Плазматична мембрана: основні властивості, будова і функції плазмолеми

1. будова
2. функції
3. виборча проникність
4. транспорт речовин
5. пасивний
6. активний
7. У мембранної упаковці
8. екзоцитоз

Будова клітин живих організмів багато в чому залежить від того, які функції вони виконують. Однак існує ряд загальних для всіх клітин принципів архітектури. Зокрема, будь-яка клітина має зовні оболонку, яка називається цитоплазматичної або плазматичноїмембраною. Існує і ще одна назва - плазмолемма.

будова

Плазматична мембрана складається з молекул трьох основних видів - протеїнів, вуглеводів і ліпідів. У різних типів клітин співвідношення цих компонентів може відрізнятися.

У 1972 році вченими Ніколсоном і Сінгером був запропонована рідинно-мозаїчна модель будови цитоплазматичної мембрани. Ця модель послужила відповіддю на питання про будову клітинної мембрани і не втратила своєї актуальності і до цього дня. Суть рідинно-мозаїчної моделі полягає в наступному:

1. Ліпіди розташовуються в два шари, складаючи основу клітинної стінки;
2. Гідрофільні кінці ліпідних молекул розташовані всередину, а гідрофобні - назовні;
3. Усередині ця структура має шар протеїнів, які пронизують ліпіди подібно мозаїці;
4. Крім білків тут є невелика кількість вуглеводів - гексоз;

Ця біологічна система відрізняється великою рухливістю. Білкові молекули можуть вибудовуватися, орієнтуючись до однієї зі сторін ліпідного шару, або ж вільно переміщаються і міняють своє положення.

Це цікаво: скільки хромосом у нормальної людини ?

функції

Незважаючи на деякі відмінності в будові, плазмолеми всіх клітин мають набір загальних функцій. Крім того, вони можуть володіти характеристиками, суто специфічними для даного виду клітин. Розглянемо коротко загальні основні функції всіх клітинних мембран:

1. Бар'єрна функція забезпечує клітці обмін речовин з навколишнім простором. Цей обмін є регульованим, виборчим і може бути як пасивним, так і активним.
2. Транспортна функція полягає в тому, що мембрана здійснює транспорт речовин як в клітку, так і з неї. Таким чином в клітку поставляються поживні речовини, а назовні виводяться продукти метаболізму. Завдяки транспортної функції відбувається підтримка в клітці певного рівня рН, створюється іонний градієнт і проводиться секреція різних речовин, необхідних для життєдіяльності організму.
3. Матрична функція забезпечує білкам певну локалізацію та орієнтацію, завдяки чому здійснюється їх оптимальну взаємодію.
4. Механічна функція забезпечує клітинам автономність внутрішньоклітинних утворень і одночасно контакт з іншими клітинами. Важлива роль у цій взаємодії відводиться міжклітинному речовині.
5. Енергетична функція полягає в перенесенні білками мембрани енергії в процесі фотосинтезу і клітинному мітохондріальному диханні.
6. Рецепторная функція здійснюється за рахунок деяких білків-рецепторів. Ці складні молекули допомагають річки сприймати ті чи інші сигнали. Як приклад можна привести гормони або нейромедіатори, які впливають на певні білки-рецептори клітин-мішеней.
7. Ферментативна функція забезпечується також за рахунок білків цитоплазматичної мембрани. Частина цих білків можуть служити ферментами. Наприклад, плазмалемми кишкового епітелію містять травні ферменти.
8. Насосна функція плазмолеми полягає у виробленні та проведенні потенціалів. Завдяки мембрані в клітині підтримується постійна концентрація іонів калію і натрію. Це дозволяє підтримувати різницю потенціалів і проведення нервового імпульсу.
9. Маркерна функція здійснюється завдяки білкам-антигенів, які дозволяють розпізнавати «свої» і «чужі» клітини. Ці маркери складаються з білків з приєднаними до них олігосахарідним ланцюгами. За допомогою цих маркерів клітини можуть розпізнавати один одного в процесі побудови тканин, а також при роботі імунної системи організму.

виборча проникність

Основною властивістю плазматичноїмембрани є виборча проникність. Через неї проходять іони, амінокислоти, гліцерин і жирні кислоти, глюкоза. При цьому клітинна мембрана пропускає одні речовини і затримує інші.

Існує кілька видів механізмів транспорту речовин через клітинну мембрану:

1. дифузія;
2. осмос;
3. екзоцитоз;
4. ендоцитоз;
5. Активний транспорт;

Дифузія і осмос не вимагають енергетичних витрат і здійснюються пасивно, інші види транспорту - це активні процеси, що протікають зі споживанням енергії.

Така властивість клітинної оболонки під час пасивного транспорту обумовлено наявністю спеціальних інтегральних білків. Такі білки-канали пронизують плазмолемму і утворюють в ній проходи. Іони кальцію, калію і лора пересуваються по таким каналам щодо градієнта концентрації.

транспорт речовин

До основних властивостей плазматичної мембрани відносять також її здатність транспортувати молекули різноманітних речовин.

Описано такі механізми перенесення речовин через плазмолемму:

1. Пасивний - дифузія і осмос;
2. активний;
3. Транспорт в мембранної упаковці;

Розглянемо ці механізми більш детально.

пасивний

До пасивних видів транспорту належать осмос і дифузія. Дифузією називається рух частинок по градієнту концентрації. В цьому випадку клітинна оболонка виконує функції осмотичного бар'єру. Швидкість дифузії залежить від величини молекул і їх розчинності в ліпідах. Дифузія, в свою чергу, може бути нейтральною (з перенесенням незаряджених частинок) або полегшеної, коли задіюються спеціальні транспортні білки.

Осмосом називається дифузія через клітинну стінку молекул води.

Полярні молекули з великою масою транспортуються за допомогою спеціальних білків - цей процес отримав назву полегшеної дифузії. Транспортні білки пронизують клітинну мембрану наскрізь і утворюють канали. Всі транспортні білки поділяються на каналообразующие і транспортери. Проникнення заряджених частинок полегшується завдяки існуванню мембранного потенціалу.

активний

Перенесення речовин через клітинну оболонку проти електрохімічного градієнта називається активним транспортом. Такий транспорт завжди відбувається за участю спеціальних білків і вимагає енергії. Транспортні білки мають спеціальні ділянки, які зв'язуються з стерпним речовиною. Чим більше таких ділянок, тим швидше й інтенсивніше відбувається перенос. В процесі перенесення білок транспортер зазнає оборотні структурні зміни, що і дозволяє йому виконувати свої функції.

У мембранної упаковці

Молекули органічно речовин з великою масою переносяться через мембрану з утворенням замкнутих бульбашок - везикул, які утворює мембрана.

Відмінною рисою везикулярного транспорту є те, що переносяться макрочастки не змішуються з іншим молекулами клітини або її органелами.

Перенесення великих молекул всередину клітини отримав назву ендоцитозу. У свою чергу, ендоцитоз підрозділяється на два види - пиноцитоз і фагоцитоз. При цьому частина плазматичної мембрани клітини утворює навколо переносите часток бульбашка, званий вакуолью . Розміри вакуолей при Піноцитоз і фагоцитозі мають суттєві відмінності.

В процесі пиноцитоза відбувається поглинання клітиною рідин. Фагоцитоз забезпечує поглинання великих часток, уламків клітинних органел і навіть мікроорганізмів.

екзоцитоз

Екзоцитозу прийнято називати виведення з клітини речовин. В такому випадку вакуолі переміщаються до плазмолемме. Далі стінка вакуолі і плазмолемма починають злипатися, а потім зливатися. Речовини, які містяться в вакуолі, переміщаються в навколишнє середовище.

Клітини деяких найпростіших організмів мають строго певні ділянки для забезпечення такого процесу.

Як ендоцитоз, так і екзоцитоз протікають в клітині за участю фібрилярних компонентів цитоплазми, які мають тісний безпосередній зв'язок з плазмолеммой.