Ulkoisen solukalvon rakenne. Biologisten kalvojen rakenne ja toiminnot

rajaava ( este) - erottaa solujen sisältö ulkoisesta ympäristöstä;

Säädä solun ja ympäristön välistä vaihtoa;

Jaa solut osastoihin tai osastoihin, jotka on suunniteltu tiettyjä erikoistuneita aineenvaihduntareittejä varten ( jakamalla);

Se on joidenkin kemiallisten reaktioiden paikka (kevyet fotosynteesin reaktiot kloroplasteissa, oksidatiivinen fosforylaatio hengityksen aikana mitokondrioissa);

Tarjoaa viestintää solujen välillä monisoluisten organismien kudoksissa;

Kuljetus- suorittaa transmembraanikuljetuksen.

Reseptori- ovat ulkoisia ärsykkeitä tunnistavien reseptorikohtien sijaintipaikka.

Aineiden kuljetus kalvon läpi on yksi kalvon johtavista toiminnoista, mikä varmistaa aineiden vaihdon solun ja ulkoisen ympäristön välillä. Aineiden siirron energiakustannuksista riippuen on:

passiivinen kuljetus tai helpotettu diffuusio;

aktiivinen (selektiivinen) kuljetus ATP:n ja entsyymien osallistuessa.

Kuljetus kalvopakkauksessa. On endosytoosia (soluun) ja eksosytoosia (solusta ulos) - mekanismeja, jotka kuljettavat suuria hiukkasia ja makromolekyylejä kalvon läpi. Endosytoosin aikana plasmakalvo muodostaa invaginaation, sen reunat sulautuvat ja rakkula kiinnittyy sytoplasmaan. Vesikkeli on rajattu sytoplasmasta yhdellä kalvolla, joka on osa ulompaa sytoplasmista kalvoa. Erota fagosytoosi ja pinosytoosi. Fagosytoosi on suurten, melko kiinteiden hiukkasten imeytymistä. Esimerkiksi lymfosyyttien, alkueläinten jne. fagosytoosi. Pinosytoosi on prosessi, jossa nestepisaroita vangitaan ja imetään niihin liuenneilla aineilla.

Eksosytoosi on prosessi, jossa erilaisia ​​aineita poistetaan solusta. Eksosytoosin aikana vesikkelin tai vakuolin kalvo sulautuu ulompaan sytoplasmiseen kalvoon. Vesikkelin sisältö poistetaan solun pinnalta ja kalvo sisällytetään ulompaan sytoplasmiseen kalvoon.

Ytimessä passiivinen Varautumattomien molekyylien kuljetus on ero vedyn ja varausten pitoisuuksien välillä, ts. sähkökemiallinen gradientti. Aineet siirtyvät alueelta, jolla on suurempi gradientti, alueelle, jolla on pienempi gradientti. Kuljetusnopeus riippuu kaltevuuserosta.

Yksinkertainen diffuusio on aineiden kuljettamista suoraan lipidikaksoiskerroksen läpi. Kaasuille ominaista, ei-polaarisia tai pieniä varautumattomia polaarisia molekyylejä, liukenee rasvoihin. Vesi tunkeutuu nopeasti kaksoiskerroksen läpi, koska. sen molekyyli on pieni ja sähköisesti neutraali. Veden diffuusiota kalvojen läpi kutsutaan osmoosiksi.

Diffuusio kalvokanavien kautta on varautuneiden molekyylien ja ionien (Na, K, Ca, Cl) kuljetusta, jotka tunkeutuvat kalvoon, koska siinä on erityisiä kanavia muodostavia proteiineja, jotka muodostavat vesihuokosia.

Helpotettu diffuusio on aineiden kuljettamista erityisten kuljetusproteiinien avulla. Jokainen proteiini vastaa tiukasti määritellystä molekyylistä tai sukulaismolekyylien ryhmästä, on vuorovaikutuksessa sen kanssa ja liikkuu kalvon läpi. Esimerkiksi sokerit, aminohapot, nukleotidit ja muut polaariset molekyylit.

aktiivinen kuljetus proteiinit - kantajat (ATPaasi) suorittavat sähkökemiallista gradienttia vastaan ​​energiankulutuksella. Sen lähde on ATP-molekyylit. Esimerkiksi natrium-kaliumpumppu.

Kaliumin pitoisuus solun sisällä on paljon korkeampi kuin sen ulkopuolella, ja natriumin pitoisuus - päinvastoin. Siksi kalium- ja natriumkationit diffuusoituvat passiivisesti pitoisuusgradienttia pitkin kalvon vesihuokosten läpi. Tämä johtuu siitä, että kalvon läpäisevyys kaliumioneille on suurempi kuin natriumionien. Näin ollen kalium diffundoituu nopeammin ulos solusta kuin natrium soluun. Solun normaalia toimintaa varten tarvitaan kuitenkin tietty 3 kalium- ja 2 natriumionin suhde. Siksi kalvossa on natrium-kaliumpumppu, joka pumppaa aktiivisesti natriumia ulos solusta ja kaliumia soluun. Tämä pumppu on kalvon läpäisevä proteiini, joka kykenee konformationaalisiin uudelleenjärjestelyihin. Siksi se voi kiinnittää itseensä sekä kaliumioneja että natriumioneja (antiportti). Prosessi on energiaintensiivinen:

Natriumionit ja ATP-molekyyli tulevat pumppuproteiiniin kalvon sisältä ja kaliumionit ulkopuolelta.

Natrium-ionit yhdistyvät proteiinimolekyyliin ja proteiini saa ATPaasiaktiivisuuden, ts. kyky aiheuttaa ATP-hydrolyysiä, johon liittyy pumppua ohjaavan energian vapautuminen.

ATP-hydrolyysin aikana vapautuva fosfaatti kiinnittyy proteiiniin, ts. fosforyloi proteiinia.

Fosforylaatio aiheuttaa konformaatiomuutoksen proteiinissa, se ei pysty pidättämään natriumioneja. He vapautetaan ja menevät solun ulkopuolelle.

Proteiinin uusi konformaatio edistää kalium-ionien lisäämistä siihen.

Kaliumionien lisääminen aiheuttaa proteiinin defosforylaation. Hän muuttaa jälleen muotoaan.

Muutos proteiinin konformaatiossa johtaa kalium-ionien vapautumiseen solun sisällä.

Proteiini on jälleen valmis kiinnittämään natriumioneja itseensä.

Yhdessä toimintajaksossa pumppu pumppaa 3 natriumionia ulos kennosta ja 2 kalium-ionia.

Sytoplasma- solun pakollinen komponentti, joka on suljettu solun pintalaitteiston ja ytimen väliin. Se on monimutkainen heterogeeninen rakennekompleksi, joka koostuu:

hyaloplasma

organellit (sytoplasman pysyvät komponentit)

sulkeumat - sytoplasman väliaikaiset komponentit.

sytoplasminen matriisi(hyaloplasma) on solun sisäinen sisältö - väritön, paksu ja läpinäkyvä kolloidinen liuos. Sytoplasmisen matriisin komponentit suorittavat biosynteesiprosesseja solussa, sisältävät entsyymejä, jotka ovat välttämättömiä energian muodostukselle, pääasiassa anaerobisen glykolyysin vuoksi.

Sytoplasmisen matriisin perusominaisuudet.

Määrittää solun kolloidiset ominaisuudet. Yhdessä tyhjiöjärjestelmän solunsisäisten kalvojen kanssa sitä voidaan pitää erittäin heterogeenisena tai monifaasisena kolloidisena järjestelmänä.

Tarjoaa muutoksen sytoplasman viskositeetissa, siirtymisen geelistä (paksumpi) sooliin (nesteisempään), mikä tapahtuu ulkoisten ja sisäisten tekijöiden vaikutuksesta.

Tarjoaa sykloosin, ameboidiliikkeen, solujen jakautumisen ja pigmentin liikkeen kromatoforeissa.

Määrittää solunsisäisten komponenttien sijainnin polariteetin.

Tarjoaa solujen mekaaniset ominaisuudet - elastisuus, kyky sulautua, jäykkyys.

Organellit- pysyvät solurakenteet, jotka varmistavat solun tiettyjen toimintojen suorittamisen. Rakenteen ominaisuuksista riippuen on:

kalvoiset organellit - niillä on kalvorakenne. Ne voivat olla yksikalvoisia (ER, Golgi-laitteisto, lysosomit, kasvisolujen vakuolit). Kaksoiskalvo (mitokondriot, plastidit, ydin).

Ei-kalvoorganellit - niillä ei ole kalvorakennetta (kromosomit, ribosomit, solukeskus, sytoskeletoni).

Yleiskäyttöiset organellit - ominainen kaikille soluille: tuma, mitokondriot, solukeskus, Golgi-laitteisto, ribosomit, ER, lysosomit. Jos organellit ovat ominaisia ​​tietyntyyppisille soluille, niitä kutsutaan erityisiksi organelleiksi (esimerkiksi myofibrilleiksi, jotka supistavat lihaskuitua).

Endoplasminen verkkokalvo- yksi jatkuva rakenne, jonka kalvo muodostaa useita tubuluksilta, mikrovakuoleilta ja suurilta vesisäiliöiltä näyttäviä invaginaatioita ja taitoksia. EPS-kalvot liittyvät toisaalta solun sytoplasmiseen kalvoon ja toisaalta ydinkalvon ulkokuoreen.

EPS:ää on kahta tyyppiä - karkea ja sileä.

Karkeassa tai rakeisessa ER:ssä säiliöt ja tubulukset liittyvät ribosomeihin. on kalvon ulkopuoli.. Sileässä tai agranulaarisessa EPS:ssä ei ole yhteyttä ribosomeihin. Tämä on kalvon sisäpuoli.

Ei ole salaisuus kenellekään, että kaikki planeetallamme elävät olennot koostuvat soluistaan, näistä lukemattomista "" orgaanisista aineista. Soluja puolestaan ​​ympäröi erityinen suojakalvo - kalvo, jolla on erittäin tärkeä rooli solun elämässä, ja solukalvon toiminnot eivät rajoitu solun suojaamiseen, vaan edustavat monimutkaisinta asiaan liittyvää mekanismia. solujen lisääntymisessä, ravinnossa ja uudistamisessa.

Mikä on solukalvo

Sana "kalvo" itsessään on käännetty latinasta "kalvoksi", vaikka kalvo ei ole vain eräänlainen kalvo, johon solu on kääritty, vaan yhdistelmä kahdesta toisiinsa yhdistetystä kalvosta, joilla on erilaiset ominaisuudet. Itse asiassa solukalvo on kolmikerroksinen lipoproteiini (rasvaproteiini) -kuori, joka erottaa jokaisen solun viereisistä soluista ja ympäristöstä ja suorittaa hallitun vaihdon solujen ja ympäristön välillä, tämä on akateeminen määritelmä siitä, mikä solu on kalvo on.

Kalvon arvo on yksinkertaisesti valtava, koska se ei vain erota solua toisesta, vaan myös varmistaa solun vuorovaikutuksen sekä muiden solujen että ympäristön kanssa.

Solukalvotutkimuksen historia

Kaksi saksalaista tiedemiestä Gorter ja Grendel antoivat tärkeän panoksen solukalvon tutkimukseen vuonna 1925. Silloin he onnistuivat suorittamaan monimutkaisen biologisen kokeen punasoluilla - erytrosyyteillä, jonka aikana tutkijat saivat niin sanotut "varjot", tyhjät punasolujen kuoret, jotka taitettiin yhdeksi pinoksi ja mitasivat pinta-alan sekä myös laskenut niissä olevien lipidien määrän. Saatujen lipidien määrän perusteella tutkijat tulivat siihen tulokseen, että niitä riittää juuri solukalvon kaksoiskerrokseen.

Vuonna 1935 toinen solukalvotutkijapari, tällä kertaa amerikkalaiset Daniel ja Dawson, määritteli pitkien kokeiden jälkeen proteiinipitoisuuden solukalvossa. Muuten oli mahdotonta selittää, miksi kalvolla on niin suuri pintajännitys. Tiedemiehet esittelivät taitavasti voileivän muodossa olevan mallin solukalvosta, jossa leivän roolia ovat homogeeniset lipidi-proteiinikerrokset, ja niiden välissä voin sijasta on tyhjyys.

Vuonna 1950, Danielin ja Dawsonin elektronisen teorian tultua voimaan, oli jo mahdollista vahvistaa käytännön havaintoja - solukalvon mikrokuvissa lipidi- ja proteiinipäiden kerrokset ja myös tyhjä tila niiden välillä olivat selvästi näkyvissä.

Vuonna 1960 amerikkalainen biologi J. Robertson kehitti teorian solukalvojen kolmikerroksisesta rakenteesta, jota pidettiin pitkään ainoana oikeana, mutta tieteen kehittyessä sen erehtymättömyydestä alkoi ilmaantua epäilyksiä. Joten esimerkiksi solujen näkökulmasta olisi vaikeaa ja työlästä kuljettaa tarvittavat hyödylliset aineet koko "voileivän" läpi.

Ja vasta vuonna 1972 amerikkalaiset biologit S. Singer ja G. Nicholson pystyivät selittämään Robertsonin teorian epäjohdonmukaisuudet solukalvon uuden nestemosaiikkimallin avulla. Erityisesti he havaitsivat, että solukalvo ei ole koostumukseltaan homogeeninen, lisäksi se on epäsymmetrinen ja täynnä nestettä. Lisäksi solut ovat jatkuvassa liikkeessä. Ja pahamaineisilla proteiineilla, jotka muodostavat solukalvon, on erilaiset rakenteet ja toiminnot.

Solukalvon ominaisuudet ja toiminnot

Katsotaanpa nyt, mitä toimintoja solukalvo suorittaa:

Solukalvon estetoiminto - kalvo todellisena rajavartijana vartioi solun rajoja, viivyttää, päästää läpi haitallisia tai yksinkertaisesti sopimattomia molekyylejä

Solukalvon kuljetustoiminto - kalvo ei ole vain rajavartija solun porteilla, vaan myös eräänlainen tullitarkastuspiste, jonka kautta hyödyllisten aineiden vaihto muiden solujen ja ympäristön kanssa kulkee jatkuvasti.

Matriisitoiminto - se on solukalvo, joka määrittää sijainnin suhteessa toisiinsa, säätelee niiden välistä vuorovaikutusta.

Mekaaninen toiminta - vastaa yhden solun rajoittamisesta toisesta ja samanaikaisesti solujen oikeasta liittämisestä toisiinsa, niiden muodostumisesta homogeeniseksi kudokseksi.

Solukalvon suojaava toiminta on perusta solun suojakilven rakentamiselle. Luonnossa tätä toimintoa voidaan kuvata esimerkiksi kovapuulla, tiheällä kuorella, suojakuorella, kaikki kalvon suojaavan toiminnon ansiosta.

Entsymaattinen toiminto on toinen tärkeä toiminto, jota jotkut soluproteiinit suorittavat. Esimerkiksi tämän toiminnon ansiosta ruoansulatusentsyymien synteesi tapahtuu suoliston epiteelissä.

Lisäksi kaiken tämän lisäksi solukalvon läpi tapahtuu soluaineenvaihdunta, joka voi tapahtua kolmessa eri reaktiossa:

• Fagosytoosi on solujen vaihto, jossa kalvoon upotetut fagosyyttisolut sieppaavat ja sulattavat erilaisia ​​ravintoaineita.
• Pinosytoosi - on solukalvon, sen kanssa kosketuksissa olevien nestemolekyylien sieppausprosessi. Tätä varten kalvon pinnalle muodostuu erityisiä lonkeroita, jotka näyttävät ympäröivän nestepisaran muodostaen kuplan, jonka kalvo myöhemmin "nielee".
• Eksosytoosi - on käänteinen prosessi, kun solu vapauttaa eritystoiminnallista nestettä kalvon läpi pintaan.

Solukalvon rakenne

Solukalvossa on kolme lipidien luokkaa:

• fosfolipidit (ne ovat yhdistelmä rasvoja ja fosforia),
• glykolipidit (rasvojen ja hiilihydraattien yhdistelmä),
• kolesteroli.

Fosfolipidit ja glykolipidit puolestaan ​​koostuvat hydrofiilisestä päästä, johon ulottuu kaksi pitkää hydrofobista häntää. Kolesteroli puolestaan ​​vie tilan näiden pyrstöjen väliin, estäen niitä taipumasta, kaikki tämä joissakin tapauksissa tekee tiettyjen solujen kalvosta erittäin jäykkä. Kaiken tämän lisäksi kolesterolimolekyylit säätelevät solukalvon rakennetta.

Mutta olipa kuinka tahansa, tärkein osa solukalvon rakennetta on proteiini, tai pikemminkin erilaiset proteiinit, joilla on useita tärkeitä rooleja. Huolimatta kalvon sisältämien proteiinien monimuotoisuudesta, niitä yhdistää jokin - rengasmaiset lipidit sijaitsevat kaikkien kalvoproteiinien ympärillä. Rengasmaiset lipidit ovat erityisiä rakenteellisia rasvoja, jotka toimivat eräänlaisena suojakuorena proteiineille, joita ilman ne eivät yksinkertaisesti toimisi.

Solukalvon rakenteessa on kolme kerrosta: solukalvon perusta on homogeeninen nestemäinen lipidikerros. Proteiinit peittävät sen molemmin puolin kuin mosaiikki. Juuri proteiinit toimivat yllä kuvattujen toimintojen lisäksi myös erikoisina kanavina, joiden kautta kalvon läpi kulkevat aineet, jotka eivät pysty tunkeutumaan kalvon nestekerrokseen. Näitä ovat esimerkiksi kalium- ja natriumionit, joiden tunkeutumiseen kalvon läpi luonto tarjoaa erityisiä solukalvojen ionikanavia. Toisin sanoen proteiinit tarjoavat solukalvojen läpäisevyyden.

Jos katsomme solukalvoa mikroskoopin läpi, näemme lipidien kerroksen, joka muodostuu pienistä pallomaisista molekyyleistä, joiden päällä proteiinit kelluvat kuin meressä. Nyt tiedät, mitkä aineet ovat osa solukalvoa.

Solukalvo, video

Ja lopuksi opetusvideo solukalvosta.

9.5.1. Yksi kalvojen päätehtävistä on osallistuminen aineiden kuljettamiseen. Tämä prosessi saadaan aikaan kolmella päämekanismilla: yksinkertainen diffuusio, helpotettu diffuusio ja aktiivinen kuljetus (kuva 9.10). Muista kussakin tapauksessa näiden mekanismien tärkeimmät ominaisuudet ja esimerkit kuljetettavista aineista.

Kuva 9.10. Molekyylien kuljetusmekanismit kalvon läpi

yksinkertainen diffuusio- aineiden siirto kalvon läpi ilman erityisten mekanismien osallistumista. Kuljetus tapahtuu pitoisuusgradienttia pitkin ilman energiankulutusta. Pienet biomolekyylit - H2O, CO2, O2, urea, hydrofobiset alhaisen molekyylipainon aineet kuljetetaan yksinkertaisella diffuusiolla. Yksinkertaisen diffuusion nopeus on verrannollinen pitoisuusgradienttiin.

Helpotettu diffuusio- aineiden siirto kalvon läpi proteiinikanavien tai erityisten kantajaproteiinien avulla. Se suoritetaan pitoisuusgradienttia pitkin ilman energiankulutusta. Monosakkarideja, aminohappoja, nukleotideja, glyserolia, joitain ioneja kuljetetaan. Kyllästyskinetiikka on ominaista - siirretyn aineen tietyllä (kyllästävällä) pitoisuudella kaikki kantajamolekyylit osallistuvat siirtoon ja kuljetusnopeus saavuttaa raja-arvon.

aktiivinen kuljetus- vaatii myös erityisten kantajaproteiinien osallistumista, mutta siirto tapahtuu pitoisuusgradienttia vastaan ​​ja vaatii siksi energiaa. Tämän mekanismin avulla Na+-, K+-, Ca2+-, Mg2+-ionit kulkeutuvat solukalvon läpi ja protonit mitokondriokalvon läpi. Aineiden aktiiviselle kuljetukselle on ominaista kyllästyskinetiikka.

9.5.2. Esimerkki kuljetusjärjestelmästä, joka suorittaa aktiivisen ionikuljetuksen, on Na+,K+-adenosiinitrifosfataasi (Na+,K+-ATPaasi tai Na+,K+-pumppu). Tämä proteiini sijaitsee plasmakalvon paksuudessa ja pystyy katalysoimaan ATP-hydrolyysin reaktiota. Yhden ATP-molekyylin hydrolyysin aikana vapautuvaa energiaa käytetään siirtämään 3 Na + -ionia solusta solunulkoiseen tilaan ja 2 K + -ionia vastakkaiseen suuntaan (kuva 9.11). Na +, K + -ATPaasin toiminnan seurauksena syntyy pitoisuusero solun sytosolin ja solunulkoisen nesteen välille. Koska ionien kuljetus ei ole ekvivalenttia, syntyy sähköpotentiaalien ero. Siten syntyy sähkökemiallinen potentiaali, joka on sähköpotentiaalieron Δφ energian ja kalvon molemmilla puolilla olevien aineiden pitoisuuksien eron energian ΔС summa.

Kuva 9.11. Kaavio Na+, K+ -pumpusta.

9.5.3. Siirtyy hiukkasten ja makromolekyyliyhdisteiden kalvojen läpi

Kantajien suorittaman orgaanisten aineiden ja ionien kuljetuksen ohella solussa on hyvin erityinen mekanismi, joka on suunniteltu absorboimaan ja poistamaan makromolekyyliyhdisteitä solusta muuttamalla biokalvon muotoa. Tällaista mekanismia kutsutaan vesikulaarinen kuljetus.

Kuva 9.12. Vesikulaarikuljetuksen tyypit: 1 - endosytoosi; 2 - eksosytoosi.

Makromolekyylien siirron aikana tapahtuu kalvon ympäröimien vesikkeleiden (vesikkelien) peräkkäistä muodostumista ja fuusiota. Kuljetussuunnan ja siirrettyjen aineiden luonteen mukaan erotetaan seuraavat vesikulaarikuljetukset:

Endosytoosi(Kuva 9.12, 1) - aineiden siirtyminen soluun. Saatujen vesikkelien koosta riippuen on:

a) pinosytoosi - nestemäisten ja liuenneiden makromolekyylien (proteiinit, polysakkaridit, nukleiinihapot) absorptio käyttämällä pieniä kuplia (halkaisijaltaan 150 nm);

b) fagosytoosi — suurten hiukkasten, kuten mikro-organismien tai solujätteen, imeytyminen. Tässä tapauksessa muodostuu suuria rakkuloita, joita kutsutaan fagosomeiksi, joiden halkaisija on yli 250 nm.

Pinosytoosi on ominaista useimmille eukaryoottisoluille, kun taas suuret hiukkaset absorboivat erikoistuneet solut - leukosyytit ja makrofagit. Endosytoosin ensimmäisessä vaiheessa aineet tai hiukkaset adsorboituvat kalvon pinnalle, tämä prosessi tapahtuu ilman energiankulutusta. Seuraavassa vaiheessa kalvo, jossa on adsorboitunut aine, syttyy sytoplasmaan; tuloksena olevat paikalliset plasmakalvon invaginaatiot sidotaan solun pinnalta muodostaen rakkuloita, jotka sitten kulkeutuvat soluun. Tämä prosessi on yhdistetty mikrofilamenttijärjestelmällä ja on energiariippuvainen. Soluun tulevat rakkulat ja fagosomit voivat sulautua lysosomien kanssa. Lysosomien sisältämät entsyymit hajottavat vesikkeleissä ja fagosomeissa olevat aineet pienimolekyylisiksi tuotteiksi (aminohapot, monosakkaridit, nukleotidit), jotka kuljetetaan sytosoliin, jossa solu voi käyttää niitä.

Eksosytoosi(Kuva 9.12, 2) - hiukkasten ja suurten yhdisteiden siirtyminen solusta. Tämä prosessi, kuten endosytoosi, etenee energian imeytymisen myötä. Eksosytoosin päätyypit ovat:

a) eritys - vesiliukoisten yhdisteiden poistaminen solusta, joita käytetään tai jotka vaikuttavat kehon muihin soluihin. Sen voivat suorittaa sekä erikoistumattomat solut että umpirauhasten solut, maha-suolikanavan limakalvot, jotka ovat mukautettuja erittämään niiden tuottamia aineita (hormonit, välittäjäaineet, proentsyymit) kehon erityistarpeista riippuen. .

Eritetyt proteiinit syntetisoidaan ribosomeissa, jotka liittyvät karkean endoplasmisen retikulumin kalvoihin. Nämä proteiinit kuljetetaan sitten Golgin laitteeseen, jossa ne modifioidaan, väkevöidään, lajitellaan ja pakataan sitten vesikkeleiksi, jotka pilkkoutuvat sytosoliin ja sulautuvat sen jälkeen plasmakalvoon niin, että rakkuloiden sisältö on solun ulkopuolella.

Toisin kuin makromolekyylit, pienet erittyneet hiukkaset, kuten protonit, kuljetetaan ulos solusta helpotetun diffuusion ja aktiivisten kuljetusmekanismien avulla.

b) erittyminen - sellaisten aineiden poistaminen solusta, joita ei voida käyttää (esimerkiksi verkkokalvon aineen poistaminen retikulosyyteistä erytropoieesin aikana, joka on organellien aggregoitunut jäännös). Erittymismekanismi ilmeisesti koostuu siitä, että aluksi erittyneet hiukkaset ovat sytoplasmisessa vesikkelissä, joka sitten sulautuu plasmakalvoon.

Kaikki maan elävät organismit koostuvat soluista, ja jokaista solua ympäröi suojaava kuori - kalvo. Kalvon toiminnot eivät kuitenkaan rajoitu organellien suojaamiseen ja solujen erottamiseen toisesta. Solukalvo on monimutkainen mekanismi, joka osallistuu suoraan lisääntymiseen, uusiutumiseen, ravitsemukseen, hengitykseen ja moniin muihin tärkeisiin solutoimintoihin.

Termiä "solukalvo" on käytetty noin sata vuotta. Sana "kalvo" latinasta käännettynä tarkoittaa "filmiä". Mutta solukalvon tapauksessa olisi oikeampaa puhua kahden tietyllä tavalla toisiinsa kytketyn kalvon yhdistelmästä, ja lisäksi näiden kalvojen eri puolilla on erilaiset ominaisuudet.

Solukalvo (cytolemma, plasmalemma) on kolmikerroksinen lipoproteiini (rasva-proteiini) -kuori, joka erottaa jokaisen solun viereisistä soluista ja ympäristöstä ja suorittaa hallitun vaihdon solujen ja ympäristön välillä.

Ratkaisevaa tässä määritelmässä ei ole se, että solukalvo erottaa solut toisistaan, vaan se, että se varmistaa sen vuorovaikutuksen muiden solujen ja ympäristön kanssa. Kalvo on erittäin aktiivinen, jatkuvasti toimiva solun rakenne, jolle luonto määrää monia toimintoja. Artikkelistamme opit kaiken solukalvon koostumuksesta, rakenteesta, ominaisuuksista ja toiminnoista sekä solukalvojen toiminnan häiriöiden aiheuttamasta vaarasta ihmisten terveydelle.

Solukalvotutkimuksen historia

Vuonna 1925 kaksi saksalaista tiedemiestä, Gorter ja Grendel, pystyivät suorittamaan monimutkaisen kokeen ihmisen punasoluilla, erytrosyyteillä. Osmoottisen shokin avulla tutkijat saivat niin sanotut "varjot" - punaisten verisolujen tyhjät kuoret, laittoivat ne sitten yhteen kasaan ja mittasivat pinta-alan. Seuraava vaihe oli laskea lipidien määrä solukalvossa. Asetonin avulla tutkijat erottivat lipidejä "varjoista" ja totesivat, että ne olivat juuri tarpeeksi kaksinkertaiseen jatkuvaan kerrokseen.

Kokeen aikana tehtiin kuitenkin kaksi vakavaa virhettä:

Asetonin käyttö ei salli kaikkien lipidien eristämistä kalvoista;

"Varjojen" pinta-ala laskettiin kuivapainolla, mikä on myös virheellinen.

Koska ensimmäinen virhe antoi miinuksen laskelmissa ja toinen plussan, kokonaistulos osoittautui yllättävän tarkaksi, ja saksalaiset tiedemiehet toivat tieteelliseen maailmaan tärkeimmän löydön - solukalvon lipidikaksoiskerroksen.

Vuonna 1935 toinen tutkijapari, Danielly ja Dawson, tulivat pitkien sappikalvojen kokeiden jälkeen siihen tulokseen, että proteiineja on läsnä solukalvoissa. Ei ollut muuta tapaa selittää, miksi näillä kalvoilla on niin suuri pintajännitys. Tiedemiehet ovat esittäneet yleisölle kaavamaisen mallin voileivän kaltaisesta solukalvosta, jossa leipäviipaleiden roolia hoitavat homogeeniset lipidiproteiinikerrokset ja niiden välissä öljyn sijaan tyhjyys.

Vuonna 1950 ensimmäisen elektronimikroskoopin avulla Danielly-Dawsonin teoria vahvistettiin osittain - solukalvon mikrokuvat osoittivat selvästi kaksi kerrosta, jotka koostuivat lipidi- ja proteiinipäistä ja niiden välissä läpinäkyvä tila, joka oli täynnä vain lipidien pyrstöjä ja proteiinit.

Vuonna 1960 amerikkalainen mikrobiologi J. Robertson kehitti näiden tietojen ohjaamana teorian solukalvojen kolmikerroksisesta rakenteesta, jota pidettiin pitkään ainoana todellisena. Tieteen kehittyessä syntyi kuitenkin yhä enemmän epäilyksiä näiden kerrosten homogeenisuudesta. Termodynamiikan kannalta tällainen rakenne on erittäin epäedullinen - solujen olisi erittäin vaikeaa kuljettaa aineita sisään ja ulos koko "sandwich" -osan läpi. Lisäksi on todistettu, että eri kudosten solukalvoilla on eri paksuus ja erilainen kiinnitystapa, mikä johtuu elinten erilaisista toiminnoista.

Vuonna 1972 mikrobiologit S.D. Laulaja ja G.L. Nicholson pystyi selittämään kaikki Robertsonin teorian epäjohdonmukaisuudet solukalvon uuden nestemosaiikkimallin avulla. Tutkijat ovat havainneet, että kalvo on heterogeeninen, epäsymmetrinen, täynnä nestettä ja sen solut ovat jatkuvassa liikkeessä. Ja sen muodostavilla proteiineilla on erilainen rakenne ja tarkoitus, lisäksi ne sijaitsevat eri tavalla suhteessa kalvon bilipidikerrokseen.

Solukalvot sisältävät kolmenlaisia ​​proteiineja:

Perifeerinen - kiinnitetty kalvon pintaan;

puolikiinteä- tunkeutua osittain bilipidikerrokseen;

Integraali - läpäisee kalvon kokonaan.

Perifeeriset proteiinit liittyvät kalvon lipidien päihin sähköstaattisen vuorovaikutuksen kautta, eivätkä ne koskaan muodosta jatkuvaa kerrosta, kuten aiemmin uskottiin. Ja puoliintegraaliset ja integraaliset proteiinit kuljettavat happea ja ravinteita soluun sekä poistavat hajoamista sen tuotteita ja muita tärkeitä ominaisuuksia, joista opit myöhemmin.

Solukalvo suorittaa seuraavat toiminnot:

Este - kalvon läpäisevyys erityyppisille molekyyleille ei ole sama.Solukalvon ohittamiseksi molekyylillä on oltava tietty koko, kemialliset ominaisuudet ja sähkövaraus. Haitalliset tai sopimattomat molekyylit eivät yksinkertaisesti pääse soluun solukalvon estetoiminnasta johtuen. Esimerkiksi peroksidireaktion avulla kalvo suojaa sytoplasmaa sille vaarallisilta peroksideilta;

Kuljetus - kalvon läpi kulkee passiivinen, aktiivinen, säädelty ja selektiivinen vaihto. Passiivinen aineenvaihdunta soveltuu hyvin pienistä molekyyleistä koostuville rasvaliukoisille aineille ja kaasuille. Tällaiset aineet tunkeutuvat soluun ja ulos solusta ilman energiankulutusta, vapaasti diffuusion kautta. Solukalvon aktiivinen kuljetustoiminto aktivoituu tarvittaessa, mutta vaikeasti kuljetettavia aineita on kuljettava soluun tai sieltä ulos. Esimerkiksi ne, joilla on suuri molekyylikoko tai jotka eivät pysty ylittämään bilipidikerrosta hydrofobisuuden vuoksi. Sitten proteiinipumput alkavat toimia, mukaan lukien ATPaasi, joka on vastuussa kalium-ionien imeytymisestä soluun ja natriumionien poistamisesta siitä. Säännelty kuljetus on välttämätöntä eritys- ja käymistoiminnoille, kuten kun solut tuottavat ja erittävät hormoneja tai mahanestettä. Kaikki nämä aineet poistuvat soluista erityisten kanavien kautta ja tietyssä tilavuudessa. Ja selektiivinen kuljetustoiminto liittyy hyvin integroituihin proteiineihin, jotka tunkeutuvat kalvoon ja toimivat kanavana tiukasti määriteltyjen molekyylityyppien sisään- ja ulostulolle;

Matriisi - solukalvo määrittää ja kiinnittää organellien sijainnin suhteessa toisiinsa (ydin, mitokondriot, kloroplastit) ja säätelee niiden välistä vuorovaikutusta;

Mekaaninen - varmistaa yhden solun rajoittamisen toisesta ja samalla solujen oikean liittämisen homogeeniseen kudokseen ja elinten vastustuskyvyn muodonmuutoksille;

Suojaava - sekä kasveissa että eläimissä solukalvo toimii perustana suojakehyksen rakentamiselle. Esimerkkinä kova puu, tiheä kuori, piikikäs piikkejä. Eläinmaailmassa on myös monia esimerkkejä solukalvojen suojatoiminnasta - kilpikonnankuori, kitiinikuori, sorkat ja sarvet;

Energia - fotosynteesin ja soluhengityksen prosessit olisivat mahdottomia ilman solukalvon proteiinien osallistumista, koska solut vaihtavat energiaa proteiinikanavien avulla;

Reseptori – solukalvoon upotetuilla proteiineilla voi olla toinen tärkeä tehtävä. Ne toimivat reseptoreina, joiden kautta solu vastaanottaa signaalin hormoneista ja välittäjäaineista. Ja tämä puolestaan ​​​​on välttämätöntä hermoimpulssien johtamiselle ja hormonaalisten prosessien normaalille kululle;

Entsymaattinen - toinen tärkeä toiminto, joka on ominaista joillekin solukalvojen proteiineille. Esimerkiksi suoliston epiteelissä ruoansulatusentsyymejä syntetisoidaan tällaisten proteiinien avulla;

Biopotentiaali- kalium-ionien pitoisuus solun sisällä on paljon korkeampi kuin sen ulkopuolella, ja natriumionien pitoisuus on päinvastoin suurempi ulkopuolella kuin sisällä. Tämä selittää potentiaalisen eron: solun sisällä varaus on negatiivinen, ulkopuolella positiivinen, mikä edistää aineiden liikkumista soluun ja ulos missä tahansa kolmesta aineenvaihduntatyypistä - fagosytoosi, pinosytoosi ja eksosytoosi;

Merkintä - solukalvojen pinnalla on niin sanottuja "leimoja" - antigeenejä, jotka koostuvat glykoproteiineista (proteiinit, joihin on kiinnitetty haarautuneita oligosakkaridisivuketjuja). Koska sivuketjuilla voi olla valtavasti erilaisia ​​konfiguraatioita, jokainen solutyyppi saa oman ainutlaatuisen leimansa, jonka avulla muut kehon solut voivat tunnistaa ne "näön perusteella" ja reagoida niihin oikein. Siksi esimerkiksi ihmisen immuunisolut, makrofagit, tunnistavat helposti kehoon joutuneen vieraan (infektion, viruksen) ja yrittävät tuhota sen. Sama tapahtuu sairaiden, mutatoituneiden ja vanhojen solujen kanssa - niiden solukalvon etiketti muuttuu ja keho pääsee eroon niistä.

Solujen vaihto tapahtuu kalvojen läpi, ja se voidaan suorittaa kolmen päätyyppisen reaktion kautta:

Fagosytoosi on soluprosessi, jossa kalvoon upotetut fagosyyttisolut sieppaavat ja sulattavat ravinteiden kiinteitä hiukkasia. Ihmiskehossa fagosytoosia suorittavat kahden tyyppisten solujen kalvot: granulosyytit (rakeiset leukosyytit) ja makrofagit (immuunitappajasolut);

Pinosytoosi on prosessi, jossa solukalvon pinnalla sen kanssa kosketuksiin joutuvia nestemäisiä molekyylejä vangitaan. Pinosytoosityypin mukaista ravintoa varten solu kasvattaa kalvolleen ohuita pörröisiä kasvaimia antennien muodossa, jotka ikään kuin ympäröivät nestepisaran, ja muodostuu kupla. Ensinnäkin tämä vesikkeli työntyy kalvon pinnan yläpuolelle, ja sitten se "niellään" - se piiloutuu solun sisään ja sen seinät sulautuvat solukalvon sisäpinnan kanssa. Pinosytoosia esiintyy melkein kaikissa elävissä soluissa;

Eksosytoosi on käänteinen prosessi, jossa solun sisään muodostuu rakkuloita, joissa on eritystoiminnallista nestettä (entsyymi, hormoni), ja se on jotenkin poistettava solusta ympäristöön. Tätä varten kupla sulautuu ensin solukalvon sisäpinnan kanssa, sitten pullistuu ulospäin, puhkeaa, karkottaa sisällön ja sulautuu jälleen kalvon pintaan, tällä kertaa ulkopuolelta. Eksosytoosia tapahtuu esimerkiksi suoliston epiteelin ja lisämunuaiskuoren soluissa.

Solukalvot sisältävät kolme luokkaa lipidejä:

fosfolipidit;

Glykolipidit;

Kolesteroli.

Fosfolipidit (rasvojen ja fosforin yhdistelmä) ja glykolipidit (rasvojen ja hiilihydraattien yhdistelmä) puolestaan ​​koostuvat hydrofiilisestä päästä, josta lähtee kaksi pitkää hydrofobista häntää. Mutta kolesteroli vie joskus näiden kahden hännän välisen tilan eikä anna niiden taipua, mikä tekee joidenkin solujen kalvoista jäykkiä. Lisäksi kolesterolimolekyylit virtaviivaistavat solukalvojen rakennetta ja estävät polaaristen molekyylien siirtymisen solusta toiseen.

Mutta tärkein komponentti, kuten edellisestä solukalvojen toiminnoista käy ilmi, ovat proteiinit. Niiden koostumus, tarkoitus ja sijainti ovat hyvin erilaisia, mutta niissä on jotain yhteistä, joka yhdistää ne kaikki: rengasmaiset lipidit sijaitsevat aina solukalvojen proteiinien ympärillä. Nämä ovat erityisiä rasvoja, jotka ovat selkeästi rakenteellisia, stabiileja, sisältävät enemmän tyydyttyneitä rasvahappoja koostumuksessaan ja jotka vapautuvat kalvoista "sponsoroitujen" proteiinien mukana. Tämä on eräänlainen henkilökohtainen suojakuori proteiineille, joita ilman ne eivät yksinkertaisesti toimisi.

Solukalvon rakenne on kolmikerroksinen. Keskellä on suhteellisen homogeeninen nestemäinen bilipidikerros, jonka molemmilta puolilta proteiinit peittävät eräänlaisella mosaiikilla, joka tunkeutuu osittain paksuuteen. Toisin sanoen olisi väärin ajatella, että solukalvojen ulommat proteiinikerrokset ovat jatkuvia. Proteiineja tarvitaan monimutkaisten toimintojensa lisäksi kalvossa kulkemaan solujen sisällä ja kuljettamaan niistä pois ne aineet, jotka eivät pysty tunkeutumaan rasvakerrokseen. Esimerkiksi kalium- ja natriumionit. Heille tarjotaan erityisiä proteiinirakenteita - ionikanavia, joista keskustelemme yksityiskohtaisemmin alla.

Kun katsot solukalvoa mikroskoopin läpi, näet pienimpien pallomaisten molekyylien muodostaman lipidien kerroksen, jota pitkin meren tapaan kelluvat suuret erimuotoiset proteiinisolut. Täsmälleen samat kalvot jakavat jokaisen solun sisäisen tilan osastoihin, joissa tuma, kloroplastit ja mitokondriot sijaitsevat mukavasti. Jos solun sisällä ei olisi erillisiä "huoneita", organellit tarttuisivat yhteen eivätkä pystyisi suorittamaan toimintojaan oikein.

Solu on joukko kalvoilla jäsenneltyjä ja rajattuja organelleja, jotka ovat mukana energia-, aineenvaihdunta-, informaatio- ja lisääntymisprosesseissa, jotka varmistavat organismin elintärkeän toiminnan.

Kuten tästä määritelmästä voidaan nähdä, kalvo on minkä tahansa solun tärkein toiminnallinen komponentti. Sen merkitys on yhtä suuri kuin ytimen, mitokondrioiden ja muiden soluelinten merkitys. Ja kalvon ainutlaatuiset ominaisuudet johtuvat sen rakenteesta: se koostuu kahdesta kalvosta, jotka on liimattu yhteen erityisellä tavalla. Kalvossa olevat fosfolipidimolekyylit sijaitsevat niin, että hydrofiiliset päät ovat ulospäin ja hydrofobiset hännät sisäänpäin. Siksi kalvon toinen puoli kastuu vedellä, kun taas toinen ei. Joten nämä kalvot on liitetty toisiinsa ei-kostuvilla sivuilla sisäänpäin, muodostaen bilipidikerroksen, jota ympäröivät proteiinimolekyylit. Tämä on solukalvon "sandwich"-rakenne.

Solukalvojen ionikanavat

Tarkastellaanpa yksityiskohtaisemmin ionikanavien toimintaperiaatetta. Mihin niitä tarvitaan? Tosiasia on, että vain rasvaliukoiset aineet voivat tunkeutua vapaasti lipidikalvon läpi - nämä ovat itse kaasuja, alkoholeja ja rasvoja. Joten esimerkiksi punasoluissa tapahtuu jatkuvaa hapen ja hiilidioksidin vaihtoa, ja tätä varten kehomme ei tarvitse turvautua muihin temppuihin. Mutta entä silloin, kun on välttämätöntä kuljettaa vesiliuoksia, kuten natrium- ja kaliumsuoloja, solukalvon läpi?

Tällaisille aineille olisi mahdotonta tasoittaa tietä bilipidikerrokseen, koska reiät kiristyvät välittömästi ja tarttuisivat takaisin yhteen, sellainen on minkä tahansa rasvakudoksen rakenne. Mutta luonto, kuten aina, löysi tien ulos tilanteesta ja loi erityisiä proteiininkuljetusrakenteita.

Johtavia proteiineja on kahta tyyppiä:

Kuljettimet ovat puoli-integroituja proteiinipumppuja;

Kanavanmuodostajat ovat integroituja proteiineja.

Ensimmäisen tyypin proteiinit upotetaan osittain solukalvon bilipidikerrokseen ja katsovat ulos päällään, ja halutun aineen läsnä ollessa ne alkavat käyttäytyä kuin pumppu: ne houkuttelevat molekyyliä ja imevät sen sisään. solu. Ja toisen tyyppisillä proteiineilla, integraalisilla, on pitkänomainen muoto ja ne sijaitsevat kohtisuorassa solukalvon bilipidikerrokseen nähden, tunkeutuen sen läpi ja läpi. Niiden kautta, kuten tunneleiden kautta, aineet, jotka eivät pysty läpäisemään rasvaa, siirtyvät soluun ja sieltä ulos. Ionikanavien kautta kaliumionit tunkeutuvat soluun ja kerääntyvät siihen, kun taas natriumionit päinvastoin tuodaan ulos. Sähköpotentiaaleissa on eroja, jotka ovat niin välttämättömiä kehomme kaikkien solujen asianmukaiselle toiminnalle.

Tärkeimmät johtopäätökset solukalvojen rakenteesta ja toiminnasta

Teoria näyttää aina mielenkiintoiselta ja lupaavalta, jos sitä voidaan soveltaa hyödyllisesti käytännössä. Ihmiskehon solukalvojen rakenteen ja toimintojen löytäminen antoi tutkijoille mahdollisuuden tehdä todellista läpimurtoa tieteessä yleensä ja erityisesti lääketieteessä. Ei ole sattumaa, että olemme pohtineet ionikanavia niin yksityiskohtaisesti, koska juuri tässä piilee vastaus yhteen aikamme tärkeimmistä kysymyksistä: miksi ihmiset sairastuvat yhä useammin onkologiaan?

Syöpä vaatii maailmanlaajuisesti noin 17 miljoonaa ihmistä vuosittain ja on neljänneksi yleisin kuolinsyy. WHO:n mukaan syövän ilmaantuvuus kasvaa tasaisesti, ja vuoden 2020 loppuun mennessä se voi nousta 25 miljoonaan vuodessa.

Mikä selittää todellisen syöpäepidemian, ja mitä tekemistä solukalvojen toiminnalla on sen kanssa? Sanot: syy on huonoissa ympäristöolosuhteissa, aliravitsemuksessa, huonoissa tavoissa ja vakavassa perinnöllisyydessä. Ja tietysti olet oikeassa, mutta jos puhumme ongelmasta yksityiskohtaisemmin, syynä on ihmiskehon happamoituminen. Yllä luetellut negatiiviset tekijät johtavat solukalvojen hajoamiseen, estävät hengitystä ja ravintoa.

Jos plussan pitäisi olla, muodostuu miinus, eikä solu voi toimia normaalisti. Mutta syöpäsolut eivät tarvitse happea tai emäksistä ympäristöä - ne pystyvät käyttämään anaerobista ravintoa. Siksi terveet solut mutatoituvat hapen nälänhädän ja epäskaalan pH-tasojen olosuhteissa, jotka haluavat sopeutua ympäristöön ja muuttuvat syöpäsoluiksi. Näin ihminen sairastuu syöpään. Tämän välttämiseksi sinun on vain juotava tarpeeksi puhdasta vettä päivittäin ja luovuttava syöpää aiheuttavista aineista ruoassa. Mutta yleensä ihmiset ovat hyvin tietoisia haitallisista tuotteista ja korkealaatuisen veden tarpeesta eivätkä tee mitään - he toivovat, että ongelmat ohittavat heidät.

Tietäen eri solujen solukalvojen rakenteen ja toiminnan ominaisuudet, lääkärit voivat käyttää tätä tietoa kohdennettujen, kohdennettujen terapeuttisten vaikutusten aikaansaamiseen kehossa. Monet nykyaikaiset lääkkeet, jotka joutuvat kehoomme, etsivät oikeaa "kohdetta", joka voi olla ionikanavia, entsyymejä, reseptoreita ja solukalvojen biomarkkereita. Tällä hoitomenetelmällä voit saavuttaa parempia tuloksia minimaalisilla sivuvaikutuksilla.

Uusimman sukupolven antibiootit, kun ne vapautuvat vereen, eivät tapa kaikkia soluja peräkkäin, vaan etsivät tarkalleen patogeenin soluja keskittyen sen solukalvoissa oleviin markkereihin. Uusimmat migreenilääkkeet, triptaanit, supistavat vain aivojen tulehtuneita verisuonia, mutta ne eivät juuri vaikuta sydämeen ja perifeeriseen verenkiertoelimistöön. Ja he tunnistavat tarvittavat suonet tarkasti solukalvojensa proteiinien perusteella. Tällaisia ​​esimerkkejä on monia, joten voimme varmuudella sanoa, että tieto solukalvojen rakenteesta ja toiminnoista on nykyajan lääketieteen kehityksen perusta ja säästää miljoonia ihmishenkiä joka vuosi.

Koulutus: Moskovan lääketieteellinen instituutti. I. M. Sechenov, erikoisala - "Lääketiede" vuonna 1991, vuonna 1993 "Ammattitaudit", vuonna 1996 "terapia".

Organismien, samoin kuin kasvien, eläinten ja ihmisten rakenteen tutkimus on biologian haara, jota kutsutaan sytologiaksi. Tutkijat ovat havainneet, että sen sisällä olevan solun sisältö on melko monimutkaista. Sitä ympäröi ns. pintalaitteisto, joka sisältää ulomman solukalvon, supramembraanirakenteet: glykokaliksi ja mikrofilamentit, pelikulit ja mikrotubulukset, jotka muodostavat sen submembraanikompleksin.

Tässä artikkelissa tutkimme ulomman solukalvon rakennetta ja toimintoja, jotka ovat osa erityyppisten solujen pintalaitteistoa.

Mitkä ovat ulomman solukalvon tehtävät?

Kuten aiemmin on kuvattu, ulkokalvo on osa jokaisen solun pintalaitteistoa, joka erottaa onnistuneesti sen sisäisen sisällön ja suojaa soluorganelleja haitallisilta ympäristöolosuhteilta. Toinen tehtävä on varmistaa aineiden vaihto solun sisällön ja kudosnesteen välillä, joten ulompi solukalvo kuljettaa molekyylejä ja ioneja, jotka tulevat sytoplasmaan, ja auttaa myös poistamaan myrkkyjä ja ylimääräisiä myrkyllisiä aineita solusta.

Solukalvon rakenne

Erityyppisten solujen kalvot tai plasmalemmat ovat hyvin erilaisia ​​toisistaan. Pääasiassa kemiallinen rakenne sekä lipidien, glykoproteiinien, proteiinien suhteellinen pitoisuus niissä ja vastaavasti niissä olevien reseptorien luonne. Ulkoinen, joka määräytyy ensisijaisesti glykoproteiinien yksilöllisen koostumuksen perusteella, osallistuu ympäristön ärsykkeiden tunnistamiseen ja itse solun reaktioihin niiden toimintaan. Jotkut virukset voivat olla vuorovaikutuksessa solukalvojen proteiinien ja glykolipidien kanssa, minkä seurauksena ne tunkeutuvat soluun. Herpes- ja influenssavirukset voivat rakentaa suojakuorensa.

Ja virukset ja bakteerit, niin sanotut bakteriofagit, kiinnittyvät solukalvoon ja liuottavat sen kosketuspisteessä erityisen entsyymin avulla. Sitten viruksen DNA-molekyyli siirtyy muodostuneeseen reikään.

Eukaryoottien plasmakalvon rakenteen piirteet

Muista, että ulompi solukalvo suorittaa kuljetustoimintoa, eli aineiden siirtoa siihen ja sieltä ulos ulkoiseen ympäristöön. Tällaisen prosessin suorittamiseksi tarvitaan erityinen rakenne. Itse asiassa plasmalemma on vakio, universaali pintalaitteiston järjestelmä kaikille. Tämä on ohut (2-10 Nm), mutta melko tiheä monikerroksinen kalvo, joka peittää koko kennon. Sen rakennetta tutkivat vuonna 1972 sellaiset tiedemiehet kuin D. Singer ja G. Nicholson, ja he loivat myös nestemosaiikkimallin solukalvosta.

Tärkeimmät sen muodostavat kemialliset yhdisteet ovat proteiinien ja tiettyjen fosfolipidien järjestäytyneitä molekyylejä, jotka ovat kietoutuneet nestemäiseen lipidiympäristöön ja muistuttavat mosaiikkia. Siten solukalvo koostuu kahdesta lipidikerroksesta, joiden ei-polaariset hydrofobiset "hännät" sijaitsevat kalvon sisällä ja polaariset hydrofiiliset päät ovat solun sytoplasmaan ja solujen väliseen nesteeseen päin.

Lipidikerroksen läpäisevät suuret proteiinimolekyylit, jotka muodostavat hydrofiilisiä huokosia. Niiden kautta kuljetetaan glukoosin ja mineraalisuolojen vesiliuoksia. Jotkut proteiinimolekyylit sijaitsevat sekä plasmalemman ulko- että sisäpinnalla. Siten kaikkien ytimiä sisältävien organismien solujen ulkoisella solukalvolla on hiilihydraattimolekyylejä, jotka on sitoutunut kovalenttisilla sidoksilla glykolipidien ja glykoproteiinien kanssa. Hiilihydraattien pitoisuus solukalvoissa vaihtelee välillä 2-10%.

Prokaryoottisten organismien plasmalemman rakenne

Prokaryoottien ulompi solukalvo suorittaa samanlaisia ​​tehtäviä kuin ydinorganismien solujen plasmakalvot, nimittäin: havaitsee ja välittää ulkoisesta ympäristöstä tulevaa tietoa, kuljettaa ioneja ja liuoksia soluun ja sieltä pois sekä suojaa soluja. sytoplasma ulkopuolelta tulevilta vierailta reagensseilta. Se voi muodostaa mesosomeja - rakenteita, jotka syntyvät, kun plasmalemma työntyy soluun. Ne voivat sisältää entsyymejä, jotka osallistuvat prokaryoottien metabolisiin reaktioihin, esimerkiksi DNA:n replikaatioon, proteiinisynteesiin.

Mesosomit sisältävät myös redox-entsyymejä, kun taas fotosynteettiset aineet sisältävät bakterioklorofylliä (bakteerissa) ja fikobiliinia (syanobakteereissa).

Ulkokalvojen rooli solujen välisissä kontakteissa

Jatkamalla vastausta kysymykseen, mitä toimintoja ulompi solukalvo suorittaa, katsotaanpa sen roolia kasvisoluissa: Kasvisoluissa ulomman solukalvon seinämiin muodostuu huokoset, jotka siirtyvät selluloosakerrokseen. Niiden kautta solun sytoplasman poistuminen ulkopuolelle on mahdollista, tällaisia ​​ohuita kanavia kutsutaan plasmodesmaiksi.

Niiden ansiosta yhteys vierekkäisten kasvisolujen välillä on erittäin vahva. Ihmis- ja eläinsoluissa vierekkäisten solukalvojen kosketuskohtia kutsutaan desmosomeiksi. Ne ovat ominaisia ​​endoteelisoluille ja epiteelisoluille, ja niitä löytyy myös sydänlihassoluista.

Plasmalemman apumuodostelmat

Ymmärtääksesi, miten kasvisolut eroavat eläimistä, se auttaa tutkimaan niiden plasmakalvojen rakenteellisia piirteitä, jotka riippuvat siitä, mitä toimintoja ulompi solukalvo suorittaa. Sen yläpuolella eläinsoluissa on glykokaliksikerros. Sen muodostavat polysakkaridimolekyylit, jotka liittyvät ulkoisen solukalvon proteiineihin ja lipideihin. Glykokalyyksin ansiosta solujen välillä tapahtuu adheesiota (tarttumista), mikä johtaa kudosten muodostumiseen, joten se osallistuu plasmalemman signalointitoimintoon - ympäristön ärsykkeiden tunnistamiseen.

Miten tiettyjen aineiden passiivinen kuljetus tapahtuu solukalvojen läpi

Kuten aiemmin mainittiin, ulompi solukalvo on mukana prosessissa kuljettaa aineita solun ja ulkoisen ympäristön välillä. Plasmalemman kautta kulkee kahta tyyppiä: passiivinen (diffuusio) ja aktiivinen kuljetus. Ensimmäinen sisältää diffuusion, helpotetun diffuusion ja osmoosin. Aineiden liikkuminen pitoisuusgradienttia pitkin riippuu ensisijaisesti solukalvon läpi kulkevien molekyylien massasta ja koosta. Esimerkiksi pienet ei-polaariset molekyylit liukenevat helposti plasmalemman keskilipidikerrokseen, liikkuvat sen läpi ja päätyvät sytoplasmaan.

Suuret orgaanisten aineiden molekyylit tunkeutuvat sytoplasmaan erityisten kantajaproteiinien avulla. Ne ovat lajispesifisiä ja yhdessä hiukkasen tai ionin kanssa kuljettavat niitä passiivisesti kalvon läpi pitoisuusgradienttia pitkin (passiivinen kuljetus) kuluttamatta energiaa. Tämä prosessi on sellaisen plasmalemman ominaisuuden taustalla kuin selektiivinen läpäisevyys. Prosessissa ATP-molekyylien energiaa ei käytetä, vaan solu säästää sen muihin aineenvaihduntareaktioihin.

Kemiallisten yhdisteiden aktiivinen kuljetus plasmalemman poikki

Koska ulompi solukalvo varmistaa molekyylien ja ionien siirtymisen ulkoisesta ympäristöstä soluun ja takaisin, on mahdollista poistaa dissimilaatiotuotteet, jotka ovat toksiineja, ulospäin, eli solujen väliseen nesteeseen. esiintyy pitoisuusgradienttia vastaan ​​ja vaatii energian käyttöä ATP-molekyylien muodossa. Se sisältää myös kantajaproteiineja, joita kutsutaan ATPaaseiksi, jotka ovat myös entsyymejä.

Esimerkki tällaisesta kuljetuksesta on natrium-kaliumpumppu (natrium-ionit siirtyvät sytoplasmasta ulkoiseen ympäristöön ja kalium-ionit pumpataan sytoplasmaan). Suolen ja munuaisten epiteelisolut pystyvät siihen. Tämän siirtomenetelmän lajikkeet ovat pinosytoosi- ja fagosytoosiprosessit. Siten tutkittuaan, mitä toimintoja ulompi solukalvo suorittaa, voidaan todeta, että heterotrofiset protistit sekä korkeampien eläinorganismien solut, esimerkiksi leukosyytit, kykenevät pino- ja fagosytoosiin.

Biosähköiset prosessit solukalvoissa

On todettu, että plasmalemman ulkopinnan (se on positiivisesti varautunut) ja negatiivisesti varautuneen sytoplasman parietaalikerroksen välillä on potentiaaliero. Sitä kutsuttiin lepopotentiaaliksi, ja se on luontainen kaikille eläville soluille. Ja hermokudoksella ei ole vain lepopotentiaalia, vaan se pystyy myös johtamaan heikkoja biovirtoja, jota kutsutaan viritysprosessiksi. Hermosolujen-neuronien ulkokalvot, jotka saavat ärsytystä reseptoreista, alkavat muuttaa varauksia: natriumionit tulevat massiivisesti soluun ja plasmalemman pinta muuttuu elektronegatiiviseksi. Ja sytoplasman parietaalinen kerros saa positiivisen varauksen kationien ylimäärän vuoksi. Tämä selittää, miksi hermosolun ulompi solukalvo latautuu, mikä aiheuttaa viritysprosessin taustalla olevien hermoimpulssien johtumisen.