Ląstelių membranos sluoksnis. Ląstelių membranos: jų struktūra ir funkcijos. Ląstelės arba plazminės membranos funkcijos

Citoplazma- privaloma ląstelės dalis, uždaryta tarp plazminės membranos ir branduolio; skirstomi į hialoplazmą (pagrindinę citoplazmos medžiagą), organelius (nuolatinius citoplazmos komponentus) ir inkliuzus (laikinus citoplazmos komponentus). Cheminė sudėtis citoplazma: pagrindas yra vanduo (60-90% visos citoplazmos masės), įvairūs organiniai ir neorganiniai junginiai. Citoplazma yra šarminė. Ryškus bruožas eukariotų ląstelių citoplazma – nuolatinis judėjimas ( ciklozė). Pirmiausia tai aptinkama ląstelių organelių, pavyzdžiui, chloroplastų, judėjimu. Jei citoplazmos judėjimas sustoja, ląstelė miršta, nes tik nuolat judėdama ji gali atlikti savo funkcijas.

Hialoplazma ( citozolis) yra bespalvis, gleivingas, tirštas ir skaidrus koloidinis tirpalas. Būtent jame vyksta visi medžiagų apykaitos procesai, užtikrinamas branduolio ir visų organelių tarpusavio ryšys. Priklausomai nuo skysčio dalies arba didelių molekulių dominavimo hialoplazmoje, išskiriamos dvi hialoplazmos formos: sol- skystesnė hialoplazma ir gelis- storesnė hialoplazma. Tarp jų galimi abipusiai perėjimai: gelis virsta zoliu ir atvirkščiai.

Citoplazminės funkcijos:

sujungti visus ląstelės komponentus į vieną sistemą,
aplinka daugeliui biocheminių ir fiziologinių procesų,
aplinka organelių egzistavimui ir funkcionavimui.

Ląstelių membranos

Ląstelių membranos apriboti eukariotų ląsteles. Kiekvienoje ląstelės membranoje galima išskirti bent du sluoksnius. Vidinis sluoksnis yra greta citoplazmos ir yra pavaizduotas plazmos membrana(sinonimai – plazmolema, ląstelės membrana, citoplazminė membrana), virš kurios susidaro išorinis sluoksnis. Gyvūnų ląstelėje jis yra plonas ir vadinamas glikokaliksas(susidaro iš glikoproteinų, glikolipidų, lipoproteinų), augalo ląstelėje – storas, vadinamas ląstelių sienelės(susidaro iš celiuliozės).

Visos biologinės membranos turi bendrų struktūrinių savybių ir savybių. Dabar tai visuotinai priimta membranos struktūros skysčio mozaikinis modelis... Membrana yra pagrįsta lipidų dvigubu sluoksniu, kurį daugiausia sudaro fosfolipidai. Fosfolipidai – trigliceridai, kuriuose viena riebalų rūgšties liekana pakeičiama likučiu fosforo rūgštis; molekulės dalis, kurioje yra fosforo rūgšties liekana, vadinama hidrofiline galvute, sritys, kuriose yra riebalų rūgščių likučiai – hidrofobinėmis uodegomis. Membranoje fosfolipidai išsidėstę griežtai tvarkingai: hidrofobinės molekulių uodegos yra viena prieš kitą, o hidrofilinės galvutės – į išorę, į vandenį.

Be lipidų, membranoje yra baltymų (vidutiniškai ≈ 60%). Jie lemia daugumą specifinių membranos funkcijų (tam tikrų molekulių pernešimas, reakcijų katalizė, signalų priėmimas ir konvertavimas iš aplinką ir pan.). Išskirkite: 1) periferiniai baltymai(esantis ant išorinio arba vidinio lipidų dvigubo sluoksnio paviršiaus), 2) pusiau integruoti baltymai(panardintas į lipidų dvisluoksnį skirtingą gylį), 3) integraliniai arba transmembraniniai baltymai(prasiskverbti pro membraną per ir kiaurai, liečiantis tiek su išorine, tiek su vidinė aplinka ląstelės). Integraliniai baltymai kai kuriais atvejais vadinami kanalus formuojančiais arba kanalais, nes jie gali būti laikomi hidrofiliniais kanalais, kuriais polinės molekulės patenka į ląstelę (membranos lipidų komponentas jų nepraleistų).

A - hidrofilinė fosfolipido galvutė; B - hidrofobinės fosfolipidinės uodegos; 1 - hidrofobinės baltymų E ir F sritys; 2 - baltymo F hidrofilinės sritys; 3 - šakotoji oligosacharidinė grandinė, prijungta prie lipido glikolipidų molekulėje (glikolipidai yra rečiau nei glikoproteinai); 4 - šakotoji oligosacharidinė grandinė, prijungta prie baltymo glikoproteino molekulėje; 5 - hidrofilinis kanalas (veikia kaip pora, per kurią gali praeiti jonai ir kai kurios polinės molekulės).

Membrana gali turėti angliavandenių (iki 10%). Membranų angliavandenių komponentą sudaro oligosacharidų arba polisacharidų grandinės, susijusios su baltymų molekulėmis (glikoproteinais) arba lipidais (glikolipidais). Iš esmės angliavandeniai yra išoriniame membranos paviršiuje. Angliavandeniai atlieka membraninių receptorių funkcijas. Gyvūnų ląstelėse glikoproteinai sudaro supramembraninį kompleksą – glikokaliksą, kurio storis siekia keliasdešimt nanometrų. Jame yra daug ląstelės receptorių, su jo pagalba atsiranda ląstelių adhezija.

Baltymų, angliavandenių ir lipidų molekulės yra judrios, gali judėti membranos plokštumoje. Storis plazmos membrana- apie 7,5 nm.

Membranos funkcijos

Membranos atlieka šias funkcijas:

ląstelių turinio atskyrimas nuo išorinė aplinka,
metabolizmo tarp ląstelės ir aplinkos reguliavimas,
ląstelės padalijimas į skyrius ("skyrius"),
„fermentinių konvejerių“ lokalizacijos vieta,
užtikrinti ryšį tarp ląstelių daugialąsčių organizmų audiniuose (adhezija),
signalų atpažinimas.

Svarbiausias membranos savybė- selektyvus pralaidumas, t.y. membranos gerai pralaidžios kai kurioms medžiagoms ar molekulėms, o kitoms – prastai (arba visiškai nepralaidžios). Šia savybe grindžiama membranų reguliavimo funkcija, užtikrinanti medžiagų mainus tarp ląstelės ir išorinės aplinkos. Medžiagų perėjimo per ląstelės membraną procesas vadinamas medžiagų transportavimas... Išskirkite: 1) pasyvus transportas- medžiagų išsiskyrimo procesas, nenaudojant energijos; 2) aktyvus transportas- medžiagų praėjimo procesas, vykstantis su energijos sąnaudomis.

At pasyvus transportas medžiagos juda iš didesnės koncentracijos srities į mažesnės koncentracijos sritį, t.y. išilgai koncentracijos gradiento. Bet kuriame tirpale yra tirpiklio ir tirpios medžiagos molekulių. Tirpios medžiagos molekulių judėjimo procesas vadinamas difuzija, o tirpiklio molekulių judėjimas vadinamas osmosu. Jei molekulė yra įkrauta, elektrinis gradientas taip pat turi įtakos jos transportavimui. Todėl dažnai kalbama apie elektrocheminį gradientą, sujungiantį abu gradientus. Transporto greitis priklauso nuo gradiento dydžio.

Galima išskirti šiuos pasyvaus transporto tipus: 1) paprasta difuzija- medžiagų pernešimas tiesiai per lipidų dvisluoksnį sluoksnį (deguonis, anglies dioksidas); 2) difuzija per membraninius kanalus- transportavimas per kanalus formuojančius baltymus (Na +, K +, Ca 2+, Cl -); 3) palengvinta difuzija- medžiagų transportavimas naudojant specialius transportavimo baltymus, kurių kiekvienas yra atsakingas už tam tikrų molekulių ar giminingų molekulių grupių (gliukozės, aminorūgščių, nukleotidų) judėjimą; 4) osmosas- vandens molekulių transportavimas (visuose biologines sistemas vanduo yra tirpiklis).

Reikia aktyvus transportas atsiranda, kai reikia užtikrinti molekulių pernešimą per membraną prieš elektrocheminį gradientą. Šį transportą vykdo specialūs baltymai-nešėjai, kurių veiklai reikia energijos sąnaudų. ATP molekulės tarnauja kaip energijos šaltinis. Aktyvus transportas apima: 1) Na + / K + -siurblį (natrio-kalio pompą), 2) endocitozę, 3) egzocitozę.

Na + / K + siurblio veikimas... Normaliam funkcionavimui ląstelė turi palaikyti tam tikrą K + ir Na + jonų santykį citoplazmoje ir išorinėje aplinkoje. K + koncentracija ląstelės viduje turėtų būti daug didesnė nei už jos ribų, o Na +, priešingai. Reikėtų pažymėti, kad Na + ir K + gali laisvai difuzuoti per membranos poras. Na + / K + siurblys neutralizuoja šių jonų koncentracijų išlyginimą ir aktyviai pumpuoja Na + iš ląstelės ir K + į ląstelę. Na + / K + -siurblys yra transmembraninis baltymas, galintis keisti konformacinius pokyčius, dėl kurių gali prisijungti ir K +, ir Na +. Na + / K + siurblio veikimo ciklą galima suskirstyti į tokias fazes: 1) Na + prijungimas iš vidinės membranos pusės, 2) siurblio baltymo fosforilinimas, 3) Na + išsiskyrimas ekstraląstelinė erdvė, 4) K + prisirišimas prie lauke membranos, 5) siurblio baltymo defosforilinimas, 6) K + išsiskyrimas tarpląstelinėje erdvėje. Beveik trečdalis visos ląstelės gyvybinei veiklai reikalingos energijos išleidžiama natrio-kalio siurblio veikimui. Vieno veikimo ciklo metu siurblys išsiurbia 3Na + iš elemento ir pumpuoja 2K +.

Endocitozė- didelių dalelių ir makromolekulių absorbcijos ląstelėje procesas. Yra dviejų tipų endocitozė: 1) fagocitozė- didelių dalelių (ląstelių, ląstelių dalių, makromolekulių) surinkimas ir absorbcija ir 2) pinocitozė- gaudymas ir absorbcija skysta medžiaga(tirpalas, koloidinis tirpalas, suspensija). Fagocitozės reiškinį atrado I.I. Mechnikovas 1882. Endocitozės metu plazminė membrana invaginuoja, jos kraštai susilieja, o struktūros, atskirtos nuo citoplazmos viena membrana, atsiskiria į citoplazmą. Daugelis pirmuonių, kai kurie leukocitai gali fagocitozę. Pinocitozė stebima žarnyno epitelio ląstelėse, kraujo kapiliarų endotelyje.

Egzocitozė- procesas, priešingas endocitozei: įvairių medžiagų pašalinimas iš ląstelės. Egzocitozės metu pūslelės membrana susilieja su išorine citoplazmine membrana, pūslelės turinys pašalinamas iš ląstelės, o jos membrana įtraukiama į išorinę citoplazminę membraną. Tokiu būdu iš endokrininių liaukų ląstelių pašalinami hormonai, pirmuoniuose – nesuvirškintos maisto likučiai.

Eiti į paskaitos Nr.5„Ląstelių teorija. Korinio ryšio organizavimo tipai "

Eiti į 7 paskaitos"Eukariotinė ląstelė: organelių struktūra ir funkcija"

2 lentelė

1 klausimas (8)

Ląstelės membrana(arba citolema, arba plazmolema, arba plazminė membrana) atskiria bet kurios ląstelės turinį nuo išorinės aplinkos, užtikrinant jos vientisumą; reguliuoja mainus tarp ląstelės ir aplinkos; intraląstelinės membranos padalija ląstelę į specializuotus uždarus skyrius – skyrius arba organelius, kuriuose palaikomos tam tikros aplinkos sąlygos.

Ląstelės arba plazminės membranos funkcijos

Membrana suteikia:

1) Selektyvus molekulių ir jonų įsiskverbimas į ląstelę ir iš jos, būtinų specifinėms ląstelių funkcijoms atlikti;
2) Selektyvus jonų pernešimas per membraną, išlaikant transmembraninį elektrinio potencialo skirtumą;
3) Tarpląstelinių kontaktų specifika.

Dėl to, kad membranoje yra daugybė receptorių, kurie suvokia cheminius signalus - hormonus, mediatorius ir kitus biologinius veikliosios medžiagos, jis gali pakeisti ląstelės metabolinį aktyvumą. Membranos suteikia imuninių apraiškų specifiškumą dėl ant jų esančių antigenų - struktūrų, kurios sukelia antikūnų, galinčių specifiškai prisijungti prie šių antigenų, susidarymą.
Ląstelės branduolys ir organelės taip pat yra atskirti nuo citoplazmos membranomis, kurios neleidžia laisvai judėti vandeniui ir jame ištirpusioms medžiagoms iš citoplazmos į jas ir atvirkščiai. Taip susidaro sąlygos atskirti biocheminius procesus, vykstančius skirtinguose ląstelės viduje esančiuose skyriuose (skyriuose).

Ląstelių membranos struktūra

Ląstelės membrana- elastingos struktūros, kurios storis nuo 7 iki 11 nm (1.1 pav.). Jį daugiausia sudaro lipidai ir baltymai. Nuo 40 iki 90% visų lipidų yra fosfolipidai – fosfatidilcholinas, fosfatidiletanolaminas, fosfatidilserinas, sfingomielinas ir fosfatidilinozitolis. Svarbus membranos komponentas yra glikolipidai, kuriuos atstovauja cerebridai, sulfatidai, gangliozidai ir cholesterolis.

Pagrindinė ląstelės membranos struktūra yra dvigubas fosfolipidų molekulių sluoksnis. Dėl hidrofobinės sąveikos lipidų molekulių angliavandenių grandinės laikomos šalia viena kitos išplėstoje būsenoje. Abiejų sluoksnių fosfolipidų molekulių grupės sąveikauja su baltymų molekulėmis, panardintomis į lipidų membraną. Dėl to, kad dauguma dvisluoksnio lipidų komponentų yra skystos būsenos, membrana turi mobilumą ir atlieka banguotus judesius. Jo dalys, taip pat baltymai, panardinti į lipidų dvisluoksnį sluoksnį, maišysis iš vienos jo dalies į kitą. Ląstelių membranų mobilumas (skystumas) palengvina medžiagų transportavimo per membraną procesus.

Ląstelių membranos baltymai daugiausia atstovauja glikoproteinai.

Išskirti

integralūs baltymai prasiskverbiantis per visą membranos storį ir

periferiniai baltymai, pritvirtintas tik prie membranos paviršiaus, daugiausia prie vidinės jos dalies.

Periferiniai baltymai beveik visi veikia kaip fermentai (acetilcholinesterazė, rūgštinės ir šarminės fosfatazės ir kt.). Tačiau kai kuriuos fermentus taip pat atstovauja integruoti baltymai - ATP-azė.

Integruoti baltymai suteikia selektyvų jonų mainą per membraninius kanalus tarp tarpląstelinių ir tarpląstelinių skysčių, taip pat veikia kaip baltymai - didelių molekulių nešėjai.

Membraniniai receptoriai ir antigenai gali būti atstovaujami tiek integruotais, tiek periferiniais baltymais.

Priklauso baltymai, esantys šalia membranos iš citoplazminės pusės citoskeleto ląstelės... Jie gali prisijungti prie membranos baltymų.

Taigi, Baltymų juostelės 3(juostos skaičius baltymų elektroforezės metu) eritrocitų membranos sujungiamos į ansamblį su kitomis citoskeleto molekulėmis – spektrinu per mažos molekulinės masės baltymą ankiriną

Spektrinas yra pagrindinis citoskeleto baltymas, sudarantis dvimatį tinklą, prie kurio prisijungia aktinas.

Aktinas formuoja mikrofilamentus, kurie yra susitraukiantis citoskeleto aparatas.

Citoskeletas leidžia ląstelei parodyti lanksčias elastines savybes, suteikia membranai papildomo tvirtumo.

Dauguma integruotų baltymų yra glikoproteinai... Jų angliavandenių dalis išsikiša iš ląstelės membranos į išorę. Daugelis glikoproteinų yra labai neigiamai įkrauti dėl didelio sialo rūgšties kiekio (pavyzdžiui, glikoforino molekulės). Tai suteikia daugumos ląstelių paviršiui neigiamą krūvį ir padeda atstumti kitus neigiamo krūvio objektus. Glikoproteinų angliavandenių išsikišimai yra kraujo grupių antigenų, kitų antigeninių ląstelių determinantų nešiotojai, veikia kaip receptoriai, jungiantys hormonus. Glikoproteinai sudaro lipnias molekules, dėl kurių ląstelės jungiasi viena prie kitos, t.y. glaudūs tarpląsteliniai kontaktai.

Ląstelė- tai ne tik skystis, fermentai ir kitos medžiagos, bet ir labai organizuotos struktūros, vadinamos tarpląstelinėmis organelėmis. Organelės ląstelei yra ne mažiau svarbios nei jos cheminiai komponentai. Taigi, nesant tokių organelių kaip mitochondrijos, iš maistinių medžiagų išgaunamos energijos tiekimas iš karto sumažės 95%.

Dauguma ląstelės organelių yra padengtos membranos daugiausia sudarytas iš lipidų ir baltymų. Yra ląstelių membranos, endoplazminis tinklas, mitochondrijos, lizosomos, Golgi aparatas.

Lipidai netirpsta vandenyje, todėl ląstelėje jie sukuria barjerą, kuris neleidžia vandeniui ir vandenyje tirpioms medžiagoms judėti iš vieno skyriaus į kitą. Tačiau baltymų molekulės daro membraną pralaidžią skirtingos medžiagos naudojant specializuotas struktūras, vadinamas poromis. Daugelis kitų membraninių baltymų yra fermentai, kurie katalizuoja daugybę cheminės reakcijos kurie bus aptariami tolesniuose skyriuose.

Ląstelių (arba plazmos) membrana yra plona, lanksti ir elastinga struktūra, kurios storis tik 7,5-10 nm. Jį daugiausia sudaro baltymai ir lipidai. Apytikslis jo komponentų santykis yra toks: baltymai - 55%, fosfolipidai - 25%, cholesterolis - 13%, kiti lipidai - 4%, angliavandeniai - 3%.

Ląstelių membranos lipidų sluoksnis neleidžia prasiskverbti vandeniui. Membranos pagrindas yra lipidų dvisluoksnis sluoksnis – plona lipidinė plėvelė, susidedanti iš dviejų vienasluoksnių ir visiškai dengianti ląstelę. Baltymai didelių rutuliukų pavidalu išsidėstę visoje membranoje.

Scheminis ląstelės membranos vaizdas, atspindintis pagrindinius jos elementus
- fosfolipidų dvisluoksnis ir didelis skaičius baltymų molekulės, išsikišusios virš membranos paviršiaus.
Angliavandenių grandinės yra prijungtos prie baltymų išorėje
ir į papildomas baltymų molekules ląstelės viduje (paveiksle neparodyta).

Lipidų bisluoksnis daugiausia susideda iš fosfolipidų molekulių. Vienas tokios molekulės galas yra hidrofilinis, t.y. tirpus vandenyje (ant jo yra fosfatų grupė), kita – hidrofobinė, t.y. tirpsta tik riebaluose (jame yra riebalų rūgščių).

Dėl to, kad hidrofobinė molekulės dalis fosfolipidas atstumia vandenį, bet traukia panašias tų pačių molekulių dalis, fosfolipidai turi natūralią savybę prisitvirtinti vienas prie kito membranos storiu, kaip parodyta Fig. 2-3. Hidrofilinė dalis su fosfato grupe sudaro du membranos paviršius: išorinį, kuris liečiasi su ekstraląsteliniu skysčiu, ir vidinį, kuris liečiasi su tarpląsteliniu skysčiu.

Lipidinio sluoksnio vidurys nepralaidūs jonams ir vandeniniai tirpalai gliukozė ir karbamidas. Riebaluose tirpios medžiagos, įskaitant deguonį, anglies dioksidą, alkoholį, priešingai, lengvai prasiskverbia per šią membranos sritį.

Molekulės Cholesterolis, kuris yra membranos dalis, iš prigimties taip pat priklauso lipidams, nes jų steroidų grupė labai gerai tirpsta riebaluose. Šios molekulės yra tarsi ištirpusios lipidų dvisluoksnyje. Jų pagrindinis tikslas – reguliuoti membranų pralaidumą (arba nepralaidumą) vandenyje tirpiems kūno skysčių komponentams. Be to, cholesterolis yra pagrindinis membranos klampumo reguliatorius.

Ląstelių membranos baltymai... Paveiksle lipidų dvisluoksnyje matomos rutulinės dalelės – tai membraniniai baltymai, kurių didžioji dalis yra glikoproteinai. Yra dviejų tipų membraniniai baltymai: (1) integraliniai, kurie prasiskverbia pro membraną ir pro ją; (2) periferiniai, kurie išsikiša tik virš vieno iš jo paviršių, nepasiekdami kito.

Daug integruotų baltymų suformuoti kanalus (arba poras), per kuriuos vanduo ir vandenyje tirpios medžiagos, ypač jonai, gali difunduoti į vidinį ir tarpląstelinį skystį. Dėl selektyvaus kanalų veikimo kai kurios medžiagos išsisklaido geriau nei kitos.

Kiti integruoti baltymai veikia kaip baltymai nešikliai, pernešantys medžiagas, kurioms lipidų dvisluoksnis nepralaidus. Kartais baltymai-nešikliai veikia priešinga difuzijai kryptimi; šis transportavimas vadinamas aktyviu. Kai kurie integruoti baltymai yra fermentai.

Integraliniai membraniniai baltymai taip pat gali tarnauti kaip vandenyje tirpių medžiagų, įskaitant peptidinius hormonus, receptoriai, nes membrana jiems nepralaidi. Receptoriaus baltymo sąveika su specifiniu ligandu lemia konformacinius baltymo molekulės pokyčius, o tai savo ruožtu stimuliuoja baltymo molekulės tarpląstelinio segmento fermentinį aktyvumą arba signalo perdavimą iš receptoriaus į ląstelę naudojant antrinis pasiuntinys. Taigi integralūs baltymai, įterpti į ląstelės membraną, įtraukia ją į informacijos apie išorinę aplinką perdavimo į ląstelę procesą.

Periferinės membranos baltymų molekulės dažnai siejami su integruotais baltymais. Dauguma periferinių baltymų yra fermentai arba atlieka medžiagų transportavimo per membranos poras dispečerio vaidmenį.

Ląstelių membranos struktūra yra gana sudėtinga kurį galima apžiūrėti per elektroninį mikroskopą. Grubiai tariant, jis susideda iš dvigubo lipidų (riebalų) sluoksnio, kuriame skirtingose vietose yra įsiterpę skirtingi peptidai (baltymai). Bendras membranos storis yra apie 5-10 nm.

Bendras planas ląstelės membranos struktūra yra universali visam gyvajam pasauliui. Tačiau gyvūnų membranose yra cholesterolio intarpų, kurie lemia jo standumą. Skirtumas tarp skirtingų organizmų karalysčių membranų daugiausia susijęs su viršmembraniniais dariniais (sluoksniais). Taigi augaluose ir grybuose ląstelės sienelė yra virš membranos (iš išorės). Augaluose jį daugiausia sudaro celiuliozė, o grybuose - chitino medžiaga. Gyvūnams viršmembraninis sluoksnis vadinamas glikokaliksu.

Kitu būdu ląstelės membrana vadinama citoplazminė membrana arba plazminė membrana.

Gilesnis ląstelės membranos struktūros tyrimas atskleidžia daugybę jos ypatybių, susijusių su atliekamomis funkcijomis.

Lipidų dvisluoksnį daugiausia sudaro fosfolipidai. Tai riebalai, kurių viename gale yra fosforo rūgšties liekanos, pasižyminčios hidrofilinėmis savybėmis (tai yra, pritraukiančios vandens molekules). Kitas fosfolipido galas yra riebalų rūgščių grandinės, turinčios hidrofobinių savybių (nesudaro vandenilinių jungčių su vandeniu).

Fosfolipidų molekulės ląstelės membranoje išsidėsčiusios dviem eilėmis taip, kad jų hidrofobiniai „galai“ būtų viduje, o hidrofilinės „galvutės“ – išorėje. Pasirodo, gana stipri struktūra, apsauganti ląstelės turinį nuo išorinės aplinkos.

Baltymų inkliuzai ląstelės membranoje pasiskirstę netolygiai, be to, judrūs (kadangi dvisluoksnyje esantys fosfolipidai turi šoninį mobilumą). Nuo XX amžiaus 70-ųjų jie pradėjo kalbėti apie skysta-mozaikinė ląstelės membranos struktūra.

Priklausomai nuo to, kaip baltymas yra membranos dalis, išskiriami trys baltymų tipai: integraliniai, pusiau integraliniai ir periferiniai. Integruoti baltymai praeina per visą membranos storį, o jų galai išsikiša abiejose jos pusėse. Daugiausia jie atlieka transporto funkciją. Pusiau integraliuose baltymuose vienas galas yra membranos storyje, o kitas tęsiasi į išorę (iš išorinės arba vidinės). Jie atlieka fermentines ir receptorines funkcijas. Periferiniai baltymai yra išoriniame arba vidiniame membranos paviršiuje.

Ląstelės membranos struktūrinės ypatybės rodo, kad ji yra pagrindinė ląstelės paviršiaus komplekso sudedamoji dalis, bet ne vienintelė. Kiti jo komponentai yra viršmembraninis sluoksnis ir submembraninis sluoksnis.

Glikokaliksą (supramembraninį gyvūnų sluoksnį) sudaro oligosacharidai ir polisacharidai, taip pat periferiniai baltymai ir išsikišusios vientisų baltymų dalys. Glikokalikso komponentai atlieka receptorių funkciją.

Be glikokalikso, gyvūnų ląstelėse yra ir kitų viršmembraninių darinių: gleivių, chitino, perilemos (panašios į membraną).

Augalų ir grybų supramembraninė formacija yra ląstelės sienelė.

Submembraninis ląstelės sluoksnis – tai paviršinė citoplazma (hialoplazma) su į ją patenkančia ląstelės atramine-susitraukiančia sistema, kurios fibrilės sąveikauja su į ląstelės membraną patenkančiais baltymais. Tokiais molekulių junginiais perduodami įvairūs signalai.

Ląstelės membrana.
Ląstelės membrana atskiria bet kurios ląstelės turinį nuo išorinės aplinkos, užtikrindama jos vientisumą; reguliuoja mainus tarp ląstelės ir aplinkos; intraląstelinės membranos padalija ląstelę į specializuotus uždarus skyrius – skyrius arba organelius, kuriuose palaikomos tam tikros aplinkos sąlygos.
Struktūra.
Ląstelių membrana yra dvigubas sluoksnis (dvisluoksnis) lipidų (riebalų) klasės molekulių, kurių dauguma yra vadinamieji kompleksiniai lipidai – fosfolipidai. Lipidų molekulės turi hidrofilinę („galva“) ir hidrofobinę („uodega“) dalis. Formuojantis membranoms hidrofobinės molekulių sritys yra pasuktos į vidų, o hidrofilinės - į išorę. Membranos yra struktūros, kurios skirtinguose organizmuose yra labai panašios. Membranos storis 7-8 nm. (10-9 metrai)
Hidrofiliškumas- medžiagos gebėjimas sudrėkinti vandeniu.
Hidrofobiškumas- medžiagos nesugebėjimas sudrėkinti vandeniu.
Biologinėje membranoje taip pat yra įvairių baltymų:
- vientisas (per ir per membraną prasiskverbiantis)
- pusiau vientisas (vienu galu panardintas į išorinį arba vidinį lipidų sluoksnį)
- paviršutiniškas (esantis išorėje arba šalia vidinės pusės membranos).
Kai kurie baltymai yra ląstelės membranos sąlyčio taškai su citoskeletu ląstelės viduje ir ląstelės sienele (jei yra) išorėje.
Citoskeletas- ląstelės karkasas ląstelės viduje.
Funkcijos.
1) barjeras- užtikrina reguliuojamą, selektyvią, pasyvią ir aktyvią medžiagų apykaitą su aplinka.
2) Transportas- per membraną medžiagos pernešamos į ląstelę ir iš jos; matrica - užtikrina tam tikrą membranos baltymų tarpusavio išsidėstymą ir orientaciją, optimalią jų sąveiką.
3) Mechaninis- suteikia ląstelės autonomiją, jos tarpląstelines struktūras, taip pat ryšį su kitomis ląstelėmis (audinuose) Tarpląstelinė medžiaga turi didelį vaidmenį užtikrinant mechaninę funkciją.
4) Receptorius- kai kurie baltymai membranoje yra receptoriai (molekulės, per kurias ląstelė suvokia tam tikrus signalus).
Pavyzdžiui, kraujyje cirkuliuojantys hormonai veikia tik tas tikslines ląsteles, kurios turi šiuos hormonus atitinkančius receptorius. Neurotransmiteriai ( cheminių medžiagų, užtikrinantis nervinių impulsų laidumą) taip pat jungiasi prie specialių tikslinių ląstelių receptorių baltymų.
Hormonai- biologiškai aktyvios signalizacijos cheminės medžiagos.
5) Fermentinis- membraniniai baltymai dažnai yra fermentai. Pavyzdžiui, žarnyno epitelio ląstelių plazminėse membranose yra virškinimo fermentų.
6) Biopotencialų generavimo ir vykdymo įgyvendinimas.
Membranos pagalba ląstelėje palaikoma pastovi jonų koncentracija: K + jonų koncentracija ląstelės viduje yra daug didesnė nei išorėje, o Na + - daug mažesnė, o tai labai svarbu, nes tai užtikrina potencialų skirtumo membranoje palaikymą ir nervinio impulso generavimą.
Nervinis impulsas – susijaudinimo banga, perduodama išilgai nervinės skaidulos.
7) Narvo žymėjimas– ant membranos yra antigenų, kurie veikia kaip žymenys – „etiketės“, leidžiančios atpažinti ląstelę. Tai yra glikoproteinai (tai yra baltymai su šakotomis oligosacharidų šoninėmis grandinėmis), kurie atlieka „antenų“ vaidmenį. Dėl daugybės šoninių grandinių konfigūracijų kiekvienam ląstelių tipui galima sukurti specifinį žymeklį. Padedant žymenims, ląstelės gali atpažinti kitas ląsteles ir veikti kartu su jomis, pavyzdžiui, formuojantis organams ir audiniams. Tai taip pat leidžia imuninei sistemai atpažinti svetimus antigenus.
Pralaidumo savybės.
Ląstelių membranos yra selektyviai laidžios: lėtai prasiskverbia pro jas įvairiais būdais:
Gliukozė yra pagrindinis energijos šaltinis.

Aminorūgštys yra statybinės medžiagos, sudarančios visus organizmo baltymus.

Riebalų rūgštys – struktūrinės, energetinės ir kitos funkcijos.

Glicerolis – padeda organizmui sulaikyti vandenį ir mažina šlapimo gamybą.

Jonai yra fermentai reakcijoms.

Be to, pačios membranos tam tikru mastu aktyviai reguliuoja šį procesą – vienoms medžiagoms leidžiama prasiskverbti, o kitoms – ne. Yra keturi pagrindiniai medžiagų patekimo į ląstelę arba jų pašalinimo iš ląstelės į išorę mechanizmai:
Pasyvaus pralaidumo mechanizmai:
1) difuzija.
Šio mechanizmo variantas yra palengvinta difuzija, kai tam tikra molekulė padeda medžiagai praeiti pro membraną. Ši molekulė gali turėti kanalą, per kurį praeina tik vienos rūšies medžiaga.
difuzija- vienos medžiagos molekulių tarpusavio prasiskverbimo tarp kitos medžiagos molekulių procesas.
Osmosas– vienpusės difuzijos procesas per pusiau pralaidžią tirpiklio molekulių membraną link didesnės ištirpusios medžiagos koncentracijos.
Įprastą kraujo ląstelę supanti membrana yra pralaidi tik vandens molekulėms, deguoniui, kai kurioms kraujyje ištirpusioms maistinėms medžiagoms ir ląstelių atliekoms.
Aktyvūs pralaidumo mechanizmai:
1) Aktyvus transportas.
Aktyvus transportas– medžiagos perkėlimas iš mažos koncentracijos zonos į didelės koncentracijos sritį.
Aktyvus transportas reikalauja energijos suvartojimo, nes jis juda iš mažos koncentracijos zonos į didelės koncentracijos sritį. Ant membranos yra specialūs siurblio baltymai, kurie aktyviai pumpuoja kalio jonus (K +) į ląstelę ir iš jos išpumpuoja natrio jonus (Na +), ATP tarnauja kaip energija.
ATF– universalus energijos šaltinis visiems biocheminiams procesams. . (daugiau informacijos vėliau)
2) Endocitozė.
Dalelės, kurios dėl kokių nors priežasčių negali prasiskverbti pro ląstelės membraną, bet yra būtinos ląstelei, gali prasiskverbti pro membraną endocitozės būdu.
Endocitozė– išorinės medžiagos gaudymo narveliu procesas.
Selektyvų membranos pralaidumą pasyviojo transportavimo metu lemia specialūs kanalai – integruoti baltymai. Jie prasiskverbia pro membraną pro ir kiaurai, sudarydami tam tikrą praėjimą. Elementai K, Na ir Cl turi savo kanalus. Šių elementų molekulės juda į ląstelę ir iš jos koncentracijos gradiento atžvilgiu. Sudirginant atsidaro natrio jonų kanalai, į ląstelę staigiai patenka natrio jonų. Tokiu atveju atsiranda membranos potencialo disbalansas. Tada atstatomas membranos potencialas. Kalio kanalai visada atviri, per juos kalio jonai lėtai patenka į ląstelę.
Membranos struktūra
Pralaidumas
Aktyvus transportas
Osmosas
Endocitozė