חומרים המרכיבים את קרום התא. קרום התא: מבנה ותפקודים

קרום תא.

קרום התא מפריד בין התוכן של כל תא לבין הסביבה החיצונית, ומבטיח את שלמותו; מסדיר את החילוף בין התא לסביבה; ממברנות תוך תאיות מחלקות את התא לתאים סגורים מיוחדים - תאים או אברונים, שבהם נשמרים תנאים סביבתיים מסוימים.

מִבְנֶה.

קרום התא הוא שכבה כפולה (דו-שכבה) של מולקולות מקבוצת השומנים (שומנים), שרובן הם מה שנקרא שומנים מורכבים - פוספוליפידים. למולקולות ליפידים יש חלק הידרופילי ("ראש") וחלק הידרופובי ("זנב"). במהלך היווצרות הממברנות, החלקים ההידרופוביים של המולקולות פונים פנימה, ואילו החלקים ההידרופיליים פונים החוצה. ממברנות הן מבנים דומים מאוד באורגניזמים שונים. עובי הממברנה הוא 7-8 ננומטר. (10-9 מטר)

הידרופיליות- יכולתו של חומר להירטב במים.
הידרופוביות- חוסר יכולת של חומר להירטב במים.

הממברנה הביולוגית כוללת גם חלבונים שונים:
- אינטגרלי (חודר דרך הממברנה)
- חצי אינטגרלי (שקוע בקצה אחד בשכבת הליפיד החיצונית או הפנימית)
- שטחי (ממוקם בחלק החיצוני או בצמוד לצדדים הפנימיים של הממברנה).
חלק מהחלבונים הם נקודות המגע של קרום התא עם שלד הציטו בתוך התא, ודופן התא (אם יש) בחוץ.

ציטושלד- פיגום תאים בתוך התא.

פונקציות.

1) מחסום- מספק חילוף חומרים מווסת, סלקטיבי, פסיבי ופעיל עם הסביבה.

2) הובלה- חומרים מועברים דרך הממברנה לתוך התא ומחוצה לו. מטריקס - מספק מיקום יחסי וכיוון מסוים של חלבוני הממברנה, אינטראקציה אופטימלית ביניהם.

3) מכאני- מבטיח את האוטונומיה של התא, המבנים התוך-תאיים שלו וכן את הקשר עם תאים אחרים (ברקמות) החומר הבין-תאי ממלא תפקיד חשוב בהבטחת התפקוד המכני.

4) קולטן- חלק מהחלבונים בממברנה הם קולטנים (מולקולות שבאמצעותן התא קולט אותות מסוימים).

לדוגמה, הורמונים שמסתובבים בדם פועלים רק על תאי מטרה שיש להם קולטנים התואמים לאותם הורמונים. נוירוטרנסמיטורים (כימיקלים המוליכים דחפים עצביים) נקשרים גם לחלבוני קולטן ספציפיים על תאי המטרה.

הורמונים- כימיקלים לאיתות פעילים ביולוגית.

5) אנזימטיחלבוני ממברנה הם לרוב אנזימים. לדוגמה, קרומי הפלזמה של תאי אפיתל מעיים מכילים אנזימי עיכול.

6) יישום יצירת והולכה של ביופוטנציאלים.
בעזרת הממברנה נשמר ריכוז יונים קבוע בתא: ריכוז יון K+ בתוך התא גבוה בהרבה מבחוץ, וריכוז Na+ נמוך בהרבה, וזה חשוב מאוד, שכן זה שומר על הבדל הפוטנציאל על פני הממברנה ויוצר דחף עצבי.

דחף עצבי – גל של עירור המועבר לאורך סיב עצב.

7) תיוג תאים- ישנם אנטיגנים על הממברנה הפועלים כסמנים - "תוויות" המאפשרות לזהות את התא. אלו הם גליקופרוטאין (כלומר, חלבונים עם שרשראות צד של אוליגוסכריד מסועפות) הממלאים את תפקיד ה"אנטנות". בשל שלל תצורות שרשרת הצד, ניתן ליצור סמן ספציפי לכל סוג תא. בעזרת סמנים, תאים יכולים לזהות תאים אחרים ולפעול יחד איתם, למשל, בעת יצירת איברים ורקמות. זה גם מאפשר למערכת החיסון לזהות אנטיגנים זרים.

תכונות חדירות.

לממברנות התא יש חדירות סלקטיבית: הם חודרים דרכם לאט בדרכים שונות:

• גלוקוז הוא מקור האנרגיה העיקרי.
• חומצות אמינו הן אבני הבניין המרכיבות את כל החלבונים בגוף.
• חומצות שומן - פונקציות מבניות, אנרגיה ועוד.
• גליצרול - גורם לגוף לאגור מים ומפחית את ייצור השתן.
• יונים הם אנזימים לתגובות.

יתר על כן, הקרומים עצמם מווסתים באופן פעיל תהליך זה במידה מסוימת - חומרים מסוימים עוברים, בעוד שאחרים לא. ישנם ארבעה מנגנונים עיקריים לכניסת חומרים לתא או לסילוקם מהתא אל החוץ:

מנגנוני חדירות פסיביים:

1) דיפוזיה.

גרסה של מנגנון זה היא דיפוזיה קלה, שבה מולקולה ספציפית עוזרת לחומר לעבור דרך הממברנה. למולקולה זו עשויה להיות תעלה המאפשרת רק סוג אחד של חומר לעבור דרכו.

ריכוך-תהליך החדירה ההדדית של מולקולות של חומר אחד בין מולקולות של אחר.

סְפִיגָה– תהליך של דיפוזיה חד-כיוונית דרך ממברנה חדירה למחצה של מולקולות ממס לעבר ריכוז גבוה יותר של מומס.

הקרום המקיף תא דם רגיל חדיר רק למולקולות מים, חמצן, חלק מחומרי המזון המומסים בדם ותוצרי פסולת סלולריים.

מנגנוני חדירות פעילים:

1) הובלה פעילה.

מעבר פעיל– העברה של חומר מאזור בריכוז נמוך לאזור בריכוז גבוה.

הובלה פעילה דורשת אנרגיה, מכיוון שהיא עוברת מאזור בריכוז נמוך לאזור בריכוז גבוה. ישנם חלבוני משאבה מיוחדים על הממברנה אשר שואבים באופן פעיל יוני אשלגן (K+) לתא ומשאבים ממנו יוני נתרן (Na+), ATP משמש כאנרגיה.

ATP– מקור אנרגיה אוניברסלי לכל התהליכים הביוכימיים. .(מאוחר יותר)

2) אנדוציטוזיס.

חלקיקים שמשום מה אינם מסוגלים לחצות את קרום התא, אך נחוצים לתא, יכולים לחדור אל הממברנה על ידי אנדוציטוזיס.

אנדוציטוזיס– תהליך הקליטה של ​​חומר חיצוני על ידי התא.

החדירות הסלקטיבית של הממברנה במהלך הובלה פסיבית נובעת מתעלות מיוחדות - חלבונים אינטגרליים. הם חודרים לממברנה דרך ודרך, ויוצרים מעין מעבר. ליסודות K, Na ו-Cl יש ערוצים משלהם. ביחס לשיפוע הריכוז, המולקולות של יסודות אלו נעות פנימה והחוצה מהתא. בעת גירוי נפתחות תעלות יוני הנתרן, וישנה נהירה חדה של יוני נתרן לתא. זה גורם לחוסר איזון בפוטנציאל הממברנה. לאחר מכן, פוטנציאל הממברנה משוחזר. תעלות אשלגן פתוחות תמיד, דרכן נכנסים לאט יוני אשלגן לתא.

מבנה ממברנה

חֲדִירוּת

מעבר פעיל

סְפִיגָה

אנדוציטוזיס

קרום התא הוא המבנה המכסה את החלק החיצוני של התא. זה נקרא גם ציטולמה או פלסמולמה.

היווצרות זו בנויה משכבה ביליפידית (דו-שכבה) עם חלבונים משובצים בתוכה. הפחמימות המרכיבות את הפלזמה נמצאות במצב קשור.

התפלגות המרכיבים העיקריים של קרום הפלזמה היא כדלקמן: יותר ממחצית מההרכב הכימי הוא חלבונים, רבע תפוס על ידי פוספוליפידים, ועשירית הוא כולסטרול.

קרום התא וסוגיו

קרום התא הוא סרט דק, המבוסס על שכבות של ליפופרוטאינים וחלבונים.

על ידי לוקליזציה, נבדלים אברוני הממברנה, שיש להם כמה תכונות בתאי צמחים ובעלי חיים:

• מיטוכונדריה;
• גַרעִין;
• רטיקולום אנדופלזמי;
• מתחם גולגי;
• ליזוזומים;
• כלורופלסטים (בתאי צמחים).

יש גם קרום תא פנימי וחיצוני (פלסמולמה).

מבנה קרום התא

קרום התא מכיל פחמימות המכסות אותו בצורה של גליקוקליקס. זהו מבנה על-ממברני המבצע פונקציית מחסום. החלבונים שנמצאים כאן נמצאים במצב חופשי. חלבונים לא קשורים מעורבים בתגובות אנזימטיות, ומספקים פירוק חוץ תאי של חומרים.

חלבונים של הממברנה הציטופלזמית מיוצגים על ידי גליקופרוטאין. על פי ההרכב הכימי מבודדים חלבונים הנכללים לחלוטין בשכבת הליפיד (לאורך) – חלבונים אינטגרליים. גם היקפי, לא מגיע לאחד המשטחים של הפלזמלמה.

הראשונים מתפקדים כקולטנים, נקשרים לנוירוטרנסמיטורים, הורמונים וחומרים אחרים. חלבוני החדרה נחוצים לבניית תעלות יונים שדרכן מועברים יונים ומצעים הידרופיליים. האחרונים הם אנזימים המזרזים תגובות תוך תאיות.

תכונות בסיסיות של קרום הפלזמה

דו-שכבת השומנים מונעת חדירת מים. ליפידים הם תרכובות הידרופוביות הקיימות בתא כפוספוליפידים. קבוצת הפוספט מופנית כלפי חוץ ומורכבת משתי שכבות: החיצונית, המכוונת לסביבה החוץ-תאית, והפנימית, התוחמת את התוכן התוך-תאי.

אזורים מסיסים במים נקראים ראשים הידרופיליים. אתרי חומצות השומן מכוונים בתוך התא, בצורה של זנבות הידרופוביים. החלק ההידרופובי יוצר אינטראקציה עם שומנים שכנים, מה שמבטיח את התקשרותם זה לזה. לשכבה הכפולה יש חדירות סלקטיבית באזורים שונים.

אז, באמצע, הממברנה אטומה לגלוקוז ואוריאה, חומרים הידרופוביים עוברים כאן בחופשיות: פחמן דו חמצני, חמצן, אלכוהול. כולסטרול חשוב, התוכן של האחרון קובע את הצמיגות של קרום הפלזמה.

פונקציות של הממברנה החיצונית של התא

המאפיינים של הפונקציות מפורטים בקצרה בטבלה:

מה החשיבות של קרום התא

קרום התא מעורב בשמירה על הומאוסטזיס עקב הסלקטיביות הגבוהה של חומרים הנכנסים ויוצאים מהתא (בביולוגיה זה נקרא חדירות סלקטיבית).

יציאות של הפלסמולמה מחלקות את התא לתאים (תאים) האחראים על ביצוע פונקציות מסוימות. ממברנות מסודרות במיוחד, התואמות את ערכת הפסיפס הנוזל, מבטיחות את שלמות התא.

היחידה המבנית הבסיסית של אורגניזם חי היא תא, שהוא קטע מובחן של הציטופלזמה המוקף בקרום תא. לאור העובדה שהתא מבצע פונקציות חשובות רבות, כמו רבייה, תזונה, תנועה, על הקליפה להיות פלסטית וצפופה.

היסטוריה של גילוי ומחקר של קרום התא

ב-1925 ערכו גרנדל וגורדר ניסוי מוצלח לזהות את ה"צללים" של אריתרוציטים, או קליפות ריקות. למרות כמה טעויות גסות שנעשו, מדענים גילו את דו-שכבת השומנים. עבודתם המשיכה על ידי דניאלי, דוסון ב-1935, רוברטסון ב-1960. כתוצאה משנים רבות של עבודה והצטברות ויכוחים ב-1972, יצרו סינגר וניקולסון מודל פסיפס נוזלי של מבנה הממברנה. ניסויים ומחקרים נוספים אישרו את עבודותיהם של מדענים.

מַשְׁמָעוּת

מה זה קרום תא? מילה זו החלה לשמש לפני יותר ממאה שנים, בתרגום מלטינית זה אומר "סרט", "עור". אז קבעו את הגבול של התא, שהוא מחסום טבעי בין התוכן הפנימי לסביבה החיצונית. מבנה קרום התא מעיד על חדירות למחצה, שבגללה לחות וחומרי הזנה ומוצרי ריקבון יכולים לעבור דרכו בחופשיות. קליפה זו יכולה להיקרא המרכיב המבני העיקרי של ארגון התא.

שקול את הפונקציות העיקריות של קרום התא

1. מפריד בין התוכן הפנימי של התא לבין מרכיבי הסביבה החיצונית.

2. עוזר לשמור על הרכב כימי קבוע של התא.

3. מסדיר את חילוף החומרים הנכון.

4. מספק חיבור בין תאים.

5. מזהה אותות.

6. פונקציית הגנה.

"מעטפת פלזמה"

קרום התא החיצוני, הנקרא גם קרום הפלזמה, הוא סרט אולטרה-מיקרוסקופי שעוביו חמישה עד שבעה ננומטר. הוא מורכב בעיקר מתרכובות חלבון, פוספוליד, מים. הסרט הוא אלסטי, סופג מים בקלות, וגם משחזר במהירות את שלמותו לאחר נזק.

שונה במבנה אוניברסלי. קרום זה תופס עמדת גבול, משתתף בתהליך של חדירות סלקטיבית, הפרשת מוצרי ריקבון, מסנתז אותם. הקשר עם "השכנים" וההגנה האמינה על התכולה הפנימית מפני נזקים הופכים אותו למרכיב חשוב בעניין כמו מבנה התא. קרום התא של אורגניזמים של בעלי חיים מתברר לפעמים כמכוסה בשכבה הדקה ביותר - גליקוקליקס, הכוללת חלבונים ופוליסכרידים. תאי צמחים מחוץ לממברנה מוגנים על ידי דופן תא המשמשת כתמיכה ושומרת על הצורה. המרכיב העיקרי בהרכבו הוא סיבים (צלולוזה) - פוליסכריד שאינו מסיס במים.

לפיכך, קרום התא החיצוני מבצע את הפונקציה של תיקון, הגנה ואינטראקציה עם תאים אחרים.

מבנה קרום התא

עובי הקליפה הניידת הזו משתנה בין שישה לעשרה ננומטר. לממברנת התא של התא יש הרכב מיוחד, שבסיסו הוא דו-שכבת השומנים. הזנבות ההידרופוביים, שאינם רצופים למים, ממוקמים מבפנים, בעוד שהראשים ההידרופיליים, המקיימים אינטראקציה עם מים, מופנים כלפי חוץ. כל שומן הוא פוספוליפיד, שהוא תוצאה של אינטראקציה של חומרים כמו גליצרול וספינגוזין. פיגום השומנים מוקף היטב בחלבונים, הממוקמים בשכבה לא רציפה. חלקם שקועים בשכבת השומנים, השאר עוברים דרכה. כתוצאה מכך נוצרים אזורים חדירים למים. התפקודים שמבצעים חלבונים אלה שונים. חלקם אנזימים, השאר חלבוני הובלה הנושאים חומרים שונים מהסביבה החיצונית לציטופלזמה ולהיפך.

קרום התא מחלחל דרך חלבונים אינטגרליים ומחובר בהם קשר הדוק, בעוד שהקשר עם אלו היקפי פחות חזק. חלבונים אלו ממלאים תפקיד חשוב, שהוא לשמור על מבנה הממברנה, לקבל ולהמיר אותות מהסביבה, להעביר חומרים ולזרז תגובות המתרחשות על גבי הממברנות.

מתחם

הבסיס של קרום התא הוא שכבה דו-מולקולרית. בשל המשכיותו, לתא יש תכונות מחסום ומכאניות. בשלבים שונים של החיים, דו-שכבה זו עלולה להיות מופרעת. כתוצאה מכך, נוצרים פגמים מבניים של דרך נקבוביות הידרופיליות. במקרה זה, לחלוטין כל הפונקציות של רכיב כזה כמו קרום תא יכולים להשתנות. במקרה זה, הגרעין עלול לסבול מהשפעות חיצוניות.

נכסים

לממברנת התא של תא יש תכונות מעניינות. בשל נזילותה, קליפה זו אינה מבנה נוקשה, וחלק הארי של החלבונים והשומנים המרכיבים את הרכבה נעים בחופשיות במישור הממברנה.

באופן כללי, קרום התא הוא א-סימטרי, ולכן הרכב שכבות החלבון והשומנים שונה. לממברנות הפלזמה בתאי בעלי חיים יש שכבת גליקופרוטאין בצד החיצוני, המבצעת פונקציות קולטן ואותות, וגם ממלאת תפקיד חשוב בתהליך שילוב התאים לרקמה. קרום התא הוא קוטבי, כלומר המטען מבחוץ חיובי, ובפנים הוא שלילי. בנוסף לכל האמור לעיל, לממברנת התא יש תובנה סלקטיבית.

משמעות הדבר היא שבנוסף למים, רק קבוצה מסוימת של מולקולות ויונים של חומרים מומסים מותרת להיכנס לתא. הריכוז של חומר כמו נתרן ברוב התאים נמוך בהרבה מאשר בסביבה החיצונית. עבור יוני אשלגן, יחס שונה אופייני: מספרם בתא גבוה בהרבה מאשר בסביבה. בהקשר זה, יוני נתרן נוטים לחדור לממברנת התא, ויוני אשלגן נוטים להשתחרר החוצה. בנסיבות אלו, הממברנה מפעילה מערכת מיוחדת המבצעת תפקיד "שאיבה", מיישרת את ריכוז החומרים: יוני נתרן נשאבים אל פני התא, ויוני אשלגן נשאבים פנימה. תכונה זו כלולה בתפקודים החשובים ביותר של קרום התא.

נטייה זו של יוני נתרן ואשלגן לנוע פנימה מפני השטח משחקת תפקיד גדול בהובלת סוכר וחומצות אמינו לתוך התא. בתהליך של סילוק פעיל של יוני נתרן מהתא, הממברנה יוצרת תנאים לזרימה חדשה של גלוקוז וחומצות אמינו פנימה. להיפך, בתהליך העברת יוני אשלגן לתא, מתחדש מספר ה"טרנספורטרים" של תוצרי ריקבון מתוך התא אל הסביבה החיצונית.

כיצד ניזון התא דרך קרום התא?

תאים רבים קולטים חומרים באמצעות תהליכים כגון פגוציטוזיס ופינוציטוזיס. בגרסה הראשונה, שקע קטן נוצר על ידי קרום חיצוני גמיש, שבו נמצא החלקיק הנלכד. ואז קוטר השקע הופך גדול יותר עד שהחלקיק המוקף נכנס לציטופלזמה של התא. באמצעות phagocytosis, חלק מהפרוטוזואה, כמו אמבה, וכן תאי דם - לויקוציטים ופאגוציטים, מוזנים. באופן דומה, תאים סופגים נוזל המכיל את אבות המזון הדרושים. תופעה זו נקראת פינוציטוזיס.

הממברנה החיצונית קשורה קשר הדוק לרטיקולום האנדופלזמי של התא.

בסוגים רבים של רכיבי רקמה בסיסיים, בליטות, קפלים ומיקרוווילים ממוקמים על פני הממברנה. תאי צמחים בצד החיצוני של קליפה זו מכוסים באחד אחר, עבה ונראה בבירור תחת מיקרוסקופ. הסיבים מהם עשויים מסייעים ביצירת התמיכה לרקמות הצמח כגון עץ. לתאי בעלי חיים יש גם מספר מבנים חיצוניים היושבים על גבי קרום התא. הם מגנים באופן בלעדי בטבעם, דוגמה לכך היא הכיטין הכלול בתאי המוח של חרקים.

בנוסף לממברנת התא, קיימת ממברנה תוך תאית. תפקידו לחלק את התא למספר תאים סגורים מיוחדים - תאים או אברונים, שבהם יש לשמור על סביבה מסוימת.

לפיכך, אי אפשר להעריך יתר על המידה את התפקיד של מרכיב כזה של היחידה הבסיסית של אורגניזם חי כמו קרום התא. המבנה והתפקודים מרמזים על הרחבה משמעותית של שטח הפנים הכולל של התא, שיפור של תהליכים מטבוליים. מבנה מולקולרי זה מורכב מחלבונים ושומנים. הפרדת התא מהסביבה החיצונית, הממברנה מבטיחה את שלמותו. בעזרתו, קשרים בין-תאיים נשמרים ברמה חזקה מספיק, ויוצרים רקמות. בהקשר זה, אנו יכולים להסיק שאחד התפקידים החשובים ביותר בתא ממלא את קרום התא. המבנה והתפקודים המבוצעים על ידו שונים בתכלית בתאים שונים, בהתאם למטרתם. באמצעות תכונות אלו מושגת פעילות פיזיולוגית מגוונת של קרומי התא ותפקידיהם בקיומם של תאים ורקמות.

זה לא סוד לאף אחד שכל היצורים החיים על הפלנטה שלנו מורכבים מהתאים שלהם, אינספור החומרים האורגניים האלה. תאים, בתורם, מוקפים במעטפת הגנה מיוחדת - קרום הממלא תפקיד חשוב מאוד בחיי התא, ותפקידי קרום התא אינם מוגבלים להגנה על התא, אלא מייצגים את המנגנון המורכב ביותר המעורב בהתרבות תאים, תזונה והתחדשות.

מהו קרום התא

המילה "ממברנה" עצמה מתורגמת מלטינית כ"סרט", אם כי הממברנה היא לא רק סוג של סרט שבו התא עטוף, אלא שילוב של שני סרטים המחוברים ביניהם ובעלי תכונות שונות. למעשה, קרום התא הוא קליפה תלת-שכבתית ליפופרוטאין (שומן-חלבון) המפרידה בין כל תא לתאים שכנים ולסביבה, ומבצעת חילוף מבוקר בין תאים לסביבה, זו ההגדרה האקדמית של מהו תא קרום הוא.

הערך של הממברנה פשוט עצום, מכיוון שהוא לא רק מפריד בין תא אחד למשנהו, אלא גם מבטיח את האינטראקציה של התא, הן עם תאים אחרים והן עם הסביבה.

היסטוריה של חקר ממברנות התא

תרומה חשובה לחקר קרום התא נעשתה על ידי שני מדענים גרמנים גורטר וגרנדל עוד ב-1925. זה היה אז הם הצליחו לערוך ניסוי ביולוגי מורכב על תאי דם אדומים - אריתרוציטים, שבמהלכו קיבלו מדענים את מה שנקרא "צללים", קליפות ריקות של אריתרוציטים, שקופלו לערימה אחת ומדדו את שטח הפנים, וגם חישב את כמות השומנים בהם. בהתבסס על כמות השומנים שהתקבלה, הגיעו המדענים למסקנה שהם מספיקים בדיוק לשכבה הכפולה של קרום התא.

ב-1935, זוג חוקרי ממברנות תאים נוסף, הפעם האמריקאים דניאל ודוסון, לאחר סדרה של ניסויים ארוכים, קבעו את תכולת החלבון בקרום התא. אחרת, אי אפשר היה להסביר מדוע לממברנה יש מתח פנים כה גבוה. מדענים הציגו בחוכמה מודל של קרום התא בצורה של כריך, שבו תפקיד הלחם ממלא שכבות שומנים-חלבון הומוגניות, וביניהן במקום חמאה יש ריקנות.

ב-1950, עם הופעת התיאוריה האלקטרונית של דניאל ודוסון, כבר ניתן היה לאשר תצפיות מעשיות - במיקרוגרפים של קרום התא נראו בבירור שכבות של ראשי שומנים וחלבונים וגם חלל ריק ביניהם.

בשנת 1960 פיתח הביולוג האמריקני ג'יי רוברטסון תיאוריה על מבנה שלושת השכבות של קרומי התאים, שבמשך זמן רב נחשבה לאמיתית היחידה, אך עם המשך התפתחות המדע, החלו להופיע ספקות לגבי אי הטעות שלו. אז, למשל, מנקודת המבט של תאים, יהיה קשה ומייגע להעביר את החומרים השימושיים הדרושים דרך כל ה"כריך"

ורק ב-1972 הצליחו הביולוגים האמריקאים ס.זינגר וג'י ניקולסון להסביר את חוסר העקביות של התיאוריה של רוברטסון בעזרת מודל חדש של פסיפס נוזלי של קרום התא. בפרט, הם גילו שממברנת התא אינה הומוגנית בהרכבה, יתר על כן, היא אסימטרית ומלאה בנוזל. בנוסף, תאים נמצאים בתנועה מתמדת. ולחלבונים הידועים לשמצה המרכיבים את קרום התא יש מבנים ותפקודים שונים.

מאפיינים ותפקודים של קרום התא

עכשיו בואו נסתכל על הפונקציות שמבצעת קרום התא:

תפקוד המחסום של קרום התא - הממברנה, כמשמר גבול אמיתי, עומדת על המשמר על גבולות התא, מעכבת, לא משחררת מולקולות מזיקות או פשוט לא מתאימות.

תפקיד ההובלה של קרום התא – הממברנה היא לא רק משמר גבול בשערי התא, אלא גם מעין מחסום מכס, שדרכו עוברים כל הזמן חילופי חומרים שימושיים עם תאים אחרים והסביבה.

פונקציית מטריקס - קרום התא הוא שקובע את המיקום זה ביחס לזה, מסדיר את האינטראקציה ביניהם.

תפקוד מכני - אחראי להגבלה של תא אחד למשנהו ובמקביל לחיבור נכון של תאים זה עם זה, להיווצרותם לרקמה הומוגנית.

תפקיד ההגנה של קרום התא הוא הבסיס לבניית מגן מגן של התא. בטבע ניתן להדגים את הפונקציה הזו על ידי עץ קשה, עור צפוף, מעטפת מגן, הכל בשל התפקוד המגן של הממברנה.

התפקוד האנזימטי הוא תפקיד חשוב נוסף שמבוצע על ידי חלק מחלבוני התא. לדוגמה, בשל פונקציה זו, סינתזה של אנזימי עיכול מתרחשת באפיתל המעי.

כמו כן, בנוסף לכל זה, מטבוליזם התא מתבצע דרך קרום התא, שיכול להתרחש על ידי שלוש תגובות שונות:

• פגוציטוזיס הוא חילוף תאי שבו תאים פגוציטים המוטבעים בממברנה לוכדים ומעכלים חומרים מזינים שונים.
• פינוציטוזיס - הוא תהליך לכידה על ידי קרום התא, מולקולות נוזל במגע איתו. לשם כך נוצרות קנוקנות מיוחדות על פני הממברנה, שנראות כאילו הן מקיפות טיפת נוזל, ויוצרות בועה, אשר לאחר מכן "נבלעת" על ידי הממברנה.
• אקסוציטוזיס - הוא התהליך ההפוך, כאשר התא משחרר נוזל פונקציונלי מפריש דרך הממברנה אל פני השטח.

מבנה קרום התא

ישנם שלושה סוגים של שומנים בקרום התא:

• פוספוליפידים (הם שילוב של שומנים וזרחן),
• גליקוליפידים (שילוב של שומנים ופחמימות),
• כולסטרול.

פוספוליפידים וגליקוליפידים, בתורם, מורכבים מראש הידרופילי, שלתוכו משתרעים שני זנבות הידרופוביים ארוכים. כולסטרול, לעומת זאת, תופס את החלל בין זנבות אלה, ומונע מהם להתכופף, כל זה במקרים מסוימים הופך את הממברנה של תאים מסוימים לנוקשה מאוד. בנוסף לכל זה, מולקולות כולסטרול מווסתות את מבנה קרום התא.

אבל כך או כך, החלק החשוב ביותר במבנה קרום התא הוא חלבון, או ליתר דיוק חלבונים שונים הממלאים תפקידים חשובים שונים. למרות מגוון החלבונים המצויים בממברנה, יש משהו שמאחד אותם - שומנים טבעתיים ממוקמים סביב כל חלבוני הממברנה. שומנים טבעתיים הם שומנים בעלי מבנה מיוחד המשמשים כמעין מעטפת הגנה לחלבונים, שבלעדיו הם פשוט לא היו עובדים.

למבנה קרום התא שלוש שכבות: הבסיס של קרום התא הוא שכבת שומנים נוזלית הומוגנית. חלבונים מכסים אותו משני הצדדים כמו פסיפס. חלבונים אלה, בנוסף לפונקציות שתוארו לעיל, ממלאים גם את התפקיד של ערוצים מוזרים שדרכם עוברים חומרים דרך הממברנה שאינם מסוגלים לחדור לשכבת הנוזל של הממברנה. אלה כוללים, למשל, יוני אשלגן ונתרן; לחדירתם דרך הממברנה, הטבע מספק תעלות יונים מיוחדות של קרומי התא. במילים אחרות, חלבונים מספקים את החדירות של ממברנות התא.

אם נסתכל על קרום התא דרך מיקרוסקופ, נראה שכבת שומנים שנוצרת על ידי מולקולות כדוריות קטנות שעליהן צפים חלבונים כמו על הים. עכשיו אתה יודע אילו חומרים הם חלק מממברנת התא.

קרום התא, וידאו

ולסיום, סרטון חינוכי על קרום התא.

קרום תא- זהו קרום תא המבצע את הפונקציות הבאות: הפרדה של תוכן התא והסביבה החיצונית, הובלה סלקטיבית של חומרים (החלפה עם הסביבה החיצונית עבור התא), אתר של כמה תגובות ביוכימיות, שילוב תאים לתוך רקמות וקבלה.

קרומי התא מחולקים לפלזמה (תוך תאית) ולחוץ. המאפיין העיקרי של כל ממברנה הוא חדירות למחצה, כלומר, היכולת להעביר רק חומרים מסוימים. זה מאפשר החלפה סלקטיבית בין התא לסביבה החיצונית, או החלפה בין תאים של התא.

ממברנות פלזמה הן מבני ליפופרוטאין. ליפידים יוצרים באופן ספונטני דו-שכבה (שכבה כפולה), וחלבוני הממברנה "שוחים" בה. ישנם כמה אלפי חלבונים שונים בממברנות: מבניים, נשאים, אנזימים וכו'. בין מולקולות החלבון יש נקבוביות שדרכן עוברים חומרים הידרופיליים (דו-שכבת השומנים מונעת את חדירתם הישירה לתא). קבוצות גליקוזיל (חד-סוכרים ופולי-סוכרים) מחוברות לכמה מולקולות על פני הממברנה, המעורבות בתהליך זיהוי התאים במהלך היווצרות הרקמה.

הממברנות שונות בעובין, בדרך כלל בין 5 ל-10 ננומטר. העובי נקבע לפי גודל מולקולת השומנים האמפיפילית והוא 5.3 ננומטר. עלייה נוספת בעובי הממברנה נובעת מגודלם של מתחמי חלבון הממברנה. בהתאם לתנאים חיצוניים (כולסטרול הוא המווסת), מבנה הדו-שכבה יכול להשתנות כך שהיא הופכת צפופה או נוזלית יותר - מהירות התנועה של חומרים לאורך הממברנות תלויה בכך.

ממברנות התא כוללות: פלזמהלמה, קריולמה, ממברנות של הרשת האנדופלזמית, מנגנון גולגי, ליזוזומים, פרוקסיזומים, מיטוכונדריה, תכלילים וכו'.

ליפידים אינם מסיסים במים (הידרופוביות), אך מסיסים בקלות בממיסים ושומנים אורגניים (ליפופיליות). הרכב השומנים בממברנות שונות אינו זהה. לדוגמה, קרום הפלזמה מכיל הרבה כולסטרול. מבין השומנים בממברנה, הנפוצים ביותר הם פוספוליפידים (גליצרופוספטידים), ספינגומיאלינים (ספינגוליפידים), גליקוליפידים וכולסטרול.

פוספוליפידים, ספינגומיאלינים, גליקוליפידים מורכבים משני חלקים שונים בתפקוד: הידרופובי לא קוטבי, שאינו נושא מטענים - "זנבות" המורכבים מחומצות שומן, והידרופיליים, המכילים "ראשים" קוטביים טעונים - קבוצות אלכוהול (למשל גליצרול).

החלק ההידרופובי של המולקולה מורכב בדרך כלל משתי חומצות שומן. אחת החומצות מגבילה, והשנייה בלתי רוויה. זה קובע את היכולת של שומנים ליצור באופן ספונטני מבני קרום דו-שכבתי (ביליפידי). שומני ממברנה מבצעים את הפונקציות הבאות: מחסום, הובלה, מיקרו-סביבה של חלבונים, התנגדות חשמלית של הממברנה.

ממברנות נבדלות זו מזו על ידי קבוצה של מולקולות חלבון. חלבוני ממברנה רבים מורכבים מאזורים עשירים בחומצות אמינו קוטביות (נושאות מטען) ואזורים עם חומצות אמינו לא קוטביות (גליצין, אלנין, ולין, לאוצין). חלבונים כאלה בשכבות השומנים של הממברנות ממוקמים בצורה כזו שהאזורים הלא קוטביים שלהם שקועים, כביכול, בחלק ה"שומן" של הממברנה, שם נמצאים האזורים ההידרופוביים של השומנים. החלק הקוטבי (הידרופילי) של חלבונים אלה יוצר אינטראקציה עם ראשי השומנים ומופנה לכיוון הפאזה המימית.

לממברנות ביולוגיות יש תכונות משותפות:

ממברנות הן מערכות סגורות שאינן מאפשרות לתוכן התא ולתאים שלו להתערבב. הפרה של שלמות הממברנה עלולה להוביל למוות של תאים;

ניידות שטחית (מישורית, לרוחב). בממברנות ישנה תנועה מתמשכת של חומרים על פני השטח;

אסימטריה של ממברנה. המבנה של השכבות החיצוניות והמשטחיות הוא הטרוגני מבחינה כימית, מבנית ותפקודית.