Vonkajšia membrána je tvorená Bunková membrána: štruktúra a funkcie

Stručný opis:

Sazonov V.F. 1_1 Štruktúra bunkovej membrány [Elektronický zdroj] // Kineziológ, 2009-2018: [webová stránka]. Dátum aktualizácie: 06.02.2018..__.201_). _Je opísaná štruktúra a fungovanie bunkovej membrány (synonymá: plazmaléma, plazmolema, biomembrána, bunková membrána, vonkajšia bunková membrána, bunková membrána, cytoplazmatická membrána). Tieto počiatočné informácie sú potrebné pre cytológiu aj pre pochopenie procesov nervovej aktivity: nervová excitácia, inhibícia, práca synapsií a senzorických receptorov.

bunková membrána (plazma A lemma alebo plazma O lemma)

Definícia pojmu

Bunková membrána (synonymá: plazmalema, plazmolema, cytoplazmatická membrána, biomembrána) je trojitá lipoproteínová (t. j. "tuk-proteín") membrána, ktorá oddeľuje bunku od okolia a uskutočňuje riadenú výmenu a komunikáciu medzi bunkou a jej okolím.

Hlavnou vecou v tejto definícii nie je to, že membrána oddeľuje bunku od prostredia, ale práve to spája bunka s prostredím. Membrána je aktívny štruktúra bunky, neustále pracuje.

Biologická membrána je ultratenký bimolekulárny film fosfolipidov pokrytý proteínmi a polysacharidmi. Táto bunková štruktúra je základom bariérových, mechanických a matricových vlastností živého organizmu (Antonov VF, 1996).

Obrazové znázornenie membrány

Bunková membrána sa mi javí ako mriežkový plot s mnohými dverami, ktorý obklopuje určité územie. Akékoľvek malé živé tvory sa môžu cez tento plot voľne pohybovať tam a späť. Väčší návštevníci však môžu vojsť len dverami a aj to nie všetci. Rôzni návštevníci majú kľúče iba od svojich dverí a nemôžu prejsť dverami iných ľudí. Takže cez tento plot neustále prúdia návštevy tam a späť, pretože hlavná funkcia membránového plotu je dvojaká: oddeliť územie od okolitého priestoru a zároveň ho spojiť s okolitým priestorom. Na to je v plote veľa dier a dverí - !

Vlastnosti membrány

1. Priepustnosť.

2. Polopriepustnosť (čiastočná priepustnosť).

3. Selektívna (synonymum: selektívna) priepustnosť.

4. Aktívna permeabilita (synonymum: aktívny transport).

5. Riadená priepustnosť.

Ako vidíte, hlavnou vlastnosťou membrány je jej priepustnosť vzhľadom na rôzne látky.

6. Fagocytóza a pinocytóza.

7. Exocytóza.

8. Prítomnosť elektrických a chemických potenciálov, presnejšie, rozdiel potenciálov medzi vnútornou a vonkajšou stranou membrány. Obrazne sa to dá povedať „Membrána premení článok na „elektrickú batériu“ riadením tokov iónov“. Podrobnosti: .

9. Zmeny elektrického a chemického potenciálu.

10. Podráždenosť. Špeciálne molekulárne receptory umiestnené na membráne sa môžu spojiť so signálnymi (riadiacimi) látkami, v dôsledku čoho sa môže zmeniť stav membrány a celej bunky. Molekulové receptory spúšťajú biochemické reakcie ako odpoveď na kombináciu ligandov (kontrolných látok) s nimi. Je dôležité si uvedomiť, že signalizačná látka pôsobí na receptor zvonku, pričom zmeny pokračujú vo vnútri bunky. Ukazuje sa, že membrána prenášala informácie z okolia do vnútorného prostredia bunky.

11. Katalytická enzymatická aktivita. Enzýmy môžu byť vložené do membrány alebo spojené s jej povrchom (vo vnútri aj mimo bunky) a tam vykonávajú svoju enzymatickú aktivitu.

12. Zmena tvaru povrchu a jeho plochy. To umožňuje membráne vytvárať výrastky smerom von alebo, naopak, invaginácie do bunky.

13. Schopnosť vytvárať kontakty s inými bunkovými membránami.

14. Priľnavosť – schopnosť priľnúť k pevným povrchom.

Stručný zoznam vlastností membrány

• Priepustnosť.
• Endocytóza, exocytóza, transcytóza.
• Potenciály.
• Podráždenosť.
• enzymatickú aktivitu.
• Kontakty.
• Priľnavosť.

Membránové funkcie

1. Neúplná izolácia vnútorného obsahu od vonkajšieho prostredia.

2. Hlavná vec v práci bunkovej membrány je výmena rôzne látok medzi bunkou a extracelulárnym prostredím. Je to spôsobené takou vlastnosťou membrány, akou je priepustnosť. Okrem toho membrána reguluje túto výmenu reguláciou svojej priepustnosti.

3. Ďalšou dôležitou funkciou membrány je vytvára rozdiel v chemických a elektrických potenciáloch medzi jeho vnútornou a vonkajšou stranou. Vďaka tomu má bunka vo vnútri záporný elektrický potenciál -.

4. Prostredníctvom membrány sa tiež vykonáva výmena informácií medzi bunkou a jej prostredím. Špeciálne molekulárne receptory umiestnené na membráne sa môžu viazať na kontrolné látky (hormóny, mediátory, modulátory) a spúšťať v bunke biochemické reakcie vedúce k rôznym zmenám v bunke alebo v jej štruktúrach.

Video:Štruktúra bunkovej membrány

Video prednáška:Podrobnosti o štruktúre membrány a transporte

Membránová štruktúra

Bunková membrána má univerzálny trojvrstvový štruktúru. Jeho stredná tuková vrstva je súvislá a vrchná a spodná bielkovinová vrstva ju pokrýva vo forme mozaiky jednotlivých bielkovinových oblastí. Tuková vrstva je základom, ktorý zabezpečuje izoláciu bunky od okolia, izoluje ju od okolia. Sám o sebe veľmi zle prechádza látkami rozpustnými vo vode, ale ľahko prechádza tými, ktoré sú rozpustné v tukoch. Preto musí byť priepustnosť membrány pre látky rozpustné vo vode (napríklad ióny) vybavená špeciálnymi proteínovými štruktúrami - a.

Nižšie sú uvedené mikrofotografie skutočných bunkových membrán kontaktujúcich buniek získaných pomocou elektrónového mikroskopu, ako aj schematický nákres zobrazujúci trojvrstvovú membránu a mozaikový charakter jej proteínových vrstiev. Ak chcete obrázok zväčšiť, kliknite naň.

Samostatný obraz vnútornej lipidovej (tukovej) vrstvy bunkovej membrány, preniknutej integrálnymi zabudovanými proteínmi. Horná a dolná proteínová vrstva sa odstránia tak, aby nezasahovali do úvahy o lipidovej dvojvrstve

Obrázok vyššie: Neúplné schematické znázornenie bunkovej membrány (bunkovej steny) z Wikipédie.

Všimnite si, že tu boli z membrány odstránené vonkajšie a vnútorné proteínové vrstvy, aby sme lepšie videli centrálnu tukovú dvojitú lipidovú vrstvu. V skutočnej bunkovej membráne veľké proteínové „ostrovy“ plávajú nad a pod tukovým filmom (malé guľôčky na obrázku) a membrána sa ukáže ako hrubšia, trojvrstvová: proteín-tuk-proteín . Je to teda vlastne taký chlebíček z dvoch proteínových „plátkov chleba“ s hrubou vrstvou „masla“ v strede, tzn. má trojvrstvovú štruktúru, nie dvojvrstvovú.

Na tomto obrázku malé modré a biele guľôčky zodpovedajú hydrofilným (zmáčateľným) "hlavám" lipidov a "reťazce" k nim pripojené zodpovedajú hydrofóbnym (nezmáčateľným) "chvostom". Z proteínov sú zobrazené iba integrálne membránové proteíny typu end-to-end (červené globule a žlté helixy). Žlté oválne bodky vo vnútri membrány sú molekuly cholesterolu Žltozelené reťazce guľôčok na vonkajšej strane membrány sú oligosacharidové reťazce, ktoré tvoria glykokalyx. Glykokalyx je ako sacharidová ("cukrová") "chumáča" na membráne, ktorú tvoria dlhé sacharidovo-bielkovinové molekuly, ktoré z nej vyčnievajú.

Living je malé „proteínovo-tukové vrecko“ naplnené polotekutým rôsolovitým obsahom, do ktorého prenikajú fólie a hadičky.

Steny tohto vaku sú tvorené dvojitým tukovým (lipidovým) filmom, pokrytým zvnútra aj zvonka bielkovinami – bunkovou membránou. Preto sa hovorí, že membrána má trojvrstvová štruktúra : bielkoviny-tuky-bielkoviny. Vo vnútri bunky je tiež veľa podobných tukových membrán, ktoré rozdeľujú jej vnútorný priestor na kompartmenty. Bunkové organely sú obklopené rovnakými membránami: jadro, mitochondrie, chloroplasty. Membrána je teda univerzálna molekulárna štruktúra vlastná všetkým bunkám a všetkým živým organizmom.

Vľavo - už nie skutočný, ale umelý model kúska biologickej membrány: ide o okamžitý záber tukovej fosfolipidovej dvojvrstvy (t.j. dvojitej vrstvy) v procese jej modelovania molekulárnej dynamiky. Je zobrazená výpočtová bunka modelu - 96 molekúl PQ ( f osfatidil X olín) a 2304 molekúl vody, spolu 20544 atómov.

Vpravo je vizuálny model jednej molekuly rovnakého lipidu, z ktorej je zostavená membránová lipidová dvojvrstva. Navrchu má hydrofilnú (vodomilnú) hlavu a na spodku dva hydrofóbne (vodobojné) chvosty. Tento lipid má jednoduchý názov: 1-steroyl-2-dokosahexaenoyl-Sn-glycero-3-fosfatidylcholín (18:0/22:6(n-3)cis PC), ale nemusíte si ho zapamätať, pokiaľ naplánujte, aby váš učiteľ omdlil hĺbkou vašich vedomostí.

Môžete poskytnúť presnejšiu vedeckú definíciu bunky:

je usporiadaný, štruktúrovaný heterogénny systém biopolymérov ohraničený aktívnou membránou, zúčastňujúci sa na jedinom súbore metabolických, energetických a informačných procesov a tiež udržiavajúci a reprodukujúci celý systém ako celok.

Vnútri bunky tiež prenikajú membrány a medzi membránami nie je voda, ale viskózny gél/sol s premenlivou hustotou. Preto interagujúce molekuly v bunke neplávajú voľne, ako v skúmavke s vodným roztokom, ale väčšinou sedia (imobilizujú) na polymérnych štruktúrach cytoskeletu alebo intracelulárnych membrán. A preto vo vnútri bunky prebiehajú chemické reakcie takmer ako v pevnom tele, a nie v kvapaline. Vonkajšia membrána, ktorá obklopuje bunku, je tiež pokrytá enzýmami a molekulárnymi receptormi, čo z nej robí veľmi aktívnu súčasť bunky.

Bunková membrána (plazmalema, plazmolema) je aktívny obal, ktorý oddeľuje bunku od okolia a spája ju s okolím. © Sazonov V.F., 2016.

Z tejto definície membrány vyplýva, že neobmedzuje jednoducho bunku, ale aktívne pracujúci spájať ho so svojím prostredím.

Tuk, ktorý tvorí membrány, je špeciálny, takže jeho molekuly sa zvyčajne nazývajú nielen tuk, ale lipidy, fosfolipidy, sfingolipidy. Membránová fólia je dvojitá, t.j. pozostáva z dvoch fólií zlepených k sebe. Preto učebnice píšu, že základ bunkovej membrány tvoria dve lipidové vrstvy (alebo „ dvojvrstvový", t.j. dvojitá vrstva). Pre každú jednotlivú lipidovú vrstvu môže byť jedna strana zmáčaná vodou a druhá nie. Tieto filmy sa teda navzájom zlepia presne svojimi nezmáčavými stranami.

bakteriálna membrána

Obal prokaryotickej bunky gramnegatívnych baktérií pozostáva z niekoľkých vrstiev, ako je znázornené na obrázku nižšie.
Vrstvy škrupiny gramnegatívnych baktérií:
1. Vnútorná trojvrstvová cytoplazmatická membrána, ktorá je v kontakte s cytoplazmou.
2. Bunková stena, ktorá pozostáva z mureínu.
3. Vonkajšia trojvrstvová cytoplazmatická membrána, ktorá má rovnaký systém lipidov s proteínovými komplexmi ako vnútorná membrána.
Komunikácia buniek gramnegatívnych baktérií s vonkajším svetom prostredníctvom takejto komplexnej trojstupňovej štruktúry im nedáva výhodu v prežívaní v drsných podmienkach v porovnaní s grampozitívnymi baktériami, ktoré majú menej silný obal. Rovnako zle znášajú vysoké teploty, vysokú kyslosť a poklesy tlaku.

Video prednáška:Plazmatická membrána. E.V. Cheval, Ph.D.

Video prednáška:Membrána ako bunková hranica. A. Ilyaskin

Význam membránových iónových kanálov

Je ľahké pochopiť, že cez membránový tukový film môžu do bunky vstúpiť iba látky rozpustné v tukoch. Sú to tuky, alkoholy, plyny. Napríklad v erytrocytoch kyslík a oxid uhličitý ľahko prechádzajú dovnútra a von priamo cez membránu. Ale voda a vo vode rozpustné látky (napríklad ióny) jednoducho nemôžu prejsť cez membránu do žiadnej bunky. To znamená, že potrebujú špeciálne otvory. Ale ak len urobíte dieru v tukovom filme, okamžite sa utiahne. Čo robiť? V prírode sa našlo riešenie: je potrebné vyrobiť špeciálne štruktúry na transport proteínov a pretiahnuť ich cez membránu. Takto sa získajú kanály na prechod látok nerozpustných v tukoch - iónové kanály bunkovej membrány.

Aby bunka dodala svojej membráne ďalšie vlastnosti priepustnosti pre polárne molekuly (ióny a vodu), syntetizuje v cytoplazme špeciálne proteíny, ktoré sa potom integrujú do membrány. Sú dvoch typov: transportné proteíny (napríklad transportné ATPázy) a proteíny tvoriace kanály (tvorcovia kanálov). Tieto proteíny sú uložené v dvojitej tukovej vrstve membrány a tvoria transportné štruktúry vo forme transportérov alebo vo forme iónových kanálov. Cez tieto transportné štruktúry môžu teraz prechádzať rôzne vo vode rozpustné látky, ktoré inak nemôžu prejsť cez film tukovej membrány.

Vo všeobecnosti sa proteíny uložené v membráne nazývajú aj tzv integrálne, práve preto, že sú akoby zahrnuté v zložení membrány a prenikajú do nej skrz naskrz. Iné bielkoviny, nie integrálne, tvoria akoby ostrovčeky, ktoré „plávajú“ na povrchu membrány: buď pozdĺž jej vonkajšieho povrchu, alebo pozdĺž jej vnútorného. Každý predsa vie, že tuk je dobré mazivo a ľahko sa po ňom kĺže!

závery

1. Vo všeobecnosti je membrána trojvrstvová:

1) vonkajšia vrstva proteínových „ostrovov“,

2) tukové dvojvrstvové „more“ (lipidová dvojvrstva), t.j. dvojitý lipidový film

3) vnútorná vrstva proteínových "ostrovov".

Existuje však aj voľná vonkajšia vrstva - glykokalyx, ktorá je tvorená glykoproteínmi, ktoré trčia z membrány. Sú to molekulárne receptory, na ktoré sa viažu signalizačné kontroly.

2. V membráne sú zabudované špeciálne proteínové štruktúry zabezpečujúce jej priepustnosť pre ióny alebo iné látky. Nesmieme zabúdať, že na niektorých miestach je more tuku preniknuté integrálnymi bielkovinami. A práve integrálne bielkoviny tvoria špeciálne dopravných stavieb bunkovej membráne (pozri časť 1_2 Mechanizmy membránového transportu). Prostredníctvom nich látky vstupujú do bunky a sú tiež odvádzané z bunky von.

3. Enzýmové proteíny sa môžu nachádzať na ktorejkoľvek strane membrány (vonkajšia a vnútorná), ako aj vo vnútri membrány, čo ovplyvňuje ako stav samotnej membrány, tak aj životnosť celej bunky.

Bunková membrána je teda aktívna variabilná štruktúra, ktorá aktívne pracuje v záujme celej bunky a spája ju s vonkajším svetom a nie je len „ochranným obalom“. Toto je najdôležitejšia vec, ktorú treba vedieť o bunkovej membráne.

V medicíne sa membránové proteíny často používajú ako „ciele“ liekov. Ako také ciele pôsobia receptory, iónové kanály, enzýmy, transportné systémy. V poslednom čase sa terčom liekov okrem membrány stávajú aj gény ukryté v bunkovom jadre.

Video:Úvod do biofyziky bunkovej membrány: Štruktúra membrány 1 (Vladimirov Yu.A.)

Video:História, štruktúra a funkcie bunkovej membrány: Štruktúra membrán 2 (Vladimirov Yu.A.)

© 2010-2018 Sazonov V.F., © 2010-2016 kineziolog.bodhy.

Bunková membrána má pomerne zložitú štruktúru ktoré možno vidieť elektrónovým mikroskopom. Zhruba povedané, pozostáva z dvojitej vrstvy lipidov (tukov), v ktorých sú na rôznych miestach zahrnuté rôzne peptidy (bielkoviny). Celková hrúbka membrány je asi 5-10 nm.

Všeobecný plán štruktúry bunkovej membrány je univerzálny pre celý živý svet. Zvieracie membrány však obsahujú inklúzie cholesterolu, ktorý určuje jej tuhosť. Rozdiel medzi membránami rôznych ríš organizmov sa týka najmä nadmembránových útvarov (vrstiev). Takže v rastlinách a hubách nad membránou (na vonkajšej strane) je bunková stena. V rastlinách pozostáva hlavne z celulózy a v hubách - z látky chitín. U zvierat sa epimembránová vrstva nazýva glykokalyx.

Iný názov pre bunkovú membránu je cytoplazmatická membrána alebo plazmatická membrána.

Hlbšie štúdium štruktúry bunkovej membrány odhaľuje mnohé z jej vlastností spojených s vykonávanými funkciami.

Lipidová dvojvrstva sa skladá hlavne z fosfolipidov. Sú to tuky, ktorých jeden koniec obsahuje zvyšok kyseliny fosforečnej, ktorá má hydrofilné vlastnosti (to znamená, že priťahuje molekuly vody). Druhým koncom fosfolipidu je reťazec mastných kyselín, ktoré majú hydrofóbne vlastnosti (netvoria vodíkové väzby s vodou).

Fosfolipidové molekuly v bunkovej membráne sú zoradené do dvoch radov tak, že ich hydrofóbne „konce“ sú na vnútornej strane a hydrofilné „hlavy“ sú na vonkajšej strane. Ukazuje sa pomerne silná štruktúra, ktorá chráni obsah bunky pred vonkajším prostredím.

Proteínové inklúzie v bunkovej membráne sú nerovnomerne rozložené, navyše sú mobilné (keďže fosfolipidy v dvojvrstve majú laterálnu pohyblivosť). Od 70. rokov XX storočia sa o tom začalo hovoriť tekutinovo-mozaiková štruktúra bunkovej membrány.

V závislosti od toho, ako je proteín súčasťou membrány, existujú tri typy proteínov: integrálne, semiintegrálne a periférne. Integrálne proteíny prechádzajú celou hrúbkou membrány a ich konce vyčnievajú na oboch jej stranách. Plnia najmä transportnú funkciu. V semiintegrálnych proteínoch je jeden koniec umiestnený v hrúbke membrány a druhý ide von (z vonkajšej alebo vnútornej strany). Vykonávajú enzymatické a receptorové funkcie. Periférne proteíny sa nachádzajú na vonkajšom alebo vnútornom povrchu membrány.

Štrukturálne znaky bunkovej membrány naznačujú, že je hlavnou zložkou povrchového komplexu bunky, ale nie jedinou. Jeho ďalšími zložkami sú supramembránová vrstva a submembránová vrstva.

Glykokalyx (supramembránová vrstva živočíchov) je tvorená oligosacharidmi a polysacharidmi, ako aj periférnymi bielkovinami a vyčnievajúcimi časťami integrálnych bielkovín. Zložky glykokalyxu vykonávajú funkciu receptora.

Živočíšne bunky majú okrem glykokalyxu aj ďalšie nadmembránové útvary: hlien, chitín, perilemu (podobné membráne).

Nadmembránovou formáciou v rastlinách a hubách je bunková stena.

Submembránová vrstva bunky je povrchová cytoplazma (hyaloplazma) s podporno-kontraktilným systémom bunky, ktorej vlákna interagujú s proteínmi, ktoré tvoria bunkovú membránu. Cez takéto zlúčeniny molekúl sa prenášajú rôzne signály.

textové polia

textové polia

šípka_nahor

Bunky sú oddelené od vnútorného prostredia tela bunkou alebo plazmatickou membránou.

Membrána poskytuje:

1) Selektívne prenikanie molekúl a iónov do bunky a von z bunky nevyhnutné na vykonávanie špecifických funkcií bunky;
2) Selektívny transport iónov cez membránu, udržiavanie transmembránového rozdielu elektrického potenciálu;
3) Špecifiká medzibunkových kontaktov.

Vďaka prítomnosti mnohých receptorov v membráne, ktoré vnímajú chemické signály - hormóny, mediátory a iné biologicky aktívne látky, je schopná meniť metabolickú aktivitu bunky. Membrány poskytujú špecifickosť imunitných prejavov v dôsledku prítomnosti antigénov na nich - štruktúr, ktoré spôsobujú tvorbu protilátok, ktoré sa môžu špecificky viazať na tieto antigény.
Jadro a organely bunky sú tiež oddelené od cytoplazmy membránami, ktoré bránia voľnému pohybu vody a látok v nej rozpustených z cytoplazmy do nich a naopak. To vytvára podmienky na oddelenie biochemických procesov prebiehajúcich v rôznych kompartmentoch (kompartmentoch) vo vnútri bunky.

štruktúra bunkovej membrány

textové polia

textové polia

šípka_nahor

Bunková membrána je elastická štruktúra, s hrúbkou 7 až 11 nm (obr. 1.1). Pozostáva hlavne z lipidov a bielkovín. 40 až 90 % všetkých lipidov tvoria fosfolipidy – fosfatidylcholín, fosfatidyletanolamín, fosfatidylserín, sfingomyelín a fosfatidylinozitol. Dôležitou zložkou membrány sú glykolipidy, reprezentované cerebrozidmi, sulfatidy, gangliozidy a cholesterolom.

Ryža. 1.1 Organizácia membrány.

Hlavná štruktúra bunkovej membrány je dvojitá vrstva fosfolipidových molekúl. V dôsledku hydrofóbnych interakcií sú sacharidové reťazce lipidových molekúl držané blízko seba v predĺženom stave. Skupiny fosfolipidových molekúl oboch vrstiev interagujú s proteínovými molekulami ponorenými do lipidovej membrány. Vzhľadom na to, že väčšina lipidových zložiek dvojvrstvy je v tekutom stave, membrána má pohyblivosť a vlní sa. Jeho časti, ako aj proteíny ponorené do lipidovej dvojvrstvy, sa budú miešať z jednej časti do druhej. Pohyblivosť (tekutosť) bunkových membrán uľahčuje transport látok cez membránu.

proteíny bunkovej membrány reprezentované najmä glykoproteínmi. Rozlíšiť:

integrálne proteíny prenikajúce cez celú hrúbku membrány a
periférne proteíny pripevnený iba k povrchu membrány, hlavne k jej vnútornej časti.

Periférne proteíny takmer všetky fungujú ako enzýmy (acetylcholínesteráza, kyslé a alkalické fosfatázy atď.). Ale niektoré enzýmy sú reprezentované aj integrálnymi proteínmi - ATPázou.

integrálne proteíny poskytujú selektívnu výmenu iónov cez membránové kanály medzi extracelulárnou a intracelulárnou tekutinou a tiež pôsobia ako proteíny - nosiče veľkých molekúl.

Membránové receptory a antigény môžu predstavovať integrálne aj periférne proteíny.

Proteíny susediace s membránou z cytoplazmatickej strany patria k bunkový cytoskelet . Môžu sa pripojiť k membránovým proteínom.

takže, proteínový prúžok 3 (číslo pásu pri elektroforéze proteínov) membrán erytrocytov sa spája do súboru s ďalšími molekulami cytoskeletu - spektrínom cez nízkomolekulárny proteín ankyrín (obr. 1.2).

Ryža. 1.2 Schéma usporiadania bielkovín v membránovom cytoskelete erytrocytov.
1 - spektrín; 2 - ankyrín; 3 - proteínový pás 3; 4 - proteínový pás 4,1; 5 - proteínový pás 4,9; 6 - aktínový oligomér; 7 - proteín 6; 8 - gpikoforín A; 9 - membrána.

Spectrin je hlavným proteínom cytoskeletu, ktorý tvorí dvojrozmernú sieť, ku ktorej je pripojený aktín.

Actin tvorí mikrofilamenty, ktoré sú kontraktilným aparátom cytoskeletu.

cytoskelet umožňuje bunke vykazovať pružne elastické vlastnosti, dodáva membráne dodatočnú pevnosť.

Väčšina integrálnych proteínov sú glykoproteíny. Ich sacharidová časť vyčnieva z bunkovej membrány smerom von. Mnohé glykoproteíny majú veľký negatívny náboj v dôsledku značného obsahu kyseliny sialovej (napríklad molekula glykoforínu). To poskytuje povrchu väčšiny buniek negatívny náboj, čo pomáha odpudzovať iné negatívne nabité predmety. Sacharidové výbežky glykoproteínov nesú antigény krvných skupín, iné antigénne determinanty bunky a pôsobia ako receptory viažuce hormóny. Glykoproteíny tvoria adhezívne molekuly, ktoré spôsobujú vzájomné prichytenie buniek, t.j. úzke medzibunkové kontakty.

Vlastnosti metabolizmu v membráne

textové polia

textové polia

šípka_nahor

Membránové komponenty podliehajú mnohým metabolickým transformáciám pod vplyvom enzýmov umiestnených na ich membráne alebo v nej. Patria sem oxidačné enzýmy, ktoré zohrávajú významnú úlohu pri modifikácii hydrofóbnych prvkov membrán - cholesterolu a pod. V membránach pri aktivácii enzýmov - fosfolipáz vznikajú z kyseliny arachidónovej biologicky aktívne zlúčeniny - prostaglandíny a ich deriváty. V dôsledku aktivácie metabolizmu fosfolipidov v membráne vznikajú tromboxány a leukotriény, ktoré majú silný vplyv na adhéziu krvných doštičiek, zápal atď.

Membrána neustále prechádza procesmi obnovy svojich komponentov. . Životnosť membránových proteínov sa teda pohybuje od 2 do 5 dní. V bunke však existujú mechanizmy, ktoré zabezpečujú dodanie novosyntetizovaných molekúl proteínu na membránové receptory, ktoré uľahčujú začlenenie proteínu do membrány. „Rozpoznanie“ tohto receptora novosyntetizovaným proteínom je uľahčené tvorbou signálneho peptidu, ktorý pomáha nájsť receptor na membráne.

Membránové lipidy majú tiež významnú rýchlosť metabolizmu., ktorá vyžaduje veľké množstvo mastných kyselín na syntézu týchto membránových zložiek.
Špecifiká lipidového zloženia bunkových membrán ovplyvňujú zmeny v životnom prostredí človeka a charakter jeho stravy.

Napríklad zvýšenie príjmu mastných kyselín s nenasýtenými väzbami zvyšuje tekutý stav lipidov v bunkových membránach rôznych tkanív, vedie k zmene pomeru fosfolipidov k sfingomyelínom a lipidov k proteínom, ktorá je priaznivá pre funkciu bunkovej membrány.

Nadbytok cholesterolu v membránach naopak zvyšuje mikroviskozitu ich dvojvrstvy fosfolipidových molekúl, čím sa znižuje rýchlosť difúzie určitých látok cez bunkové membrány.

Krmivo obohatené o vitamíny A, E, C, P zlepšuje metabolizmus lipidov v membránach erytrocytov, znižuje mikroviskozitu membrán. To zvyšuje deformovateľnosť erytrocytov, uľahčuje ich transportnú funkciu (kapitola 6).

Nedostatok mastných kyselín a cholesterolu v potravinách narúša lipidové zloženie a funkciu bunkových membrán.

Napríklad nedostatok tuku narúša funkciu membrány neutrofilov, čo bráni ich pohybu a fagocytóze (aktívne zachytávanie a absorpcia mikroskopických cudzích živých predmetov a pevných častíc jednobunkovými organizmami alebo niektorými bunkami).

V regulácii lipidového zloženia membrán a ich permeability, regulácii bunkovej proliferácie dôležitú úlohu zohrávajú reaktívne formy kyslíka, ktoré sa tvoria v bunke v spojení s normálnymi metabolickými reakciami (mikrozomálna oxidácia a pod.).

Vznikli reaktívne formy kyslíka- superoxidový radikál (O 2), peroxid vodíka (H 2 O 2) sú mimoriadne reaktívne látky. Ich hlavným substrátom pri oxidačných reakciách voľných radikálov sú nenasýtené mastné kyseliny, ktoré sú súčasťou fosfolipidov bunkových membrán (tzv. lipidové peroxidačné reakcie). Zintenzívnenie týchto reakcií môže spôsobiť poškodenie bunkovej membrány, jej bariéry, receptorových a metabolických funkcií, modifikáciu molekúl nukleových kyselín a proteínov, čo vedie k mutáciám a inaktivácii enzýmov.

Za fyziologických podmienok je zosilnenie peroxidácie lipidov regulované antioxidačným systémom buniek, reprezentovaným enzýmami inaktivujúcimi reaktívne formy kyslíka - superoxiddismutáza, kataláza, peroxidáza a látkami s antioxidačnou aktivitou - tokoferol (vitamín E), ubichinón a pod. výrazný ochranný účinok na bunkové membrány (cytoprotektívny účinok) s rôznymi škodlivými účinkami na organizmus, prostaglandíny E a J2 majú "uhasenie" aktivácie oxidácie voľných radikálov. Prostaglandíny chránia sliznicu žalúdka a hepatocyty pred chemickým poškodením, neuróny, neurogliové bunky, kardiomyocyty - pred hypoxickým poškodením, kostrové svalstvo - pri ťažkej fyzickej námahe. Prostaglandíny, ktoré sa viažu na špecifické receptory na bunkových membránach, stabilizujú ich dvojvrstvu a znižujú stratu fosfolipidov membránami.

Funkcie membránových receptorov

textové polia

textové polia

šípka_nahor

Chemický alebo mechanický signál je najskôr vnímaný receptormi bunkovej membrány. Dôsledkom toho je chemická modifikácia membránových proteínov, ktorá vedie k aktivácii „druhých poslov“, ktoré zabezpečujú rýchle šírenie signálu v bunke do jej genómu, enzýmov, kontraktilných prvkov atď.

Schematicky možno transmembránovú signalizáciu v bunke znázorniť takto:

1) Receptor, vzrušený vnímaným signálom, aktivuje y-proteíny bunkovej membrány. K tomu dochádza, keď viažu guanozíntrifosfát (GTP).

2) Interakcia komplexu „GTP-y-proteins“ zase aktivuje enzým – prekurzor sekundárnych poslov, umiestnený na vnútornej strane membrány.

Prekurzorom jedného sekundárneho posla - cAMP, vytvoreného z ATP, je enzým adenylátcykláza;
Prekurzorom ďalších sekundárnych poslov – inozitoltrifosfátu a diacylglycerolu, vznikajúceho z membránového fosfatidylinozitol-4,5-difosfátu, je enzým fosfolipáza C. Okrem toho inozitoltrifosfát mobilizuje v bunke ďalšieho sekundárneho posla – vápenaté ióny, ktoré sa podieľajú na takmer všetky regulačné procesy v bunke. Napríklad výsledný inozitoltrifosfát spôsobuje uvoľňovanie vápnika z endoplazmatického retikula a zvýšenie jeho koncentrácie v cytoplazme, čím zahŕňa rôzne formy bunkovej odozvy. Pomocou inozitoltrifosfátu a diacylglycerolu je funkcia hladkých svalov a B-buniek pankreasu regulovaná acetylcholínom, faktorom uvoľňujúcim tyropín predného laloku hypofýzy, odpoveďou lymfocytov na antigén atď.
V niektorých bunkách plní úlohu druhého posla cGMP, ktorý sa tvorí z GTP pomocou enzýmu guanylátcyklázy. Slúži napríklad ako druhý posol pre natriuretický hormón v hladkej svalovine stien krvných ciev. cAMP slúži ako druhý posol pre mnohé hormóny – adrenalín, erytropoetín atď. (kapitola 3).

Všetky živé organizmy sa v závislosti od štruktúry bunky delia do troch skupín (pozri obr. 1):

1. Prokaryoty (nejadrové)

2. Eukaryoty (jadrové)

3. Vírusy (nebunkové)

Ryža. 1. Živé organizmy

V tejto lekcii začneme študovať štruktúru buniek eukaryotických organizmov, medzi ktoré patria rastliny, huby a zvieratá. Ich bunky sú najväčšie a zložitejšie v porovnaní s prokaryotickými bunkami.

Ako viete, bunky sú schopné nezávislej činnosti. Môžu si vymieňať hmotu a energiu s prostredím, ako aj rásť a množiť sa, takže vnútorná štruktúra bunky je veľmi zložitá a závisí predovšetkým od funkcie, ktorú bunka plní v mnohobunkovom organizme.

Princípy konštrukcie všetkých buniek sú rovnaké. V každej eukaryotickej bunke možno rozlíšiť tieto hlavné časti (pozri obr. 2):

1. Vonkajšia membrána, ktorá oddeľuje obsah bunky od vonkajšieho prostredia.

2. Cytoplazma s organelami.

Ryža. 2. Hlavné časti eukaryotickej bunky

Termín "membrána" bol navrhnutý asi pred sto rokmi na označenie hraníc bunky, ale s rozvojom elektrónovej mikroskopie sa ukázalo, že bunková membrána je súčasťou štruktúrnych prvkov bunky.

V roku 1959 J. D. Robertson sformuloval hypotézu elementárnej membrány, podľa ktorej sú bunkové membrány zvierat a rastlín postavené podľa rovnakého typu.

V roku 1972 to navrhli Singer a Nicholson, čo je v súčasnosti všeobecne akceptované. Podľa tohto modelu je základom každej membrány dvojitá vrstva fosfolipidov.

Vo fosfolipidoch (zlúčeniny obsahujúce fosfátovú skupinu) sa molekuly skladajú z polárnej hlavy a dvoch nepolárnych chvostov (pozri obr. 3).

Ryža. 3. Fosfolipid

Vo fosfolipidovej dvojvrstve sú zvyšky hydrofóbnych mastných kyselín obrátené dovnútra, zatiaľ čo hydrofilné hlavy, vrátane zvyšku kyseliny fosforečnej, smerujú von (pozri obr. 4).

Ryža. 4. Fosfolipidová dvojvrstva

Fosfolipidová dvojvrstva je prezentovaná ako dynamická štruktúra, lipidy sa môžu pohybovať a meniť svoju polohu.

Dvojitá vrstva lipidov zabezpečuje bariérovú funkciu membrány, bráni šíreniu obsahu bunky a zabraňuje vstupu toxických látok do bunky.

Prítomnosť hraničnej membrány medzi bunkou a prostredím bola známa dávno pred príchodom elektrónového mikroskopu. Fyzikální chemici popierali existenciu plazmatickej membrány a verili, že existuje rozhranie medzi živým koloidným obsahom a prostredím, ale Pfeffer (nemecký botanik a fyziológ rastlín) v roku 1890 potvrdil jej existenciu.

Začiatkom minulého storočia Overton (britský fyziológ a biológ) zistil, že rýchlosť prieniku mnohých látok do erytrocytov je priamo úmerná ich rozpustnosti v lipidoch. V tejto súvislosti vedec navrhol, že membrána obsahuje veľké množstvo lipidov a látok, ktoré sa v nej rozpúšťajú, prechádzajú cez ňu a ocitnú sa na druhej strane membrány.

V roku 1925 Gorter a Grendel (americkí biológovia) izolovali lipidy z bunkovej membrány erytrocytov. Výsledné lipidy boli distribuované po povrchu vody s hrúbkou jednej molekuly. Ukázalo sa, že povrchová plocha obsadená lipidovou vrstvou je dvakrát väčšia ako plocha samotného erytrocytu. Preto títo vedci dospeli k záveru, že bunková membrána pozostáva nie z jednej, ale z dvoch vrstiev lipidov.

Dawson a Danielli (anglickí biológovia) v roku 1935 navrhli, že v bunkových membránach je bimolekulárna lipidová vrstva uzavretá medzi dvoma vrstvami molekúl proteínov (pozri obr. 5).

Ryža. 5. Membránový model navrhnutý Dawsonom a Daniellim

S príchodom elektrónového mikroskopu bolo možné zoznámiť sa so štruktúrou membrány a vtedy sa zistilo, že membrány živočíšnych a rastlinných buniek vyzerajú ako trojvrstvová štruktúra (pozri obr. 6).

Ryža. 6. Bunková membrána pod mikroskopom

V roku 1959 biológ J. D. Robertson skombinovaním vtedy dostupných údajov predložil hypotézu o štruktúre „elementárnej membrány“, v ktorej postuloval štruktúru spoločnú pre všetky biologické membrány.

Robertsonove postuláty o štruktúre "elementárnej membrány"

1. Všetky membrány majú hrúbku približne 7,5 nm.

2. V elektrónovom mikroskope sa všetky zdajú byť trojvrstvové.

3. Trojvrstvový pohľad na membránu je výsledkom presného usporiadania proteínov a polárnych lipidov, ktoré zabezpečil Dawsonov a Danielliho model - centrálna lipidová dvojvrstva je uzavretá medzi dvoma vrstvami proteínu.

Táto hypotéza o štruktúre „elementárnej membrány“ prešla rôznymi zmenami a v roku 1972 ju predložil fluidný mozaikový model membrány(pozri obr. 7), ktorý je teraz všeobecne akceptovaný.

Ryža. 7. Fluidný mozaikový model membrány

Molekuly bielkovín sú ponorené do lipidovej dvojvrstvy membrány, tvoria pohyblivú mozaiku. Podľa ich umiestnenia v membráne a spôsobu, akým interagujú s lipidovou dvojvrstvou, možno proteíny rozdeliť na:

- povrchové (alebo periférne) membránové proteíny spojené s hydrofilným povrchom lipidovej dvojvrstvy;

- integrálny (membránový) proteíny uložené v hydrofóbnej oblasti dvojvrstvy.

Integrálne proteíny sa líšia stupňom ich ponorenia do hydrofóbnej oblasti dvojvrstvy. Môžu byť úplne ponorené integrálne) alebo čiastočne ponorené ( polointegrálny) a môže tiež preniknúť cez membránu cez ( transmembránový).

Membránové proteíny možno rozdeliť do dvoch skupín podľa ich funkcie:

- štrukturálne bielkoviny. Sú súčasťou bunkových membrán a podieľajú sa na udržiavaní ich štruktúry.

- dynamický bielkoviny. Nachádzajú sa na membránach a podieľajú sa na procesoch, ktoré na nich prebiehajú.

Existujú tri triedy dynamických proteínov.

1. Receptor. Pomocou týchto bielkovín bunka vníma rôzne vplyvy na svojom povrchu. To znamená, že špecificky viažu zlúčeniny, ako sú hormóny, neurotransmitery, toxíny na vonkajšej strane membrány, čo slúži ako signál na zmenu rôznych procesov vo vnútri bunky alebo samotnej membrány.

2. Doprava. Tieto proteíny transportujú určité látky cez membránu, tvoria tiež kanály, cez ktoré sú rôzne ióny transportované do a von z bunky.

3. Enzymatické. Ide o enzýmové proteíny, ktoré sa nachádzajú v membráne a podieľajú sa na rôznych chemických procesoch.

Transport látok cez membránu

Lipidové dvojvrstvy sú do značnej miery nepriepustné pre mnohé látky, takže na transport látok cez membránu je potrebné veľké množstvo energie a je potrebná aj tvorba rôznych štruktúr.

Existujú dva druhy dopravy: pasívna a aktívna.

Pasívna doprava

Pasívny transport je pohyb molekúl pozdĺž koncentračného gradientu. To znamená, že je určený iba rozdielom v koncentrácii prenášanej látky na opačných stranách membrány a prebieha bez spotreby energie.

Existujú dva typy pasívnej dopravy:

- jednoduchá difúzia(pozri obr. 8), ku ktorému dochádza bez účasti membránového proteínu. Mechanizmom jednoduchej difúzie je transmembránový prenos plynov (kyslík a oxid uhličitý), vody a niektorých jednoduchých organických iónov. Jednoduchá difúzia je pomalá.

Ryža. 8. Jednoduchá difúzia

- uľahčená difúzia(pozri obr. 9) sa od jednoduchého líši tým, že prebieha za účasti nosných proteínov. Tento proces je špecifický a prebieha vyššou rýchlosťou ako jednoduchá difúzia.

Ryža. 9. Uľahčená difúzia

Sú známe dva typy membránových transportných proteínov: nosné proteíny (translokázy) a proteíny tvoriace kanál. Transportné proteíny viažu špecifické látky a prenášajú ich cez membránu pozdĺž ich koncentračného gradientu, a preto tento proces, ako pri jednoduchej difúzii, nevyžaduje spotrebu energie ATP.

Častice potravy nemôžu prejsť cez membránu, do bunky sa dostávajú endocytózou (pozri obr. 10). Počas endocytózy plazmatická membrána tvorí invaginácie a výrastky, zachytáva pevnú časticu potravy. Okolo bolusu potravy sa vytvorí vakuola (alebo vezikula), ktorá sa potom oddelí od plazmatickej membrány a tuhá častica vo vakuole je vo vnútri bunky.

Ryža. 10. Endocytóza

Existujú dva typy endocytózy.

1. Fagocytóza- absorpcia pevných častíc. Špecializované bunky, ktoré vykonávajú fagocytózu, sa nazývajú fagocyty.

2. pinocytóza- absorpcia tekutého materiálu (roztok, koloidný roztok, suspenzie).

Exocytóza(pozri obr. 11) - proces opačný k endocytóze. Látky syntetizované v bunke, ako sú hormóny, sú zabalené do membránových vezikúl, ktoré zapadajú do bunkovej membrány, sú v nej zapustené a obsah vezikuly je vypudený z bunky. Rovnakým spôsobom sa bunka môže zbaviť nepotrebných produktov metabolizmu.

Ryža. 11. Exocytóza

aktívny transport

Na rozdiel od uľahčenej difúzie je aktívny transport pohyb látok proti koncentračnému gradientu. V tomto prípade sa látky presúvajú z oblasti s nižšou koncentráciou do oblasti s vyššou koncentráciou. Keďže k takémuto pohybu dochádza v opačnom smere ako normálna difúzia, bunka musí pri tomto procese vynaložiť energiu.

Spomedzi príkladov aktívneho transportu je najlepšie študovaná takzvaná sodíkovo-draslíková pumpa. Táto pumpa pumpuje sodíkové ióny von z bunky a pumpuje draselné ióny do bunky pomocou energie ATP.

1. Štrukturálne (bunková membrána oddeľuje bunku od prostredia).

2. Transport (látky sú transportované cez bunkovú membránu a bunková membrána je vysoko selektívny filter).

3. Receptor (receptory umiestnené na povrchu membrány vnímajú vonkajšie vplyvy, prenášajú tieto informácie do bunky, čo jej umožňuje rýchlo reagovať na zmeny prostredia).

Okrem tých, ktoré sú uvedené vyššie, membrána vykonáva aj metabolickú a energiu premieňajúcu funkciu.

metabolická funkcia

Biologické membrány sa priamo alebo nepriamo podieľajú na procesoch metabolických premien látok v bunke, pretože väčšina enzýmov je spojená s membránami.

Lipidové prostredie enzýmov v membráne vytvára určité podmienky pre ich fungovanie, obmedzuje aktivitu membránových proteínov, a tým má regulačný vplyv na metabolické procesy.

Funkcia premeny energie

Najdôležitejšou funkciou mnohých biomembrán je premena jednej formy energie na inú.

Medzi membrány premieňajúce energiu patria vnútorné membrány mitochondrií, tylakoidy chloroplastov (pozri obr. 12).

Ryža. 12. Mitochondrie a chloroplast

Bibliografia

1. Kamensky A.A., Kriksunov E.A., Pasechnik V.V. Všeobecná biológia Drop 10-11 triedy, 2005.
2. Biológia. 10. ročník Všeobecná biológia. Základná úroveň / P.V. Iževskij, O.A. Kornilová, T.E. Loshchilin a ďalšie - 2. vydanie, revidované. - Ventana-Graf, 2010. - 224 strán.
3. Beljajev D.K. Biológia 10-11 trieda. Všeobecná biológia. Základná úroveň. - 11. vyd., stereotyp. - M.: Vzdelávanie, 2012. - 304 s.
4. Agafonova I.B., Zakharova E.T., Sivoglazov V.I. Biológia 10-11 trieda. Všeobecná biológia. Základná úroveň. - 6. vyd., dod. - Drop, 2010. - 384 s.

1. Ayzdorov.ru ().
2. Youtube.com().
3. Doctor-v.ru ().
4. Animals-world.ru ().

Domáca úloha

1. Aká je štruktúra bunkovej membrány?
2. Aké sú vlastnosti lipidov na vytváranie membrán?
3. Vďaka akým funkciám sú proteíny schopné podieľať sa na transporte látok cez membránu?
4. Uveďte funkcie plazmatickej membrány.
5. Ako prebieha pasívny transport cez membránu?
6. Ako prebieha aktívny transport cez membránu?
7. Aká je funkcia sodíkovo-draselnej pumpy?
8. Čo je to fagocytóza, pinocytóza?

bunková membrána (tiež cytolema, plazmalema alebo plazmatická membrána) - elastická molekulárna štruktúra pozostávajúca z proteínov a lipidov. Oddeľuje obsah akejkoľvek bunky od vonkajšieho prostredia a zabezpečuje jej integritu; reguluje výmenu medzi bunkou a prostredím; intracelulárne membrány rozdeľujú bunku na špecializované uzavreté kompartmenty - kompartmenty alebo organely, v ktorých sú udržiavané určité podmienky prostredia.

Ak sa v bunke nachádza (zvyčajne v rastlinných bunkách), pokrýva bunkovú membránu.

Bunková membrána je dvojitá vrstva (dvojvrstva) molekúl triedy lipidov, z ktorých väčšina sú takzvané komplexné lipidy - fosfolipidy. Molekuly lipidov majú hydrofilnú („hlava“) a hydrofóbnu („chvost“) časť. Počas tvorby membrán sa hydrofóbne časti molekúl otáčajú dovnútra, zatiaľ čo hydrofilné časti sa otáčajú smerom von. Biologická membrána tiež obsahuje rôzne proteíny:

• integrálny (prenikajúci cez membránu),
• polointegrálne (ponorené na jednom konci do vonkajšej alebo vnútornej lipidovej vrstvy),
• povrchové (umiestnené na vonkajších alebo priľahlých vnútorných stranách membrány).

Niektoré proteíny sú kontaktnými bodmi bunkovej membrány s cytoskeletom vo vnútri bunky a bunkovou stenou vonku.

Funkcie membrán:

• Bariéra – zabezpečuje regulovaný, selektívny, pasívny a aktívny metabolizmus s okolím.
• Transport – cez membránu sú látky transportované do bunky a von z bunky. Transport cez membrány zabezpečuje: dodávanie živín, odstraňovanie konečných produktov metabolizmu, sekréciu rôznych látok, vytváranie iónových gradientov, udržiavanie optimálneho pH v bunke a koncentráciu iónov, ktoré sú potrebné pre fungovanie bunkové enzýmy.
• Matrica - poskytuje určitú relatívnu polohu a orientáciu membránových proteínov, ich optimálnu interakciu.
• Mechanický - zabezpečuje autonómiu bunky, jej vnútrobunkových štruktúr, ako aj spojenie s inými bunkami (v tkanivách). Bunkové steny zohrávajú dôležitú úlohu pri zabezpečovaní mechanickej funkcie.
• Energia - pri fotosyntéze v chloroplastoch a bunkovom dýchaní v mitochondriách fungujú v ich membránach systémy prenosu energie, na ktorých sa podieľajú aj bielkoviny.

Membrány sa skladajú z troch tried lipidov:

• fosfolipidy,
• glykolipidy,
• cholesterolu.

Fosfolipidy a glykolipidy(lipidy s naviazanými sacharidmi) pozostávajú z dvoch dlhých hydrofóbnych uhľovodíkových „chvostov“, ktoré sú spojené s nabitou hydrofilnou „hlavou“.

cholesterolu dodáva membráne tuhosť, pričom zaberá voľný priestor medzi hydrofóbnymi chvostmi lipidov a nedovoľuje im ohýbať sa. Preto sú membrány s nízkym obsahom cholesterolu pružnejšie, zatiaľ čo tie s vysokým obsahom cholesterolu sú pevnejšie a krehkejšie. Cholesterol slúži aj ako „zátka“, ktorá zabraňuje pohybu polárnych molekúl z bunky a do bunky.

Dôležitou súčasťou membrány je bielkoviny, prenikajúce do nej a zodpovedné za rôzne vlastnosti membrán. Ich zloženie a orientácia v rôznych membránach sa líšia. Vedľa proteínov sú prstencové lipidy - sú usporiadanejšie, menej pohyblivé, obsahujú viac nasýtených mastných kyselín a uvoľňujú sa z membrány spolu s proteínom. Bez prstencových lipidov membránové proteíny nefungujú.

Bunkové membrány sú často asymetrické to znamená, že vrstvy sa líšia zložením lipidov, vonkajšia vrstva obsahuje hlavne fosfatidylinozitol, fosfatidylcholín, sfingomyelíny a glykolipidy, zatiaľ čo vnútorná vrstva obsahuje fosfatidylserín, fosfatidyletanolamín a fosfatidylinozitol. Prechod jednotlivej molekuly z jednej vrstvy do druhej (tzv. flip flop) je náročný, ale môže nastať spontánne, približne raz za 6 mesiacov, alebo pomocou flippázových proteínov a scramblázy plazmatickej membrány. Ak sa fosfatidylserín objaví vo vonkajšej vrstve, je to signál pre makrofágy, aby zničili bunku.

Membránové organely- Sú to uzavreté jednotlivé alebo vzájomne prepojené úseky cytoplazmy, oddelené od hyaloplazmy membránami. Jednomembránové organely zahŕňajú endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát, lyzozómy, vakuoly, peroxizómy; na dvojmembránové - jadro, mitochondrie, plastidy. Štruktúra membrán rôznych organel sa líši v zložení lipidov a membránových proteínov.

Bunkové membrány majú selektívna priepustnosť: glukóza, aminokyseliny, mastné kyseliny, glycerol a ióny nimi pomaly difundujú a samotné membrány tento proces do určitej miery aktívne regulujú – niektoré látky prechádzajú, iné nie. Existujú štyri hlavné mechanizmy na vstup látok do bunky alebo ich odstránenie z bunky von: difúzia, osmóza, aktívny transport a exo- alebo endocytóza. Prvé dva procesy sú pasívnej povahy, to znamená, že nevyžadujú energiu; posledné dva sú aktívne procesy spojené so spotrebou energie.

Selektívna permeabilita membrány počas pasívneho transportu je spôsobená špeciálnymi kanálmi - integrálnymi proteínmi. Prenikajú cez membránu skrz-naskrz a vytvárajú akýsi priechod. Prvky K, Na a Cl majú svoje vlastné kanály. Vzhľadom na koncentračný gradient sa molekuly týchto prvkov pohybujú dovnútra a von z bunky. Pri podráždení sa kanály sodíkových iónov otvoria a dôjde k prudkému prílevu sodíkových iónov do bunky. To má za následok nerovnováhu membránového potenciálu. Potom sa membránový potenciál obnoví. Draslíkové kanály sú vždy otvorené, cez ktoré draselné ióny pomaly vstupujú do bunky.