Характеристики, структура и функции на клетъчните мембрани

През 1972 г. той беше представено на теорията, че частично пропусклива мембрана, обграждаща клетката и изпълнява редица жизненоважни задачи, както и структурата и функцията на клетъчните мембрани, са важни въпроси, свързани с правилното функциониране на всички клетки в организма. Клетъчна теория

Структура и функция на клетъчните мембрани

Клетъчната мембрана заобикаля цитоплазмата на живите клетки, физически разделяйки вътреклетъчните компоненти от външната среда. Гъби, бактерии и растения също имат клетъчни стени, които осигуряват защита и предотвратяват преминаването на големи молекули. Клетъчните мембрани също играят роля при образуването на цитоскелета и прикрепването към извънклетъчната матрица на други жизненоважни частици. Това е необходимо, за да ги държим заедно, образувайки тъканите и органите на тялото. Удобства структурата на клетъчната мембрана включват пропускливост. Основната функция е защита. Мембраната се състои от фосфолипиден слой с вградени протеини. Тази част е включена в процеси като клетъчна адхезия, йонна проводимост и сигнални системи и служи като повърхност за монтиране на няколко екстрацелуларни структури, включително стена гликокаликса и вътрешен цитоскелет. Мембраната също така запазва потенциала на клетката, като селективен филтър. Той е селективно пропусклив за йони и органични молекули и контролира движението на частиците.

Биологични механизми, включващи клетъчната мембрана

1. Пасивна дифузия: някои вещества (малки молекули, йони), като въглероден диоксид (CO2) и кислород (02), могат да проникнат през плазмената мембрана чрез дифузия. Обвивката действа като бариера за определени молекули и йони, те могат да се концентрират и от двете страни.

2. Транс-мембранни протеинови канали и транспортер: хранителни вещества, като глюкоза или аминокиселини, трябва да влязат в клетката и някои метаболитни продукти трябва да напуснат клетката.

3. Ендоцитозата е процесът, чрез който се абсорбират молекулите. В плазмената мембрана се създава малка деформация (инвагинация), при която веществото, което ще се транспортира, се поглъща. Това изисква енергия и по този начин представлява форма на активен транспорт.

4. Екзоцитоза: възниква в различни клетки, за да се отстранят остатъците от вещества, донесени от ендоцитоза, да се отделят вещества като хормони и ензими и да се транспортира веществото напълно през клетъчната бариера.

Молекулярна структура

Клетъчната мембрана е биологична обвивка, състояща се предимно от фосфолипиди и отделяне на цялата клетка от външната среда. Процесът на образуване се осъществява спонтанно при нормални условия. За да се разбере този процес и правилно да се опише структурата и функциите на клетъчните мембрани, както и свойствата, е необходимо да се оцени естеството на фосфолипидните структури, за които структурната поляризация е присъща. Когато фосфолипидите в цитоплазмената водна среда достигнат критична концентрация, те се комбинират в мицели, които са по-стабилни във водната среда.

Свойства на мембраната

• Стабилност. Това означава, че след образуването, разпадането на мембраната е малко вероятно.
• Сила. липидната обвивка достатъчно стабилни, за да се предотврати преминаването на полярни вещества, образувани през границата не може да премине като разтворени вещества (йони, глюкоза, аминокиселини) и много по-големи молекули (протеини).
• Динамично естество. Това е може би най-важното свойство, ако разгледаме структурата на клетката. Клетъчната мембрана може да претърпи различни деформации, да може да се сгъне и да се огъне, а не да се срути. При специални обстоятелства, например, при сливане на везикули или зарастване, то може да бъде нарушено, но само за известно време. При стайна температура неговите липидни съставки са в постоянно, хаотично движение, образувайки стабилна граница на течността.

Модел на течна мозайка

Говорейки за структурата и функцията на клетъчните мембрани, е важно да се отбележи, че в съвременния възглед мембраната като течен мозаечен модел беше разгледана през 1972 г. от учените Сингър и Никълсън. Тяхната теория отразява три основни характеристики на мембранната структура. интегриран мембранни протеини допринасят за мозайката на мембраната и са способни на странично движение в равнината, дължащо се на летливия характер на липидната организация. Транс-мембранните протеини също са потенциално подвижни. Важна особеност на мембранната структура е нейната асиметрия. Каква е структурата на клетката? Клетъчна мембрана, ядро, протеини и т.н. Клетката е основната единица на живота и всички организми се състоят от една или много клетки, всяка от които има естествена бариера, която я отделя от околната среда. Тази външна граница на клетката се нарича плазмена мембрана. Състои се от четири различни вида молекули: фосфолипиди, холестерол, протеини и въглехидрати. Fluid мозайка модел описва структурата на клетъчната мембрана, както следва: гъвкава и еластична, последователността прилича на растително масло, така че всички отделни молекули само плуват в течна среда, и те са в състояние да се движат странично в тази обвивка. Мозайката е нещо, което съдържа много различни подробности. В плазмената мембрана тя се представя от фосфолипиди, холестеролни молекули, протеини и въглехидрати.

фосфолипиди

Фосфолипидите представляват основната структура на клетъчната мембрана. Тези молекули имат два различни края: главата и опашката. Главният край съдържа фосфатна група и е хидрофилен. Това означава, че тя е привлечена от водните молекули. Опашката се състои от водородни и въглеродни атоми, наречени вериги на мастни киселини. Тези вериги са хидрофобни, те не обичат да се смесват с водни молекули. Този процес напомня на това, което се случва, когато изсипвате растително масло във водата, тоест не се разтваря в него. Характеристиките на структурата на клетъчната мембрана са свързани с така наречената липидна двуслойна форма, която се състои от фосфолипиди. Хидрофилните фосфатни глави винаги се намират там, където има вода под формата на вътреклетъчни и извънклетъчни течности. Хидрофобните опашки на фосфолипидите в мембраната са организирани по такъв начин, че да се държат далеч от водата.

Холестерол, протеини и въглехидрати

Чувайки думата "холестерол", хората обикновено мислят, че това е лошо. Всъщност холестеролът е много важен компонент на клетъчните мембрани. Молекулите му се състоят от четири пръстена водород и въглеродни атоми. Те са хидрофобни и се срещат между хидрофобните опашки в липидния двупластов слой. Тяхното значение е да поддържат консистенция, укрепват мембраната, предотвратявайки пресичането. Холестеролните молекули също така поддържат контактите на фосфолипидните опашки и втвърдяване. Това гарантира плавност и гъвкавост. Изпълняват мембранни протеини функции на ензимите върху ускоряването на химичните реакции, действат като рецептори за специфични молекули или транспортни вещества през клетъчната мембрана.

Въглехидратите или захаридите се появяват само на извънклетъчната страна на клетъчната мембрана. Заедно те образуват гликокаликс. Той осигурява амортизация и защита на плазмената мембрана. Въз основа на структурата и вида на въглехидратите в гликокализата тялото може да разпознае клетките и да определи дали те трябва да бъдат там или не.

Мембранни протеини

Структурата на клетъчната мембрана животински клетки Невъзможно е да си представим без такъв важен компонент като протеин. Въпреки това, те могат значително да дадат своя размер на друг важен компонент - липидите. Има три типа основни протеини на мембраната.

• Интеграл. Те напълно покриват двупластовата, цитоплазмата и извънклетъчната среда. Те изпълняват функциите на транспорт и сигнализация.
• Периферна. Протеините се свързват към мембраната чрез електростатични или водородни връзки в техните цитоплазмени или извънклетъчни повърхности. Те се включват главно като средство за прикрепване на интегрални протеини.
• Трансмембранен. Те изпълняват ензимни и сигнални функции и също така модулират основната структура на липидния двупластов слой на мембраната.

Функции на биологичните мембрани

Хидрофобният ефект, който регулира поведението на въглеводородите във вода, контролира структурите, образувани от мембранни липиди и мембранни протеини. Много свойства на мембраните се осигуряват от носители на двупластови липиди, които формират основната структура за всички биологични мембрани. Интегралните мембранни протеини са частично скрити в липидния двуслоен слой. Транс-мембранните протеини имат специализирана организация на аминокиселините в тяхната първична последователност.

Периферните мембранни протеини са много сходни с разтворимите, но те също са свързани с мембрани. Специализираните клетъчни мембрани имат специализирани клетъчни функции. Как структурата и функцията на клетъчните мембрани засягат тялото? Начинът, по който са подредени биологичните мембрани, зависи от осигуряването на функционалността на целия организъм. От вътреклетъчните органели, извънклетъчните и междуклетъчните мембранни взаимодействия се създават структури, които са необходими за организиране и изпълнение на биологични функции. Много структурни и функционални характеристики са общи за бактериите, еукариотни клетки и обвити вируси. Всички биологични мембрани са изградени върху двуслоен липид, което води до редица общи характеристики. Мембранните протеини имат много специфични функции.

• Контроли. Плазмените мембрани определят границите на взаимодействието на клетките с околната среда.
• Транспорт. Клетъчните вътреклетъчни мембрани са разделени на няколко функционални блока с различен вътрешен състав, всеки от които е поддържан от необходимата транспортна функция в комбинация с пропускливостта на контрола.
• Сигнална трансдукция. Сливането на мембрани осигурява механизма на вътреклетъчното везикулозно предупреждение и предотвратява различни вируси от свободното влизане в клетката.

Значение и заключения

Структурата на външната клетъчна мембрана засяга цялото тяло. Той играе важна роля в защитата на целостта, позволявайки проникването само на избрани вещества. Също така е добра основа за фиксиране на цитоскелета и клетъчната стена, което помага за поддържането на формата на клетката. Липидите представляват около 50% от масата на мембраната на повечето клетки, въпреки че този индекс варира в зависимост от вида на мембраната. Структурата на външната клетъчна мембрана на бозайниците е по-сложна, има четири основни фосфолипиди. Важно свойство на двупластовите липиди е, че те се държат като двуизмерни течности, в които отделните молекули могат свободно да се въртят и да се движат в странични посоки. Такава течливост е важно свойство на мембраните, което се определя в зависимост от температурата и състава на липидите. Поради структурата на въглеводородния пръстен, холестеролът играе роля при определяне на течливостта на мембраните. Селективната пропускливост на биологичните мембрани за малки молекули позволява на клетката да контролира и поддържа вътрешната си структура.

Като се има предвид структурата на клетките (клетъчна мембрана, ядро ​​и т.н.), можем да заключим, че организмът - това е саморегулираща се система, която без чужда помощ не може да нарани себе си и винаги ще се търсят начини за възстановяване и опазване на правилното функциониране на всяка клетка.