Funcțiile, semnificația și structura membranei plasmatice. Principalele funcții și caracteristici structurale ale membranei celulare

Membrana este o structură hiperfină care formează suprafața organelelor și a celulei în ansamblu. Toate membranele au o structură similară și sunt conectate într-un singur sistem.

Compoziție chimică

Membranele celulare sunt omogene din punct de vedere chimic și constau din proteine ​​și lipide din diferite grupe:

• fosfolipide;
• galactolipide;
• sulfolipide.

De asemenea, conțin acizi nucleici, polizaharide și alte substanțe.

Proprietăți fizice

La temperatura normală, membranele sunt în stare lichid-cristalină și fluctuează constant. Vâscozitatea lor este apropiată de cea a uleiului vegetal.

Membrana este recuperabila, puternica, elastica si are pori. Grosimea membranelor este de 7 - 14 nm.

TOP 4 articolecare citesc împreună cu asta

Pentru moleculele mari, membrana este impermeabilă. Moleculele și ionii mici pot trece prin pori și prin membrana însăși sub influența diferenței de concentrație pe diferite părți ale membranei, precum și cu ajutorul proteinelor de transport.

Model

Structura membranelor este de obicei descrisă folosind un model de mozaic fluid. Membrana are un cadru - două rânduri de molecule de lipide, strâns, ca cărămizi, adiacente unul altuia.

Orez. 1. Membrană biologică de tip sandwich.

Pe ambele părți, suprafața lipidelor este acoperită cu proteine. Modelul mozaic este format din molecule de proteine ​​distribuite neuniform pe suprafața membranei.

În funcție de gradul de scufundare în stratul bilipid, moleculele de proteine ​​sunt împărțite în trei grupe:

• transmembranar;
• scufundat;
• superficial.

Proteinele oferă principala proprietate a membranei - permeabilitatea sa selectivă pentru diferite substanțe.

Tipuri de membrane

Toate membranele celulare în funcție de localizare pot fi împărțite în următoarele tipuri:

• în aer liber;
• nuclear;
• membrane organele.

Membrana citoplasmatică exterioară, sau plasmolema, este limita celulei. Conectându-se cu elementele citoscheletului, își menține forma și dimensiunea.

Orez. 2. Citoscheletul.

Membrana nucleară, sau kariolema, este limita conținutului nuclear. Este construit din două membrane, foarte asemănătoare cu cea exterioară. Membrana exterioară a nucleului este conectată la membranele reticulului endoplasmatic (RE) și, prin pori, la membrana interioară.

Membranele EPS pătrund în întreaga citoplasmă, formând suprafețe pe care sunt sintetizate diverse substanțe, inclusiv proteine ​​​​membranare.

Membrane organoide

Majoritatea organelelor au o structură de membrană.

Pereții sunt construiți dintr-o singură membrană:

• complexul Golgi;
• vacuole;
• lizozomi.

Plastidele și mitocondriile sunt construite din două straturi de membrane. Membrana lor exterioară este netedă, iar cea interioară formează multe pliuri.

Caracteristicile membranelor fotosintetice ale cloroplastelor sunt molecule de clorofilă încorporate.

Celulele animale au un strat de carbohidrați numit glicocalix pe suprafața membranei exterioare.

Orez. 3. Glicocalix.

Glicocalixul este cel mai dezvoltat în celulele epiteliului intestinal, unde creează condiții pentru digestie și protejează plasmolema.

Tabelul „Structura membranei celulare”

Ce am învățat?

Am examinat structura și funcțiile membranei celulare. Membrana este o barieră selectivă (selectivă) a celulei, nucleului și organelelor. Structura membranei celulare este descrisă de un model fluid-mozaic. Conform acestui model, moleculele proteice sunt înglobate într-un strat dublu de lipide vâscoase.

Test cu subiecte

Raport de evaluare

Rata medie: 4.5. Evaluări totale primite: 270.

Membrana celulară (membrană plasmatică) este o membrană subțire, semi-permeabilă, care înconjoară celulele.

Funcția și rolul membranei celulare

Funcția sa este de a proteja integritatea interiorului lăsând unele substanțe esențiale în celulă și împiedicând pătrunderea altora.

De asemenea, servește ca bază pentru atașamentul față de unele organisme și față de altele. Astfel, membrana plasmatică oferă și forma celulei. O altă funcție a membranei este de a regla creșterea celulelor prin echilibru și.

În endocitoză, lipidele și proteinele sunt îndepărtate din membrana celulară pe măsură ce substanțele sunt absorbite. În exocitoză, veziculele care conțin lipide și proteine ​​fuzionează cu membrana celulară, crescând dimensiunea celulei. , iar celulele fungice au membrane plasmatice. Interioare, de exemplu, sunt, de asemenea, închise în membrane de protecție.

Structura membranei celulare

Membrana plasmatică este compusă în principal dintr-un amestec de proteine ​​și lipide. În funcție de locația și rolul membranei în organism, lipidele pot constitui 20 până la 80 la sută din membrană, restul fiind proteine. În timp ce lipidele ajută la flexibilizarea membranei, proteinele controlează și mențin chimia celulei și ajută la transportul moleculelor prin membrană.

Lipidele membranare

Fosfolipidele sunt componenta principală a membranelor plasmatice. Ele formează un dublu strat lipidic în care regiunile hidrofile (atrase de apă) „cap” se organizează în mod spontan pentru a rezista citosolului apos și lichidului extracelular, în timp ce regiunile hidrofobe (repelente la apă) „coadă” sunt orientate departe de citosol și lichidul extracelular. Stratul dublu lipidic este semi-permeabil, permițând doar unor molecule să difuzeze prin membrană.

Colesterolul este o altă componentă lipidică a membranelor celulelor animale. Moleculele de colesterol sunt dispersate selectiv între fosfolipidele membranare. Acest lucru ajută la menținerea rigidă a membranelor celulare, împiedicând fosfolipidele să fie prea strânse. Colesterolul este absent în membranele celulelor vegetale.

Glicolipidele sunt situate pe suprafața exterioară a membranelor celulare și sunt conectate la acestea printr-un lanț de carbohidrați. Ele ajută celula să recunoască alte celule din organism.

Proteinele membranare

Membrana celulară conține două tipuri de proteine ​​asociate. Proteinele membranei periferice sunt externe și asociate cu aceasta prin interacțiunea cu alte proteine. Proteinele membranare integrale sunt introduse în membrană și majoritatea trec prin ea. Părți din aceste proteine ​​transmembranare sunt situate pe ambele părți ale acesteia.

Proteinele membranei plasmatice au o serie de funcții diferite. Proteinele structurale oferă suport și formă celulelor. Proteinele receptorilor de membrană ajută celulele să comunice cu mediul lor extern prin utilizarea hormonilor, neurotransmițătorilor și a altor molecule de semnalizare. Proteinele de transport, cum ar fi proteinele globulare, transportă molecule prin membranele celulare prin difuzie facilitată. Glicoproteinele au atașat un lanț de carbohidrați. Sunt încorporate în membrana celulară, ajutând la schimbul și transportul moleculelor.

Membrane organele

Unele organele celulare sunt, de asemenea, înconjurate de membrane protectoare. miez,

Membrana celulară exterioară (plasmalema, citolema, membrana plasmatică) a celulelor animale acoperit la exterior (adică pe partea care nu este în contact cu citoplasma) cu un strat de lanțuri de oligozaharide atașate covalent de proteinele membranare (glicoproteine) și, într-o măsură mai mică, de lipide (glicolipide). Această acoperire cu carbohidrați a membranei se numește glicocalix. Scopul glicocalixului nu este încă foarte clar; se presupune că această structură ia parte la procesele de recunoaștere intercelulară.

În celulele vegetale deasupra membranei celulare exterioare se află un strat dens de celuloză cu pori prin care se realizează comunicarea între celulele vecine prin punți citoplasmatice.

Celulele ciuperci deasupra plasmalemei - un strat dens chitină.

La bacterii – mureina.

Proprietățile membranelor biologice

1. Capacitate de auto-asamblare după impacturi distructive. Această proprietate este determinată de caracteristicile fizico-chimice ale moleculelor de fosfolipide, care într-o soluție apoasă se reunesc astfel încât capetele hidrofile ale moleculelor se întorc spre exterior, iar capetele hidrofobe spre interior. Proteinele pot fi încorporate în straturi de fosfolipide gata făcute. Capacitatea de a se auto-asambla este esențială la nivel celular.

2. Semi-permeabilitate(selectivitatea în transmiterea ionilor și moleculelor). Asigură menținerea constantei compoziției ionice și moleculare în celulă.

3. Fluiditatea membranei. Membranele nu sunt structuri rigide; ele fluctuează în mod constant datorită mișcărilor de rotație și oscilatorii ale moleculelor de lipide și proteine. Acest lucru asigură o rată ridicată de procese enzimatice și alte procese chimice în membrane.

4. Fragmentele de membrane nu au capete libere, deoarece sunt închise în bule.

Funcțiile membranei celulare exterioare (plasmalema)

Principalele funcții ale plasmalemei sunt următoarele: 1) barieră, 2) receptor, 3) schimb, 4) transport.

1. funcția de barieră. Se exprimă prin faptul că plasmalema limitează conținutul celulei, separând-o de mediul extern, iar membranele intracelulare împart citoplasma în reacții separate. compartimente.

2. funcția receptorului. Una dintre cele mai importante funcții ale plasmalemei este aceea de a asigura comunicarea (conectarea) celulei cu mediul extern prin intermediul aparatului receptor prezent în membrane, care are natură proteică sau glicoproteică. Funcția principală a formațiunilor de receptor ale plasmalemei este recunoașterea semnalelor externe, datorită cărora celulele sunt orientate corect și formează țesuturi în procesul de diferențiere. Activitatea diferitelor sisteme de reglare, precum și formarea unui răspuns imun, este asociată cu funcția receptorului.

functie de schimb este determinată de conținutul de proteine ​​enzimatice din membranele biologice, care sunt catalizatori biologici. Activitatea lor variază în funcție de pH-ul mediului, temperatură, presiune, concentrația atât a substratului, cât și a enzimei în sine. Enzimele determină intensitatea reacțiilor cheie metabolismul, precum și orientare.

Funcția de transport a membranelor. Membrana asigură pătrunderea selectivă în celulă și din celulă în mediul înconjurător a diferitelor substanțe chimice. Transportul substantelor este necesar pentru a mentine pH-ul corespunzator in celula, concentratia ionica corespunzatoare, care asigura eficienta enzimelor celulare. Transportul furnizează nutrienți care servesc ca sursă de energie, precum și material pentru formarea diferitelor componente celulare. Determină eliminarea deșeurilor toxice din celulă, secreția diferitelor substanțe utile și crearea gradienților ionici necesari activității nervoase și musculare Modificările ratei de transfer a substanțelor pot duce la perturbări ale proceselor bioenergetice, metabolismul apă-sare. , excitabilitate și alte procese. Corectarea acestor modificări stă la baza acțiunii multor medicamente.

Există două moduri principale prin care substanțele intră în celulă și ies din celulă în mediul extern;

transport pasiv,

transport activ.

Transport pasiv merge de-a lungul gradientului de concentrație chimică sau electrochimică fără a consuma energie ATP. Dacă molecula substanței transportate nu are sarcină, atunci direcția transportului pasiv este determinată doar de diferența de concentrație a acestei substanțe pe ambele părți ale membranei (gradient de concentrație chimică). Dacă molecula este încărcată, atunci transportul ei este afectat atât de gradientul de concentrație chimică, cât și de gradientul electric (potențialul de membrană).

Ambii gradienți împreună constituie un gradient electrochimic. Transportul pasiv al substanțelor poate fi efectuat în două moduri: difuzie simplă și difuzie facilitată.

Cu difuzie simplă ionii de sare și apa pot pătrunde prin canalele selective. Aceste canale sunt formate din unele proteine ​​transmembranare care formează căi de transport de la capăt la capăt care sunt deschise permanent sau doar pentru o perioadă scurtă de timp. Prin canalele selective patrund diverse molecule, avand marimea si sarcina corespunzatoare canalelor.

Există o altă modalitate de difuzie simplă - aceasta este difuzarea substanțelor prin stratul dublu lipidic, prin care trec cu ușurință substanțele solubile în grăsimi și apa. Bistratul lipidic este impermeabil la moleculele încărcate (ioni) și, în același timp, moleculele mici neîncărcate pot difuza liber, iar cu cât molecula este mai mică, cu atât este transportată mai repede. Rata destul de mare de difuzie a apei prin stratul dublu lipidic se datorează tocmai dimensiunii mici a moleculelor sale și absenței unei sarcini.

Cu difuzie facilitată proteinele sunt implicate în transportul de substanțe – purtători care funcționează pe principiul „ping-pong”. În acest caz, proteina există în două stări conformaționale: în starea „pong”, locurile de legare ale substanței transportate sunt deschise pe exteriorul stratului dublu, iar în starea „ping”, aceleași situsuri se deschid pe celălalt. latură. Acest proces este reversibil. De ce parte va fi deschis locul de legare al unei substanțe la un moment dat depinde de gradientul de concentrație al acestei substanțe.

În acest fel, zaharurile și aminoacizii trec prin membrană.

Cu difuzia facilitată, viteza de transport a substanțelor crește semnificativ în comparație cu difuzia simplă.

În plus față de proteinele purtătoare, unele antibiotice, cum ar fi gramicidina și valinomicina, sunt implicate în difuzia facilitată.

Deoarece asigură transportul ionilor, se numesc ionofori.

Transportul activ al substanțelor în celulă. Acest tip de transport vine întotdeauna cu costul energiei. Sursa de energie necesară pentru transportul activ este ATP. O trăsătură caracteristică a acestui tip de transport este că se efectuează în două moduri:

cu ajutorul enzimelor numite ATPaze;

transport în ambalaj membranar (endocitoză).

LA membrana celulară exterioară conține proteine ​​enzimatice, cum ar fi ATPaze, a căror funcţie este de a asigura transportul activ ioni față de un gradient de concentrație. Deoarece asigură transportul ionilor, acest proces se numește pompă de ioni.

Există patru sisteme principale de transport ionic în celula animală. Trei dintre ele asigură transferul prin membranele biologice Na + și K +, Ca +, H +, iar al patrulea - transferul de protoni în timpul funcționării lanțului respirator mitocondrial.

Un exemplu de mecanism activ de transport ionic este pompă de sodiu-potasiu în celulele animale. Menține o concentrație constantă de ioni de sodiu și potasiu în celulă, care diferă de concentrația acestor substanțe în mediu: în mod normal, în celulă există mai puțini ioni de sodiu decât în ​​mediu și mai mult potasiu.

Drept urmare, conform legilor difuziei simple, potasiul tinde să părăsească celula, iar sodiul difuzează în celulă. Spre deosebire de difuzia simplă, pompa de sodiu-potasiu pompează constant sodiu din celulă și injectează potasiu: pentru trei molecule de sodiu aruncate, există două molecule de potasiu introduse în celulă.

Acest transport al ionilor de sodiu-potasiu este asigurat de enzima dependentă de ATP, care este localizată în membrană în așa fel încât să pătrundă în toată grosimea acesteia.Sodiul și ATP intră în această enzimă din interiorul membranei, iar potasiul din interiorul membranei. in afara.

Transferul de sodiu și potasiu prin membrană are loc ca urmare a modificărilor conformaționale pe care le suferă ATPaza dependentă de sodiu-potasiu, care este activată atunci când crește concentrația de sodiu în interiorul celulei sau de potasiu în mediu.

Hidroliza ATP este necesară pentru a alimenta această pompă. Acest proces este asigurat de aceeași enzimă ATP-ază dependentă de sodiu-potasiu. În același timp, mai mult de o treime din ATP consumat de celula animală în repaus este cheltuită pentru activitatea pompei de sodiu - potasiu.

Încălcarea bunei funcționări a pompei de sodiu - potasiu duce la diferite boli grave.

Eficiența acestei pompe depășește 50%, ceea ce nu este atins de cele mai avansate mașini create de om.

Multe sisteme de transport activ sunt conduse de energia stocată în gradienți ionici, mai degrabă decât de hidroliza directă a ATP. Toate funcționează ca sisteme de cotransport (facilitând transportul compușilor cu greutate moleculară mică). De exemplu, transportul activ al anumitor zaharuri și aminoacizi în celulele animale este determinat de gradientul de ioni de sodiu, iar cu cât gradientul de ioni de sodiu este mai mare, cu atât rata de absorbție a glucozei este mai mare. În schimb, dacă concentrația de sodiu în spațiul intercelular scade semnificativ, transportul glucozei se oprește. În acest caz, sodiul trebuie să se alăture proteinei purtătoare de glucoză dependentă de sodiu, care are două locuri de legare: unul pentru glucoză, celălalt pentru sodiu. Ionii de sodiu care pătrund în celulă contribuie la introducerea proteinei purtătoare în celulă împreună cu glucoza. Ionii de sodiu care au intrat în celulă împreună cu glucoza sunt pompați înapoi de către ATPaza dependentă de sodiu-potasiu, care, menținând gradientul de concentrație de sodiu, controlează indirect transportul glucozei.

Transport de substante in ambalaje membranare. Moleculele mari de biopolimeri practic nu pot pătrunde prin plasmalemă prin oricare dintre mecanismele descrise mai sus de transport al substanțelor în celulă. Ele sunt capturate de celulă și absorbite în pachetul cu membrană, care se numește endocitoza. Acesta din urmă este împărțit oficial în fagocitoză și pinocitoză. Captarea particulelor solide de către celulă este fagocitoză, și lichid - pinocitoza. În timpul endocitozei, se observă următoarele etape:

recepția substanței absorbite datorită receptorilor din membrana celulară;

invaginarea membranei cu formarea unei bule (vezicule);

separarea veziculei endocitare de membrană cu cheltuiala de energie - formarea fagozomilorși refacerea integrității membranei;

Fuziunea fagozomului cu lizozomul și formarea fagolizozomi (vacuola digestivă) în care are loc digestia particulelor absorbite;

îndepărtarea materialului nedigerat din fagolizozom din celulă ( exocitoza).

În lumea animalelor endocitoza este o modalitate caracteristică de hrănire a multor organisme unicelulare (de exemplu, în amibe), iar în rândul organismelor pluricelulare acest tip de digestie a particulelor alimentare se găsește în celulele endodermice din celenterate. În ceea ce privește mamiferele și oamenii, acestea au un sistem reticulo-histio-endotelial de celule cu capacitatea de a endocitoză. Exemple sunt leucocitele din sânge și celulele Kupffer hepatice. Acestea din urmă căptuiesc așa-numitele capilare sinusoidale ale ficatului și captează diverse particule străine suspendate în sânge. exocitoză- aceasta este și o modalitate de a îndepărta din celula unui organism multicelular substratul secretat de acesta, care este necesar pentru funcționarea altor celule, țesuturi și organe.

membrană plasmatică , sau plasmalema,- cea mai permanentă, de bază, membrană universală pentru toate celulele. Este cel mai subțire film (aproximativ 10 nm) care acoperă întreaga celulă. Plasmalema este formată din molecule de proteine ​​și fosfolipide (Fig. 1.6).

Moleculele de fosfolipide sunt aranjate pe două rânduri - capete hidrofobe spre interior, capete hidrofile către mediul acvatic intern și extern. În unele locuri, stratul dublu (stratul dublu) de fosfolipide este pătruns cu molecule proteice (proteine ​​integrale). În interiorul unor astfel de molecule de proteine ​​există canale - pori prin care trec substanțele solubile în apă. Alte molecule proteice pătrund jumătatea stratului lipidic dintr-o parte sau cealaltă (proteine ​​semi-integrale). Pe suprafața membranelor celulelor eucariote există proteine ​​periferice. Moleculele de lipide și proteine ​​sunt ținute împreună prin interacțiuni hidrofil-hidrofobe.

Proprietățile și funcțiile membranelor. Toate membranele celulare sunt structuri fluide mobile, deoarece moleculele de lipide și proteine ​​nu sunt legate prin legături covalente și sunt capabile să se miște destul de repede în planul membranei. Datorită acestui fapt, membranele își pot schimba configurația, adică au fluiditate.

Membranele sunt structuri foarte dinamice. Se recuperează rapid după daune și, de asemenea, se întind și se contractă cu mișcările celulare.

Membranele diferitelor tipuri de celule diferă semnificativ atât prin compoziția chimică, cât și prin conținutul relativ de proteine, glicoproteine ​​și lipide din ele și, în consecință, prin natura receptorilor prezenți în ele. Prin urmare, fiecare tip de celulă este caracterizat de o individualitate care este determinată în principal glicoproteine. Sunt implicate glicoproteinele cu lanț ramificat care ies din membrana celulară recunoașterea factorilor mediului extern, precum și în recunoașterea reciprocă a celulelor înrudite. De exemplu, un ovul și un spermatozoid se recunosc unul pe celălalt după glicoproteinele de suprafață celulară care se potrivesc împreună ca elemente separate ale unei întregi structuri. O astfel de recunoaștere reciprocă este o etapă necesară premergătoare fertilizării.

Un fenomen similar se observă în procesul de diferențiere a țesuturilor. În acest caz, celulele similare ca structură, cu ajutorul recunoașterii secțiunilor plasmalemei, se orientează corect unele față de altele, asigurându-le astfel aderența și formarea țesuturilor. Asociat cu recunoașterea reglementarea transporturilor molecule și ioni prin membrană, precum și un răspuns imunologic în care glicoproteinele joacă rolul de antigene. Zaharurile pot funcționa astfel ca molecule informaționale (asemănătoare cu proteinele și acizii nucleici). Membranele mai conțin receptori specifici, purtători de electroni, convertoare de energie, proteine ​​enzimatice. Proteinele sunt implicate în asigurarea transportului anumitor molecule în sau în afara celulei, realizează legătura structurală a citoscheletului cu membranele celulare sau servesc ca receptori pentru recepția și convertirea semnalelor chimice din mediu.

Proprietatea cea mai importantă a membranei este, de asemenea permeabilitate selectivă. Aceasta înseamnă că moleculele și ionii trec prin el cu viteze diferite și, cu cât dimensiunea moleculelor este mai mare, cu atât trecerea lor prin membrană este mai lentă. Această proprietate definește membrana plasmatică ca barieră osmotică. Apa si gazele dizolvate in ea au puterea maxima de patrundere; ionii trec prin membrană mult mai încet. Difuzia apei pe o membrană se numește osmoză.

Există mai multe mecanisme pentru transportul substanțelor prin membrană.

Difuzie- patrunderea substantelor prin membrana de-a lungul gradientului de concentratie (din zona in care concentratia lor este mai mare pana in zona in care concentratia lor este mai mica). Transportul difuz al substanțelor (apă, ioni) se realizează cu participarea proteinelor membranare, care au pori moleculari, sau cu participarea fazei lipidice (pentru substanțele solubile în grăsimi).

Cu difuzie facilitată proteinele purtătoare membranare speciale se leagă selectiv de unul sau altul ion sau moleculă și le transportă de-a lungul membranei de-a lungul unui gradient de concentrație.

transport activ este asociat cu costurile energetice și servește la transportul substanțelor împotriva gradientului lor de concentrație. El realizat de proteine ​​transportoare speciale, care formează așa-numitele pompe ionice. Cea mai studiată este pompa Na - / K - din celulele animale, pompând activ ionii Na +, în timp ce absorbi ionii K -. Datorită acestui fapt, în celulă se menține o concentrație mare de K - și un Na + mai scăzut în comparație cu mediul. Acest proces consumă energia ATP.

Ca urmare a transportului activ cu ajutorul unei pompe cu membrană, concentrația de Mg 2- și Ca 2+ este de asemenea reglată în celulă.

În procesul de transport activ al ionilor în celulă, diferite zaharuri, nucleotide și aminoacizi pătrund prin membrana citoplasmatică.

Macromoleculele de proteine, acizi nucleici, polizaharide, complexe lipoproteice etc. nu trec prin membranele celulare, spre deosebire de ionii și monomerii. Transportul macromoleculelor, complexele și particulele lor în celulă are loc într-un mod complet diferit - prin endocitoză. La endocitoza (endo...- în interior) o anumită secțiune a plasmalemei captează și, parcă, învăluie materialul extracelular, înglobându-l într-o vacuola membranară care a apărut ca urmare a invaginării membranei. Ulterior, o astfel de vacuola este conectată la un lizozom, ale cărui enzime descompun macromoleculele în monomeri.

Procesul invers al endocitozei este exocitoză (exo...- in afara). Datorită lui, celula elimină produsele intracelulare sau reziduurile nedigerate închise în vacuole sau pu-

bule. Vezicula se apropie de membrana citoplasmatică, se contopește cu aceasta și conținutul ei este eliberat în mediu. Cum sunt excretate enzimele digestive, hormonii, hemiceluloza etc.

Astfel, membranele biologice, ca principalele elemente structurale ale celulei, servesc nu doar ca granițe fizice, ci și ca suprafețe funcționale dinamice. Pe membranele organelelor se desfășoară numeroase procese biochimice, cum ar fi absorbția activă a substanțelor, conversia energiei, sinteza ATP etc.

Funcțiile membranelor biologice următoarele:

Ele delimitează conținutul celulei de mediul extern și conținutul organelelor din citoplasmă.

Ele asigură transportul de substanțe în și în afara celulei, de la citoplasmă la organele și invers.

Aceștia joacă rolul de receptori (primirea și transformarea semnalelor din mediu, recunoașterea substanțelor celulare etc.).

Sunt catalizatori (care asigură procese chimice membranare).

Participa la transformarea energiei.

Printre Principalele funcții ale membranei celulare pot fi distinse ca barieră, transport, enzimatică și receptor. Membrana celulară (biologică) (aka plasmalema, plasmă sau membrană citoplasmatică) protejează conținutul celulei sau organelele sale de mediu, asigură permeabilitatea selectivă pentru substanțe, enzimele sunt situate pe ea, precum și molecule care pot „captura” diverse semnale chimice și fizice.

Această funcționalitate este asigurată de structura specială a membranei celulare.

În evoluția vieții pe Pământ, o celulă în general s-a putut forma doar după apariția unei membrane care a separat și stabilizat conținutul intern, împiedicând-o să se dezintegra.

În ceea ce privește menținerea homeostaziei (autoreglarea constantei relative a mediului intern) funcția de barieră a membranei celulare este strâns legată de transport.

Moleculele mici sunt capabile să treacă prin plasmalemă fără niciun „ajutor”, de-a lungul gradientului de concentrație, adică dintr-o regiune cu o concentrație mare a unei substanțe date la o regiune cu o concentrație scăzută. Acesta este cazul, de exemplu, pentru gazele implicate în respirație. Oxigenul și dioxidul de carbon difuzează prin membrana celulară în direcția în care concentrația lor este în prezent mai mică.

Deoarece membrana este în mare parte hidrofobă (datorită stratului dublu lipidic), moleculele polare (hidrofile), chiar și cele mici, adesea nu pot pătrunde prin ea. Prin urmare, o serie de proteine ​​​​membranare acționează ca purtători ai unor astfel de molecule, legându-se de acestea și transportându-le prin plasmalemă.

Proteinele integrale (pentru membrană) funcționează adesea pe principiul deschiderii și închiderii canalelor. Când o moleculă se apropie de o astfel de proteină, se conectează la aceasta și canalul se deschide. Această substanță sau alta trece prin canalul proteic, după care conformația sa se schimbă, iar canalul se închide pentru această substanță, dar se poate deschide pentru trecerea alteia. Pompa de sodiu-potasiu funcționează conform acestui principiu, pompând ionii de potasiu în celulă și pompând ionii de sodiu din ea.

Funcția enzimatică a membranei celulareîntr-o măsură mai mare implementată pe membranele organitelor celulare. Majoritatea proteinelor sintetizate în celulă îndeplinesc o funcție enzimatică. Așezați pe membrană într-o anumită ordine, ei organizează un transportor atunci când produsul de reacție catalizat de o proteină enzimatică trece la următoarea. O astfel de „conductă” stabilizează proteinele de suprafață ale plasmalemei.

În ciuda universalității structurii tuturor membranelor biologice (sunt construite după un singur principiu, sunt aproape aceleași în toate organismele și în diferite structuri celulare membranare), compoziția lor chimică poate diferi în continuare. Sunt mai multe lichide și mai solide, unele au mai multe anumite proteine, altele mai puțin. În plus, diferite laturi (interioare și exterioare) ale aceleiași membrane diferă, de asemenea.

Membrana care inconjoara celula (citoplasmatica) la exterior are multe lanturi de carbohidrati atasate de lipide sau proteine ​​(ca urmare se formeaza glicolipide si glicoproteine). Mulți dintre acești carbohidrați funcția receptorului, fiind susceptibil la anumiți hormoni, surprinzând modificări ale indicatorilor fizici și chimici din mediu.

Dacă, de exemplu, un hormon se leagă de receptorul său celular, atunci partea de carbohidrați a moleculei receptorului își schimbă structura, urmată de modificarea structurii părții proteice asociate care pătrunde în membrană. În următoarea etapă, în celulă sunt declanșate sau oprite diferite reacții biochimice, adică metabolismul acesteia se schimbă și începe răspunsul celular la „iritant”.

Pe lângă cele patru funcții enumerate ale membranei celulare, se disting altele: matrice, energie, marcare, formarea contactelor intercelulare etc. Cu toate acestea, ele pot fi considerate „subfuncții” ale celor deja considerate.