Цитоплазма- задължителна част от клетката, затворена между плазмената мембрана и ядрото; се разделя на хиалоплазма (основното вещество на цитоплазмата), органели (постоянни компоненти на цитоплазмата) и включвания (временни компоненти на цитоплазмата). Химичен състав на цитоплазмата: основата е вода (60-90% от общата маса на цитоплазмата), различни органични и неорганични съединения. Цитоплазмата има алкална реакция. Характерна особеност на цитоплазмата на еукариотната клетка е постоянното движение ( циклоза). Открива се предимно чрез движението на клетъчни органели, като хлоропласти. Ако движението на цитоплазмата спре, клетката умира, тъй като само като е в постоянно движение, тя може да изпълнява функциите си.

Хиалоплазма ( цитозол) е безцветен, лигав, гъст и прозрачен колоиден разтвор. Именно в него протичат всички метаболитни процеси, той осигурява взаимовръзката на ядрото и всички органели. В зависимост от преобладаването на течната част или големите молекули в хиалоплазмата се разграничават две форми на хиалоплазма: сол- по-течна хиалоплазма и гел- по-плътна хиалоплазма. Между тях са възможни взаимни преходи: гелът се превръща в зол и обратно.

Функции на цитоплазмата:

  1. комбиниране на всички клетъчни компоненти в една система,
  2. среда за протичане на много биохимични и физиологични процеси,
  3. среда за съществуване и функциониране на органелите.

Клетъчни мембрани

Клетъчни мембраниограничават еукариотните клетки. Във всяка клетъчна мембрана могат да се разграничат поне два слоя. Вътрешният слой е в съседство с цитоплазмата и е представен от плазмената мембрана(синоними - плазмалема, клетъчна мембрана, цитоплазмена мембрана), върху която се образува външният слой. В животинска клетка тя е тънка и се нарича гликокаликс(образувани от гликопротеини, гликолипиди, липопротеини), в растителна клетка - дебели, т.нар. клетъчна стена(образувани от целулоза).

Всички биологични мембрани имат общи структурни характеристики и свойства. В момента е общоприето флуиден мозаечен модел на мембранна структура. Основата на мембраната е липиден бислой, образуван главно от фосфолипиди. Фосфолипидите са триглицериди, в които един остатък от мастна киселина е заменен с остатък от фосфорна киселина; Участъкът от молекулата, съдържащ остатъка от фосфорна киселина, се нарича хидрофилна глава, участъците, съдържащи остатъците от мастна киселина, се наричат ​​хидрофобни опашки. В мембраната фосфолипидите са подредени по строго подреден начин: хидрофобните опашки на молекулите са обърнати една към друга, а хидрофилните глави са обърнати навън, към водата.

В допълнение към липидите, мембраната съдържа протеини (средно ≈ 60%). Те определят повечето от специфичните функции на мембраната (транспорт на определени молекули, катализа на реакциите, приемане и преобразуване на сигнали от околната среда и др.). Има: 1) периферни протеини(разположени на външната или вътрешната повърхност на липидния двоен слой), 2) полуинтегрални протеини(потопен в липидния двоен слой на различна дълбочина), 3) интегрални или трансмембранни протеини(пробиват мембраната, контактувайки както с външната, така и с вътрешната среда на клетката). Интегралните протеини в някои случаи се наричат ​​каналообразуващи или канални протеини, тъй като те могат да се разглеждат като хидрофилни канали, през които полярните молекули преминават в клетката (липидният компонент на мембраната не би ги пропуснал).

А - хидрофилна фосфолипидна глава; B - хидрофобни фосфолипидни опашки; 1 - хидрофобни области на протеини Е и F; 2 — хидрофилни области на протеин F; 3 - разклонена олигозахаридна верига, прикрепена към липид в гликолипидна молекула (гликолипидите са по-рядко срещани от гликопротеините); 4 - разклонена олигозахаридна верига, прикрепена към протеин в гликопротеинова молекула; 5 - хидрофилен канал (функционира като пора, през която могат да преминават йони и някои полярни молекули).

Мембраната може да съдържа въглехидрати (до 10%). Въглехидратният компонент на мембраните е представен от олигозахаридни или полизахаридни вериги, свързани с протеинови молекули (гликопротеини) или липиди (гликолипиди). Въглехидратите са разположени главно на външната повърхност на мембраната. Въглехидратите осигуряват рецепторните функции на мембраната. В животинските клетки гликопротеините образуват надмембранен комплекс, гликокаликс, който е с дебелина няколко десетки нанометра. Той съдържа много клетъчни рецептори и с негова помощ възниква клетъчна адхезия.

Молекулите на протеини, въглехидрати и липиди са подвижни, способни да се движат в равнината на мембраната. Дебелината на плазмената мембрана е приблизително 7,5 nm.

Функции на мембраните

Мембраните изпълняват следните функции:

  1. отделяне на клетъчното съдържание от външната среда,
  2. регулиране на метаболизма между клетката и околната среда,
  3. разделяне на клетката на отделения („отделения“),
  4. място на локализиране на „ензимни конвейери“,
  5. осигуряване на комуникация между клетките в тъканите на многоклетъчни организми (адхезия),
  6. разпознаване на сигнала.

Най-важните мембранно свойство— селективна пропускливост, т.е. мембраните са силно пропускливи за някои вещества или молекули и слабо пропускливи (или напълно непропускливи) за други. Това свойство е в основата на регулаторната функция на мембраните, осигуряващи обмена на вещества между клетката и външната среда. Процесът на преминаване на вещества през клетъчната мембрана се нарича транспорт на вещества. Има: 1) пасивен транспорт- процес на преминаване на вещества без консумация на енергия; 2) активен транспорт- процесът на преминаване на вещества, който се случва с разхода на енергия.

При пасивен транспортвеществата се движат от зона с по-висока концентрация към област с по-ниска, т.е. по концентрационния градиент. Във всеки разтвор има молекули на разтворител и разтворено вещество. Процесът на движение на молекулите на разтвореното вещество се нарича дифузия, а движението на молекулите на разтворителя се нарича осмоза. Ако молекулата е заредена, тогава нейният транспорт също се влияе от електрическия градиент. Затова хората често говорят за електрохимичен градиент, комбинирайки двата градиента заедно. Скоростта на транспортиране зависи от големината на наклона.

Могат да се разграничат следните видове пасивен транспорт: 1) проста дифузия— транспортиране на вещества директно през липидния двоен слой (кислород, въглероден диоксид); 2) дифузия през мембранните канали— транспорт чрез каналообразуващи протеини (Na +, K +, Ca 2+, Cl -); 3) улеснена дифузия- транспортиране на вещества с помощта на специални транспортни протеини, всеки от които е отговорен за движението на определени молекули или групи от свързани молекули (глюкоза, аминокиселини, нуклеотиди); 4) осмоза— транспорт на водни молекули (във всички биологични системи разтворителят е водата).

Необходимост активен транспортвъзниква, когато е необходимо да се осигури транспортирането на молекули през мембрана срещу електрохимичен градиент. Този транспорт се осъществява от специални протеини-носители, чиято дейност изисква разход на енергия. Източникът на енергия са молекулите на АТФ. Активният транспорт включва: 1) Na + /K + помпа (натриево-калиева помпа), 2) ендоцитоза, 3) екзоцитоза.

Работа на Na + /K + помпа. За нормалното функциониране клетката трябва да поддържа определено съотношение на K + и Na + йони в цитоплазмата и във външната среда. Концентрацията на K + вътре в клетката трябва да бъде значително по-висока, отколкото извън нея, а Na + - обратно. Трябва да се отбележи, че Na + и K + могат да дифундират свободно през порите на мембраната. Помпата Na + /K + противодейства на изравняването на концентрациите на тези йони и активно изпомпва Na + от клетката и K + в клетката. Na + /K + помпата е трансмембранен протеин, способен на конформационни промени, в резултат на което може да прикрепи както K +, така и Na +. Цикълът на помпата Na + /K + може да бъде разделен на следните фази: 1) добавяне на Na + от вътрешността на мембраната, 2) фосфорилиране на протеина на помпата, 3) освобождаване на Na + в извънклетъчното пространство, 4) добавяне на K + от външната страна на мембраната, 5) дефосфорилиране на протеина на помпата, 6) освобождаване на K + във вътреклетъчното пространство. Почти една трета от цялата енергия, необходима за функционирането на клетките, се изразходва за работата на натриево-калиевата помпа. В един цикъл на работа помпата изпомпва 3Na + от клетката и изпомпва 2K +.

Ендоцитоза- процесът на абсорбция на големи частици и макромолекули от клетката. Има два вида ендоцитоза: 1) фагоцитоза- улавяне и абсорбиране на големи частици (клетки, части от клетки, макромолекули) и 2) пиноцитоза— улавяне и абсорбиране на течен материал (разтвор, колоиден разтвор, суспензия). Феноменът на фагоцитозата е открит от I.I. Мечников през 1882 г. По време на ендоцитозата плазмената мембрана образува инвагинация, краищата й се сливат и структурите, ограничени от цитоплазмата от една мембрана, се вплитат в цитоплазмата. Много протозои и някои левкоцити са способни на фагоцитоза. Пиноцитоза се наблюдава в чревните епителни клетки и в ендотела на кръвоносните капиляри.

Екзоцитоза- процес, обратен на ендоцитозата: отстраняване на различни вещества от клетката. По време на екзоцитозата мембраната на везикула се слива с външната цитоплазмена мембрана, съдържанието на везикула се отстранява извън клетката и нейната мембрана се включва във външната цитоплазмена мембрана. По този начин хормоните се отстраняват от клетките на ендокринните жлези, а при протозоите се отстраняват остатъците от несмляна храна.

    Отидете на лекции No5„Клетъчна теория. Видове клетъчна организация"

    Отидете на лекции No7„Еукариотна клетка: структура и функции на органелите“

Клетъчната мембрана- това е клетъчната мембрана, която изпълнява следните функции: разделяне на съдържанието на клетката и външната среда, селективен транспорт на вещества (обмен с външната за клетката среда), мястото на някои биохимични реакции, обединението на клетките в тъкани и приемане.

Клетъчните мембрани се делят на плазмени (вътреклетъчни) и външни. Основното свойство на всяка мембрана е полупропускливостта, тоест способността да преминава само определени вещества. Това позволява селективен обмен между клетката и външната среда или обмен между клетъчните отделения.

Плазмените мембрани са липопротеинови структури. Липидите спонтанно образуват двуслой (двоен слой) и мембранните протеини „плуват“ в него. Мембраните съдържат няколко хиляди различни протеини: структурни, транспортни, ензимни и др. Между протеиновите молекули има пори, през които преминават хидрофилни вещества (липидният двуслой предотвратява директното им проникване в клетката). Гликозилни групи (монозахариди и полизахариди) са прикрепени към някои молекули на повърхността на мембраната, които участват в процеса на клетъчно разпознаване по време на образуването на тъкан.

Мембраните варират по дебелина, като обикновено варират от 5 до 10 nm. Дебелината се определя от размера на амфифилната липидна молекула и е 5,3 nm. По-нататъшното увеличаване на дебелината на мембраната се дължи на размера на мембранните протеинови комплекси. В зависимост от външните условия (холестеролът е регулаторът), структурата на двуслоя може да се промени, така че да стане по-гъста или течна - от това зависи скоростта на движение на веществата по протежение на мембраните.

Клетъчните мембрани включват: плазмена мембрана, кариолема, мембрани на ендоплазмения ретикулум, апарат на Голджи, лизозоми, пероксизоми, митохондрии, включвания и др.

Липидите са неразтворими във вода (хидрофобност), но лесно разтворими в органични разтворители и мазнини (липофилност). Съставът на липидите в различните мембрани не е еднакъв. Например, плазмената мембрана съдържа много холестерол. Най-често срещаните липиди в мембраната са фосфолипиди (глицерофосфатиди), сфингомиелини (сфинголипиди), гликолипиди и холестерол.

Фосфолипидите, сфингомиелините и гликолипидите се състоят от две функционално различни части: хидрофобна неполярна, която не носи заряди - „опашки“, състоящи се от мастни киселини, и хидрофилна, съдържаща заредени полярни „глави“ - алкохолни групи (например глицерол).

Хидрофобната част на молекулата обикновено се състои от две мастни киселини. Една от киселините е наситена, а втората е ненаситена. Това определя способността на липидите спонтанно да образуват двуслойни (билипидни) мембранни структури. Мембранните липиди изпълняват следните функции: бариера, транспорт, протеинова микросреда, електрическо съпротивление на мембраната.

Мембраните се различават една от друга по своя набор от протеинови молекули. Много мембранни протеини се състоят от региони, богати на полярни (носещи заряд) аминокиселини и региони с неполярни аминокиселини (глицин, аланин, валин, левцин). Такива протеини в липидните слоеве на мембраните са разположени така, че техните неполярни участъци са, така да се каже, потопени в "мазнината" част на мембраната, където се намират хидрофобните участъци на липидите. Полярната (хидрофилна) част на тези протеини взаимодейства с липидните глави и е обърната към водната фаза.

Биологичните мембрани имат общи свойства:

мембраните са затворени системи, които не позволяват на съдържанието на клетката и нейните отделения да се смесват. Нарушаването на целостта на мембраната може да доведе до клетъчна смърт;

повърхностна (равнинна, странична) подвижност. В мембраните има непрекъснато движение на вещества по повърхността;

мембранна асиметрия. Структурата на външния и повърхностния слой е химично, структурно и функционално разнородна.

Ако намерите грешка, моля, маркирайте част от текста и щракнете Ctrl+Enter.

Клетъчната мембрана е равнинната структура, от която е изградена клетката. Присъства във всички организми. Неговите уникални свойства осигуряват жизнената активност на клетките.

Видове мембрани

Има три вида клетъчни мембрани:

  • външен;
  • ядрен;
  • органелни мембрани.

Външната цитоплазмена мембрана създава границите на клетката. Не трябва да се бърка с клетъчната стена или мембраната, открита в растенията, гъбите и бактериите.

Разликата между клетъчната стена и клетъчната мембрана е значително по-голямата й дебелина и преобладаването на защитната функция над обменната. Мембраната се намира под клетъчната стена.

Ядрената мембрана отделя съдържанието на ядрото от цитоплазмата.

ТОП 4 статиикоито четат заедно с това

Сред клетъчните органели има такива, чиято форма се формира от една или две мембрани:

  • митохондриите;
  • пластиди;
  • вакуоли;
  • Комплекс Голджи;
  • лизозоми;
  • ендоплазмен ретикулум (ER).

Структура на мембраната

Според съвременните концепции структурата на клетъчната мембрана се описва с помощта на модел на течна мозайка. Основата на мембраната е билипиден слой - две нива от липидни молекули, образуващи равнина. От двете страни на билипидния слой има протеинови молекули. Някои протеини са вградени в билипидния слой, други преминават през него.

Ориз. 1. Клетъчна мембрана.

Животинските клетки имат комплекс от въглехидрати на повърхността на мембраната. При изследване на клетка под микроскоп беше отбелязано, че мембраната е в постоянно движение и е разнородна по структура.

Мембраната е мозайка както в морфологичен, така и във функционален смисъл, тъй като различните й участъци съдържат различни вещества и имат различни физиологични свойства.

Свойства и функции

Всяка гранична структура изпълнява защитни и обменни функции. Това важи за всички видове мембрани.

Изпълнението на тези функции се улеснява от такива свойства като:

  • пластмаса;
  • висока способност за възстановяване;
  • полупропускливост.

Свойството на полупропускливостта е, че някои вещества не преминават през мембраната, докато други преминават свободно. Така се осъществява контролната функция на мембраната.

Също така външната мембрана осигурява комуникация между клетките поради множество израстъци и освобождаване на адхезивно вещество, което запълва междуклетъчното пространство.

Пренос на вещества през мембраната

Веществата навлизат през външната мембрана по следните начини:

  • през порите с помощта на ензими;
  • директно през мембраната;
  • пиноцитоза;
  • фагоцитоза.

Първите два метода се използват за транспортиране на йони и малки молекули. Големите молекули влизат в клетката чрез пиноцитоза (в течна форма) и фагоцитоза (в твърда форма).

Ориз. 2. Схема на пино- и фагоцитоза.

Мембраната се увива около частицата храна и я заключва в храносмилателната вакуола.

Водата и йоните преминават в клетката без разход на енергия, чрез пасивен транспорт. Големите молекули се движат чрез активен транспорт, консумирайки енергийни ресурси.

Вътреклетъчен транспорт

От 30% до 50% от обема на клетката е зает от ендоплазмения ретикулум. Това е вид система от кухини и канали, която свързва всички части на клетката и осигурява организиран вътреклетъчен транспорт на вещества.

Ориз. 3. EPS чертеж.

По този начин значителна маса от клетъчни мембрани е концентрирана в ER.

Какво научихме?

Разбрахме какво е клетъчна мембрана в биологията. Това е структурата, върху която са изградени всички живи клетки. Неговото значение в клетката е да: ограничава пространството на органелите, ядрото и клетката като цяло, осигурявайки селективен поток на вещества в клетката и ядрото. Мембраната се състои от липидни и протеинови молекули.

Тест по темата

Оценка на доклада

Среден рейтинг: 4.7. Общо получени оценки: 485.

  • Какво е клетъчна мембрана

    Не е тайна, че всички живи същества на нашата планета са изградени от клетки, тези безброй "" органични вещества. Клетките от своя страна са обградени от специална защитна обвивка - мембрана, която играе много важна роля в живота на клетката, като функциите на клетъчната мембрана не се ограничават само до защита на клетката, а представляват комплекс механизъм, участващ в размножаването, храненето и регенерацията на клетката.

    Какво е клетъчна мембрана

    Самата дума „мембрана“ се превежда от латински като „филм“, въпреки че мембраната не е просто вид филм, в който е обвита клетка, а комбинация от два филма, свързани един с друг и имащи различни свойства. Всъщност клетъчната мембрана е трислойна липопротеинова (мастно-протеинова) мембрана, която отделя всяка клетка от съседните клетки и околната среда и осъществява контролиран обмен между клетките и околната среда, това е академичната дефиниция за това какво е клетъчна мембрана е.

    Значението на мембраната е просто огромно, защото тя не само отделя една клетка от друга, но също така осигурява взаимодействието на клетката както с други клетки, така и с околната среда.

    История на изследването на клетъчните мембрани

    Важен принос в изследването на клетъчната мембрана направиха двама немски учени Гортер и Грендел през 1925 г. Тогава те успяха да проведат сложен биологичен експеримент върху червените кръвни клетки - еритроцити, по време на който учените получиха така наречените "сенки", празни черупки от еритроцити, които подредиха в една купчина и измериха повърхността, а също и изчислиха количеството липиди в тях. Въз основа на количеството получени липиди учените стигнаха до извода, че те се съдържат именно в двойния слой на клетъчната мембрана.

    През 1935 г. друга двойка изследователи на клетъчната мембрана, този път американците Даниел и Доусън, след серия от дълги експерименти, установиха съдържанието на протеин в клетъчната мембрана. Нямаше друг начин да се обясни защо мембраната има толкова високо повърхностно напрежение. Учените хитро са представили модел на клетъчна мембрана под формата на сандвич, в който ролята на хляб играят хомогенни липидно-протеинови слоеве, а между тях вместо масло има празнота.

    През 1950 г., с навлизането на електрониката, теорията на Даниел и Доусън е потвърдена от практически наблюдения - на микрографии на клетъчната мембрана ясно се виждат слоеве от липидни и протеинови глави, както и празното пространство между тях.

    През 1960 г. американският биолог Дж. Робъртсън разработи теория за трислойната структура на клетъчните мембрани, която дълго време се смяташе за единствената вярна, но с по-нататъшното развитие на науката започнаха да възникват съмнения относно нейната непогрешимост. Така например от гледна точка би било трудно и трудоемко за клетките да транспортират необходимите хранителни вещества през целия „сандвич“

    И едва през 1972 г. американските биолози С. Сингър и Г. Никълсън успяха да обяснят несъответствията в теорията на Робъртсън, използвайки нов флуидно-мозаечен модел на клетъчната мембрана. По-специално, те установиха, че клетъчната мембрана не е хомогенна по своя състав, освен това е асиметрична и пълна с течност. Освен това клетките са в постоянно движение. А прословутите протеини, които са част от клетъчната мембрана, имат различни структури и функции.

    Свойства и функции на клетъчната мембрана

    Сега нека да разгледаме какви функции изпълнява клетъчната мембрана:

    Бариерната функция на клетъчната мембрана е мембраната като истинска гранична охрана, която стои на стража над границите на клетката, забавяйки и не позволявайки на вредните или просто неподходящи молекули да преминат.

    Транспортна функция на клетъчната мембрана - мембраната е не само гранична охрана на вратата на клетката, но и вид митнически контролно-пропускателен пункт; полезни вещества непрекъснато се обменят с други клетки и околната среда през нея.

    Матрична функция - това е клетъчната мембрана, която определя местоположението една спрямо друга и регулира взаимодействието между тях.

    Механична функция - отговаря за ограничаването на една клетка от друга и в същото време за правилното свързване на клетките една с друга, за оформянето им в хомогенна тъкан.

    Защитната функция на клетъчната мембрана е в основата на изграждането на защитния щит на клетката. В природата пример за тази функция може да бъде твърда дървесина, плътна кора, защитна обвивка, всичко това се дължи на защитната функция на мембраната.

    Ензимната функция е друга важна функция, изпълнявана от определени протеини в клетката. Например, благодарение на тази функция, синтезът на храносмилателни ензими се извършва в чревния епител.

    Също така, в допълнение към всичко това, клетъчният обмен се осъществява през клетъчната мембрана, което може да се осъществи в три различни реакции:

    • Фагоцитозата е клетъчен обмен, при който вградените в мембраната фагоцитни клетки улавят и усвояват различни хранителни вещества.
    • Пиноцитозата е процес на улавяне от клетъчната мембрана на течни молекули в контакт с нея. За да направите това, на повърхността на мембраната се образуват специални пипала, които сякаш обграждат капка течност, образувайки мехур, който впоследствие се „поглъща“ от мембраната.
    • Екзоцитозата е обратен процес, когато клетката освобождава секреторна функционална течност на повърхността през мембраната.

    Структура на клетъчната мембрана

    Има три класа липиди в клетъчната мембрана:

    • фосфолипиди (които са комбинация от мазнини и),
    • гликолипиди (комбинация от мазнини и въглехидрати),
    • холестерол

    Фосфолипидите и гликолипидите от своя страна се състоят от хидрофилна глава, в която се простират две дълги хидрофобни опашки. Холестеролът заема пространството между тези опашки, предотвратявайки ги от огъване; всичко това в някои случаи прави мембраната на определени клетки много твърда. В допълнение към всичко това молекулите на холестерола организират структурата на клетъчната мембрана.

    Но както и да е, най-важната част от структурата на клетъчната мембрана е протеинът или по-скоро различни протеини, които играят различни важни роли. Въпреки разнообразието от протеини, съдържащи се в мембраната, има нещо, което ги обединява - пръстеновидните липиди са разположени около всички мембранни протеини. Ануларните липиди са специални структурирани мазнини, които служат като вид защитна обвивка за протеини, без които те просто не биха работили.

    Структурата на клетъчната мембрана има три слоя: основата на клетъчната мембрана е хомогенен течен билипиден слой. Белтъците го покриват от двете страни като мозайка. Именно протеините, в допълнение към описаните по-горе функции, също играят ролята на своеобразни канали, през които веществата, които не могат да проникнат през течния слой на мембраната, преминават през мембраната. Те включват например калиеви и натриеви йони, за проникването им през мембраната природата осигурява специални йонни канали в клетъчните мембрани. С други думи, протеините осигуряват пропускливостта на клетъчните мембрани.

    Ако погледнем клетъчната мембрана през микроскоп, ще видим слой липиди, образуван от малки сферични молекули, върху които протеините плуват като в морето. Сега знаете какви вещества изграждат клетъчната мембрана.

    Видео за клетъчна мембрана

    И накрая едно образователно видео за клетъчната мембрана.


    При писането на статията се опитах да я направя възможно най-интересна, полезна и качествена. Ще бъда благодарен за всякаква обратна връзка и градивна критика под формата на коментари към статията. Можете също така да напишете вашето желание/въпрос/предложение на имейла ми. [имейл защитен]или във фейсбук, искрено авторът.


    Тази статия е достъпна на английски език - .

    • Клонът на биологията, наречен цитология, изучава структурата на организмите, както и растенията, животните и хората. Учените са установили, че съдържанието на клетката, което се намира вътре в нея, е изградено доста сложно. Той е заобиколен от така наречения повърхностен апарат, който включва външната клетъчна мембрана, надмембранни структури: гликокаликс, а също и микрофиламенти, пеликули и микротубули, които образуват неговия субмембранен комплекс.

    В тази статия ще проучим структурата и функциите на външната клетъчна мембрана, която е част от повърхностния апарат на различни видове клетки.

    Какви функции изпълнява външната клетъчна мембрана?

    Както беше описано по-рано, външната мембрана е част от повърхностния апарат на всяка клетка, който успешно разделя вътрешното й съдържание и предпазва клетъчните органели от неблагоприятни условия на околната среда. Друга функция е да осигури метаболизъм между клетъчното съдържание и тъканната течност, така че външната клетъчна мембрана транспортира молекули и йони, влизащи в цитоплазмата, и също така помага за отстраняването на отпадъците и излишните токсични вещества от клетката.

    Структура на клетъчната мембрана

    Мембраните или плазмените мембрани на различните видове клетки се различават значително една от друга. Главно по химичната им структура, както и от относителното съдържание на липиди, гликопротеини, протеини и съответно естеството на разположените в тях рецептори. Външният, който се определя предимно от индивидуалния състав на гликопротеините, участва в разпознаването на стимулите от околната среда и в реакциите на самата клетка към техните действия. Някои видове вируси могат да взаимодействат с протеини и гликолипиди на клетъчните мембрани, в резултат на което проникват в клетката. Херпесните и грипните вируси могат да се използват за изграждане на тяхната защитна обвивка.

    А вирусите и бактериите, така наречените бактериофаги, се прикрепят към клетъчната мембрана и я разтварят на мястото на контакт с помощта на специален ензим. След това вирусна ДНК молекула преминава в получената дупка.

    Характеристики на структурата на плазмената мембрана на еукариотите

    Нека припомним, че външната клетъчна мембрана изпълнява функцията на транспорт, т.е. пренасяне на вещества в и извън нея във външната среда. За извършване на такъв процес е необходима специална структура. Всъщност плазмалемата е постоянна, универсална система от повърхностен апарат. Това е тънък (2-10 Nm), но доста плътен многослоен филм, който покрива цялата клетка. Неговата структура е изследвана през 1972 г. от учени като Д. Сингър и Г. Никълсън и те също създават течно-мозаечен модел на клетъчната мембрана.

    Основните химични съединения, които го образуват, са подредени молекули на протеини и определени фосфолипиди, които са вградени в течна липидна среда и приличат на мозайка. По този начин клетъчната мембрана се състои от два слоя липиди, чиито неполярни хидрофобни „опашки“ са разположени вътре в мембраната, а полярните хидрофилни глави са обърнати към клетъчната цитоплазма и междуклетъчната течност.

    Липидният слой е проникнат от големи протеинови молекули, които образуват хидрофилни пори. Чрез тях се транспортират водни разтвори на глюкоза и минерални соли. Някои протеинови молекули се намират както на външната, така и на вътрешната повърхност на плазмалемата. Така на външната клетъчна мембрана в клетките на всички организми с ядра има въглехидратни молекули, свързани чрез ковалентни връзки с гликолипиди и гликопротеини. Съдържанието на въглехидрати в клетъчните мембрани варира от 2 до 10%.

    Структурата на плазмалемата на прокариотните организми

    Външната клетъчна мембрана при прокариотите изпълнява подобни функции на плазмените мембрани на клетките на ядрените организми, а именно: възприемане и предаване на информация, идваща от външната среда, транспорт на йони и разтвори в и извън клетката, защита на цитоплазмата от чужди реагенти отвън. Може да образува мезозоми - структури, които възникват, когато плазмената мембрана се инвагинира в клетката. Те могат да съдържат ензими, участващи в метаболитни реакции на прокариоти, например репликация на ДНК и протеинов синтез.

    Мезозомите също съдържат редокс ензими, а фотосинтезите съдържат бактериохлорофил (в бактериите) и фикобилин (в цианобактериите).

    Ролята на външните мембрани в междуклетъчните контакти

    Продължавайки да отговаряме на въпроса какви функции изпълнява външната клетъчна мембрана, нека се спрем на нейната роля. В растителните клетки в стените на външната клетъчна мембрана се образуват пори, които преминават в целулозния слой. Чрез тях цитоплазмата на клетката може да излезе навън; такива тънки канали се наричат ​​плазмодесми.

    Благодарение на тях връзката между съседните растителни клетки е много силна. В човешките и животинските клетки контактните точки между съседните клетъчни мембрани се наричат ​​десмозоми. Те са характерни за ендотелните и епителните клетки и се срещат и в кардиомиоцитите.

    Помощни образувания на плазмалемата

    Разбирането на това как растителните клетки се различават от животинските клетки се подпомага от изучаването на структурните характеристики на техните плазмени мембрани, които зависят от функциите на външната клетъчна мембрана. Над него в животинските клетки има слой гликокаликс. Образува се от полизахаридни молекули, свързани с протеини и липиди на външната клетъчна мембрана. Благодарение на гликокаликса възниква адхезия (слепване) между клетките, което води до образуването на тъкани, следователно участва в сигналната функция на плазмалемата - разпознаване на стимули от околната среда.

    Как се осъществява пасивният транспорт на определени вещества през клетъчните мембрани?

    Както бе споменато по-рано, външната клетъчна мембрана участва в процеса на транспортиране на вещества между клетката и външната среда. Има два вида транспорт през плазмалемата: пасивен (дифузия) и активен транспорт. Първият включва дифузия, улеснена дифузия и осмоза. Движението на веществата по концентрационен градиент зависи преди всичко от масата и размера на молекулите, преминаващи през клетъчната мембрана. Например, малки неполярни молекули лесно се разтварят в средния липиден слой на плазмалемата, преминават през него и попадат в цитоплазмата.

    Големите молекули на органичните вещества проникват в цитоплазмата с помощта на специални протеини-носители. Те имат видова специфичност и при свързване с частица или йон ги пренасят пасивно през мембраната по концентрационен градиент без разход на енергия (пасивен транспорт). Този процес е в основата на такова свойство на плазмалемата като селективна пропускливост. По време на процеса енергията на АТФ молекулите не се използва и клетката я спестява за други метаболитни реакции.

    Активен транспорт на химични съединения през плазмалемата

    Тъй като външната клетъчна мембрана осигурява преноса на молекули и йони от външната среда в клетката и обратно, става възможно да се отстранят продуктите на дисимилация, които са токсини, навън, т.е. в междуклетъчната течност. възниква срещу градиент на концентрация и изисква използването на енергия под формата на ATP молекули. Той също така включва протеини носители, наречени АТФази, които също са ензими.

    Пример за такъв транспорт е натриево-калиевата помпа (натриевите йони се движат от цитоплазмата във външната среда, а калиевите йони се изпомпват в цитоплазмата). На това са способни епителните клетки на червата и бъбреците. Разновидности на този метод на прехвърляне са процесите на пиноцитоза и фагоцитоза. По този начин, след като проучи какви функции изпълнява външната клетъчна мембрана, може да се установи, че хетеротрофните протисти, както и клетките на висшите животински организми, например левкоцитите, са способни на процесите на пино- и фагоцитоза.

    Биоелектрични процеси в клетъчните мембрани

    Установено е, че има потенциална разлика между външната повърхност на плазмалемата (тя е положително заредена) и стенния слой на цитоплазмата, който е отрицателно зареден. Нарича се потенциал на покой и е присъщ на всички живи клетки. И нервната тъкан не само има потенциал за покой, но също така е способна да провежда слаби биотокове, което се нарича процес на възбуждане. Външните мембрани на нервните клетки-неврони, получаващи дразнене от рецепторите, започват да променят зарядите: натриевите йони масово навлизат в клетката и повърхността на плазмалемата става електроотрицателна. А пристенният слой на цитоплазмата, поради излишък от катиони, получава положителен заряд. Това обяснява защо външната клетъчна мембрана на неврона се презарежда, което предизвиква провеждането на нервните импулси, които са в основата на процеса на възбуждане.