Цитоплазматична мембрана: функції, будова. Зовнішня цитоплазматична мембрана
Зовнішня цитоплазматична мембрана являє собою найтоншу плівку. Її товщина - близько 7-10 нм. Проглядається плівка…
Клітка давно визначена як структурна одиниця всього живого. І це дійсно так. Адже мільярди цих структур, немов цеглинки, утворюють рослини і тварин, бактерій і мікроорганізмів, людини. Кожен орган, тканина, система організму - все побудовано з клітин.
Тому дуже важливо знати всі тонкощі її внутрішньої будови, хімічного складу і протікають біохімічних реакцій. У цій статті розглянемо, що являє собою плазматична мембрана, функції, які вона виконує, і будова.
Органеллами називаються дрібні підрозділи, якими знаходять всередині клітини і забезпечують її будова і життєдіяльність. До них відноситься безліч різних представників:
Кожна з перерахованих структур має своє складну будову, сформована ВМС (високомолекулярними речовинами), виконує строго певні функції і бере участь в комплексі біохімічних реакцій, що забезпечують життєдіяльність всього організму в цілому.
Будова плазматичноїмембрани вивчалося ще з XVIII століття. Саме тоді вперше була виявлена її здатність вибірково пропускати або затримувати речовини. З розвитком мікроскопії дослідження тонкої структури і будови мембрани стало більш можливим, і тому на сьогоднішній день про неї відомо практично все.
Синонімом її основної назви є плазмалемма. Склад плазматичноїмембрани представлений трьома основними видами ВМС:
Співвідношення цих сполук і розташування може варіюватися у клітин різних організмів (рослинної, тваринної або бактеріальної).
Багато вчених намагалися висловлювати припущення про те, яким чином розташовуються ліпіди і білки в мембрані. Однак тільки в 1972 р вченими Сінгером і Ніколсоном була запропонована актуальна і сьогодні модель, що відображає будову плазматичноїмембрани. Вона названа рідинно-мозаїчної, і суть її полягає в наступному: різні типи ліпідів розташовуються в два шари, орієнтуючись гідрофобними кінцями молекул всередину, а гідрофільні назовні. При цьому вся структура, подібно мозаїці, пронизана неоднаковими типами білкових молекул, а також невеликою кількістю гексоз (вуглеводів).
Вся передбачувана система знаходиться в постійній динаміці. Білки здатні не просто пронизувати біліпідний шар наскрізь, але і орієнтуватися в однієї з його сторін, вбудовуючись всередину. Або взагалі вільно "гуляти" по мембрані, змінюючи місце розташування.
Доказами в захист і виправданість цієї теорії є дані мікроскопічного аналізу. На чорно-білих фотографіях явно видно шари мембрани, верхній і нижній однаково темні, а середній світліший. Також проводився ряд дослідів, які доводять, що шари засновані саме ліпідами і білками.
Якщо розглядати процентне співвідношення ліпідів і білків в мембрані рослинної клітини, то воно буде приблизно однакове - 40/40%. У тваринної плазмалемме до 60% припадає на білки, в бактеріальної - до 50%.
Плазматична мембрана складається з різних видів білків, і функції кожного з них також специфічні.
1. Периферійні молекули. Це такі білки, які орієнтовані на поверхні внутрішньої або зовнішньої частин бислоя ліпідів. Основні типи взаємодій між структурою молекули і шаром наступні:
Самі периферичні білки - розчинні у воді сполуки, тому їх відокремити від плазмалемми без пошкоджень нескладно. Які речовини відносяться до цих структур? Найпоширеніше і численне - фібрилярний білок спектрин. Його в масі всіх мембранних білків може бути до 75% в окремих клітинних плазмалеммой.
Навіщо вони потрібні і як залежить від них плазматична мембрана? Функції наступні:
2. Полуінтегральние білки. Такими молекулами називаються ті, що занурені в ліпідний бішар повністю або наполовину, на різну глибину. Прикладами можуть служити бактериородопсин, цитохромоксидаза і інші. Їх називають також "заякоренних" білками, тобто ніби прикріпленими всередині шару. З чим вони можуть контактувати і за рахунок чого вкорінюються і утримуються? Найчастіше завдяки спеціальним молекулам, якими можуть бути Міристинова або пальмітинової кислоти, ізопрен або стерини. Так, наприклад, в плазмалемме тварин зустрічаються полуінтегральние білки, пов`язані з холестерином. У рослин і бактерій таких поки не виявлено.
3. Інтегральні білки. Одні з найбільш важливих в плазмолемме. Являють собою структури, що формують щось на зразок каналів, які пронизують обидва ліпідних шару наскрізь. Саме по цих шляхах здійснюються надходження багатьох молекул всередину клітини, таких, які ліпіди не пропускають. Тому основна роль інтегральних структур - формування іонних каналів для транспорту.
Існує два типи пронізиванія ліпідного шару:
До різновидів інтегральних білків можна віднести такі, як гликофорин, протеоліпіди, протеоглікани і інші. Всі вони нерозчинні у воді і тісно інтегровані в ліпідний шар, тому витягти їх без пошкодження структури плазмалемми неможливо. За своєю будовою ці білки глобулярні, гідрофобний кінець їх розташований всередині ліпідного шару, а гідрофільний - над ним, причому може підніматися над усією структурою. За рахунок яких взаємодій інтегральні білки утримуються всередині? У цьому їм допомагають гідрофобні тяжіння до радикалам жирних кислот.
Таким чином, існує цілий ряд різних білкових молекул, які включає в себе плазматична мембрана. Будова і функції цих молекул можна об`єднати в кілька загальних пунктів.
Рідкий бислой ліпідів, якими представлена плазматична мембрана, може бути дуже рухливим. Справа в тому, що різні молекули можуть з верхнього шару переходити в нижній і навпаки, тобто структура динамічна. Такі переходи мають свою назву в науці - "шльопанці". Утворилося воно від назви ферменту, що каталізує процеси перебудови молекул усередині одного моношару або з верхнього в нижній і назад, фліпази.
Кількість ліпідів, яке містить клітинна плазматична мембрана, приблизно таке ж, як число білків. Видове різноманіття широко. Можна виділити такі основні групи:
До першої групи фосфоліпідів відносяться такі молекули, як гліцерофосфоліпіди і сфінгомієліни. Ці молекули складають основу бислоя мембрани. Гідрофобні кінці з`єднань спрямовані всередину шару, гідрофільні - назовні. Приклади з`єднань:
Для вивчення даних молекул застосовується спосіб руйнування шару мембрани в деяких частинах фосфолипазой - спеціальним ферментом, що каталізує процес розпаду фосфоліпідів.
Функції перерахованих з`єднань наступні:
Сфінгомієліни або сфінгофосфоліпіди за своєю хімічною природою - похідні аминоспирта сфингозина. Нарівні з фосфоліпідами беруть участь в утворенні билипидного шару мембрани.
До гліколіпідами відноситься гликокаликс - речовина, що визначала властивості плазматичної мембрани. Це желеподобним з`єднання, що складається в основному з олігосахаридів. Гликокаликс займає 10% від загальної маси плазмалемми. З цією речовиною безпосередньо пов`язана плазматична мембрана, будова і функції, які вона виконує. Так, наприклад, гликокаликс здійснює:
Слід зауважити, що наявність липида гликокаликса характерно тільки для тварин клітин, але не для рослинних, бактеріальних і грибів.
Є важливою складовою частиною бислоя клітини у ссавців тварин. У рослинних не зустрічається, в бактеріальних і грибах теж. З хімічної точки зору являє собою спирт, циклічний, одноатомний.
Так само як і інші ліпіди, має властивості амфіфільних (наявність гідрофільного і гідрофобного кінця молекули). У мембрані грає важливу роль обмежувача і контролера плинності бислоя. Також бере участь у виробленні вітаміну D, є співучасником формування статевих гормонів.
У рослинних же клітинах присутні фітостероли, які не беруть участі в утворенні тварин мембран. За деякими даними відомо, що ці речовини забезпечують стійкість рослин до деяких видів захворювань.
Плазматична мембрана утворена холестеролом і іншими ліпідами в загальному взаємодії, комплексі.
Дана група речовин становить приблизно близько 10% від загального складу з`єднань плазмалемми. У простому вигляді моно-, ди-, полісахариди невідомі, а тільки у формі гликопротеидов і гликолипидов.
Функції їх полягають у здійсненні контролю над внутрішньо-і міжклітинних взаємодіями, підтримці певної структури і положення молекул білків в мембрані, а також здійсненні рецепції.
Дуже велика роль, яку відіграє в клітці плазматична мембрана. Функції її багатогранні і важливі. Розглянемо їх детальніше.
Дуже тісно взаємопов`язана клітинна плазмалемма і цитоплазма. Плазматична мембрана знаходиться в тісному контакті з усіма речовинами і молекулами, іонами, які проникають всередину клітини і вільно розташовуються в в`язкої внутрішньому середовищі. Дані сполуки намагаються проникнути всередину всіх клітинних структур, але бар`єром служить якраз мембрана, яка здатна здійснювати різні типи транспорту через себе. Або взагалі не пропускати деякі типи з`єднань.
Транспорт черезплазматичну мембрану здійснюється декількома способами, які об`єднує одна загальна фізична особливість - закон дифузії речовин.
Обидва процеси - пиноцитоз і фагоцитоз - відіграють велику роль не тільки в здійсненні транспорту з`єднань і рідин, а й у захисті клітини від уламків відмерлих клітин, мікроорганізмів і шкідливих сполук. Можна сказати, що ці способи активного транспорту також є і варіантами імунологічної захисту клітини і її структур від різних небезпек.
Зовнішня цитоплазматична мембрана являє собою найтоншу плівку. Її товщина - близько 7-10 нм. Проглядається плівка…
Рибосома, функції якої будуть розглянуті в цій статті, - це частинка, яка розташована безпосередньо всередині клітини.…
Білки - що це таке?Білки - біологічні полімери, структурними одиницями яких є амінокислоти. Часто ці сполуки називають…
Основні відмінності рослинної клітини від тваринної"Клітини являють собою основну структурну одиницю як рослин, так і…
Рослинна клітина: будова в загальних рисахКлітка - елементарна структурна і функціональна одиниця всього живого. Будова…
Для всіх організмів існує два види клітин. Це прокариотические і еукаріотичні клітини. Вони мають суттєві відмінності.…
Будь-яка еукаріотична клітина зсередини наповнена цитоплазмой. Вона складається на 90% з води. Саме в цитоплазмі…
Всі живі організми, за винятком вірусів, складаються з клітин. Давайте ж розберемося, що це таке і яка її структура.Що…
Клітина - це основна структурна і функціональна одиниця всіх живих організмів, крім вірусів. Вона має специфічну…
Обмін речовин - це все хімічні реакції, що відбуваються в клітинах живих організмів, його ще називають метаболізмом.…
Комплекс Гольджі був виявлений в 1898-му році. Ця мембранна структура призначена для виведення сполук, які синтезовані…
Білки являють собою органічні високомолекулярні сполуки. Ці речовини також називають протеїнами, поліпептидами. Далі…
Основна структурна одиниця живого організму - клітина, яка є диференційованим ділянкою цитоплазми, оточеною клітинною…
Ядро клітини - центральний органоїд, один з найважливіших. Наявність його в клітці є ознакою високої організації…
Клітка як елементарна одиниця живого організму має складну структуру. Всі її органели взаємодіють і працюють…
В основі практично всіх живих організмів лежить найпростіша одиниця - клітина. Фото цієї крихітної біосистеми, а також…
Клітинна стінка є жорсткою оболонку. Вона розташовується зовні цитоплазматичної мембрани. Розглянемо далі будова…
Клітини в організмі людини диференційовані в залежності від видової приналежності. По суті, вони є структурними…