Štruktúra vonkajšej bunkovej membrány. Štruktúra a funkcie biologických membrán

delimitačný ( bariéra) - oddeliť bunkový obsah od vonkajšieho prostredia;

Regulovať výmenu medzi bunkou a prostredím;

Rozdeľte bunky do kompartmentov alebo kompartmentov určených pre určité špecializované metabolické dráhy ( delenie);

Je miestom niektorých chemických reakcií (svetelné reakcie fotosyntézy v chloroplastoch, oxidačná fosforylácia pri dýchaní v mitochondriách);

Zabezpečiť komunikáciu medzi bunkami v tkanivách mnohobunkových organizmov;

Doprava- vykonáva transmembránový transport.

Receptor- sú miestom lokalizácie receptorových miest, ktoré rozpoznávajú vonkajšie podnety.

Transport látok cez membránu je jednou z vedúcich funkcií membrány, ktorá zabezpečuje výmenu látok medzi bunkou a vonkajším prostredím. V závislosti od energetických nákladov na prenos látok existujú:

pasívny transport alebo uľahčená difúzia;

aktívny (selektívny) transport za účasti ATP a enzýmov.

preprava v membránovom obale. Existujú endocytóza (do bunky) a exocytóza (von z bunky) - mechanizmy, ktoré transportujú veľké častice a makromolekuly cez membránu. Počas endocytózy tvorí plazmatická membrána invagináciu, jej okraje sa spájajú a do cytoplazmy sa zasúva vezikula. Vezikula je od cytoplazmy ohraničená jednou membránou, ktorá je súčasťou vonkajšej cytoplazmatickej membrány. Rozlišujte medzi fagocytózou a pinocytózou. Fagocytóza je absorpcia veľkých častíc, skôr pevných. Napríklad fagocytóza lymfocytov, prvokov atď. Pinocytóza je proces zachytávania a absorpcie kvapiek kvapaliny s látkami rozpustenými v nej.

Exocytóza je proces odstraňovania rôznych látok z bunky. Počas exocytózy sa membrána vezikuly alebo vakuoly spája s vonkajšou cytoplazmatickou membránou. Obsah vezikuly sa odstráni z povrchu bunky a membrána sa začlení do vonkajšej cytoplazmatickej membrány.

V jadre pasívny transport nenabitých molekúl je rozdiel medzi koncentráciami vodíka a nábojov, t.j. elektrochemický gradient. Látky sa presunú z oblasti s vyšším gradientom do oblasti s nižším. Dopravná rýchlosť závisí od rozdielu stúpania.

Jednoduchá difúzia je transport látok priamo cez lipidovú dvojvrstvu. Charakteristické pre plyny, nepolárne alebo malé nenabité polárne molekuly, rozpustné v tukoch. Voda rýchlo preniká cez dvojvrstvu, pretože. jeho molekula je malá a elektricky neutrálna. Difúzia vody cez membrány sa nazýva osmóza.

Difúzia cez membránové kanály je transport nabitých molekúl a iónov (Na, K, Ca, Cl), ktoré prenikajú membránou v dôsledku prítomnosti špeciálnych proteínov tvoriacich kanály, ktoré tvoria vodné póry.

Uľahčená difúzia je transport látok pomocou špeciálnych transportných proteínov. Každý proteín je zodpovedný za presne definovanú molekulu alebo skupinu príbuzných molekúl, interaguje s ňou a pohybuje sa cez membránu. Napríklad cukry, aminokyseliny, nukleotidy a iné polárne molekuly.

aktívny transport uskutočňujú proteíny - nosiče (ATPáza) proti elektrochemickému gradientu, s výdajom energie. Jeho zdrojom sú molekuly ATP. Napríklad sodíkovo-draslíková pumpa.

Koncentrácia draslíka vo vnútri bunky je oveľa vyššia ako mimo nej a sodíka - naopak. Preto katióny draslíka a sodíka pasívne difundujú pozdĺž koncentračného gradientu cez vodné póry membrány. Je to spôsobené tým, že priepustnosť membrány pre ióny draslíka je vyššia ako pre ióny sodíka. V súlade s tým draslík difunduje z bunky rýchlejšie ako sodík do bunky. Pre normálne fungovanie bunky je však potrebný určitý pomer 3 draselných a 2 sodných iónov. Preto je v membráne sodíkovo-draslíková pumpa, ktorá aktívne odčerpáva sodík z bunky, a draslík do bunky. Táto pumpa je transmembránový membránový proteín schopný konformačných preskupení. Preto môže na seba naviazať aj draselné ióny sodíka (antiport). Proces je energeticky náročný:

Ióny sodíka a molekula ATP vstupujú do proteínu pumpy zvnútra membrány a ióny draslíka zvonku.

Sodné ióny sa spoja s molekulou proteínu a proteín získa aktivitu ATPázy, t.j. schopnosť spôsobiť hydrolýzu ATP, ktorá je sprevádzaná uvoľňovaním energie, ktorá poháňa pumpu.

Fosfát uvoľnený počas hydrolýzy ATP sa naviaže na proteín, t.j. fosforyluje proteín.

Fosforylácia spôsobuje konformačnú zmenu proteínu, nie je schopný zadržať ióny sodíka. Sú prepustení a idú von z cely.

Nová konformácia proteínu podporuje pridávanie iónov draslíka.

Pridanie draselných iónov spôsobuje defosforyláciu proteínu. Opäť mení svoju postavu.

Zmena konformácie proteínov vedie k uvoľneniu iónov draslíka vo vnútri bunky.

Proteín je opäť pripravený pripojiť k sebe sodné ióny.

V jednom cykle prevádzky pumpa pumpuje 3 sodíkové ióny z bunky a pumpuje 2 draselné ióny.

Cytoplazma- povinná zložka bunky, uzavretá medzi povrchovým aparátom bunky a jadrom. Ide o komplexný heterogénny štruktúrny komplex, ktorý pozostáva z:

hyaloplazma

organely (stále zložky cytoplazmy)

inklúzie - dočasné zložky cytoplazmy.

cytoplazmatická matrica(hyaloplazma) je vnútorný obsah bunky – bezfarebný, hustý a priehľadný koloidný roztok. Zložky cytoplazmatickej matrice uskutočňujú procesy biosyntézy v bunke, obsahujú enzýmy potrebné na tvorbu energie, najmä vďaka anaeróbnej glykolýze.

Základné vlastnosti cytoplazmatickej matrice.

Určuje koloidné vlastnosti bunky. Spolu s intracelulárnymi membránami vakuolárneho systému ho možno považovať za vysoko heterogénny alebo viacfázový koloidný systém.

Poskytuje zmenu viskozity cytoplazmy, prechod z gélu (hustejšieho) na sól (viac tekutý), ku ktorému dochádza pod vplyvom vonkajších a vnútorných faktorov.

Zabezpečuje cyklózu, améboidný pohyb, delenie buniek a pohyb pigmentu v chromatofóroch.

Určuje polaritu umiestnenia intracelulárnych komponentov.

Zabezpečuje mechanické vlastnosti buniek - elasticitu, schopnosť zlučovania, tuhosť.

organely- trvalé bunkové štruktúry, ktoré zabezpečujú vykonávanie špecifických funkcií bunkou. V závislosti od vlastností štruktúry existujú:

membránové organely - majú membránovú štruktúru. Môžu byť jednomembránové (ER, Golgiho aparát, lyzozómy, vakuoly rastlinných buniek). Dvojitá membrána (mitochondrie, plastidy, jadro).

Nemembránové organely – nemajú membránovú štruktúru (chromozómy, ribozómy, bunkové centrum, cytoskelet).

Organely na všeobecné použitie - charakteristické pre všetky bunky: jadro, mitochondrie, bunkové centrum, Golgiho aparát, ribozómy, ER, lyzozómy. Ak sú organely charakteristické pre určité typy buniek, nazývajú sa špeciálne organely (napríklad myofibrily, ktoré sťahujú svalové vlákno).

Endoplazmatické retikulum- jediná súvislá štruktúra, ktorej membrána tvorí mnoho invaginácií a záhybov, ktoré vyzerajú ako tubuly, mikrovakuoly a veľké cisterny. EPS membrány sú na jednej strane spojené s bunkovou cytoplazmatickou membránou a na druhej strane s vonkajším plášťom jadrovej membrány.

Existujú dva typy EPS – drsný a hladký.

V drsnej alebo granulovanej ER sú cisterny a tubuly spojené s ribozómami. je vonkajšia strana membrány.V hladkom alebo agranulárnom EPS nie je spojenie s ribozómami. Toto je vnútro membrány.

Pre nikoho nie je tajomstvom, že všetky živé bytosti na našej planéte sa skladajú z ich buniek, z týchto nespočetných „“ organických látok. Bunky sú zase obklopené špeciálnou ochrannou membránou - membránou, ktorá hrá veľmi dôležitú úlohu v živote bunky a funkcie bunkovej membrány sa neobmedzujú len na ochranu bunky, ale predstavujú najkomplexnejší mechanizmus zapojený. pri reprodukcii, výžive a regenerácii buniek.

Čo je bunková membrána

Samotné slovo „membrána“ je preložené z latinčiny ako „film“, hoci membrána nie je len druh filmu, v ktorom je bunka zabalená, ale kombinácia dvoch filmov, ktoré sú navzájom prepojené a majú rôzne vlastnosti. Bunková membrána je v skutočnosti trojvrstvový lipoproteínový (tukový proteín) obal, ktorý oddeľuje každú bunku od susedných buniek a prostredia a vykonáva riadenú výmenu medzi bunkami a prostredím, toto je akademická definícia toho, čo je bunka membrána je.

Hodnota membrány je jednoducho obrovská, pretože nielenže oddeľuje jednu bunku od druhej, ale zabezpečuje aj interakciu bunky ako s ostatnými bunkami, tak aj s prostredím.

História výskumu bunkových membrán

Dôležitý príspevok k štúdiu bunkovej membrány urobili dvaja nemeckí vedci Gorter a Grendel už v roku 1925. Vtedy sa im podarilo uskutočniť komplexný biologický experiment na červených krvinkách – erytrocytoch, počas ktorého vedci dostali takzvané „tiene“, prázdne obaly erytrocytov, ktoré sa poskladali do jednej kôpky a zmerali povrch, a tiež vypočítal množstvo lipidov v nich. Vedci na základe množstva získaných lipidov dospeli k záveru, že ich stačí na dvojitú vrstvu bunkovej membrány.

V roku 1935 ďalšia dvojica výskumníkov bunkových membrán, tentoraz Američania Daniel a Dawson, po sérii dlhých experimentov určila obsah bielkovín v bunkovej membráne. Inak sa nedalo vysvetliť, prečo má membrána také vysoké povrchové napätie. Vedci šikovne predstavili model bunkovej membrány v podobe sendviča, v ktorom úlohu chleba zohrávajú homogénne lipidovo-proteínové vrstvy a medzi nimi je namiesto masla prázdnota.

V roku 1950, s príchodom elektronickej teórie Daniela a Dawsona, už bolo možné potvrdiť praktické pozorovania – na mikrosnímkach bunkovej membrány boli jasne viditeľné vrstvy lipidových a proteínových hlavičiek a tiež prázdny priestor medzi nimi.

V roku 1960 americký biológ J. Robertson vypracoval teóriu o trojvrstvovej štruktúre bunkových membrán, ktorá bola dlho považovaná za jedinú pravdivú, no s ďalším rozvojom vedy sa začali objavovať pochybnosti o jej neomylnosti. Takže napríklad z hľadiska buniek by bolo ťažké a namáhavé prepraviť potrebné užitočné látky cez celý „sendvič“

A až v roku 1972 boli americkí biológovia S. Singer a G. Nicholson schopní vysvetliť nezrovnalosti Robertsonovej teórie pomocou nového fluidno-mozaikového modelu bunkovej membrány. Zistili najmä, že bunková membrána nie je zložením homogénna, navyše je asymetrická a naplnená kvapalinou. Okrem toho sú bunky v neustálom pohybe. A notoricky známe proteíny, ktoré tvoria bunkovú membránu, majú rôzne štruktúry a funkcie.

Vlastnosti a funkcie bunkovej membrány

Teraz sa pozrime, aké funkcie vykonáva bunková membrána:

Bariérová funkcia bunkovej membrány - membrána ako skutočná pohraničná stráž stráži hranice bunky, oneskoruje, neprepúšťa škodlivé alebo jednoducho nevhodné molekuly.

Transportná funkcia bunkovej membrány – membrána je nielen pohraničnou strážou pri bránach bunky, ale aj akýmsi colným kontrolným bodom, cez ktorý neustále prechádza výmena užitočných látok s inými bunkami a prostredím.

Funkcia matice - je to bunková membrána, ktorá určuje umiestnenie voči sebe navzájom, reguluje interakciu medzi nimi.

Mechanická funkcia - je zodpovedná za obmedzenie jednej bunky od druhej a paralelne za správne spojenie buniek medzi sebou, za ich formovanie do homogénneho tkaniva.

Ochranná funkcia bunkovej membrány je základom pre budovanie ochranného štítu bunky. V prírode môže byť táto funkcia príkladom tvrdého dreva, hustej kože, ochranného obalu, to všetko vďaka ochrannej funkcii membrány.

Enzymatická funkcia je ďalšou dôležitou funkciou, ktorú vykonávajú niektoré bunkové proteíny. Napríklad v dôsledku tejto funkcie dochádza k syntéze tráviacich enzýmov v črevnom epiteli.

Okrem toho sa bunkový metabolizmus uskutočňuje cez bunkovú membránu, ktorá môže prebiehať v troch rôznych reakciách:

• Fagocytóza je bunková výmena, pri ktorej fagocytárne bunky vložené do membrány zachytávajú a trávia rôzne živiny.
• Pinocytóza - je proces zachytenia bunkovou membránou, molekuly tekutiny v kontakte s ňou. Na tento účel sa na povrchu membrány vytvárajú špeciálne úponky, ktoré akoby obklopovali kvapku kvapaliny a vytvárali bublinu, ktorú membrána následne „prehltne“.
• Exocytóza – je reverzný proces, kedy bunka uvoľňuje sekrečnú funkčnú tekutinu cez membránu na povrch.

Štruktúra bunkovej membrány

V bunkovej membráne sú tri triedy lipidov:

• fosfolipidy (sú kombináciou tukov a fosforu),
• glykolipidy (kombinácia tukov a sacharidov),
• cholesterolu.

Fosfolipidy a glykolipidy zase pozostávajú z hydrofilnej hlavy, do ktorej zasahujú dva dlhé hydrofóbne chvosty. Cholesterol na druhej strane zaberá priestor medzi týmito chvostmi a bráni im v ohýbaní, to všetko v niektorých prípadoch spôsobuje, že membrána určitých buniek je veľmi pevná. K tomu všetkému molekuly cholesterolu regulujú štruktúru bunkovej membrány.

Ale nech je to akokoľvek, najdôležitejšou súčasťou štruktúry bunkovej membrány je proteín, alebo skôr rôzne proteíny, ktoré zohrávajú rôzne dôležité úlohy. Napriek rôznorodosti proteínov obsiahnutých v membráne existuje niečo, čo ich spája – prstencové lipidy sa nachádzajú okolo všetkých membránových proteínov. Prstencové lipidy sú špeciálne štruktúrované tuky, ktoré slúžia ako akási ochranná škrupina pre bielkoviny, bez ktorej by jednoducho nefungovali.

Štruktúra bunkovej membrány má tri vrstvy: základom bunkovej membrány je homogénna tekutá lipidová vrstva. Bielkoviny ho pokrývajú z oboch strán ako mozaika. Sú to bielkoviny, ktoré okrem vyššie opísaných funkcií plnia aj úlohu zvláštnych kanálikov, ktorými cez membránu prechádzajú látky, ktoré nie sú schopné preniknúť do tekutej vrstvy membrány. Patria sem napríklad ióny draslíka a sodíka, pre ich prienik cez membránu príroda poskytuje špeciálne iónové kanály bunkových membrán. Inými slovami, proteíny zabezpečujú priepustnosť bunkových membrán.

Ak sa pozrieme na bunkovú membránu cez mikroskop, uvidíme vrstvu lipidov tvorenú malými guľovitými molekulami, na ktorých plávajú bielkoviny ako na mori. Teraz viete, aké látky sú súčasťou bunkovej membrány.

Bunková membrána, video

A na záver vzdelávacie video o bunkovej membráne.

9.5.1. Jednou z hlavných funkcií membrán je účasť na transporte látok. Tento proces zabezpečujú tri hlavné mechanizmy: jednoduchá difúzia, uľahčená difúzia a aktívny transport (obrázok 9.10). Pamätajte na najdôležitejšie vlastnosti týchto mechanizmov a príklady prepravovaných látok v každom prípade.

Obrázok 9.10. Mechanizmy transportu molekúl cez membránu

jednoduchá difúzia- prenos látok cez membránu bez účasti špeciálnych mechanizmov. Transport prebieha pozdĺž koncentračného gradientu bez spotreby energie. Malé biomolekuly - H2O, CO2, O2, močovina, hydrofóbne nízkomolekulárne látky sú transportované jednoduchou difúziou. Rýchlosť jednoduchej difúzie je úmerná koncentračnému gradientu.

Uľahčená difúzia- prenos látok cez membránu pomocou proteínových kanálov alebo špeciálnych nosných proteínov. Vykonáva sa pozdĺž koncentračného gradientu bez spotreby energie. Transportujú sa monosacharidy, aminokyseliny, nukleotidy, glycerol, niektoré ióny. Charakteristická je saturačná kinetika - pri určitej (saturačnej) koncentrácii prenášanej látky sa prenosu zúčastňujú všetky molekuly nosiča a transportná rýchlosť dosahuje hraničnú hodnotu.

aktívny transport- tiež vyžaduje účasť špeciálnych nosných proteínov, ale prenos prebieha proti koncentračnému gradientu, a preto vyžaduje energiu. Pomocou tohto mechanizmu sú cez bunkovú membránu transportované ióny Na+, K+, Ca2+, Mg2+ a cez mitochondriálnu membránu protóny. Aktívny transport látok je charakterizovaný kinetikou nasýtenia.

9.5.2. Príkladom transportného systému, ktorý vykonáva aktívny transport iónov, je Na+,K+-adenozíntrifosfatáza (Na+,K+-ATPáza alebo Na+,K+-pumpa). Tento proteín sa nachádza v hrúbke plazmatickej membrány a je schopný katalyzovať reakciu hydrolýzy ATP. Energia uvoľnená pri hydrolýze 1 molekuly ATP sa využíva na prenos 3 iónov Na + z bunky do extracelulárneho priestoru a 2 iónov K + v opačnom smere (obrázok 9.11). V dôsledku pôsobenia Na +, K + -ATPázy vzniká koncentračný rozdiel medzi cytosólom bunky a extracelulárnou tekutinou. Pretože transport iónov je neekvivalentný, vzniká rozdiel v elektrických potenciáloch. Vzniká tak elektrochemický potenciál, ktorý je súčtom energie rozdielu elektrických potenciálov Δφ a energie rozdielu koncentrácií látok ΔС na oboch stranách membrány.

Obrázok 9.11. Schéma Na+, K+ -čerpadla.

9.5.3. Prenos častíc a makromolekulárnych zlúčenín cez membrány

Spolu s transportom organických látok a iónov uskutočňovaným nosičmi existuje v bunke veľmi špeciálny mechanizmus určený na absorbovanie a odstraňovanie makromolekulárnych zlúčenín z bunky zmenou tvaru biomembrány. Takýto mechanizmus je tzv vezikulárny transport.

Obrázok 9.12. Typy vezikulárneho transportu: 1 - endocytóza; 2 - exocytóza.

Pri prenose makromolekúl dochádza k postupnej tvorbe a fúzii vezikúl (vezikúl) obklopených membránou. Podľa smeru transportu a povahy prenášaných látok sa rozlišujú tieto typy vezikulárneho transportu:

Endocytóza(Obrázok 9.12, 1) - prenos látok do bunky. V závislosti od veľkosti výsledných vezikúl existujú:

a) pinocytóza - absorpcia tekutých a rozpustených makromolekúl (proteíny, polysacharidy, nukleové kyseliny) pomocou malých bubliniek (priemer 150 nm);

b) fagocytóza — absorpcia veľkých častíc, ako sú mikroorganizmy alebo zvyšky buniek. V tomto prípade sa vytvárajú veľké vezikuly, nazývané fagozómy s priemerom väčším ako 250 nm.

Pinocytóza je charakteristická pre väčšinu eukaryotických buniek, zatiaľ čo veľké častice sú absorbované špecializovanými bunkami - leukocytmi a makrofágmi. V prvom štádiu endocytózy sa na povrchu membrány adsorbujú látky alebo častice, tento proces prebieha bez spotreby energie. V ďalšom štádiu sa membrána s adsorbovanou látkou prehĺbi do cytoplazmy; výsledné miestne invaginácie plazmatickej membrány sú vyrezané z povrchu bunky, čím sa vytvárajú vezikuly, ktoré potom migrujú do bunky. Tento proces je spojený systémom mikrofilamentov a je energeticky závislý. Vezikuly a fagozómy, ktoré vstupujú do bunky, sa môžu zlúčiť s lyzozómami. Enzýmy obsiahnuté v lyzozómoch rozkladajú látky obsiahnuté vo vezikulách a fagozómoch na produkty s nízkou molekulovou hmotnosťou (aminokyseliny, monosacharidy, nukleotidy), ktoré sú transportované do cytosólu, kde ich môže bunka využiť.

Exocytóza(Obrázok 9.12, 2) - prenos častíc a veľkých zlúčenín z bunky. Tento proces, podobne ako endocytóza, prebieha absorpciou energie. Hlavné typy exocytózy sú:

a) sekrétu - odstránenie vo vode rozpustných zlúčenín z bunky, ktoré sa používajú alebo ovplyvňujú iné bunky tela. Môžu ho vykonávať tak nešpecializované bunky, ako aj bunky žliaz s vnútornou sekréciou, sliznica gastrointestinálneho traktu, prispôsobená na vylučovanie látok, ktoré produkujú (hormóny, neurotransmitery, proenzýmy), v závislosti od špecifických potrieb organizmu .

Vylučované proteíny sa syntetizujú na ribozómoch spojených s membránami hrubého endoplazmatického retikula. Tieto proteíny sú následne transportované do Golgiho aparátu, kde sú modifikované, koncentrované, triedené a následne zabalené do vezikúl, ktoré sú štiepené do cytosolu a následne fúzované s plazmatickou membránou tak, že obsah vezikúl je mimo bunky.

Na rozdiel od makromolekúl sú malé vylučované častice, ako sú protóny, transportované z bunky pomocou uľahčenej difúzie a aktívnych transportných mechanizmov.

b) vylučovanie - odstránenie z bunky látok, ktoré sa nedajú použiť (napríklad odstránenie retikulárnej látky z retikulocytov pri erytropoéze, čo je agregovaný zvyšok organel). Mechanizmus vylučovania zrejme spočíva v tom, že vylučované častice sú najskôr v cytoplazmatickom vezikule, ktorý sa potom spája s plazmatickou membránou.

Všetky živé organizmy na Zemi sú tvorené bunkami a každá bunka je obklopená ochranným obalom – membránou. Funkcie membrány však nie sú obmedzené na ochranu organel a oddelenie jednej bunky od druhej. Bunková membrána je komplexný mechanizmus, ktorý sa priamo podieľa na reprodukcii, regenerácii, výžive, dýchaní a mnohých ďalších dôležitých funkciách buniek.

Pojem „bunková membrána“ sa používa približne sto rokov. Slovo "membrána" v preklade z latinčiny znamená "film". Ale v prípade bunkovej membrány by bolo správnejšie hovoriť o kombinácii dvoch fólií prepojených určitým spôsobom, navyše rôzne strany týchto fólií majú rôzne vlastnosti.

Bunková membrána (cytolema, plazmalema) je trojvrstvový lipoproteínový (tukovo-proteínový) obal, ktorý oddeľuje každú bunku od susedných buniek a prostredia a vykonáva riadenú výmenu medzi bunkami a prostredím.

V tejto definícii nie je rozhodujúce, že bunková membrána oddeľuje jednu bunku od druhej, ale že zabezpečuje jej interakciu s ostatnými bunkami a prostredím. Membrána je veľmi aktívna, neustále pracujúca štruktúra bunky, ktorej je od prírody pridelených veľa funkcií. Z nášho článku sa dozviete všetko o zložení, štruktúre, vlastnostiach a funkciách bunkovej membrány, ako aj o nebezpečenstve, ktoré pre ľudské zdravie predstavujú poruchy fungovania bunkových membrán.

História výskumu bunkových membrán

V roku 1925 boli dvaja nemeckí vedci Gorter a Grendel schopní vykonať zložitý experiment na ľudských červených krvinkách, erytrocytoch. Pomocou osmotického šoku vedci získali takzvané „tiene“ – prázdne schránky červených krviniek, potom ich dali na jednu hromadu a zmerali povrch. Ďalším krokom bol výpočet množstva lipidov v bunkovej membráne. Vedci pomocou acetónu izolovali lipidy z „tieňov“ a určili, že ich stačí akurát na dvojitú súvislú vrstvu.

Počas experimentu sa však urobili dve hrubé chyby:

Použitie acetónu neumožňuje izoláciu všetkých lipidov z membrán;

Plocha povrchu „tieňov“ bola vypočítaná suchou hmotnosťou, čo je tiež nesprávne.

Keďže prvá chyba dávala vo výpočtoch mínus a druhá plus, celkový výsledok sa ukázal byť prekvapivo presný a nemeckí vedci priniesli do vedeckého sveta najdôležitejší objav – lipidovú dvojvrstvu bunkovej membrány.

V roku 1935 ďalšia dvojica výskumníkov, Danielly a Dawson, po dlhých experimentoch na bilipidových filmoch dospela k záveru, že proteíny sú prítomné v bunkových membránach. Neexistoval žiadny iný spôsob, ako vysvetliť, prečo majú tieto filmy také vysoké povrchové napätie. Vedci predstavili verejnosti schematický model bunkovej membrány podobnej sendviču, kde úlohu krajcov chleba zohrávajú homogénne lipidovo-proteínové vrstvy a medzi nimi je namiesto oleja prázdnota.

V roku 1950 sa pomocou prvého elektrónového mikroskopu podarilo čiastočne potvrdiť Daniellyho-Dawsonovu teóriu - mikrofotografie bunkovej membrány jasne ukázali dve vrstvy pozostávajúce z lipidových a proteínových hlavičiek a medzi nimi priehľadný priestor vyplnený len chvostíkmi lipidov a bielkoviny.

V roku 1960, vedený týmito údajmi, americký mikrobiológ J. Robertson vypracoval teóriu o trojvrstvovej štruktúre bunkových membrán, ktorá bola dlho považovaná za jedinú pravdivú. S rozvojom vedy sa však rodilo čoraz viac pochybností o homogenite týchto vrstiev. Z hľadiska termodynamiky je takáto štruktúra mimoriadne nepriaznivá - pre bunky by bolo veľmi ťažké transportovať látky dovnútra a von cez celý „sendvič“. Navyše je dokázané, že bunkové membrány rôznych tkanív majú rôznu hrúbku a spôsob uchytenia, čo je spôsobené rôznymi funkciami orgánov.

V roku 1972 mikrobiológovia S.D. Speváčka a G.L. Nicholsonovi sa podarilo vysvetliť všetky nezrovnalosti Robertsonovej teórie pomocou nového, fluidno-mozaikového modelu bunkovej membrány. Vedci zistili, že membrána je heterogénna, asymetrická, naplnená tekutinou a jej bunky sú v neustálom pohybe. A proteíny, ktoré ju tvoria, majú inú štruktúru a účel, navyše sú umiestnené inak vo vzťahu k bilipidovej vrstve membrány.

Bunkové membrány obsahujú tri typy proteínov:

Periférne - pripevnené k povrchu filmu;

polointegrálny- čiastočne preniknúť do bilipidovej vrstvy;

Integrálne - úplne prenikajú membránou.

Periférne proteíny sú spojené s hlavami membránových lipidov prostredníctvom elektrostatickej interakcie a nikdy nevytvoria súvislú vrstvu, ako sa predtým verilo. A polointegrálne a integrálne proteíny slúžia na transport kyslíka a živín do bunky, ako aj na odstraňovanie rozpadu. produkty z nej a ďalšie pre niekoľko dôležitých funkcií, o ktorých sa dozviete neskôr.

Bunková membrána vykonáva tieto funkcie:

Bariéra – priepustnosť membrány pre rôzne typy molekúl nie je rovnaká.Na obídenie bunkovej membrány musí mať molekula určitú veľkosť, chemické vlastnosti a elektrický náboj. Škodlivé alebo nevhodné molekuly v dôsledku bariérovej funkcie bunkovej membrány jednoducho nemôžu vstúpiť do bunky. Napríklad pomocou peroxidovej reakcie membrána chráni cytoplazmu pred peroxidmi, ktoré sú pre ňu nebezpečné;

Transport - cez membránu prechádza pasívna, aktívna, regulovaná a selektívna výmena. Pasívny metabolizmus je vhodný pre látky rozpustné v tukoch a plyny pozostávajúce z veľmi malých molekúl. Takéto látky prenikajú do bunky a von z bunky bez výdaja energie, voľne, difúziou. Ak je to potrebné, aktivuje sa aktívna transportná funkcia bunkovej membrány, ale ťažko transportovateľné látky je potrebné preniesť do bunky alebo z bunky. Napríklad tie, ktoré majú veľkú molekulovú veľkosť alebo nie sú schopné prejsť cez bilipidovú vrstvu v dôsledku hydrofóbnosti. Potom začnú pracovať proteínové pumpy, vrátane ATPázy, ktorá je zodpovedná za absorpciu iónov draslíka do bunky a vypudzovanie iónov sodíka z nej. Regulovaný transport je nevyhnutný pre sekréciu a fermentačné funkcie, napríklad keď bunky produkujú a vylučujú hormóny alebo žalúdočnú šťavu. Všetky tieto látky opúšťajú bunky špeciálnymi kanálmi a v danom objeme. A selektívna transportná funkcia je spojená s veľmi integrálnymi proteínmi, ktoré prenikajú membránou a slúžia ako kanál pre vstup a výstup presne definovaných typov molekúl;

Matrix - bunková membrána určuje a fixuje umiestnenie organel voči sebe navzájom (jadro, mitochondrie, chloroplasty) a reguluje interakciu medzi nimi;

Mechanické - zabezpečuje oddelenie jednej bunky od druhej a zároveň správne spojenie buniek do homogénneho tkaniva a odolnosť orgánov voči deformácii;

Ochranné - ako u rastlín, tak aj u živočíchov slúži bunková membrána ako základ pre vybudovanie ochranného rámu. Príkladom je tvrdé drevo, hustá šupka, ostnaté tŕne. Vo svete zvierat je tiež veľa príkladov ochrannej funkcie bunkových membrán – panciera korytnačky, chitínový pancier, kopytá a rohy;

Energia - procesy fotosyntézy a bunkového dýchania by boli nemožné bez účasti proteínov bunkovej membrány, pretože bunky si vymieňajú energiu pomocou proteínových kanálov;

Receptor – proteíny uložené v bunkovej membráne môžu mať ešte jednu dôležitú funkciu. Slúžia ako receptory, cez ktoré bunka dostáva signál od hormónov a neurotransmiterov. A to je zase nevyhnutné pre vedenie nervových impulzov a normálny priebeh hormonálnych procesov;

Enzymatická - ďalšia dôležitá funkcia vlastná niektorým proteínom bunkových membrán. Napríklad v črevnom epiteli sa pomocou takýchto proteínov syntetizujú tráviace enzýmy;

Biopotenciál- koncentrácia draselných iónov vo vnútri bunky je oveľa vyššia ako vonku a koncentrácia sodíkových iónov je naopak väčšia vonku ako vo vnútri. To vysvetľuje potenciálny rozdiel: vo vnútri bunky je náboj negatívny, vonku je pozitívny, čo prispieva k pohybu látok do bunky a von v ktoromkoľvek z troch typov metabolizmu - fagocytóza, pinocytóza a exocytóza;

Značenie – na povrchu bunkových membrán sú takzvané „štítky“ – antigény pozostávajúce z glykoproteínov (proteínov s rozvetvenými bočnými oligosacharidovými reťazcami, ktoré sú na nich naviazané). Keďže postranné reťazce môžu mať obrovské množstvo konfigurácií, každý typ bunky dostáva svoju vlastnú jedinečnú značku, ktorá umožňuje iným bunkám v tele ich rozpoznať „z pohľadu“ a správne na ne reagovať. Preto napríklad ľudské imunitné bunky, makrofágy, ľahko rozpoznajú cudzinca, ktorý sa dostal do tela (infekcia, vírus) a pokúsia sa ho zničiť. To isté sa deje s chorými, zmutovanými a starými bunkami – zmení sa štítok na ich bunkovej membráne a telo sa ich zbaví.

Bunková výmena prebieha cez membrány a môže sa uskutočniť tromi hlavnými typmi reakcií:

Fagocytóza je bunkový proces, pri ktorom fagocytárne bunky vložené do membrány zachytávajú a trávia pevné častice živín. V ľudskom tele sa fagocytóza uskutočňuje membránami dvoch typov buniek: granulocyty (granulárne leukocyty) a makrofágy (bunky zabíjajúce imunitu);

Pinocytóza je proces zachytávania molekúl kvapaliny, ktoré s ňou prichádzajú do kontaktu povrchom bunkovej membrány. Na výživu podľa typu pinocytózy bunka na svojej membráne vyrastie tenké nadýchané výrastky vo forme antén, ktoré akoby obklopujú kvapku tekutiny a získa sa bublina. Najprv táto vezikula vyčnieva nad povrch membrány a potom je „prehltnutá“ - skrýva sa vo vnútri bunky a jej steny sa spájajú s vnútorným povrchom bunkovej membrány. Pinocytóza sa vyskytuje takmer vo všetkých živých bunkách;

Exocytóza je reverzný proces, pri ktorom sa vo vnútri bunky tvoria vezikuly so sekrečnou funkčnou tekutinou (enzým, hormón), ktorá sa musí z bunky nejakým spôsobom dostať do okolia. Aby to bolo možné, bublina najskôr splynie s vnútorným povrchom bunkovej membrány, potom sa vydutie smerom von, praskne, vytlačí obsah a opäť sa spojí s povrchom membrány, tentoraz zvonku. Exocytóza prebieha napríklad v bunkách črevného epitelu a kôry nadobličiek.

Bunkové membrány obsahujú tri triedy lipidov:

fosfolipidy;

glykolipidy;

Cholesterol.

Fosfolipidy (kombinácia tukov a fosforu) a glykolipidy (kombinácia tukov a sacharidov) zase pozostávajú z hydrofilnej hlavy, z ktorej vychádzajú dva dlhé hydrofóbne chvosty. Ale cholesterol niekedy zaberá priestor medzi týmito dvoma chvostmi a nedovoľuje im ohýbať sa, čo spôsobuje, že membrány niektorých buniek sú tuhé. Okrem toho molekuly cholesterolu zefektívňujú štruktúru bunkových membrán a zabraňujú prechodu polárnych molekúl z jednej bunky do druhej.

Ale najdôležitejšou zložkou, ako je zrejmé z predchádzajúcej časti o funkciách bunkových membrán, sú proteíny. Ich zloženie, účel a umiestnenie sú veľmi rôznorodé, ale je tu niečo spoločné, čo ich všetky spája: prstencové lipidy sa vždy nachádzajú okolo proteínov bunkových membrán. Ide o špeciálne tuky, ktoré sú jasne štruktúrované, stabilné, majú vo svojom zložení viac nasýtených mastných kyselín a uvoľňujú sa z membrán spolu so „sponzorovanými“ bielkovinami. Ide o akúsi osobnú ochrannú schránku pre proteíny, bez ktorej by jednoducho nefungovali.

Štruktúra bunkovej membrány je trojvrstvová. V strede leží relatívne homogénna tekutá bilipidová vrstva a bielkoviny ju po oboch stranách pokrývajú akousi mozaikou, čiastočne prenikajúcou do hrúbky. To znamená, že by bolo nesprávne myslieť si, že vonkajšie proteínové vrstvy bunkových membrán sú súvislé. Proteíny, okrem svojich komplexných funkcií, sú potrebné v membráne, aby prešli do buniek a transportovali z nich tie látky, ktoré nie sú schopné preniknúť do tukovej vrstvy. Napríklad ióny draslíka a sodíka. Pre nich sú k dispozícii špeciálne proteínové štruktúry - iónové kanály, o ktorých budeme podrobnejšie diskutovať nižšie.

Ak sa pozriete na bunkovú membránu cez mikroskop, môžete vidieť vrstvu lipidov tvorenú najmenšími guľovitými molekulami, pozdĺž ktorých sa podobne ako pri mori vznášajú veľké bielkovinové bunky rôznych tvarov. Presne tie isté membrány rozdeľujú vnútorný priestor každej bunky na kompartmenty, v ktorých je pohodlne umiestnené jadro, chloroplasty a mitochondrie. Ak by vnútri bunky neboli žiadne samostatné „miestnosti“, organely by sa zlepili a nemohli by správne vykonávať svoje funkcie.

Bunka je súbor organel štruktúrovaných a ohraničených membránami, ktorý sa podieľa na komplexe energetických, metabolických, informačných a reprodukčných procesov zabezpečujúcich životnú činnosť organizmu.

Ako je zrejmé z tejto definície, membrána je najdôležitejšou funkčnou zložkou každej bunky. Jeho význam je taký veľký ako význam jadra, mitochondrií a iných bunkových organel. A jedinečné vlastnosti membrány sú spôsobené jej štruktúrou: pozostáva z dvoch filmov zlepených špeciálnym spôsobom. Molekuly fosfolipidov v membráne sú umiestnené s hydrofilnými hlavami smerom von a hydrofóbnymi chvostmi dovnútra. Preto je jedna strana fólie zmáčaná vodou, zatiaľ čo druhá nie. Tieto filmy sú teda navzájom spojené nezmáčateľnými stranami dovnútra a vytvárajú bilipidovú vrstvu obklopenú molekulami proteínov. Toto je samotná „sendvičová“ štruktúra bunkovej membrány.

Iónové kanály bunkových membrán

Pozrime sa podrobnejšie na princíp fungovania iónových kanálov. Na čo sú potrebné? Faktom je, že cez lipidovú membránu môžu voľne prenikať iba látky rozpustné v tukoch - sú to samotné plyny, alkoholy a tuky. Takže napríklad v červených krvinkách dochádza k neustálej výmene kyslíka a oxidu uhličitého, a preto sa naše telo nemusí uchýliť k žiadnym ďalším trikom. Ale čo keď je potrebné transportovať vodné roztoky, ako sú sodné a draselné soli, cez bunkovú membránu?

Vydláždiť cestu takýmto látkam v bilipidovej vrstve by bolo nemožné, pretože otvory by sa okamžite stiahli a zlepili späť, taká je štruktúra akéhokoľvek tukového tkaniva. Príroda však ako vždy našla východisko zo situácie a vytvorila špeciálne štruktúry na transport bielkovín.

Existujú dva typy vodivých proteínov:

Transportéry sú semiintegrálne proteínové pumpy;

Channeloformery sú integrálne proteíny.

Proteíny prvého typu sú čiastočne ponorené do bilipidovej vrstvy bunkovej membrány a hľadia von svojimi hlavami a v prítomnosti požadovanej látky sa začnú správať ako pumpa: priťahujú molekulu a nasávajú ju do bunka. A proteíny druhého typu, integrálne, majú predĺžený tvar a sú umiestnené kolmo na bilipidovú vrstvu bunkovej membrány a prenikajú cez ňu. Cez ne, ako cez tunely, sa do bunky a von z nej presúvajú látky, ktoré nie sú schopné prejsť cez tuk. Cez iónové kanály prenikajú draselné ióny do bunky a hromadia sa v nej, zatiaľ čo sodíkové ióny sú naopak vynášané von. Existuje rozdiel v elektrických potenciáloch, tak nevyhnutných pre správne fungovanie všetkých buniek nášho tela.

Najdôležitejšie závery o štruktúre a funkciách bunkových membrán

Teória vždy vyzerá zaujímavo a sľubne, ak sa dá užitočne aplikovať v praxi. Objav štruktúry a funkcií bunkových membrán ľudského tela umožnil vedcom urobiť skutočný prielom vo vede všeobecne, a najmä v medicíne. Nie je náhoda, že sme sa tak podrobne zaoberali iónovými kanálmi, pretože práve tu leží odpoveď na jednu z najdôležitejších otázok našej doby: prečo ľudia čoraz častejšie ochorejú na onkológiu?

Rakovina si každoročne vyžiada približne 17 miliónov životov na celom svete a je štvrtou najčastejšou príčinou všetkých úmrtí. Podľa WHO sa výskyt rakoviny neustále zvyšuje a do konca roku 2020 by mohol dosiahnuť 25 miliónov ročne.

Čo vysvetľuje skutočnú epidémiu rakoviny a čo s ňou má spoločné funkcia bunkových membrán? Poviete si: dôvod je v zlých podmienkach prostredia, podvýžive, zlozvykoch a ťažkej dedičnosti. A, samozrejme, budete mať pravdu, ale ak sa budeme o probléme baviť podrobnejšie, tak dôvodom je prekyslenie ľudského organizmu. Vyššie uvedené negatívne faktory vedú k narušeniu bunkových membrán, bránia dýchaniu a výžive.

Tam, kde by malo byť plus, sa vytvorí mínus a bunka nemôže normálne fungovať. Ale rakovinové bunky nepotrebujú ani kyslík, ani zásadité prostredie – sú schopné využívať anaeróbny typ výživy. Preto v podmienkach nedostatku kyslíka a mimo škálových hodnôt pH zdravé bunky mutujú, chcú sa prispôsobiť prostrediu a stávajú sa rakovinovými bunkami. Takto človek dostane rakovinu. Aby ste tomu zabránili, stačí piť dostatok čistej vody denne a vzdať sa karcinogénov v potravinách. Ľudia si však spravidla dobre uvedomujú škodlivé produkty a potrebu vysokokvalitnej vody a nerobia nič - dúfajú, že ich problémy obídu.

Keďže lekári poznajú vlastnosti štruktúry a funkcií bunkových membrán rôznych buniek, môžu tieto informácie použiť na poskytnutie cielených, cielených terapeutických účinkov na telo. Mnohé moderné lieky, ktoré sa dostávajú do nášho tela, hľadajú ten správny „cieľ“, ktorým môžu byť iónové kanály, enzýmy, receptory a biomarkery bunkových membrán. Tento spôsob liečby umožňuje dosiahnuť lepšie výsledky s minimálnymi vedľajšími účinkami.

Antibiotiká najnovšej generácie po uvoľnení do krvi nezabíjajú všetky bunky za sebou, ale hľadajú presne bunky patogénu so zameraním na markery v jeho bunkových membránach. Najnovšie lieky proti migréne, triptány, len sťahujú zapálené cievy v mozgu, takmer bez účinku na srdce a periférny obehový systém. A potrebné cievy rozpoznávajú práve podľa bielkovín svojich bunkových membrán. Existuje mnoho takýchto príkladov, takže môžeme s istotou povedať, že poznatky o štruktúre a funkciách bunkových membrán sú základom rozvoja modernej lekárskej vedy a každoročne zachraňujú milióny životov.

vzdelanie: Moskovský lekársky inštitút. I. M. Sechenov, odbor - "Medicína" v roku 1991, v roku 1993 "choroby z povolania", v roku 1996 "Terapia".

Štúdium štruktúry organizmov, ako aj rastlín, zvierat a ľudí, je odvetvie biológie nazývané cytológia. Vedci zistili, že obsah bunky, ktorá sa v nej nachádza, je pomerne zložitý. Je obklopený takzvaným povrchovým aparátom, ktorý zahŕňa vonkajšiu bunkovú membránu, supramembránové štruktúry: glykokalyx a mikrofilamenty, pelikuly a mikrotubuly, ktoré tvoria jeho submembránový komplex.

V tomto článku budeme študovať štruktúru a funkcie vonkajšej bunkovej membrány, ktorá je súčasťou povrchového aparátu rôznych typov buniek.

Aké sú funkcie vonkajšej bunkovej membrány?

Ako už bolo popísané vyššie, vonkajšia membrána je súčasťou povrchového aparátu každej bunky, ktorá úspešne oddeľuje jej vnútorný obsah a chráni bunkové organely pred nepriaznivými podmienkami prostredia. Ďalšou funkciou je zabezpečenie výmeny látok medzi obsahom bunky a tkanivovým mokom, preto vonkajšia bunková membrána transportuje molekuly a ióny vstupujúce do cytoplazmy a tiež pomáha odstraňovať toxíny a prebytočné toxické látky z bunky.

Štruktúra bunkovej membrány

Membrány alebo plazmalemy rôznych typov buniek sa navzájom veľmi líšia. Predovšetkým chemická štruktúra, ako aj relatívny obsah lipidov, glykoproteínov, proteínov v nich a podľa toho aj povaha receptorov v nich. Vonkajšie, ktoré je určené predovšetkým individuálnym zložením glykoproteínov, sa podieľa na rozpoznávaní environmentálnych podnetov a na reakciách samotnej bunky na ich pôsobenie. Niektoré typy vírusov môžu interagovať s proteínmi a glykolipidmi bunkových membrán, v dôsledku čoho prenikajú do bunky. Herpes a chrípkové vírusy môžu použiť na vytvorenie svojho ochranného obalu.

A vírusy a baktérie, takzvané bakteriofágy, sa prichytia na bunkovú membránu a pomocou špeciálneho enzýmu ju v mieste kontaktu rozpustia. Potom molekula vírusovej DNA prechádza do vytvoreného otvoru.

Vlastnosti štruktúry plazmatickej membrány eukaryotov

Pripomeňme si, že vonkajšia bunková membrána plní funkciu transportu, teda prenos látok do a z nej do vonkajšieho prostredia. Na vykonanie takéhoto procesu je potrebná špeciálna štruktúra. V skutočnosti je plazmalema konštantný, univerzálny systém povrchového aparátu pre všetkých. Ide o tenký (2-10 Nm), ale pomerne hustý viacvrstvový film, ktorý pokrýva celý článok. Jeho štruktúru študovali v roku 1972 takí vedci ako D. Singer a G. Nicholson, vytvorili aj fluidno-mozaikový model bunkovej membrány.

Hlavnými chemickými zlúčeninami, ktoré ho tvoria, sú usporiadané molekuly proteínov a určitých fosfolipidov, ktoré sú rozptýlené v tekutom lipidovom prostredí a pripomínajú mozaiku. Bunková membrána sa teda skladá z dvoch vrstiev lipidov, ktorých nepolárne hydrofóbne „chvosty“ sa nachádzajú vo vnútri membrány a polárne hydrofilné hlavičky smerujú k cytoplazme bunky a medzibunkovej tekutine.

Lipidová vrstva je preniknutá veľkými proteínovými molekulami, ktoré tvoria hydrofilné póry. Prostredníctvom nich sa prepravujú vodné roztoky glukózy a minerálnych solí. Niektoré proteínové molekuly sa nachádzajú na vonkajšom aj vnútornom povrchu plazmalemy. Na vonkajšej bunkovej membráne v bunkách všetkých organizmov s jadrami sa teda nachádzajú molekuly sacharidov viazané kovalentnými väzbami s glykolipidmi a glykoproteínmi. Obsah sacharidov v bunkových membránach sa pohybuje od 2 do 10 %.

Štruktúra plazmalemy prokaryotických organizmov

Vonkajšia bunková membrána u prokaryotov plní podobné funkcie ako plazmatické membrány buniek jadrových organizmov, a to: vnímanie a prenos informácií prichádzajúcich z vonkajšieho prostredia, transport iónov a roztokov do bunky a von z bunky a ochranu cytoplazma od cudzích činidiel zvonku. Môže vytvárať mezozómy – štruktúry, ktoré vznikajú, keď plazmalema vyčnieva do bunky. Môžu obsahovať enzýmy zapojené do metabolických reakcií prokaryotov, napríklad pri replikácii DNA, syntéze bielkovín.

Mezozómy obsahujú aj redoxné enzýmy, zatiaľ čo fotosyntetiká obsahujú bakteriochlorofyl (v baktériách) a fykobilín (u siníc).

Úloha vonkajších membrán v medzibunkových kontaktoch

Pokračujúc v odpovedi na otázku, aké funkcie plní vonkajšia bunková membrána, zastavme sa pri jej úlohe v rastlinných bunkách.V rastlinných bunkách sa v stenách vonkajšej bunkovej membrány tvoria póry, ktoré prechádzajú do celulózovej vrstvy. Prostredníctvom nich je možný výstup cytoplazmy bunky von, takéto tenké kanály sa nazývajú plazmodesmata.

Vďaka nim je spojenie medzi susednými rastlinnými bunkami veľmi pevné. V ľudských a zvieracích bunkách sa miesta kontaktu medzi susednými bunkovými membránami nazývajú desmozómy. Sú charakteristické pre endotelové a epiteliálne bunky a nachádzajú sa aj v kardiomyocytoch.

Pomocné formácie plazmalemy

Aby sme pochopili, ako sa rastlinné bunky líšia od zvierat, pomáha študovať štrukturálne vlastnosti ich plazmatických membrán, ktoré závisia od toho, aké funkcie vykonáva vonkajšia bunková membrána. Nad ním v živočíšnych bunkách je vrstva glykokalyxu. Tvoria ho polysacharidové molekuly spojené s proteínmi a lipidmi vonkajšej bunkovej membrány. Vďaka glykokalyxe dochádza k adhézii (zlepovaniu) medzi bunkami, čo vedie k tvorbe tkanív, preto sa podieľa na signalizačnej funkcii plazmalemy - rozpoznávaní environmentálnych podnetov.

Ako prebieha pasívny transport určitých látok cez bunkové membrány

Ako už bolo spomenuté, vonkajšia bunková membrána sa podieľa na procese transportu látok medzi bunkou a vonkajším prostredím. Existujú dva typy transportu cez plazmalemu: pasívny (difúzny) a aktívny transport. Prvý zahŕňa difúziu, uľahčenú difúziu a osmózu. Pohyb látok po koncentračnom gradiente závisí predovšetkým od hmotnosti a veľkosti molekúl prechádzajúcich cez bunkovú membránu. Napríklad malé nepolárne molekuly sa ľahko rozpúšťajú v strednej lipidovej vrstve plazmalemy, pohybujú sa ňou a končia v cytoplazme.

Veľké molekuly organických látok prenikajú do cytoplazmy pomocou špeciálnych nosných proteínov. Sú druhovo špecifické a v kombinácii s časticou alebo iónom ich pasívne transportujú cez membránu pozdĺž koncentračného gradientu (pasívny transport) bez vynaloženia energie. Tento proces je základom takej vlastnosti plazmalemy, ako je selektívna permeabilita. Energia molekúl ATP sa pri tom nevyužije a bunka ju šetrí na iné metabolické reakcie.

Aktívny transport chemických zlúčenín cez plazmalemu

Keďže vonkajšia bunková membrána zabezpečuje prenos molekúl a iónov z vonkajšieho prostredia do bunky a späť, je možné odstraňovať produkty disimilácie, ktorými sú toxíny, smerom von, teda do medzibunkovej tekutiny. sa vyskytuje proti koncentračnému gradientu a vyžaduje použitie energie vo forme molekúl ATP. Zahŕňa tiež nosné proteíny nazývané ATPázy, ktoré sú tiež enzýmami.

Príkladom takéhoto transportu je sodíkovo-draslíková pumpa (sodné ióny prechádzajú z cytoplazmy do vonkajšieho prostredia a draselné ióny sú pumpované do cytoplazmy). Sú toho schopné epitelové bunky čreva a obličiek. Odrodami tohto spôsobu prenosu sú procesy pinocytózy a fagocytózy. Po preštudovaní funkcií, ktoré vykonáva vonkajšia bunková membrána, je možné zistiť, že heterotrofné protisty, ako aj bunky vyšších živočíšnych organizmov, napríklad leukocyty, sú schopné pino- a fagocytózy.

Bioelektrické procesy v bunkových membránach

Zistilo sa, že existuje potenciálny rozdiel medzi vonkajším povrchom plazmalemy (je kladne nabitý) a parietálnou vrstvou cytoplazmy, ktorá je nabitá záporne. Nazývalo sa to pokojový potenciál a je súčasťou všetkých živých buniek. A nervové tkanivo má nielen pokojový potenciál, ale je tiež schopné viesť slabé bioprúdy, čo sa nazýva proces excitácie. Vonkajšie membrány nervových buniek-neurónov, ktoré dostávajú podráždenie z receptorov, začínajú meniť náboje: ióny sodíka masívne vstupujú do bunky a povrch plazmalemy sa stáva elektronegatívnym. A parietálna vrstva cytoplazmy v dôsledku prebytku katiónov dostáva kladný náboj. To vysvetľuje, prečo sa vonkajšia bunková membrána neurónu dobíja, čo spôsobuje vedenie nervových impulzov, ktoré sú základom procesu excitácie.