Care sunt funcțiile membranei celulare externe? Structura membranei celulare externe

Studiul structurii celulelor procarioteorganismele, precum și plantele animale și umane sunt implicate într-o secțiune a biologiei numită citologie. Oamenii de știință au descoperit că conținutul celulei, care este în interiorul ei, a fost destul de greu construit. Este înconjurat de așa-numitul aparat de suprafață, care constă din membrana celulară exterioară, structurile supramembranale: glicocaliu și peretele celular, precum și microfibrele, peliculele și microtubulele, formând complexul său submembranar.

În acest articol, vom studia structura și funcțiile membranei celulare exterioare, care face parte din aparatul de suprafață al diferitelor tipuri de celule.

Care sunt funcțiile membranei celulare externe

După cum sa descris anterior, membrana exterioarăEste o parte a aparatului de suprafață al fiecărei celule, care separă cu succes conținutul său intern și protejează organele celulare de condițiile adverse de mediu. O altă funcție este de a asigura metabolismul între conținutul celular și fluidul tisular, prin urmare, membrana celulară externă transportă molecule și ioni care intră în citoplasmă și, de asemenea, ajută la îndepărtarea toxinelor și excesului de substanțe toxice din celulă.

Structura membranei celulare

Membranele sau plasmalemmele de diferite tipuri de celulefoarte diferite între ele. În principal, structura chimică, precum și conținutul relativ al lipidelor, glicoproteinelor, proteinelor și, în consecință, natura receptorilor localizați în ele. Membrana celulară exterioară, a cărei structură și funcții sunt determinate în primul rând de compoziția individuală a glicoproteinelor, participă la recunoașterea stimulilor de mediu și la reacțiile celulei însăși la acțiunile sale. Unele tipuri de virusuri pot interacționa cu proteinele și glicolipidele membranelor celulare, ca urmare a pătrunderii în celulă. Herpesul și virusurile gripale pot folosi celula plasmatică a celulei gazdă pentru a-și construi plicul de protecție.

Și virușii și bacteriile, așa-numitele bacteriofagi,atașat la membrana celulară și dizolvându-l la locul de contact utilizând o enzimă specială. Apoi molecula ADN viral trece prin gaura.

Caracteristici structurale ale plasmalemiei eucariote

Amintiți-vă că membrana celulară exterioarăîndeplinește funcția de transport, și anume transferul de substanțe în citoplasma celulei și din ea în mediul extern. Pentru implementarea acestui proces este necesară o structură specială. Într-adevăr, plasmalemma este un sistem permanent, universal pentru toate celulele eucariote ale aparatului de suprafață. Acesta este un film subțire (2-10 Nm), dar destul de dens, care acoperă întreaga celulă. Structura sa a fost studiată în 1972 de oameni de știință precum D. Singer și G. Nicholson, care au creat și un model mozaic lichid al membranei celulare.

Principalii compuși chimici ai eiele formează - acestea sunt molecule ordonate de proteine ​​și anumite fosfolipide, care sunt intercalate într-un mediu lipidic lichid și seamănă cu un mozaic. Astfel, membrana celulară este alcătuită din două straturi de lipide, "cozile" nepolar hidrofobe care sunt în interiorul membranei, iar capetele hidrofil polar se confruntă cu citoplasma celulei și cu fluidul extracelular.

Stratul lipidic este pătruns de proteinele marimolecule care formează pori hidrofilici. Prin acestea se transportă soluții apoase de glucoză și săruri minerale. Unele molecule de proteine ​​se găsesc atât pe suprafața exterioară, cât și pe suprafața interioară a plasmalemului. Astfel, pe membrana celulară exterioară din celulele tuturor organismelor cu nuclei, există molecule de carbohidrați legate prin legături covalente cu glicolipide și glicoproteine. Conținutul de carbohidrați din membranele celulare variază de la 2 la 10%.

Structura membranei plasmatice a organismelor procariote

Membrana celulară exterioară în prokaryotes efectueazăfuncții similare cu plasmalemmele celulelor organismelor nucleare, și anume: percepția și transmiterea informațiilor provenite din mediul extern, transportul de ioni și soluții în și din celulă, protecția citoplasmei de reactivi străini din exterior. Acesta poate forma mesozomi - structuri care apar atunci când membrana plasmatică este invadată în celulă. Acestea pot conține enzime implicate în reacțiile metabolice ale prokariotelor, de exemplu în replicarea ADN-ului, sinteza proteinelor.

Mesozomii conțin de asemenea enzime redox, în timp ce fotosinteticele conțin bacterioclorofil (în bacterii) și ficobilin (în cianobacterii).

Rolul membranei exterioare în contactele intercelulare

Continuând să răspund la întrebarea ce funcționeazămembrana celulară exterioară îndeplinește, ne vom ocupa de rolul său în contactele intercelulare. În celulele de plante se formează pori în pereții membranei celulare exterioare, trecând în stratul de celuloză. Prin ele, citoplasma poate ieși din celulă în afară, astfel de canale subțiri se numesc plasmodezime.

Datorită acestora, legătura dintre legumele vecinecelulele sunt foarte durabile. În celulele umane și animale, punctele de contact ale membranelor celulare vecine sunt numite desmosomi. Ele sunt caracteristice celulelor endoteliale și epiteliale și sunt de asemenea găsite în cardiomiocite.

Formații auxiliare ale membranei plasmatice

Înțelegeți diferența dintre celulele plantelorde la animale, ajută la studierea caracteristicilor structurii plasmalemelor lor, care depind de funcțiile membranei celulare exterioare. Deasupra lui în celulele animale este un strat de glicocalx. Se formează prin molecule de polizaharidă asociate cu proteine ​​și lipide ale membranei celulare externe. Datorită glicocalicului, aderarea (clumping) apare între celule, conducând la formarea de țesuturi, astfel încât participă la funcția de semnal a membranei plasmatice - recunoașterea stimulilor de mediu.

Cum este transportul pasiv al anumitor substanțe prin membrana celulară

Așa cum am menționat mai devreme, celula exterioarămembrana este implicată în procesul de transport al substanțelor între celulă și mediul extern. Există două tipuri de transfer prin plasmalemă: pasiv (difuzie) și transport activ. Primul este difuzia, difuzia facilitată și osmoza. Mișcarea substanțelor de-a lungul unui gradient de concentrație depinde în primul rând de masa și dimensiunea moleculelor care trec prin membrana celulară. De exemplu, moleculele mici nepolar se dizolvă ușor în stratul lipidic mediu al membranei plasmatice, se mișcă prin ea și se termină în citoplasmă.

Molecule mari de materie organică pătrund încitoplasmă utilizând proteine ​​speciale de transport. Acestea au specificitatea speciilor și, atunci când sunt combinate cu o particulă sau un ion, fără cheltuieli energetice, le transferă pasiv prin membrană de-a lungul unui gradient de concentrație (transport pasiv). Acest proces subliniază proprietatea membranei plasmatice a permeabilității selective. În timpul procesului de transport pasiv, energia moleculelor ATP nu este utilizată, iar celula o salvează cu alte reacții metabolice.

Transportul activ al compușilor chimici prin plasmalemma

Deoarece membrana celulară externă asigurătransferul de molecule și ioni din mediul extern în celulă și înapoi, devine posibil să se aducă produsele de disimilare, care sunt toxine, la exterior, adică în fluidul extracelular. Transportul activ are loc împotriva unui gradient de concentrație și necesită utilizarea energiei sub formă de molecule ATP. Aceasta implică, de asemenea, purtători de proteine, numiți ATP-ases, care sunt, de asemenea, enzime.

Un exemplu de astfel de transport este sodiul-potasiu.o pompă (ionii de sodiu sunt transferați din citoplasm în mediul extern, iar ionii de potasiu sunt pompați în citoplasmă). Este capabil de celule epiteliale ale intestinului și rinichilor. Soiurile acestei metode de transfer sunt procesele de pinocitoză și fagocitoză. Astfel, studiind funcțiile membranei celulare externe, se poate constata că antistorii heterotrofi sunt capabili de procese de pinot și fagocitoză, precum și de celule de organisme de animale superioare, de exemplu, leucocite.

Procesele bioelectrice în membranele celulare

Sa stabilit că există o diferență de potențial.între suprafața exterioară a plasmalemului (este încărcată pozitiv) și stratul din peretele apropiat al citoplasmei încărcate negativ. Acesta a fost numit potențial de odihnă și este inerent în toate celulele vii. Și țesutul nervos nu numai că are potențialul de odihnă, dar este, de asemenea, capabil să conducă bio-curenți slabi, care se numește procesul de excitație. Membranele exterioare ale celulelor neuronale neuronale, luând iritații de la receptori, încep să schimbe încărcăturile: ionii de sodiu intră masiv în celulă, iar suprafața membranei plasmatice devine electronegativă. Și stratul de perete al citoplasmei datorat unui exces de cationi primește o încărcătură pozitivă. Aceasta explică motivul pentru care reîncărcarea membranei celulare exterioare a neuronului are loc, ceea ce determină conducerea impulsurilor nervoase care stau la baza procesului de excitație.