Krótko o błonie komórkowej komórki. Błona plazmatyczna: funkcje, budowa

Komórkę od dawna definiuje się jako jednostkę strukturalną wszystkich żywych istot. I rzeczywiście tak jest. W końcu miliardy takich struktur, jak cegły, tworzą rośliny i zwierzęta, bakterie i mikroorganizmy oraz ludzi. Każdy narząd, tkanka, układ organizmu – wszystko zbudowane jest z komórek.

Dlatego bardzo ważne jest poznanie wszystkich subtelności jego wewnętrznej struktury, składu chemicznego i zachodzących reakcji biochemicznych. W tym artykule przyjrzymy się, czym jest błona plazmatyczna, jakie funkcje pełni i jej budowa.

Organelle komórkowe

Organelle to najmniejsze części strukturalne znajdujące się wewnątrz komórki, zapewniające jej strukturę i funkcje życiowe. Należą do nich wielu różnych przedstawicieli:

  1. Membrana plazmowa.
  2. Jądro i jąderka z materiałem chromosomalnym.
  3. Cytoplazma z inkluzjami.
  4. Lizosomy.
  5. Mitochondria.
  6. Rybosomy.
  7. Wakuole i chloroplasty, jeśli komórka jest rośliną.

Każda z wymienionych struktur ma swoją złożoną strukturę, utworzoną z substancji o dużej masie cząsteczkowej (HMC), pełni ściśle określone funkcje i bierze udział w kompleksie reakcji biochemicznych, które zapewniają funkcje życiowe całego organizmu jako całości.

Ogólna budowa membrany

Strukturę błony komórkowej badano od XVIII wieku. Wtedy to po raz pierwszy odkryto jego zdolność do selektywnego przepuszczania i zatrzymywania substancji. Wraz z rozwojem mikroskopii badanie drobnej struktury i struktury membrany stało się bardziej możliwe, dlatego dziś wiadomo na ten temat prawie wszystko.

Synonimem jego głównej nazwy jest plazmalemma. Skład błony komórkowej jest reprezentowany przez trzy główne typy wkładek domacicznych:

  • białka;
  • lipidy;
  • węglowodany.

Stosunek tych związków i lokalizacja mogą się różnić w komórkach różnych organizmów (roślinnych, zwierzęcych lub bakteryjnych).

Model płynnej mozaiki konstrukcji

Wielu naukowców próbowało przyjąć założenia dotyczące lokalizacji lipidów i białek w błonie. Jednak dopiero w 1972 roku naukowcy Singer i Nicholson zaproponowali model, który jest nadal aktualny i odzwierciedla strukturę błony komórkowej. Nazywa się ją płynną mozaiką, a jej istota jest następująca: różne typy lipidów ułożone są w dwie warstwy, zorientowane hydrofobowymi końcami cząsteczek do wewnątrz i hydrofilowymi końcami na zewnątrz. Ponadto cała struktura niczym mozaika jest przesiąknięta różnego rodzaju cząsteczkami białek, a także niewielką ilością heksoz (węglowodanów).

Cały proponowany układ znajduje się w ciągłej dynamice. Białka są w stanie nie tylko przenikać przez warstwę bilipidową na wskroś, ale także orientować się po jednej z jej stron, osadzając się w jej wnętrzu. Lub nawet swobodnie „spacerować” wzdłuż membrany, zmieniając położenie.

Dane z analizy mikroskopowej dostarczają dowodów na poparcie i uzasadnienie tej teorii. Na fotografiach czarno-białych warstwy membrany są wyraźnie widoczne, góra i dół są jednakowo ciemne, a środkowa jaśniejsza. Przeprowadzono także szereg eksperymentów, które wykazały, że warstwy zbudowane są właśnie na lipidach i białkach.

Białka błony komórkowej

Jeśli weźmiemy pod uwagę procent lipidów i białek w błonie komórki roślinnej, będzie on w przybliżeniu taki sam - 40/40%. W plazmalemie zwierzęcej do 60% stanowią białka, w plazmalemie bakteryjnej - do 50%.

Błona plazmatyczna składa się z różnych rodzajów białek, a funkcje każdego z nich są również specyficzne.

1. Cząsteczki peryferyjne. Są to białka zorientowane na powierzchni wewnętrznej lub zewnętrznej części dwuwarstwy lipidowej. Główne rodzaje interakcji pomiędzy strukturą molekularną a warstwą są następujące:

  • wiązania wodorowe;
  • oddziaływania jonowe lub mostki solne;
  • przyciąganie elektrostatyczne.

Same białka obwodowe są związkami rozpuszczalnymi w wodzie, dlatego nie jest trudno oddzielić je od plazmalemy bez uszkodzeń. Jakie substancje należą do tych struktur? Najpowszechniejszą i najliczniejszą jest spektryna białek fibrylarnych. Może wynosić do 75% masy wszystkich białek błonowych w poszczególnych plazmalematach komórkowych.

Dlaczego są potrzebne i jak zależy od nich błona plazmatyczna? Funkcje są następujące:

  • tworzenie cytoszkieletu komórkowego;
  • utrzymanie stałego kształtu;
  • ograniczenie nadmiernej mobilności białek integralnych;
  • koordynacja i realizacja transportu jonów przez plazmalemmę;
  • mogą wiązać się z łańcuchami oligosacharydowymi i uczestniczyć w przekazywaniu sygnałów receptorowych z i do błony.

2. Białka półintegralne. Takie cząsteczki to te, które są całkowicie lub częściowo zanurzone w dwuwarstwie lipidowej, na różnej głębokości. Przykłady obejmują bakteriorodopsynę, oksydazę cytochromową i inne. Nazywa się je również białkami „zakotwiczonymi”, to znaczy jakby przyczepionymi wewnątrz warstwy. Z czym mogą się zetknąć, jak się zakorzeniają i utrzymują? Najczęściej dzięki specjalnym molekułom, którymi mogą być kwasy mirystynowy, palmitynowy, izopren czy sterole. Na przykład w plazmalemie zwierząt występują półintegralne białka związane z cholesterolem. Nie znaleziono ich jeszcze w roślinach ani bakteriach.

3. Białka integralne. Niektóre z najważniejszych w plazmalemie. Są to struktury tworzące coś w rodzaju kanałów, które przenikają na wskroś obie warstwy lipidowe. To właśnie tymi drogami wiele cząsteczek dostaje się do komórki, a te, które nie są przepuszczane przez lipidy. Dlatego główną rolą struktur integralnych jest tworzenie kanałów jonowych do transportu.

Wyróżnia się dwa rodzaje penetracji warstwy lipidowej:

  • monotematyczny - raz;
  • politematyczny - w kilku miejscach.

Odmiany białek integralnych obejmują glikoforynę, proteolipidy, proteoglikany i inne. Wszystkie są nierozpuszczalne w wodzie i ściśle osadzone w warstwie lipidowej, dlatego nie ma możliwości ich usunięcia bez uszkodzenia struktury plazmalemy. Białka te mają strukturę kulistą, ich koniec hydrofobowy znajduje się wewnątrz warstwy lipidowej, a koniec hydrofilowy znajduje się nad nią i może wznosić się ponad całą strukturę. W wyniku jakich interakcji przechowywane są wewnątrz białka integralne? Pomaga im w tym hydrofobowe przyciąganie rodników kwasów tłuszczowych.

Zatem istnieje wiele różnych cząsteczek białka, które zawiera błona plazmatyczna. Strukturę i funkcje tych cząsteczek można połączyć w kilka ogólnych punktów.

  1. Strukturalne białka obwodowe.
  2. Katalityczne białka enzymatyczne (półintegralne i integralne).
  3. Receptor (obwodowy, integralny).
  4. Transport (integralny).

Lipidy plazmatyczne

Płynna dwuwarstwa lipidowa tworząca błonę plazmatyczną może być bardzo mobilna. Faktem jest, że różne cząsteczki mogą przemieszczać się z górnej warstwy do dolnej i odwrotnie, to znaczy struktura jest dynamiczna. Takie przejścia mają swoją nazwę w nauce - „flip-flop”. Powstała od nazwy enzymu katalizującego procesy przegrupowania cząsteczek w obrębie jednej monowarstwy lub z górnej na dolną i odwrotnie, flipazy.

Ilość lipidów zawartych w błonie komórkowej komórki jest w przybliżeniu taka sama jak liczba białek. Różnorodność gatunkowa jest szeroka. Można wyróżnić następujące główne grupy:

  • fosfolipidy;
  • sfingofosfolipidy;
  • glikolipidy;
  • cholesterolu

Pierwsza grupa fosfolipidów obejmuje cząsteczki takie jak glicerofosfolipidy i sfingomieliny. Cząsteczki te stanowią podstawę dwuwarstwy błony. Końce hydrofobowe związków są skierowane do warstwy, końce hydrofilowe są skierowane na zewnątrz. Przykłady połączeń:

  • fosfatydylocholina;
  • fosfatydyloseryna;
  • kardiolipina;
  • fosfatydyloinozytol;
  • sfingomielina;
  • fosfatydyloglicerol;
  • Fosfatydyloetanoloamina.

Aby zbadać te cząsteczki, stosuje się metodę niszczenia warstwy membrany w niektórych jej częściach przez fosfolipazę, specjalny enzym katalizujący proces rozkładu fosfolipidów.

Funkcje wymienionych połączeń są następujące:

  1. Zapewniają ogólną strukturę i strukturę dwuwarstwy plazmalemmy.
  2. Mają kontakt z białkami na powierzchni i wewnątrz warstwy.
  3. Określ stan agregacji, jaki będzie miała błona komórkowa w różnych warunkach temperaturowych.
  4. Uczestniczą w ograniczonej przepuszczalności plazmalemy dla różnych cząsteczek.
  5. Tworzą ze sobą różne rodzaje interakcji błon komórkowych (desmosom, przestrzeń szczelinowa, połączenie ścisłe).

Sfingofosfolipidy i glikolipidy błonowe

Sfingomieliny lub sfingofosfolipidy ze względu na swój charakter chemiczny są pochodnymi aminoalkoholowej sfingozyny. Wraz z fosfolipidami biorą udział w tworzeniu warstwy bilipidowej błony.

Do glikolipidów zalicza się glikokaliks – substancję, która w dużej mierze determinuje właściwości błony komórkowej. Jest to związek galaretowaty, składający się głównie z oligosacharydów. Glikokaliks zajmuje 10% całkowitej masy plazmalemy. Błona plazmatyczna, budowa i funkcje, jakie pełni, są bezpośrednio związane z tą substancją. Na przykład glikokaliks wykonuje:

  • funkcja znacznika membranowego;
  • chwytnik;
  • procesy trawienia okładzinowego cząstek wewnątrz komórki.

Należy zauważyć, że obecność lipidu glikokaliksu jest charakterystyczna tylko dla komórek zwierzęcych, a nie roślinnych, bakteryjnych i grzybów.

Cholesterol (sterol błonowy)

Jest ważnym składnikiem dwuwarstwy komórkowej u ssaków. Nie występuje w roślinach, bakteriach czy grzybach. Z chemicznego punktu widzenia jest to alkohol cykliczny, jednowodorotlenowy.

Podobnie jak inne lipidy ma właściwości amfifilowe (obecność hydrofilowego i hydrofobowego końca cząsteczki). W membranie pełni ważną rolę jako ogranicznik i regulator płynności dwuwarstwy. Bierze także udział w wytwarzaniu witaminy D i jest wspólnikiem w tworzeniu hormonów płciowych.

Komórki roślinne zawierają fitosterole, które nie biorą udziału w tworzeniu błon zwierzęcych. Według niektórych danych wiadomo, że substancje te zapewniają roślinom odporność na niektóre rodzaje chorób.

Błona plazmatyczna jest utworzona przez cholesterol i inne lipidy we wspólnym oddziaływaniu, tworząc kompleks.

Błona węglowodanowa

Ta grupa substancji stanowi około 10% całkowitego składu związków błony komórkowej. W ich prostej postaci nie występują mono-, di- i polisacharydy, lecz jedynie w postaci glikoprotein i glikolipidów.

Ich funkcją jest sprawowanie kontroli nad interakcjami wewnątrz- i międzykomórkowymi, utrzymywanie określonej struktury i położenia cząsteczek białka w błonie, a także dokonywanie odbioru.

Główne funkcje plazmalemy

Błona plazmatyczna odgrywa w komórce bardzo ważną rolę. Jego funkcje są wieloaspektowe i ważne. Przyjrzyjmy się im bliżej.

  1. Oddziela zawartość komórki od otoczenia i chroni ją przed wpływami zewnętrznymi. Dzięki obecności błony skład chemiczny cytoplazmy i jej zawartość utrzymuje się na stałym poziomie.
  2. Plazlemma zawiera szereg białek, węglowodanów i lipidów, które nadają i utrzymują specyficzny kształt komórki.
  3. Każda organella komórkowa ma błonę, która nazywa się pęcherzykiem błonowym (pęcherzykiem).
  4. Skład składowy plazmalemy pozwala jej pełnić rolę „strażnika” komórki, przeprowadzając do niej selektywny transport.
  5. Receptory, enzymy, substancje biologicznie czynne funkcjonują w komórce i przenikają do niej, współpracują z jej powierzchniową błoną jedynie dzięki białkom i lipidom błony.
  6. Przez błonę komórkową transportowane są nie tylko związki o różnym charakterze, ale także ważne dla życia jony (sód, potas, wapń i inne).
  7. Błona utrzymuje równowagę osmotyczną na zewnątrz i wewnątrz komórki.
  8. Za pomocą błony komórkowej jony i związki o różnej naturze, elektrony i hormony są przenoszone z cytoplazmy do organelli.
  9. Dzięki niemu światło słoneczne jest pochłaniane w postaci kwantów, a wewnątrz komórki budzą się sygnały.
  10. To właśnie ta struktura generuje impulsy do działania i odpoczynku.
  11. Mechaniczna ochrona ogniwa i jego struktur przed drobnymi odkształceniami i uderzeniami fizycznymi.
  12. Adhezja komórek, czyli adhezja i utrzymywanie ich blisko siebie również odbywa się dzięki membranie.

Plazlema komórkowa i cytoplazma są ze sobą bardzo ściśle powiązane. Błona plazmatyczna ma ścisły kontakt ze wszystkimi substancjami i cząsteczkami, jonami, które wnikają do komórki i swobodnie znajdują się w lepkim środowisku wewnętrznym. Związki te starają się przedostać do wszystkich struktur komórkowych, jednak barierą jest błona, która jest w stanie przeprowadzić przez siebie różnego rodzaju transport. Lub w ogóle nie pomijaj niektórych typów połączeń.

Rodzaje transportu przez barierę komórkową

Transport przez błonę plazmatyczną odbywa się na kilka sposobów, które łączy jedna wspólna cecha fizyczna - prawo dyfuzji substancji.

  1. Transport pasywny lub dyfuzja i osmoza. Polega na swobodnym przepływie jonów i rozpuszczalnika przez membranę zgodnie z gradientem od obszaru o wysokim stężeniu do obszaru o niskim stężeniu. Nie wymaga zużycia energii, ponieważ działa samodzielnie. Tak działa pompa sodowo-potasowa, zmiana tlenu i dwutlenku węgla podczas oddychania, uwalnianie glukozy do krwi i tak dalej. Bardzo powszechnym zjawiskiem jest dyfuzja ułatwiona. Proces ten zakłada obecność pewnego rodzaju substancji pomocniczej, która wychwytuje pożądany związek i wciąga go wzdłuż kanału białkowego lub przez warstwę lipidową do komórki.
  2. Transport aktywny polega na wydatkowaniu energii na procesy wchłaniania i wydalania przez błonę. Istnieją dwa główne sposoby: egzocytoza - usuwanie cząsteczek i jonów na zewnątrz. Endocytoza to wychwytywanie i przenikanie cząstek stałych i płynnych do komórki. Z kolei druga metoda transportu aktywnego obejmuje dwa rodzaje procesów. Fagocytoza, która polega na wchłanianiu stałych cząsteczek, substancji, związków i jonów przez pęcherzyk błonowy i przenoszeniu ich do komórki. Podczas tego procesu tworzą się duże pęcherzyki. Pinocytoza natomiast polega na pobieraniu kropelek cieczy, rozpuszczalników i innych substancji i przenoszeniu ich do komórki. Polega na tworzeniu się małych pęcherzyków.

Obydwa procesy – pinocytoza i fagocytoza – odgrywają dużą rolę nie tylko w transporcie związków i cieczy, ale także w ochronie komórki przed resztkami martwych komórek, mikroorganizmami i szkodliwymi związkami. Można powiedzieć, że te metody aktywnego transportu są również opcjami immunologicznej ochrony komórki i jej struktur przed różnymi zagrożeniami.

Komórka- samoregulująca się strukturalna i funkcjonalna jednostka tkanek i narządów. Komórkową teorię budowy narządów i tkanek opracowali Schleiden i Schwann w 1839 r. Następnie za pomocą mikroskopii elektronowej i ultrawirowania udało się wyjaśnić strukturę wszystkich głównych organelli komórek zwierzęcych i roślinnych (ryc. 1).

Ryż. 1. Schemat budowy komórki zwierzęcej

Głównymi częściami komórki są cytoplazma i jądro. Każda komórka jest otoczona bardzo cienką błoną, która ogranicza jej zawartość.

Nazywa się błona komórkowa błona plazmatyczna i charakteryzuje się selektywną przepuszczalnością. Ta właściwość pozwala na wniknięcie niezbędnych składników odżywczych i pierwiastków chemicznych do wnętrza komórki, a nadmiar produktów z niej na zewnątrz. Błona plazmatyczna składa się z dwóch warstw cząsteczek lipidów zawierających określone białka. Głównymi lipidami błonowymi są fosfolipidy. Zawierają fosfor, polarną głowę i dwa niepolarne ogony długołańcuchowych kwasów tłuszczowych. Do lipidów błonowych zalicza się cholesterol i estry cholesterolu. Zgodnie z modelem struktury płynnej mozaiki, membrany zawierają wtrącenia cząsteczek białek i lipidów, które mogą mieszać się względem dwuwarstwy. Każdy rodzaj błony dowolnej komórki zwierzęcej ma swój własny, stosunkowo stały skład lipidów.

Białka błonowe dzielą się na dwa typy w zależności od ich budowy: integralne i obwodowe. Białka obwodowe można usunąć z membrany bez jej niszczenia. Istnieją cztery rodzaje białek błonowych: białka transportowe, enzymy, receptory i białka strukturalne. Niektóre białka błonowe wykazują aktywność enzymatyczną, inne wiążą pewne substancje i ułatwiają ich transport do komórki. Białka zapewniają kilka ścieżek przemieszczania się substancji przez błony: tworzą duże pory składające się z kilku podjednostek białkowych, które umożliwiają cząsteczkom wody i jonom przemieszczanie się między komórkami; tworzą kanały jonowe wyspecjalizowane w przemieszczaniu się określonych typów jonów przez membranę w określonych warunkach. Białka strukturalne są związane z wewnętrzną warstwą lipidową i stanowią cytoszkielet komórki. Cytoszkielet zapewnia wytrzymałość mechaniczną błonie komórkowej. W różnych błonach białka stanowią od 20 do 80% masy. Białka błonowe mogą swobodnie poruszać się w płaszczyźnie bocznej.

Błona zawiera również węglowodany, które mogą być kowalencyjnie związane z lipidami lub białkami. Istnieją trzy rodzaje węglowodanów błonowych: glikolipidy (gangliozydy), glikoproteiny i proteoglikany. Większość lipidów błonowych występuje w stanie ciekłym i ma pewną płynność, tj. możliwość przemieszczania się z jednego obszaru do drugiego. Po zewnętrznej stronie błony znajdują się miejsca receptorowe, które wiążą różne hormony. Inne specyficzne obszary błony nie są w stanie rozpoznać i związać pewnych białek i różnych biologicznie aktywnych związków, które są obce tym komórkom.

Wewnętrzna przestrzeń komórki wypełniona jest cytoplazmą, w której zachodzi większość enzymatycznie katalizowanych reakcji metabolizmu komórkowego. Cytoplazma składa się z dwóch warstw: wewnętrznej, zwanej endoplazmą, i obwodowej, ektoplazmy, która charakteryzuje się dużą lepkością i jest pozbawiona ziarnistości. Cytoplazma zawiera wszystkie składniki komórki lub organelli. Najważniejszymi organellami komórkowymi są siateczka śródplazmatyczna, rybosomy, mitochondria, aparat Golgiego, lizosomy, mikrofilamenty i mikrotubule, peroksysomy.

Siateczka endoplazmatyczna to system połączonych ze sobą kanałów i wnęk, które przenikają całą cytoplazmę. Zapewnia transport substancji ze środowiska i wnętrza komórek. Siateczka śródplazmatyczna służy również jako magazyn wewnątrzkomórkowych jonów Ca 2+ i służy jako główne miejsce syntezy lipidów w komórce.

Rybosomy - mikroskopijne kuliste cząstki o średnicy 10-25 nm. Rybosomy są swobodnie umiejscowione w cytoplazmie lub przyczepione do zewnętrznej powierzchni błon retikulum endoplazmatycznego i błony jądrowej. Oddziałują z informacyjnym i transportowym RNA, zachodzi w nich synteza białek. Syntetyzują białka, które dostają się do cystern lub aparatu Golgiego, a następnie są uwalniane na zewnątrz. Rybosomy, swobodnie zlokalizowane w cytoplazmie, syntetyzują białko do wykorzystania przez samą komórkę, a rybosomy związane z retikulum endoplazmatycznym wytwarzają białko, które jest wydalane z komórki. Rybosomy syntetyzują różne białka funkcjonalne: białka nośnikowe, enzymy, receptory, białka cytoszkieletowe.

Aparat Golgiego utworzone przez system kanalików, cystern i pęcherzyków. Jest związany z retikulum endoplazmatycznym, a substancje biologicznie czynne, które tu dostają, są magazynowane w postaci zwartej w pęcherzykach wydzielniczych. Te ostatnie są stale oddzielane od aparatu Golgiego, transportowane do błony komórkowej i łączą się z nią, a substancje zawarte w pęcherzykach są usuwane z komórki w procesie egzocytozy.

Lizosomy - cząsteczki otoczone membraną o wielkości 0,25-0,8 mikrona. Zawierają liczne enzymy biorące udział w rozkładaniu białek, polisacharydów, tłuszczów, kwasów nukleinowych, bakterii i komórek.

Peroksysomy utworzone z gładkiej siateczki śródplazmatycznej, przypominają lizosomy i zawierają enzymy katalizujące rozkład nadtlenku wodoru, który rozkłada się pod wpływem peroksydaz i katalazy.

Mitochondria zawierają błonę zewnętrzną i wewnętrzną i są „stacją energetyczną” komórki. Mitochondria to okrągłe lub wydłużone struktury z podwójną błoną. Błona wewnętrzna tworzy fałdy wystające do mitochondriów - cristae. Zachodzi w nich synteza ATP, utlenianie substratów cyklu Krebsa i zachodzi wiele reakcji biochemicznych. Cząsteczki ATP wytwarzane w mitochondriach dyfundują do wszystkich części komórki. Mitochondria zawierają niewielką ilość DNA, RNA i rybosomów i przy ich udziale następuje odnowa i synteza nowych mitochondriów.

Mikrofilamenty Są to cienkie włókna białkowe składające się z miozyny i aktyny, tworzące aparat kurczliwy komórki. Mikrofilamenty biorą udział w tworzeniu fałd lub wypukłości błony komórkowej, a także w ruchu różnych struktur w komórkach.

Mikrotubule stanowią podstawę cytoszkieletu i zapewniają jego wytrzymałość. Cytoszkielet nadaje komórkom charakterystyczny wygląd i kształt oraz służy jako miejsce przyłączania organelli wewnątrzkomórkowych i różnych ciał. W komórkach nerwowych wiązki mikrotubul biorą udział w transporcie substancji z ciała komórki do końcówek aksonów. Przy ich udziale wrzeciono mitotyczne funkcjonuje podczas podziału komórki. Pełnią rolę elementów motorycznych kosmków i wici u eukariontów.

Rdzeń jest główną strukturą komórki, uczestniczy w przekazywaniu cech dziedzicznych oraz w syntezie białek. Jądro otoczone jest błoną jądrową zawierającą wiele porów jądrowych, przez które następuje wymiana różnych substancji pomiędzy jądrem a cytoplazmą. Wewnątrz znajduje się jąderko. Ustalono ważną rolę jąderka w syntezie rybosomalnego RNA i białek histonowych. Pozostałe części jądra zawierają chromatynę składającą się z DNA, RNA i szeregu specyficznych białek.

Funkcje błony komórkowej

Błony komórkowe odgrywają kluczową rolę w regulacji metabolizmu wewnątrzkomórkowego i międzykomórkowego. Mają selektywną przepuszczalność. Ich specyficzna budowa pozwala im pełnić funkcje barierowe, transportowe i regulacyjne.

Funkcja bariery objawia się ograniczeniem przenikania przez membranę związków rozpuszczonych w wodzie. Membrana jest nieprzepuszczalna dla dużych cząsteczek białka i anionów organicznych.

Funkcja regulacyjna Celem błon komórkowych jest regulacja metabolizmu wewnątrzkomórkowego w odpowiedzi na wpływy chemiczne, biologiczne i mechaniczne. Specjalne receptory błonowe odbierają różne wpływy, co powoduje późniejszą zmianę aktywności enzymu.

Funkcja transportowa przez błony biologiczne może odbywać się w sposób pasywny (dyfuzja, filtracja, osmoza) lub przy wykorzystaniu transportu aktywnego.

Dyfuzja - ruch gazu lub substancji rozpuszczalnej wzdłuż gradientu stężenia i elektrochemicznego. Szybkość dyfuzji zależy od przepuszczalności błony komórkowej, a także gradientu stężenia dla cząstek nienaładowanych oraz gradientu elektrycznego i stężenia dla cząstek naładowanych. Prosta dyfuzja zachodzi poprzez dwuwarstwę lipidową lub kanały. Cząstki naładowane poruszają się zgodnie z gradientem elektrochemicznym, a cząstki nienaładowane poruszają się zgodnie z gradientem chemicznym. Na przykład tlen, hormony steroidowe, mocznik, alkohol itp. przenikają przez warstwę lipidową membrany na drodze prostej dyfuzji. Przez kanały przemieszczają się różne jony i cząstki. Kanały jonowe są utworzone przez białka i dzielą się na kanały bramkowane i niebramkowane. W zależności od selektywności rozróżnia się kable jonoselektywne, które przepuszczają tylko jeden jon, oraz kanały, które nie mają selektywności. Kanały posiadają kryzę i filtr selektywny, a kanały sterowane posiadają mechanizm bramkowy.

Ułatwiona dyfuzja - proces, w którym substancje są transportowane przez błonę przy użyciu specjalnych białek transportujących przez błonę. W ten sposób aminokwasy i monosacharydy przedostają się do wnętrza komórki. Ten rodzaj transportu odbywa się bardzo szybko.

Osmoza - przepływ wody przez membranę z roztworu o niższym ciśnieniu osmotycznym do roztworu o wyższym ciśnieniu osmotycznym.

Transport aktywny - transport substancji wbrew gradientowi stężeń za pomocą ATPaz transportowych (pompy jonowe). Transfer ten następuje wraz z wydatkiem energii.

W większym stopniu zbadano pompy Na + /K + -, Ca 2+ - i H + -. Pompy znajdują się na błonach komórkowych.

Rodzaj transportu aktywnego to endocytoza I egzocytoza. Dzięki tym mechanizmom transportowane są większe substancje (białka, polisacharydy, kwasy nukleinowe), które nie mogą być transportowane kanałami. Transport ten występuje częściej w komórkach nabłonka jelit, kanalikach nerkowych i śródbłonku naczyń.

Na W endocytozie błony komórkowe tworzą wgłębienia w komórce, które po uwolnieniu zamieniają się w pęcherzyki. Podczas egzocytozy pęcherzyki wraz z zawartością przedostają się do błony komórkowej i łączą się z nią, a zawartość pęcherzyków uwalniana jest do środowiska zewnątrzkomórkowego.

Budowa i funkcje błony komórkowej

Aby zrozumieć procesy zapewniające istnienie potencjałów elektrycznych w żywych komórkach, należy najpierw zrozumieć strukturę błony komórkowej i jej właściwości.

Obecnie najszerzej akceptowanym jest model ciekłej mozaiki membrany, zaproponowany przez S. Singera i G. Nicholsona w 1972 roku. Membrana zbudowana jest z podwójnej warstwy fosfolipidów (dwuwarstwy), której hydrofobowe fragmenty cząsteczki zanurzone w grubości membrany, a polarne grupy hydrofilowe są zorientowane na zewnątrz, tj. do otaczającego środowiska wodnego (ryc. 2).

Białka błonowe są zlokalizowane na powierzchni błony lub mogą być osadzone na różnej głębokości w strefie hydrofobowej. Niektóre białka rozciągają się przez błonę, a po obu stronach błony komórkowej znajdują się różne grupy hydrofilowe tego samego białka. Białka znajdujące się w błonie komórkowej pełnią bardzo ważną rolę: biorą udział w tworzeniu kanałów jonowych, pełnią rolę pomp membranowych i transporterów różnych substancji, a także mogą pełnić funkcję receptorową.

Główne funkcje błony komórkowej: barierowa, transportowa, regulacyjna, katalityczna.

Funkcja bariery polega na ograniczeniu dyfuzji związków rozpuszczalnych w wodzie przez błonę, co jest niezbędne do ochrony komórek przed obcymi, toksycznymi substancjami i utrzymania w miarę stałej zawartości różnych substancji wewnątrz komórek. W ten sposób błona komórkowa może spowolnić dyfuzję różnych substancji od 100 000 do 10 000 000 razy.

Ryż. 2. Trójwymiarowy diagram modelu płynnej mozaiki membrany Singera-Nicholsona

Pokazano kuliste białka integralne osadzone w dwuwarstwie lipidowej. Niektóre białka są kanałami jonowymi, inne (glikoproteiny) zawierają boczne łańcuchy oligosacharydowe, które biorą udział w rozpoznawaniu komórek między sobą oraz w tkance międzykomórkowej. Cząsteczki cholesterolu przylegają ściśle do głów fosfolipidów i mocują sąsiednie odcinki „ogonów”. Wewnętrzne odcinki ogonów cząsteczki fosfolipidów nie są ograniczone w swoim ruchu i odpowiadają za płynność błony (Bretscher, 1985)

W membranie znajdują się kanały, przez które przenikają jony. Kanały mogą być zależne od napięcia lub niezależne od potencjału. Kanały zależne od napięcia otwierają się, gdy zmienia się różnica potencjałów, oraz potencjalnie niezależny(regulowane przez hormony) otwierają się, gdy receptory wchodzą w interakcję z substancjami. Kanały można otwierać i zamykać dzięki bramkom. W membranę wbudowane są dwa rodzaje bramek: aktywacja(głęboko w kanale) i inaktywacja(na powierzchni kanału). Brama może znajdować się w jednym z trzech stanów:

  • stan otwarty (oba typy bramek są otwarte);
  • stan zamknięty (brama aktywacji zamknięta);
  • stan inaktywacji (bramka inaktywacji zamknięta).

Kolejną charakterystyczną cechą błon jest zdolność do selektywnego transportu jonów nieorganicznych, składników odżywczych i różnych produktów przemiany materii. Istnieją systemy pasywnego i aktywnego przenoszenia (transportu) substancji. Bierny transport odbywa się kanałami jonowymi z udziałem białek nośnikowych lub bez nich, a jego siłą napędową jest różnica potencjałów elektrochemicznych jonów pomiędzy przestrzenią wewnątrz- i zewnątrzkomórkową. O selektywności kanałów jonowych decydują ich parametry geometryczne oraz charakter chemiczny grup wyściełających ściany kanału i jego ujście.

Obecnie najlepiej zbadanymi kanałami są te, które są selektywnie przepuszczalne dla jonów Na+, K+, Ca 2+, a także dla wody (tzw. akwaporyny). Według różnych badań średnica kanałów jonowych wynosi 0,5-0,7 nm. Pojemność kanału może być różna; przez jeden kanał jonowy może przejść 10 7 - 10 8 jonów na sekundę.

Aktywny transport odbywa się z wydatkiem energii i odbywa się za pomocą tzw. pomp jonowych. Pompy jonowe to molekularne struktury białkowe osadzone w membranie, które transportują jony w kierunku wyższego potencjału elektrochemicznego.

Pompy działają wykorzystując energię hydrolizy ATP. Obecnie Na+/K+ - ATPaza, Ca 2+ - ATPaza, H + - ATPaza, H + /K + - ATPaza, Mg 2+ - ATPaza, które zapewniają ruch odpowiednio jonów Na +, K +, Ca 2+ , zostały dobrze zbadane, H+, Mg 2+ izolowane lub sprzężone (Na+ i K+; H+ i K+). Molekularny mechanizm aktywnego transportu nie jest w pełni poznany.

Jądro jest odpowiedzialne za przechowywanie materiału genetycznego zapisanego na DNA, a także kontroluje wszystkie procesy komórkowe. Cytoplazma zawiera organelle, z których każda ma swoje własne funkcje, takie jak na przykład synteza substancji organicznych, trawienie itp. O ostatnim składniku porozmawiamy bardziej szczegółowo w tym artykule.

w biologii?

Mówiąc najprościej, jest to skorupa. Jednak nie zawsze jest to całkowicie nieprzeniknione. Transport niektórych substancji przez membranę jest prawie zawsze dozwolony.

W cytologii błony można podzielić na dwa główne typy. Pierwszą z nich jest błona plazmatyczna, która pokrywa komórkę. Drugi to błony organelli. Istnieją organelle, które mają jedną lub dwie błony. Komórki jednobłonowe obejmują retikulum endoplazmatyczne, wakuole i lizosomy. Plastydy i mitochondria należą do grupy podwójnych błon.

Błony mogą znajdować się również wewnątrz organelli. Są to zazwyczaj pochodne błony wewnętrznej organelli dwubłonowych.

Jak ułożone są błony organelli dwubłonowych?

Plastydy i mitochondria mają dwie błony. Zewnętrzna błona obu organoidów jest gładka, natomiast wewnętrzna tworzy struktury niezbędne do funkcjonowania organoidu.

Zatem błona mitochondrialna ma występy wewnętrzne - cristae lub grzbiety. Zachodzi na nich cykl reakcji chemicznych niezbędnych do oddychania komórkowego.

Pochodnymi wewnętrznej błony chloroplastów są worki w kształcie dysku - tylakoidy. Zbiera się je w stosy - grana. Poszczególne granae łączone są ze sobą za pomocą lameli – długich struktur powstałych również z membran.

Budowa błon organelli jednobłonowych

Takie organelle mają jedną błonę. Zwykle jest to gładka otoczka składająca się z lipidów i białek.

Cechy struktury błony komórkowej komórki

Błona składa się z substancji takich jak lipidy i białka. Struktura błony plazmatycznej zapewnia jej grubość 7-11 nanometrów. Większość błony składa się z lipidów.

Struktura błony plazmatycznej zapewnia obecność dwóch warstw. Pierwsza to podwójna warstwa fosfolipidów, a druga to warstwa białek.

Lipidy błony komórkowej

Lipidy tworzące błonę komórkową dzielą się na trzy grupy: steroidy, sfingofosfolipidy i glicerofosfolipidy. Cząsteczka tego ostatniego zawiera resztę gliceryny alkoholu trójwodorotlenowego, w której atomy wodoru dwóch grup hydroksylowych zastąpiono łańcuchami kwasów tłuszczowych, a atom wodoru trzeciej grupy hydroksylowej zastąpiono resztą kwasu fosforowego, do której z kolei przyłączana jest pozostałość jednej z zasad azotowych.

Cząsteczkę glicerofosfolipidu można podzielić na dwie części: głowę i ogon. Głowa jest hydrofilowa (tj. Rozpuszcza się w wodzie), a ogony są hydrofobowe (odpychają wodę, ale rozpuszczają się w rozpuszczalnikach organicznych). Ze względu na tę budowę cząsteczkę glicerofosfolipidu można nazwać amfifilową, czyli jednocześnie hydrofobową i hydrofilową.

Sfingofosfolipidy mają podobną budowę chemiczną do glicerofosfolipidów. Różnią się jednak od tych wymienionych powyżej tym, że zamiast reszty glicerolu zawierają resztę alkoholu sfingozyny. Ich cząsteczki mają również głowy i ogony.

Poniższy rysunek wyraźnie pokazuje strukturę błony plazmatycznej.

Białka błony komórkowej

Jeśli chodzi o białka tworzące błonę plazmatyczną, są to głównie glikoproteiny.

W zależności od umiejscowienia w powłoce można je podzielić na dwie grupy: peryferyjne i integralne. Pierwsze to te, które znajdują się na powierzchni membrany, a drugie to te, które przenikają przez całą grubość membrany i znajdują się wewnątrz warstwy lipidowej.

W zależności od funkcji, jakie pełnią białka, można je podzielić na cztery grupy: enzymatyczne, strukturalne, transportowe i receptorowe.

Wszystkie białka znajdujące się w strukturze błony komórkowej nie są chemicznie powiązane z fosfolipidami. Dlatego mogą swobodnie przemieszczać się w głównej warstwie błony, gromadzić się w grupy itp. Dlatego struktury błony komórkowej komórki nie można nazwać statyczną. Jest dynamiczny, bo cały czas się zmienia.

Jaka jest rola błony komórkowej?

Budowa błony komórkowej pozwala jej spełniać pięć funkcji.

Pierwszą i najważniejszą rzeczą jest ograniczenie cytoplazmy. Dzięki temu komórka ma stały kształt i rozmiar. Funkcja ta jest osiągana dzięki temu, że błona plazmatyczna jest mocna i elastyczna.

Drugą rolą jest zaopatrzenie.Ze względu na swoją elastyczność błony plazmatyczne mogą tworzyć narośla i fałdy na swoich połączeniach.

Następną funkcją błony komórkowej jest transport. Dostarczają go specjalne białka. Dzięki nim możliwe jest przetransportowanie do komórki niezbędnych substancji, a także pozbycie się z niej zbędnych.

Ponadto błona plazmatyczna pełni funkcję enzymatyczną. Odbywa się to także dzięki proteinom.

Ostatnią funkcją jest sygnalizacja. Dzięki temu, że białka pod wpływem określonych warunków mogą zmieniać swoją strukturę przestrzenną, błona plazmatyczna może wysyłać sygnały do ​​komórek.

Teraz wiesz wszystko o błonach: czym jest membrana w biologii, jak wygląda, jak zbudowana jest błona plazmatyczna i błony organelli, jakie pełnią funkcje.

Struktura komórek organizmów żywych w dużej mierze zależy od pełnionych przez nie funkcji. Istnieje jednak szereg zasad architektonicznych wspólnych dla wszystkich komórek. W szczególności każda komórka ma na zewnątrz błonę, zwaną błoną cytoplazmatyczną lub plazmatyczną. Istnieje inna nazwa - plazmalemma.

Struktura

Błona plazmatyczna składa się z trzech głównych typów cząsteczek - białek, węglowodanów i lipidów. Stosunek tych składników może być różny w różnych typach komórek.

W 1972 roku naukowcy Nicholson i Singer zaproponowali model płynnej mozaiki struktury błony cytoplazmatycznej. Model ten stał się odpowiedzią na pytanie o budowę błony komórkowej i do dziś nie stracił na aktualności. Istota modelu płynnej mozaiki jest następująca:

  1. Lipidy ułożone są w dwóch warstwach, tworząc podstawę ściany komórkowej;
  2. Hydrofilowe końce cząsteczek lipidów są zlokalizowane do wewnątrz, a hydrofobowe końce są zlokalizowane na zewnątrz;
  3. Wewnątrz tej struktury znajduje się warstwa białek, które niczym mozaika przenikają przez lipidy;
  4. Oprócz białek występuje niewielka ilość węglowodanów - heksoz;

Ten system biologiczny jest wysoce mobilny. Cząsteczki białka mogą ustawiać się w jednej linii, zorientowane w jedną stronę warstwy lipidowej, lub mogą się swobodnie poruszać i zmieniać swoje położenie.

Funkcje

Pomimo pewnych różnic w budowie błony plazmatyczne wszystkich komórek mają zestaw wspólnych funkcji. Ponadto mogą mieć cechy wysoce specyficzne dla danego typu komórek. Rozważmy krótko ogólne podstawowe funkcje wszystkich błon komórkowych:

Selektywna przepuszczalność

Główną właściwością błony komórkowej jest selektywna przepuszczalność. Przechodzą przez nią jony, aminokwasy, glicerol i kwasy tłuszczowe oraz glukoza. W tym przypadku błona komórkowa pozwala niektórym substancjom przejść, a inne zatrzymuje.

Istnieje kilka rodzajów mechanizmów transportu substancji przez błonę komórkową:

  1. Dyfuzja;
  2. Osmoza;
  3. Egzocytoza;
  4. Endocytoza;

Dyfuzja i osmoza nie wymagają nakładu energii i przebiegają pasywnie, pozostałe rodzaje transportu to procesy aktywne, które zachodzą wraz ze zużyciem energii.

Ta właściwość błony komórkowej podczas transportu pasywnego wynika z obecności specjalnych białek integralnych. Takie białka kanałowe penetrują plazmalemmę i tworzą w niej przejścia. Jony wapnia, potasu i chloru przemieszczają się takimi kanałami w zależności od gradientu stężeń.

Transport substancji

Do głównych właściwości błony komórkowej należy również jej zdolność do transportu cząsteczek różnych substancji.

Opisano następujące mechanizmy przenoszenia substancji przez plazmalemmę:

  1. Pasywny - dyfuzja i osmoza;
  2. Aktywny;
  3. Transport w opakowaniach membranowych;

Rozważmy te mechanizmy bardziej szczegółowo.

Bierny

Pasywne środki transportu obejmują osmozę i dyfuzję. Dyfuzja to ruch cząstek wzdłuż gradientu stężeń. W tym przypadku błona komórkowa pełni rolę bariery osmotycznej. Szybkość dyfuzji zależy od wielkości cząsteczek i ich rozpuszczalności w lipidach. Dyfuzja z kolei może być neutralna (z przeniesieniem cząstek nienaładowanych) lub ułatwiona, gdy zaangażowane są specjalne białka transportowe.

Osmoza to dyfuzja cząsteczek wody przez ścianę komórkową..

Polarne cząsteczki o dużej masie transportowane są za pomocą specjalnych białek – proces ten nazywa się dyfuzją ułatwioną. Białka transportowe przenikają przez błonę komórkową i tworzą kanały. Wszystkie białka transportowe dzielą się na tworzące kanały i transportery. Penetracja naładowanych cząstek jest ułatwiona dzięki istnieniu potencjału błonowego.

Aktywny

Transport substancji przez błonę komórkową wbrew gradientowi elektrochemicznemu nazywa się transportem aktywnym. Transport taki zawsze odbywa się przy udziale specjalnych białek i wymaga energii. Białka transportowe mają specjalne regiony, które wiążą się z transportowaną substancją. Im więcej takich obszarów, tym szybszy i intensywniejszy transfer następuje. Podczas transferu białka transporter ulega odwracalnym zmianom strukturalnym, co pozwala mu spełniać swoje funkcje.

W opakowaniu membranowym

Cząsteczki substancji organicznych o dużej masie przechodzą przez membranę, tworząc zamknięte pęcherzyki - pęcherzyki, które tworzy membrana.

Charakterystyczną cechą transportu pęcherzykowego jest to, że transportowane makrocząsteczki nie mieszają się z innymi cząsteczkami komórki lub jej organelli.

Przeniesienie dużych cząsteczek do komórki nazywa się endocytozą. Z kolei endocytozę dzieli się na dwa typy - pinocytozę i fagocytozę. W tym przypadku część błony komórkowej komórki tworzy pęcherzyk zwany wakuolą wokół transportowanych cząstek. Rozmiary wakuoli podczas pinocytozy i fagocytozy różnią się znacząco.

Podczas procesu pinocytozy płyny są wchłaniane przez komórkę. Fagocytoza zapewnia wchłanianie dużych cząstek, fragmentów organelli komórkowych, a nawet mikroorganizmów.

Egzocytoza

Egzocytozę powszechnie nazywa się usuwaniem substancji z komórki. W tym przypadku wakuole przesuwają się do plazmalemy. Dalej jest ściana wakuoli i plazmalemma zacznijcie się trzymać razem, a potem połączcie. Substancje zawarte w wakuoli przedostają się do środowiska.

Komórki niektórych prostych organizmów mają ściśle określone obszary zapewniające taki proces.

Zarówno endocytoza, jak i egzocytoza zachodzą w komórce przy udziale włóknistych składników cytoplazmy, które mają ścisły, bezpośredni związek z plazmalemmą.

Membrana plazmowa , Lub plazmalemma,- najbardziej trwała, podstawowa, uniwersalna membrana dla wszystkich komórek. Jest to cienka (około 10 nm) folia pokrywająca całą komórkę. Plazlemma składa się z cząsteczek białka i fosfolipidów (ryc. 1.6).

Cząsteczki fosfolipidów ułożone są w dwóch rzędach - końcami hydrofobowymi skierowanymi do wewnątrz, głowami hydrofilowymi w kierunku wewnętrznego i zewnętrznego środowiska wodnego. W niektórych miejscach dwuwarstwa (podwójna warstwa) fosfolipidów jest penetrowana na wskroś przez cząsteczki białek (białka integralne). Wewnątrz takich cząsteczek białka znajdują się kanały - pory, przez które przechodzą substancje rozpuszczalne w wodzie. Inne cząsteczki białka przenikają przez dwuwarstwę lipidową do połowy z jednej lub drugiej strony (białka półintegralne). Na powierzchni błon komórek eukariotycznych znajdują się białka obwodowe. Cząsteczki lipidów i białek są utrzymywane razem dzięki oddziaływaniom hydrofilowo-hydrofobowym.

Właściwości i funkcje membran. Wszystkie błony komórkowe są ruchomymi strukturami płynnymi, ponieważ cząsteczki lipidów i białek nie są ze sobą połączone wiązaniami kowalencyjnymi i mogą poruszać się dość szybko w płaszczyźnie błony. Dzięki temu membrany mogą zmieniać swoją konfigurację, czyli mają płynność.

Membrany są strukturami bardzo dynamicznymi. Szybko regenerują się po uszkodzeniach, a także rozciągają i kurczą się pod wpływem ruchów komórkowych.

Błony różnych typów komórek różnią się znacznie zarówno składem chemicznym, jak i względną zawartością w nich białek, glikoprotein, lipidów, a co za tym idzie, naturą zawartych w nich receptorów. Każdy typ komórki charakteryzuje się zatem indywidualnością, która jest przede wszystkim determinowana glikoproteiny. W procesie tym biorą udział glikoproteiny o rozgałęzionych łańcuchach wystające z błony komórkowej rozpoznawanie czynnikówśrodowisku zewnętrznym, a także we wzajemnym uznawaniu powiązanych komórek. Na przykład komórka jajowa i plemnik rozpoznają się dzięki glikoproteinom znajdującym się na powierzchni komórki, które łączą się ze sobą jako oddzielne elementy całej struktury. Takie wzajemne uznanie jest niezbędnym etapem poprzedzającym zapłodnienie.

Podobne zjawisko obserwuje się w procesie różnicowania tkanek. W tym przypadku komórki o podobnej strukturze, za pomocą obszarów rozpoznawania plazmalemy, są prawidłowo zorientowane względem siebie, zapewniając w ten sposób ich adhezję i tworzenie tkanki. Związane z uznaniem regulacja transportu cząsteczki i jony przez błonę, a także odpowiedź immunologiczną, w której glikoproteiny pełnią rolę antygenów. Cukry mogą zatem funkcjonować jako cząsteczki informacyjne (takie jak białka i kwasy nukleinowe). Błony zawierają również specyficzne receptory, nośniki elektronów, konwertery energii i białka enzymatyczne. Białka biorą udział w zapewnianiu transportu niektórych cząsteczek do lub z komórki, zapewniają strukturalne połączenie między cytoszkieletem a błonami komórkowymi lub służą jako receptory do odbierania i przekształcania sygnałów chemicznych ze środowiska.

Najważniejszą właściwością membrany jest również selektywna przepuszczalność. Oznacza to, że cząsteczki i jony przechodzą przez nią z różnymi prędkościami, a im większy rozmiar cząsteczek, tym mniejsza jest prędkość, z jaką przechodzą przez membranę. Ta właściwość definiuje błonę plazmatyczną jako bariera osmotyczna. Woda i rozpuszczone w niej gazy mają maksymalną zdolność penetracji; Jony przechodzą przez membranę znacznie wolniej. Nazywa się dyfuzją wody przez membranę przez osmozę.

Istnieje kilka mechanizmów transportu substancji przez błonę.

Dyfuzja- przenikanie substancji przez membranę zgodnie z gradientem stężeń (z obszaru, w którym ich stężenie jest wyższe, do obszaru, w którym ich stężenie jest mniejsze). Transport rozproszony substancji (wody, jonów) odbywa się przy udziale białek błonowych, które posiadają pory molekularne, lub przy udziale fazy lipidowej (dla substancji rozpuszczalnych w tłuszczach).

Z ułatwioną dyfuzją specjalne białka transportujące przez błonę selektywnie wiążą się z jednym lub drugim jonem lub cząsteczką i transportują je przez błonę zgodnie z gradientem stężeń.

Transport aktywny wiąże się z kosztami energii i służy do transportu substancji wbrew gradientowi stężeń. On przeprowadzane są przez specjalne białka nośnikowe, które tworzą tzw pompy jonowe. Najbardziej zbadaną jest pompa Na - / K - w komórkach zwierzęcych, która aktywnie wypompowuje jony Na +, absorbując jony K. Dzięki temu w komórce utrzymuje się wyższe stężenie K - i niższe stężenie Na + w porównaniu do środowiska. Proces ten wymaga energii ATP.

W wyniku aktywnego transportu za pomocą pompy membranowej w komórce regulowane jest także stężenie Mg 2- i Ca 2+.

Podczas aktywnego transportu jonów do komórki różne cukry, nukleotydy i aminokwasy przenikają przez błonę cytoplazmatyczną.

Makrocząsteczki białek, kwasów nukleinowych, polisacharydów, kompleksów lipoproteinowych itp. nie przechodzą przez błony komórkowe, w przeciwieństwie do jonów i monomerów. Transport makrocząsteczek, ich kompleksów i cząstek do komórki odbywa się zupełnie inaczej – poprzez endocytozę. Na endocytoza (endo...- do wewnątrz) pewien obszar plazmalemy wychwytuje i niejako otacza materiał zewnątrzkomórkowy, zamykając go w wakuoli błonowej powstałej w wyniku inwazji błony. Następnie taka wakuola łączy się z lizosomem, którego enzymy rozkładają makrocząsteczki na monomery.

Odwrotny proces endocytozy jest egzocytoza (egzo...- na zewnątrz). Dzięki niemu komórka usuwa produkty wewnątrzkomórkowe lub niestrawione pozostałości zamknięte w wakuolach lub pu-

zyryki. Pęcherzyk zbliża się do błony cytoplazmatycznej, łączy się z nią, a jego zawartość jest uwalniana do środowiska. W ten sposób usuwane są enzymy trawienne, hormony, hemiceluloza itp.

Zatem błony biologiczne, jako główne elementy strukturalne komórki, służą nie tylko jako granice fizyczne, ale są dynamicznymi powierzchniami funkcjonalnymi. Na błonach organelli zachodzą liczne procesy biochemiczne, takie jak aktywna absorpcja substancji, konwersja energii, synteza ATP itp.

Funkcje błon biologicznych następujące:

    Odgraniczają zawartość komórki od środowiska zewnętrznego i zawartość organelli od cytoplazmy.

    Zapewniają transport substancji do i z komórki, z cytoplazmy do organelli i odwrotnie.

    Pełnią rolę receptorów (odbierając i przetwarzając substancje chemiczne ze środowiska, rozpoznając substancje komórkowe itp.).

    Są katalizatorami (zapewniają procesy chemiczne w pobliżu membrany).

    Weź udział w konwersji energii.