Membran sel terbentuk. Struktur dan fungsi membran plasma

Artikel ini akan menjelaskan ciri-ciri struktur dan fungsi membran sel. Disebut juga: plasmalemma, plasmalemma, biomembran, membran sel, luar dinding sel, dinding sel. Semua data awal di atas akan diperlukan untuk pemahaman yang jelas tentang jalannya proses eksitasi dan penghambatan saraf, prinsip-prinsip operasi sinapsis dan reseptor.

Plasmalemma adalah membran lipoprotein tiga lapis yang memisahkan sel dari lingkungan eksternal. Ini juga melakukan pertukaran terkontrol antara sel dan lingkungan luar.

Membran biologis adalah film bimolekular ultra tipis yang terdiri dari fosfolipid, protein, dan polisakarida. Fungsi utamanya adalah penghalang, mekanik dan matriks.

Sifat utama membran sel:

- Permeabilitas membran

- Semi-permeabilitas membran

- Permeabilitas membran selektif

- Permeabilitas membran aktif

- Permeabilitas Terkelola

- Fagositosis dan pinositosis membran

- Eksositosis pada membran sel

- Adanya potensial listrik dan kimia pada membran sel

- Perubahan potensial listrik membran

- Iritasi membran. Ini karena adanya membran reseptor spesifik yang bersentuhan dengan zat pemberi sinyal. Akibatnya, keadaan membran itu sendiri dan seluruh sel sering berubah. Setelah terhubung dengan lagands (zat pengontrol), reseptor molekuler yang terletak di membran memicu proses biokimia.

- Aktivitas enzimatik katalitik membran sel. Enzim bekerja baik di luar membran sel maupun dari dalam sel.

Fungsi Dasar Membran Sel

Hal utama dalam kerja membran sel adalah melakukan dan mengontrol pertukaran antara sel dan zat antar sel. Hal ini dimungkinkan karena permeabilitas membran. Pengaturan throughput membran yang sama dilakukan karena permeabilitas membran sel yang dapat disesuaikan.

Struktur membran sel

Membran sel memiliki tiga lapisan. Lapisan tengah - lemak berfungsi, secara langsung, untuk mengisolasi sel. Itu tidak melewati zat yang larut dalam air, hanya yang larut dalam lemak.

Lapisan yang tersisa - lapisan bawah dan atas - adalah formasi protein yang tersebar dalam bentuk pulau-pulau di lapisan lemak. Transporter dan saluran ionik tersembunyi di antara pulau-pulau ini, yang berfungsi khusus untuk mengangkut zat yang larut dalam air baik ke dalam sel itu sendiri maupun di luar. .

Secara lebih rinci, lapisan lemak pada membran tersusun atas fosfolipid dan sfingolipid.

Pentingnya Saluran Ion Membran

Karena hanya zat yang larut dalam lemak yang menembus lapisan lipid: gas, lemak dan alkohol, dan sel harus terus-menerus masuk dan mengeluarkan zat yang larut dalam air, yang meliputi ion. Untuk tujuan inilah struktur protein transpor yang dibentuk oleh dua lapisan membran lainnya berfungsi.

Struktur protein semacam itu terdiri dari 2 jenis protein - pembentuk saluran yang membentuk lubang di membran dan protein pengangkut yang, dengan bantuan enzim, melekat pada diri mereka sendiri dan membawanya melalui zat yang diperlukan.

Jadilah sehat dan efisien untuk diri sendiri!

membran sel juga disebut plasma (atau sitoplasma) membran dan plasmalemma. Struktur ini tidak hanya memisahkan isi internal sel dari lingkungan eksternal, tetapi juga memasuki komposisi sebagian besar organel sel dan nukleus, pada gilirannya memisahkannya dari hialoplasma (sitosol) - bagian kental-cair dari sitoplasma. Mari kita setuju untuk menelepon membran sitoplasma yang memisahkan isi sel dari lingkungan eksternal. Istilah lainnya mengacu pada semua membran.

Dasar dari struktur membran sel (biologis) adalah lapisan ganda lipid (lemak). Pembentukan lapisan seperti itu dikaitkan dengan fitur molekulnya. Lipid tidak larut dalam air, tetapi mengembun di dalamnya dengan caranya sendiri. Satu bagian dari molekul lipid tunggal adalah kepala kutub (itu ditarik oleh air, yaitu hidrofilik), dan yang lainnya adalah sepasang ekor panjang non-polar (bagian dari molekul ini ditolak oleh air, yaitu hidrofobik) . Struktur molekul ini membuat mereka "menyembunyikan" ekornya dari air dan memutar kepala kutubnya ke arah air.

Akibatnya, lapisan ganda lipid terbentuk, di mana ekor non-polar berada di dalam (saling berhadapan), dan kepala kutub menghadap ke luar (ke lingkungan eksternal dan sitoplasma). Permukaan membran semacam itu bersifat hidrofilik, tetapi di dalamnya bersifat hidrofobik.

PADA membran sel di antara lipid, fosfolipid mendominasi (mereka milik lipid kompleks). Kepala mereka mengandung residu asam fosfat. Selain fosfolipid, ada glikolipid (lipid + karbohidrat) dan kolesterol (milik sterol). Yang terakhir memberikan kekakuan membran, terletak pada ketebalannya di antara ekor lipid yang tersisa (kolesterol sepenuhnya hidrofobik).

Karena interaksi elektrostatik, molekul protein tertentu melekat pada kepala lipid yang bermuatan, yang menjadi protein membran permukaan. Protein lain berinteraksi dengan ekor non-polar, sebagian tenggelam ke dalam lapisan ganda, atau menembusnya terus menerus.

Dengan demikian, membran sel terdiri dari lipid bilayer, protein permukaan (periferal), terbenam (semi-integral), dan penetrasi (integral). Selain itu, beberapa protein dan lipid di bagian luar membran berhubungan dengan rantai karbohidrat.

Ini model mosaik cair dari struktur membran diajukan pada tahun 70-an abad XX. Sebelum ini, model sandwich struktur diasumsikan, yang menurutnya lapisan ganda lipid terletak di dalam, dan di bagian dalam dan luar membran ditutupi dengan lapisan protein permukaan yang terus menerus. Namun, akumulasi data eksperimen membantah hipotesis ini.

Ketebalan membran sel yang berbeda adalah sekitar 8nm. Membran (bahkan sisi yang berbeda dari satu) berbeda satu sama lain dalam persentase berbagai macam lipid, protein, aktivitas enzimatik, dll. Beberapa membran lebih cair dan lebih permeabel, yang lain lebih padat.

Pecahnya membran sel dengan mudah bergabung karena karakteristik fisikokimia lipid bilayer. Di bidang membran, lipid dan protein (kecuali jika diikat oleh sitoskeleton) bergerak.

Fungsi membran sel

Sebagian besar protein yang terbenam dalam membran sel melakukan fungsi enzimatik (yaitu enzim). Seringkali (terutama di membran organel sel) enzim diatur dalam urutan tertentu sehingga produk reaksi yang dikatalisis oleh satu enzim lolos ke enzim kedua, lalu ketiga, dll. Konveyor terbentuk yang menstabilkan protein permukaan, karena tidak memungkinkan enzim untuk berenang di sepanjang lapisan ganda lipid.

Membran sel melakukan fungsi pembatas (penghalang) dari lingkungan dan pada saat yang sama fungsi transportasi. Dapat dikatakan bahwa ini adalah tujuan terpentingnya. Membran sitoplasma, memiliki kekuatan dan permeabilitas selektif, mempertahankan keteguhan komposisi internal sel (homeostasis dan integritasnya).

Dalam hal ini, pengangkutan zat terjadi cara yang berbeda. Transportasi sepanjang gradien konsentrasi melibatkan pergerakan zat dari area dengan konsentrasi yang lebih tinggi ke area dengan konsentrasi yang lebih rendah (difusi). Jadi, misalnya, gas berdifusi (CO 2, O 2).

Ada juga transportasi melawan gradien konsentrasi, tetapi dengan pengeluaran energi.

Transportasi pasif dan ringan (ketika beberapa operator membantunya). Difusi pasif melintasi membran sel dimungkinkan untuk zat yang larut dalam lemak.

Ada protein khusus yang membuat membran permeabel terhadap gula dan zat larut air lainnya. Pembawa ini mengikat molekul yang diangkut dan menyeretnya melintasi membran. Ini adalah bagaimana glukosa diangkut ke dalam sel darah merah.

Spanning protein, bila digabungkan, dapat membentuk pori untuk pergerakan zat tertentu melalui membran. Pembawa semacam itu tidak bergerak, tetapi membentuk saluran di membran dan bekerja mirip dengan enzim, mengikat zat tertentu. Transfer dilakukan karena perubahan konformasi protein, yang menyebabkan saluran terbentuk di membran. Contohnya adalah pompa natrium-kalium.

Fungsi transpor membran sel eukariotik juga diwujudkan melalui endositosis (dan eksositosis). Melalui mekanisme ini, molekul besar biopolimer, bahkan seluruh sel, masuk ke dalam sel (dan keluar darinya). Endo- dan eksositosis bukanlah karakteristik dari semua sel eukariotik (prokariota tidak memilikinya sama sekali). Jadi endositosis diamati pada protozoa dan invertebrata yang lebih rendah; pada mamalia, leukosit dan makrofag menyerap zat dan bakteri berbahaya, yaitu melakukan endositosis fungsi pelindung untuk tubuh.

Endositosis dibagi menjadi fagositosis(sitoplasma menyelubungi partikel besar) dan pinositosis(menangkap tetesan cairan dengan zat terlarut di dalamnya). Mekanisme proses ini kira-kira sama. Zat yang diserap pada permukaan sel dikelilingi oleh membran. Sebuah vesikel (fagosit atau pinositik) terbentuk, yang kemudian bergerak ke dalam sel.

Eksositosis adalah penghilangan zat dari sel oleh membran sitoplasma (hormon, polisakarida, protein, lemak, dll.). Zat-zat ini tertutup dalam vesikel membran yang sesuai dengan membran sel. Kedua membran bergabung dan isinya berada di luar sel.

Membran sitoplasma melakukan fungsi reseptor. Untuk ini, pada dia di luar struktur terletak yang dapat mengenali stimulus kimia atau fisik. Beberapa protein yang menembus plasmalemma terhubung dari luar ke rantai polisakarida (membentuk glikoprotein). Ini adalah reseptor molekuler khusus yang menangkap hormon. Ketika hormon tertentu berikatan dengan reseptornya, ia mengubah strukturnya. Ini, pada gilirannya, memicu mekanisme respons seluler. Pada saat yang sama, saluran dapat terbuka, dan zat tertentu dapat mulai memasuki sel atau dikeluarkan darinya.

Fungsi reseptor membran sel telah dipelajari dengan baik berdasarkan aksi hormon insulin. Ketika insulin berikatan dengan reseptor glikoproteinnya, bagian intraseluler katalitik dari protein ini (enzim adenilat siklase) diaktifkan. Enzim mensintesis AMP siklik dari ATP. Sudah mengaktifkan atau menghambat berbagai enzim metabolisme sel.

Fungsi reseptor membran sitoplasma juga mencakup pengenalan sel tetangga dari jenis yang sama. Sel-sel tersebut melekat satu sama lain oleh berbagai kontak antar sel.

Dalam jaringan, dengan bantuan kontak antar sel, sel dapat bertukar informasi satu sama lain menggunakan zat dengan berat molekul rendah yang disintesis secara khusus. Salah satu contoh interaksi tersebut adalah penghambatan kontak, ketika sel berhenti tumbuh setelah menerima informasi bahwa ruang kosong telah terisi.

Kontak antar sel sederhana (membran sel yang berbeda berdekatan satu sama lain), penguncian (invaginasi membran satu sel ke sel lain), desmosom (ketika membran dihubungkan oleh bundel serat melintang memasuki sitoplasma). Selain itu, ada varian kontak antar sel karena mediator (perantara) - sinapsis. Di dalamnya, sinyal ditransmisikan tidak hanya secara kimia, tetapi juga secara elektrik. Sinapsis mengirimkan sinyal antara sel saraf, Juga dari saraf ke otot.

Oleh fitur fungsional Membran sel dapat dibagi menjadi 9 fungsi yang dilakukan.
Fungsi membran sel:
1. Transportasi. Menghasilkan transportasi zat dari sel ke sel;
2. Penghalang. Ini memiliki permeabilitas selektif, menyediakan metabolisme yang diperlukan;
3. Reseptor. Beberapa protein yang ditemukan di membran adalah reseptor;
4. Mekanik. Memastikan otonomi sel dan struktur mekanisnya;
5. Matriks. Memberikan interaksi dan orientasi protein matriks yang optimal;
6. Energi. Dalam membran, sistem transfer energi beroperasi selama respirasi seluler di mitokondria;
7. Enzimatik. Protein membran terkadang merupakan enzim. Misalnya, membran sel usus;
8. Menandai. Ada antigen (glikoprotein) pada membran yang memungkinkan untuk mengidentifikasi sel;
9. Menghasilkan. Melakukan pembangkitan dan konduksi biopotensial.

Anda dapat melihat seperti apa membran sel menggunakan contoh struktur sel hewan atau sel tumbuhan.

Gambar tersebut menunjukkan struktur membran sel.
Komponen membran sel meliputi berbagai protein membran sel (globular, perifer, permukaan), serta lipid membran sel (glikolipid, fosfolipid). Karbohidrat, kolesterol, glikoprotein, dan protein alfa heliks juga ada dalam struktur membran sel.

Komposisi membran sel

Komponen utama membran sel adalah:
1. Protein - bertanggung jawab atas berbagai sifat membran;
2. Lipid tiga jenis(fosfolipid, glikolipid dan kolesterol) bertanggung jawab atas kekakuan membran.
Protein membran sel:
1. Protein globular;
2. Protein permukaan;
3. Protein perifer.

Tujuan utama membran sel

Tujuan utama membran sel:
1. Mengatur pertukaran antara sel dan lingkungan;
2. Pisahkan isi sel apa pun dari lingkungan eksternal, sehingga memastikan integritasnya;
3. Membran intraseluler membagi sel menjadi kompartemen tertutup khusus - organel atau kompartemen, di mana kondisi lingkungan tertentu dipertahankan.

Struktur membran sel

Struktur membran sel adalah larutan dua dimensi dari protein integral globular yang dilarutkan dalam matriks fosfolipid cair. Model ini Struktur membran diusulkan oleh dua ilmuwan Nicholson dan Singer pada tahun 1972. Jadi, dasar membran adalah lapisan lipid bimolekuler, dengan susunan molekul yang teratur, yang dapat Anda lihat.

Membran adalah struktur hyperfine yang membentuk permukaan organel dan sel secara keseluruhan. Semua membran memiliki struktur yang sama dan terhubung dalam satu sistem.

Komposisi kimia

Membran sel secara kimiawi homogen dan terdiri dari protein dan lipid dari berbagai kelompok:

• fosfolipid;
• galaktolipid;
• sulfolipid.

Mereka juga termasuk asam nukleat, polisakarida dan zat lainnya.

Properti fisik

Pada suhu normal membran berada dalam keadaan kristal cair dan terus berfluktuasi. Viskositasnya mendekati minyak nabati.

Membran dapat dipulihkan, kuat, elastis dan memiliki pori-pori. Ketebalan membran adalah 7 - 14 nm.

4 artikel teratasyang membaca bersama ini

Untuk molekul besar, membran bersifat impermeabel. Molekul dan ion kecil dapat melewati pori-pori dan membran itu sendiri di bawah pengaruh perbedaan konsentrasi pada sisi membran yang berbeda, serta dengan bantuan protein transpor.

Model

Struktur membran biasanya digambarkan menggunakan model mosaik fluida. Membran memiliki bingkai - dua baris molekul lipid, rapat, seperti batu bata, berdekatan satu sama lain.

Beras. 1. Membran biologis tipe sandwich.

Di kedua sisi, permukaan lipid ditutupi dengan protein. Pola mosaik terbentuk oleh molekul protein yang tersebar tidak merata pada permukaan membran.

Menurut tingkat perendaman dalam lapisan bilipid, molekul protein dibagi menjadi: tiga kelompok:

• transmembran;
• terendam;
• dangkal.

Protein menyediakan sifat utama membran - permeabilitas selektifnya untuk berbagai zat.

Jenis membran

Semua membran sel menurut lokalisasi dapat dibagi menjadi: jenis berikut:

• di luar ruangan;
• nuklir;
• membran organel.

Membran sitoplasma luar, atau plasmolemma, adalah batas sel. Terhubung dengan elemen sitoskeleton, ia mempertahankan bentuk dan ukurannya.

Beras. 2. Sitoskeleton.

Membran nukleus, atau kariolema, adalah batas isi nukleus. Itu dibangun dari dua membran, sangat mirip dengan yang luar. Membran luar nukleus terhubung ke membran retikulum endoplasma (ER) dan, melalui pori-pori, ke membran dalam.

Membran EPS menembus seluruh sitoplasma, membentuk permukaan tempat berbagai zat disintesis, termasuk protein membran.

Membran organoid

Sebagian besar organel memiliki struktur membran.

Dinding dibangun dari satu membran:

• kompleks Golgi;
• vakuola;
• lisosom.

Plastida dan mitokondria dibangun dari dua lapisan membran. Membran luarnya halus, dan bagian dalamnya membentuk banyak lipatan.

Fitur membran fotosintesis kloroplas adalah molekul klorofil bawaan.

Sel hewan ada di permukaan membran luar lapisan karbohidrat yang disebut glikokaliks.

Beras. 3. Glikokaliks.

Glikokaliks paling berkembang di sel-sel epitel usus, di mana ia menciptakan kondisi untuk pencernaan dan melindungi plasmolemma.

Tabel "Struktur membran sel"

Apa yang telah kita pelajari?

Kami memeriksa struktur dan fungsi membran sel. Membran merupakan pembatas (selektif) sel, nukleus dan organel. Struktur membran sel digambarkan dengan model fluid-mosaic. Menurut model ini, molekul protein tertanam dalam lapisan ganda lipid kental.

kuis topik

Evaluasi Laporan

Penilaian rata-rata: 4.5. Total peringkat yang diterima: 264.

Membran sel luar (plasmalemma, cytolemma, membran plasma) sel hewan ditutupi di luar (yaitu, di sisi yang tidak bersentuhan dengan sitoplasma) dengan lapisan rantai oligosakarida yang terikat secara kovalen pada protein membran (glikoprotein) dan, pada tingkat lebih rendah, pada lipid (glikolipid). Lapisan karbohidrat pada membran ini disebut glikokaliks. Tujuan dari glikokaliks belum begitu jelas; ada asumsi bahwa struktur ini mengambil bagian dalam proses pengenalan antar sel.

Dalam sel tumbuhan di atas membran sel luar adalah lapisan selulosa padat dengan pori-pori melalui mana komunikasi dilakukan antara sel-sel tetangga melalui jembatan sitoplasma.

sel jamur di atas plasmalemma - lapisan padat kitin.

Pada bakteri – mureina.

Sifat membran biologis

1. Kemampuan untuk merakit sendiri setelah dampak destruktif. Sifat ini ditentukan oleh karakteristik fisikokimia molekul fosfolipid, yang larutan air berkumpul bersama sehingga ujung hidrofilik molekul berbelok ke luar, dan ujung hidrofobik berbelok ke dalam. Protein dapat dimasukkan ke dalam lapisan fosfolipid siap pakai. Kemampuan untuk merakit sendiri sangat penting pada tingkat sel.

2. Semi-permeabilitas(selektivitas dalam transmisi ion dan molekul). Memastikan pemeliharaan keteguhan komposisi ionik dan molekuler dalam sel.

3. Fluiditas membran. Membran bukanlah struktur yang kaku; mereka terus berfluktuasi karena gerakan rotasi dan osilasi molekul lipid dan protein. Ini memberikan tingkat tinggi enzimatik dan proses kimia lainnya dalam membran.

4. Fragmen membran tidak memiliki ujung bebas, karena ditutup dalam gelembung.

Fungsi membran sel luar (plasmalemma)

Fungsi utama plasmalemma adalah sebagai berikut: 1) penghalang, 2) reseptor, 3) pertukaran, 4) transportasi.

1. fungsi penghalang. Dinyatakan dalam fakta bahwa plasmalemma membatasi isi sel, memisahkannya dari lingkungan eksternal, dan membran intraseluler membagi sitoplasma menjadi reaksi terpisah. kompartemen.

2. fungsi reseptor. Salah satu fungsi terpenting plasmalemma adalah untuk memastikan komunikasi (koneksi) sel dengan lingkungan eksternal melalui aparatus reseptor yang ada di membran, yang bersifat protein atau glikoprotein. Fungsi utama dari formasi reseptor plasmalemma adalah pengenalan sinyal eksternal, yang dengannya sel-sel berorientasi dengan benar dan membentuk jaringan dalam proses diferensiasi. Aktivitas berbagai sistem regulasi, serta pembentukan respons imun, dikaitkan dengan fungsi reseptor.

fungsi pertukaran ditentukan oleh kandungan protein enzim dalam membran biologis, yang merupakan katalis biologis. Aktivitas mereka bervariasi tergantung pada pH medium, suhu, tekanan, konsentrasi substrat dan enzim itu sendiri. Enzim menentukan intensitas reaksi kunci metabolisme, serta orientasi.

Fungsi transpor membran Membran memberikan penetrasi selektif ke dalam sel dan dari sel ke lingkungan berbagai bahan kimia. Pengangkutan zat diperlukan untuk mempertahankan pH yang sesuai di dalam sel, konsentrasi ion yang tepat, yang menjamin efisiensi enzim seluler. Transportasi memasok nutrisi yang berfungsi sebagai sumber energi, serta bahan untuk pembentukan berbagai komponen seluler. Itu tergantung pada pembuangan limbah beracun dari sel, sekresi berbagai zat bermanfaat dan penciptaan gradien ionik yang diperlukan untuk aktivitas saraf dan otot Perubahan laju transfer zat dapat menyebabkan gangguan dalam proses bioenergi, metabolisme air-garam, rangsangan dan proses lainnya. Koreksi perubahan ini mendasari aksi banyak obat.

Ada dua cara utama zat masuk ke dalam sel dan keluar dari sel ke lingkungan eksternal;

transportasi pasif,

transportasi aktif.

Transportasi pasif berjalan sepanjang gradien konsentrasi kimia atau elektrokimia tanpa pengeluaran energi ATP. Jika molekul zat yang diangkut tidak memiliki muatan, maka arah transpor pasif hanya ditentukan oleh perbedaan konsentrasi zat ini di kedua sisi membran (gradien konsentrasi kimia). Jika molekul bermuatan, maka transpornya dipengaruhi oleh gradien konsentrasi kimia dan gradien listrik (potensial membran).

Kedua gradien bersama-sama membentuk gradien elektrokimia. Transpor pasif zat dapat dilakukan dengan dua cara: difusi sederhana dan difusi terfasilitasi.

Dengan difusi sederhana ion garam dan air dapat menembus melalui saluran selektif. Kanal ini dibentuk oleh beberapa protein transmembran yang membentuk jalur transpor ujung ke ujung yang terbuka secara permanen atau hanya untuk waktu yang singkat. Melalui saluran selektif, berbagai molekul menembus, memiliki ukuran dan muatan yang sesuai dengan saluran.

Ada cara lain difusi sederhana - ini adalah difusi zat melalui lapisan ganda lipid, yang dengan mudah dilewati zat yang larut dalam lemak dan air. Lapisan ganda lipid tidak dapat ditembus oleh molekul bermuatan (ion), dan pada saat yang sama, molekul kecil yang tidak bermuatan dapat dengan bebas berdifusi, dan semakin kecil molekulnya, semakin cepat ia diangkut. Laju difusi air yang cukup tinggi melalui lapisan ganda lipid justru karena ukuran molekulnya yang kecil dan tidak adanya muatan.

Dengan difusi terfasilitasi protein terlibat dalam pengangkutan zat - pembawa yang bekerja berdasarkan prinsip "ping-pong". Dalam hal ini, protein ada dalam dua keadaan konformasi: dalam keadaan "pong", situs pengikatan zat yang diangkut terbuka di bagian luar bilayer, dan dalam keadaan "ping", situs yang sama terbuka di sisi lain. samping. Proses ini reversibel. Dari sisi mana tempat pengikatan suatu zat akan dibuka pada waktu tertentu tergantung pada gradien konsentrasi zat ini.

Dengan cara ini, gula dan asam amino melewati membran.

Dengan difusi terfasilitasi, laju transpor zat meningkat secara signifikan dibandingkan dengan difusi sederhana.

Selain protein pembawa, beberapa antibiotik, seperti gramicidin dan valinomycin, terlibat dalam difusi terfasilitasi.

Karena mereka menyediakan transportasi ion, mereka disebut ionofor.

Transpor aktif zat di dalam sel. Jenis transportasi ini selalu disertai dengan biaya energi. Sumber energi yang dibutuhkan untuk transpor aktif adalah ATP. Ciri khas dari jenis transportasi ini adalah dilakukan dengan dua cara:

dengan bantuan enzim yang disebut ATPase;

transportasi dalam kemasan membran (endositosis).

PADA membran sel luar mengandung protein enzim seperti ATPase, yang fungsinya menyediakan transpor aktif ion melawan gradien konsentrasi. Karena mereka menyediakan transportasi ion, proses ini disebut pompa ion.

Ada empat sistem transpor ion utama dalam kandang hewan. Tiga di antaranya menyediakan transfer melalui membran biologis Na + dan K +, Ca +, H +, dan yang keempat - transfer proton selama operasi rantai pernapasan mitokondria.

Contoh mekanisme transpor ion aktif adalah pompa natrium-kalium dalam sel hewan. Ini mempertahankan konsentrasi konstan ion natrium dan kalium dalam sel, yang berbeda dari konsentrasi zat-zat ini di lingkungan: Biasanya, ada lebih sedikit ion natrium di dalam sel daripada di lingkungan, dan lebih banyak kalium.

Akibatnya, menurut hukum difusi sederhana, kalium cenderung meninggalkan sel, dan natrium berdifusi ke dalam sel. Berbeda dengan difusi sederhana, pompa natrium-kalium secara konstan memompa keluar natrium dari sel dan menyuntikkan kalium: untuk tiga molekul natrium yang dibuang, ada dua molekul kalium yang dimasukkan ke dalam sel.

Pengangkutan ion natrium-kalium ini dipastikan oleh enzim yang bergantung pada ATP, yang terlokalisasi di membran sedemikian rupa sehingga menembus seluruh ketebalannya.Natrium dan ATP memasuki enzim ini dari bagian dalam membran, dan kalium dari membran. di luar.

Transfer natrium dan kalium melintasi membran terjadi sebagai akibat dari perubahan konformasi yang dialami oleh ATPase yang bergantung pada natrium-kalium, yang diaktifkan ketika konsentrasi natrium di dalam sel atau kalium di lingkungan meningkat.

Hidrolisis ATP diperlukan untuk menyalakan pompa ini. Proses ini disediakan oleh enzim yang sama yang bergantung pada natrium-kalium ATP-ase. Pada saat yang sama, lebih dari sepertiga ATP yang dikonsumsi oleh sel hewan saat istirahat dihabiskan untuk pengoperasian pompa natrium-kalium.

Pelanggaran terhadap berfungsinya pompa natrium - kalium menyebabkan berbagai penyakit serius.

Efisiensi pompa ini melebihi 50%, yang tidak dicapai oleh mesin paling canggih yang dibuat oleh manusia.

Banyak sistem transpor aktif didorong oleh energi yang tersimpan dalam gradien ionik daripada hidrolisis langsung ATP. Semuanya bekerja sebagai sistem cotransport (memfasilitasi pengangkutan senyawa dengan berat molekul rendah). Misalnya, transpor aktif gula dan asam amino tertentu ke dalam sel hewan ditentukan oleh gradien ion natrium, dan semakin tinggi gradien ion natrium, semakin besar laju penyerapan glukosa. Sebaliknya, jika konsentrasi natrium dalam ruang antar sel menurun tajam, transpor glukosa berhenti. Dalam hal ini, natrium harus bergabung dengan protein pembawa glukosa yang bergantung pada natrium, yang memiliki dua tempat pengikatan: satu untuk glukosa, yang lain untuk natrium. Ion natrium menembus ke dalam sel berkontribusi pada pengenalan protein pembawa ke dalam sel bersama dengan glukosa. Ion natrium yang telah memasuki sel bersama dengan glukosa dipompa kembali oleh ATPase yang bergantung pada natrium-kalium, yang, dengan mempertahankan gradien konsentrasi natrium, secara tidak langsung mengontrol transpor glukosa.

Transportasi zat dalam kemasan membran. Molekul besar biopolimer praktis tidak dapat menembus plasmalemma dengan salah satu mekanisme pengangkutan zat ke dalam sel di atas. Mereka ditangkap oleh sel dan diserap dalam paket membran, yang disebut endositosis. Yang terakhir secara resmi dibagi menjadi fagositosis dan pinositosis. Penangkapan partikel padat oleh sel adalah fagositosis, dan cairan - pinositosis. Selama endositosis, tahapan berikut diamati:

penerimaan zat yang diserap karena reseptor di membran sel;

invaginasi membran dengan pembentukan gelembung (vesikel);

pemisahan vesikel endositik dari membran dengan pengeluaran energi - pembentukan fagosom dan pemulihan integritas membran;

Fusi fagosom dengan lisosom dan pembentukan fagolisosom (vakuola pencernaan) di mana pencernaan partikel yang diserap terjadi;

penghapusan bahan yang tidak tercerna dalam fagolisosom dari sel ( eksositosis).

Di dunia hewan endositosis adalah cara yang khas nutrisi dari banyak organisme uniseluler (misalnya, pada amuba), dan di antara organisme multiseluler jenis pencernaan partikel makanan ini ditemukan dalam sel endodermal di coelenterata. Adapun mamalia dan manusia, mereka memiliki sistem sel retikulo-histio-endotel dengan kemampuan endositosis. Contohnya adalah leukosit darah dan sel Kupffer hati. Garis terakhir yang disebut kapiler sinusoidal hati dan menangkap berbagai partikel asing tersuspensi dalam darah. eksositosis- ini juga merupakan cara untuk mengeluarkan dari sel organisme multiseluler substrat yang dikeluarkan olehnya, yang diperlukan untuk fungsi sel, jaringan, dan organ lain.