Značilnosti, struktura in funkcije celičnih membran

Leta 1972 je bil predstavila teorijo, da je delno prepustna membrana, ki obdaja celico in opravlja vrsto pomembnih nalog, ter strukturo in funkcijo celičnih membran so pomembna vprašanja v zvezi s pravilno delovanje vseh celic v telesu. Teorija celic

Struktura in funkcija celičnih membran

Celična membrana obkroža citoplazem živih celic, ki fizično ločuje znotrajcelične sestavine od zunanjega okolja. Gobe, bakterije in rastline imajo tudi celične stene, ki zagotavljajo zaščito in preprečujejo prehod velikih molekul. Celične membrane prav tako igrajo vlogo pri nastanku citoskeletov in pritrditvi na zunajcelični matriks drugih vitalnih delcev. To je potrebno, da jih ohranimo skupaj, tvorimo tkiva in organe telesa. Značilnosti struktura celične membrane vključujejo prepustnost. Glavna funkcija je zaščita. Membrana sestoji iz fosfolipidne plasti z vgrajenimi proteini. Ta del je vključen v postopkih, kot so celične adhezije, ionsko prevodnost in signalizacijo in služi kot montažni površini več zunajceličnih struktur, vključno z zidno glikokaliks in notranje citoskeleta. Membrana tudi ohranja potencial celice, ki deluje kot selektivni filter. Je selektivno prepustna za ione in organske molekule in nadzira gibanje delcev.

Biološki mehanizmi, ki vključujejo celično membrano

1. Pasivna difuzija: nekatere snovi (majhne molekule, ioni), kot so ogljikov dioksid (CO2) in kisik (O2), lahko prodrejo skozi plazemsko membrano z difuzijo. Lupina deluje kot ovira za nekatere molekule in ione, lahko se osredotočijo na obe strani.

2. Kanali transmembranskih proteinov in transporterja: v celico morajo vstopiti hranila, kot sta glukoza ali aminokisline in nekateri presnovni produkti morajo to zapustiti.

3. Endocitoza je proces, s katerim se absorbirajo molekule. V plazemski membrani nastane majhna deformacija (invaginacija), v kateri se snov, ki se prevaža, pogoltne. To zahteva energijo in je torej oblika aktivnega prevoza.

4. eksocitoze: pojavlja v različnih celicah za odstranitev nepresnovljenega Snovi ostanke vložila endocitozo, da izločajo snovi, kot so hormoni, encimi in prometno materiala vse skozi celične pregrade.

Molekularna struktura

Celična membrana je biološka ovojnica, ki sestoji predvsem iz fosfolipidov in celično celico ločuje od zunanjega okolja. Postopek tvorbe se pojavlja spontano v normalnih pogojih. Da bi razumeli ta proces in pravilno opisali strukturo in funkcije celičnih membran ter lastnosti, je treba oceniti naravo fosfolipidnih struktur, za katere je strukturna polarizacija bistvena. Ko fosfolipidi v citoplazemskem vodnem okolju dosežejo kritično koncentracijo, se kombinirajo v micele, ki so bolj stabilne v vodnem okolju.

Lastnosti membrane

• Stabilnost. To pomeni, da je po nastanku razpad membrane malo verjeten.
• Moč. Lipidna ovojnica dovolj robustna, da prepreči prehajanje polarnih snovi, tvorjen z mejo ne morejo prenesti kot topljencev (ionov, glukozo, aminokisline), in veliko večjih molekul (proteini).
• Dinamična narava. To je morda najpomembnejša lastnost, če upoštevamo strukturo celice. Celična membrana je lahko podvržena različnim deformacijam, lahko se zlomi in upogne ter se ne zlomi. V posebnih okoliščinah, na primer pri spajanju veziklov ali zacetka, se lahko moti, vendar le za nekaj časa. Na sobni temperaturi so njegove lipidne sestavine v stalni, kaotični gibi, ki tvori stabilno mejo fluida.

Model tekočega mozaika

Ko govorimo o strukturi in funkciji celičnih membran, je pomembno omeniti, da so v sodobnem pogledu membrano kot model tekočega mozaika leta 1972 raziskovali znanstveniki Singer in Nicholson. Njihova teorija odraža tri osnovne značilnosti membranske strukture. Integral membranski proteini prispevati k mozaik vzorec za membrano, in so sposobni bočnega gibanja v ravnini zaradi nihanj organizacije lipidov. Transmembranski proteini so tudi potencialno mobilni. Pomembna lastnost membranske strukture je njena asimetrija. Kakšna je struktura celice? Celična membrana, jedro, proteini in tako naprej. Celica je osnovna enota življenja, in vsi organizmi so sestavljeni iz enega ali več celic, od katerih vsak ima naravno oviro, ki jo loči od okolja. Ta zunanja meja celice imenujemo tudi plazemska membrana. Sestoji iz štirih različnih vrst molekul: fosfolipidi, holesterol, proteini in ogljikovi hidrati. Fluid mozaik model opisuje strukturo celične membrane, kot sledi: prožno in elastično, konsistentnosti spominja rastlinsko olje, tako, da vse posamezne molekule samo plavajo v tekočem mediju, in so lahko bočno giblje znotraj te lupine. Mozaik je nekaj, kar vsebuje veliko različnih podrobnosti. V plazemski membrani je predstavljeno fosfolipidov, holesterola molekule, proteine ​​in ogljikove hidrate.

Fosfolipidi

Fosfolipidi predstavljajo osnovno strukturo celične membrane. Te molekule imajo dva različna cilja: glava in rep. Konec glave vsebuje fosfatno skupino in je hidrofilna. To pomeni, da ga privlačijo molekule vode. Rep je sestavljen iz atomov vodika in ogljika, imenovanih verig maščobnih kislin. Te verige so hidrofobne, ne želijo se mešati z molekulami vode. Ta proces spominja na to, kaj se zgodi, ko rastlinsko olje vlijete v vodo, to pomeni, da se ne raztopi v njej. Značilnosti strukture celične membrane so povezane z ti lipidnim dvoslojom, ki ga sestavljajo fosfolipidi. Hidrofilne fosfatne glave se vedno nahajajo, kjer je voda v obliki znotrajceličnih in zunajceličnih tekočin. Hidrofobične repi fosfolipidov v membrani so organizirani tako, da se jih vodi v vodo.

Holesterol, beljakovine in ogljikovi hidrati

Ljudje ponavadi mislijo, da je to slabo zaradi zaslišanja besede "holesterol". Vendar pa je v resnici holesterol zelo pomembna sestavina celičnih membran. Njene molekule so sestavljene iz štirih obročev vodika in ogljikovih atomov. So hidrofobne in se pojavljajo med hidrofobnimi repi v lipidni dvoplastni plasti. Njihov pomen je ohranjati doslednost, krepijo membrano in preprečujejo prehod. Molekule holesterola tudi ohranjajo fosfolipidne repove, da pridejo v stik in strjevanje. To zagotavlja tekočino in fleksibilnost. Izvajajo membranski proteini funkcije encimov o pospeševanju kemičnih reakcij, delujejo kot receptorji za specifične molekule ali transportne snovi skozi celično membrano.

Ogljikovi hidrati ali saharidi se pojavljajo le na zunajcelični strani celične membrane. Skupaj tvorijo glikokalaks. Omogoča dušenje in zaščito plazemske membrane. Na podlagi strukture in vrste ogljikovih hidratov v glikokalizi lahko telo prepozna celice in ugotovi, ali naj se tam nahajajo ali ne.

Membranski proteini

Struktura celične membrane živalske celice Brez takšne pomembne sestavine kot beljakovine ni mogoče predstavljati. Kljub temu lahko pomembno prispevajo k velikosti še ene pomembne sestavine - lipidov. Obstajajo tri vrste osnovnih membranskih proteinov.

• Integral. V celoti pokrivajo bi-plast, citoplazem in zunajcelično okolje. Izvajajo prometne in signalne funkcije.
• Periferna. Beljakovine so na membrano pritrjene z elektrostatičnimi ali vodikovimi vezmi na njihovih citoplazemskih ali zunajceličnih površinah. Vključeni so predvsem kot sredstvo za pritrditev integralnih proteinov.
• Transmembrane. Izvajajo encimske in signalne funkcije ter modulirajo osnovno strukturo lipidnega bi-sloja membrane.

Funkcije bioloških membran

Hidrofobni učinek, ki uravnava obnašanje ogljikovodikov v vodi, nadzira strukture, ki jih tvorijo membranski lipidi in membranski proteini. Mnoge lastnosti membrane zagotavljajo nosilci lipidnih dvoplastov, ki tvorijo osnovno strukturo za vse biološke membrane. Integrirani membranski proteini so delno skriti v bi-sloju lipidov. Transmembranski proteini imajo specializirano organizacijo aminokislin v primarnem zaporedju.

Periferne membranske beljakovine so zelo podobne topnim, vendar so vezane tudi na membrane. Specializirane celične membrane imajo specializirane celične funkcije. Kako struktura in funkcija celičnih membran vpliva na telo? Glede na to, kako so urejene biološke membrane, je odvisno zagotavljanje funkcionalnosti celotnega organizma. Od intracelularnih organelov, zunajceličnih in medceličnih membranskih interakcij nastanejo strukture, ki so potrebne za organiziranje in izvajanje bioloških funkcij. Mnoge strukturne in funkcionalne lastnosti so skupne bakterijam, evkariontske celice in obkroženih virusov. Vse biološke membrane so zgrajene na dvoplastni lipidi, kar povzroča številne skupne lastnosti. Membranski proteini imajo veliko specifičnih funkcij.

• Nadzor. Membrane plazemskih celic določajo meje celične interakcije z okoljem.
• Prevoz. Celične intracelularne membrane so razdeljene na več funkcionalnih blokov z različno notranjo sestavo, od katerih je vsaka podprta s potrebno transportno funkcijo v kombinaciji s prepustnostjo nadzora.
• Prenos signala. Fuzija membran je mehanizem intracelularnega vezikularnega opozorila in preprečuje, da bi različne vrste virusov prosto vstopile v celico.

Pomen in zaključki

Struktura zunanje celične membrane vpliva na celotno telo. Ima pomembno vlogo pri varovanju integritete, ki omogoča prodiranje le izbranih snovi. Prav tako je dobra podlaga za pritrditev citoskeletona in celične stene, ki pomaga vzdrževati obliko celice. Lipidi predstavljajo približno 50% mase membrane večine celic, čeprav se ta indeks razlikuje glede na vrsto membrane. Struktura zunanje celične membrane sesalcev je bolj zapletena, obstajajo štiri osnovne fosfolipide. Pomembna lastnost lipidnih bi-slojev je, da se obnašajo kot dvodimenzionalne tekočine, v katerih se lahko posamezne molekule prosto vrtijo in se premikajo v stranskih smereh. Takšna fluida je pomembna lastnost membran, ki se določi glede na temperaturo in sestavo lipidov. Zaradi ogljikovodične obročne strukture ima holesterol pri določanju tekočine membran. Selektivna prepustnost bioloških membran za majhne molekule omogoča celici, da nadzira in vzdržuje svojo notranjo strukturo.

Glede na strukturo celic (celična membrana, jedro, in tako naprej), lahko sklepamo, da je organizem - to je samo-regulacijski sistem, ki brez pomoči ne morejo sami poškodoval in bo vedno iščejo načine za obnovo in zaščito pravilno delovanje vsake celice.