Care sunt funcțiile membranei celulare externe? Structura membranei celulare externe

Studiul structurii celule prokaryote

În acest articol, vom studia structura și funcțiile membranei celulare exterioare, care intră în aparatul de suprafață a diferitelor tipuri de celule.

Ce funcții are membrana celulară exterioară

Așa cum a fost descris anterior, membrana exterioară face parte din aparatul de suprafață al fiecărei celule, care separă cu succes conținutul său intern și protejează organele celulare de condițiile nefavorabile de mediu. O altă funcție - este furnizarea de metabolism între conținutul celulei și lichidul tisular, astfel încât membrana externă a celulei asigură transportul moleculelor și ionilor care intră în citoplasmă, și, de asemenea, ajută la eliminarea toxinelor si a toxinelor in exces din celula.

Structura membranei celulare

Membranele sau plasmalemmele de diferite tipuri de celule sunt foarte diferite. În principal, structura chimică, precum și conținutul relativ al lipidelor, glicoproteinelor, proteinelor și, în consecință, natura receptorilor prezenți în ele. extern membrana celulară, structura și funcția care este determinată în primul rând de compoziția individuală a glicoproteinelor, participă la recunoașterea stimulilor de mediu și la reacțiile celulei însăși la acțiunile lor. Unele tipuri de virusuri pot interacționa cu proteinele și glicolipidele membranelor celulare, ca urmare a pătrunderii în celulă. Herpes și virusurile gripale pot folosi plasmalemma celulei gazdă pentru a construi o cochilie de protecție proprie.

Și virusurile și bacteriile, așa-numitele bacteriofagi, se atașează la membrana celulară și, în locul contactului, se dizolvă cu o enzimă specială. Apoi, o moleculă de ADN viral trece prin gaură.

Caracteristici ale structurii plasmalemiei eucariote

Amintiți-vă că membrana celulară exterioară îndeplinește funcția de transport, adică transportul de substanțe în celuloză celulară și din acesta în mediul extern. Pentru a implementa un astfel de proces, este necesară o structură specială. Într-adevăr, plasmalemma este o constantă, universală pentru toți celule eucariote sistem de aparate de suprafață. Acesta este un film subțire (2-10 Nm), dar destul de dens, care acoperă întreaga celulă. Structura sa a fost studiată în 1972 de oameni de știință precum D. Singer și G. Nicholson, care au creat și un model mozaic lichid al membranei celulare.

Principalii compuși chimici care o formează sunt moleculele ordonate de proteine ​​și anumite fosfolipide, care sunt intercalate cu un mediu lipidic lichid și seamănă cu un mozaic. Astfel, membrana celulară este compusă din două straturi de lipide nepolare „cozi“ hidrofobe, care sunt în interiorul membranei, iar capetele hidrofile polare cu care se confruntă citoplasmă celulei și lichidul intercelular.

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

Structura plasmalemiei organismelor procariote

Membrana celulară exterioară în procariote îndeplinește funcții similare celulei plasmalemei organismelor nucleare, și anume percepția și transmiterea informațiilor din mediul extern, transportul ionilor și soluții în celulă și în afara, de protecție din citoplasmă străine reactivi extern. Se poate forma mezozomi - structurile care apar atunci când plasmalemma este invadată în interiorul celulei. Acestea pot conține enzime implicate în reacțiile metabolice ale procariotelor, de exemplu în replicarea ADN-ului, sinteza proteinelor.

Mesosoma conțin, de asemenea enzime redox, în timp ce fotosintetice sunt bacterioclorofilă (bacterii) și phycobilins (cianobacterii).

Rolul membranelor externe în contactele intercelulare

Continuând să răspundem la întrebarea despre ce funcționează membrana celulară externă, să ne ocupăm de rolul său în contactele celulă-celulă. Celulele din plante din pereții membranei celulare externe formează pori care trec în stratul de celuloză. Prin ele, citoplasma celulei poate scăpa în afară, astfel de canale subțiri sunt numite plasmodesmata.

Datorită acestora, legătura dintre celulele vegetale vecine este foarte puternică. În celulele umane și animale, siturile de contact ale membranelor celulare învecinate se numesc desmosomi. Acestea sunt caracteristice celulelor endoteliale și epiteliale și, de asemenea, apar în cardiomiocite.

Formații auxiliare ale plasmalemului

Pentru a înțelege ce disting celulele de plante de animale, ajută la studierea caracteristicilor structurale ale plasmalemelor lor, care depind de ce funcționează membrana celulară externă. Deasupra lui în celulele animale este un strat de glicocaliu. Se formează prin molecule de polizaharide legate de proteine ​​și lipide ale membranei celulare externe. Datorită glicocalizei dintre celule, apare aderența (aderența), conducând la formarea de țesuturi, astfel încât participă la funcția de semnalizare a plasmalemului - recunoașterea stimulilor de mediu.

Cum se efectuează transportul pasiv al anumitor substanțe prin intermediul membranelor celulare

Așa cum sa spus înainte, membrana celulară externă participă la procesul de transport al substanțelor între celulă și mediul extern. Există două tipuri de transport prin plasmalemă: pasiv (difuzie) și transport activ. Primul include difuzia, difuzia facilă și osmoza. Mișcarea substanțelor de-a lungul gradientului de concentrație depinde, în primul rând, de masa și magnitudinea moleculelor care trec prin membrana celulară. De exemplu, moleculele nepolare mici se dizolvă ușor în stratul mediu de lipide al plasmalemei, se mișcă prin ea și se găsesc în citoplasmă.

Molecule mari de substanțe organice pătrund în citoplasmă cu ajutorul unor proteine ​​speciale de transport. Ei au o specificitate specifică și, conectându-se la o particulă sau un ion, trec pasiv prin membrană de-a lungul gradientului de concentrație (transport pasiv) fără a cheltui energie. Acest proces stă la baza proprietății plasmalemiei, cum ar fi permeabilitatea selectivă. În procesul de transport pasiv, energia moleculelor ATP nu este utilizată și celula o salvează pentru alte reacții metabolice.

Transportul activ al compușilor chimici prin membrana plasmatică

Deoarece membrana celulară externă asigură transportul moleculelor și a ionilor din mediu în celulă și înapoi, devine posibilă îndepărtarea produselor de disimilare, care sunt toxine, spre exterior, adică în fluidul intercelular. Transportul activ are loc împotriva gradientului de concentrație și necesită utilizarea energiei sub formă de molecule ATP. De asemenea, implică proteinele purtătoare numite ATP-ases, care sunt, de asemenea, enzime.

Un exemplu al unui astfel de transport este o pompă de sodiu-potasiu (ionii de sodiu trec de la citoplasm la mediul extern și ionii de potasiu sunt pompați în citoplasmă). Celulele epiteliale ale intestinului și rinichilor sunt capabile de acest lucru. Soiurile acestui mod de transport sunt procesele de pinocitoză și fagocitoză. Astfel, studiind ce funcții sunt realizate prin membrana externă a celulei, se poate determina că procesele sunt capabile de fagocitoză și protistele heterotrofe pino-, precum celulele organismelor animale superioare, de exemplu, leucocite.

Procesele bioelectrice în membranele celulare

Se constată că există o diferență potențială între suprafața exterioară a plasmalemului (este încărcată pozitiv) și stratul din peretele apropiat al citoplasmei, care este încărcat negativ. Acesta a fost numit un potențial de odihnă și este inerent în toate celulele vii. Un țesut neural nu are numai un potențial de repaus, ci este, de asemenea, capabil să efectueze biocurențe slabe, ceea ce se numește proces de excitație. Membranele externe ale celulelor nervoase-neuronii, care acceptă iritarea de la receptori, încep să schimbe sarcina: ionii de sodiu intră masiv în celulă, iar suprafața plasmalemului devine electronegativă. Un strat aproape de perete al citoplasmei, datorat unui exces de cationi, primește o încărcătură pozitivă. Aceasta explică de ce membrana celulară externă a neuronului este reîncărcată, ceea ce determină impulsurile nervoase care stau la baza procesului de excitație.