Размер шрифта
Цвета сайта
Изображения

Обычная версия сайта

В состав элементарных мембран входят


Клеточная мембрана

Клеточная мембрана также называется плазматической (или цитоплазматической) мембраной и плазмалеммой. Данная структура не только отделяет внутреннее содержимое клетки от внешней среды, но также входит с состав большинства клеточных органелл и ядра, в свою очередь отделяя их от гиалоплазмы (цитозоля) — вязко-жидкой части цитоплазмы. Договоримся называть цитоплазматической мембраной ту, которая отделяет содержимое клетки от внешней среды. Остальными терминами обозначать все мембраны.

Строение клеточной мембраны

В основе строения клеточной (биологической) мембраны лежит двойной слой липидов (жиров). Формирование такого слоя связано с особенностями их молекул. Липиды не растворяются в воде, а по-своему в ней конденсируются. Одна часть отдельно взятой молекулы липида представляет собой полярную головку (она притягивается водой, т. е. гидрофильна), а другая — пару длинных неполярных хвостов (эта часть молекулы отталкивается от воды, т. е. гидрофобна). Такое строение молекул заставляет их «прятать» хвосты от воды и поворачивать к воде свои полярные головки.

В результате образуется двойной липидный слой, в котором неполярные хвосты находятся внутри (обращены друг к другу), а полярные головки обращены наружу (к внешней среде и цитоплазме). Поверхность такой мембраны гидрофильна, а внутри она гидрофобна.

В клеточных мембранах среди липидов преобладают фосфолипиды (относятся к сложным липидам). Их головки содержат остаток фосфорной кислоты. Кроме фосфолипидов есть гликолипиды (липиды + углеводы) и холестерол (относится к стеролам). Последний придает мембране жесткость, размещаясь в ее толще между хвостами остальных липидов (холестерол полностью гидрофобный).

За счет электростатического взаимодействия, к заряженным головкам липидов присоединяются некоторые молекулы белков, которые становятся поверхностными мембранными белками. Другие белки взаимодействуют с неполярными хвостами, частично погружаются в двойной слой или пронизывают его насквозь.

Таким образом, клеточная мембрана состоит из двойного слоя липидов, поверхностных (периферических), погруженных (полуинтегральных) и пронизывающих (интегральных) белков. Кроме того, некоторые белки и липиды с внешней стороны мембраны связаны с углеводными цепями.

Это жидкостно-мозаичная модель строения мембраны была выдвинута в 70-х годах XX века. До этого предполагалась бутербродная модель строения, согласно которой липидный бислой находится внутри, а с внутренней и наружной стороны мембрана покрыта сплошными слоями поверхностных белков. Однако накопление экспериментальных данных опровергло эту гипотезу.

Толщина мембран у разных клеток составляет около 8 нм. Мембраны (даже разные стороны одной) отличаются между собой по процентному соотношению различных видов липидов, белков, ферментативной активности и др. Какие-то мембраны более жидкие и более проницаемые, другие более плотные.

Разрывы клеточной мембраны легко сливаются из-за физико-химических особенностей липидного бислоя. В плоскости мембраны липиды и белки (если только они не закреплены цитоскелетом) перемещаются.

Функции клеточной мембраны

Большинство погруженных в клеточную мембрану белков выполняют ферментативную функцию (являются ферментами). Часто (особенно в мембранах органоидов клетки) ферменты располагаются в определенной последовательности так, что продукты реакции, катализируемые одним ферментом, переходят ко второму, затем третьему и т. д. Образуется конвейер, который стабилизируют поверхностные белки, т. к. не дают ферментам плавать вдоль липидного бислоя.

Клеточная мембрана выполняет отграничивающую (барьерную) от окружающей среды и в то же время транспортную функции. Можно сказать, это ее самое главное назначение. Цитоплазматическая мембрана, обладая прочностью и избирательной проницаемостью, поддерживает постоянство внутреннего состава клетки (ее гомеостаз и целостность).

При этом транспорт веществ происходит различными способами. Транспорт по градиенту концентрации предполагает передвижение веществ из области с их большей концентрацией в область с меньшей (диффузия). Так, например, диффундируют газы (CO2, O2).

Бывает также транспорт против градиента концентрации, но с затратой энергии.

Транспорт бывает пассивным и облегченным (когда ему помогает какой-нибудь переносчик). Пассивная диффузия через клеточную мембрану возможна для жирорастворимых веществ.

Есть особые белки, делающие мембраны проницаемыми для сахаров и других водорастворимых веществ. Такие переносчики соединяются с транспортируемыми молекулами и протаскивают их через мембрану. Так переносится глюкоза внутрь эритроцитов.

Пронизывающие белки, объединяясь, могут образовывать пору для перемещения некоторых веществ через мембрану. Такие переносчики не перемещаются, а образуют в мембране канал и работают аналогично ферментам, связывая определенное вещество. Перенос осуществляется благодаря изменению конформации белка, благодаря чему в мембране образуются каналы. Пример — натрий-калиевый насос.

Транспортная функция клеточной мембраны эукариот также реализуется за счет эндоцитоза (и экзоцитоза). Благодаря этим механизмам в клетку (и из нее) попадают крупные молекулы биополимеров, даже целые клетки. Эндо- и экзоцитоз характерны не для всех клеток эукариот (у прокариот его вообще нет). Так эндоцитоз наблюдается у простейших и низших беспозвоночны; у млекопитающих лейкоциты и макрофаги поглощают вредные вещества и бактерии, т. е. эндоцитоз выполняет защитную функцию для организма.

Эндоцитоз делится на фагоцитоз (цитоплазма обволакивает крупные частицы) и пиноцитоз (захват капелек жидкости с растворенными в ней веществами). Механизм этих процессов приблизительно одинаков. Поглощаемые вещества на поверхности клеток окружаются мембраной. Образуется пузырек (фагоцитарный или пиноцитарный), который затем перемещается внутрь клетки.

Экзоцитоз — это выведение цитоплазматической мембраной веществ из клетки (гормонов, полисахаридов, белков, жиров и др.). Данные вещества заключаются в мембранные пузырьки, которые подходят к клеточной мембране. Обе мембраны сливаются и содержимое оказывается за пределами клетки.

Цитоплазматическая мембрана выполняет рецепторную функцию. Для этого на ее внешней стороне располагаются структуры, способные распознавать химический или физический раздражитель. Часть пронизывающих плазмалемму белков с наружней стороны соединены с полисахаридными цепочками (образуя гликопротеиды). Это своеобразные молекулярные рецепторы, улавливающие гормоны. Когда конкретный гормон связывается со своим рецептором, то изменяет его структуру. Это в свою очередь запускает механизм клеточного ответа. При этом могут открываться каналы, и в клетку могут начать поступать определенные вещества или выводиться из нее.

Рецепторная функция клеточных мембран хорошо изучена на основе действия гормона инсулина. При связывании инсулина с его рецептором-гликопротеидом происходит активация каталитической внутриклеточной части этого белка (фермента аденилатциклазы). Фермент синтезирует из АТФ циклическую АМФ. Уже она активирует или подавляет различные ферменты клеточного метаболизма.

Рецепторная функция цитоплазматической мембраны также включает распознавание соседних однотипных клеток. Такие клетки прикрепляются друг к другу различными межклеточными контактами.

В тканях с помощью межклеточных контактов клетки могут обмениваться между собой информацией с помощью специально синтезируемых низкомолекулярных веществ. Одним из примеров подобного взаимодействия является контактное торможение, когда клетки прекращают рост, получив информацию, что свободное пространство занято.

Межклеточные контакты бывают простыми (мембраны разных клеток прилегают друг к другу), замковыми (впячивания мембраны одной клетки в другую), десмосомы (когда мембраны соединены пучками поперечных волокон, проникающих в цитоплазму). Кроме того, есть вариант межклеточных контактов за счет медиаторов (посредников) — синапсы. В них сигнал передается не только химическим, но и электрическим способом. Синапсами передаются сигналы между нервными клетками, а также от нервных к мышечным.

мембрана | Определение, структура и функции

Мембрана , в биологии, тонкий слой, который формирует внешнюю границу живой клетки или внутреннего клеточного компартмента. Внешняя граница представляет собой плазматическую мембрану, и отсеки, окруженные внутренними мембранами, называются органеллами. Биологические мембраны выполняют три основные функции: (1) они удерживают токсичные вещества вне клетки; (2) они содержат рецепторы и каналы, которые позволяют специфическим молекулам, таким как ионы, питательные вещества, отходы и продукты метаболизма, которые опосредуют клеточную и внеклеточную активность, проходить между органеллами и между клеткой и внешней средой; и (3) они разделяют жизненно важные, но несовместимые метаболические процессы, происходящие в органеллах.

молекулярный вид клеточной мембраны Собственные белки проникают и плотно связываются с липидным бислоем, который состоит в основном из фосфолипидов и холестерина и который обычно составляет от 4 до 10 нанометров (нм; 1 нм = 10 −9 метр) по толщине. Внешние белки слабо связаны с гидрофильными (полярными) поверхностями, которые обращены к водной среде как внутри, так и снаружи клетки. Некоторые внутренние белки присутствуют в боковых цепях сахара на внешней поверхности клетки. Энциклопедия Британника, Инк.

Британика Викторина

Тело человека

Какие из этих желез производят слезы?

Мембраны состоят в основном из липидного бислоя, который представляет собой двойной слой молекул фосфолипидов, холестерина и гликолипидов, который содержит цепи жирных кислот и определяет, сформирована ли мембрана в виде длинных плоских листов или круглых везикул.Липиды придают клеточным мембранам жидкий характер с консистенцией, приближающейся к консистенции легкого масла. Цепочки жирных кислот позволяют многим небольшим жирорастворимым молекулам, таким как кислород, проникать через мембрану, но они отталкивают большие водорастворимые молекулы, такие как сахар, и электрически заряженные ионы, такие как кальций.

В липидный бислой встроены крупные белки, многие из которых транспортируют ионы и водорастворимые молекулы через мембрану. Некоторые белки в плазматической мембране образуют открытые поры, называемые мембранными каналами, которые обеспечивают свободную диффузию ионов в клетку и из нее.Другие связываются со специфическими молекулами на одной стороне мембраны и переносят молекулы на другую сторону. Иногда один белок одновременно транспортирует два типа молекул в противоположных направлениях. Большинство плазматических мембран содержат около 50 процентов белка по массе, в то время как мембраны некоторых метаболически активных органелл содержат 75 процентов белка. К белкам на внешней стороне плазматической мембраны прикреплены длинные молекулы углеводов.

различные виды мембранного транспорта Клеточная мембрана содержит белки, которые транспортируют ионы и водорастворимые молекулы в клетку или из нее.Некоторые молекулы способны свободно диффундировать через мембрану в процессе, известном как простая диффузия. Encyclopædia Britannica, Inc.

Многие клеточные функции, включая поглощение и преобразование питательных веществ, синтез новых молекул, выработку энергии и регуляцию метаболических последовательностей, происходят в мембранных органеллах. Ядро, содержащее генетический материал клетки, окружено двойной мембраной с большими порами, которые обеспечивают обмен веществ между ядром и цитоплазмой.Внешняя ядерная мембрана является продолжением мембраны эндоплазматического ретикулума, который синтезирует липиды для всех клеточных мембран. Белки синтезируются рибосомами, которые либо прикрепляются к эндоплазматической сети, либо свободно суспендируются в содержимом клетки. Митохондрии, окислительные и аккумулирующие энергию элементы клетки, имеют внешнюю мембрану, легко проницаемую для многих веществ, и менее проницаемую внутреннюю мембрану, усыпанную транспортными белками и производящими энергию ферментами.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 года с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня ,

сот | Определение, типы и функции

Рассмотрим, как одноклеточный организм содержит необходимые структуры для питания, роста и размножения. Клетки являются основными единицами жизни. Encyclopædia Britannica, Inc. Просмотреть все видео этой статьи

Ячейка , в биологии, основная мембраносвязанная единица, которая содержит фундаментальные молекулы жизни и из которых состоят все живые существа. Отдельная клетка часто представляет собой целостный организм, такой как бактерия или дрожжи.Другие клетки приобретают специализированные функции по мере взросления. Эти клетки взаимодействуют с другими специализированными клетками и становятся строительными блоками крупных многоклеточных организмов, таких как люди и другие животные. Хотя клетки намного крупнее атомов, они все еще очень малы. Самые маленькие известные клетки - это группа крошечных бактерий, называемых микоплазмами; некоторые из этих одноклеточных организмов представляют собой сферы диаметром всего 0,2 мкм (1 мкм = около 0,000039 дюйма), общей массой 10 –14 грамм, что соответствует массе 8 000 000 000 атомов водорода.Клетки человека обычно имеют массу в 400 000 раз больше, чем масса отдельной микоплазменной бактерии, но даже человеческие клетки имеют ширину всего около 20 мкм. Для покрытия головки булавки потребуется лист из примерно 10000 клеток человека, и каждый организм человека состоит из более чем 30 000 000 000 000 клеток.

клетка животного Основные структуры клетки животногоЦитоплазма окружает специализированные структуры клетки или органеллы. Рибосомы, сайты синтеза белка, обнаружены свободными в цитоплазме или прикреплены к эндоплазматической сети, через которую материалы транспортируются по всей клетке.Энергия, необходимая клетке, выделяется митохондриями. Комплекс Гольджи, стопки сплющенных мешочков, перерабатывает и упаковывает материалы, которые должны быть выпущены из клетки в секреторные пузырьки. Пищеварительные ферменты содержатся в лизосомах. Пероксисомы содержат ферменты, которые детоксифицируют опасные вещества. Центросома содержит центриоли, которые играют роль в делении клеток. Микроворсинки - это пальцеобразные расширения, обнаруживаемые в определенных клетках. Реснички, похожие на волосы структуры, которые простираются от поверхности многих клеток, могут создавать движение окружающей жидкости.Ядерная оболочка, двойная мембрана, окружающая ядро, содержит поры, которые контролируют движение веществ в и из нуклеоплазмы. Хроматин, комбинация ДНК и белков, которые скручиваются в хромосомы, составляет большую часть нуклеоплазмы. Плотное ядрышко является местом образования рибосом. © Merriam-Webster Inc.

Основные вопросы

Что такое клетка?

Клетка - это масса цитоплазмы, которая внешне связана клеточной мембраной. Обычно микроскопические по размеру клетки являются наименьшими структурными единицами живой материи и составляют все живые существа.У большинства клеток есть одно или несколько ядер и других органелл, которые выполняют множество задач. Некоторые отдельные клетки являются полноценными организмами, такими как бактерия или дрожжи. Другие являются специализированными строительными блоками многоклеточных организмов, таких как растения и животные.

Что такое клеточная теория?

Теория клетки утверждает, что клетка является фундаментальной структурной и функциональной единицей живой материи. В 1839 году немецкий физиолог Теодор Шванн и немецкий ботаник Матиас Шлейден объявили, что клетки являются «элементарными частицами организмов» как у растений, так и у животных, и признали, что некоторые организмы являются одноклеточными, а другие - многоклеточными.Эта теория ознаменовала большой концептуальный прогресс в биологии и привела к возобновлению внимания к живым процессам, происходящим в клетках.

Что делают клеточные мембраны?

Клеточная мембрана окружает каждую живую клетку и отделяет клетку от окружающей среды. Он служит барьером для предотвращения попадания содержимого клетки и нежелательных веществ. Он также функционирует в качестве шлюза для активного и пассивного перемещения важных питательных веществ в клетку и отходов из нее.Определенные белки в клеточной мембране участвуют в межклеточной коммуникации и помогают клетке реагировать на изменения в окружающей среде.

В этой статье рассматривается клетка как отдельная единица и как часть более крупного организма. Как отдельная единица, клетка способна метаболизировать свои собственные питательные вещества, синтезировать многие типы молекул, снабжать своей собственной энергией и размножаться, чтобы произвести следующие поколения. Его можно рассматривать как закрытый сосуд, в котором одновременно происходят бесчисленные химические реакции.Эти реакции находятся под очень точным контролем, так что они способствуют жизни и размножению клетки. В многоклеточном организме клетки становятся специализированными для выполнения различных функций в процессе дифференцировки. Для этого каждая ячейка поддерживает постоянную связь со своими соседями. Поскольку он получает питательные вещества и выбрасывает отходы в окружающую среду, он прилипает к другим клеткам и взаимодействует с ними. Кооперативные собрания подобных клеток образуют ткани, а взаимодействие тканей в свою очередь образует органы, которые выполняют функции, необходимые для поддержания жизни организма.

Особое внимание в этой статье уделяется клеткам животных с некоторым обсуждением процессов синтеза энергии и внеклеточных компонентов, свойственных растениям. (Для подробного обсуждения биохимии растительных клеток, см. фотосинтеза. Для полной обработки генетических событий в ядре клетки, см. Наследственность .)

Брюс М. Альбертс

Природа и функции клеток

A клетка окружена плазматической мембраной, которая образует селективный барьер, который позволяет питательным веществам поступать и отходы уходят.Внутренняя часть клетки организована во множество специализированных отделений или органелл, каждый из которых окружен отдельной мембраной. Одна из основных органелл, ядро, содержит генетическую информацию, необходимую для роста и размножения клеток. Каждая клетка содержит только одно ядро, тогда как другие типы органелл присутствуют в нескольких копиях в клеточном содержимом или цитоплазме. Органеллы включают митохондрии, которые отвечают за энергетические транзакции, необходимые для выживания клеток; лизосомы, которые переваривают нежелательные вещества внутри клетки; и эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи, которые играют важную роль во внутренней организации клетки, синтезируя выбранные молекулы и затем обрабатывая, сортируя и направляя их в их соответствующие местоположения.Кроме того, растительные клетки содержат хлоропласты, которые отвечают за фотосинтез, посредством чего энергия солнечного света используется для преобразования молекул углекислого газа (CO 2 ) и воды (H 2 O) в углеводы. Между всеми этими органеллами находится пространство в цитоплазме, называемое цитозолем. Цитозоль содержит организованный каркас из волокнистых молекул, которые составляют цитоскелет, который придает клетке свою форму, позволяет органеллам перемещаться внутри клетки и обеспечивает механизм, посредством которого сама клетка может двигаться.Цитозоль также содержит более 10000 различных видов молекул, которые участвуют в клеточном биосинтезе, процессе создания больших биологических молекул из маленьких.

клетки Животные клетки и клетки растений содержат мембраносвязанные органеллы, включая отдельное ядро. Напротив, бактериальные клетки не содержат органелл. Encyclopædia Britannica, Inc. Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 года с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

Специализированные органеллы характерны для клеток организмов, известных как эукариоты.Напротив, клетки организмов, известные как прокариоты, не содержат органелл и, как правило, меньше, чем эукариотические клетки. Тем не менее, все клетки имеют сильное сходство в биохимической функции.

эукариотическая клетка Вырез эукариотической клетки. Encyclopædia Britannica, Inc.

Молекулы клеток

Понять, как клеточные мембраны регулируют потребление пищи и отходов и как клеточные стенки обеспечивают защиту Клетки поглощают молекулы через свои плазматические мембраны. Encyclopædia Britannica, Inc. Просмотреть все видео этой статьи

Клетки содержат специальную коллекцию молекул, которые заключены в мембрану. Эти молекулы дают клеткам возможность расти и размножаться. Общий процесс клеточного размножения происходит в два этапа: рост клеток и деление клеток. Во время роста клетки, клетки поглощают определенные молекулы из окружающей среды, избирательно пронося их через клеточную мембрану. Оказавшись внутри клетки, эти молекулы подвергаются действию узкоспециализированных, крупных, сложным образом сложенных молекул, называемых ферментами.Ферменты действуют как катализаторы, связываясь с поглощенными молекулами и регулируя скорость, с которой они химически изменяются. Эти химические изменения делают молекулы более полезными для клетки. В отличие от поглощенных молекул, катализаторы не подвергаются химическому изменению во время реакции, что позволяет одному катализатору регулировать определенную химическую реакцию во многих молекулах.

Биологические катализаторы создают цепочки реакций. Другими словами, молекула, химически трансформированная одним катализатором, служит в качестве исходного материала или субстрата второго катализатора и так далее.Таким образом, катализаторы используют небольшие молекулы, введенные в клетку из внешней среды, для создания все более сложных продуктов реакции. Эти продукты используются для роста клеток и репликации генетического материала. Как только генетический материал скопирован и имеется достаточное количество молекул для поддержки клеточного деления, клетка делится, создавая две дочерние клетки. Через множество таких циклов роста и деления клеток каждая родительская клетка может породить миллионы дочерних клеток, превращая большое количество неодушевленного вещества в биологически активные молекулы.

мембранные белки известной структуры

Если ваш браузер не отображает правильно отформатированную страницу XML, он должен предоставить пункт меню «Просмотр источника страницы», который будет. Также должна быть предусмотрена опция «сохранить страницу», чтобы вы могли загружать данные в формате XML.

Если вы не знакомы с XML и как его использовать, хороший источник информации доступно здесь.

ПРИМЕЧАНИЯ:

Сгенерированный XML использует следующее определение типа документа (DTD):

         Подпись                               ]> 

Смотрите также

 

2011-2017 © МБУЗ ГКП №  7, г.Челябинск.