Плазматична мембрана

Функції клітинної мембрани — опис, властивості, будова



Цитолема, або плазмалема, представлена у вигляді еластичної молекулярної структури. Її товщина знаходиться в межах 6-10 нм, а структура складається з білків і ліпідів.

Властивості та функції клітинної мембрани відкрили вчені Нікольсон і Сінгерн в 1972 році. Вони довели, що тварини і рослинні організми мають подібності та відмінності в будові.

Функції клітинної мембрани

Будова плазмалеми

Клітинна мембрана складається з подвійних молекул-ліпідів. У цей клас входять складні мікроорганізми, включаючи фосфоліпіди. Особливості їх будови:

  • головка;
  • гідрофобний хвіст.

Для докладного вивчення частин клітини вчені розробили схеми, малюнки та інші підручні матеріали. Клітинна стінка є у бактерій і грибків. В процесі утворення тканини хвіст молекули звертається всередину, а головка — назовні.

Інваріабельні структури характерні для різних організмів, крім археїв. У них тканина утворюється з терпеноїдного спирту і гліцерину з товщиною 7-8 нм.

В основі біологічної мембрани знаходяться наступні білки:

  • Інтегральні. Утворюють всі шари мембрани.
  • Напівінтегральні. Занурені одним кінцем у внутрішній або зовнішній шар.
  • Поверхневі. Розташовані на зовнішній або прилеглій до внутрішньої сторони плазмалеми.

Взаємозв’язок деяких білків полягає в забезпеченні контакту цитолеми з цитоскелетом всередині клітини, а при наявності клітинної стінки — зовні. Інтегральні білки здійснюють функцію іонних каналів, яка полягає в забезпеченні пасивного транспорту іонів і води через тканину.

Крім перерахованих особливостей, для клітинної мембрани характерна виборча проникність.

Вона дифундує глюкозу, кислоти. У функції мембран входить активне регулювання розглянутого процесу.

Хімічний склад мембрани

З урахуванням загальних наукових відомостей вчені виділяють 4 механізми надходження/виходу речовин:

  • дифузія;
  • осмос;
  • активне транспортування;
  • екзо- та ендоцитоз.

Перші два процеси вважаються пасивними, тому не витрачають енергію. Щоб забезпечити виконання двох останніх процесів, споживається енергія.

Виборча проникність плазмалеми при пасивному транспортуванні здійснюється за рахунок інтегральних білків. Вони пронизують тканину наскрізь.

Короткий перелік мікроелементів, які формують свої канали:

  • К;
  • Na;
  • Cl.

В результаті руху вони дратуються, розкриваючись. У клітину активно надходять іони. Процес супроводжується дисбалансом мембранного потенціалу.

Рідинно-мозаїчна модель мембрани

Функціональні особливості

З урахуванням властивостей і особливостей будови цитолема виконує 9 функцій, включаючи матричну, бар’єрну, транспортну. Бар’єрна функція пов’язана із забезпеченням регульованого, пасивного, виборчого та активного обмінів речовин в навколишньому середовищі.

Проникність тканини для різних молекул і атомів залежить від їх розмірів, хімічних властивостей і електричного заряду. Показник забезпечує надходження поживних речовин.

До інших функцій, які виконує клітинна мембрана, відноситься транспортна. Через мембрани транспортуються поживні компоненти в клітину і з неї. Одночасно забезпечується підтримка рН на оптимальному рівні. Транспортна функція відповідає за постійну і правильну роботу клітинних ферментів.

Частинки не перетинають бішару через гідрофобність тканини. Речовини з цього класу проникають в клітину через спеціальні білки-переносники, білки-канали. Аналогічна функція виконується шляхом ендоцитозу (захоплення зовнішніх компонентів клітиною, який здійснюється шляхом утворення постійних речовин, необхідних для її життєдіяльності).

В результаті пасивного транспорту речовини проходять через ліпідних біслой шляхом дифузії (коротко – взаємодія). Процес не вимагає енергії, але враховується напрямок, в якому збільшується концентрація. Варіант подібного механізму – полегшена дифузія. Проходження речовин через мембрану забезпечує спеціальна молекула з каналом.

В результаті активного транспорту витрачається енергія. Процес здійснюється проти градієнта концентрації.

На поверхні мембрани присутні білки-насоси, включаючи АТФазу (фермент з класу гідролаз). Вона доставляє в клітку іони калію, а виводить іони натрію.

Будова плазматичної мембрани

Матричність і автономність клітин

Матрична функція плазматичної мембрани забезпечує правильне взаєморозташування і взаємодія білків. Механічна функція відповідає за автономність плазмалеми, її структур і з’єднання з іншими клітинами. Структура цитолеми може складатися з наступних елементів:

  • зовнішня і внутрішня мембрани;
  • міжмембранний простір;
  • рідина.

Енергетична функція пов’язана з фотосинтезом, яка протікає в хлоропластах і клітинах дихання, властива для мітохондрій. В останніх мікроорганізмах існує спеціальна система, що відповідає за перенесення енергії. В процесі беруть участь білки.

Рецепторна функція пов’язана з білками, які знаходяться в мембрані. Вони вважаються рецепторами і схожі на молекули, що сприймають сигнали.

Наприклад, гормони, які циркулюють в кровоносній системі, діють на певні клітини-мішені з відповідними їм рецепторами. До функцій нейромедіаторів (речовини, що проводять нейрони) відноситься забезпечення взаємозв’язку з рецепторними білками клітин-мішеней.

Білки мембран є ферментами. Наприклад, плазматині плазмалеми, розташовані в клітинах кишківника, містять в собі травні ферменти. Вони виконують ферментативну функцію, контролюючи наступні процеси:

  • генерація;
  • проведення біопотенціалів.

Мембрани підтримують постійний вміст іонів в клітинах. Вчені довели, що число іонів калію в плазмалемі вище, ніж зовні, а концентрація натрію нижче. Подібний дисбаланс підтримує різницю показників в тканинах та генерацію нейронів.

У тканинах присутні антигени, які діють як маркери. Вони використовуються в лабораторіях для розпізнання клітин. До них відносяться глікопротеїни – білки з олігосахаридними ланцюгами, представленими в різних конфігураціях.

Для кожного маркера є відповідний певний тип клітин. З їх допомогою розпізнаються інші плазмалеми.

Для кожного виду характерні певні властивості та функції. На основі подібної теорії імунна система розпізнає чужорідні антигени.

Активний транспорт

Транспортування речовин

Вчені і медики вважають, що найважливішою функцією є транспорт речовин при метаболізмі. У плазмалему із зовнішнього середовища надходять тверді і рідкі речовини. З неї виходять продукти обміну. Всі компоненти проходять через клітинну мембрану. Функцію можна розкрити кількома шляхами:

  • У газах незаряджена молекула вільно або за допомогою білкового каналу проходить через ліпідний шар, не витрачаючи енергію.
  • У розчинах протікає одностороння дифузія в бік більшої концентрації розчиненої плазмалеми.
  • Процес перенесення рідини називається піноцитоз, а твердого компонента — фагоцитоз. Речовина проникає в клітину шляхом витягування мембрани всередину до моменту формування бульбашки.
  • Екзоцитоз вважається процесом, зворотним ендоцитозу. Бульбашка з речовинами просувається цитоплазмою до мембрани, зливаючись з нею, випускаючи свій вміст, залежне від типу складових компонентів.

Транспортування речовин через мембрану

Білки та ліпіди

Клітинна мембрана складається з декількох компонентів, включаючи білки та ліпіди. До перших відносяться глобулярні, поверхневі та периферичні білки. Друга група включає в себе гліколіпіди, фосфоліпіди.

У клітинній мембрані присутні:

  • холестерол;
  • вуглевод;
  • глікопротеїн;
  • альфа спіраль білкового типу.

До головних складових компонентів відносяться білки та ліпіди 3-х видів. Перші речовини відповідають на різні властивості мембрани, а ліпіди — за жорсткість.

Плазмалема забезпечує цілісність тканини. Внутрішньоклітинна мембрана розділяє клітину на кілька замкнутих відсіків, включаючи компартмени та органели. У них підтримується середовище, необхідне для життєдіяльності.

Leave a Reply

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *