Быстрые факты о клеточной мембране

Клетка является самой основной единицей жизни на Земле, и развитие клеточной мембраны (или плазматической мембраны) может быть одной из самых важных частей в истории эволюции жизни.

Как прокариоты (одноклеточные организмы, у которых отсутствует отдельное ядро и другие органеллы), так и эукариоты (одноклеточные или многоклеточные организмы, клетки которых имеют отличное ядро) имеют клеточные мембраны, которые помогают клетке оставаться отделенной, в некотором смысле, от внешнего мира.

Клеточная мембрана является барьером, благодаря которому внутренности клетки удерживаются, а окружающая среда не проникает. Она также выполняет несколько других функций для поддержания гомеостаза ячейки, то есть состояния равновесия или стабильности ячейки при изменении условий внутри ячейки или во внешней среде.

Она состоит из двойного слоя фосфолипидов, который отделяет клетку от внешнего мира

Основная задача клеточной мембраны — служить барьером между клеткой (которая также может быть одноклеточным организмом) и миром, поэтому клетка должна иметь структуру, которая позволяет ей взаимодействовать с обоими.

Мембрана клетки в основном состоит из двойного слоя фосфолипидов (жироподобных, фосфорсодержащих веществ). Каждый слой состоит из молекул фосфолипидов, которые содержат гидрофильную (водолюбивую) головку и гидрофобный (водоотталкивающий) хвост. Головки в самом внешнем слое обращены и взаимодействуют с водной внешней средой, в то время как головы во внутреннем слое направлены внутрь и взаимодействуют с водянистой камерой.

Область между двумя слоями является гидрофобизатором, который имеет эффект отделения клетки от внешнего мира. Клеточная мембрана является полупроницаемой, что позволяет выбранным молекулам проходить внутрь или наружу клетки.

Изображение строение клеточной мембраныОна содержит белки, которые обеспечивают ряд критических функций

Поскольку правильное функционирование клетки зависит от движения питательных веществ в клетку и удаления из нее продуктов жизнедеятельности, клеточная мембрана также содержит белки и другие молекулы, которые выполняют широкий спектр этих функций.

Некоторые белки прикрепляются к этим матам фосфолипидов, чтобы помочь перемещать питательные вещества (такие как кислород и вода) и отходы (такие как диоксид углерода); некоторые помогают ячейке соединяться с нужными материалами (и другими ячейками) и прикрепляться к ним; и некоторые белки препятствуют соединению клетки с токсичными материалами, а также с неправильными видами клеток, чужеродными или другими.

Специализированные белки, называемые ферментами, помогают расщеплять более крупные питательные вещества или помогают комбинировать различные питательные вещества друг с другом в более полезные формы.

В зависимости от их конструкции и функции, белковые молекулы могут быть прикреплены к поверхности одного из слоев клеточной мембраны или они могут быть полностью встроены в слой, находящийся рядом с фосфолипидами.

Некоторые белки, которым поручено направлять питательные вещества в пространство между внутренним и внешним слоем клеточной мембраны и выходить из него, пересекают только один из фосфолипидных слоев. Другие, которые предназначены для транспортировки питательных веществ в саму клетку или воронки от клетки, достаточно велики, чтобы охватить оба. Есть также белки, которые помогают клетке поддерживать свою форму.

Она содержит углеводы, которые помогают идентифицировать клетку и связать клетку с другими

Углеводы, соединения углерода, водорода и кислорода (такие как сахара, крахмалы и целлюлозы) находятся вдоль поверхности самого внешнего слоя клеточной мембраны. Углеводы образуют гликолипиды после связывания с липидами и гликопротеины после связывания с белками.

В зависимости от конструкции, молекулы гликолипида и гликопротеина могут действовать как химические маркеры или рецепторы, которые помогают идентифицировать клетку или помогают связать клетку с другими клетками. Гликопротеины также связываются с другими белками, образуя ферменты и другие вещества, которые, в зависимости от назначения молекулы, могут участвовать в свертывании крови, захвате чужеродных бактерий, защите от болезней и других видах деятельности.

Модель жидкой мозаики Сингера и Николсона часто используется для описания структуры клеточной мембраны

Может быть трудно представить, как функционирует клеточная мембрана. В конце концов, клетка, клеточная мембрана и все действия, в которые вовлечена клетка, происходят на уровнях, слишком малых, чтобы невооруженным глазом их видеть.

В 1972 году два американских ученых С.Дж. Зингер и Дж. Л. Николсон разработали модель жидкостной мозаики для описания структуры и функций клеточной мембраны. Модель отмечает, что сама мембрана является жидкой, в том смысле, что она постоянно меняется. Отдельные фосфолипиды движутся латерально (в одном слое). Однако один или несколько липидов могут иногда переходить на другой слой.

Липиды притягиваются друг к другу через слабые гидрофобные притяжения, поэтому, в то время как они действительно прилипают друг к другу, связи обычно разрушаются. Белки мембраны также перемещаются в этом море липидов, как и холестерин (который встречается только в клетках животных).

Холестерин увеличивает жесткость и прочность мембраны при умеренных и более высоких температурах, делая мембрану менее растворимой. Однако при более низких температурах холестерин отделяет фосфолипиды друг от друга, так что мембрана не становится слишком жесткой.

Изображение жидкая клеточная мембранаМодель жидкостной мозаики также описывает, как питательные вещества транспортируются в клетку и из нее

Транспортировка питательных веществ и отходов может быть пассивной (то есть не требующей энергии) или активной для перемещения молекул через клеточную мембрану.

Пассивный транспорт может происходить посредством диффузии, когда молекулы перетекают из области высокой концентрации в область низкой концентрации (ниже градиента концентрации). Если молекулы диффундируют через полупроницаемую мембрану, этот процесс называется осмосом. Тем не менее, в клетках работает тип пассивного транспорта с помощью вспомогательной диффузии, называемой облегченной диффузией, поскольку транспортные белки, которые создают охватывающие мембрану порталы для определенных видов молекул и ионов или прикрепляются к определенной молекуле на одной стороне мембраны, переносят ее к с другой стороны, и отпускают.

Напротив, активный транспорт питается коэнзимом, называемым аденозинтрифосфатом (АТФ), который доставляет химическую энергию, полученную от распада пищи, в другие части клетки, чтобы переместить молекулы вверх по градиенту концентрации. Помимо прочего, активный транспорт позволяет клетке выводить отработанные ионы, такие как натрий (Na +), из клетки, даже если концентрация ионов натрия вне клетки может быть выше, чем концентрация внутри.

Жмите кнопку «Поделиться» в соцсетях, чтобы не потерять информацию

Комментарии
Загрузка...

Здравствуйте! Мы используем куки для наилучшего представления нашего сайта. Вы видите это сообщение во исполнение нами Федерального закона от 27.07.2006 N 152-ФЗ "О персональных данных". Закрыть Читать далее