itthon

Kútszivattyúk

A plazma kémiai összetétele. sejt membrán

PLAZMATIKUS MEMBRÁN, SZERKEZET ÉS FUNKCIÓK. A PLAZMAMEMBRÁN ÁLTAL KÉPZETT SZERKEZETEK

A hisztológiát az eukarióta sejt tanulmányozásával kezdjük, amely a legegyszerűbb élettel felruházott rendszer. Amikor egy sejtet fénymikroszkópban vizsgálunk, információt kapunk a méretéről, alakjáról, és ez az információ a sejtekben lévő membránkorlátos határok jelenlétével függ össze. Az elektronmikroszkópia (EM) fejlődésével megváltozott a membránról, mint a sejt és a környezet között egyértelműen meghatározott választóvonalról alkotott felfogásunk, mert kiderült, hogy a sejtfelszínen összetett szerkezet található, amely a következőkből áll. 3 komponens:

1. szupramembrán komponens(glikokalix) (5-100 nm);

2. plazma membrán(8-10 nm);

3. Submembrán komponens(20-40 nm).

Ugyanakkor az 1-es és 3-as komponensek változóak és a sejtek típusától függenek, a plazmamembrán szerkezete tűnik a legstatikusabbnak, amit figyelembe fogunk venni.

Plazma membrán. A plazmamembrán EM körülmények között végzett vizsgálata arra a következtetésre jutott, hogy szerkezeti felépítése egységes, amelyben háromrétegű vonal alakú, ahol a belső és a külső réteg elektronsűrű, és a közöttük elhelyezkedő szélesebb réteg jelenik meg. hogy elektronátlátszó legyen. A membrán ilyen típusú szerkezeti felépítése a kémiai heterogenitását jelzi. Anélkül, hogy érintenénk az ezzel kapcsolatos vitát, kikötjük, hogy a plazmalemma háromféle anyagból áll: lipidekből, fehérjékből és szénhidrátokból.

Lipidek, amelyek a membránok részét képezik, rendelkeznek amfifil tulajdonságok összetételükben hidrofil és hidrofób csoportok egyaránt jelen vannak. A membránlipidek amfipatikus természete elősegíti a lipid kettős réteg kialakulását. Ugyanakkor a membránfoszfolipidekben két domént különböztetnek meg:

a) foszfát - a molekula feje, ennek a tartománynak a kémiai tulajdonságai határozzák meg vízben való oldhatóságát, és ezt hidrofilnek nevezzük;

b) acilláncok, amelyek észterezett zsírsavak hidrofób domén.

A membrán lipidek típusai: A biológiai membránokban található lipidek fő osztálya a foszfolipidek, ezek alkotják a biológiai membrán vázát. Lásd az 1. ábrát

Rizs. 1: A membránlipidek típusai

Biomembránok kétrétegű amfifil lipidek (lipid kettős réteg). Vizes közegben az ilyen amfifil molekulák spontán kettős réteget alkotnak, amelyben a molekulák hidrofób részei egymás felé, a hidrofil részek pedig víz felé orientálódnak. Lásd az ábrát. 2

Rizs. 2: Egy biomembrán szerkezetének diagramja

A membránok összetétele a következő típusú lipideket tartalmazza:

1. Foszfolipidek;

2. Szfingolipidek- „fejek” + 2 hidrofób „farok”;

3. Glikolipidek.

Koleszterin (CL)- a membránban elsősorban a kettősréteg középső zónájában helyezkedik el, amfifil és hidrofób (egy hidroxilcsoport kivételével). A lipidösszetétel befolyásolja a membránok tulajdonságait: a fehérje/lipid arány közel 1:1, azonban a mielinhüvelyek lipidekben, a belső membránok pedig fehérjékben gazdagok.

Amfifil lipidek csomagolási módszerei:

1. Kétrétegűek(lipid membrán);

2. Liposzómák- ez egy kétrétegű lipid buborék, melynek belső és külső felülete is poláris;

3. Micellák- az amfifil lipidek szerveződésének harmadik változata - buborék, melynek falát egyetlen lipidréteg alkotja, míg hidrofób végeik a micella közepe felé néznek, és belső környezetük nem vizes, hanem hidrofób.

A lipidmolekulák csomagolásának leggyakoribb formája a lipidmolekulák képződése lakás membrán kettős réteg. A liposzómák és a micellák gyors transzportformák, amelyek biztosítják az anyagok sejtbe és onnan történő átvitelét. A gyógyászatban a liposzómák a vízben oldódó anyagok, míg a micellák a zsírban oldódó anyagok szállítására szolgálnak.

Membránfehérjék

1. Integrál (a lipidrétegekben található);

2. Kerületi. Lásd az ábrát. 3

Integrál (transzmembrán fehérjék):

1. Monotopikus- (pl. glikoforin. 1 alkalommal lépik át a membránt), és receptorok, míg külső - extracelluláris doménjük - a molekula felismerő részére utal;

2.Politopikus- ismételten áthatolnak a membránon - ezek is receptorfehérjék, de aktiválják a jelátviteli utat a sejtbe;

3.Lipidekhez kapcsolódó membránfehérjék;

4. Membránfehérjék, szénhidrátokhoz kapcsolódik.

Rizs. 3: Membránfehérjék

Perifériás fehérjék:

Nincs belemerülve a lipid kettősrétegbe, és nincs vele kovalens kötéssel. Ionos kölcsönhatások tartják össze őket. A perifériás fehérjék kölcsönhatás révén kapcsolódnak a membránban lévő integrált fehérjékhez - fehérje-fehérje interakciók.

1. Spectrin, amely a sejt belső felületén található;

2.fibronektin, a membrán külső felületén található.

Mókusok -általában a membrán tömegének 50%-át teszik ki. Ahol integrált fehérjék a következő funkciókat látja el:

a) ioncsatorna fehérjék;

b) receptorfehérjék.

DE perifériás membránfehérjék (fibrilláris, gömbölyű) a következő funkciókat látja el:

a) külső (receptor és adhéziós fehérjék);

b) belső - citoszkeletális fehérjék (spektrin, ankyrin), a második mediátorok rendszerének fehérjék.

ion csatornák integrált fehérjék által alkotott csatornák; egy kis pórust képeznek, amelyen keresztül az ionok áthaladnak az elektrokémiai gradiens mentén. A legismertebb csatornák a Na, K, Ca, Cl csatornái.

Vannak vízcsatornák is aquoporinok (eritrociták, vese, szem).

szupramembrán komponens - glikokalix, vastagsága 50 nm. Ezek a glikoproteinek és glikolipidek szénhidrát régiói, amelyek negatív töltést biztosítanak. Az EM alatt közepes sűrűségű laza réteg található, amely a plazmalemma külső felületét fedi. A glikokalix összetétele a szénhidrátkomponenseken kívül perifériás membránfehérjéket is tartalmaz (félintegrált). Funkcionális területeik a membrán feletti zónában találhatók - ezek az immunglobulinok. Lásd az ábrát. négy

A glikokalix funkciója:

1. Játssz szerepet receptorok;

2. Intercelluláris felismerés;

3. Intercelluláris interakciók(ragasztó kölcsönhatások);

4. Hisztokompatibilitási receptorok;

5. Enzim adszorpciós zóna(parietális emésztés);

6. Hormon receptorok.

Rizs. 4: Glycocalyx és szubmembrán fehérjék

Submembrán komponens - a citoplazma legkülső zónája, általában viszonylag merev, és ez a zóna különösen gazdag filamentumokban (d = 5-10 nm). Feltételezzük, hogy a sejtmembránt alkotó integrált fehérjék közvetlenül vagy közvetve kapcsolódnak a membrán alatti zónában elhelyezkedő aktin filamentumokhoz. Ugyanakkor kísérletileg bebizonyosodott, hogy az integrált fehérjék aggregációja során az ebben a zónában található aktin és miozin is aggregálódik, ami az aktin filamentumok részvételét jelzi a sejtalak szabályozásában.

A cikk egy lecke-tanulmány és az új ismeretek elsődleges megszilárdításának összefoglalása (az „Általános biológia” kurzus, 10. osztály, V. B. Zakharov programja szerint).

Feladatok:

ismeretek kialakítása a sejtmembrán belső rétegének - a plazmamembránnak (és annak példájában más sejtmembránoknak) - felépítéséről, tulajdonságairól és funkcióiról, modellként szappanbuborékot használva.
a struktúra és az ellátott funkciók megfelelésének koncepciójának kialakítása.
a megszerzett ismeretek elsődleges megszilárdítása USE formátumú feladatok segítségével.

Felszerelés:

táblázat „Növényi és állati sejtek szerkezete fény- és elektronmikroszkóp szerint”.
mosószer oldat (szappanbuborékok készítéséhez), műanyag tubus, vékony varrótű.
tábla rajz: molekuláris modellek<1. kép >.
didaktikai anyagok USE formátumú feladatokkal.

Az órák alatt

Tanár: Az utolsó órán laboratóriumi munkát végeztünk „Plazmolízis és deplazmolízis a hagymahéj sejtjeiben”, melynek során érdekes jelenségekkel ismerkedtünk meg. Mi a lényegük?

Diákok: Amikor a növényi szövetet (hagyma pikkelyhám) hipertóniás nátrium-klorid-oldatba (NaCl) helyeztük, ez az oldat nem diffundált be a sejtekbe, hanem a sejt vakuólumaiból a víz a hipertóniás NaCl-oldat felé távozott, hogy kiegyensúlyozza az ionkoncentrációkat mindkét oldalon. a sejtfal oldalai. Ugyanakkor a vakuolák térfogata és a teljes citoplazma egésze csökkent, ami a citoplazma sejtfaltól való távozásához - plazmolízishez - vezetett. Amikor a vizsgált szövetet tiszta vízbe visszahelyeztük, szintén nem az oldott anyagok felszabadulását figyeltük meg a vakuólumokból, hanem csak a víz beáramlását a környező térből a sejtbe, a sejtnedvekkel a vakuólumokba, ami a helyreállításhoz vezetett. a sejttérfogat az előző határokig - deplazmolízis.

Tanár: Milyen következtetést lehet levonni a tapasztalatokból?

Diákok: Valószínűleg a sejt felszíne mindkét irányban szabadon átengedi a vizet, de megtartja a Na + és Cl - ionokat, amelyek a konyhasó részét képezik.

Tanár: Az általunk felfedezett ingatlan ún szelektív permeabilitás vagy a plazmamembrán féligáteresztő képessége.

Mi az a plazmamembrán (vagy plazmalemma), mi a szerkezete, tulajdonságai és funkciói, a mai leckében meg kell értenünk. Ahogy megbeszéltük, a leckét az ön elvtársa vezeti, akik előadást készítettek a sejtmembránokról. Az Ön feladata, hogy hallgatás közben felírja a sejtmembránokkal kapcsolatos alapvető információkat. A megszerzett tudást a lecke végén a tesztkérdés megválaszolásával kell alkalmaznia.

1. előadó. A membránok szerkezete.

A plazmamembrán minden sejtben megtalálható (a glikokalix alatt - állatokban és a sejtfal alatt más élőlényekben), ez biztosítja a sejt kölcsönhatását környezetével. A plazmalemma a sejt mozgékony felületét képezi, melyben lehetnek kinövések, kiemelkedések, hullámszerű oszcillációs mozgásokat végez, a makromolekulák folyamatosan mozognak benne.

A folyamatos változások ellenére a sejtet mindig szorosan illeszkedő membrán veszi körül. A plazmamembrán vékony, 10 nm-nél kisebb vastagságú film. Még a vastagságának 1 milliószoros növelésével is csak körülbelül 1 cm-es értéket kapunk, míg ha a teljes cellát 1 milliószorosára növeljük, akkor a mérete meglehetősen nagy közönséghez fog hasonlítani.

A membrán két fő típusú molekulát tartalmaz: foszfolipidek, alakítás kétrétegű a membrán vastagságában, és mókusok felületein. Ezeket a molekulákat nem kovalens kölcsönhatások tartják össze. Egy ilyen szendvicsszerű membránmodellt Danieli és Dawson amerikai tudósok javasoltak 1935-ben. Az elektronmikroszkóp megjelenésével ez megerősítést nyert és némileg módosult. jelenleg elfogadott a membrán folyadékmozaik modellje, mely szerint a folyékony lipid kettősrétegben lebegő fehérjemolekulák egyfajta mozaikot alkotnak benne. Ennek a modern modellnek a diagramja, amelyet Singer és Nicholson javasoltak 1972-ben, a tankönyvben található.

A szénhidrátok kovalensen kapcsolódnak néhány fehérjéhez a külső felületen, és képződnek glikoproteinek- sajátos molekuláris antennák, amelyek receptorok. A glikoproteinek részt vesznek a környezetből vagy a test más részeiről érkező külső jelek felismerésében, valamint a sejtek hatásukra adott válaszában. Az ilyen kölcsönös elismerés szükséges szakasz a megtermékenyítést, valamint a sejtadhéziót megelőzően a szöveti differenciálódás folyamatában. A molekulák és ionok membránon keresztüli transzportjának szabályozása szintén a felismeréshez kapcsolódik, valamint az immunválaszhoz, amelyben a glikoproteinek játsszák az antigének szerepét.

előadó 2.Membrán tulajdonságai.

Ahhoz, hogy megértsük, milyen tulajdonságaik vannak ezeknek a mikroszkopikus szerkezeteknek, vegyünk modellként egy szappanbuborékot. A helyzet az, hogy a membránokat alkotó szappan és foszfolipidek molekulái hasonló szerkezettel rendelkeznek.<1. kép>. A szappanok (zsírsavak sói) szerkezetükben rendelkeznek hidrofil fej(a töltött karboxilcsoportból) és hosszú hidrofób farok. A membránokat alkotó foszfolipideknek van egy hidrofób farka (két zsírsavláncból) és egy nagy hidrofil fejük, amely negatív töltésű foszforsavcsoportot tartalmaz.

Rizs. egy. Molekulák modelljei.

Ha hasonló szerkezetű anyagokat vízzel keverünk össze, molekuláik spontán módon a következő konfigurációt veszik fel: a hidrofil fejek vízbe merülnek, a hidrofób farok pedig nem érintkezik vízzel, csak egymással és más hidrofób anyagokkal érintkezik körül például levegővel . Amint két hasonló természetű közeg határán vannak, mind a szappanmolekulák, mind a foszfolipidmolekulák képesek kettős réteget képezni. Az alábbiakban felsorolt biológiai membránok (valamint a szappanbuborékok) néhány fontos tulajdonságát a lipid kettős réteg szerkezete magyarázza.

a) Mobilitás.

A lipid kettős réteg lényegében egy folyékony képződmény, amelynek síkjában a molekulák szabadon mozoghatnak - „áramolhatnak” anélkül, hogy a kölcsönös vonzás következtében elveszítenék a kapcsolatokat ( „előadó” a folyadék áramlását mutatja be egy műanyag csövön függő szappanbuborék falában). A hidrofób farok szabadon csúszhatnak egymáshoz képest.

b) Az önbezáródás képessége.

A „Lector” bemutatja, hogy a szappanbuborék átszúrása és a tű eltávolítása után azonnal helyreáll a fal épsége. Ennek a képességnek köszönhetően a sejtek plazmamembránjaik fúziójával egyesülhetnek (például az izomszövet fejlődése során). Ugyanez a hatás figyelhető meg, amikor a sejtet mikrokéssel két részre vágják, majd mindegyik részt zárt plazmamembrán veszi körül.

ban ben) Szelektív permeabilitás.

Vagyis a vízben oldódó molekulákkal szembeni átjárhatatlanság a foszfolipid molekulák hidrofób farkai által képzett olajos film miatt. Ahhoz, hogy fizikailag áthatoljon egy ilyen filmen, magának az anyagnak hidrofóbnak kell lennie, vagy át tud préselődni a molekulamozgások eredményeként kialakuló véletlenszerű réseken (kis molekulákon, például vízmolekulákon).

A membrán teljes vastagságán áthatoló, illetve annak külső és belső felületén elhelyezkedő fehérjék elősegítik a sejt anyagcseréjét a környezettel. A fehérjemolekulák szelektíven szállítják az anyagokat a membránon keresztül, mivel enzimek, emellett a fehérjemolekulák belsejében vagy a szomszédos molekulák között pórusok képződnek, amelyeken keresztül a víz és néhány ion passzívan bejut a sejtekbe.

3. előadó. A plazmamembrán funkciói.

Mi a célja egy ilyen szerkezetű és tulajdonságú cellának? Kiderült, hogy ő:

Formát ad a sejtnek és véd a fizikai és kémiai károsodásoktól.
A mobilitásnak, a kinövések és kiemelkedések kialakításának köszönhetően biztosítja a sejtek érintkezését és kölcsönhatását a szövetekben és szervekben.
Elválasztja a sejtkörnyezetet a külső környezettől és fenntartja azok különbségeit.
Egyfajta sejttípus-indikátor, mivel a membránok és a különböző sejtek felszínén lévő fehérjék és szénhidrátok nem azonosak.
Szabályozza a sejt és a környezet közötti cserét, szelektíven biztosítja a tápanyagok sejtbe jutását és az anyagcsere végtermékeinek eltávolítását.

4. előadó. Szeretném elmondani, hogyan történik transzport a plazmamembránon keresztülés hasonlóan más sejtmembránokon keresztül. A transzport lehet passzív, amely nem igényel energiaráfordítást, és aktív, energiafüggő, amely során energiát fogyaszt, és az ATP molekulák hidrolízise eredményeként jön létre.

1. Diffúzió.

Ez egy passzív folyamat; Az anyagok a magas koncentrációjú területről az alacsony koncentrációjú területre mozognak. A gázok és a lipofil (zsíroldható) molekulák gyorsan, az ionok és a kis poláris molekulák (glükóz, aminosavak, zsírsavak) lassan diffundálnak. A diffúziót a fehérjemolekulák pórusai gyorsítják.

A diffúzió egy fajtája ozmózis- a víz mozgása a membránon keresztül.

2. Endocitózis.

Ez az anyagok aktív szállítása a membránon keresztül a sejtbe (exocitózis – a sejtből kifelé). A membránon áthaladó anyag természetétől függően ezeknek a folyamatoknak két típusát különböztetjük meg: ha sűrű anyagot viszünk át - fagocitózis(a görög „phagos” szóból - felfalni és "cytos" - sejt), ha folyékony cseppek, amelyek különféle anyagokat tartalmaznak oldott vagy szuszpendált állapotban, akkor - pinocytosis(a görög "pino" - inni és "cytos" - sejt).

Az átvitel elve mindkét esetben azonos: ott, ahol a sejtfelszín érintkezésbe kerül egy anyagrészecskével vagy -cseppel, a membrán meghajlik, mélyedést képez, és körülveszi azt a folyadékrészecskét vagy cseppet, amely egy „ membráncsomag”, belesüllyed a sejtbe. Itt emésztési vakuólum képződik, és ebben emésztődnek meg a sejtbe került szerves anyagok. A fagocitózis széles körben elterjedt az állatokban, a pinocitózist pedig állatok, növények, gombák, baktériumok és kékalgák sejtjei hajtják végre.

3. Aktív transzport membránba ágyazott enzimek segítségével.

Az átvitel szembemegy a koncentráció gradienssel energiaköltséggel, például a káliumionok belépnek („pumpálják”) a sejtbe, és a nátriumionok eltávolítódnak („kiszivattyúzzák”) a sejtből. Ezt a munkát az elektromos potenciálok közötti különbség felhalmozódása kíséri a membránon. Az ilyen sejtes transzportrendszereket " szivattyúk". Hasonlóképpen történik az aminosavak és cukrok szállítása is.

következtetéseket:

A Plasmalemma egy vékony, körülbelül 10 nm vastag film a sejt felszínén. Ez magában foglalja a lipoprotein szerkezeteket (lipideket és fehérjéket).
A szénhidrátmolekulák a fehérjék egyes felszíni molekuláihoz kapcsolódnak (a felismerési mechanizmushoz kapcsolódnak).
A membránlipidek spontán módon kettős réteget alkotnak. Ez határozza meg a membrán szelektív permeabilitását.
A membránfehérjék számos funkciót látnak el, nagymértékben megkönnyítve a membránon keresztüli szállítást.
A membrán lipidjei és fehérjéi képesek a membrán síkjában mozogni, ami miatt a sejtfelszín nem tökéletesen sima.

A leckében kapott információk megszilárdítása érdekében a tanulók USE formátumú feladatokat kapnak.

"A" rész

Válasszon egy helyes választ.

A1. A plazmamembrán szerkezetét és funkcióit az azt alkotó molekulák határozzák meg:

1) glikogén és keményítő
2) DNS és ATP
3) fehérjék és lipidek
4) rost és glükóz

A2. A plazmamembrán nem lát el funkciót:

1) anyagok szállítása
2) sejtvédelem
3) kölcsönhatás más sejtekkel
4) fehérjeszintézis

A3. A szénhidrátok, amelyek a sejtmembrán szerkezetének részét képezik, a következő funkciókat látják el:

1) anyagok szállítása
2) receptor
3) a membrán kettős rétegének kialakulása
4) fotoszintézis

A4. A sejtmembrán szerkezetét alkotó fehérjék a következő funkciókat látják el:

1) építés
2) védő
3) szállítás
4) az összes meghatározott funkciót

A5. A fagocitózis:

1) a folyadék felszívódása a sejtben
2) részecske befogás
3) anyagok szállítása a membránon keresztül
4) a biokémiai reakciók felgyorsítása

A6. A membránok hidrofil felületei kialakulnak:

1) nem poláris lipidfarok
2) lipidek poláris fejei
3) fehérjék
4) szénhidrátok

A7. A Na + és K + ionok áthaladása a membránon a következőképpen történik:

1) diffúzió
2) ozmózis
3) aktív átvitel
4) nem hajtották végre

A8. Szabadon áthalad a membrán lipidrétegén:

1) víz
2) éter
3) glükóz
4) keményítő

"B" rész

1) aktív szállítással energia fogy
2) a fagocitózis az endocitózis egy fajtája
3) a diffúzió az aktív transzport egyik fajtája
4) a növények sejtfala cellulózból áll
5) az ozmózis a víz diffúziója
6) a pinocitózis a fagocitózis egy fajtája
7) a plazmalemma három lipidrétegből áll
8) az állati sejtnek nincs sejtfala
9) a plazmalemma kapcsolatot biztosít a sejt és a környezet között

"C" rész

Feladatok ingyenes részletes válasszal

C1. Mi az endocitózis jelentősége:

a) protozoákra és alacsonyabb rendű gerinctelenekre?
b) magasan szervezett állatok és emberek számára?

C2. Mi a vakuoláris transzport fizikai alapja a sejtben?

C3. Mi a biológiai jelentősége egyes sejtek (mikrovillák, csillók stb.) plazmalemmájának felszíni egyenetlenségeinek?

C4. Az elektromos rája és az elektromos angolna több száz voltos kisüléssel kábítja el zsákmányát. A sejtplazmamembránok milyen tulajdonságai támogatják az ilyen kisülések létrejöttét?

C5. Hogyan működik a plazmalemma funkciója, hogy „személyi igazolvánnyal” látja el a sejtet?

Válaszok a feladatokra.

"A" rész.

1–3, 2–4, 3–2, 4–4, 5–2, 6–2, 7–3, 8–2.

"B" rész.

1, 2, 4, 5, 8, 9 - „igen”; 3, 6, 7 - „nem”

"C" rész.

1a. A táplálék sejtekbe jutásának és a lizoszómák további emésztésének lehetősége.

1b. A leukociták fagocitáló aktivitása nagy jelentőséggel bír a szervezet patogén baktériumok és egyéb nemkívánatos részecskék elleni védelmében. A pinocytosis a vesetubulusok sejtjeiben a fehérjék felszívódásához vezet az elsődleges vizeletből.

2. A lipid kettősrétegek fő tulajdonságai a membránok záródási képessége.

3. A sejt felületének növelése a sejt és környezete közötti csere érdekében.

4. Az aktív transzportot végző enzimrendszerek („pumpák”) jelenléte a plazmalemmán a töltések újraeloszlásához és a membránpotenciál-különbség kialakulásához vezet.

5. Ehhez a membrán felületén számos speciális kémiai csoport található - „antennák”, amelyek leggyakrabban glikoproteinek.

Sejt— a szövetek és szervek önszabályozó szerkezeti és funkcionális egysége. A szervek és szövetek szerkezetének sejtelméletét Schleiden és Schwann dolgozta ki 1839-ben. Ezt követően elektronmikroszkóppal és ultracentrifugálással sikerült tisztázni az állati és növényi sejtek összes fő organellumának szerkezetét (1. ábra).

Rizs. 1. Az állati szervezetek sejtjeinek felépítésének vázlata

A sejt fő részei a citoplazma és a sejtmag. Minden sejtet egy nagyon vékony membrán vesz körül, amely korlátozza a tartalmát.

A sejtmembrán az ún plazma membránés szelektív permeabilitás jellemzi. Ez a tulajdonság lehetővé teszi a szükséges tápanyagok és kémiai elemek bejutását a sejtbe, és a felesleges termékek távozását. A plazmamembrán két lipidmolekula rétegből áll, amelyekben specifikus fehérjék vannak beépítve. A fő membránlipidek a foszfolipidek. Foszfort, egy poláris fejet és két nem poláris hosszú láncú zsírsavfarkot tartalmaznak. A membránlipidek közé tartoznak a koleszterin és a koleszterin-észterek. A szerkezet folyadékmozaik modelljének megfelelően a membránok fehérje- és lipidmolekulák zárványait tartalmazzák, amelyek a kettős réteghez képest keveredhetnek. Bármely állati sejt minden membrántípusát viszonylag állandó lipidösszetétel jellemzi.

A membránfehérjék szerkezetük szerint két típusra oszthatók: integrált és perifériás. A perifériás fehérjék eltávolíthatók a membránról anélkül, hogy megsemmisítenék azt. A membránfehérjéknek négy típusa van: transzportfehérjék, enzimek, receptorok és szerkezeti fehérjék. Egyes membránfehérjék enzimatikus aktivitással rendelkeznek, míg mások megkötnek bizonyos anyagokat, és megkönnyítik azok bejutását a sejtbe. A fehérjék több útvonalat biztosítanak az anyagok membránokon keresztüli mozgásához: több fehérje alegységből álló nagy pórusokat képeznek, amelyek lehetővé teszik a vízmolekulák és ionok mozgását a sejtek között; ioncsatornákat képeznek, amelyek bizonyos típusú ionok mozgására specializálódtak a membránon bizonyos körülmények között. A strukturális fehérjék a belső lipidréteghez kapcsolódnak, és a sejt citoszkeletonját biztosítják. A citoszkeleton mechanikai szilárdságot ad a sejtmembránnak. A különböző membránokban a fehérjék a tömeg 20-80%-át teszik ki. A membránfehérjék szabadon mozoghatnak az oldalsó síkban.

A membránban szénhidrátok is jelen vannak, amelyek kovalensen kötődhetnek lipidekhez vagy fehérjékhez. A membrán szénhidrátjainak három típusa van: glikolipidek (gangliozidok), glikoproteinek és proteoglikánok. A legtöbb membránlipid folyékony halmazállapotú, és bizonyos folyékonysággal rendelkezik, pl. az egyik területről a másikra való mozgás képessége. A membrán külső oldalán receptorhelyek találhatók, amelyek különféle hormonokat kötnek meg. A membrán más specifikus szakaszai nem képesek felismerni és megkötni bizonyos, ezektől a sejtektől idegen fehérjéket és különféle biológiailag aktív vegyületeket.

A sejt belső terét citoplazma tölti ki, amelyben a sejtmetabolizmus legtöbb enzimkatalizált reakciója játszódik le. A citoplazma két rétegből áll: a belsőből, az úgynevezett endoplazmából és a perifériásból, az ektoplazmából, amely nagy viszkozitású és szemcséktől mentes. A citoplazma egy sejt vagy organellum összes összetevőjét tartalmazza. A sejtszervecskék közül a legfontosabbak az endoplazmatikus retikulum, a riboszómák, a mitokondriumok, a Golgi-apparátus, a lizoszómák, a mikrofilamentumok és a mikrotubulusok, a peroxiszómák.

Endoplazmatikus retikulum egymással összefüggő csatornák és üregek rendszere, amelyek áthatolnak az egész citoplazmán. Biztosítja az anyagok szállítását a környezetből és a sejtek belsejéből. Az endoplazmatikus retikulum az intracelluláris Ca 2+ -ionok depójaként is szolgál, és a sejtben a lipidszintézis fő helyeként szolgál.

Riboszómák - 10-25 nm átmérőjű mikroszkopikus gömb alakú részecskék. A riboszómák szabadon helyezkednek el a citoplazmában, vagy az endoplazmatikus retikulum és a magmembrán membránjainak külső felületéhez kapcsolódnak. Kölcsönhatásba lépnek az információs és transzport RNS-sel, és fehérjeszintézis zajlik bennük. Olyan fehérjéket szintetizálnak, amelyek belépnek a ciszternákba vagy a Golgi-készülékbe, majd kiszabadulnak. A citoplazmában szabadon lévő riboszómák fehérjéket szintetizálnak, amelyeket a sejt maga használ fel, az endoplazmatikus retikulumhoz kapcsolódó riboszómák pedig fehérjét termelnek, amely kiválasztódik a sejtből. A riboszómákban különféle funkcionális fehérjék szintetizálódnak: hordozófehérjék, enzimek, receptorok, citoszkeletális fehérjék.

golgi készülék tubulusok, ciszternák és hólyagok rendszere alkotja. Az endoplazmatikus retikulummal van kapcsolatban, és az ide bekerült biológiailag aktív anyagok tömörített formában szekréciós vezikulákban tárolódnak. Ez utóbbiak folyamatosan elkülönülnek a Golgi-apparátustól, a sejtmembránra szállítják és összeolvadnak vele, és az exocitózis során eltávolítják a sejtből a hólyagokban lévő anyagokat.

Lizoszómák - 0,25-0,8 mikron méretű membránnal körülvett részecskék. Számos enzimet tartalmaznak, amelyek részt vesznek a fehérjék, poliszacharidok, zsírok, nukleinsavak, baktériumok és sejtek lebontásában.

Peroxiszómák sima endoplazmatikus retikulumból képződnek, lizoszómákra hasonlítanak, és olyan enzimeket tartalmaznak, amelyek a peroxidázok és katalázok hatására hasadó hidrogén-peroxid bomlását katalizálják.

Mitokondriumok külső és belső membránokat tartalmaznak, és a sejt "energia-állomása". A mitokondriumok kerek vagy hosszúkás szerkezetek kettős membránnal. A belső membrán a mitokondriumokba benyúló redőket képez - cristae. Az ATP szintetizálódik bennük, a Krebs-ciklus szubsztrátjai oxidálódnak, és számos biokémiai reakció megy végbe. A mitokondriumokban képződött ATP-molekulák a sejt minden részébe diffundálnak. A mitokondriumok kis mennyiségben tartalmaznak DNS-t, RNS-t, riboszómákat, és részvételükkel új mitokondriumok megújulása és szintézise megy végbe.

Mikrofilamentumok vékony fehérjeszálak, amelyek miozinból és aktinból állnak, és a sejt kontraktilis apparátusát alkotják. A mikrofilamentumok részt vesznek a sejtmembrán redőinek vagy kitüremkedéseinek kialakításában, valamint a különböző struktúrák sejten belüli mozgásában.

mikrotubulusok képezik a citoszkeleton alapját és biztosítják annak erejét. A citoszkeleton a sejteknek jellegzetes megjelenést és formát kölcsönöz, az intracelluláris organellumok és különféle testek kapcsolódási helyeként szolgál. Az idegsejtekben a mikrotubulusok kötegei vesznek részt az anyagok szállításában a sejttestből az axonok végei felé. Részvételükkel a mitotikus orsó működését a sejtosztódás során hajtják végre. Az eukarióták bolyhjaiban és flagelláiban a motoros elemek szerepét töltik be.

Sejtmag a sejt fő szerkezete, részt vesz az örökletes tulajdonságok átvitelében és a fehérjék szintézisében. A sejtmagot egy nukleáris membrán veszi körül, amely számos nukleáris pórust tartalmaz, amelyeken keresztül különféle anyagok cserélődnek a sejtmag és a citoplazma között. Benne van a nucleolus. Megállapították a nucleolus fontos szerepét a riboszómális RNS és a hiszton fehérjék szintézisében. A mag többi része kromatint tartalmaz, amely DNS-ből, RNS-ből és számos specifikus fehérjéből áll.

A sejtmembrán funkciói

A sejtmembránok fontos szerepet játszanak az intracelluláris és intercelluláris anyagcsere szabályozásában. Szelektívek. Sajátos felépítésük lehetővé teszi a sorompó, szállítás és szabályozási funkciók ellátását.

gát funkció Ez abban nyilvánul meg, hogy korlátozza a vízben oldott vegyületek behatolását a membránon keresztül. A membrán áthatolhatatlan a nagy fehérjemolekulák és szerves anionok számára.

Szabályozó funkció A membrán az intracelluláris anyagcsere szabályozása kémiai, biológiai és mechanikai hatásokra válaszul. A speciális membránreceptorok különféle hatásokat érzékelnek, az enzimek aktivitásának későbbi változásával.

szállítási funkció biológiai membránokon keresztül passzívan (diffúzió, szűrés, ozmózis) vagy aktív transzport segítségével is végrehajtható.

diffúzió - gáz vagy oldott anyag mozgása koncentráció és elektrokémiai gradiens mentén. A diffúziós sebesség függ a sejtmembrán permeabilitásától, valamint a töltetlen részecskék koncentráció-gradiensétől, a töltött részecskék elektromos és koncentráció-gradiensétől. egyszerű diffúzió lipid kettős rétegen vagy csatornákon keresztül történik. A töltött részecskék az elektrokémiai gradiens mentén mozognak, míg a töltetlen részecskék követik a kémiai gradienst. Például az oxigén, a szteroid hormonok, a karbamid, az alkohol stb. egyszerű diffúzióval áthatol a membrán lipidrétegén. Különféle ionok és részecskék mozognak a csatornákon. Az ioncsatornákat fehérjék alkotják, és kapuzott és szabályozatlan csatornákra oszthatók. A szelektivitástól függően vannak ionszelektív kötelek, amelyeken csak egy ion halad át, és vannak olyan csatornák, amelyek nem rendelkeznek szelektivitással. A csatornáknak van egy szája és egy szelektív szűrője, a vezérelt csatornáknak pedig egy kapumechanizmusa van.

Könnyített diffúzió - olyan folyamat, amelyben az anyagokat speciális membránhordozó fehérjék szállítják át a membránon. Ily módon aminosavak és monocukrok jutnak be a sejtbe. Ez a közlekedési mód nagyon gyors.

ozmózis - víz mozgása a membránon egy alacsonyabb ozmózisnyomású oldatból egy magasabb ozmotikus nyomású oldatba.

Aktiv szállitás - anyagok átvitele koncentrációgradiens ellenében transzport-ATPázok (ionpumpák) segítségével. Ez az átvitel energiafelhasználással történik.

A Na + /K + -, Ca 2+ - és H + szivattyúkat nagyobb mértékben tanulmányozták. A szivattyúk a sejtmembránokon helyezkednek el.

Az aktív szállítás egyik fajtája endocitózisés exocitózis. Ezen mechanizmusok segítségével a csatornákon át nem szállítható nagyobb anyagok (fehérjék, poliszacharidok, nukleinsavak) szállítódnak. Ez a transzport gyakrabban fordul elő a bél hámsejtjeiben, a vesetubulusokban és a vaszkuláris endotéliumban.

Nál nél Az endocitózis során a sejtmembránok invaginációkat képeznek a sejtbe, amelyek összefűzve vezikulákká alakulnak. Az exocitózis során a tartalommal rendelkező vezikulák a sejtmembránra kerülnek, és azzal egyesülnek, és a vezikulák tartalma az extracelluláris környezetbe kerül.

A sejtmembrán szerkezete és funkciói

Az élő sejtekben az elektromos potenciálok létezését biztosító folyamatok megértéséhez mindenekelőtt a sejtmembrán szerkezetének és tulajdonságainak megértése szükséges.

Jelenleg a S. Singer és G. Nicholson által 1972-ben javasolt membrán fluid-mozaik modellje örvend a legnagyobb elismerésnek. amelyek közül a membrán vastagságába merülnek, és a poláris hidrofil csoportok kifelé irányulnak, azok. a környező vízi környezetbe (2. ábra).

A membránfehérjék a membrán felületén helyezkednek el, vagy különböző mélységekben ágyazhatók be a hidrofób zónába. Egyes fehérjék át- és áthatolnak a membránon, és ugyanannak a fehérjének különböző hidrofil csoportjai találhatók a sejtmembrán mindkét oldalán. A plazmamembránban található fehérjék nagyon fontos szerepet töltenek be: részt vesznek az ioncsatornák kialakításában, membránpumpaként és különféle anyagok hordozóiként játszanak szerepet, és receptor funkciót is elláthatnak.

A sejtmembrán fő funkciói: gát, transzport, szabályozó, katalitikus.

A barrier funkció a vízben oldódó vegyületek membránon keresztüli diffúziójának korlátozása, ami a sejtek idegen, mérgező anyagoktól való védelméhez és a sejteken belüli különböző anyagtartalom viszonylag állandó megőrzéséhez szükséges. Tehát a sejtmembrán 100 000-10 000 000-szer képes lelassítani a különböző anyagok diffúzióját.

Rizs. 2. A Singer-Nicolson membrán folyadék-mozaik modelljének háromdimenziós sémája

A lipid kettős rétegbe ágyazott globuláris integrál fehérjéket mutatjuk be. Egyes fehérjék ioncsatornák, mások (glikoproteinek) oligoszacharid oldalláncokat tartalmaznak, amelyek részt vesznek egymás sejtfelismerésében és az intercelluláris szövetekben. A koleszterinmolekulák szorosan szomszédosak a foszfolipidfejekkel, és rögzítik a "farok" szomszédos területeit. A foszfolipid molekula farkának belső régiói nem korlátozottak mozgásukban, és felelősek a membrán folyékonyságáért (Bretscher, 1985).

A membránban csatornák vannak, amelyeken keresztül az ionok behatolnak. A csatornák potenciálfüggőek és potenciálfüggetlenek. Potenciális zárt csatornák nyitott, ha a potenciálkülönbség megváltozik, és potenciálfüggetlen(hormonszabályozott) akkor nyílik meg, amikor a receptorok kölcsönhatásba lépnek az anyagokkal. A csatornák a kapuknak köszönhetően nyithatók vagy zárhatók. A membránba kétféle kapu van beépítve: aktiválás(a csatorna mélyén) és inaktiválás(a csatorna felszínén). A kapu három állapotú lehet:

nyitott állapot (mindkét típusú kapu nyitott);
zárt állapot (aktiváló kapu zárva);
inaktivációs állapot (az inaktivációs kapuk zárva vannak).

A membránok másik jellegzetessége a szervetlen ionok, tápanyagok és különféle anyagcseretermékek szelektív átvitelének képessége. Léteznek az anyagok passzív és aktív átvitelének (szállításának) rendszerei. Passzív A transzport ioncsatornákon keresztül történik hordozófehérjék segítségével vagy anélkül, hajtóereje az ionok elektrokémiai potenciáljának különbsége az intra- és extracelluláris tér között. Az ioncsatornák szelektivitását geometriai paraméterei, valamint a csatorna falát és száját bélelő csoportok kémiai természete határozzák meg.

Jelenleg a Na +, K +, Ca 2+ ionok és a víz számára szelektív permeabilitású csatornák (az ún. akvaporinok) a leginkább tanulmányozottak. Az ioncsatornák átmérője különböző vizsgálatok szerint 0,5-0,7 nm. A csatornák áteresztőképessége változtatható, egy ioncsatornán másodpercenként 10 7 - 10 8 ion tud áthaladni.

Aktív A transzport energiafelhasználással történik, és az úgynevezett ionszivattyúk végzik. Az ionpumpák a membránba ágyazott molekuláris fehérjeszerkezetek, amelyek az ionokat magasabb elektrokémiai potenciál felé továbbítják.

A szivattyúk működése az ATP hidrolízis energiája miatt történik. Jelenleg a Na + / K + - ATPáz, Ca 2+ - ATPáz, H + - ATPáz, H + / K + - ATPáz, Mg 2+ - ATPáz, amelyek biztosítják a Na +, K +, Ca 2+ ionok mozgását. H+, Mg2+ izolált vagy konjugált (Na+ és K+; H+ és K+). Az aktív transzport molekuláris mechanizmusa nem teljesen tisztázott.

A sejtet régóta minden élőlény szerkezeti egységeként határozták meg. És valóban az. Végül is ezeknek a szerkezeteknek a milliárdjai, mint például a tégla, növényeket és állatokat, baktériumokat és mikroorganizmusokat, embereket alkotnak. Minden szerv, szövet, testrendszer – minden sejtekből épül fel.

Ezért nagyon fontos ismerni a belső szerkezetének, kémiai összetételének és a folyamatban lévő biokémiai reakcióinak minden finomságát. Ebben a cikkben megvizsgáljuk, mi a plazmamembrán, milyen funkciókat lát el és milyen szerkezetű.

sejtszervecskék

Az organellumok a legkisebb szerkezeti részek, amelyek a sejt belsejében vannak, és biztosítják annak szerkezetét és létfontosságú tevékenységét. Ezek sok különböző képviselőt tartalmaznak:

Plazma membrán.
A mag és a magvak kromoszómaanyaggal.
Citoplazma zárványokkal.
Lizoszómák.
Mitokondriumok.
Riboszómák.
Vacuolák és kloroplasztok, ha a sejt növényi.

Ezen struktúrák mindegyikének megvan a maga összetett szerkezete, IUD-k (nagy molekulatömegű anyagok) alkotják, szigorúan meghatározott funkciókat látnak el, és olyan biokémiai reakciók komplexumában vesznek részt, amelyek biztosítják az egész szervezet létfontosságú tevékenységét.

A membrán általános szerkezete

A plazmamembrán szerkezetét a 18. század óta vizsgálják. Ekkor fedezték fel először, hogy képes szelektíven átadni vagy megtartani az anyagokat. A mikroszkópia fejlődésével lehetővé vált a membrán finomszerkezetének és szerkezetének vizsgálata, ezért ma már szinte mindent tudunk róla.

Fő neve a plasmalemma szinonimája. A plazmamembrán összetételét az IUD három fő típusa képviseli:

fehérjék;
lipidek;
szénhidrátokat.

Ezen vegyületek aránya és elhelyezkedése különböző (növényi, állati vagy bakteriális) organizmusok sejtjeiben változhat.

Fluid mozaik épületmodell

Sok tudós próbált spekulálni arról, hogyan helyezkednek el a lipidek és a fehérjék a membránban. Singer és Nicholson tudósok azonban csak 1972-ben javasoltak egy ma is releváns modellt, amely a plazmamembrán szerkezetét tükrözi. Folyékony-mozaiknak nevezik, lényege pedig a következő: a különböző típusú lipidek két rétegben helyezkednek el, a molekulák hidrofób végeit befelé, a hidrofileket pedig kifelé irányítva. Ugyanakkor az egész szerkezetet, mint egy mozaik, egyenlőtlen típusú fehérjemolekulák, valamint kis mennyiségű hexóz (szénhidrát) hatja át.

Az egész javasolt rendszer állandó dinamikában van. A fehérjék nemcsak keresztül-kasul képesek behatolni a bilipid rétegbe, hanem annak egyik oldalán is eligazodnak, beágyazódnak. Vagy akár szabadon "sétáljon" a membránon, helyet változtatva.

Ennek az elméletnek a védelmére és igazolására a mikroszkópos elemzés adatai szolgálnak. A fekete-fehér fényképeken jól láthatóak a membrán rétegei, a felső és az alsó egyformán sötét, a középső világosabb. Számos kísérletet is végeztek, amelyek bebizonyították, hogy a rétegek pontosan lipideken és fehérjéken alapulnak.

Plazma membránfehérjék

Ha figyelembe vesszük a lipidek és fehérjék százalékos arányát a növényi sejtmembránban, akkor ez körülbelül azonos lesz - 40/40%. Állati plazmalemmában akár 60% fehérje, bakteriálisban - akár 50%.

A plazmamembrán különböző típusú fehérjékből áll, és mindegyik funkciója is specifikus.

1. Perifériás molekulák. Ezek olyan fehérjék, amelyek a lipid kettősréteg belső vagy külső részének felületén orientálódtak. A molekula szerkezete és a réteg közötti kölcsönhatások fő típusai a következők:

hidrogénkötések;
ionos kölcsönhatások vagy sóhidak;
elektrosztatikus vonzás.

A perifériás fehérjék maguk is vízben oldódó vegyületek, így nem nehéz károsodás nélkül elkülöníteni őket a plazmalemmától. Milyen anyagok tartoznak ezekhez a szerkezetekhez? A legelterjedtebb és legszámosabb a fibrilláris fehérje spektrin. Az egyes sejtplazmamembránokban lévő összes membránfehérje tömegének akár 75%-a is lehet.

Miért van szükség rájuk, és hogyan függ tőlük a plazmamembrán? A funkciók a következők:

a sejt citoszkeletonjának kialakulása;
állandó forma megőrzése;
az integrált fehérjék túlzott mobilitásának korlátozása;
iontranszport koordinálása és megvalósítása a plazmalemmán keresztül;
kapcsolódhat oligoszacharid láncokhoz, és részt vehet a receptor jelátvitelében a membránból és a membránba.

2. Félig integrált fehérjék. Ilyen molekulák azok, amelyek teljesen vagy félig bemerülnek a lipid kettős rétegbe, különböző mélységekbe. Ilyen például a bakteriorodopszin, a citokróm-oxidáz és mások. "Rögzített" fehérjéknek is nevezik őket, vagyis mintha a réteg belsejében lennének rögzítve. Mivel léphetnek kapcsolatba, és hogyan vernek gyökeret és ragaszkodnak? Leggyakrabban speciális molekulák miatt, amelyek lehetnek mirisztin- vagy palmitinsavak, izoprének vagy szterinek. Így például az állatok plazmamembránjában félig integrált fehérjék találhatók, amelyek koleszterinhez kapcsolódnak. Növények és baktériumok még nem találtak ilyet.

3. Integrált fehérjék. Az egyik legfontosabb a plazmalemmában. Olyan struktúrák, amelyek csatornákhoz hasonlókat alkotnak, amelyek át- és áthatolnak mindkét lipidrétegen. Ezeken az útvonalakon sok molekula jut be a sejtbe, így a lipidek nem jutnak át. Ezért az integrált struktúrák fő szerepe a transzporthoz szükséges ioncsatornák kialakítása.

A lipidpermeációnak két típusa van:

monotopikus - egyszer;
polytopikus - több helyen.

Az integrált fehérjék változatai közé tartoznak például a glikoforin, a proteolipidek, a proteoglikánok és mások. Mindegyik vízben nem oldódik, és szorosan beágyazódik a lipidrétegbe, így a plazmalemma szerkezetének károsodása nélkül lehetetlen kivonni őket. Ezek a fehérjék szerkezetüknél fogva gömb alakúak, hidrofób végük a lipidrétegen belül helyezkedik el, a hidrofil vége pedig felette helyezkedik el, és a teljes szerkezet fölé emelkedhet. Milyen kölcsönhatások miatt tartják bent az integrált fehérjéket? Ebben segíti őket a zsírsavgyökökhöz való hidrofób vonzás.

Így a plazmamembrán számos különböző fehérjemolekulát tartalmaz. Ezeknek a molekuláknak a szerkezete és funkciói több általános pontban összevonhatók.

Strukturális perifériás fehérjék.
Katalitikus fehérjék-enzimek (félintegrál és integrál).
Receptor (periférikus, integrál).
Szállítás (integrált).

Plazma membrán lipidek

A plazmamembránt alkotó lipidek folyékony kettős rétege rendkívül mozgékony lehet. A helyzet az, hogy a felső rétegből az alsóba és fordítva különböző molekulák juthatnak át, vagyis a szerkezet dinamikus. Az ilyen átmeneteknek saját neve van a tudományban - "flip-flop". Egy enzim nevéből alakult ki, amely katalizálja a molekulák átrendeződésének folyamatait egy monorétegen belül vagy a felsőből az alsóba és fordítva, a flipázt.

A sejtplazmamembránban található lipidek mennyisége megközelítőleg megegyezik a fehérjék számával. A fajok sokfélesége széles. A következő fő csoportokat lehet megkülönböztetni:

foszfolipidek;
szfingofoszfolipidek;
glikolipidek;
koleszterin.

A foszfolipidek első csoportjába olyan molekulák tartoznak, mint a glicerofoszfolipidek és a szfingomielinek. Ezek a molekulák alkotják a membrán kettős rétegének gerincét. A vegyületek hidrofób végei a réteg belsejébe, a hidrofil végei kifelé irányulnak. Csatlakozási példák:

foszfatidil-kolin;
foszfatidil-szerin;
kardiolipin;
foszfatidil-inozitol;
szfingomielin;
foszfatidil-glicerin;
foszfatidil-etanol-amin.

E molekulák tanulmányozására egy olyan módszert alkalmaznak, amely a membránréteg egyes részein foszfolipázzal, egy speciális enzimmel roncsolja el a foszfolipid lebontás folyamatát.

A felsorolt vegyületek funkciói a következők:

Ezek adják a plasmalemma kettősréteg általános szerkezetét és szerkezetét.
A felszínen és a réteg belsejében lévő fehérjékkel érintkeznek.
Meghatározzuk az aggregációs állapotot, amellyel a sejt plazmamembránja különböző hőmérsékleti viszonyok között rendelkezni fog.
Vegyen részt a plazmalemma korlátozott áteresztőképességében különböző molekulák számára.
A sejtmembránok különböző típusú kölcsönhatásait alakítják ki egymással (desmoszóma, résszerű tér, szoros érintkezés).

Szfingofoszfolipidek és membránglikolipidek

A szfingomielinek vagy szfingofoszfolipidek kémiai természetüknél fogva a szfingozin aminoalkohol származékai. A foszfolipidek mellett részt vesznek a membrán bilipid rétegének kialakításában.

A glikolipidek közé tartozik a glikokalix - egy olyan anyag, amely nagymértékben meghatározza a plazmamembrán tulajdonságait. Ez egy zselészerű vegyület, amely elsősorban oligoszacharidokból áll. A glikokalix a plazmalemma teljes tömegének 10%-át foglalja el. A plazmamembrán, szerkezete és funkciói, amelyeket ellát, közvetlenül kapcsolódik ehhez az anyaghoz. Például a glikokalix a következőket hajtja végre:

membrán marker funkció;
receptor;
a sejten belüli részecskék parietális emésztési folyamatai.

Meg kell jegyezni, hogy a lipid glikokalix jelenléte csak az állati sejtekre jellemző, a növényi, bakteriális és gombákra azonban nem.

Koleszterin (membrán szterin)

Emlősökben a sejt kettős rétegének fontos összetevője. Nem fordul elő növényekben, baktériumokban és gombákban sem. Kémiai szempontból ez egy alkohol, ciklikus, egyértékű.

Más lipidekhez hasonlóan amfifil tulajdonságokkal is rendelkezik (a molekula hidrofil és hidrofób végének jelenléte). A membránban fontos szerepet tölt be, mint a kettős réteg határolója és áramlásszabályozója. Részt vesz a D-vitamin termelésében is, cinkos a nemi hormonok képződésében.

A növényi sejtekben vannak olyan fitoszterolok, amelyek nem vesznek részt az állati membránok képződésében. Egyes adatok szerint ismert, hogy ezek az anyagok bizonyos típusú betegségekkel szemben biztosítják a növények rezisztenciáját.

A plazmamembránt a koleszterin és más lipidek alkotják közös kölcsönhatásban, komplexben.

Membrán szénhidrátok

Ez az anyagcsoport a plazmalemma-vegyületek teljes összetételének körülbelül 10%-át teszi ki. Egyszerű formában mono-, di-, poliszacharidok nem találhatók, csak glikoproteinek és glikolipidek formájában.

Feladatuk az intra- és intercelluláris kölcsönhatások szabályozása, a fehérjemolekulák meghatározott szerkezetének és helyzetének fenntartása a membránban, valamint a befogadás megvalósítása.

A plazmalemma fő funkciói

A plazmamembrán nagyon fontos szerepet játszik a sejtben. Funkciói sokrétűek és fontosak. Tekintsük őket részletesebben.

Elválasztja a sejt tartalmát a környezettől és megvédi a külső hatásoktól. A membrán jelenléte miatt a citoplazma kémiai összetétele és tartalma állandó szinten marad.
A plazmalemma számos fehérjét, szénhidrátot és lipidet tartalmaz, amelyek megadják és fenntartják a sejt sajátos formáját.
Minden sejtorganellumnak, amelyet membránvezikulumnak (vezikulumnak) neveznek, van membránja.
A plazmalemma összetevőinek összetétele lehetővé teszi, hogy a sejt "őrzője" szerepét töltse be, és szelektív szállítást hajtson végre benne.
A sejtben receptorok, enzimek, biológiailag aktív anyagok működnek és behatolnak, csak a membrán fehérjéinek és lipidjei révén működnek együtt a felszíni héjával.
A plazmalemmán keresztül nemcsak a különféle természetű vegyületek, hanem az élet szempontjából fontos ionok (nátrium, kálium, kalcium és mások) is szállítódnak.
A membrán fenntartja az ozmotikus egyensúlyt a sejten kívül és belül.
A plazmalemma segítségével különféle természetű ionok és vegyületek, elektronok, hormonok kerülnek át a citoplazmából az organellumokba.
Rajta keresztül történik a napfény kvantumok formájában történő elnyelése és a sejten belüli jelek felébresztése.
Ez a szerkezet az, amely cselekvési és pihenési impulzusokat generál.
A cella és szerkezeteinek mechanikai védelme kis alakváltozásoktól és fizikai behatásoktól.
A sejtadhézió, vagyis az adhézió, egymáshoz való közel tartása is a membránnak köszönhetően valósul meg.

A sejtplazmalemma és a citoplazma nagyon szorosan összefügg egymással. A plazmamembrán szorosan érintkezik minden olyan anyaggal és molekulával, ionnal, amely behatol a sejtbe és szabadon helyezkedik el egy viszkózus belső környezetben. Ezek a vegyületek megpróbálnak behatolni minden sejtszerkezetbe, de a membrán az, amely gátként szolgál, amely képes különféle transzportokat végrehajtani önmagán keresztül. Vagy egyáltalán ne hagyjon ki bizonyos típusú kapcsolatokat.

A sejtgáton áthaladó transzport típusai

A plazmamembránon keresztüli szállítás többféle módon történik, amelyeket egyetlen közös fizikai jellemző – az anyagok diffúziós törvénye – egyesít.

Passzív transzport vagy diffúzió és ozmózis. Ez magában foglalja az ionok és az oldószer szabad mozgását a membránon keresztül egy gradiens mentén a magas koncentrációjú területről az alacsony koncentrációjú területre. Nem igényel energiafogyasztást, mivel magától folyik. Így működik a nátrium-kálium pumpa, az oxigén és a szén-dioxid változása a légzés során, a glükóz felszabadulása a vérbe stb. A facilitált diffúzió nagyon gyakori jelenség. Ez a folyamat valamilyen segítő anyag jelenlétét jelenti, amely a kívánt vegyülethez tapad, és a fehérjecsatornán vagy a lipidrétegen keresztül a sejtbe húzza azt.
Az aktív transzport magában foglalja az energiafelhasználást a membránon keresztüli felszívódási és kiválasztási folyamatokhoz. Két fő módja van: exocitózis - a molekulák és ionok kifelé történő eltávolítása. Az endocitózis a szilárd és folyékony részecskék befogása és vezetése a sejtbe. Az aktív szállítás második módja viszont kétféle folyamatot foglal magában. Fagocitózis, amely abban áll, hogy szilárd molekulákat, anyagokat, vegyületeket és ionokat vesznek fel a hólyagmembránon, és szállítják a sejtbe. A folyamat során nagy hólyagok képződnek. A pinocitózis éppen ellenkezőleg, a folyadékok, oldószerek és egyéb anyagok cseppjei felszívódását és a sejtbe történő bejuttatását jelenti. Ez kis buborékok képződésével jár.

Mindkét folyamat - a pinocitózis és a fagocitózis - nemcsak a vegyületek és folyadékok szállításában játszik fontos szerepet, hanem a sejt megvédésében is az elhalt sejtek törmelékétől, mikroorganizmusoktól és káros vegyületektől. Elmondható, hogy ezek az aktív transzport módszerek a sejt és struktúráinak különféle veszélyekkel szembeni immunológiai védelmére is lehetőséget jelentenek.

Előadás

plazma membrán

Terv

1. A plazmamembrán szerkezete

2. A plazmamembrán funkciói. Anyagszállítási mechanizmusok a plazmalemmán keresztül. A plazmalemma receptor funkciója

Intercelluláris kapcsolatok

1. A plazmamembrán szerkezete

A plazmamembrán vagy plazmalemma,egy felszíni perifériás szerkezet, amely kívülről korlátozza a sejtet, és biztosítja annak kapcsolatát más sejtekkel és az extracelluláris környezettel. Vastagsága körülbelül 10 nm. A többi sejtmembrán közül a plazmalemma a legvastagabb. Kémiailag a plazmamembrán az lipoprotein komplex.A fő összetevők a lipidek (kb. 40%), a fehérjék (több mint 60%) és a szénhidrátok (kb. 2-10%).

A lipidek közé tartozik a szerves anyagok nagy csoportja, amelyek vízben rosszul oldódnak (hidrofób) és jól oldódnak szerves oldószerekben és zsírokban (lipofilitás). A plazmamembránban található lipidek jellemzői a foszfolipidek, a szfingomielinek és a koleszterin. A növényi sejtekben a koleszterint fitoszterol helyettesíti. A plazmalemma fehérjék biológiai szerepük szerint feloszthatók enzimfehérjék, receptor és szerkezeti fehérjék.A plazmalemma szénhidrátjai kötött állapotban (glikolipidek és glikoproteinek) a plazmalemma részei.

Jelenleg általánosan elfogadott A biológiai membrán szerkezetének folyadék-mozaik modellje.E modell szerint a membrán szerkezeti alapját fehérjékkel bevont kettős foszfolipidréteg alkotja. A molekulák farka kettős rétegben néz szembe egymással, míg a poláris fejek kívül maradnak, hidrofil felületeket képezve. A fehérjemolekulák nem alkotnak folytonos réteget, a lipidrétegben helyezkednek el, különböző mélységekbe merülve (perifériás fehérjék vannak, egyes fehérjék áthatolnak a membránon, vannak, amelyek a lipidrétegbe merülnek). A legtöbb fehérje nem kapcsolódik membránlipidekhez; úgy tűnik, hogy egy "lipid tóban" lebegnek. Ezért a fehérjemolekulák képesek a membrán mentén mozogni, csoportokba gyűlni, vagy éppen ellenkezőleg, szétszóródni a membrán felületén. Ez arra utal, hogy a plazmamembrán nem statikus, fagyott képződmény.

A plazmalemmán kívül található az epimembrán réteg - glikokalix. Ennek a rétegnek a vastagsága körülbelül 3-4 nm. A glikokalix szinte minden állati sejtben megtalálható. A plazmamembránhoz kapcsolódik glikoprotein komplex.A szénhidrátok hosszú, elágazó poliszacharidláncokat alkotnak, amelyek a plazmamembrán fehérjéihez és lipidjeihez kapcsolódnak. A glikokalix tartalmazhat enzimfehérjéket, amelyek különböző anyagok extracelluláris lebontásában vesznek részt. Az enzimaktivitás termékei (aminosavak, nukleotidok, zsírsavak stb.) a plazmamembránon keresztül jutnak el, és a sejtek felszívják.

A plazmamembrán folyamatosan megújul. Ez úgy történik, hogy a felületéről kis buborékokat fűznek a sejtbe, és a sejt belsejéből vakuolákat ágyaznak be a membránba. Így a sejtben a membránelemek állandó áramlása zajlik: a plazmamembránból a citoplazmába (endocitózis)valamint a membránszerkezetek áramlása a citoplazmából a sejtfelszínre (exocitózis).A membránok keringésében a vezető szerepet a Golgi-komplex membrán vakuólumrendszere kapja.

2. A plazmamembrán funkciói. Anyagszállítási mechanizmusok a plazmalemmán keresztül. A plazmalemma receptor funkciója

A plazmamembrán számos fontos funkciót lát el:

1) Akadály.A plazmamembrán gát funkciója, hogy korlátozza az anyagok szabad diffúzióját sejtről sejtre, megakadályozza a sejt vízoldható tartalmának kiszivárgását. De mivel a sejtnek meg kell kapnia a szükséges tápanyagokat, fel kell szabadítania az anyagcsere végtermékeit, és szabályoznia kell az ionok intracelluláris koncentrációját, ezért speciális mechanizmusok alakultak ki benne a sejtmembránon keresztüli anyagátvitelre.

2) Szállítás.A szállítási funkció az Különböző anyagok sejtbe- és kilépésének biztosítása. A membrán fontos tulajdonsága az szelektív permeabilitás, vagy féligáteresztő képesség.Könnyen átengedi a vizet és a vízoldható gázokat, és taszítja a poláris molekulákat, például a glükózt vagy az aminosavakat.

Számos mechanizmus létezik az anyagoknak a membránon keresztül történő szállítására:

passzív szállítás;

aktiv szállitás;

szállítás membrán csomagolásban.

A poláris molekulák (cukrok, aminosavak) speciális membrántranszport fehérjék segítségével történő átvitelét ún. megkönnyített diffúzió.Az ilyen fehérjék minden típusú biológiai membránban megtalálhatók, és minden egyes fehérjét úgy terveztek, hogy egy bizonyos osztályba tartozó molekulákat hordozzanak. A transzport fehérjék transzmembránok, polipeptid láncuk többször áthalad a lipid kettősrétegen, áthaladva abban. Ez biztosítja bizonyos anyagok átjutását a membránon keresztül anélkül, hogy közvetlenül érintkezne vele. A transzportfehérjéknek két fő osztálya van: hordozó fehérjék (transzporterek)és csatornaképzésfehérjék (fehérje csatornák). A hordozó fehérjék úgy viszik át a molekulákat a membránon, hogy először megváltoztatják konfigurációjukat. A csatornaképző fehérjék vízzel töltött pórusokat képeznek a membránban. Amikor a pórusok nyitva vannak, meghatározott anyagok molekulái (általában megfelelő méretű és töltésű szervetlen ionok) haladnak át rajtuk. Ha a szállított anyag molekulájában nincs töltés, akkor a szállítás irányát a koncentráció gradiens határozza meg. Ha a molekula töltött, akkor transzportját a koncentráció gradiens mellett a membrán elektromos töltése (membránpotenciál) is befolyásolja. A plazmalemma belső oldala általában negatív töltésű a külső oldalhoz képest. A membránpotenciál megkönnyíti a pozitív töltésű ionok behatolását a sejtbe, és megakadályozza a negatív töltésű ionok átjutását.

aktiv szállitás.Az aktív transzport az anyagok elektrokémiai gradienssel szembeni mozgása. Mindig a transzporter fehérjék végzik, és szorosan kapcsolódik egy energiaforráshoz. A hordozó fehérjéknek kötőhelyei vannak a szállított anyaggal. Minél több ilyen helyszín kapcsolódik az anyaghoz, annál nagyobb a szállítási sebesség. Egy anyag szelektív átvitelét ún uniport.Számos anyag átvitele történik kotranszport rendszerek.Ha az átvitel egy irányba megy, akkor az szimport,ha ellenkezőben antiport.Például a glükóz az extracelluláris folyadékból uniportális módon kerül a sejtbe. Glükóz és Na átvitele 4a bélüregből, illetve a vese tubulusaiból a bélsejtekbe vagy a vérbe szimportálisan megy végbe, a C1~ és HCO transzfer antiport. Feltételezhető, hogy az átvitel során a transzporterben reverzibilis konformációs változások következnek be, amely lehetővé teszi a hozzá kapcsolódó anyagok mozgását.

Az ATP hidrolízis során felszabaduló energiát anyagok szállítására hasznosító hordozófehérje például Na+ -NAK NEK+ szivattyú,minden sejt plazmamembránjában megtalálható. Na +-K pumpa az antiport elvén működik, Na"-t pumpál a sejtből és K-ból t a sejt belsejében elektrokémiai gradienseikkel szemben. Na gradiens +ozmotikus nyomást hoz létre, fenntartja a sejttérfogatot és biztosítja a cukrok és aminosavak szállítását. Ennek a szivattyúnak a működése a sejtek létfontosságú tevékenységéhez szükséges energia egyharmadát fogyasztja. A Na hatásmechanizmusának tanulmányozásakor +-K +pumpáról kiderült, hogy egy ATPáz enzim és egy transzmembrán integrált fehérje. Na jelenlétében +és az ATP, az ATPáz hatására a terminális foszfát elválik az ATP-től, és az ATPáz molekulán lévő aszparaginsav-maradékhoz kapcsolódik. Az ATPáz molekula foszforilálódik, megváltoztatja konfigurációját és Na +eltávolítják a cellából. A Na sejtből történő eltávolítása után mindig megtörténik a K "sejtekbe történő szállítása. Ehhez a korábban lekötött foszfátot lehasítják az ATPázról K jelenlétében. Az enzim defoszforilálódik, visszaállítja konfigurációját és K 1"pumpálják" a cellába.

Az ATPázt két alegység alkotja, a nagy és a kicsi. A nagy alegység több ezer aminosavból áll, amelyek többször áthaladnak a kettős rétegen. Katalitikus aktivitással rendelkezik, és reverzibilisen foszforilálható és defoszforilálható. A citoplazmatikus oldalon lévő nagy alegységben vannak Na-kötési helyek +és ATP, kívül pedig a K megkötésének helyei +és ouabaina. A kis alegység egy glikoprotein, funkciója még nem ismert.

Na +-K pumpának elektrogén hatása van. Három pozitív töltésű Na-iont távolít el f a sejtből, és két K-iont visz be abba.. Ennek eredményeként a membránon áram folyik át, ami negatív értékű elektromos potenciált képez a sejt belső részében a külső felületéhez képest. Na"-K +a pumpa szabályozza a sejttérfogatot, szabályozza a sejten belüli anyagok koncentrációját, fenntartja az ozmotikus nyomást és részt vesz a membránpotenciál létrehozásában.

Szállítás membrános csomagolásban. A makromolekulák (fehérjék, nukleinsavak, poliszacharidok, lipoproteinek) és más részecskék membránon keresztüli átvitele a membránnal körülvett vezikulák (vezikulák) egymás utáni kialakulásával és fúziójával történik. A hólyagos transzport folyamata két szakaszban történik. Kezdetben a hólyagmembrán és a plazmalemma összetapad, majd egyesül. A 2. szakasz során szükséges, hogy a vízmolekulákat kölcsönhatásban lévő lipid kettősrétegek kiszorítsák, amelyek 1-5 nm távolságig megközelítik egymást. Úgy gondolják, hogy ezt a folyamatot speciális fúziós fehérjék(eddig csak vírusokban izolálták). A vezikuláris transzportnak van egy fontos jellemzője - a vezikulákban felszívódott vagy szekretált makromolekulák általában nem keverednek más makromolekulákkal vagy sejtszervecskékkel. A buborékok egyesülhetnek meghatározott membránokkal, ami biztosítja a makromolekulák cseréjét az extracelluláris tér és a sejt tartalma között. Hasonlóképpen, a makromolekulák egyik sejtkompartmentből a másikba kerülnek.

A makromolekulák és részecskék sejtbe szállítását ún endocitózis.Ilyenkor a szállított anyagokat a plazmamembrán egy része beburkolja, buborék (vakuólum) keletkezik, amely a sejt belsejében mozog. A kialakult vezikulák méretétől függően az endocitózis két típusát különböztetjük meg - pinocitózis és fagocitózis.

pinocytosisfolyékony és oldott anyagok abszorpcióját biztosítja kis buborékok formájában (d=150 nm). fagocitózis -ez a nagy részecskék, mikroorganizmusok vagy organellumok, sejtek töredékeinek felszívódása. Ebben az esetben nagy hólyagok, fagoszómák vagy vakuolák (d-250 nm vagy több) képződnek. A protozoonokban a fagocita funkció a táplálkozás egy formája. Az emlősökben a fagocita funkciót makrofágok és neutrofilek látják el, amelyek megvédik a szervezetet a fertőzésektől a behatoló mikrobák elnyelésével. A makrofágok részt vesznek a régi vagy sérült sejtek és azok töredékeinek ártalmatlanításában is (az emberi szervezetben a makrofágok naponta több mint 100 régi vörösvérsejtet szívnak fel). A fagocitózis csak akkor kezdődik, amikor az abszorbeált részecske a fagocita felszínéhez kötődik, és aktiválja a speciális receptorsejteket. A részecskék specifikus membránreceptorokhoz való kötődése pszeudopodiák képződését okozza, amelyek beburkolják a részecskét, és a széleken összeolvadva buborékot képeznek. fagoszóma.A fagoszóma kialakulása és a megfelelő fagocitózis csak akkor következik be, ha a beburkoló folyamat során a részecske folyamatosan érintkezik a plazmalemma receptorokkal, mintha "cipzározna".

A sejt által endocitózissal felszívott anyag jelentős része lizoszómákba kerül. Nagy részecskék vannak benne fagoszómákamelyek azután lizoszómákkal egyesülve kialakulnak fagolizoszómák.A pinocitózis során felvett folyadék és makromolekulák kezdetben endoszómákba kerülnek, amelyek szintén a lizoszómákkal egyesülve endolizoszómákat képeznek. A lizoszómákban jelenlévő különféle hidrolitikus enzimek gyorsan elpusztítják a makromolekulákat. A hidrolízis termékei (aminosavak, cukrok, nukleotidok) a lizoszómákból a citoszolba kerülnek, ahol a sejt felhasználja azokat. A fagoszómákból és endoszómákból származó endocitikus vezikulák membránkomponenseinek nagy része exocitózissal visszakerül a plazmamembránba, és ott újra hasznosul. Az endocitózis fő biológiai jelentősége az építőelemek megszerzése a lizoszómákban lévő makromolekulák intracelluláris emésztése révén.

Az eukarióta sejtekben az anyagok felszívódása a plazmamembrán speciális területein, az ún. szegélyezett gödrök.Az elektronmikroszkópos felvételeken a gödrök a plazmamembrán invaginációinak tűnnek, amelynek citoplazmatikus oldalát rostos réteg borítja. A réteg mintegy a plazmalemma kis gödreivel határos. A gödrök az eukarióta sejtmembrán teljes felületének körülbelül 2%-át foglalják el. A gödrök egy percen belül megnövekednek, egyre mélyebbre hatolnak be, behúzódnak a sejtbe, majd a tövénél szűkülve szétválnak, szegélyezett hólyagokat képezve. Megállapítást nyert, hogy a fibroblasztok plazmamembránjáról egy percen belül a membrán körülbelül egynegyede szegélyezett vezikulák formájában válik le. A hólyagok gyorsan elveszítik határukat, és képesek lesznek egyesülni a lizoszómával.

Endocitózis lehet nem specifikus(konstitutív) és különleges(receptor). Nál nél nem specifikus endocitózisa sejt felfogja és felszívja a tőle teljesen idegen anyagokat, például koromszemcséket, színezékeket. Kezdetben részecskék rakódnak le a plazmalemma glikokalixére. A pozitív töltésű fehérjecsoportok különösen jól kicsapódnak (adszorbeálódnak), mivel a glikokalix negatív töltést hordoz. Ekkor megváltozik a sejtmembrán morfológiája. Süllyedhet, invaginációkat (invaginációkat) hozva létre, vagy fordítva, kinövéseket képezhet, amelyek úgy tűnik, hogy gyűrődnek, elválasztva a folyékony közeg kis térfogatát. Az invaginációk kialakulása jellemzőbb a bélhám sejtjeire, az amőbákra és a kinövésekre - a fagocitákra és a fibroblasztokra. Ezeket a folyamatokat légzésgátlók gátolhatják. Az így létrejövő vezikulák - primer endoszómák - összeolvadhatnak egymással, méretük nő. Ezt követően lizoszómákkal egyesülnek, és endolizoszómává - emésztési vakuólummá - alakulnak. A folyadékfázisú nem specifikus pinocitózis intenzitása meglehetősen magas. A makrofágok akár 125, a vékonybél hámsejtjei pedig akár ezer pinoszómát is alkotnak percenként. A pinoszómák bősége ahhoz a tényhez vezet, hogy a plazmalemma gyorsan sok kis vakuólum kialakulására költ. A membrán helyreállítása meglehetősen gyorsan megy végbe az exocitózis során történő reciklizáció során a vakuolák visszatérése és a plazmalemmába való beépülése miatt. A makrofágokban a teljes plazmamembrán 30 perc alatt, a fibroblasztokban 2 óra alatt kicserélődik.

A specifikus makromolekulák extracelluláris folyadékból való felszívódásának hatékonyabb módja az specifikus endocitózis(receptorok által közvetített). Ebben az esetben a makromolekulák a sejtfelszínen lévő komplementer receptorokhoz kötődnek, felhalmozódnak a szegélyezett üregben, majd endoszómát képezve a citoszolba merülnek. A receptor endocitózis biztosítja a specifikus makromolekulák felhalmozódását a receptoron. A plazmalemma felszínén lévő receptorhoz kötődő molekulákat ún ligandumok.A receptor endocitózis segítségével számos állati sejtben a koleszterin felszívódik az extracelluláris környezetből.

A plazmamembrán részt vesz az anyagok sejtből történő eltávolításában (exocitózis). Ebben az esetben a vakuolák megközelítik a plazmalemmát. Az érintkezési pontokon a plazmolemma és a vakuólum membrán egyesül, és a vakuólum tartalma a környezetbe kerül. Egyes protozoonokban a sejtmembránon az exocitózis helyei előre meghatározottak. Tehát egyes csillós csillók plazmamembránjában vannak bizonyos területek, ahol az integrált fehérjék nagy globulusai helyesen vannak elrendezve. A szekrécióra teljesen kész csillós nyálkahártya- és trichocystáiban a plazmalemma felső részén integrált fehérjegömbökből álló haló található. A mucocysták és trichocysták membránjának ezen szakaszai érintkeznek a sejt felszínével. Sajátos exocitózis figyelhető meg a neutrofilekben. Bizonyos körülmények között képesek lizoszómáikat a környezetbe engedni. Egyes esetekben a plazmalemma lizoszómákat tartalmazó kis kinövései képződnek, amelyek aztán leszakadnak és a környezetbe jutnak. Más esetekben a plazmalemma mélyen behatol a sejtbe, és befogja a sejtfelszíntől távol található lizoszómákat.

Az endocitózis és exocitózis folyamatait a citoplazma fibrilláris komponenseinek rendszerének részvételével hajtják végre, amely a plazmolemmához kapcsolódik.

A plazmalemma receptor funkciója.Ezt a fő, minden sejt számára univerzális, a plazmalemma receptor funkciója. Meghatározza a sejtek kölcsönhatását egymással és a külső környezettel.

Az információs intercelluláris kölcsönhatások sokfélesége sematikusan ábrázolható az egymást követő reakciók láncaként jel-receptor-másodlagos hírvivő-válasz (jel-válasz koncepció).Az információ sejtről sejtre történő átvitelét olyan jelzőmolekulák hajtják végre, amelyek egyes sejtekben termelődnek, és specifikusan befolyásolnak másokat, amelyek érzékenyek a jelre (célsejtek). Jelmolekula - elsődleges közvetítőa célsejteken elhelyezkedő receptorokhoz kötődik, amelyek csak bizonyos jelekre reagálnak. Jelmolekulák - ligandumok -úgy közelednek a receptorukhoz, mint a zár kulcsához. A membránreceptorok (plazmalemma receptorok) ligandumai hidrofil molekulák, peptid hormonok, neurotranszmitterek, citokinek, antitestek, a nukleáris receptorok esetében pedig zsírban oldódó molekulák, szteroid- és pajzsmirigyhormonok, D-vitamin. A membránfehérjék vagy glikokalix elemek receptorként működhetnek a sejtfelszín - poliszacharidok és glikoproteinek. Úgy gondolják, hogy az egyes anyagokra érzékeny területek szétszóródnak a sejt felszínén, vagy kis zónákban gyűjtik össze. Tehát a prokarióta sejtek és állati sejtek felszínén korlátozott számú hely van, ahol a vírusrészecskék kötődhetnek. A membránfehérjék (hordozók és csatornák) csak bizonyos anyagokat ismernek fel, kölcsönhatásba lépnek és hordoznak. A sejtreceptorok részt vesznek a jelek átvitelében a sejt felszínéről a sejtbe. A sejtfelszínen található receptorkészletek sokfélesége és specifitása egy nagyon összetett markerrendszer létrejöttéhez vezet, amely lehetővé teszi a saját sejtek megkülönböztetését másokétól. Hasonló sejtek kölcsönhatásba lépnek egymással, felületeik összetapadhatnak (protozoonban konjugáció, többsejtűben szövetképződés). A markereket nem észlelő, valamint a determináns markerek halmazában eltérő sejteket megsemmisítik vagy elutasítják. A receptor-ligandum komplex kialakulásakor transzmembrán fehérjék aktiválódnak: konverter fehérje, amplifier protein. Ennek eredményeként a receptor megváltoztatja konformációját, és kölcsönhatásba lép a sejtben található második hírvivő prekurzorával - hírnök.A hírvivők lehetnek ionizált kalcium, foszfolipáz C, adenilát-cikláz, guanilát-cikláz. A hírvivő hatására a szintézisben részt vevő enzimek aktiválása ciklikus monofoszfátok - AMPvagy HMF.Ez utóbbi megváltoztatja kétféle protein kináz enzim aktivitását a sejt citoplazmájában, ami számos intracelluláris fehérje foszforilációjához vezet.

A cAMP leggyakoribb képződése, amelynek hatására számos hormon - tiroxin, kortizon, progeszteron - szekréciója megnövekszik, a glikogén lebomlása a májban és az izmokban, a szívösszehúzódások gyakorisága és erőssége, osteodestrukció és fordított. fokozódik a vízfelvétel a nefron tubulusokban.

Az adenilát cikláz rendszer aktivitása nagyon magas - a cAMP szintézise a jel tízezrelékéhez vezet.

A cGMP hatására a hasnyálmirigy inzulin, a hízósejtek hisztamin, a vérlemezkék szerotonin szekréciója nő, és csökken a simaizomszövet.

A receptor-ligandum komplex kialakulása sok esetben a membránpotenciál változását eredményezi, ami viszont a plazmalemma és a sejtben zajló anyagcsere-folyamatok permeabilitásának megváltozásához vezet.

3. Intercelluláris kapcsolatok

plazmamembrán lipoprotein receptor

Többsejtű állatokban a plazmolemma részt vesz a képződésben sejtközi kapcsolatoksejtközi interakciókat biztosítva. Többféle ilyen szerkezet létezik.

§ Egyszerű kapcsolattartás.Az egymással szomszédos, különböző eredetű sejtek többségében egyszerű kontaktus található. A szomszédos sejtek plazmamembránjainak konvergenciáját jelöli 15-20 nm távolságban. Ebben az esetben a szomszédos sejtek glikokalix rétegeinek kölcsönhatása lép fel.

§ Szoros (záró) érintkező.Egy ilyen kapcsolatnál a két plazmamembrán külső rétegei a lehető legközelebb vannak. A közeledés olyan sűrű, hogy két szomszédos sejt plazmamembránjának szakaszai egyfajta összeolvadást mutatnak. A membránok összeolvadása nem a szoros érintkezési területen történik, hanem a membránok pontkonvergenciájának sorozata. A szoros érintkezés szerepe a sejtek mechanikus összekapcsolása egymással. Ez a terület áthatolhatatlan a makromolekulák és ionok számára, ezért lezárja, elhatárolja a sejtközi réseket (és ezekkel együtt a test belső környezetét) a külső környezettől.

§ Az adhéziós folt, vagy desmoszóma.A dezmoszóma egy kis terület, legfeljebb 0,5 µm átmérőjű. A citoplazma oldalán lévő dezmoszóma zónájában vékony fibrillumok találhatók. A dezmoszómák funkcionális szerepe elsősorban a sejtek közötti mechanikai kapcsolat.

§ Gap contact, vagy nexus.Az ilyen típusú érintkezésnél a szomszédos sejtek plazmamembránjait 2-3 nm-es rés választja el 0,5-3 µm távolságban. A plazmolemmák szerkezetében speciális fehérjekomplexek (konnexonok) helyezkednek el. A sejt plazmamembránján lévő egyik konnexonnal pontosan szemben áll a szomszédos sejt plazmamembránján lévő konnexonnal. Ennek eredményeként csatorna alakul ki egyik cellából a másikba. A konnexonok összehúzódhatnak, megváltoztatva a belső csatorna átmérőjét, és ezáltal részt vehetnek a molekulák sejtek közötti szállításának szabályozásában. Ez a fajta kapcsolat minden szövetcsoportban megtalálható. A gap junction funkcionális szerepe az ionok és kis molekulák sejtről sejtre szállítása. Tehát a szívizomban a gerjesztést, amely az ionpermeabilitás megváltoztatásának folyamatán alapul, a nexuson keresztül sejtről sejtre továbbítják.

§ Szinaptikus kontaktus vagy szinapszis.A szinapszisok két sejt közötti érintkezési területek, amelyek a gerjesztés vagy gátlás egyirányú átvitelére specializálódtak egyik elemről a másikra. Ez a fajta kapcsolat az idegszövetre jellemző, és két neuron között, valamint egy neuron és más elem között egyaránt előfordul. Ezeknek a sejteknek a membránjait egy intercelluláris tér választja el - egy körülbelül 20-30 nm széles szinaptikus hasadék. Az egyik sejt szinaptikus érintkezésének területén lévő membránt preszinaptikusnak, a másikat posztszinaptikusnak nevezik. A preszinaptikus membrán közelében hatalmas számú kis vakuólum (szinaptikus vezikula) tárul fel, amelyek a neurotranszmittert tartalmazzák. Az idegimpulzus áthaladásakor a szinaptikus vezikulák kidobják a neurotranszmittert a szinaptikus hasadékba. A mediátor kölcsönhatásba lép a posztszinaptikus membrán receptor helyeivel, ami végső soron idegimpulzus átviteléhez vezet. Az idegimpulzus továbbítása mellett a szinapszisok merev kapcsolatot biztosítanak két kölcsönhatásban lévő sejt felülete között.

§ Plazmodezma.Ez a fajta intercelluláris kommunikáció a növényekben található. A plazmodezmák vékony csőszerű csatornák, amelyek két szomszédos sejtet kötnek össze. Ezeknek a csatornáknak az átmérője általában 40-50 nm. A plazmodezmák áthaladnak a sejteket elválasztó sejtfalon. Fiatal sejtekben a plazmodezmák száma nagyon magas lehet (sejtenként akár 1000 is lehet). A sejtek öregedésével számuk csökken a sejtfal vastagságának növekedésével járó szakadások miatt. A plazmodezmák funkcionális szerepe a tápanyagokat, ionokat és egyéb vegyületeket tartalmazó oldatok sejtközi keringésének biztosítása. A plazmodezmák növényi vírusokkal fertőzik meg a sejteket.

A plazmamembrán speciális szerkezetei

Számos állati sejt plazmalemmája különféle szerkezetű kinövéseket képez (mikrovillák, csillók, flagella). Leggyakrabban számos állati sejt felszínén található mikrobolyhok.A citoplazmának ezek a plazmalemma által határolt kinövései henger alakúak, lekerekített tetejű. A mikrobolyhok a hámsejtekre jellemzőek, de más szövetek sejtjeiben is megtalálhatók. A mikrobolyhok körülbelül 100 nm átmérőjűek. Számuk és hosszuk eltérő a különböző sejttípusokban. A mikrobolyhok jelentősége a sejtfelszín területének jelentős növekedésében rejlik. Ez különösen fontos a felszívódásban részt vevő sejtek számára. Tehát a bélhámban 1 mm-enként 2felületek, legfeljebb 2x10 8 mikrovilli.

szakaszok