Susidaro ląstelės membrana. Plazminių membranų struktūra ir funkcijos

Šiame straipsnyje bus aprašytos ląstelės membranos struktūros ir veikimo ypatybės. Taip pat vadinama: plazmolema, plazmolema, biomembrana, ląstelių membrana, išorinė ląstelių sienelės, ląstelių sienelės. Visi aukščiau pateikti pradiniai duomenys bus reikalingi norint aiškiai suprasti nervinio sužadinimo ir slopinimo procesų eigą, sinapsių ir receptorių veikimo principus.

Plazlema yra trijų sluoksnių lipoproteinų membrana, atskirianti ląstelę nuo išorinės aplinkos. Jis taip pat vykdo kontroliuojamą keitimąsi tarp ląstelės ir išorinė aplinka.

Biologinė membrana yra itin plona bimolekulinė plėvelė, susidedanti iš fosfolipidų, baltymų ir polisacharidų. Pagrindinės jo funkcijos yra barjerinė, mechaninė ir matricinė.

Pagrindinės ląstelės membranos savybės:

- Membranos pralaidumas

- Membranos pusiau pralaidumas

- Selektyvus membranos pralaidumas

- Aktyvus membranos pralaidumas

- Valdomas pralaidumas

- Membranos fagocitozė ir pinocitozė

- Egzocitozė ant ląstelės membranos

- Elektrinių ir cheminių potencialų buvimas ląstelės membranoje

- Membranos elektrinio potencialo pokyčiai

- Membranos dirginimas. Taip yra dėl to, kad membranoje yra specifinių receptorių, kurie liečiasi su signalinėmis medžiagomis. Dėl to dažnai keičiasi ir pačios membranos, ir visos ląstelės būklė. Susijungę su lagandomis (kontrolinėmis medžiagomis), membranoje esantys molekuliniai receptoriai sukelia biocheminius procesus.

- Katalizinis fermentinis ląstelės membranos aktyvumas. Fermentai veikia tiek už ląstelės membranos, tiek iš ląstelės vidaus.

Pagrindinės ląstelės membranos funkcijos

Pagrindinis dalykas ląstelės membranos darbe yra atlikti ir kontroliuoti mainus tarp ląstelės ir tarpląstelinė medžiaga. Tai įmanoma dėl membranos pralaidumo. To paties membranos pralaidumo reguliavimas atliekamas dėl reguliuojamo ląstelės membranos pralaidumo.

Ląstelės membranos struktūra

Ląstelės membrana turi tris sluoksnius. Centrinis sluoksnis – riebalai tiesiogiai tarnauja ląstelei izoliuoti. Jis nepraleidžia vandenyje tirpių medžiagų, tik tirpių riebaluose.

Likę sluoksniai – apatinis ir viršutinis – yra baltymų dariniai, išsibarstę salelių pavidalu riebaliniame sluoksnyje.Tarp šių salelių yra paslėpti transporteriai ir joniniai kanalai, kurie specialiai tarnauja vandenyje tirpioms medžiagoms transportuoti tiek į pačią ląstelę, tiek už jos ribų. .

Išsamiau, riebalinį membranos sluoksnį sudaro fosfolipidai ir sfingolipidai.

Membraninių jonų kanalų svarba

Kadangi per lipidinę plėvelę prasiskverbia tik riebaluose tirpios medžiagos: dujos, riebalai ir alkoholiai, o ląstelė turi nuolat patekti ir pašalinti vandenyje tirpias medžiagas, tarp kurių yra ir jonų. Būtent šiems tikslams tarnauja transportinių baltymų struktūros, kurias sudaro kiti du membranos sluoksniai.

Tokios baltymų struktūros susideda iš 2 tipų baltymų – kanalų formuotojų, kurie formuoja skylutes membranoje ir transporterių baltymus, kurie fermentų pagalba prilimpa prie savęs ir perneša jas per reikalingas medžiagas.

Būkite sveiki ir efektyvūs patys!

ląstelės membrana dar vadinama plazmine (arba citoplazmine) membrana ir plazmolema. Ši struktūra ne tik atskiria vidinį ląstelės turinį nuo išorinės aplinkos, bet ir patenka į daugumos ląstelių organelių ir branduolio sudėtį, savo ruožtu atskirdama juos nuo hialoplazmos (citozolio) - klampios-skystos citoplazmos dalies. Susitarkime paskambinti citoplazminė membrana toks, kuris atskiria ląstelės turinį nuo išorinės aplinkos. Likę terminai reiškia visas membranas.

Ląstelės (biologinės) membranos struktūros pagrindas yra dvigubas lipidų (riebalų) sluoksnis. Tokio sluoksnio susidarymas siejamas su jų molekulių ypatybėmis. Lipidai vandenyje netirpsta, o jame savaip kondensuojasi. Viena vienos lipidų molekulės dalis yra poliarinė galvutė (ją traukia vanduo, t. y. hidrofilinė), o kita – ilgų nepolinių uodegų pora (šią molekulės dalį atstumia vanduo, t. y. hidrofobinė) . Tokia molekulių struktūra verčia juos „slėpti“ uodegas nuo vandens ir pasukti poliarines galvas vandens link.

Dėl to susidaro lipidų dvisluoksnis sluoksnis, kuriame nepolinės uodegos yra viduje (viena priešais), o poliarinės galvutės – į išorę (į išorinę aplinką ir citoplazmą). Tokios membranos paviršius yra hidrofilinis, tačiau viduje – hidrofobinis.

AT ląstelių membranos tarp lipidų vyrauja fosfolipidai (jie priklauso kompleksiniai lipidai). Jų galvose yra fosforo rūgšties likučių. Be fosfolipidų, yra glikolipidų (lipidai + angliavandeniai) ir cholesterolio (priklauso steroliams). Pastarasis suteikia membranai standumo, nes yra jos storyje tarp likusių lipidų uodegų (cholesterolis yra visiškai hidrofobinis).

Dėl elektrostatinės sąveikos prie įkrautų lipidų galvučių prisitvirtina tam tikros baltymų molekulės, kurios tampa paviršiaus membranos baltymais. Kiti baltymai sąveikauja su nepoliarinėmis uodegomis, iš dalies įsiskverbia į dvisluoksnį sluoksnį arba prasiskverbia į jį kiaurai.

Taigi ląstelės membrana susideda iš dvigubo lipidų sluoksnio, paviršinių (periferinių), panardintų (pusiau integralinių) ir prasiskverbiančių (integralinių) baltymų. Be to, kai kurie baltymai ir lipidai membranos išorėje yra susiję su angliavandenių grandinėmis.

tai membranos struktūros skysčio mozaikinis modelis buvo pateiktas XX amžiaus aštuntajame dešimtmetyje. Prieš tai buvo daromas sumuštinis struktūros modelis, pagal kurį lipidų dvisluoksnis yra viduje, o viduje ir išorėje membrana yra padengta ištisiniais paviršiaus baltymų sluoksniais. Tačiau eksperimentinių duomenų kaupimas paneigė šią hipotezę.

Membranų storis skirtingos ląstelės yra apie 8 nm. Membranos (net skirtingos vienos pusės) skiriasi viena nuo kitos procentais Įvairios rūšys lipidai, baltymai, fermentinis aktyvumas ir kt. Vienos membranos yra skystesnės ir pralaidesnės, kitos tankesnės.

Ląstelės membranos įtrūkimai lengvai susilieja dėl lipidų dvisluoksnio fizikinių ir cheminių savybių. Membranos plokštumoje juda lipidai ir baltymai (jei jie nėra fiksuoti citoskeleto).

Ląstelės membranos funkcijos

Dauguma baltymų, panardintų į ląstelės membraną, atlieka fermentinę funkciją (tai yra fermentai). Neretai (ypač ląstelių organelių membranose) fermentai išsidėsto tam tikra seka taip, kad vieno fermento katalizuojami reakcijos produktai pereina į antrąjį, paskui į trečią ir tt Susidaro konvejeris, kuris stabilizuoja paviršiaus baltymus, nes jie ne. leisti fermentams plaukti išilgai lipidų dvigubo sluoksnio.

Ląstelės membrana atlieka atribojimo (barjero) nuo aplinkos funkciją ir kartu transportavimo funkciją. Galima sakyti, kad tai yra svarbiausias jos tikslas. Citoplazminė membrana, turinti tvirtumą ir selektyvų pralaidumą, išlaiko pastovumą vidinė kompozicija ląstelės (jos homeostazė ir vientisumas).

Tokiu atveju vyksta medžiagų pernešimas Skirtingi keliai. Transportavimas pagal koncentracijos gradientą apima medžiagų judėjimą iš didesnės koncentracijos srities į sritį, kurioje yra mažesnė (difuzija). Taigi, pavyzdžiui, dujos difunduoja (CO 2, O 2).

Taip pat yra transportavimas prieš koncentracijos gradientą, tačiau sunaudojama energija.

Transportas pasyvus ir lengvas (kai jam padeda koks nors vežėjas). Pasyvi difuzija per ląstelės membraną galima riebaluose tirpioms medžiagoms.

Yra specialūs baltymai, dėl kurių membranos praleidžia cukrų ir kitas vandenyje tirpias medžiagas. Šie nešikliai jungiasi prie transportuojamų molekulių ir tempia jas per membraną. Taip gliukozė transportuojama į raudonuosius kraujo kūnelius.

Sujungiami baltymai gali sudaryti poras tam tikroms medžiagoms judėti per membraną. Tokie nešikliai nejuda, o sudaro kanalą membranoje ir veikia panašiai kaip fermentai, surišdami konkrečią medžiagą. Perkėlimas atliekamas pasikeitus baltymo konformacijai, dėl kurios membranoje susidaro kanalai. Pavyzdys yra natrio-kalio siurblys.

Eukariotinės ląstelės membranos transportavimo funkcija taip pat realizuojama per endocitozę (ir egzocitozę). Per šiuos mechanizmus į ląstelę (ir iš jos) patenka didelės biopolimerų molekulės, net ištisos ląstelės. Endo- ir egzocitozė būdinga ne visoms eukariotų ląstelėms (prokariotai jos visai neturi). Taigi endocitozė stebima pirmuoniuose ir apatiniuose bestuburiuose; žinduoliuose leukocitai ir makrofagai sugeria kenksmingas medžiagas ir bakterijas, t.y. vyksta endocitozė apsauginė funkcija kūnui.

Endocitozė skirstoma į fagocitozė(citoplazma apgaubia dideles daleles) ir pinocitozė(skysčių lašelių su jame ištirpusiomis medžiagomis gaudymas). Šių procesų mechanizmas yra maždaug toks pat. Sugertos medžiagos ląstelės paviršiuje yra apsuptos membrana. Susidaro pūslelė (fagocitinė arba pinocitinė), kuri vėliau juda į ląstelę.

Egzocitozė – tai medžiagų (hormonų, polisacharidų, baltymų, riebalų ir kt.) pašalinimas iš ląstelės per citoplazminę membraną. Šios medžiagos yra uždarytos membraninėse pūslelėse, kurios priglunda prie ląstelės membranos. Abi membranos susilieja, o turinys yra už ląstelės ribų.

Citoplazminė membrana atlieka receptorių funkciją. Už tai ant jos lauke išsidėsčiusios struktūros, galinčios atpažinti cheminį ar fizinį dirgiklį. Kai kurie baltymai, prasiskverbiantys į plazmalemą, iš išorės yra sujungti su polisacharidų grandinėmis (sudaro glikoproteinus). Tai savotiški molekuliniai receptoriai, kurie fiksuoja hormonus. Kai tam tikras hormonas prisijungia prie savo receptoriaus, jis keičia savo struktūrą. Tai savo ruožtu suaktyvina ląstelių atsako mechanizmą. Tuo pačiu metu gali atsidaryti kanalai, o tam tikros medžiagos gali pradėti patekti į ląstelę arba būti iš jos pašalintos.

Ląstelių membranų receptorių funkcija buvo gerai ištirta remiantis hormono insulino veikimu. Kai insulinas prisijungia prie savo glikoproteino receptoriaus, suaktyvinama katalizinė šio baltymo viduląstelinė dalis (fermentas adenilato ciklazė). Fermentas sintetina ciklinį AMP iš ATP. Jau dabar jis aktyvina arba slopina įvairius ląstelių metabolizmo fermentus.

Citoplazminės membranos receptorių funkcija taip pat apima gretimų to paties tipo ląstelių atpažinimą. Tokios ląstelės viena prie kitos yra prijungtos įvairiais tarpląsteliniais kontaktais.

Audiniuose tarpląstelinių kontaktų pagalba ląstelės gali keistis informacija viena su kita, naudodamos specialiai susintetintas mažos molekulinės masės medžiagas. Vienas iš tokios sąveikos pavyzdžių – kontakto slopinimas, kai ląstelės nustoja augti, gavusios informaciją, kad laisva erdvė užimta.

Tarpląsteliniai kontaktai yra paprasti (skirtingų ląstelių membranos yra greta viena kitos), fiksuojantys (vienos ląstelės membranos įsiskverbimas į kitą), desmosomos (kai membranos yra sujungtos ryšuliais). skersiniai pluoštai patekimas į citoplazmą). Be to, egzistuoja tarpląstelinių kontaktų dėl mediatorių (tarpininkų) variantas – sinapsės. Juose signalas perduodamas ne tik cheminiu, bet ir elektriniu būdu. Sinapsės perduoda signalus tarp nervų ląstelės, taip pat nuo nervo iki raumenų.

Autorius funkcinės savybės Ląstelės membraną galima suskirstyti į 9 jos atliekamas funkcijas.
Ląstelių membranos funkcijos:
1. Transportas. Gamina medžiagų pernešimą iš ląstelės į ląstelę;
2. Barjeras. Jis turi selektyvų pralaidumą, užtikrina reikiamą medžiagų apykaitą;
3. Receptorius. Kai kurie membranoje esantys baltymai yra receptoriai;
4. Mechaninis. Užtikrina ląstelės ir jos mechaninių struktūrų autonomiškumą;
5. Matrica. Užtikrina optimalią matricos baltymų sąveiką ir orientaciją;
6. Energija. Membranose energijos perdavimo sistemos veikia ląstelių kvėpavimo metu mitochondrijose;
7. Fermentinis. Membraniniai baltymai kartais yra fermentai. Pavyzdžiui, žarnyno ląstelių membranos;
8. Žymėjimas. Ant membranos yra antigenų (glikoproteinų), kurie leidžia identifikuoti ląstelę;
9. Generavimas. Atlieka biopotencialų generavimą ir laidumą.

Galite pamatyti, kaip atrodo ląstelės membrana, naudodami gyvūno arba augalo ląstelės struktūros pavyzdį.

Paveikslėlyje parodyta ląstelės membranos struktūra.
Ląstelės membranos komponentai yra įvairūs ląstelės membranos baltymai (rutuliniai, periferiniai, paviršiniai), taip pat ląstelės membranos lipidai (glikolipidas, fosfolipidas). Ląstelės membranos struktūroje taip pat yra angliavandenių, cholesterolio, glikoproteinų ir baltymų alfa spiralės.

Ląstelių membranos sudėtis

Pagrindiniai ląstelės membranos komponentai yra:
1. Baltymai – atsakingi už įvairias membranos savybes;
2. Lipidai trijų tipų(fosfolipidai, glikolipidai ir cholesterolis), atsakingi už membranų standumą.
Ląstelių membranos baltymai:
1. Rutulinis baltymas;
2. Paviršiaus baltymas;
3. Periferinis baltymas.

Pagrindinė ląstelės membranos paskirtis

Pagrindinė ląstelės membranos paskirtis:
1. Reguliuoti mainus tarp ląstelės ir aplinkos;
2. Atskirti bet kurios ląstelės turinį nuo išorinės aplinkos, taip užtikrinant jos vientisumą;
3. Intraląstelinės membranos padalija ląstelę į specializuotus uždarus skyrius – organelius arba skyrius, kuriuose išlaikomos tam tikros aplinkos sąlygos.

Ląstelių membranos struktūra

Ląstelės membranos struktūra yra dvimatis rutulinių vientisų baltymų tirpalas, ištirpęs skystoje fosfolipidinėje matricoje. Šis modelis membranos struktūrą pasiūlė du mokslininkai Nicholsonas ir Singeris 1972 m. Taigi, membranų pagrindas yra bimolekulinis lipidų sluoksnis su tvarkingu molekulių išdėstymu, kurį galite pamatyti.

Membrana yra labai smulki struktūra, kuri sudaro organelių ir visos ląstelės paviršių. Visos membranos turi panašią struktūrą ir yra sujungtos į vieną sistemą.

Cheminė sudėtis

Ląstelių membranos yra chemiškai vienalytės ir susideda iš įvairių grupių baltymų ir lipidų:

• fosfolipidai;
• galaktolipidai;
• sulfolipidai.

Jie taip pat apima nukleino rūgštys, polisacharidai ir kitos medžiagos.

Fizinės savybės

At normali temperatūra membranos yra skystos kristalinės būsenos ir nuolat svyruoja. Jų klampumas artimas augalinio aliejaus klampumui.

Membrana atsigauna, tvirta, elastinga ir turi poras. Membranų storis 7 - 14 nm.

TOP 4 straipsniaikurie skaitė kartu su tuo

Didelėms molekulėms membrana yra nepralaidi. Mažos molekulės ir jonai gali prasiskverbti per poras ir pačią membraną, veikiamos koncentracijų skirtumo skirtingose ​​membranos pusėse, taip pat transportuojančių baltymų pagalba.

Modelis

Membranų struktūra paprastai aprašoma naudojant skystosios mozaikos modelį. Membrana turi karkasą – dvi lipidų molekulių eiles, sandariai, kaip plytos, greta viena kitos.

Ryžiai. 1. Sumuštinio tipo biologinė membrana.

Iš abiejų pusių lipidų paviršius padengtas baltymais. Mozaikinį raštą formuoja netolygiai membranos paviršiuje pasiskirstusios baltymų molekulės.

Pagal panardinimo į bilipidinį sluoksnį laipsnį baltymų molekulės skirstomos į trys grupės:

• transmembraninis;
• panardintas;
• paviršutiniškas.

Baltymai suteikia pagrindinę membranos savybę – selektyvų jos pralaidumą įvairių medžiagų.

Membranų tipai

Visas ląstelių membranas pagal lokalizaciją galima suskirstyti į šių tipų:

• lauke;
• branduolinis;
• organelių membranos.

Išorinė citoplazminė membrana arba plazmolema yra ląstelės riba. Susijungęs su citoskeleto elementais, jis išlaiko savo formą ir dydį.

Ryžiai. 2. Citoskeletas.

Branduolinė membrana arba kariolema yra branduolio turinio riba. Jis pagamintas iš dviejų membranų, labai panašių į išorinę. Išorinė branduolio membrana yra sujungta su endoplazminio tinklo (ER) membranomis ir per poras su vidine membrana.

EPS membranos prasiskverbia per visą citoplazmą, sudarydamos paviršius, ant kurių sintetinamos įvairios medžiagos, įskaitant membraninius baltymus.

Organoidinės membranos

Dauguma organelių turi membraninę struktūrą.

Sienos statomos iš vienos membranos:

• Golgi kompleksas;
• vakuolės;
• lizosomos.

Plastidės ir mitochondrijos yra sudarytos iš dviejų membranų sluoksnių. Jų išorinė membrana yra lygi, o vidinė sudaro daug raukšlių.

Chloroplastų fotosintezės membranų ypatybės yra įterptos chlorofilo molekulės.

Gyvūnų ląstelės yra ant paviršiaus išorinė membrana angliavandenių sluoksnis, vadinamas glikokaliksu.

Ryžiai. 3. Glikokaliksas.

Glikokaliksas labiausiai išsivystęs žarnyno epitelio ląstelėse, kur sudaro sąlygas virškinimui ir apsaugo plazmolemą.

Lentelė "Ląstelės membranos struktūra"

Ko mes išmokome?

Ištyrėme ląstelės membranos struktūrą ir funkcijas. Membrana yra selektyvus (selektyvus) ląstelės, branduolio ir organelių barjeras. Ląstelės membranos struktūra apibūdinama skysčio-mozaikos modeliu. Pagal šį modelį baltymų molekulės yra įterptos į dvigubą klampių lipidų sluoksnį.

Temos viktorina

Ataskaitos įvertinimas

Vidutinis reitingas: 4.5. Iš viso gautų įvertinimų: 264.

Gyvūnų ląstelių išorinė ląstelių membrana (plazmalema, citolema, plazminė membrana). padengtas iš išorės (t. y. iš pusės, nesiliečiančios su citoplazma) oligosacharidinių grandinių sluoksniu, kovalentiškai prisirišusiu prie membranos baltymų (glikoproteinų) ir, kiek mažesniu mastu, prie lipidų (glikolipidų). Ši membranos angliavandenių danga vadinama glikokaliksas. Glikokalikso paskirtis dar nėra labai aiški; Yra prielaida, kad ši struktūra dalyvauja tarpląstelinio atpažinimo procesuose.

Augalų ląstelėse ant išorinės ląstelės membranos yra tankus celiuliozės sluoksnis su poromis, per kurias per citoplazminius tiltelius vyksta ryšys tarp kaimyninių ląstelių.

Ląstelės grybai plazmlemos viršuje – tankus sluoksnis chitinas.

At bakterijos – mureina.

Biologinių membranų savybės

1. Gebėjimas savarankiškai surinkti po destruktyvaus poveikio. Šią savybę lemia fizikinės ir cheminės fosfolipidų molekulių savybės, kurios yra vandeninis tirpalas Sujungiami taip, kad hidrofiliniai molekulių galai pasisuktų į išorę, o hidrofobiniai – į vidų. Baltymai gali būti įtraukti į paruoštus fosfolipidų sluoksnius. Gebėjimas savarankiškai susiburti yra būtinas ląstelių lygiu.

2. Puslaidumas(selektyvumas perduodant jonus ir molekules). Užtikrina joninės ir molekulinės sudėties pastovumo palaikymą ląstelėje.

3. Membranos sklandumas. Membranos nėra standžios struktūros, jos nuolat svyruoja dėl lipidų ir baltymų molekulių sukimosi ir virpesių judesių. Tai užtikrina didelį fermentinių ir kitų cheminių procesų greitį membranose.

4. Membranų fragmentai neturi laisvų galų, nes jie uždaromi burbuliukuose.

Išorinės ląstelės membranos (plazmalemos) funkcijos

Pagrindinės plazmalemos funkcijos yra šios: 1) barjeras, 2) receptorius, 3) mainai, 4) transportavimas.

1. barjero funkcija. Tai išreiškiama tuo, kad plazmolema riboja ląstelės turinį, atskirdama ją nuo išorinės aplinkos, o tarpląstelinės membranos padalija citoplazmą į atskiras reakcingas. skyriai.

2. receptorių funkcija. Viena iš svarbiausių plazmalemos funkcijų yra užtikrinti ląstelės ryšį (ryšį) su išorine aplinka per membranose esantį receptorių aparatą, kuris turi baltyminį arba glikoproteininį pobūdį. Pagrindinė plazmalemos receptorių formacijų funkcija yra išorinių signalų atpažinimas, dėl kurio ląstelės yra teisingai orientuotos ir formuoja audinius diferenciacijos procese. Įvairių reguliavimo sistemų veikla, taip pat imuninio atsako formavimasis yra susijęs su receptorių funkcija.

mainų funkcija yra nustatomas pagal fermentų baltymų kiekį biologinėse membranose, kurios yra biologiniai katalizatoriai. Jų aktyvumas kinta priklausomai nuo terpės pH, temperatūros, slėgio, tiek substrato, tiek paties fermento koncentracijos. Fermentai lemia pagrindinių reakcijų intensyvumą medžiagų apykaitą, taip pat orientacija.

Membranų transportavimo funkcija. Membrana suteikia selektyvų įvairių cheminių medžiagų įsiskverbimą į ląstelę ir iš ląstelės į aplinką. Medžiagų pernešimas būtinas norint palaikyti tinkamą pH ląstelėje, tinkamą jonų koncentraciją, kuri užtikrina ląstelių fermentų efektyvumą. Transportas tiekia maistines medžiagas, kurios yra energijos šaltinis, taip pat medžiaga įvairiems ląstelių komponentams formuotis. Tai priklauso nuo toksinių atliekų pašalinimo iš ląstelės, išskyrimo įvairių naudingų medžiagų ir joninių gradientų, reikalingų nervų ir raumenų veiklai, sukūrimas.Pasikeitus medžiagų perdavimo greičiui, gali sutrikti bioenergetiniai procesai, vandens-druskų apykaita, jaudrumas ir kiti procesai. Šių pokyčių korekcija yra daugelio vaistų veikimo pagrindas.

Yra du pagrindiniai būdai, kuriais medžiagos patenka į ląstelę ir iš ląstelės išeina į išorinę aplinką;

pasyvus transportas,

aktyvus transportas.

Pasyvus transportas eina palei cheminės arba elektrocheminės koncentracijos gradientą, nenaudojant ATP energijos. Jei pernešamos medžiagos molekulė neturi krūvio, tai pasyviojo pernešimo kryptį lemia tik šios medžiagos koncentracijos skirtumas abiejose membranos pusėse (cheminis koncentracijos gradientas). Jei molekulė yra įkrauta, tai jos transportą veikia ir cheminės koncentracijos gradientas, ir elektrinis gradientas (membranos potencialas).

Abu gradientai kartu sudaro elektrocheminį gradientą. Pasyvus medžiagų pernešimas gali būti vykdomas dviem būdais: paprasta difuzija ir palengvinta difuzija.

Su paprasta difuzija druskos jonai ir vanduo gali prasiskverbti per atrankinius kanalus. Šiuos kanalus formuoja kai kurie transmembraniniai baltymai, kurie sudaro galutinius transportavimo kelius, kurie yra atviri visam laikui arba tik trumpam. Atrankiniais kanalais prasiskverbia įvairios molekulės, kurių dydis ir krūvis atitinka kanalus.

Yra ir kitas paprastos difuzijos būdas – tai medžiagų difuzija per lipidų dvisluoksnį sluoksnį, per kurį lengvai praeina riebaluose tirpios medžiagos ir vanduo. Lipidų dvisluoksnis yra nepralaidus įkrautoms molekulėms (jonams), o tuo pačiu metu neįkrautos mažos molekulės gali laisvai difunduoti, o kuo mažesnė molekulė, tuo greičiau ji pernešama. Gana didelis vandens difuzijos per lipidų dvisluoksnį greitis yra būtent dėl ​​mažo jo molekulių dydžio ir įkrovimo nebuvimo.

Su palengvinta difuzija baltymai dalyvauja medžiagų transporte – nešikliai, kurie veikia „ping-pong“ principu. Šiuo atveju baltymas egzistuoja dviejose konformacinėse būsenose: „pong“ būsenoje pernešamos medžiagos surišimo vietos yra atviros dvisluoksnio sluoksnio išorėje, o „ping“ būsenoje tos pačios vietos atsidaro kitame. pusėje. Šis procesas yra grįžtamas. Iš kurios pusės tam tikru metu bus atvira medžiagos surišimo vieta, priklauso nuo šios medžiagos koncentracijos gradiento.

Tokiu būdu cukrus ir aminorūgštys prasiskverbia pro membraną.

Esant palengvintai difuzijai, medžiagų transportavimo greitis žymiai padidėja, palyginti su paprasta difuzija.

Be baltymų nešiklio, palengvintoje difuzijoje dalyvauja kai kurie antibiotikai, tokie kaip gramicidinas ir valinomicinas.

Kadangi jie užtikrina jonų transportavimą, jie vadinami jonoforai.

Aktyvus medžiagų pernešimas ląstelėje.Ši transporto rūšis visada kainuoja energijai. Aktyviam transportui reikalingas energijos šaltinis yra ATP. Būdingas šio tipo transporto bruožas yra tai, kad jis vykdomas dviem būdais:

fermentų, vadinamų ATPazėmis, pagalba;

transportavimas membraninėje pakuotėje (endocitozė).

AT išorinėje ląstelės membranoje yra fermentų baltymų, tokių kaip ATPazės, kurių funkcija yra užtikrinti aktyvų transportą jonai prieš koncentracijos gradientą. Kadangi jie užtikrina jonų transportavimą, šis procesas vadinamas jonų siurbliu.

Yra keturios pagrindinės jonų transportavimo sistemos gyvūnų narvas. Trys iš jų užtikrina pernešimą per biologines membranas Na + ir K +, Ca +, H +, o ketvirtasis - protonų pernešimą mitochondrijų kvėpavimo grandinės veikimo metu.

Aktyvaus jonų pernešimo mechanizmo pavyzdys yra natrio-kalio pompa gyvūnų ląstelėse. Jis palaiko pastovią natrio ir kalio jonų koncentraciją ląstelėje, kuri skiriasi nuo šių medžiagų koncentracijos aplinką: Paprastai ląstelėje yra mažiau natrio jonų nei aplinkoje ir daugiau kalio.

Dėl to pagal paprastos difuzijos dėsnius kalis linkęs išeiti iš ląstelės, o natris pasklinda į ląstelę. Priešingai nei paprasta difuzija, natrio-kalio siurblys nuolat pumpuoja natrį iš ląstelės ir įpurškia kalio: trims išmestoms natrio molekulėms į ląstelę patenka dvi kalio molekulės.

Šį natrio-kalio jonų transportavimą užtikrina nuo ATP priklausomas fermentas, kuris lokalizuotas membranoje taip, kad prasiskverbia per visą jos storį, į šį fermentą natris ir ATP patenka iš membranos vidaus, o kalis – iš membranos vidaus. lauke.

Natrio ir kalio pernešimas per membraną vyksta dėl konformacinių pokyčių, kuriuos patiria nuo natrio ir kalio priklausoma ATPazė, kuri suaktyvėja, kai padidėja natrio koncentracija ląstelės viduje arba kalio koncentracija aplinkoje.

Šiam siurbliui maitinti reikalinga ATP hidrolizė. Šį procesą užtikrina tas pats fermentas, priklausantis nuo natrio ir kalio ATP-azė. Tuo pačiu metu daugiau nei trečdalis ATP, kurį sunaudoja gyvūno ląstelė ramybėje, išleidžiama natrio - kalio siurblio darbui.

Tinkamo natrio - kalio siurblio veikimo pažeidimas sukelia įvairias rimtas ligas.

Šio siurblio efektyvumas viršija 50%, ko nepasiekia pačios pažangiausios žmogaus sukurtos mašinos.

Daugelį aktyvių transporto sistemų varo energija, saugoma joniniuose gradientuose, o ne tiesioginė ATP hidrolizė. Visos jos veikia kaip kotransporto sistemos (palengvinančios mažos molekulinės masės junginių transportavimą). Pavyzdžiui, aktyvų tam tikrų cukrų ir aminorūgščių pernešimą į gyvūnų ląsteles lemia natrio jonų gradientas, ir kuo didesnis natrio jonų gradientas, tuo didesnis gliukozės absorbcijos greitis. Ir atvirkščiai, jei natrio koncentracija tarpląstelinėje erdvėje pastebimai sumažėja, gliukozės transportavimas sustoja. Šiuo atveju natris turi prisijungti prie nuo natrio priklausomo gliukozės nešiklio baltymo, kuris turi dvi surišimo vietas: viena gliukozei, kita natriui. Į ląstelę prasiskverbiantys natrio jonai prisideda prie baltymo nešiklio patekimo į ląstelę kartu su gliukoze. Natrio jonus, patekusius į ląstelę kartu su gliukoze, atgal išpumpuoja nuo natrio ir kalio priklausoma ATPazė, kuri, palaikydama natrio koncentracijos gradientą, netiesiogiai kontroliuoja gliukozės transportavimą.

Medžiagų gabenimas membraninėje pakuotėje. Didelės biopolimerų molekulės praktiškai negali prasiskverbti pro plazmalemą jokiu iš aukščiau aprašytų medžiagų transportavimo į ląstelę mechanizmų. Jas pagauna ląstelė ir absorbuoja membranos paketas, kuris vadinamas endocitozė. Pastaroji formaliai skirstoma į fagocitozę ir pinocitozę. Kietųjų dalelių gaudymas ląstelėje yra fagocitozė ir skystis - pinocitozė. Endocitozės metu stebimi šie etapai:

absorbuotos medžiagos priėmimas dėl receptorių ląstelės membranoje;

membranos invaginacija su burbulo (pūslelių) susidarymu;

endocitinės pūslelės atskyrimas nuo membranos sunaudojant energiją, fagosomų susidarymas ir membranos vientisumo atkūrimas;

Fagosomos susiliejimas su lizosoma ir formavimasis fagolizosomos (virškinimo vakuolė) kurioje vyksta absorbuotų dalelių virškinimas;

nesuvirškintos medžiagos iš fagolizosomos pašalinimas iš ląstelės ( egzocitozė).

Gyvūnų karalystėje endocitozė yra būdingas būdas daugelio vienaląsčių organizmų mityba (pavyzdžiui, amebose), o tarp daugialąsčių organizmų tokio tipo maisto dalelių virškinimas randamas endoderminėse ląstelėse koelenteratuose. Kalbant apie žinduolius ir žmones, jie turi retikulo-histio-endotelio ląstelių sistemą, turinčią galimybę endocitozei. Pavyzdžiai yra kraujo leukocitai ir kepenų Kupferio ląstelės. Pastarieji iškloja vadinamuosius sinusoidinius kepenų kapiliarus ir sulaiko įvairias kraujyje pakibusias svetimas daleles. Egzocitozė- tai ir būdas pašalinti iš daugialąsčio organizmo ląstelės jos išskiriamą substratą, reikalingą kitų ląstelių, audinių ir organų veiklai.