Ierobežojošs ( barjera) - atdaliet šūnu saturu no ārējā vide;
Regulēt apmaiņu starp šūnu un vidi;
Tie sadala šūnas nodalījumos vai nodalījumos, kas paredzēti noteiktiem specializētiem vielmaiņas ceļiem ( sadalot);
Tā ir dažu ķīmisko reakciju vieta (vieglas fotosintēzes reakcijas hloroplastos, oksidatīvā fosforilēšanās elpošanas laikā mitohondrijās);
Nodrošināt saziņu starp šūnām daudzšūnu organismu audos;
Transports- veic transmembrānu transportu.
Receptors- ir receptoru vietu atrašanās vieta, kas atpazīst ārējos stimulus.
Vielu transportēšana caur membrānu - viena no vadošajām membrānas funkcijām, nodrošinot vielu apmaiņu starp šūnu un ārējo vidi. Atkarībā no enerģijas patēriņa vielu pārvietošanai tās izšķir:
pasīvais transports vai atvieglota difūzija;
aktīvs (selektīvs) transports ar ATP un fermentu līdzdalību.
transportēšana membrānas iepakojumā. Ir endocitoze (iekļūst šūnā) un eksocitoze (no šūnas) - mehānismi, kas transportē lielas daļiņas un makromolekulas caur membrānu. Endocitozes laikā plazmas membrāna veido invagināciju, tās malas saplūst un citoplazmā izdalās pūslītis. Vezikulu no citoplazmas norobežo viena membrāna, kas ir ārējās citoplazmas membrānas daļa. Ir fagocitoze un pinocitoze. Fagocitoze ir lielu, diezgan cietu daļiņu uzsūkšanās. Piemēram, limfocītu, vienšūņu uc fagocitoze. Pinocitoze ir šķidruma pilienu uztveršanas un absorbcijas process ar tajā izšķīdinātām vielām.
Eksocitoze ir dažādu vielu izvadīšanas process no šūnas. Eksocitozes laikā pūslīša jeb vakuola membrāna saplūst ar ārējo citoplazmas membrānu. Vezikulu saturs tiek noņemts ārpus šūnas virsmas, un membrāna ir iekļauta ārējā citoplazmas membrānā.
Pamatā pasīvs neuzlādētu molekulu transportēšana slēpjas starpībā starp ūdeņraža un lādiņu koncentrāciju, t.i. elektroķīmiskais gradients. Vielas pārvietosies no apgabala ar lielāku gradientu uz apgabalu ar zemāku gradientu. Transporta ātrums ir atkarīgs no slīpumu atšķirības.
Vienkāršā difūzija ir vielu transportēšana tieši caur lipīdu divslāni. Raksturīgas gāzēm, nepolārām vai mazām neuzlādētām polārām molekulām, šķīst taukos. Ūdens ātri iekļūst divslānī, jo tā molekula ir maza un elektriski neitrāla. Ūdens difūziju caur membrānām sauc par osmozi.
Difūzija caur membrānas kanāliem ir lādētu molekulu un jonu (Na, K, Ca, Cl) transportēšana, kas iekļūst caur membrānu īpašu kanālu veidojošo proteīnu klātbūtnes dēļ, kas veido ūdens poras.
Atvieglināta difūzija ir vielu transportēšana, izmantojot īpašus transporta proteīnus. Katrs proteīns ir atbildīgs par stingri noteiktu molekulu vai saistītu molekulu grupu, mijiedarbojas ar to un pārvietojas caur membrānu. Piemēram, cukuri, aminoskābes, nukleotīdi un citas polāras molekulas.
Aktīvs transports ko veic nesējproteīni (ATPāze) pret elektroķīmisko gradientu ar enerģijas patēriņu. Tās avots ir ATP molekulas. Piemēram, nātrijs ir kālija sūknis.
Kālija koncentrācija šūnā ir daudz augstāka nekā ārpus tās, un nātrija - otrādi. Tāpēc kālija un nātrija katjoni pasīvi izkliedējas caur membrānas ūdens porām pa koncentrācijas gradientu. Tas izskaidrojams ar to, ka membrānas caurlaidība kālija joniem ir augstāka nekā nātrija joniem. Attiecīgi kālijs izkliedējas no šūnas ātrāk nekā nātrijs šūnā. Tomēr normālai šūnu funkcionēšanai ir nepieciešama noteikta 3 kālija un 2 nātrija jonu attiecība. Tāpēc membrānā ir nātrija-kālija sūknis, kas aktīvi izsūknē nātriju no šūnas un kāliju šūnā. Šis sūknis ir transmembrānas membrānas proteīns, kas spēj veikt konformācijas pārkārtošanos. Tāpēc tas var piesaistīt gan kālija, gan nātrija jonus (antiports). Process ir energoietilpīgs:
AR iekšā membrānas, nātrija joni un ATP molekula nonāk sūkņa proteīnā, un kālija joni nāk no ārējās membrānas.
Nātrija joni apvienojas ar proteīna molekula, un proteīns iegūst ATPāzes aktivitāti, t.i. spēja izraisīt ATP hidrolīzi, ko pavada enerģijas izdalīšanās, kas darbina sūkni.
ATP hidrolīzes laikā izdalītais fosfāts saistās ar proteīnu, t.i. fosforilē proteīnu.
Fosforilēšana izraisa konformācijas izmaiņas proteīnā; tas nespēj noturēt nātrija jonus. Tie tiek atbrīvoti un pārvietojas ārpus šūnas.
Jaunā proteīna konformācija veicina kālija jonu piesaisti tai.
Kālija jonu pievienošana izraisa proteīna defosforilāciju. Tas atkal maina savu uzbūvi.
Proteīna konformācijas izmaiņas izraisa kālija jonu izdalīšanos šūnā.
Olbaltumviela atkal ir gatava pievienot sev nātrija jonus.
Vienā darbības ciklā sūknis no šūnas izsūknē 3 nātrija jonus un iesūknē 2 kālija jonus.
Citoplazma– obligāta šūnas sastāvdaļa, kas atrodas starp šūnas virsmas aparātu un kodolu. Tas ir sarežģīts neviendabīgs strukturāls komplekss, kas sastāv no:
hialoplazma
organoīdi (citoplazmas pastāvīgie komponenti)
ieslēgumi ir pagaidu citoplazmas sastāvdaļas.
Citoplazmas matrica(hialoplazma) ir šūnas iekšējais saturs – bezkrāsains, biezs un caurspīdīgs koloidāls šķīdums. Citoplazmatiskās matricas sastāvdaļas veic biosintēzes procesus šūnā un satur enerģijas ražošanai nepieciešamos enzīmus, galvenokārt anaerobās glikolīzes dēļ.
Citoplazmatiskās matricas pamatīpašības.
Nosaka šūnas koloidālās īpašības. Kopā ar vakuolārās sistēmas intracelulārajām membrānām to var uzskatīt par ļoti neviendabīgu vai daudzfāzu koloidālu sistēmu.
Nodrošina citoplazmas viskozitātes maiņu, pāreju no gēla (biezāka) uz solu (vairāk šķidruma), kas notiek ārējo un iekšējo faktoru ietekmē.
Nodrošina ciklozi, amēboīdu kustību, šūnu dalīšanos un pigmenta kustību hromatoforos.
Nosaka intracelulāro komponentu atrašanās vietas polaritāti.
Nodrošina šūnu mehāniskās īpašības – elastību, spēju sapludināt, stingrību.
Organellas– pastāvīgas šūnu struktūras, kas nodrošina, ka šūna veic noteiktas funkcijas. Atkarībā no struktūras iezīmēm tos izšķir:
membrānas organoīdi - ir membrānas struktūra. Tās var būt vienmembrānas (ER, Golgi aparāts, lizosomas, augu šūnu vakuoli). Divkāršā membrāna (mitohondriji, plastidi, kodols).
Nemembrānas organoīdi - nav membrānas struktūras (hromosomas, ribosomas, šūnu centrs, citoskelets).
Universālas nozīmes organellas ir raksturīgas visām šūnām: kodolam, mitohondrijiem, šūnu centram, Golgi aparātam, ribosomām, EPS, lizosomām. Ja organellas ir raksturīgas noteiktiem šūnu tipiem, tās sauc par īpašām organellām (piemēram, miofibrilām, kas sarauj muskuļu šķiedru).
Endoplazmatiskais tīkls- vienota nepārtraukta struktūra, kuras membrāna veido daudzas invaginācijas un krokas, kas izskatās kā kanāliņi, mikrovakuoli un lielas cisternas. EPS membrānas ir savienotas, no vienas puses, ar šūnu citoplazmas membrānu un, no otras puses, ar ārējā čaula kodola membrāna.
Ir divu veidu EPS - raupja un gluda.
Neapstrādātā vai granulētā ER gadījumā cisternas un kanāliņi ir saistīti ar ribosomām. ir membrānas ārējā puse.Gludai vai agranulārai ER nav nekādas saistības ar ribosomām. Šī ir membrānas iekšējā puse.
Bioloģiskās membrānas.
Terminu “membrāna” (latīņu valodā membrana — āda, plēve) sāka lietot pirms vairāk nekā 100 gadiem, lai apzīmētu šūnas robežu, kas, no vienas puses, kalpo kā barjera starp šūnas saturu un ārējo vidi, un no otras kā puscaurlaidīga starpsiena, caur kuru var iziet ūdens.un dažas vielas. Tomēr membrānas funkcijas neaprobežojas ar to, jo bioloģiskās membrānas veido šūnas strukturālās organizācijas pamatu.
Membrānas struktūra. Saskaņā ar šo modeli galvenā membrāna ir lipīdu divslānis, kurā molekulu hidrofobās astes ir vērstas uz iekšu un hidrofilās galvas uz āru. Lipīdus attēlo fosfolipīdi - glicerīna vai sfingozīna atvasinājumi. Olbaltumvielas ir saistītas ar lipīdu slāni. Integrālie (transmembrānas) proteīni iekļūst membrānā cauri un ir cieši saistīti ar to; perifērie neiekļūst un ir mazāk stingri savienoti ar membrānu. Membrānas proteīnu funkcijas: membrānas struktūras uzturēšana, vides signālu uztveršana un pārveidošana. vide, noteiktu vielu transportēšana, uz membrānām notiekošo reakciju katalīze. Membrānas biezums svārstās no 6 līdz 10 nm.
Membrānas īpašības:
1. Šķidrums. Membrāna nav stingra struktūra; lielākā daļa tajā esošo olbaltumvielu un lipīdu var pārvietoties membrānas plaknē.
2. Asimetrija. Sastāvs ārējā un iekšējie slāņi gan proteīni, gan lipīdi ir atšķirīgi. Turklāt, plazmas membrānas dzīvnieku šūnām ārpusē ir glikoproteīnu slānis (glikokalikss, kas veic signalizācijas un receptoru funkcijas, kā arī ir svarīgs šūnu apvienošanai audos)
3. Polaritāte. Membrānas ārējai pusei ir pozitīvs lādiņš, bet iekšējai pusei ir negatīvs lādiņš.
4. Selektīva caurlaidība. Dzīvu šūnu membrānas papildus ūdenim ļauj iziet cauri tikai noteiktām izšķīdušo vielu molekulām un joniem. (Termina "daļēja caurlaidība" lietojums attiecībā uz šūnu membrānām nav pilnīgi pareizs, jo šis jēdziens nozīmē, ka membrāna ļauj iziet cauri tikai šķīdinātāja molekulām, vienlaikus saglabājot visas izšķīdušo vielu molekulas un jonus.)
Šūnu ārējā membrāna (plazmalemma) ir 7,5 nm bieza ultramikroskopiska plēve, kas sastāv no olbaltumvielām, fosfolipīdiem un ūdens. Elastīga plēve, kas labi samitrināta ar ūdeni un ātri atjauno tās integritāti pēc bojājumiem. Tam ir universāla struktūra, kas raksturīga visām bioloģiskajām membrānām. Šīs membrānas robežstāvoklis, tās līdzdalība selektīvās caurlaidības, pinocitozes, fagocitozes, ekskrēcijas produktu izvadīšanas un sintēzes procesos, mijiedarbībā ar blakus esošajām šūnām un šūnas aizsardzība pret bojājumiem padara tās lomu ārkārtīgi svarīgu. Dzīvnieku šūnas ārpus membrānas dažreiz ir pārklātas ar plānu slāni, kas sastāv no polisaharīdiem un olbaltumvielām - glikokaliksu. Augu šūnu ārpusē šūnu membrānu ir spēcīga šūnu siena, kas rada ārējo atbalstu un saglabā šūnas formu. Tas sastāv no šķiedras (celulozes), ūdenī nešķīstoša polisaharīda.
Plazmas membrāna , vai plazmalemma,- visnoturīgākā, pamata, universālākā membrāna visām šūnām. Tā ir plāna (apmēram 10 nm) plēve, kas pārklāj visu šūnu. Plazmalemma sastāv no olbaltumvielu molekulām un fosfolipīdiem (1.6. att.).
Fosfolipīdu molekulas ir izvietotas divās rindās - ar hidrofobiem galiem uz iekšu, hidrofilām galviņām pret iekšējo un ārējo ūdens vidi. Dažās vietās fosfolipīdu divslāņu (dubultslāņa) caur un cauri iekļūst olbaltumvielu molekulas (integrālie proteīni). Šādu olbaltumvielu molekulu iekšpusē ir kanāli - poras, caur kurām iziet ūdenī šķīstošās vielas. Citas olbaltumvielu molekulas iekļūst lipīdu divslānī līdz pusei vienā vai otrā pusē (daļēji integrēti proteīni). Eikariotu šūnu membrānu virsmā atrodas perifērās olbaltumvielas. Lipīdu un olbaltumvielu molekulas tiek turētas kopā hidrofilās-hidrofobās mijiedarbības dēļ.
Membrānu īpašības un funkcijas. Visas šūnu membrānas ir mobilas šķidruma struktūras, jo lipīdu un olbaltumvielu molekulas nav savstarpēji saistītas ar kovalentām saitēm un spēj diezgan ātri pārvietoties membrānas plaknē. Pateicoties tam, membrānas var mainīt savu konfigurāciju, t.i., tām ir plūstamība.
Membrānas ir ļoti dinamiskas struktūras. Tie ātri atgūstas no bojājumiem, kā arī stiepjas un saraujas ar šūnu kustībām.
Dažādu veidu šūnu membrānas būtiski atšķiras gan pēc ķīmiskā sastāva, gan pēc olbaltumvielu, glikoproteīnu, lipīdu relatīvā satura tajās un līdz ar to arī pēc tajās esošo receptoru rakstura. Tāpēc katram šūnu tipam ir raksturīga individualitāte, ko galvenokārt nosaka glikoproteīni. Ir iesaistīti sazarotās ķēdes glikoproteīni, kas izvirzīti no šūnu membrānas faktoru atpazīšanaārējā vidē, kā arī saistīto šūnu savstarpējā atpazīšanā. Piemēram, olšūna un spermatozoīds atpazīst viens otru pēc šūnu virsmas glikoproteīniem, kas sader kopā kā atsevišķi veselas struktūras elementi. Šāda savstarpēja atzīšana ir nepieciešams posms pirms apaugļošanas.
Līdzīga parādība tiek novērota audu diferenciācijas procesā. Šajā gadījumā līdzīgas struktūras šūnas ar plazmlemmas atpazīšanas zonu palīdzību tiek pareizi orientētas viena pret otru, tādējādi nodrošinot to adhēziju un audu veidošanos. Saistīts ar atzīšanu transporta regulējums molekulas un joni caur membrānu, kā arī imunoloģiskā reakcija, kurā glikoproteīni spēlē antigēnu lomu. Tādējādi cukuri var darboties kā informācijas molekulas (piemēram, olbaltumvielas un nukleīnskābes). Membrānas satur arī specifiskus receptorus, elektronu nesējus, enerģijas pārveidotājus un enzīmu proteīnus. Olbaltumvielas ir iesaistītas noteiktu molekulu transportēšanas nodrošināšanā šūnā vai ārā no tās, nodrošina strukturālu savienojumu starp citoskeletu un šūnu membrānām vai kalpo kā receptori ķīmisko signālu uztveršanai un konvertēšanai no vides.
Svarīgākais membrānas īpašums ir arī selektīva caurlaidība. Tas nozīmē, ka molekulas un joni iet caur to ar dažādos ātrumos, un jo lielāks ir molekulu izmērs, jo mazāks ir to pārvietošanās ātrums caur membrānu. Šis īpašums definē plazmas membrānu kā osmotiskā barjera.Ūdenim un tajā izšķīdinātajām gāzēm ir maksimālā iespiešanās spēja; Joni cauri membrānai iziet daudz lēnāk. Ūdens difūziju caur membrānu sauc ar osmozi.
Ir vairāki mehānismi vielu transportēšanai cauri membrānai.
Difūzija- vielu iekļūšana caur membrānu pa koncentrācijas gradientu (no apgabala, kur to koncentrācija ir augstāka, līdz vietai, kur to koncentrācija ir zemāka). Vielu (ūdens, jonu) difūzā transportēšana tiek veikta, piedaloties membrānas olbaltumvielām, kurām ir molekulāras poras, vai ar lipīdu fāzes līdzdalību (taukos šķīstošām vielām).
Ar atvieglotu difūzijuīpaši membrānas transporta proteīni selektīvi saistās ar vienu vai otru jonu vai molekulu un transportē tos pa membrānu pa koncentrācijas gradientu.
Aktīvs transports ietver enerģijas izmaksas un kalpo vielu transportēšanai pret to koncentrācijas gradientu. Viņš ko veic īpaši nesējproteīni, kas veido t.s jonu sūkņi. Visvairāk pētīts ir Na - / K - sūknis dzīvnieku šūnās, kas aktīvi izsūknē Na + jonus, vienlaikus absorbējot K - jonus. Pateicoties tam, šūnā tiek saglabāta augstāka K - koncentrācija un zemāka Na + koncentrācija, salīdzinot ar vidi. Šim procesam nepieciešama ATP enerģija.
Aktīvās transportēšanas rezultātā, izmantojot membrānas sūkni šūnā, tiek regulēta arī Mg 2- un Ca 2+ koncentrācija.
Aktīvās jonu transportēšanas procesā šūnā caur citoplazmas membrānu iekļūst dažādi cukuri, nukleotīdi un aminoskābes.
Olbaltumvielu makromolekulas, nukleīnskābes, polisaharīdi, lipoproteīnu kompleksi utt., atšķirībā no joniem un monomēriem, neiziet cauri šūnu membrānām. Makromolekulu, to kompleksu un daļiņu transportēšana šūnā notiek pavisam citādā veidā – caur endocitozi. Plkst endocitoze (endo...- uz iekšu) noteikts plazmlemmas apgabals uztver un it kā apņem ārpusšūnu materiālu, iekļaujot to membrānas vakuolā, kas rodas membrānas invaginācijas rezultātā. Pēc tam šāda vakuola savienojas ar lizosomu, kuras fermenti sadala makromolekulas monomēros.
Endocitozes apgrieztais process ir eksocitoze (ekso...- ārā). Pateicoties tam, šūna izvada intracelulāros produktus vai nesagremotos atlikumus, kas atrodas vakuolos vai pu-
zyryki. Pūslītis tuvojas citoplazmas membrānai, saplūst ar to, un tās saturs izdalās vidē. Tādā veidā tiek izvadīti gremošanas enzīmi, hormoni, hemiceluloze utt.
Tādējādi bioloģiskās membrānas kā galvenie šūnas strukturālie elementi kalpo ne tikai kā fiziskas robežas, bet ir dinamiskas funkcionālas virsmas. Uz organellu membrānām notiek neskaitāmi bioķīmiski procesi, piemēram, vielu aktīva uzsūkšanās, enerģijas pārveide, ATP sintēze u.c.
Bioloģisko membrānu funkcijas sekojošais:
Tie norobežo šūnas saturu no ārējās vides un organellu saturu no citoplazmas.
Tie nodrošina vielu transportēšanu uz šūnu un no tās, no citoplazmas uz organellām un otrādi.
Darbojas kā receptori (saņem un pārvērš ķīmiskās vielas no vides, atpazīst šūnu vielas utt.).
Tie ir katalizatori (nodrošina gandrīz membrānas ķīmiskos procesus).
Piedalīties enerģijas pārveidē.
Galvenā struktūrvienība dzīvs organisms - šūna, kas ir diferencēta citoplazmas daļa, ko ieskauj šūnas membrāna. Sakarā ar to, ka šūna veic daudzas svarīgas funkcijas, piemēram, vairošanos, uzturu, kustību, membrānai jābūt plastiskai un blīvai.
Šūnu membrānas atklāšanas un izpētes vēsture
1925. gadā Grendels un Gorders iestudēja veiksmīgs eksperiments lai identificētu sarkano asins šūnu "ēnas" vai tukšas membrānas. Neskatoties uz vairākām nopietnām kļūdām, zinātnieki atklāja lipīdu divslāņu slāni. Viņu darbu turpināja Danielli, Dawson 1935. gadā un Robertsons 1960. gadā. Daudzu gadu darba un argumentu uzkrāšanās rezultātā 1972. gadā Singers un Nikolsons izveidoja membrānas struktūras šķidruma-mozaīkas modeli. Turpmākie eksperimenti un pētījumi apstiprināja zinātnieku darbus.
Nozīme
Kas ir šūnu membrāna? Šo vārdu sāka lietot vairāk nekā pirms simts gadiem; tulkojumā no latīņu valodas tas nozīmē “plēve”, “āda”. Tādā veidā tiek apzīmēta šūnu robeža, kas ir dabiska barjera starp iekšējo saturu un ārējo vidi. Šūnu membrānas struktūra nozīmē daļēji caurlaidību, kuras dēļ mitrums un barības vielas un sadalīšanās produkti var brīvi iziet cauri tai. Šo apvalku var saukt par šūnu organizācijas galveno strukturālo sastāvdaļu.
Apskatīsim galvenās šūnu membrānas funkcijas
1. Atdala šūnas iekšējo saturu un ārējās vides sastāvdaļas.
2. Palīdz uzturēt nemainīgu šūnas ķīmisko sastāvu.
3. Regulē pareizu vielmaiņu.
4. Nodrošina saziņu starp šūnām.
5. Atpazīst signālus.
6. Aizsardzības funkcija.
"Plazmas apvalks"
Šūnu ārējā membrāna, ko sauc arī par plazmas membrānu, ir ultramikroskopiska plēve, kuras biezums svārstās no pieciem līdz septiņiem nanomilimetriem. Tas sastāv galvenokārt no olbaltumvielu savienojumiem, fosfolīdiem un ūdens. Plēve ir elastīga, viegli uzsūc ūdeni un ātri atjauno savu integritāti pēc bojājumiem.
Tam ir universāla struktūra. Šī membrāna ieņem robežstāvokli, piedalās selektīvās caurlaidības, sabrukšanas produktu noņemšanas procesā un sintezē tos. Attiecības ar kaimiņiem un uzticama aizsardzība Iekšējais saturs no bojājumiem padara to par svarīgu sastāvdaļu tādā jautājumā kā šūnas struktūra. Dzīvnieku organismu šūnu membrāna dažreiz ir pārklāta ar plānu kārtu - glikokaliksu, kas ietver olbaltumvielas un polisaharīdus. Augu šūnas ārpus membrānas ir aizsargātas ar šūnu sienu, kas kalpo kā atbalsts un saglabā formu. Tās sastāva galvenā sastāvdaļa ir šķiedra (celuloze) - polisaharīds, kas nešķīst ūdenī.
Tādējādi ārējai šūnu membrānai ir remonta, aizsardzības un mijiedarbības ar citām šūnām funkcija.
Šūnu membrānas uzbūve
Šī kustīgā apvalka biezums svārstās no sešiem līdz desmit nanomilimetriem. Šūnas šūnu membrānai ir īpašs sastāvs, kura pamatā ir lipīdu divslānis. Hidrofobās astes, kas ir inertas pret ūdeni, atrodas iekšpusē, savukārt hidrofilās galvas, mijiedarbojoties ar ūdeni, ir vērstas uz āru. Katrs lipīds ir fosfolipīds, kas ir tādu vielu kā glicerīna un sfingozīna mijiedarbības rezultāts. Lipīdu karkasu cieši ieskauj olbaltumvielas, kas ir sakārtotas nepārtrauktā slānī. Daži no tiem ir iegremdēti lipīdu slānī, pārējie iet caur to. Rezultātā veidojas ūdens caurlaidīgas zonas. Šo proteīnu veiktās funkcijas ir atšķirīgas. Daži no tiem ir fermenti, pārējie ir transporta proteīni, kas pārnes dažādas vielas no ārējās vides uz citoplazmu un atpakaļ.
Šūnu membrāna ir caurstrāvota un cieši savienota ar integrētiem proteīniem, un savienojums ar perifērām ir mazāk stiprs. Šīs olbaltumvielas veic svarīgu funkciju, proti, uzturēt membrānas struktūru, uztvert un pārveidot signālus no vides, transportēt vielas un katalizēt reakcijas, kas notiek uz membrānām.
Savienojums
Šūnu membrānas pamatā ir bimolekulārais slānis. Pateicoties tās nepārtrauktībai, šūnai ir barjeras un mehāniskās īpašības. Dažādos dzīves posmos šis divslānis var tikt izjaukts. Tā rezultātā veidojas caurejošu hidrofilu poru struktūras defekti. Šajā gadījumā var mainīties pilnīgi visas tādas sastāvdaļas kā šūnu membrānas funkcijas. Kodols var ciest no ārējām ietekmēm.
Īpašības
Šūnas šūnu membrānai ir interesantas funkcijas. Pateicoties tās plūstamībai, šī membrāna nav stingra struktūra, un lielākā daļa proteīnu un lipīdu, kas to veido, brīvi pārvietojas membrānas plaknē.
Kopumā šūnu membrāna ir asimetriska, tāpēc atšķiras olbaltumvielu un lipīdu slāņu sastāvs. Plazmas membrānām dzīvnieku šūnās to ārējā pusē ir glikoproteīna slānis, kas veic receptoru un signalizācijas funkcijas, kā arī spēlē lielu lomu šūnu apvienošanas procesā audos. Šūnas membrāna ir polāra, tas ir, lādiņš no ārpuses ir pozitīvs, un lādiņš iekšpusē ir negatīvs. Papildus visam iepriekšminētajam šūnu membrānai ir selektīvs ieskats.
Tas nozīmē, ka papildus ūdenim šūnā tiek ielaista tikai noteikta molekulu grupa un izšķīdušo vielu joni. Tādas vielas kā nātrija koncentrācija lielākajā daļā šūnu ir daudz zemāka nekā ārējā vidē. Kālija joniem ir atšķirīga attiecība: to daudzums šūnā ir daudz lielāks nekā šūnā vidi. Šajā sakarā nātrija joniem ir tendence iekļūt šūnu membrānā, un kālija joni mēdz izdalīties ārpusē. Šādos apstākļos membrāna aktivizē īpašu sistēmu, kas veic “sūknēšanas” lomu, izlīdzinot vielu koncentrāciju: nātrija joni tiek sūknēti uz šūnas virsmu, bet kālija joni tiek sūknēti iekšā. Šī funkcija iekļauts būtiskas funkcijasšūnu membrānu.
Šai nātrija un kālija jonu tendencei pārvietoties uz iekšu no virsmas ir liela nozīme cukura un aminoskābju transportēšanā šūnā. Nātrija jonu aktīvas noņemšanas procesā no šūnas membrāna rada apstākļus jaunai glikozes un aminoskābju uzņemšanai iekšpusē. Gluži pretēji, kālija jonu pārvietošanas procesā šūnā tiek papildināts sabrukšanas produktu “transportētāju” skaits no šūnas iekšpuses uz ārējo vidi.
Kā šūnu uzturs notiek caur šūnu membrānu?
Daudzas šūnas uzņem vielas, izmantojot tādus procesus kā fagocitoze un pinocitoze. Pirmajā variantā elastīga ārējā membrāna rada nelielu padziļinājumu, kurā nokļūst notvertā daļiņa. Pēc tam padziļinājuma diametrs kļūst lielāks, līdz slēgtā daļiņa nonāk šūnas citoplazmā. Ar fagocitozes palīdzību tiek baroti daži vienšūņi, piemēram, amēbas, kā arī asins šūnas - leikocīti un fagocīti. Tāpat šūnas absorbē šķidrumu, kas satur nepieciešamās uzturvielas. Šo parādību sauc par pinocitozi.
Ārējā membrāna ir cieši saistīta ar šūnas endoplazmas tīklu.
Daudzu veidu galvenajām audu sastāvdaļām uz membrānas virsmas ir izvirzījumi, krokas un mikrovirsmas. Augu šūnasšī apvalka ārpuse ir pārklāta ar citu, biezu un skaidri redzamu mikroskopā. Šķiedra, no kuras tie sastāv, palīdz veidot audu atbalstu augu izcelsme, piemēram, koks. Dzīvnieku šūnās ir arī vairākas ārējās struktūras, kas atrodas šūnas membrānas augšpusē. Tiem ir tikai aizsargājošs raksturs, piemēram, sastāvā esošais hitīns vāka šūnas kukaiņi
Papildus šūnu membrānai ir arī intracelulāra membrāna. Tās funkcija ir sadalīt šūnu vairākos specializētos slēgtos nodalījumos – nodalījumos jeb organellās, kur jāuztur noteikta vide.
Tādējādi nav iespējams pārvērtēt tādas dzīvā organisma pamatvienības sastāvdaļas kā šūnu membrānas lomu. Struktūra un funkcijas liecina par būtisku kopējās šūnas virsmas laukuma paplašināšanos, uzlabošanos vielmaiņas procesi. Šī molekulārā struktūra sastāv no olbaltumvielām un lipīdiem. Atdalot šūnu no ārējās vides, membrāna nodrošina tās integritāti. Ar tās palīdzību starpšūnu savienojumi tiek uzturēti diezgan spēcīgā līmenī, veidojot audus. Šajā sakarā varam secināt, ka viens no kritiskās lomasŠūnu membrāna spēlē lomu šūnā. Tās struktūra un funkcijas dažādās šūnās radikāli atšķiras atkarībā no to mērķa. Pateicoties šīm pazīmēm, tiek panāktas dažādas šūnu membrānu fizioloģiskās aktivitātes un to loma šūnu un audu pastāvēšanā.
Membrāna ir īpaši smalka struktūra, kas veido organellu virsmas un šūnu kopumā. Visām membrānām ir līdzīga struktūra un tās ir savienotas vienā sistēmā.
Ķīmiskais sastāvs
Šūnu membrānas ir ķīmiski viendabīgas un sastāv no dažādu grupu olbaltumvielām un lipīdiem:
- fosfolipīdi;
- galaktolipīdi;
- sulfolipīdi.
Tie satur arī nukleīnskābes, polisaharīdus un citas vielas.
Fizikālās īpašības
Plkst normāla temperatūra Membrānas ir šķidrā kristāliskā stāvoklī un pastāvīgi svārstās. To viskozitāte ir tuvu augu eļļas viskozitātei.
Membrāna ir atjaunojama, izturīga, elastīga un poraina. Membrānas biezums ir 7 - 14 nm.
TOP 4 rakstikuri lasa kopā ar šo
Membrāna ir necaurlaidīga lielām molekulām. Mazas molekulas un joni var iziet cauri porām un pašai membrānai koncentrācijas atšķirību ietekmē dažādās membrānas pusēs, kā arī ar transporta proteīnu palīdzību.
Modelis
Parasti membrānu struktūru apraksta, izmantojot šķidruma mozaīkas modeli. Membrānai ir karkass - divas lipīdu molekulu rindas, cieši blakus viena otrai, piemēram, ķieģeļi.
Rīsi. 1. Sendviča tipa bioloģiskā membrāna.
No abām pusēm lipīdu virsma ir pārklāta ar olbaltumvielām. Mozaīkas rakstu veido proteīna molekulas, kas nevienmērīgi sadalītas uz membrānas virsmas.
Atbilstoši iegremdēšanas pakāpei bilipīda slānī olbaltumvielu molekulas tiek sadalītas trīs grupas:
- transmembrānas;
- iegremdēts;
- virspusēji.
Olbaltumvielas nodrošina membrānas galveno īpašību - tās selektīvo caurlaidību dažādām vielām.
Membrānas veidi
Visas šūnu membrānas pēc lokalizācijas var iedalīt šādi veidi:
- ārējais;
- kodolenerģijas;
- organellu membrānas.
Ārējā citoplazmas membrāna jeb plazmolemma ir šūnas robeža. Savienojoties ar citoskeleta elementiem, tas saglabā savu formu un izmēru.
Rīsi. 2. Citoskelets.
Kodola membrāna jeb kariolemma ir kodola satura robeža. Tas ir izgatavots no divām membrānām, kas ir ļoti līdzīgas ārējai. Kodola ārējā membrāna ir saistīta ar membrānām Endoplazmatiskais tīkls(EPS) un caur porām ar iekšējo membrānu.
ER membrānas iekļūst visā citoplazmā, veidojot virsmas, uz kurām notiek dažādu vielu, tostarp membrānas proteīnu, sintēze.
Organellu membrānas
Lielākajai daļai organellu ir membrānas struktūra.
Sienas ir būvētas no vienas membrānas:
- Golgi komplekss;
- vakuoli;
- lizosomas
Plastīdi un mitohondriji ir veidoti no diviem membrānu slāņiem. Viņu ārējā membrāna ir gluda, un iekšējā veido daudzas krokas.
Hloroplastu fotosintētisko membrānu iezīmes ir iebūvētas hlorofila molekulas.
Dzīvnieku šūnām uz ārējās membrānas virsmas ir ogļhidrātu slānis, ko sauc par glikokaliksu.
Rīsi. 3. Glikokalikss.
Glikokalikss ir visvairāk attīstīts zarnu epitēlija šūnās, kur tas rada apstākļus gremošanai un aizsargā plazmalemmu.
Tabula "Šūnu membrānas struktūra"
Ko mēs esam iemācījušies?
Mēs apskatījām šūnu membrānas struktūru un funkcijas. Membrāna ir selektīva (selektīva) šūnas, kodola un organellu barjera. Šūnu membrānas struktūru apraksta šķidruma mozaīkas modelis. Saskaņā ar šo modeli olbaltumvielu molekulas ir iebūvētas viskozu lipīdu divslānī.
Tests par tēmu
Ziņojuma izvērtēšana
Vidējais vērtējums: 4.5. Kopējais saņemto vērtējumu skaits: 270.
