Aineet, jotka muodostavat solukalvon. Solukalvo: rakenne ja toiminnot

Solukalvo.

Solukalvo erottaa minkä tahansa solun sisällön ulkoisesta ympäristöstä varmistaen sen eheyden; säätelee solun ja ympäristön välistä vaihtoa; solunsisäiset kalvot jakavat solun erityisiin suljettuihin osastoihin - osastoihin tai organelleihin, joissa tietyt ympäristöolosuhteet säilyvät.

Rakenne.

Solukalvo on kaksinkertainen kerros (kaksoiskerros) lipidien (rasvojen) luokan molekyyleistä, joista suurin osa on niin kutsuttuja kompleksisia lipidejä - fosfolipidejä. Lipidimolekyyleissä on hydrofiilinen ("pää") ja hydrofobinen ("häntä") osa. Kalvojen muodostumisen aikana molekyylien hydrofobiset osat kääntyvät sisäänpäin, kun taas hydrofiiliset osat kääntyvät ulospäin. Kalvot ovat hyvin samanlaisia ​​rakenteita eri organismeissa. Kalvon paksuus on 7-8 nm. (10-9 metriä)

hydrofiilisyys- aineen kyky kastua vedellä.
hydrofobisuus- aineen kyvyttömyys kastua vedellä.

Biologinen kalvo sisältää myös erilaisia ​​proteiineja:
- kiinteä (läpäisee kalvon)
- puoliintegroitu (toisesta päästä upotettu ulompaan tai sisempään lipidikerrokseen)
- pinnallinen (sijaitsee kalvon ulkopinnalla tai sisäsivujen vieressä).
Jotkut proteiinit ovat solukalvon kosketuspisteitä solun sisällä olevan sytoskeleton kanssa ja soluseinän (jos sellaista on) ulkopuolella.

sytoskeleton- solutelineet solun sisällä.

Toiminnot.

1) Este- tarjoaa säädellyn, valikoivan, passiivisen ja aktiivisen aineenvaihdunnan ympäristön kanssa.

2) Kuljetus- aineet kuljetetaan kalvon läpi soluun ja sieltä ulos matriisi - tarjoaa kalvoproteiinien tietyn suhteellisen sijainnin ja orientaation, niiden optimaalisen vuorovaikutuksen.

3) Mekaaninen- varmistaa solun autonomian, sen solunsisäiset rakenteet sekä yhteyden muihin soluihin (kudoksissa) Solujenvälisellä aineella on tärkeä rooli mekaanisen toiminnan varmistamisessa.

4) Reseptori- Jotkut kalvon proteiinit ovat reseptoreita (molekyylejä, joilla solu havaitsee tiettyjä signaaleja).

Esimerkiksi veressä kiertävät hormonit vaikuttavat vain kohdesoluihin, joissa on näitä hormoneja vastaavat reseptorit. Välittäjäaineet (kemikaalit, jotka johtavat hermoimpulsseja) sitoutuvat myös kohdesolujen spesifisiin reseptoriproteiineihin.

Hormonit- biologisesti aktiiviset signaalikemikaalit.

5) Entsymaattinen Kalvoproteiinit ovat usein entsyymejä. Esimerkiksi suoliston epiteelisolujen plasmakalvot sisältävät ruoansulatusentsyymejä.

6) Biopotentiaalien synnyttämisen ja johtumisen toteuttaminen.
Kalvon avulla ylläpidetään ionien vakiopitoisuutta solussa: K + -ionin pitoisuus solun sisällä on paljon suurempi kuin sen ulkopuolella ja Na + -pitoisuus on paljon pienempi, mikä on erittäin tärkeää, koska tämä säilyttää potentiaalieron kalvon poikki ja synnyttää hermoimpulssin.

hermo impulssi – hermokuitua pitkin välittyvä viritysaalto.

7) Solujen leimaus- kalvolla on antigeenejä, jotka toimivat markkereina - "etiketit", joiden avulla voit tunnistaa solun. Nämä ovat glykoproteiineja (eli proteiineja, joihin on kiinnitetty haarautuneita oligosakkaridisivuketjuja), joilla on "antennien" rooli. Lukuisten sivuketjukonfiguraatioiden ansiosta on mahdollista tehdä erityinen markkeri jokaiselle solutyypille. Markkerien avulla solut voivat tunnistaa muita soluja ja toimia yhdessä niiden kanssa esimerkiksi muodostaessaan elimiä ja kudoksia. Sen avulla immuunijärjestelmä pystyy myös tunnistamaan vieraita antigeenejä.

läpäisevyysominaisuudet.

Solukalvoilla on selektiivinen läpäisevyys: ne tunkeutuvat hitaasti niiden läpi eri tavoin:

• Glukoosi on tärkein energianlähde.
• Aminohapot ovat rakennuspalikoita, jotka muodostavat kaikki kehon proteiinit.
• Rasvahapot - rakenteelliset, energia- ja muut toiminnot.
• Glyseroli - saa kehon pidättämään vettä ja vähentää virtsan tuotantoa.
• Ionit ovat reaktioiden entsyymejä.

Lisäksi kalvot itse säätelevät aktiivisesti tätä prosessia jossain määrin - jotkut aineet kulkevat läpi, kun taas toiset eivät. Aineiden pääsylle soluun tai niiden poistamiselle solusta ulos on neljä päämekanismia:

Passiiviset läpäisymekanismit:

1) Diffuusio.

Tämän mekanismin muunnelma on helpotettu diffuusio, jossa tietty molekyyli auttaa ainetta kulkemaan kalvon läpi. Tällä molekyylillä voi olla kanava, joka päästää vain yhden tyyppisen aineen läpi.

diffuusio- prosessi, jossa yhden aineen molekyylit tunkeutuvat toisen aineen molekyylien välillä.

Osmoosi– yksisuuntainen diffuusioprosessi liuotinmolekyylien puoliläpäisevän kalvon läpi kohti korkeampaa liuenneen aineen pitoisuutta.

Normaalia verisolua ympäröivä kalvo läpäisee vain vesimolekyylejä, happea, joitakin vereen liuenneita ravintoaineita ja solujen jätetuotteita.

Aktiiviset läpäisymekanismit:

1) Aktiivinen kuljetus.

aktiivinen kuljetus– aineen siirtäminen alhaisen pitoisuuden alueelta korkean pitoisuuden alueelle.

Aktiivinen kuljetus vaatii energiaa, koska se siirtyy matalan keskittymisen alueelta korkean keskittymisen alueelle. Kalvolla on erityisiä pumppuproteiineja, jotka pumppaavat aktiivisesti kaliumioneja (K +) soluun ja pumppaavat natriumioneja (Na +) siitä ulos, ATP toimii energiana.

ATP– universaali energialähde kaikille biokemiallisille prosesseille. .(lisää myöhemmin)

2) Endosytoosi.

Hiukkaset, jotka eivät jostain syystä pysty läpäisemään solukalvoa, mutta ovat solulle välttämättömiä, voivat tunkeutua kalvon läpi endosytoosin kautta.

Endosytoosi– prosessi, jossa solu ottaa vastaan ​​ulkoista materiaalia.

Kalvon selektiivinen läpäisevyys passiivisen kuljetuksen aikana johtuu erityisistä kanavista - integraalisista proteiineista. Ne tunkeutuvat kalvon läpi ja läpi muodostaen eräänlaisen käytävän. Alkuaineilla K, Na ja Cl on omat kanavansa. Pitoisuusgradientin suhteen näiden alkuaineiden molekyylit liikkuvat soluun ja sieltä ulos. Ärsyttyessä natriumionikanavat avautuvat ja natriumioneja virtaa jyrkästi soluun. Tämä johtaa epätasapainoon kalvopotentiaalissa. Sen jälkeen kalvopotentiaali palautuu. Kaliumkanavat ovat aina auki, joiden kautta kaliumionit tulevat hitaasti soluun.

Kalvorakenne

Läpäisevyys

aktiivinen kuljetus

Osmoosi

Endosytoosi

Solukalvo on rakenne, joka peittää solun ulkopinnan. Sitä kutsutaan myös cytolemmaks tai plasmolemmaks.

Tämä muodostus on rakennettu bilipidikerroksesta (kaksoiskerroksesta), johon on upotettu proteiineja. Hiilihydraatit, jotka muodostavat plasmalemman, ovat sitoutuneessa tilassa.

Plasmakalvon pääkomponenttien jakautuminen on seuraava: yli puolet kemiallisesta koostumuksesta on proteiineja, neljäsosa on fosfolipidien ja kymmenesosan kolesterolia.

Solukalvo ja sen tyypit

Solukalvo on ohut kalvo, joka perustuu lipoproteiinien ja proteiinien kerroksiin.

Paikannuksen mukaan erotetaan kalvoorganellit, joilla on joitain ominaisuuksia kasvi- ja eläinsoluissa:

• mitokondriot;
• ydin;
• endoplasminen verkkokalvo;
• Golgi-kompleksi;
• lysosomit;
• kloroplastit (kasvisoluissa).

Siellä on myös sisä- ja ulompi (plasmolemma) solukalvo.

Solukalvon rakenne

Solukalvo sisältää hiilihydraatteja, jotka peittävät sen glykokaliksin muodossa. Tämä on suprakalvorakenne, joka suorittaa estetoiminnon. Täällä sijaitsevat proteiinit ovat vapaassa tilassa. Sitoutumattomat proteiinit osallistuvat entsymaattisiin reaktioihin ja saavat aikaan aineiden solunulkoisen hajoamisen.

Sytoplasman kalvon proteiineja edustavat glykoproteiinit. Kemiallisen koostumuksen mukaan eristetään proteiineja, jotka sisältyvät kokonaan lipidikerrokseen (kaikilta osin) - integraalisiin proteiineihin. Myös perifeerinen, ei ylety plasmalemman pinnalle.

Ensimmäiset toimivat reseptoreina ja sitoutuvat välittäjäaineisiin, hormoneihin ja muihin aineisiin. Insertioproteiinit ovat välttämättömiä ionikanavien rakentamiseen, joiden kautta ioneja ja hydrofiilisiä substraatteja kuljetetaan. Jälkimmäiset ovat entsyymejä, jotka katalysoivat solunsisäisiä reaktioita.

Plasmakalvon perusominaisuudet

Lipidikaksoiskerros estää veden tunkeutumisen. Lipidit ovat hydrofobisia yhdisteitä, joita esiintyy solussa fosfolipideinä. Fosfaattiryhmä on käännetty ulospäin ja koostuu kahdesta kerroksesta: ulompi, joka on suunnattu solunulkoiseen ympäristöön, ja sisempi, joka rajaa solunsisäisen sisällön.

Vesiliukoisia alueita kutsutaan hydrofiilisiksi päiksi. Rasvahappokohdat on suunnattu solun sisään hydrofobisten pyrstöjen muodossa. Hydrofobinen osa on vuorovaikutuksessa viereisten lipidien kanssa, mikä varmistaa niiden kiinnittymisen toisiinsa. Kaksoiskerroksella on selektiivinen läpäisevyys eri alueilla.

Joten keskellä kalvo on läpäisemätön glukoosille ja urealle, hydrofobiset aineet kulkevat täällä vapaasti: hiilidioksidi, happi, alkoholi. Kolesteroli on tärkeä, jälkimmäisen pitoisuus määrää plasmakalvon viskositeetin.

Solun ulkokalvon toiminnot

Toimintojen ominaisuudet on lueteltu lyhyesti taulukossa:

Mikä on solukalvon merkitys

Solukalvo osallistuu homeostaasin ylläpitämiseen soluun tulevien ja sieltä poistuvien aineiden korkean selektiivisyyden vuoksi (biologiassa tätä kutsutaan selektiiviseksi läpäisevyydeksi).

Plasmolemman kasvut jakavat solun osastoihin (osastoihin), jotka vastaavat tiettyjen toimintojen suorittamisesta. Erityisesti järjestetyt kalvot, jotka vastaavat nestemosaiikkikaaviota, varmistavat kennon eheyden.

Elävän organismin perusrakenneyksikkö on solu, joka on solukalvon ympäröimä erilaistunut osa sytoplasmasta. Ottaen huomioon, että solu suorittaa monia tärkeitä toimintoja, kuten lisääntyminen, ravitsemus, liike, kuoren on oltava muovinen ja tiheä.

Solukalvon löytämisen ja tutkimuksen historia

Vuonna 1925 Grendel ja Gorder tekivät onnistuneen kokeen tunnistaakseen punasolujen "varjot" eli tyhjät kuoret. Useista tehdyistä törkeistä virheistä huolimatta tutkijat löysivät lipidikaksoiskerroksen. Heidän työtään jatkoivat Danielli, Dawson vuonna 1935, Robertson vuonna 1960. Monien vuosien työn ja väitteiden kertymisen tuloksena vuonna 1972 Singer ja Nicholson loivat nestemosaiikkimallin kalvon rakenteesta. Lisäkokeet ja -tutkimukset vahvistivat tutkijoiden teokset.

Merkitys

Mikä on solukalvo? Tätä sanaa alettiin käyttää yli sata vuotta sitten, latinasta käännettynä se tarkoittaa "kalvoa", "ihoa". Joten määritä solun raja, joka on luonnollinen este sisäisen sisällön ja ulkoisen ympäristön välillä. Solukalvon rakenne viittaa puoliläpäisevyyteen, jonka ansiosta kosteus ja ravinteet ja hajoamistuotteet voivat kulkea sen läpi vapaasti. Tätä kuorta voidaan kutsua solun organisaation päärakennekomponentiksi.

Harkitse solukalvon päätoimintoja

1. Erottelee solun sisäisen sisällön ja ulkoisen ympäristön komponentit.

2. Auttaa ylläpitämään solun jatkuvaa kemiallista koostumusta.

3. Säätelee oikeaa aineenvaihduntaa.

4. Tarjoaa solujen välisen yhteyden.

5. Tunnistaa signaalit.

6. Suojaustoiminto.

"Plasma Shell"

Ulompi solukalvo, jota kutsutaan myös plasmakalvoksi, on ultramikroskooppinen kalvo, joka on 5-7 nanometriä paksu. Se koostuu pääasiassa proteiiniyhdisteistä, fosfolidista, vedestä. Kalvo on elastinen, imee helposti vettä ja palauttaa nopeasti eheytensä vaurioiden jälkeen.

Poikkeaa yleismaailmallisesta rakenteesta. Tämä kalvo on raja-asemassa, osallistuu selektiivisen läpäisevyyden prosessiin, hajoamistuotteiden erittymiseen, syntetisoi niitä. Suhde "naapureihin" ja sisäisen sisällön luotettava suojaus vaurioilta tekee siitä tärkeän komponentin sellaisessa asiassa kuin solun rakenne. Eläinorganismien solukalvo osoittautuu joskus peittyneeksi ohuimmalla kerroksella - glykokaliksilla, joka sisältää proteiineja ja polysakkarideja. Kalvon ulkopuolella olevia kasvisoluja suojaa soluseinä, joka toimii tukena ja säilyttää muotonsa. Sen koostumuksen pääkomponentti on kuitu (selluloosa) - polysakkaridi, joka on veteen liukenematon.

Siten ulompi solukalvo suorittaa korjaus-, suoja- ja vuorovaikutusta muiden solujen kanssa.

Solukalvon rakenne

Tämän liikkuvan kuoren paksuus vaihtelee kuudesta kymmeneen nanometriin. Solun solukalvolla on erityinen koostumus, jonka perustana on lipidikaksoiskerros. Veden suhteen inertit hydrofobiset hännät sijaitsevat sisäpuolella, kun taas hydrofiiliset päät, jotka ovat vuorovaikutuksessa veden kanssa, on käännetty ulospäin. Jokainen lipidi on fosfolipidi, joka on seurausta aineiden, kuten glyserolin ja sfingosiinin, vuorovaikutuksesta. Lipiditelinettä ympäröivät tiiviisti proteiinit, jotka sijaitsevat epäjatkuvassa kerroksessa. Jotkut niistä upotetaan lipidikerrokseen, loput kulkevat sen läpi. Tämän seurauksena muodostuu vettä läpäiseviä alueita. Näiden proteiinien suorittamat toiminnot ovat erilaisia. Osa niistä on entsyymejä, loput kuljetusproteiineja, jotka kuljettavat erilaisia ​​aineita ulkoympäristöstä sytoplasmaan ja päinvastoin.

Solukalvo läpäisee integraalisten proteiinien ja liittyy läheisesti niihin, kun taas yhteys perifeerisiin proteiineihin on heikompi. Näillä proteiineilla on tärkeä tehtävä, joka on ylläpitää kalvon rakennetta, vastaanottaa ja muuntaa signaaleja ympäristöstä, kuljettaa aineita ja katalysoida kalvoilla tapahtuvia reaktioita.

Yhdiste

Solukalvon perusta on bimolekulaarinen kerros. Jatkuvuutensa ansiosta kennossa on sulku- ja mekaanisia ominaisuuksia. Eri elämänvaiheissa tämä kaksoiskerros voi hajota. Tämän seurauksena muodostuu hydrofiilisten huokosten rakenteellisia vikoja. Tässä tapauksessa täysin kaikki sellaisen komponentin, kuten solukalvon, toiminnot voivat muuttua. Tässä tapauksessa ydin voi kärsiä ulkoisista vaikutuksista.

Ominaisuudet

Solun solukalvolla on mielenkiintoisia piirteitä. Sujuvuuden vuoksi tämä kuori ei ole jäykkä rakenne, ja suurin osa sen koostumuksen muodostavista proteiineista ja lipideistä liikkuu vapaasti kalvon tasolla.

Yleensä solukalvo on epäsymmetrinen, joten proteiini- ja lipidikerrosten koostumus on erilainen. Eläinsolujen plasmakalvojen ulkopuolella on glykoproteiinikerros, joka suorittaa reseptori- ja signaalitoimintoja ja jolla on myös tärkeä rooli solujen yhdistämisprosessissa kudokseksi. Solukalvo on polaarinen, eli ulkoinen varaus on positiivinen ja sisäpuolella negatiivinen. Kaiken edellä mainitun lisäksi solukalvolla on selektiivinen näkemys.

Tämä tarkoittaa, että veden lisäksi soluun pääsee vain tietty ryhmä molekyylejä ja liuenneiden aineiden ioneja. Aineen, kuten natriumin, pitoisuus useimmissa soluissa on paljon pienempi kuin ulkoisessa ympäristössä. Kaliumioneille on ominaista erilainen suhde: niiden lukumäärä solussa on paljon suurempi kuin ympäristössä. Tässä suhteessa natriumioneilla on taipumus tunkeutua solukalvon läpi, ja kaliumioneja taipumus vapautua ulkopuolelle. Näissä olosuhteissa kalvo aktivoi erityisen järjestelmän, joka suorittaa "pumppaavan" roolin ja tasoittaa aineiden pitoisuutta: natriumioneja pumpataan ulos solun pinnalle ja kaliumioneja pumpataan sisäänpäin. Tämä ominaisuus sisältyy solukalvon tärkeimpiin toimintoihin.

Tällä natrium- ja kalium-ionien taipumuksella liikkua sisäänpäin pinnasta on suuri rooli sokerin ja aminohappojen kuljettamisessa soluun. Prosessissa, jossa natriumioneja poistetaan aktiivisesti solusta, kalvo luo olosuhteet uusille glukoosin ja aminohappojen sisäänvirtaukselle. Päinvastoin, prosessissa, jossa kaliumioneja siirretään soluun, hajoamistuotteiden "kuljettajien" lukumäärä solun sisältä ulkoiseen ympäristöön täydentyy.

Miten solu ravitsee solukalvon läpi?

Monet solut ottavat vastaan ​​aineita prosessien, kuten fagosytoosin ja pinosytoosin, kautta. Ensimmäisessä versiossa taipuisalla ulkokalvolla luodaan pieni syvennys, jossa siepattu hiukkanen sijaitsee. Sitten syvennyksen halkaisija kasvaa, kunnes ympäröity hiukkanen tulee solun sytoplasmaan. Fagosytoosin kautta ruokitaan joitain alkueläimiä, kuten amebaa, sekä verisoluja - leukosyytit ja fagosyytit. Samoin solut imevät nestettä, joka sisältää tarvittavat ravintoaineet. Tätä ilmiötä kutsutaan pinosytoosiksi.

Ulkokalvo on tiiviisti yhteydessä solun endoplasmiseen retikulumiin.

Monissa peruskudoskomponenteissa kalvon pinnalla on ulkonemia, taitoksia ja mikrovilloja. Tämän kuoren ulkopuolella olevat kasvisolut peitetään toisella, paksulla ja selvästi näkyvillä mikroskoopilla. Kuitu, josta ne on valmistettu, auttaa muodostamaan tukea kasvikudoksille, kuten puulle. Eläinsoluilla on myös useita ulkoisia rakenteita, jotka sijaitsevat solukalvon päällä. Ne ovat luonteeltaan yksinomaan suojaavia, esimerkkinä tästä on hyönteisten sisäsolujen sisältämä kitiini.

Solukalvon lisäksi on solunsisäinen kalvo. Sen tehtävänä on jakaa solu useisiin erikoistuneisiin suljettuihin osastoihin - osastoihin tai organelleihin, joissa on säilytettävä tietty ympäristö.

Siten on mahdotonta yliarvioida sellaisen elävän organismin perusyksikön komponentin roolia solukalvona. Rakenne ja toiminnot merkitsevät solun kokonaispinta-alan merkittävää laajentamista, aineenvaihduntaprosessien paranemista. Tämä molekyylirakenne koostuu proteiineista ja lipideistä. Kalvo erottaa solun ulkoisesta ympäristöstä ja varmistaa sen eheyden. Sen avulla solujen väliset sidokset säilyvät riittävän vahvalla tasolla muodostaen kudoksia. Tässä suhteessa voimme päätellä, että yksi tärkeimmistä rooleista solussa on solukalvolla. Sen rakenne ja sen suorittamat toiminnot ovat radikaalisti erilaisia ​​eri soluissa niiden tarkoituksesta riippuen. Näiden ominaisuuksien avulla saavutetaan monenlaisia ​​solukalvojen fysiologisia aktiivisuuksia ja niiden rooleja solujen ja kudosten olemassaolossa.

Ei ole mikään salaisuus kenellekään, että kaikki planeettamme elävät olennot koostuvat soluistaan, näistä lukemattomista "" orgaanisista aineista. Soluja puolestaan ​​ympäröi erityinen suojakuori - 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

Itse sana "kalvo" 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, määrittivät sarjan 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 havainnot - 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 kolmen eri reaktion kautta:

• 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. Proteiinit ovat yllä kuvattujen toimintojen lisäksi myös erikoisia kanavia, 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.

solukalvo- tämä on solukalvo, joka suorittaa seuraavat toiminnot: solun sisällön ja ulkoisen ympäristön erottaminen, aineiden selektiivinen kuljetus (vaihto ulkoisen ympäristön kanssa solulle), joidenkin biokemiallisten reaktioiden paikka, solujen integrointi kudoksiin ja vastaanottoon.

Solukalvot jaetaan plasmaan (sellunsisäinen) ja ulompiin. Minkä tahansa kalvon pääominaisuus on puoliläpäisevyys, eli kyky läpäistä vain tiettyjä aineita. Tämä mahdollistaa selektiivisen vaihdon solun ja ulkoisen ympäristön välillä tai vaihdon solun osastojen välillä.

Plasmakalvot ovat lipoproteiinirakenteita. Lipidit muodostavat spontaanisti kaksoiskerroksen (kaksoiskerroksen), ja kalvoproteiinit "uivat" siinä. Kalvoissa on useita tuhansia erilaisia ​​proteiineja: rakenteellisia, kantajia, entsyymejä jne. Proteiinimolekyylien välissä on huokoset, joiden läpi hydrofiiliset aineet kulkevat (lipidikaksoiskerros estää niiden suoran tunkeutumisen soluun). Glykosyyliryhmät (monosakkaridit ja polysakkaridit) kiinnittyvät joihinkin kalvon pinnalla oleviin molekyyleihin, jotka ovat mukana soluntunnistusprosessissa kudoksen muodostumisen aikana.

Kalvot eroavat paksuudeltaan, tavallisesti 5-10 nm. Paksuus määräytyy amfifiilisen lipidimolekyylin koon mukaan ja se on 5,3 nm. Kalvon paksuuden lisääntyminen edelleen johtuu kalvoproteiinikompleksien koosta. Ulkoisista olosuhteista riippuen (kolesteroli on säätelijä) kaksoiskerroksen rakenne voi muuttua niin, että siitä tulee tiheämpi tai nestemäisempi - aineiden liikkumisnopeus kalvoja pitkin riippuu tästä.

Solukalvoihin kuuluvat: plasmalemma, karyolemma, endoplasmisen retikulumin kalvot, Golgi-laitteisto, lysosomit, peroksisomit, mitokondriot, sulkeumat jne.

Lipidit ovat veteen liukenemattomia (hydrofobisuus), mutta liukenevat helposti orgaanisiin liuottimiin ja rasvoihin (lipofiilisyys). Lipidien koostumus eri kalvoissa ei ole sama. Esimerkiksi plasmakalvo sisältää paljon kolesterolia. Kalvossa olevista lipideistä yleisimpiä ovat fosfolipidit (glyserofosfatidit), sfingomyeliinit (sfingolipidit), glykolipidit ja kolesteroli.

Fosfolipidit, sfingomyeliinit, glykolipidit koostuvat kahdesta toiminnallisesti erilaisesta osasta: hydrofobisista ei-polaarisista, jotka eivät sisällä varauksia - "hännät", jotka koostuvat rasvahapoista, ja hydrofiiliset, jotka sisältävät varautuneita polaarisia "päitä" - alkoholiryhmiä (esimerkiksi glyseroli).

Molekyylin hydrofobinen osa koostuu yleensä kahdesta rasvahaposta. Yksi hapoista on rajoittava, ja toinen on tyydyttymätön. Tämä määrittää lipidien kyvyn muodostaa spontaanisti kaksikerroksisia (bilipidi) kalvorakenteita. Kalvon lipidit suorittavat seuraavat toiminnot: este, kuljetus, proteiinien mikroympäristö, kalvon sähkövastus.

Kalvot eroavat toisistaan ​​​​proteiinimolekyylien sarjalla. Monet kalvoproteiinit koostuvat alueista, joissa on runsaasti polaarisia (varausta kuljettavia) aminohappoja, ja alueista, joissa on ei-polaarisia aminohappoja (glysiini, alaniini, valiini, leusiini). Tällaiset proteiinit kalvojen lipidikerroksissa sijaitsevat siten, että niiden ei-polaariset alueet ovat ikään kuin upotettuina kalvon "rasvaosaan", jossa lipidien hydrofobiset alueet sijaitsevat. Näiden proteiinien polaarinen (hydrofiilinen) osa on vuorovaikutuksessa lipidipäiden kanssa ja kääntyy kohti vesifaasia.

Biologisilla kalvoilla on yhteisiä ominaisuuksia:

kalvot ovat suljettuja järjestelmiä, jotka eivät salli kennon sisällön ja sen osastojen sekoittumista. Kalvon eheyden rikkominen voi johtaa solukuolemaan;

pinnallinen (tasomainen, lateraalinen) liikkuvuus. Kalvoissa aineet liikkuvat jatkuvasti pinnan yli;

kalvon epäsymmetria. Ulko- ja pintakerroksen rakenne on kemiallisesti, rakenteellisesti ja toiminnallisesti heterogeeninen.