einzelne Substanzen empfindlich sind, über die Oberfläche der Zelle verstreut oder in kleinen Zonen gesammelt sind. Auf der Oberfläche von prokaryotischen Zellen und tierischen Zellen gibt es also eine begrenzte Anzahl von Stellen, an denen Viruspartikel binden können. Membranproteine ​​(Träger und Kanäle) erkennen, interagieren und transportieren nur bestimmte Substanzen. Zellrezeptoren sind an der Übertragung von Signalen von der Zelloberfläche in die Zelle beteiligt. Die Diversität und Spezifität der Rezeptorsätze auf der Zelloberfläche führt zur Entstehung von very Komplexes System Marker, die körpereigene von körperfremden Zellen unterscheiden. Ähnliche Zellen interagieren miteinander, ihre Oberflächen können aneinander haften (Konjugation bei Protozoen, Gewebebildung bei Vielzellern). Zellen, die Marker nicht wahrnehmen, sowie solche, die sich in der Menge der bestimmenden Marker unterscheiden, werden zerstört oder abgestoßen. Bei der Bildung des Rezeptor-Liganden-Komplexes werden Transmembranproteine ​​aktiviert: Konverterprotein, Verstärkerprotein. Dadurch ändert der Rezeptor seine Konformation und interagiert mit der in der Zelle befindlichen Vorstufe des Second Messengers - Bote.Boten können sein ionisiertes Kalzium B. Phospholipase C, Adenylatcyclase, Guanylatcyclase. Unter dem Einfluss des Botenstoffs erfolgt die Aktivierung von an der Synthese beteiligten Enzymen zyklische Monophosphate - AMPoder HMF.Letztere verändern die Aktivität von zwei Arten von Proteinkinase-Enzymen im Zytoplasma der Zelle, was zur Phosphorylierung zahlreicher intrazellulärer Proteine ​​führt.

Die häufigste Bildung von cAMP, unter deren Einfluss die Sekretion einer Reihe von Hormonen - Thyroxin, Cortison, Progesteron - zunimmt, der Abbau von Glykogen in Leber und Muskeln, die Häufigkeit und Stärke von Herzkontraktionen, Osteodestruktion und umgekehrt die Wasseraufnahme in den Nephrontubuli nimmt zu.

Die Aktivität des Adenylatcyclase-Systems ist sehr hoch – die Synthese von cAMP führt zu einer zehntausendstel Signalsteigerung.

Unter der Wirkung von cGMP nimmt die Sekretion von Insulin durch die Bauchspeicheldrüse, Histamin durch Mastzellen, Serotonin durch Blutplättchen zu und glattes Muskelgewebe wird reduziert.

In vielen Fällen führt die Bildung des Rezeptor-Liganden-Komplexes zu einer Änderung des Membranpotentials, was wiederum zu einer Änderung der Permeabilität des Plasmalemmas und Stoffwechselvorgängen in der Zelle führt.

3. Interzelluläre Kontakte

Plasmamembran-Lipoprotein-Rezeptor

Bei vielzelligen Tieren ist das Plasmolemma an der Bildung beteiligt interzelluläre VerbindungenBereitstellung interzellulärer Interaktionen. Es gibt mehrere Arten solcher Strukturen.

§ Einfacher Kontakt.Ein einfacher Kontakt findet sich unter den meisten Zellen unterschiedlichen Ursprungs, die nebeneinander liegen. Repräsentiert die Konvergenz der Plasmamembranen benachbarter Zellen in einem Abstand von 15-20 nm. In diesem Fall kommt es zur Wechselwirkung der Glykokalyxschichten benachbarter Zellen.

§ Enger (schließender) Kontakt.Bei einer solchen Verbindung liegen die äußeren Schichten der beiden Plasmamembranen möglichst nahe beieinander. Die Annäherung ist so dicht, dass es zu einer Art Verschmelzung von Abschnitten der Plasmamembranen zweier benachbarter Zellen kommt. Die Verschmelzung von Membranen erfolgt nicht über den gesamten Bereich des engen Kontakts, sondern ist eine Reihe von Punktkonvergenzen von Membranen. Die Rolle des engen Kontakts besteht darin, Zellen mechanisch miteinander zu verbinden. Dieser Bereich ist für Makromoleküle und Ionen undurchdringlich und verschließt, begrenzt daher interzelluläre Lücken (und zusammen mit ihnen eigentlich interne Umgebung Organismus) aus der äußeren Umgebung.

§ Der Adhäsionsfleck oder Desmosom.Das Desmosom ist ein kleiner Bereich mit einem Durchmesser von bis zu 0,5 µm. In der Zone des Desmosoms auf der Seite des Zytoplasmas befindet sich ein Bereich dünner Fibrillen. Die funktionelle Rolle von Desmosomen liegt hauptsächlich in der mechanischen Verbindung zwischen Zellen.

§ Lückenkontakt oder Nexus.Bei dieser Kontaktart sind die Plasmamembranen benachbarter Zellen auf einer Distanz von 0,5–3 µm durch einen Spalt von 2–3 nm getrennt. In der Struktur von Plasmolems befinden sich spezielle Proteinkomplexe (Connexons). Einem Connexon auf der Plasmamembran der Zelle steht genau ein Connexon auf der Plasmamembran der Nachbarzelle gegenüber. Dadurch wird ein Kanal von einer Zelle zur anderen gebildet. Connexons können sich zusammenziehen, den Durchmesser des inneren Kanals verändern und dadurch an der Regulierung des Transports von Molekülen zwischen Zellen teilnehmen. Diese Art der Verbindung findet sich in allen Gewebegruppen. Die funktionelle Rolle der Gap Junction besteht darin, Ionen und kleine Moleküle von Zelle zu Zelle zu transportieren. Im Herzmuskel wird also die Erregung, die auf dem Prozess der Änderung der Ionendurchlässigkeit beruht, über den Nexus von Zelle zu Zelle übertragen.

§ Synaptischer Kontakt oder Synapse.Synapsen sind Kontaktbereiche zwischen zwei Zellen, die auf die einseitige Übertragung von Erregung oder Hemmung von einem Element zum anderen spezialisiert sind. Diese Art der Verbindung ist charakteristisch für Nervengewebe und tritt sowohl zwischen zwei Neuronen als auch zwischen einem Neuron und einem anderen Element auf. Die Membranen dieser Zellen sind durch einen Interzellularraum getrennt - einen etwa 20-30 nm breiten synaptischen Spalt. Die Membran im Bereich des synaptischen Kontakts einer Zelle wird als präsynaptisch bezeichnet, die andere als postsynaptisch. In der Nähe der präsynaptischen Membran große Menge kleine Vakuolen (synaptische Vesikel), die einen Neurotransmitter enthalten. Zum Zeitpunkt des Durchgangs des Nervenimpulses stoßen synaptische Vesikel den Neurotransmitter in den synaptischen Spalt aus. Der Mediator interagiert mit den Rezeptorstellen der postsynaptischen Membran, was letztendlich zur Übertragung eines Nervenimpulses führt. Neben der Übertragung eines Nervenimpulses stellen Synapsen eine starre Verbindung zwischen den Oberflächen zweier interagierender Zellen her.

§ Plasmodesma.Diese Art der interzellulären Kommunikation findet sich in Pflanzen. Plasmodesmen sind dünne röhrenförmige Kanäle, die zwei benachbarte Zellen verbinden. Der Durchmesser dieser Kanäle beträgt üblicherweise 40-50 nm. Plasmodesmen passieren die Zellwand, die die Zellen trennt. In jungen Zellen kann die Zahl der Plasmodesmen sehr hoch sein (bis zu 1000 pro Zelle). Mit zunehmendem Alter der Zellen nimmt ihre Anzahl aufgrund von Brüchen mit zunehmender Dicke der Zellwand ab. Die funktionelle Rolle von Plasmodesmen besteht darin, die interzelluläre Zirkulation von Lösungen sicherzustellen, die Nährstoffe, Ionen und andere Verbindungen enthalten. Plasmodesmen infizieren Zellen mit Pflanzenviren.

Spezialisierte Strukturen der Plasmamembran

Das Plasmalemma vieler tierischer Zellen bildet Auswüchse verschiedener Strukturen (Mikrovilli, Zilien, Flagellen). Am häufigsten auf der Oberfläche vieler tierischer Zellen gefunden Mikrovilli.Diese vom Plasmalemma begrenzten Auswüchse des Zytoplasmas haben die Form eines Zylinders mit abgerundeter Spitze. Mikrovilli sind charakteristisch für Epithelzellen, kommen aber auch in Zellen anderer Gewebe vor. Die Mikrovilli haben einen Durchmesser von etwa 100 nm. Ihre Anzahl und Länge sind in verschiedenen Zelltypen unterschiedlich. Die Bedeutung von Mikrovilli liegt in einer deutlichen Vergrößerung der Fläche der Zelloberfläche. Dies ist besonders wichtig für Zellen, die an der Absorption beteiligt sind. Also im Darmepithel pro 1 mm 2Oberflächen gibt es bis zu 2x10 8 Mikrovilli.

Die Membran besteht aus zwei Schichten von Lipidmolekülen (Bilayer), in die Proteine ​​eingebettet sind. Kohlenhydrate sind an einige Lipid- und Proteinmoleküle gebunden. Es gibt wenige von ihnen. Die Membrandicke beträgt etwa 10 nm (0,00001 mm). Der Hauptteil der Membran ist eine durchgehende Schicht aus Phospholipidmolekülen. Darin flüssig Schicht eingebettete Moleküle unterschiedlicher Struktur und Funktionen von Proteinmolekülen. Proteine ​​bedecken die Lipiddoppelschicht nicht vollständig, sondern befinden sich darin einzeln oder in Gruppen. Im Allgemeinen erinnert dies daran Mosaik-(Abb. 2. B. C). Diesbezüglich wird das derzeit akzeptierte Membranmodell genannt fließendes Mosaik. Proteine ​​sind in der Lage Bewegung entlang der Lipidschicht. Auch Moleküle der Lipidschicht bewegen sich. Es ist klar, dass die Bewegung von Membranmolekülen die physikalisch-chemischen Eigenschaften der letzteren verändert, und diese wiederum verändern sich funktionale Eigenschaften Membranen. Es sollte beachtet werden, dass die Plasmamembran der meisten Zellen nicht die Form einer perfekten Kugel hat. Im Gegenteil, es hat viele Vorsprünge, Vertiefungen, die ständig ihre Form und Größe ändern. Eingegangen In letzter Zeit Die Ergebnisse haben einige Anpassungen an der Theorie der Struktur von Membranen vorgenommen. Es zeigte sich, dass nicht alle Membranproteine ​​bewegungsfähig sind und einige Teile der Membran sich in ihrer Struktur von der klassischen Lipiddoppelschicht unterscheiden.

Das Phospholipidmolekül sieht aus wie ein Kopf mit zwei Schwänzen (Abb. 2 A). Der Kopf (Glycerin) ist wasserlöslich, hydrophil, der Schwanz (Fettsäuren) ist wasserunlöslich, hydrophob. Daher sind im Wasser Moleküle spontan gegenüber der Wasserphase eine bestimmte Stellung einnehmen. Ausgehend von Wassermolekülen befinden sich die Schwänze tief in der Lipidschicht, und die wasserlöslichen Köpfe sind der äußeren und inneren Wasserumgebung zugewandt (Abb. 2. B). Die Lipiddoppelschicht wird als Matrix bezeichnet. Besonders hervorzuheben ist das Vorhandensein von Lipiden in den Zellmembranen, deren Schwanz Fettsäuren enthält, die in ihrer Struktur Doppelbindungen aufweisen, die durch die CH 2 -Gruppe (-CH = CH - CH = CH - CH -) angeordnet sind. Solche Fettsäuren werden als ungesättigt bezeichnet. Diese Säuren werden am stärksten von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) beeinflusst, die ständig im Körper aller Lebewesen vorhanden sind. Ihre Zahl nimmt bei verschiedenen Erkrankungen besonders zu. Dies kann zu nachteiligen Folgen führen, auf die wir weiter unten eingehen werden.

In die Matrix eingestreute Proteine ​​(Abb. 2c) sind unterschiedlich angeordnet. Einige auf der inneren und äußeren Oberfläche der Lipidschicht sind Membran- oder Oberflächenproteine, andere sind halb in die Membran eingetaucht – halbintegrierte Proteine, und andere durchdringen die gesamte Membran – integrale Proteine. Üblicherweise werden semi-integrale und integrale Proteine ​​unter einem Begriff – interne Proteine ​​– zusammengefasst, da sie schwer voneinander zu unterscheiden sind. Integrale Proteine ​​werden am häufigsten in Membranen gefunden. Sie können als einzelnes Molekül dargestellt werden und eine beliebige Funktion erfüllen, oder als Gruppe (Ensemble) von Proteinen. Jedes Mitglied des Ensembles spielt eine fest definierte Rolle. Diese Komplexe erfüllen auch eine oder mehrere Endfunktionen.

Reis. 2. Schematischer Aufbau der Plasmamembran.

Es sollte beachtet werden, dass integrale und Oberflächenproteine ​​​​-Enzyme, die in der Membran funktionieren, ziemlich oft ihre Position ändern. In einigen Fällen ist es schwierig zu bestimmen, zu welchem ​​Typ (Oberfläche oder Integral) ein bestimmtes Membranprotein gehört. Beispielsweise ist das Enzym Phospholipase A, das sich auf der Membran ablagert, ein Oberflächenprotein, wird dann aber aktiviert, wird zu einem integralen Protein und bildet in Wechselwirkung mit Doppelschichtlipiden daraus Arachidonsäure (Abb. 3). Letzteres verlässt die Membran und verwandelt sich in andere Wirkstoffe, die an der Entstehung verschiedener pathologischer Prozesse beteiligt sind.

Na + , K + - ATP-ase Adrenorezeptor Adenylatcyclase

Ca 2+ -ATPase

Phospholipase

Na + , K + Ca 2+ Arachidonsäure

saures G-Protein Glykogen

Reis. 3. Hypothetisches Lokalisierungsschema einiger Membranproteine

Im Gegenteil, Proteine, die an der Bewegung von Substanzen durch die Membran beteiligt sind - zum Beispiel ändern Proteine, die an der erleichterten Diffusion von Na + , K + -ATP-ase oder Ca 2+ -ATP-ase beteiligt sind, in der Regel ihre Position nicht und fungieren als integrale Proteine ​​( 3 ). Und schließlich kann die Membran, wie wir bereits gesagt haben, komplexe Komplexe mehrerer Proteine ​​enthalten, die durch eine Aufgabe zu einem einzigen Ensemble verbunden sind. Zu solchen Komplexen gehören Proteine, die an der Übertragung eines Informationssignals durch die Membran beteiligt sind (Abb. 3). Letztere umfassen einen Komplex, der drei Proteine ​​enthält - Adrenorezeptor, G-Protein und Adenylatzyklase. All diese Proteine ​​sind für das normale Funktionieren der Zelle und in der Pathologie unerlässlich. Wir werden weiter unten darüber sprechen.

Neben Lipiden und Proteinen gibt es Kohlenhydrate in der Membran, die jedoch nicht als eigenständige Bestandteile lokalisiert sind, sondern als Bestandteile von Lipiden (Glykolipiden) oder Proteinen (Glykoproteinen). Kohlenhydrate befinden sich auf der äußeren Oberfläche des Plasmalemmas.

Die Zellmembran (Plasmamembran) ist eine dünne, halbdurchlässige Membran, die Zellen umgibt.

Funktion und Rolle der Zellmembran

Seine Funktion besteht darin, die Unversehrtheit des Inneren zu schützen, indem einige essentielle Substanzen in die Zelle gelangen und andere am Eindringen gehindert werden.

Es dient auch als Grundlage für die Bindung an einige Organismen und an andere. Somit gibt die Plasmamembran auch die Form der Zelle vor. Eine weitere Funktion der Membran besteht darin, das Zellwachstum durch Gleichgewicht zu regulieren und zu regulieren.

Bei der Endozytose werden bei der Aufnahme von Stoffen Lipide und Proteine ​​aus der Zellmembran entfernt. Bei der Exozytose verschmelzen Vesikel, die Lipide und Proteine ​​enthalten, mit der Zellmembran, wodurch die Zellgröße zunimmt. , und Pilzzellen haben Plasmamembranen. Innen werden beispielsweise auch Schutzmembranen eingeschlossen.

Struktur der Zellmembran

Die Plasmamembran besteht hauptsächlich aus einer Mischung von Proteinen und Lipiden. Je nach Lage und Rolle der Membran im Körper können Lipide 20 bis 80 Prozent der Membran ausmachen, der Rest sind Proteine. Während Lipide helfen, die Membran flexibel zu machen, kontrollieren und erhalten Proteine chemische Zusammensetzung Zellen und helfen auch beim Transport von Molekülen durch die Membran.

Membranlipide

Phospholipide sind der Hauptbestandteil von Plasmamembranen. Sie bilden eine Lipiddoppelschicht, in der sich die hydrophilen (wasserangezogenen) „Kopf“-Regionen spontan organisieren, um dem wässrigen Zytosol und der extrazellulären Flüssigkeit zu widerstehen, während die hydrophoben (wasserabweisenden) „Schwanz“-Regionen vom Zytosol und der extrazellulären Flüssigkeit abgewandt sind. Die Lipiddoppelschicht ist semipermeabel, sodass nur einige Moleküle durch die Membran diffundieren können.

Cholesterin ist ein weiterer Lipidbestandteil tierischer Zellmembranen. Cholesterinmoleküle werden selektiv zwischen Membranphospholipiden dispergiert. Dies trägt dazu bei, die Zellmembranen starr zu halten, indem verhindert wird, dass Phospholipide zu dicht gepackt werden. Cholesterin fehlt in pflanzlichen Zellmembranen.

Glykolipide befinden sich auf der äußeren Oberfläche von Zellmembranen und sind mit ihnen durch eine Kohlenhydratkette verbunden. Sie helfen der Zelle, andere Zellen im Körper zu erkennen.

Membranproteine

Die Zellmembran enthält zwei Arten assoziierter Proteine. Periphere Membranproteine ​​​​sind extern und damit verbunden, indem sie mit anderen Proteinen interagieren. Integrale Membranproteine ​​werden in die Membran eingeführt und passieren sie größtenteils. Teile dieser Transmembranproteine ​​befinden sich auf beiden Seiten davon.

Plasmamembranproteine ​​haben eine Reihe unterschiedlicher Funktionen. Strukturproteine ​​geben den Zellen Halt und Form. Membranrezeptorproteine ​​helfen Zellen, mit ihrer äußeren Umgebung durch die Verwendung von Hormonen, Neurotransmittern und anderen Signalmolekülen zu kommunizieren. Transportproteine, wie globuläre Proteine, transportieren Moleküle durch erleichterte Diffusion durch Zellmembranen. Glykoproteine ​​haben eine Kohlenhydratkette, die an ihnen befestigt ist. Sie sind in die Zellmembran eingebettet und helfen beim Austausch und Transport von Molekülen.

Organellenmembranen

Einige Zellorganellen sind auch von Schutzmembranen umgeben. Kern,