Периферические белки мембраны

Поверхностный комплекс клетки

Периферические белки мембраны

СОДЕРЖАНИЕ

  • 1 Клеточная мембрана
  • 2 Надмембранный слой
  • 3 Субмембранный слой

Биологические мембраны (биомембраны) – это сложные надмолекулярные структуры, ограничивающие содержимое клетки и большинство ее органоидов.

Они представляют собой тончайшие, но достаточно прочные пленки толщиной 3,5–10 мкм, поэтому детально рассмотреть их структуру можно только с помощью электронного микроскопа.

Биомембраны состоят преимущественно из белков и липидов, соотношение которых в разных мембранах может существенно различаться. Кроме того, в состав биомембран входят углеводы (приблизительно 10 %) и 20 % составляет прочно связанная вода.

Липиды (в основном это фосфолипиды, холестерин и гликолипиды) расположены в два слоя. Поэтому обычно говорят о бислойной структуре биомембран. В наибольшем количестве в мембранах присутствуют фосфолипиды.

Это водонерастворимые органические молекулы, имеющие полярные «головки» (остатки фосфорной кислоты) и длинные неполярные «хвосты», представленные цепями жирных кислот. В бислое неполярные гидрофобные «хвосты» обращены друг к другу (погружены в толщу мембраны), а полярные гидрофильные «головки» ориентированы наружу.

Биомембраны при ничтожно малой (по сравнению с протяженностью) толщине механически прочны, поскольку их матрикс образован двумя слоями сильно взаимодействующих гидрофобных структур.

Белки также играют важную роль в формировании структуры биомембраны. Они распределяются в ней неравномерно, например в мембранах эритроцитов имеется обширные участки липидного бислоя, практически свободные от белков.

Долгое время считалось, что биомембрана построена по модели «сэндвича», согласно которой она состоит из двух зеркально ориентированных липидных монослоев, а белки сплошным монослоем покрывают поверхность липидного бислоя.

Схема молекулярного строения биологической мембраны (по К. Вилли, В. Детье): 1 – молекулы белка; 2 – гидрофильная часть молекул фосфолипидов; 3 – углеводородные цепи; 4 – двойной слой фосфолипидов

Однако в 70-е годы XX века большое внимание стало уделяться изучению динамических свойств мембран во взаимосвязи с выполняемыми ими функциями. Было обнаружено, что мембраны выполняют множество функций, которые модель «сэндвича» не была в состоянии объяснить.

В 1972 году американские ученые Г. Николсон и С. Сингер предложили новую – жидкостно-мозаичную модель строения биомембраны.

Данные спектральных исследований, проведенных ими, указывали, что мембранные белки образуют глобулы, а не распределены в виде монослоя на поверхности липидного бислоя.

Неполярные свойства мембранных белков наводили на мысль о наличии гидрофобных контактов между белками и внутренней неполярной областью липидного бислоя.

В рамках предложенной Николсоном и Сингером модели биомембрана представляется как подвижный, текучий фосфолипидный бислой, в который погружены свободно диффундирующие белки. Белковые молекулы, пронизывающие в некоторых местах липидные слои мембраны, создают впечатление мозаики. Это отразилось в названии модели строения мембраны – жидкостно-мозаичная.

Строение поверхностного комплекса животной клетки

Мембрана, отделяющая клетку от внешней среды, называется клеточной или плазматической (цитоплазматической) мембраной. Клеточную мембрану растительных клеток обычно называют плазмалеммой. Строение клеточной мембраны у всех клеток одинаково. У прокариот (бактерий) это единственная мембрана в клетке.

У эукариот мембраной отграничено не только содержимое клетки, но и клеточное ядро, а также различные органоиды: митохондрии, лизосомы, аппарат Гольджи, пероксисомы и др.

Клеточные мембраны животных клеток богаты холестерином (до 30 %), а внутренние мембраны, отграничивающие части клетки – ядро и органонды – от цитоплазмы, содержат сравнительно много ненасыщенных жирных кислот (более жидких). Поэтому они оказываются менее жесткими.

Жидкостность мембраны определяется содержанием в фосфолипидах насыщенных и ненасыщенных жирных кислот и поведением самих молекул фосфолипидов, обладающих боковой подвижностью в пределах плоскости мембраны. Жесткость мембраны определяет холестерин.

Подвижность фосфолипидного слоя в биомембране

Вкрапление белковых молекул в мембрану происходит по-разному. Одни из них проходят через всю толщу мембраны так, что концы молекулы белка выходят наружу, – это интегральные, или трансмембранные, белки.

Другие погружены в толщу фосфолипидных слоев мембраны лишь одним концом молекулы, а противоположный конец выходит наружу – их называют полуинтегральными белками. Многие погруженные белки мембран – ферменты.

Третьи лежат снаружи мембраны, примыкая к ней, – это наружные, или периферические, белки. Некоторые белки могут находиться между фосфолипидными слоями.

Интегральные белки создают в мембране гидрофильные поры, через которые проходят водорастворимые вещества, поэтому их основной функций является транспорт веществ (среди них различают белки-переносчики и каналообразующие белки). Полуинтегральные белки выполняют преимущественно рецепторную функцию – воспринимают химические сигналы и передают их на определенные внутриклеточные (субмембранные) белки.

Четкая структурная организация и упорядоченность плазматической мембраны обусловливают ее жизненно важное свойство – полупронициаемость, то есть способность избирательно пропускать в клетку и выпускать из нее молекулы и ионы, в результате чего в клетке создается и поддерживаются определенная концентрация химических соединений.

Таким образом, клеточная мембрана – это органоид клетки, выполняющий важные функции: барьерную, транспортную, регуляторную и каталитическую. Она является основой поверхностного комплекса клетки.

Надмембранный слой

У эукариотических клеток плазматическая мембрана бывает покрыта еще дополнительными покровными структурами, образующими надмембранный слой и обладающими специфическими функциями. В животной клетке прилегающий непосредственно к плазматической мембране наружный слой называют гликокаликсом (от греч. glykys – сладкий и лат.

callum – толстая кожа) . Он образован молекулами полисахаридов и олигосахаридов, связанных с мембранными белками или липидами. В гликокаликс входят также периферические белки и выступающие наружу рабочие части интегральных белков.

Его толщина колеблется в пределах от 7 до 20 нм, причем она неодинакова даже в разных местах поверхностного слоя одной и той же клетки. Сложные углеводы гликокаликса представляют собой короткие линейные или разветвленные цепочки, в состав которых входят галактоза, манноза, фруктоза, сахароза, арабиноза и многие другие сахара.

Выступая над мембраной, они, как и «веточки» молекул гликопротеинов гликокаликса, выполняют функцию специфических рецепторов и характеризуются большой индивидуальностью.

Другие структуры надмембранного слоя в животных клетках хорошо различаются как прилегающие к гликокаликсу периферические образования. Это могут быть слой слизи, хитина или еще одна мембраноподобная структура, которую называют перилеммой.

У растений и грибов периферические структуры представлены клеточной стенкой. Клеточная стенка – это некий каркас, состоящий из многочисленных параллельно лежащих волокон, связанных между собой поперечными перемычками.

Клеточные стенки растений образованы преимущественно молекулами полисахарида целлюлозы, а у грибов – полисахарида хитина. Клеточные стенки растений пронизаны плазмодесмами (от греч.

plasma – вылепленный и desmos – связь) – тонкими трубчатыми цитоплазматическими каналами, через которые соединяются между собой цитоплазмы соседних клеток. Диаметр этих каналов обычно составляет 20–40 нм.

По оси канала из одной клетки в другую тянется цилиндрическая трубочка меньшего диаметра – десмотубула, просвет которой по данным электронной микроскопии сообщается с полостями эндоплазматической сети обеих смежных клеток.

Схема строения клеточной стенки с плазмодесмами: 1 – плазматическая мембрана; 2 – мембрана десмотубулы; 3 – клеточная стенка

Линейные молекулы целлюлозы и хитина образуют высокоупорядоченные надмолекулярные структуры, вследствие чего клеточные стенки не растворяется в воде и очень устойчивы ко многим химическим веществам.

Строение клеточной стенки из линейных микрофибрилл целлюлозы: 1 – клеточная стенка; 2 – микрофибрилла целлюлозы; 3 – мономеры целлюлозы; 4 – дисахарид целлобиоза; 5 – молекулы гемицеллюлозы, выполняющие роль смазки в микрофибрилле

Белковые компоненты плазмалеммы и гликокаликса могут выполнять также ферментативную и транспортную функции.

Субмембранный слой

К поверхностному комплексу эукариотической клетки относят также ее субмембранный слой. В составе субмембранного слоя выделяют периферическую гиалоплазму и опорно-сократительную систему. Периферическая гиалоплазма является специализированной частью цитоплазмы, она расположена непосредственно под цитоплазматической мембраной.

В ней располагается второй компонент субмембранного слоя – опорно-сократительная система, состоящая из разнообразных белковых нитевидных структур: тонких фибрилл (от лат. fibrilla – волоконце, ниточка), микрофибрилл, скелетных фибрилл и микротрубочек. Они связаны друг с другом белками и формируют опорно-сократительный аппарат клетки.

Субмембранный слой взаимодействует с белками клеточной мембраны, которые, в свою очередь, связаны с надмембранным слоем. В результате информация, полученная в гликокаликсе или мембране, поступает к глубинным структурам клетки, в том числе к ядру, запуская тем самым сложные цепи биохимических реакций в ответ на поступившую информацию.

Таким образом, поверхностный комплекс клетки представляет собой многослойную, многофункциональную, структурно целостную систему. Это позволяет ему выполнять важные для клетки функции: изолирующую, транспортную, каталитическую, рецепторно-сигнальную и контактную.

Источник: https://blgy.ru/membrane-3/

Биологическая роль мембранных белков

Периферические белки мембраны

Будущее медицины – персонифицированные методы избирательного воздействия на отдельные системы клетки, которые ответственны за развитие и течение конкретного заболевания.

Основным классом терапевтических мишеней при этом являются мембранные белки клетки как структуры, ответственные за обеспечение непосредственной передачи сигналов в клетку.

Уже сегодня почти половина лекарств воздействуют именно на клеточные мембраны, и дальше их будет только больше. Знакомству с биологической ролью мембранных белков посвящена данная статья.

Структура и функции клеточной мембраны

Из школьного курса многие помнят устройство структурной единицы организма – клетки. Особое место в устройстве живой клетки играет плазмалемма (мембрана), которая отделяет внутриклеточное пространство от окружающей ее среды.

Таким образом, главная ее функция – создание барьера между клеточным содержимым и внеклеточным пространством. Но это не единственная функция плазмолеммы.

Среди других функций мембраны, связанных в первую очередь с мембранными белками, выделяют:

  • Защитную (связывание антигенов и предупреждение их проникновения в клетку).
  • Транспортную (обеспечение обмена веществ между клеткой и средой).
  • Сигнальную (встроенные рецепторные белковые комплексы обеспечивают раздражимость клетки и ее ответ на различные воздействия извне).
  • Энергетическую – преобразование разных форм энергий: механической (жгутики и реснички), электрической (нервный импульс) и химической (синтез молекул аденозинтрифосфорной кислоты).
  • Контактную (обеспечение связи между клетками при помощи десмосом и плазмодесм, а также складок и выростов плазмолеммы).

Строение мембран

Мембрана клетки – это двойной слой липидов. Бислой образуется благодаря наличию в молекуле липидов двух частей с разными свойствами – гидрофильного и гидрофобного участка.

Наружный слой мембран образован полярными «головками» с гидрофильными свойствами, а гидрофобные «хвосты» липидов обращены внутрь бислоя. Кроме липидов, в структуру мембран входят белки. В 1972 году американские микробиологи С.Д. Сингер (S. Jonathan Singer) и Г.Л.

Николсон (Garth L. Nicolson) предложили жидкостно-мозаичную модель строения мембраны, согласно которой, мембранные белки «плавают» в бислое липидов.

Эта модель была дополнена немецким биологом Каем Зимонсом (1997) в части образования определенных, более плотных участков с ассоциированными белками (липидных рафтов), которые свободно дрейфуют в бислое мембраны.

Пространственная структура мембранных белков

В различных клетках соотношение липидов и белков различно (от 25 до 75% белков в пересчете на сухую массу), и расположены они неравномерно. По расположению белки могут быть:

  • Интегральными (трансмембранными) – встроенными в мембрану. При этом они пронизывают мембрану, иногда неоднократно. Их внеклеточные участки часто несут цепи олигосахаридов, формируя гликопротеиновые кластеры.
  • Периферическими – расположены преимущественно на внутренней стороне мембран. Связь с липидами мембраны обеспечивается за счет водородных обратимых связей.
  • Заякоренными – преимущественно расположены с наружной стороны клетки и «якорем», удерживающим их на поверхности, является молекула липида, погруженная в бислой.

Биологическая роль мембранных белков многообразна и зависит от их структуры и расположения. Среди них выделяют рецепторные белки, канальные (ионные и порины), транспортеры, моторы и структурные белковые кластеры. Все виды мембранных белков-рецепторов в ответ на какое-либо воздействие меняют свою пространственную структуру и формируют ответ клетки.

Например, рецептор инсулина регулирует поступление глюкозы внутрь клетки, а родопсин в чувствительных клетках органа зрения запускает каскад реакций, что приводят к возникновению нервного импульса. Роль мембранных белков-каналов заключается в транспорте ионов и поддержании разницы их концентраций (градиента) между внутренней и внешней средой.

Например, натрий-калиевые насосы обеспечивают обмен соответствующих ионов и активный транспорт веществ. Порины – сквозные белки – участвуют в переносе молекул воды, транспортеры – в переносе некоторых веществ против градиента концентраций. У бактерий и простейших движение жгутиков обеспечивают молекулярные белковые моторы.

Структурные мембранные белки поддерживают саму мембрану и обеспечивают взаимодействие других белков плазмолеммы.

Белки для мембраны, мембрана для белков

Мембрана – это динамическая и очень активная среда, а не инертная матрица для белков, которые в ней расположены и работают. Она существенно влияет на работу мембранных белков, а липидные рафты, перемещаясь, формируют новые ассоциативные связи белковых молекул.

Многие белки просто не работают без партнеров, и межмолекулярное их взаимодействие обеспечивается характером липидного слоя мембран, структурная организация которого, в свою очередь, зависит от структурных белков.

Нарушения в этом тонком механизме взаимодействия и взаимозависимости приводят к нарушению функций мембранных белков и целому ряду заболеваний, таких как диабет и злокачественные опухоли.

Структурная организация

Современные представления о структуре и строении мембранных белков основаны на том, что в мембранной периферической части большинство из них состоит редко из одной, чаще из нескольких ассоциированных олигомеризующихся альфа-спиралей.

Причем именно такая структура является залогом выполнения функции. Однако именно классификация белков по типам структур может принести еще немало сюрпризов.

Более чем из ста описанных белков наиболее изученным по типу олигомеризации мембранным белком является гликофорин А (белок эритроцитов).

Для трансмембранных белков ситуация выглядит сложнее – описан лишь один белок (фотосинтетический реакционный центр бактерий – бактериородопсин). Учитывая высокую молекулярную массу мембранных белков (10-240 тысяч дальтон), у молекулярных биологов широкое поле для исследований.

Сигнальные системы клетки

Среди всех белков плазмолеммы особое место принадлежит рецепторным белкам. Именно они регулируют, какие сигналы поступят в клетку, а какие нет. У всех многоклеточных и некоторых бактерий передача информации осуществляется посредством специальных молекул (сигнальных).

Среди этих сигнальных агентов выделяют гормоны (белки, специально секретируемые клетками), небелковые образования и отдельные ионы.

Последние могут выделяться при повреждении соседних клеток и запускать каскад реакций в виде болевого синдрома, главного защитного механизма организма.

Мишени для фармакологии

Именно мембранные белки являются главными мишенями применения фармакологии, так как именно они и есть те точки, через которые идет большинство сигналов.

«Нацелить» лекарственный препарат, обеспечить его высокую селективность – вот главная задача при создании фармакологического средства.

Избирательное воздействие только на конкретный тип или даже подтип рецептора – это влияние только на один тип клеток организма. Такое селективное воздействие может, например, отличить опухолевые клетки от нормальных.

Свойства и особенности мембранных белков уже сегодня используются в создании лекарств нового поколения. Эти технологии основаны на создании модульных фармакологических структур из нескольких молекул или наночастиц, «сшитых» друг с другом.

«Нацеливающая» часть узнает на мембране клетки определенные рецепторные белки (например, связанные с развитием онкологических заболеваний). К этой части добавляется разрушающий мембрану агент или блокатор процессов производства белков в клетке.

Развивающийся апоптоз (программа собственной гибели) или другой механизм каскада внутриклеточных превращений приводит к желаемому результату воздействия фармакологического средства. В результате мы имеем лекарство с минимумом побочных эффектов.

Первые такие лекарства по борьбе с раком уже проходят клинические испытания и вскоре станут залогом высокоэффективной терапии.

Структурная геномика

Современная наука о белковых молекулах все интенсивнее переходит на информационные технологии. Экстенсивный путь исследований – изучить и описать все, что можно, сохранить данные в компьютерных базах и потом искать пути применения данных знаний – такова цель современных молекулярных биологов.

Всего лишь пятнадцать лет назад стартовал глобальный проект «геном человека», и мы уже имеем секвенированную карту генов человека. Второй проект, цель которого – определить пространственное строение всех «ключевых белков», – структурная геномика – пока далек от завершения.

Пространственная структура определена пока только для 60 тысяч более чем из пяти миллионов белков человека.

И пусть пока ученые вырастили лишь светящихся поросят и холодоустойчивые помидоры с геном лосося, технологии структурной геномики остаются этапом научного познания, практическое приложение которого не заставит долго себя ждать.

Источник: https://FB.ru/article/352212/biologicheskaya-rol-membrannyih-belkov

Клеточная мембрана

Периферические белки мембраны

Поддержание жизнедеятельности клетки и контроль за ее целостностью осуществляет защитная пленка. Изучение мембран, их функционирования необходим для понимания причин возникновения заболеваний и способах лечения. Глубокое изучение клеточных мембран позволит создавать лекарства, снизить смертность и отыскать механизмы борьбы с болезнями внутри организма человека.

Каждая клетка в организме находится в специальной защитной пленке, которая и называется клеточной мембраной. Она выполняет много функций, благодаря которым поддерживается процесс жизнедеятельности клетки.

Название пленка и мембрана это одно и тоже, заимствованное из мертвого языка – латыни. Фактически это сложная структура, состоящая из двух пленок, которые соединены и имеют ряд свойств. Самое главное – это защита содержимого внутри оболочки и обеспечение возможности доставления внутрь клетки питательных веществ.

Мембрана отвечает за полноценное обеспечение связи клеток друг с другом, и с окружающей средой. Бислой сформирован из липидных молекул, большая часть из которых это фосфолипиды или сложные липиды. Липидная молекула состоит из гидрофильной головки и гидрофобного хвоста. Структура мембраны похожа у многих организмов.

Мембрана включает и разные белки:

  • интегральные (мембрана пронизана насквозь),
  • полуинтегральные (в липидный слой опущен только один из концов),
  • поверхностные (расположены вне клетки или внутри, но прилегают к мембране).

Функции клеточной мембраны

  1. Барьерная или защитная. Мембрана защищает содержимое клетки, создавая своеобразный барьер. Не позволяет проникать вредным веществам через стенки. Контролирует постоянство структуры клетки и оберегает от вредоносных молекул. При этом, в зависимости от ситуации, мембрана может вести себя активно или пассивно.

    Может проявлять активность в выборе или отторжении.

  2. Транспортная. Обеспечивает доставку полезных веществ внутрь клетки, происходит межклеточный обмен полезными веществами и поступает информация извне.
  3. Матричная. Мембрана строго разграничивает клетки,
  4. Механическая.

    Регулирует разграничение клеток между собой, поддерживает правильность их соединения. Здесь основная нагрузка ложится на стенки клетки. У животных активно принимает участие межклеточное вещество.

  5. Энергетическая. Через белок, содержащийся в клеточной мембране происходит процесс энергообмена.
  6. Рецепторная.

    Основную роль выполняют белки, которые выполняют роль рецепторов в клеточной мембране. Они отвечают за доставку сигналов в клетку от гормонов и нейромедиаторов. Это позволяет поддерживать стабильный гормональный фон и способствует беспрепятственному прохождению нервных импульсов.

  7. Ферментативная.

    Часть белков принимают участие в данной функции. Так, например, происходит синтез в эпителии кишечника.

  8. Маркировочная. Антиген. Присутствующий на мембране, действует как маркер-выделитель. Благодаря ему происходит распознавание клетки. Роль таких выделителей исполняют гликопротеины, играющие роль своеобразных антенн.

    У каждой клеточки свое обозначение, по которым происходит объединение в структуры или отторжение как чужеродных и вредных.

Клеточный обмен может происходить 3 способами

  1. Фагоцитоз. Обмен внутри клеток, главные участники которого – фагоциты. Они захватывают полезные вещества и перерабатывают их.
  2. Пиноцитоз. Здесь активной является сама мембранная клетка, которая специальными ловит капельку жидкости. Формируется небольшой пузырек, который постепенно втягивается в мембрану.
  3. Экзоцитоз. Прямо противоположный процесс, при котором из клетки уходит жидкость через стенки мембраны.

Свойства клеточной мембраны

Клеточные мембраны это не стабильные субстанции, а динамичные текучие образования. Молекулы липидов и белков не связаны между собой ковалентными связями, поэтому они способны быстро передвигаться внутри мембраны. Динамичность мембран проявляется в их способности легко расширяться, сужаться, восстанавливаться после повреждений.

Мембраны у разных биологических видов разные. Прежде всего отличаются по химическому составу. Также отличаются по количеству белков, липидов, по характеру имеющихся в них рецепторов. Каждый тип индивидуален, что определено гликопротеинами, участвующими в распознании факторов внешней среды и узнавании родственных клеток.

В мембранах находятся рецепторы, переносчики электронов, преобразователи энергии, ферментные белки.

Одно из главных свойств мембраны – выборочная или направленная проницаемость. Благодаря этой способности молекулы и ионы проникают через пленку стенок с разной скоростью. Чем крупнее молекула, тем медленнее ее скорость проникновения. Самая большая проникающая способность у воды и растворенных в ней газах. Ионы проходят через мембрану с меньшей скоростью.

Строение клеточной мембраны

Клеточная мембрана состоит из липидов

  • Фосфолипиды (комбинация жиров и фосфора)
  • Гликолипиды (комбинация жиров и углеводов)
  • Холестерол

Фосфолипиды и гликолипиды состоят из гидрофильной головки и двух длинных гидрофобных хвостиков.

 Холестерол же занимает пространство между этими хвостиками, не давая им изгибаться, все это в некоторых случаях делает мембрану определенных клеток весьма жесткой. Помимо всего этого молекулы холестерола упорядочивают структуру клеточной мембраны.

Внутри клеточной мембраны находятся разнообразные белки. Их окружают аннулярные липиды (структурированные жиры, оберегают белок и помогают ему функционировать).

Состав клеточной мембраны

В мембране имеется три слоя, главным из которых является однородный жидкий билипидный слой. Окружают его белки, благодаря которым обеспечивается проницаемость клеточных мембран. Фосфолипиды – фундамент мембраны, составляет до 90% от общего количества липидов.

Для проникновения сквозь мембрану таких веществ как калий и натрий, существуют специальные ионные каналы клеточных мембран.

Белки клеточной мембраны

Для клетки жизненно важно взаимодействовать как с соседними клетками, так и с окружающим миром. Некоторые микроскопические молекулы или потоки света беспрепятственно проникают сквозь мембрану, взаимодействуя с белками напрямую.

При этом в клетке запускаются химические реакции выработки новых белков или появляется новая программа жизнедеятельности клетки. Пример ответных реакций это: деление клетки, выделять ферменты или гормоны. Клетка может запустить механизм самоуничтожения.

Принцип у всех один – внутриклеточный запуск каскада превращений химических реакций.

Чтобы клетка могла функционировать продолжительное время, в нее должны поступать питательные вещества извне. Сигналы, достигающие внутриклеточного пространства, должны правильно обрабатываться и выдавать ответную реакцию. Для этого на поверхности мембраны есть специальные рецепторы: ионные каналы, порины, транспортеры, молекулярные моторы, структурные белки.

Появление гормонов или сигнальных молекул снаружи клетки вызывает в рецепторных белках сигнал. Самый яркий представитель – рецептор инсулина, который отвечает за снабжение клетки глюкозой.

Транспорт ионов происходит через ионные каналы, которые поддерживают разницу в их концентрации между наружной средой и внутренней. Натриевые и калевые каналы отвечают за передачу нервного импульса. Порины и транспортеры отвечают за перенос воды и определенных молекул сквозь мембрану.

Структурные белки поддерживают структуру мембраны и взаимодействуют с остальными белками.

Кроме всего прочего есть еще внутриклеточные пути передачи сигналов при помощи каскадов реакций.

Цитоплазма и клеточная мембрана

Цитоплазма – это часть клетки, которая находится между плазматической мембраной и ядром. Выделяют составляющие:

  • гиалоплазму (основа цитоплазмы),
  • органоиды (постоянные составляющие)
  • включения (временные составляющие).

Химический состав цитоплазмы

До 90% занимает вода, остальное – всевозможные соединения органики и неорганических веществ. Цитоплазма имеет щелочную реакцию. Отличительная особенность цитоплазмы – циклоз или постоянное движение.

Заметить это можно по перемещению внутри клетки хлоропластов. Жизнедеятельность клетки напрямую зависит от движения цитоплазмы. Прекращение движения ведет к гибели клетки, прекращению ее жизнедеятельности.

Гиалоплазма или цитозоль – коллоидный раствор, который не имеет цвета. По составу напоминает густую слизь. В этой жидкости протекают процессы, которые обеспечивают обменные процессы веществ. Благодаря цитозоли осуществляется связь между ядром и всеми органоидами

.

В свою очередь подразделяется на две формы, которые способны менять свое физическое состояние.

  • золь – разжиженная,
  • гель – тягучая.

Цитоплазма объединяет все внутренние составляющие клетки в единое целое. Ее среда — это место где протекают физиологические и биохимические клеточные процессы. Цитоплазма отвечает за жизнедеятельность и функционирование органоидов.

Проницаемость клеточных мембран

Проницаемость – это важнейшая функция защитного слоя клетки. Благодаря ей происходит движение внутрь и извне клетки многих метаболитов. Постоянно поддерживается форма клетки, баланс в ней веществ, осуществляется проведение нервного импульса, поддерживается жизнеспособность клетки.

Низкомолекулярные жирорастворимые вещества, такие как глицерин, спирты, мочевина могут беспрепятственно самостоятельно проникать через мембранную оболочку. Это лишь малая часть переносимых веществ, называется простая диффузия. Сложное перемещение называется транслокация и невозможно без дополнительных транспортных систем.

Есть предположение, что системы-переносчики состоят из белков или липопротеидов, а также ряд других компонентов. Переносчик или система сначала связывает переносимое вещество, а потом доставляет его через мембрану внутрь клетки.

Выделяют также неподвижных переносчиков, которые не перемещаются внутри мембранной оболочки, а являются своеобразным туннелем или каналом.

Выделяют также и вторичную транслокацию – переносчик осуществляет связь с переносимым веществом путем невалентных взаимодействий. Выделяют 3 вида:

  1. Облегченная диффузия (унипорт) – механизм переноса не зависит от переноса веществ в клетку или из нее. Этим способом переносится глюкоза в эритроциты.
  2. Котранспоорт (симпорт) – совместный транспорт двух или более веществ в одном направлении.
  3. Противотранспорт – доставка веществ в одном направлении соотносится с движением других частиц в противоположном направлении. Для этого вида транспорта требуется много энергии, которая образуется за счет сопряжения вторичной транслокации с ферментативными реакциями разрыва или образования химических связей.

Липиды клеточных мембран

Клеточная мембрана состоит из белков и липидов, основу которых составляют фосфолипиды. Фосфолипиды занимают значительную часть — 40-90% всех липидов в мембранной оболочке.

Липиды – это амфипатические молекулы, самостоятельно формирующие бислои.

Липиды имеют особенность: растворяются только в растворителях на органической основе и совсем не подвержены растворению в воде. Клеточная мембрана имеет несколько видов липидов: фосфолипиды, холестерол, гликолипиды.

Строение клеточной мембраны до конца не изучено. Происходит постоянное изучение и составление моделей состава мембраны. В одной – мембрана характеризуется как липидный двойной слой.

В этом слое углеводородные хвосты липидов за счет гидрофобных взаимодействий удерживаются друг возле друга в вытянутом состоянии во внутренней полости, образуя двойной углеводородный слой.

Полярные группы липидов находятся на внешней поверхности бислоя.

Изучение клеточных мембран перспективное направление в науке. Возможно, с полным пониманием механизмов, происходящих внутри клетки, позволит продлить жизнь. Может быть удастся найти ключик к долголетию.

Источник: https://karatu.ru/kletochnaya-membrana/

Вылечим любую болезнь
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: