Membrana plasmatică ocupă o poziție specială, deoarece limitează celula din exterior și este direct conectată la mediul extracelular. Are o grosime de aproximativ 10 nm și este cea mai groasă dintre membranele celulare. Componentele principale sunt proteinele (mai mult de 60%), lipidele (aproximativ 40%) și carbohidrații (aproximativ 1%). Ca toate celelalte membrane celulare, este sintetizat în canalele ER.

Funcțiile plasmalemei.

Transport.

Membrana plasmatică este semipermeabilă, adică. prin ea trec selectiv diferite molecule cu viteze diferite. Există două moduri de a transporta substanțe prin membrană: transport pasiv și activ.

Transport pasiv. Transportul pasiv sau difuzia nu necesită energie. Moleculele neîncărcate difuzează de-a lungul unui gradient de concentrație; transportul moleculelor încărcate depinde de gradientul de concentrație al protonilor de hidrogen și de diferența de potențial transmembranar, care se combină pentru a forma un gradient de protoni electrochimic. De regulă, suprafața citoplasmatică interioară a membranei poartă o sarcină negativă, care facilitează pătrunderea ionilor încărcați pozitiv în celulă. Există două tipuri de difuzie: simplă și facilitată.

Difuzia simplă este tipică pentru molecule neutre mici (H 2 O, CO 2, O 2), precum și pentru substanțele organice hidrofobe cu greutate moleculară mică. Aceste molecule pot trece fără nicio interacțiune cu proteinele membranei prin porii sau canalele membranei atâta timp cât se menține gradientul de concentrație.

Difuzia facilitată este caracteristică moleculelor hidrofile care sunt transportate prin membrană și de-a lungul unui gradient de concentrație, dar cu ajutorul proteinelor speciale de transport membranare conform principiului uniport.

Difuzia facilitată este foarte selectivă, deoarece proteina purtătoare are un centru de legare complementar substanței transportate, iar transferul este însoțit de modificări conformaționale ale proteinei. Unul dintre mecanismele posibile de difuzie facilitată este următorul: o proteină de transport (translocaza) leagă o substanță, apoi se apropie de partea opusă a membranei, eliberează această substanță, își asumă conformația inițială și este din nou gata să îndeplinească funcția de transport. Se știe puțin despre cum se mișcă proteina în sine. Un alt mecanism posibil de transfer implică participarea mai multor proteine ​​purtătoare. În acest caz, compusul legat inițial în sine trece de la o proteină la alta, legându-se secvenţial de una sau alta proteină până când se află pe partea opusă a membranei.

Transport activ. Un astfel de transport are loc atunci când transferul are loc în raport cu un gradient de concentrație. Necesită consum de energie de către celulă. Transportul activ servește la acumularea de substanțe în interiorul celulei. Sursa de energie este adesea ATP. Pentru transportul activ, pe lângă o sursă de energie, este necesară participarea proteinelor membranare. Unul dintre sistemele de transport active din celula animală este responsabil pentru transferul ionilor de Na și K + prin membrana celulară. Acest sistem este numit N / A + - K*-pompa. Este responsabil pentru menținerea compoziției mediului intracelular, în care concentrația ionilor K + este mai mare decât cea a ionilor Na *.

Gradientul de concentrație al ambilor ioni este menținut prin transferul K+ în interiorul celulei, iar Na+ în exterior. Ambele transporturi au loc împotriva gradientului de concentrație. Această distribuție a ionilor determină conținutul de apă din celule, excitabilitatea celulelor nervoase și musculare și alte proprietăți ale celulelor normale. Pompa Na + -K + - este o proteină - transport ATPaza. Molecula acestei enzime este un oligomer și pătrunde în membrană. În timpul ciclului complet al pompei, 3 ioni Na + sunt transferați din celulă în substanța intercelulară și 2 ioni K + în direcția opusă, în timp ce energia moleculei ATP este utilizată. Există sisteme de transport pentru transferul ionilor de calciu (Ca 2+ -ATPaze), pompe de protoni (H + -ATPaze), etc.

Se numește transferul activ al unei substanțe printr-o membrană, realizat datorită energiei gradientului de concentrație al unei alte substanțe simport. ATPaza de transport în acest caz are centre de legare pentru ambele substanțe. Antiport este mișcarea unei substanțe față de gradientul său de concentrație. În acest caz, o altă substanță se mișcă în direcția opusă de-a lungul gradientului său de concentrație. Simportul și antiportul (cotransportul) pot apărea în timpul absorbției aminoacizilor din intestin și reabsorbției glucozei din urina primară, folosind energia gradientului de concentrație a ionilor Na + creat de Na + , K + -ATPaza.

Încă două tipuri de transport sunt endocitoza și exocitoza.

Endocitoza- captarea particulelor mari de către celulă. Există mai multe moduri de endocitoză: pinocitoză și fagocitoză. De obicei sub pinocitozaînțelegeți absorbția particulelor coloidale lichide de către celulă, sub fagocitoză- captarea corpusculilor (particule mai dense si mai mari pana la alte celule). Mecanismul de pino- și fagocitoză este diferit.

În general, intrarea particulelor solide sau a picăturilor de lichid într-o celulă din exterior se numește heterofagie. Acest proces este cel mai răspândit la protozoare, dar este foarte important și la om (precum și la alte mamifere). Heterofagia joacă un rol semnificativ în apărarea organismului (neutrofile segmentate - granulocite; macrofagocite), restructurarea țesutului osos (osteoclaste), formarea tiroxinei de către foliculii tiroidieni, reabsorbția proteinelor și a altor macromolecule în nefronul proximal și alte proceselor.

Pinocitoza.

Pentru ca moleculele externe să pătrundă în celulă, acestea trebuie mai întâi legate de receptorii glicocalix (un set de molecule asociate cu proteinele membranei de suprafață) (Fig.).

La locul unei astfel de legături, moleculele de proteină clatrină se găsesc sub plasmalemă. Membrana plasmatică, împreună cu moleculele atașate din exterior și acoperite de clatrină pe partea citoplasmei, începe să se invagineze. Invaginația devine mai profundă, marginile ei se apropie și apoi se închid. Ca rezultat, o bulă care conține molecule prinse se desprinde de plasmalemă. Clathrin pe suprafața sa arată ca o margine neuniformă pe micrografiile electronice, motiv pentru care astfel de bule sunt numite marginate.

Clathrin previne atașarea veziculelor de membranele intracelulare. Prin urmare, veziculele mărginite pot fi transportate liber în celulă tocmai în acele zone ale citoplasmei în care conținutul lor ar trebui utilizat. Acesta este modul în care hormonii steroizi, în special, sunt eliberați în nucleu. Cu toate acestea, de obicei veziculele mărginite își dispar granița la scurt timp după ce s-au desprins de plasmalemă. Clatrina este transportată la plasmalemă și poate participa din nou la reacțiile de endocitoză.

În apropierea suprafeței celulare în citoplasmă există mai multe vezicule permanente - endozomi. Veziculele mărginite elimină clatrina și fuzionează cu endozomii, crescând astfel volumul și suprafața endozomilor. Apoi, partea în exces a endozomilor este divizată sub forma unei noi vezicule, în care nu există substanțe care pătrund în celulă; acestea rămân în endozom. Noua veziculă călătorește la suprafața celulei și fuzionează cu membrana. Ca urmare, pierderea plasmalemei, care a avut loc atunci când vezicula mărginită a fost detașată, este restabilită, iar receptorii săi revin și ei la plasmalemă.

Endozomii sunt scufundați în citoplasmă și se îmbină cu membranele lizozomului. Substanțele care intră în interiorul unui astfel de lizozom secundar suferă diferite transformări biochimice. La finalizarea procesului, membrana lizozomului se poate dezintegra în fragmente, iar produsele de descompunere și conținutul lizozomului devin disponibile pentru reacții metabolice intracelulare. De exemplu, aminoacizii sunt legați de ARNt și eliberați la ribozomi, iar glucoza poate intra în complexul Golgi sau în tubii ER agranulare.

Deși endozomii nu au o margine de clatrină, nu toți fuzionează cu lizozomi. Unele dintre ele sunt direcționate de la o suprafață celulară la alta (dacă celulele formează un strat epitelial). Acolo, membrana endozomală se contopește cu plasmalema și conținutul este îndepărtat în exterior. Ca urmare, substanțele sunt transferate prin celulă dintr-un mediu în altul fără modificări. Acest proces se numește transcitoza. Moleculele de proteine, în special imunoglobulinele, pot fi de asemenea transferate prin transcitoză.

Fagocitoză.

Dacă o particulă mare are pe suprafața sa grupe moleculare care pot fi recunoscute de receptorii celulari, se leagă. Nu este întotdeauna cazul ca particulele străine în sine să posede astfel de grupuri. Cu toate acestea, atunci când intră în organism, sunt înconjurate de molecule de imunoglobuline (opsonine), care se găsesc întotdeauna atât în ​​sânge, cât și în mediul intercelular. Imunoglobulinele sunt întotdeauna recunoscute de celulele fagocitare.

După ce opsoninele care acoperă particulele străine s-au legat de receptorii fagocitari, complexul său de suprafață este activat. Microfilamentele de actină încep să interacționeze cu miozina, iar configurația suprafeței celulare se modifică. Excrescențe ale citoplasmei fagocitelor se extind în jurul particulei. Acopera suprafața particulei și se combină deasupra acesteia. Straturile exterioare ale excrescentelor se îmbină, închizând suprafața celulei.

Plăcile adânci de excrescențe formează o membrană în jurul particulei absorbite - a fagozom. Fagozomul fuzionează cu lizozomii, rezultând complexul lor - heterolizozom (heterozom, sau fagolizozom).În ea, are loc liza componentelor capturate ale particulei. Unii dintre produșii de liză sunt îndepărtați din heterozom și utilizați de celulă, în timp ce unii nu pot fi susceptibili de acțiunea enzimelor lizozomale. Aceste reziduuri formează corpuri reziduale.

Potenţial toate celulele au capacitatea de a fagocita, dar în organism doar câteva sunt specializate în această direcţie. Acestea sunt leucocite neutrofile și macrofage.

exocitoză.

Aceasta este eliminarea substanțelor din celulă. În primul rând, compușii moleculari mari sunt segregați în complexul Golgi sub formă de vezicule de transport. Acestea din urmă, cu participarea microtubulilor, sunt direcționate către suprafața celulei. Membrana veziculei este înglobată în plasmalemă, iar conținutul veziculei apare în afara celulei (Fig.) Vezicula poate fuziona cu plasmalema fără semnale suplimentare. Această exocitoză se numește constitutiv. Acesta este modul în care majoritatea produselor propriului metabolism sunt îndepărtate din celulă. O serie de celule, cu toate acestea, sunt concepute pentru a sintetiza compuși speciali - secreții care sunt utilizate în alte părți ale corpului. Pentru ca vezicula de transport cu secreția să se îmbine cu plasmalema, sunt necesare semnale din exterior. Abia atunci va avea loc fuziunea și secretul va fi dezvăluit. Această exocitoză se numește reglabil. Se numesc molecule semnal care promovează eliminarea secrețiilor liberine (factori de eliberare),și cei care împiedică excreția - statine.

Funcțiile receptorului.

Ele sunt furnizate în principal de glicoproteinele situate pe suprafața plasmalemei și capabile să se lege de liganzii lor. Ligandul corespunde receptorului său ca o cheie a unui lacăt. Legarea unui ligand la un receptor determină o modificare a conformației polipeptidei. Odată cu această modificare a proteinei transmembranare, se stabilește comunicarea între mediul extracelular și cel intracelular.

Tipuri de receptori.

Receptori cuplati la canalele ionice proteice. Ele interacționează cu o moleculă de semnalizare, care deschide sau închide temporar canalul pentru trecerea ionilor. (De exemplu, receptorul pentru neurotransmițătorul acetilcolină este o proteină formată din 5 subunități care formează un canal ionic. În absența acetilcolinei, canalul este închis, iar după atașare se deschide și permite trecerea ionilor de sodiu).

Receptorii catalitici. Ele constau dintr-o parte extracelulară (receptorul însuși) și o parte citoplasmatică intracelulară, care funcționează ca o enzimă prolinkază (de exemplu, receptorii hormonului de creștere).

Receptorii cuplați cu proteina G. Acestea sunt proteine ​​transmembranare formate dintr-un receptor care interacționează cu ligand și o proteină G (proteină reglatoare legată de guanozin trifosfat) care transmite un semnal către o enzimă legată de membrană (adenilat ciclază) sau un canal ionic. Ca rezultat, AMP ciclic sau ionii de calciu sunt activați. (Așa funcționează sistemul de adenil ciclază. De exemplu, în celulele hepatice există un receptor pentru hormonul insulină. Partea supracelulară a receptorului se leagă de insulină. Acest lucru determină activarea părții intracelulare - enzima adenilat ciclază. Se sintetizează AMP ciclic din ATP, care reglează viteza diferitelor procese intracelulare, determinând activarea sau inhibarea acelor sau a altor enzime metabolice).

Receptorii care percep factorii fizici. De exemplu, proteina fotoreceptor rodopsina. Când lumina este absorbită, aceasta își schimbă conformația și excită un impuls nervos.

Articolul este un rezumat al unei lecții-studiu și al consolidării primare a noilor cunoștințe (cursul „Biologie generală”, nota 10, conform programului lui V.B. Zakharov).

Sarcini:

1. formarea cunoștințelor despre structura, proprietățile și funcțiile stratului interior al membranei celulare - membrana plasmatică (și, folosind exemplul acesteia, alte membrane celulare), folosind un balon de săpun ca model.
2. dezvoltarea conceptului de corespondenţă a structurii cu funcţiile îndeplinite.
3. consolidarea primară a cunoștințelor dobândite folosind sarcini în formatul Unified State Exam.

Echipament:

1. tabelul „Structura celulelor vegetale și animale în funcție de microscoape luminoase și electronice”.
2. soluție de detergent (pentru a produce bule de săpun), tub de plastic, ac subțire de cusut.
3. desen la tablă: modele moleculare<Poza 1 >.
4. materiale didactice cu sarcini în format Unified State Exam.

În timpul orelor

Profesor:În ultima lecție, am desfășurat lucrări de laborator „Plasmoliza și deplasmoliza în celulele pielii de ceapă”, în timpul cărora ne-am familiarizat cu fenomene interesante. Care este esența lor?

Elevi: Când țesutul vegetal (epiderma de sol de ceapă) a fost plasat într-o soluție hipertonică de clorură de sodiu (NaCl), această soluție nu a difuzat în celule, ci apa a scăpat din vacuolele celulare către soluția hipertonică de NaCl pentru a echilibra concentrațiile de ioni pe ambele părți ale peretelui celular. În același timp, a scăzut volumul vacuolelor și a întregii citoplasme în ansamblu, ceea ce a dus la plecarea citoplasmei din peretele celular - plasmoliza. Când țesutul studiat a fost readus în apă pură, nu am observat nici eliberarea de substanțe dizolvate din vacuole, ci doar afluxul de apă din spațiul înconjurător în celulă, în vacuolele cu seva celulară, ceea ce a dus la refacere. a volumului celular la limitele anterioare – deplasmoliza.

Profesor: Ce concluzie se poate trage din experiment?

Elevi: Probabil, suprafața celulei trece liber apa în ambele direcții, dar reține ionii Na + și Cl -, care fac parte din sarea de masă.

Profesor: Proprietatea pe care am descoperit-o se numește permeabilitate selectivă sau semipermeabilitatea membranei plasmatice.

Ce este membrana plasmatică (sau plasmalema), care este structura, proprietățile și funcțiile ei, trebuie să înțelegem în lecția de astăzi. După cum am convenit, lecția va fi predată de tovarășii tăi care au pregătit o prelegere despre membranele celulare. Sarcina ta este să notezi informații de bază despre membranele celulare în timp ce asculți. Va trebui să aplicați cunoștințele dobândite răspunzând la întrebarea test de la sfârșitul lecției.

Lector 1. Structura membranei.

Membrana plasmatică este prezentă în toate celulele (sub glicocalix la animale și sub peretele celular la alte organisme), ea asigură interacțiunea celulei cu mediul său. Plasmalema formează o suprafață mobilă a celulei, care poate avea excrescențe și invaginări, face mișcări oscilatorii sub formă de undă, iar macromoleculele se mișcă constant în ea.

În ciuda acestor schimbări continue, celula rămâne întotdeauna înconjurată de o membrană strânsă. Membrana plasmatică este o peliculă subțire de mai puțin de 10 nm grosime. Chiar dacă grosimea sa este mărită de 1 milion de ori, vom obține o valoare de doar aproximativ 1 cm, în timp ce dacă întreaga celulă este mărită de 1 milion de ori, dimensiunea ei va fi comparabilă cu un public destul de mare.

Membrana conține două tipuri principale de molecule: fosfolipide, formând dublu stratîn grosimea membranei și veverite pe suprafetele sale. Aceste molecule sunt ținute împreună prin interacțiuni non-covalente. Acest model de membrană asemănător sandvișului a fost propus de oamenii de știință americani Danieli și Dawson în 1935. Odată cu apariția microscopului electronic, acesta a fost confirmat și oarecum modificat. Momentan acceptat model de membrană mozaic fluid, conform căreia moleculele de proteine ​​care plutesc într-un strat dublu lipidic lichid formează un fel de mozaic în el. O diagramă a acestui model modern, propus în 1972 de Singer și Nicholson, este dată în manual.

Unele proteine ​​au carbohidrați atașați covalent de suprafața lor exterioară, formându-se glicoproteine– antene moleculare deosebite care sunt receptori. Glicoproteinele sunt implicate în recunoașterea semnalelor externe care vin din mediul înconjurător sau din alte părți ale corpului însuși și în răspunsul celulelor la influența lor. O astfel de recunoaștere reciprocă este o etapă necesară premergătoare fertilizării, precum și aderarea celulelor în procesul de diferențiere a țesuturilor. Recunoașterea este asociată și cu reglarea transportului moleculelor și ionilor prin membrană, precum și cu răspunsul imun, în care glicoproteinele joacă rolul de antigene.

Lector 2.Proprietățile membranei.

Pentru a înțelege ce proprietăți au aceste structuri microscopice, să luăm ca model un balon de săpun. Faptul este că moleculele de săpun și fosfolipide care alcătuiesc membranele au o structură similară<Poza 1>. Săpunurile (sărurile acizilor grași) au în structură cap hidrofil(dintr-o grupare carboxil încărcată) și lung coadă hidrofobă. Fosfolipidele care alcătuiesc membranele au și o coadă hidrofobă (din două lanțuri de acizi grași) și un cap hidrofil mare care conține o grupă de acid fosforic încărcată negativ.

Orez. 1. Modele de molecule.

Atunci când substanțe cu o structură similară sunt amestecate cu apă, moleculele lor capătă în mod spontan următoarea configurație: capetele hidrofile sunt scufundate în apă, iar cozile hidrofobe nu intră în contact cu apa, contactându-se doar între ele și cu alte substanțe hidrofobe care poate fi în preajmă, de exemplu, cu aer. Aflându-se la granița dintre două medii de natură similară, atât moleculele de săpun, cât și moleculele de fosfolipide sunt capabile să formeze un strat dublu. Unele dintre proprietățile importante ale membranelor biologice (cum ar fi bulele de săpun), enumerate mai jos, sunt explicate prin structura stratului dublu lipidic.

A) Mobilitate.

Stratul dublu lipidic este în esență o formațiune lichidă, în planul căreia moleculele se pot mișca liber - „curge” fără pierderea contactelor din cauza atracției reciproce ( „Lectorul” demonstrează fluxul de lichid în peretele unui balon de săpun atârnat pe un tub de plastic). Cozile hidrofobe pot aluneca liber una pe lângă alta.

b) Capacitate de autoblocare.

„Lectorul” demonstrează cum, atunci când un balon de săpun este străpuns și acul este îndepărtat ulterior, integritatea peretelui său este imediat restaurată. Datorită acestei abilități, celulele pot fuziona prin fuzionarea membranelor lor plasmatice (de exemplu, în timpul dezvoltării țesutului muscular). Același efect se observă atunci când tăiați o celulă în două părți cu un microcuțit, după care fiecare parte este înconjurată de o membrană plasmatică închisă.

V) Permeabilitate selectivă.

Adică impermeabilitatea la moleculele solubile în apă datorită peliculei uleioase formate de cozile hidrofobe ale moleculelor de fosfolipide. Pentru a pătrunde fizic într-un astfel de film, substanța în sine trebuie să fie hidrofobă sau se poate strecura prin goluri aleatorii formate ca urmare a mișcărilor moleculare (molecule mici, cum ar fi moleculele de apă).

Proteinele care patrund in intreaga grosime a membranei, sau sunt situate pe suprafetele sale exterioare si interioare, ajuta celulele sa faca schimb de substante cu mediul. Moleculele proteice asigură transportul selectiv al substanțelor prin membrană, fiind enzime; în plus, se formează pori în interiorul moleculelor proteice sau între moleculele vecine, prin care apa și unii ioni pătrund pasiv în celule.

Lector 3. Funcțiile membranei plasmatice.

La ce servește o structură cu o astfel de structură și proprietăți pentru o celulă? Se dovedește că ea:

1. Oferă formă celulei și protejează de daune fizice și chimice.
2. Datorită mobilității sale, capacității de a forma excrescențe și proeminențe, realizează contactul și interacțiunea celulelor în țesuturi și organe.
3. Separă mediul celular de mediul extern și menține diferențele dintre acestea.
4. Este un fel de indicator al tipului de celule datorită faptului că proteinele și carbohidrații de pe suprafața membranelor și diferitele celule nu sunt la fel.
5. Reglează schimbul dintre celulă și mediu, asigurând selectiv transportul nutrienților în celulă și îndepărtarea produselor metabolice finale către exterior.

Lector 4. Vreau să vă spun cum se întâmplă transport prin membrana plasmatică, și în mod similar prin alte membrane celulare. Transportul poate fi pasiv, care nu necesită energie, și activ, dependent de energie, timp în care se consumă energie rezultată din hidroliza moleculelor de ATP.

1. Difuzie.

Acesta este un proces pasiv; mișcarea substanțelor are loc dintr-o zonă de concentrație mare într-o zonă de concentrație scăzută. Gazele și moleculele lipofile (solubile în grăsimi) difuzează rapid, ionii și moleculele polare mici (glucoză, aminoacizi, acizi grași) difuzează lent. Difuzia este accelerată de porii din moleculele de proteine.

Un tip de difuzie este osmoză– mișcarea apei prin membrană.

2. Endocitoza.

Acesta este transportul activ al substanțelor prin membrană în celulă (exocitoză - în afara celulei). În funcție de natura substanței transferate prin membrană, se disting două tipuri de aceste procese: dacă este transferată o substanță densă - fagocitoză(din grecescul „phagos” - devorare și „cytos” - celulă), dacă picături de lichid care conțin diferite substanțe în stare dizolvată sau suspendată, atunci - pinocitoza(din grecescul „pino” - băutură și „cytos” - celulă).

Principiul transferului în ambele cazuri este identic: în locul în care suprafața celulei intră în contact cu o particulă sau picătură de substanță, membrana se îndoaie, formează o depresiune și înconjoară particula sau picătura de lichid, care este scufundată. într-un „pachet cu membrană” în interiorul celulei. Aici se formează o vacuolă digestivă, iar substanțele organice care intră în celulă sunt digerate în ea. Fagocitoza este larg răspândită la animale, iar pinocitoza este efectuată de celulele animalelor, plantelor, ciupercilor, bacteriilor și algelor albastre-verzi.

3. Transport activ folosind enzime încorporate în membrană.

Transferul are loc în raport cu gradientul de concentrație cu cheltuiala de energie, de exemplu, ionii de potasiu intră („pompați”) în celulă, iar ionii de sodiu sunt îndepărtați („pompați”) din celulă. Acest lucru este însoțit de acumularea unei diferențe de potențial electric pe membrană. Astfel de sisteme de transport celular sunt de obicei numite „ pompe" Transportul aminoacizilor și zaharurilor se realizează în mod similar.

concluzii:

1. Plasmalemma este o peliculă subțire, de aproximativ 10 nm grosime, pe suprafața celulei. Include structuri lipoproteice (lipide și proteine).
2. Unele molecule de suprafață ale proteinelor au molecule de carbohidrați atașate (sunt asociate cu mecanismul de recunoaștere).
3. Lipidele membranare formează spontan un strat dublu. Aceasta determină permeabilitatea selectivă a membranei.
4. Proteinele membranei îndeplinesc o varietate de funcții și facilitează semnificativ transportul prin membrană.
5. Lipidele și proteinele membranei sunt capabile să se deplaseze în planul membranei, datorită căruia suprafața celulei nu este perfect netedă.

Pentru a consolida informațiile primite în lecție, studenților li se oferă sarcini în formatul Unified State Exam.

Partea „A”

Alegeți un răspuns corect.

A1. Structura și funcțiile membranei plasmatice sunt determinate de moleculele care o alcătuiesc:

1) glicogen și amidon
2) ADN și ATP
3) proteine ​​și lipide
4) fibre și glucoză

A2. Membrana plasmatică nu îndeplinește funcția de:

1) transportul de substante
2) protecția celulelor
3) interacțiunea cu alte celule
4) sinteza proteinelor

A3. Carbohidrații incluși în structura membranei celulare îndeplinesc următoarele funcții:

1) transportul de substante
2) receptor
3) formarea unui strat dublu de membrană
4) fotosinteza

A4. Proteinele incluse în structura membranei celulare îndeplinesc următoarele funcții:

1) construcție
2) protectoare
3) transport
4) toate funcțiile specificate

A5. Fagocitoza este:

1) absorbția lichidului de către celulă
2) captarea particulelor solide
3) transportul substanțelor prin membrană
4) accelerarea reacțiilor biochimice

A6. Suprafețele hidrofile ale membranelor sunt formate:

1) cozile nepolare ale lipidelor
2) capetele polare ale lipidelor
3) proteine
4) carbohidrați

A7. Trecerea ionilor de Na + și K + prin membrană are loc prin:

1) difuzie
2) osmoza
3) transfer activ
4) neimplementat

A8. Următoarele trec liber prin stratul lipidic al membranei:

1) apa
2) difuzat
3) glucoză
4) amidon

Partea „B”

1) transportul activ consumă energie
2) fagocitoza este un tip de endocitoză
3) difuzia este un tip de transport activ
4) peretele celular al plantelor este format din celuloză
5) osmoza este difuzia apei
6) pinocitoza este un tip de fagocitoză
7) plasmalema este formată din trei straturi de lipide
8) o celulă animală nu are perete celular
9) plasmalema asigură comunicarea între celulă și mediul ei

Partea „C”

Sarcini cu răspuns gratuit detaliat

C1. Care este semnificația endocitozei:

a) pentru protozoare și nevertebrate inferioare?
b) pentru animale și oameni foarte organizați?

C2. Care este baza fizică a transportului vacuolar într-o celulă?

C3. Care este semnificația biologică a neregulilor de pe suprafața plasmalemei unor celule (microvili, cili etc.)?

C4. Raza electrică și anghila electrică își uimesc prada cu descărcări de câteva sute de volți. Ce proprietăți ale membranelor plasmatice celulare susțin posibilitatea de a crea astfel de descărcări?

C5. Cum funcționează plasmalema pentru a oferi celulei o „carte de identitate”?

Răspunsuri la sarcini.

Partea „A”.

1–3, 2–4, 3–2, 4–4, 5–2, 6–2, 7–3, 8–2.

Partea „B”.

1, 2, 4, 5, 8, 9 – „da”; 3, 6, 7 – „nu”

Partea „C”.

1a. Posibilitatea de intrare a alimentelor în celule și digestie ulterioară în lizozomi.

1b. Activitatea fagocitară a leucocitelor este de mare importanță în protejarea organismului de bacteriile patogene și alte particule nedorite. Pinocitoza în celulele tubulare renale duce la absorbția proteinelor din urina primară.

2. Principalele proprietăți ale straturilor duble lipidice sunt capacitatea membranelor de a se închide.

3. Creșterea suprafeței celulei pentru schimbul dintre celulă și mediul său.

4. Prezența sistemelor enzimatice care efectuează transport activ („pompe”) duce la o redistribuire a sarcinilor pe plasmalemă și la crearea unei diferențe de potențial membranar.

5. Pentru aceasta, există o serie de grupuri chimice specifice pe suprafața membranei - „antene”, care sunt, cel mai adesea, glicoproteine.

Are o grosime de 8-12 nm, deci este imposibil să-l examinezi cu un microscop cu lumină. Structura membranei este studiată cu ajutorul unui microscop electronic.

Membrana plasmatică este formată din două straturi de lipide - un strat bilipid sau dublu strat. Fiecare moleculă este alcătuită dintr-un cap hidrofil și o coadă hidrofobă, iar în membranele biologice lipidele sunt localizate cu capul în afară și cozile în interior.

Numeroase molecule de proteine ​​sunt scufundate în stratul bilipid. Unele dintre ele sunt situate pe suprafața membranei (externă sau internă), altele pătrund în membrană.

Funcțiile membranei plasmatice

Membrana protejează conținutul celulei de deteriorare, menține forma celulei, permite selectiv substanțele necesare în celulă și elimină produsele metabolice și asigură, de asemenea, comunicarea între celule.

Funcția de barieră, delimitare a membranei este asigurată de un strat dublu de lipide. Împiedică răspândirea conținutului celulei, amestecarea cu mediul sau fluidul intercelular și împiedică pătrunderea substanțelor periculoase în celulă.

Un număr dintre cele mai importante funcții ale membranei citoplasmatice sunt îndeplinite de proteinele scufundate în ea. Cu ajutorul proteinelor receptorilor, poate percepe diverse iritații pe suprafața sa. Proteinele de transport formează cele mai fine canale prin care potasiul, calciul și alți ioni de diametru mic trec în și din celulă. Proteinele asigură procese vitale în organismul însuși.

Particulele mari de alimente care nu pot trece prin canalele subțiri ale membranei intră în celulă prin fagocitoză sau pinocitoză. Denumirea generală a acestor procese este endocitoză.

Cum apare endocitoza - pătrunderea particulelor mari de alimente în celulă?

Particula alimentară intră în contact cu membrana exterioară a celulei și în acest punct se formează o invaginare. Apoi, particula, înconjurată de o membrană, intră în celulă, se formează o veziculă digestivă, iar enzimele digestive pătrund în vezicula rezultată.

Globulele albe care pot capta și digera bacteriile străine se numesc fagocite.

În cazul pinocitozei, invaginarea membranei nu captează particule solide, ci picături de lichid cu substanțe dizolvate în ea. Acest mecanism este una dintre principalele căi prin care substanțele pătrund în celulă.

Celulele vegetale acoperite cu un strat dur de perete celular deasupra membranei nu sunt capabile de fagocitoză.

Procesul invers al endocitozei este exocitoza. Substanțele sintetizate (de exemplu, hormonii) sunt ambalate în vezicule membranare, se apropie de membrană, sunt încorporate în ea, iar conținutul veziculei este eliberat din celulă. În acest fel, celula poate scăpa de produsele metabolice inutile.

Membrana celulara numită și membrană plasmatică (sau citoplasmatică) și plasmalemă. Această structură nu numai că separă conținutul intern al celulei de mediul extern, dar face și parte din majoritatea organitelor celulare și din nucleu, separându-le la rândul său de hialoplasmă (citosol) - partea vâscos-lichid a citoplasmei. Să fim de acord să sunăm membrana citoplasmatica cea care separă conținutul celulei de mediul extern. Termenii rămași desemnează toate membranele.

Structura membranei celulare (biologice) se bazează pe un strat dublu de lipide (grăsimi). Formarea unui astfel de strat este asociată cu caracteristicile moleculelor lor. Lipidele nu se dizolvă în apă, ci se condensează în ea în felul lor. O parte a unei singure molecule de lipide este un cap polar (este atras de apă, adică hidrofil), iar cealaltă este o pereche de cozi lungi nepolare (această parte a moleculei este respinsă de apă, adică hidrofobă). Această structură de molecule îi face să-și „ascundă” cozile de apă și să-și întoarcă capetele polare către apă.

Ca urmare, se formează un dublu strat lipidic în care cozile nepolare sunt spre interior (una față de alta) și capetele polare sunt spre exterior (spre mediul extern și citoplasmă). Suprafața unei astfel de membrane este hidrofilă, dar în interior este hidrofobă.

În membranele celulare, fosfolipidele predomină printre lipide (aparțin lipidelor complexe). Capetele lor conțin un reziduu de acid fosforic. Pe lângă fosfolipide, există glicolipide (lipide + carbohidrați) și colesterol (legat de steroli). Acesta din urmă conferă rigiditate membranei, fiind situat în grosimea acesteia între cozile lipidelor rămase (colesterolul este complet hidrofob).

Datorită interacțiunii electrostatice, unele molecule de proteine ​​sunt atașate de capetele lipidice încărcate, care devin proteine ​​membranare de suprafață. Alte proteine ​​interacționează cu cozile nepolare, sunt parțial îngropate în stratul dublu sau pătrund prin acesta.

Astfel, membrana celulară este formată dintr-un strat dublu de lipide, proteine ​​de suprafață (periferice), încorporate (semi-integrale) și permeabile (integrale). În plus, unele proteine ​​și lipide din exteriorul membranei sunt asociate cu lanțuri de carbohidrați.

Acest model mozaic fluid al structurii membranei a fost propusă în anii 70 ai secolului XX. Anterior, s-a presupus un model sandwich de structură, conform căruia stratul dublu lipidic este situat în interior, iar în interior și în exterior membrana este acoperită cu straturi continue de proteine ​​de suprafață. Cu toate acestea, acumularea de date experimentale a respins această ipoteză.

Grosimea membranelor din diferite celule este de aproximativ 8 nm. Membranele (chiar și fețele diferite ale uneia) diferă între ele în procentul diferitelor tipuri de lipide, proteine, activitate enzimatică etc. Unele membrane sunt mai lichide și mai permeabile, altele sunt mai dense.

Membrana celulară se rupe cu ușurință datorită proprietăților fizico-chimice ale stratului dublu lipidic. În planul membranei, lipidele și proteinele (cu excepția cazului în care sunt ancorate de citoschelet) se mișcă.

Funcțiile membranei celulare

Majoritatea proteinelor scufundate în membrana celulară îndeplinesc o funcție enzimatică (sunt enzime). Adesea (în special în membranele organelelor celulare) enzimele sunt localizate într-o anumită secvență, astfel încât produsele de reacție catalizate de o enzimă trec la a doua, apoi la a treia etc. Se formează un transportor care stabilizează proteinele de suprafață, deoarece nu permite enzimelor să plutească de-a lungul stratului dublu lipidic.

Membrana celulară îndeplinește o funcție de delimitare (barieră) de mediu și în același timp funcții de transport. Putem spune că acesta este scopul său cel mai important. Membrana citoplasmatică, având rezistență și permeabilitate selectivă, menține constanta compoziției interne a celulei (homeostazia și integritatea acesteia).

În acest caz, transportul substanțelor are loc în diferite moduri. Transportul de-a lungul unui gradient de concentrație presupune deplasarea substanțelor dintr-o zonă cu o concentrație mai mare într-o zonă cu una mai mică (difuzie). De exemplu, gazele (CO 2 , O 2 ) difuzează.

Există și transport împotriva unui gradient de concentrație, dar cu consum de energie.

Transportul poate fi pasiv și facilitat (când este ajutat de un fel de transportator). Difuzia pasivă prin membrana celulară este posibilă pentru substanțele solubile în grăsimi.

Există proteine ​​speciale care fac membranele permeabile la zaharuri și alte substanțe solubile în apă. Astfel de purtători se leagă de moleculele transportate și le trag prin membrană. Acesta este modul în care glucoza este transportată în interiorul celulelor roșii din sânge.

Proteinele de filetare se combină pentru a forma un por pentru mișcarea anumitor substanțe prin membrană. Astfel de purtători nu se mișcă, ci formează un canal în membrană și funcționează similar enzimelor, legând o substanță specifică. Transferul are loc din cauza unei modificări a conformației proteinei, având ca rezultat formarea de canale în membrană. Un exemplu este pompa de sodiu-potasiu.

Funcția de transport a membranei celulare eucariote se realizează și prin endocitoză (și exocitoză). Datorită acestor mecanisme, molecule mari de biopolimeri, chiar și celule întregi, intră în celulă (și din ea). Endo- și exocitoza nu sunt caracteristice tuturor celulelor eucariote (procariotele nu o au deloc). Astfel, se observă endocitoza la protozoare și nevertebrate inferioare; la mamifere, leucocitele și macrofagele absorb substanțele și bacteriile nocive, adică endocitoza îndeplinește o funcție de protecție pentru organism.

Endocitoza se împarte în fagocitoză(citoplasma învelește particule mari) și pinocitoza(captarea picăturilor de lichid cu substanțe dizolvate în el). Mecanismul acestor procese este aproximativ același. Substanțele absorbite de pe suprafața celulelor sunt înconjurate de o membrană. Se formează o veziculă (fagocitară sau pinocitară), care apoi se deplasează în celulă.

Exocitoza este îndepărtarea substanțelor din celulă (hormoni, polizaharide, proteine, grăsimi etc.) de către membrana citoplasmatică. Aceste substanțe sunt conținute în vezicule membranare care se potrivesc cu membrana celulară. Ambele membrane se îmbină și conținutul apare în afara celulei.

Membrana citoplasmatică îndeplinește o funcție de receptor. Pentru a face acest lucru, pe partea sa exterioară există structuri care pot recunoaște un stimul chimic sau fizic. Unele dintre proteinele care pătrund în plasmalemă sunt conectate extern la lanțuri de polizaharide (formând glicoproteine). Aceștia sunt receptori moleculari specifici care captează hormoni. Când un anumit hormon se leagă de receptorul său, își schimbă structura. Aceasta, la rândul său, declanșează mecanismul de răspuns celular. În același timp, canalele se pot deschide și anumite substanțe pot începe să intre în celulă sau să fie îndepărtate din ea.

Funcția receptorilor membranelor celulare a fost bine studiată pe baza acțiunii hormonului insulinei. Când insulina se leagă de receptorul său de glicoproteină, partea catalitică intracelulară a acestei proteine ​​(enzima adenilat ciclază) este activată. Enzima sintetizează AMP ciclic din ATP. Deja activează sau suprimă diverse enzime ale metabolismului celular.

Funcția de receptor a membranei citoplasmatice include și recunoașterea celulelor vecine de același tip. Astfel de celule sunt atașate între ele prin diferite contacte intercelulare.

În țesuturi, cu ajutorul contactelor intercelulare, celulele pot face schimb de informații între ele folosind substanțe cu greutate moleculară mică, special sintetizate. Un exemplu de astfel de interacțiune este inhibarea contactului, atunci când celulele încetează să crească după ce primesc informații că spațiul liber este ocupat.

Contactele intercelulare sunt simple (membranele diferitelor celule sunt adiacente una cu cealaltă), blocare (invaginarea membranei unei celule în alta), desmozomi (când membranele sunt conectate prin mănunchiuri de fibre transversale care pătrund în citoplasmă). În plus, există o variantă a contactelor intercelulare datorate mediatorilor (intermediarilor) - sinapsele. În ele, semnalul este transmis nu numai chimic, ci și electric. Sinapsele transmit semnale între celulele nervoase, precum și de la nerv la mușchi.

Membrana plasmatică îndeplinește o serie de funcții importante:

1) Bariera. Funcția de barieră a membranei plasmatice este de a limita difuzarea liberă a substanțelor de la celulă la celulă, prevenind scurgerea conținutului celular solubil în apă. Dar, deoarece celula trebuie să primească nutrienții necesari, să secrete produsele finale ale metabolismului și să regleze concentrațiile intracelulare de ioni, ea a dezvoltat mecanisme speciale pentru transferul de substanțe prin membrana celulară.

2) Transport. Funcția de transport include asigurând intrarea și ieșirea diferitelor substanțe în și din celulă. O proprietate importantă a membranei este permeabilitate selectivă, sau semi-permeabilitate. Permite trecerea cu ușurință a apei și a gazelor solubile în apă și respinge moleculele polare precum glucoza sau aminoacizii.

Există mai multe mecanisme pentru transportul substanțelor prin membrană:

transport pasiv;

transport activ;

transport în ambalaj cu membrană.

Transport pasiv.Difuzie - Aceasta este mișcarea particulelor într-un mediu, care duce la transferul unei substanțe dintr-o zonă în care concentrația sa este mare într-o zonă cu concentrație scăzută. În timpul transportului prin difuzie, membrana funcționează ca o barieră osmotică. Viteza de difuzie depinde de dimensiunea moleculelor și de solubilitatea relativă a acestora în grăsimi. Cu cât sunt mai mici moleculele și cu cât sunt mai lipofile (lipofile), cu atât se deplasează mai repede prin stratul dublu lipidic. Difuzia poate fi neutru(transferul moleculelor neîncărcate) și ușoară(folosind proteine ​​transportoare speciale). Rata difuziei facilitate este mai mare decât cea a difuziei neutre. Apa are capacitatea maximă de penetrare, deoarece moleculele sale sunt mici și neîncărcate. Difuzia apei prin membrana celulară se numește prin osmoză. Se presupune că există „pori” speciali în membrana celulară pentru pătrunderea apei și a unor ioni. Numărul lor este mic, iar diametrul lor este de aproximativ 0,3-0,8 nm. Moleculele care sunt ușor solubile în stratul dublu lipidic, cum ar fi O, și moleculele polare neîncărcate de diametru mic (CO, uree) difuzează cel mai repede prin membrană.

Transferul de molecule polare (zaharuri, aminoacizi) realizat cu ajutorul proteinelor speciale de transport membranare se numește difuzie facilitată. Astfel de proteine ​​se găsesc în toate tipurile de membrane biologice și fiecare proteină specifică este concepută pentru a transporta molecule dintr-o anumită clasă. Proteinele de transport sunt transmembranare; lanțul lor polipeptidic traversează stratul dublu lipidic de mai multe ori, formându-se prin pasaje din acesta. Acest lucru asigură transferul unor substanțe specifice prin membrană fără contact direct cu aceasta. Există două clase principale de proteine ​​de transport: proteine ​​purtătoare (transportatori)Și formarea canalelor proteine ​​(proteine ​​de canal). Proteinele purtătoare transportă molecule prin membrană, mai întâi schimbându-le configurația. Proteinele care formează canale formează pori umpluți cu apă în membrană. Când porii sunt deschiși, prin ei trec molecule de substanțe specifice (de obicei ioni anorganici de dimensiunea și sarcina corespunzătoare). Dacă molecula substanței transportate nu are sarcină, atunci direcția de transport este determinată de gradientul de concentrație. Dacă o moleculă este încărcată, atunci transportul ei, pe lângă gradientul de concentrație, este afectat și de sarcina electrică a membranei (potențialul membranei). Partea interioară a plasmalemei este de obicei încărcată negativ în raport cu partea exterioară. Potențialul de membrană facilitează pătrunderea ionilor încărcați pozitiv în celulă și împiedică trecerea ionilor încărcați negativ.

Transport activ. Transportul activ este transferul de substanțe împotriva unui gradient electrochimic. Este întotdeauna realizat de proteinele transportoare și este strâns legat de sursa de energie. Proteinele purtătoare conțin locuri de legare pentru substanța transportată. Cu cât astfel de locuri sunt mai multe asociate cu o substanță, cu atât viteza de transport este mai mare. Transferul selectiv al unei substanțe se numește uniport. Se efectuează transferul mai multor substanțe sisteme de cotransport. Dacă transferul merge într-o direcție, așa este simport, daca in sens opus - antiport. De exemplu, glucoza este transferată din lichidul extracelular în celulă uniport. Transferul glucozei și Na 4 din cavitatea intestinală sau, respectiv, tubii renali în celulele intestinale sau sânge se efectuează simportal, iar transferul C1~ și HCO" este antiportor. Se presupune că în timpul transferului, conformațională reversibilă. în transportor apar modificări, ceea ce permite transferul de substanțe conectate la acesta.

Un exemplu de proteină purtătoare care utilizează energia eliberată în timpul hidrolizei ATP pentru a transporta substanțe este N / A + -LA + pompa, găsite în membrana plasmatică a tuturor celulelor. Pompa Na + -K funcționează pe principiul antiport, pompând Na "din celulă și K t în celulă împotriva gradienților lor electrochimici. Gradientul Na + creează presiune osmotică, menține volumul celulei și asigură transportul zaharurilor și aminoacizilor. . O treime din toată energia este cheltuită pentru funcționarea acestei pompe necesară vieții celulelor.La studierea mecanismului de acțiune al pompei Na + -K +, s-a constatat că este o enzimă ATPază și o proteină integrală transmembranară. . În prezența Na + și ATP, sub acțiunea ATPazei, fosfatul terminal este separat de ATP și atașat de reziduul de acid aspartic de pe molecula de ATPază.Molecula de ATPază este fosforilată, își schimbă configurația, iar Na + este îndepărtat din celulă. În urma eliminării Na din celulă, are loc întotdeauna transportul K" în celulă. Pentru a face acest lucru, fosfatul atașat anterior este scindat din ATPază în prezența K. Enzima este defosforilată, își restabilește configurația și K 1 este „pompat” în celulă.

ATPaza este formată din două subunități, mari și mici. Subunitatea mare este formată din mii de reziduuri de aminoacizi care traversează stratul dublu de mai multe ori. Are activitate catalitică și poate fi fosforilat și defosforilat reversibil. Subunitatea mare de pe partea citoplasmatică are locuri pentru legarea Na + și ATP, iar pe partea exterioară există locuri pentru legarea K + și ouabaină. Subunitatea mică este o glicoproteină și funcția sa nu este încă cunoscută.

Pompa Na+-K are efect electrogen. Îndepărtează trei ioni Na f încărcați pozitiv din celulă și introduce în ea doi ioni K. Ca urmare, un curent trece prin membrană, creând un potențial electric negativ în interiorul celulei în raport cu suprafața ei exterioară. Pompa Na"-K + reglează volumul celular, controlează concentrația de substanțe în interiorul celulei, menține presiunea osmotică și participă la crearea potențialului de membrană.

Transport in ambalaj membrana. Transferul de macromolecule (proteine, acizi nucleici, polizaharide, lipoproteine) și alte particule prin membrană se realizează prin formarea și fuziunea secvențială a veziculelor (vezicule) înconjurate de membrană. Procesul de transport vezicular are loc în două etape. Inițial, membrana veziculelor și plasmalema se lipesc împreună și apoi se îmbină. Pentru ca etapa 2 să apară, este necesar ca moleculele de apă să fie deplasate prin interacțiunea straturilor duble lipidice, care se apropie unul de celălalt la o distanță de 1-5 nm. Se crede că acest proces este activat prin special proteine ​​de fuziune(au fost izolate până acum doar de viruși). Transportul vezicular are o caracteristică importantă - macromoleculele absorbite sau secretate situate în vezicule, de obicei, nu se amestecă cu alte macromolecule sau organite celulare. Bulele pot fuziona cu membrane specifice, ceea ce asigură schimbul de macromolecule între spațiul extracelular și conținutul celulei. În mod similar, are loc transferul de macromolecule dintr-un compartiment celular în altul.

Transportul macromoleculelor și particulelor în celulă se numește endocitoza.În acest caz, substanțele transportate sunt învăluite de o parte a membranei plasmatice, se formează o veziculă (vacuola), care se deplasează în celulă. În funcție de dimensiunea veziculelor formate, se disting două tipuri de endocitoză - pinocitoza si fagocitoza.

Pinocitoza asigura absorbtia substantelor lichide si dizolvate sub forma de bule mici (d=150 nm). fagocitoza - Aceasta este absorbția de particule mari, microorganisme sau fragmente de organele și celule. În acest caz, se formează vezicule mari, fagozomi sau vacuole (d-250 nm sau mai mult). La protozoare, funcția fagocitară este o formă de nutriție. La mamifere, funcția fagocitară este îndeplinită de macrofage și neutrofile, care protejează organismul de infecție prin înghițirea microbilor invadatori. Macrofagele sunt, de asemenea, implicate în eliminarea celulelor vechi sau deteriorate și a resturilor acestora (în corpul uman, macrofagele absorb zilnic peste 100 de globule roșii vechi). Fagocitoza începe numai atunci când particula înghițită se leagă de suprafața fagocitei și activează celulele receptorilor specializate. Legarea particulelor de receptori specifici de membrană determină formarea pseudopodiilor, care învăluie particula și, fuzionand cu marginile lor, formează o veziculă - fagozom. Formarea unui fagozom și fagocitoza în sine are loc numai dacă, în timpul procesului de învelire, particula este în mod constant în contact cu receptorii plasmalemei, ca și cum ar fi „strângerea unui fermoar”.

O parte semnificativă din materialul absorbit de celulă prin endocitoză ajunge în lizozomi. Particulele mari sunt incluse în fagozomi, care apoi fuzionează cu lizozomi pentru a forma fagolizozomi. Lichidul și macromoleculele absorbite de pinocitoză sunt inițial transferate în endozomi, care, de asemenea, fuzionează cu lizozomi pentru a forma endolizozomi. Diverse enzime hidrolitice prezente în lizozomi distrug rapid macromoleculele. Produșii de hidroliză (aminoacizi, zaharuri, nucleotide) sunt transportați de la lizozomi la citosol, unde sunt utilizați de celulă. Majoritatea componentelor membranare ale veziculelor endocitare din fagozomi și endozomi sunt returnate prin exocitoză în membrana plasmatică și sunt reciclate acolo. Principala semnificație biologică a endocitozei este producerea de blocuri prin digestia intracelulară a macromoleculelor din lizozomi.

Absorbția substanțelor în celulele eucariote începe în zonele specializate ale membranei plasmatice, așa-numitele gropi mărginite.În micrografiile electronice, gropile apar ca invaginări ale membranei plasmatice, a cărei latură citoplasmatică este acoperită cu un strat fibros. Stratul, parcă, mărginește mici gropi ale plasmalemei. Gropile ocupă aproximativ 2% din suprafața totală a membranei celulei eucariote. Într-un minut, gropile cresc, se invaginează din ce în ce mai adânc, sunt atrase în celulă și apoi, îngustându-se la bază, se desprind, formând vezicule mărginite. S-a stabilit că aproximativ un sfert din membrană sub formă de vezicule mărginite este desprinsă de membrana plasmatică a fibroblastelor în decurs de un minut. Veziculele își pierd rapid granița și dobândesc capacitatea de a se contopi cu lizozomul.

Endocitoza poate fi nespecific(constitutiv) și specific(receptor). La endocitoză nespecifică celula captează și absoarbe substanțe complet străine de ea, de exemplu, particule de funingine, coloranți. În primul rând, particulele sunt depuse pe glicocalixul plasmalemei. Grupurile de proteine ​​încărcate pozitiv sunt deosebit de bine depuse (adsorbite), deoarece glicocalixul poartă o sarcină negativă. Apoi se modifică morfologia membranei celulare. Poate fie să se scufunde, formând invaginări (invaginări), fie, dimpotrivă, să formeze excrescențe care par să se plieze, separând volume mici de mediu lichid. Formarea de invaginări este mai tipică pentru celulele epiteliale intestinale și amibe, iar excrescențele sunt mai tipice pentru fagocite și fibroblaste. Aceste procese pot fi blocate cu inhibitori respiratori. Veziculele rezultate - endozomi primari - pot fuziona între ele, crescând în dimensiune. Ulterior, se combină cu lizozomi, transformându-se într-un endolizozom - o vacuola digestivă. Intensitatea pinocitozei nespecifice în fază lichidă este destul de mare. Macrofagele formează până la 125, iar celulele epiteliale ale intestinului subțire până la o mie de pinozomi pe minut. Abundența pinozomilor duce la faptul că plasmalema este rapid cheltuită pentru formarea multor vacuole mici. Restaurarea membranei are loc destul de repede în timpul reciclării în timpul exocitozei datorită întoarcerii vacuolelor și integrării lor în plasmalemă. La macrofage, întreaga membrană plasmatică este înlocuită în 30 de minute, iar în fibroblaste în 2 ore.

O modalitate mai eficientă de a absorbi anumite macromolecule din lichidul extracelular este endocitoză specifică(mediat de receptor). În acest caz, macromoleculele se leagă de receptorii complementari de pe suprafața celulei, se acumulează în fosa mărginită și apoi, formând un endozom, sunt scufundate în citosol. Endocitoza receptorului asigură acumularea de macromolecule specifice la receptorul său. Se numesc molecule care se leagă de receptorul de pe suprafața plasmalemei liganzi. Cu ajutorul endocitozei receptorilor, colesterolul este absorbit din mediul extracelular în multe celule animale.

Membrana plasmatică participă la eliminarea substanțelor din celulă (exocitoză). În acest caz, vacuolele se apropie de plasmalemă. În punctele de contact, membrana plasmatică și membrana vacuolei se îmbină și conținutul vacuolei intră în mediul înconjurător. La unele protozoare, locurile de pe membrana celulară pentru exocitoză sunt predeterminate. Astfel, in membrana plasmatica a unor ciliati ciliati exista anumite zone cu aranjarea corecta a globulelor mari de proteine ​​integrale. În mucochisturile și tricochisturile ciliatelor care sunt complet pregătite pentru secreție, în partea superioară a plasmalemei există o margine de globule de proteine ​​​​integrale. Aceste zone ale membranei de mucochisturi și tricochisturi intră în contact cu suprafața celulei. La neutrofile se observă o exocitoză particulară. Ei sunt capabili, în anumite condiții, să-și elibereze lizozomii în mediu. În unele cazuri, se formează mici excrescențe ale plasmalemei care conțin lizozomi, care apoi se desprind și se mută în mediu. În alte cazuri, se observă invaginarea plasmalemei adânc în celulă și captarea acesteia de lizozomi situati departe de suprafața celulei.

Procesele de endocitoză și exocitoză sunt efectuate cu participarea unui sistem de componente fibrilare ale citoplasmei asociate cu plasmalema.

Funcția de receptor a plasmalemei. Aceasta este una dintre principalele, universale pentru toate celulele, funcția de receptor a plasmalemei. Determină interacțiunea celulelor între ele și cu mediul extern.

Întreaga varietate de interacțiuni intercelulare informaționale poate fi reprezentată schematic ca un lanț de reacții secvențiale semnal-receptor-mesager secundar-răspuns (conceptul semnal-răspuns). Transferul de informații de la celulă la celulă se realizează prin molecule de semnalizare care sunt produse în unele celule și le afectează în mod specific pe altele care sunt sensibile la semnal (celule țintă). Molecula semnal - intermediar primar se leagă de receptorii localizați pe celulele țintă care răspund doar la anumite semnale. Molecule semnal - liganzi - se potrivește receptorului său ca pe o cheie a unui încuietor. Liganzii pentru receptorii membranari (receptorii plasmalema) sunt molecule hidrofile, hormoni peptidici, neurotransmitatori, citokine, anticorpi, iar pentru receptorii nucleari - molecule liposolubile, hormoni steroizi si tiroidieni, vitamina D. Proteinele membranare sau elementele glicocalice pot actiona ca receptori pe suprafața celulară - polizaharide și glicoproteine. Se crede că zonele sensibile la substanțe individuale sunt împrăștiate pe suprafața celulei sau colectate în zone mici. Astfel, pe suprafața celulelor procariote și a celulelor animale există un număr limitat de locuri la care particulele virale se pot lega. Proteinele membranare (transportatori si canale) recunosc, interactioneaza si transporta doar anumite substante. Receptorii celulari sunt implicați în transmiterea semnalelor de la suprafața celulei în ea. Diversitatea și specificitatea seturilor de receptori de pe suprafața celulelor duce la crearea unui sistem foarte complex de markeri care permite cuiva să-și distingă celulele de cele străine. Celulele similare interacționează între ele, suprafețele lor se pot lipi între ele (conjugarea în protozoare, formarea țesuturilor în organismele multicelulare). Celulele care nu percep markeri, precum și cele care diferă în setul de markeri determinanți, sunt distruse sau respinse. Când se formează complexul receptor-ligand, sunt activate proteinele transmembranare: proteină traductoare, proteină amplificatoare. Ca urmare, receptorul își schimbă conformația și interacționează cu precursorul celui de-al doilea mesager situat în celulă - mesager. Mesagerii pot fi calciu ionizat, fosfolipaza C, adenilat ciclază, guanilat ciclază. Sub influența mesagerului, enzimele implicate în sinteza sunt activate monofosfați ciclici - AMP sau HMF. Acestea din urmă modifică activitatea a două tipuri de enzime protein kinaze în citoplasma celulară, ducând la fosforilarea a numeroase proteine ​​intracelulare.

Cel mai frecvent este formarea cAMP, sub influența căruia crește secreția unui număr de hormoni - tiroxină, cortizon, progesteron, descompunerea glicogenului în ficat și mușchi, frecvența și puterea contracțiilor inimii, osteodistrucția și creste reabsorbtia apei in tubii nefronici.

Activitatea sistemului de adenil-ciclază este foarte mare - sinteza cAMP duce la o creștere a zece miimi a semnalului.

Sub influența cGMP, crește secreția de insulină de către pancreas, histamina de către mastocitele și serotonina de către trombocite, iar țesutul muscular neted se contractă.

În multe cazuri, în timpul formării complexului receptor-ligand, are loc o modificare a potențialului membranei, care, la rândul său, duce la o modificare a permeabilității plasmalemei și a proceselor metabolice din celulă.

Membrana plasmatică conține receptori specifici care răspund la factori fizici. Astfel, bacteriile fotosintetice au pe suprafața celulei clorofile care reacționează la lumină. La animalele sensibile la lumină, membrana plasmatică conține un întreg sistem de proteine ​​​​fogoreceptoare - rodopsine, cu ajutorul cărora stimulul luminos este transformat într-un semnal chimic, apoi într-un impuls electric.