Ang istraktura ng panlabas na lamad ng cell. Ang istraktura at pag-andar ng biological membranes

delimitasyon ( hadlang) - paghiwalayin ang mga nilalaman ng cellular mula sa panlabas na kapaligiran;

I-regulate ang palitan sa pagitan ng cell at ng kapaligiran;

Hatiin ang mga cell sa mga compartment, o compartment, na idinisenyo para sa ilang espesyal na metabolic pathway ( naghihiwalay);

Ito ang lugar ng ilang mga reaksiyong kemikal (magaan na reaksyon ng photosynthesis sa mga chloroplast, oxidative phosphorylation sa panahon ng paghinga sa mitochondria);

Magbigay ng komunikasyon sa pagitan ng mga selula sa mga tisyu ng mga multicellular na organismo;

Transportasyon- nagdadala ng transmembrane transport.

Receptor- ay ang site ng lokalisasyon ng mga receptor site na kinikilala ang panlabas na stimuli.

Transportasyon ng mga sangkap sa pamamagitan ng lamad ay isa sa mga nangungunang pag-andar ng lamad, na nagsisiguro sa pagpapalitan ng mga sangkap sa pagitan ng cell at ng panlabas na kapaligiran. Depende sa mga gastos sa enerhiya para sa paglipat ng mga sangkap, mayroong:

passive transport, o facilitated diffusion;

aktibo (pumipili) na transportasyon na may pakikilahok ng ATP at mga enzyme.

transportasyon sa packaging ng lamad. Mayroong endocytosis (papasok sa cell) at exocytosis (sa labas ng cell) - mga mekanismo na nagdadala ng malalaking particle at macromolecules sa pamamagitan ng lamad. Sa panahon ng endocytosis, ang lamad ng plasma ay bumubuo ng isang invagination, ang mga gilid nito ay nagsasama, at ang isang vesicle ay inilalagay sa cytoplasm. Ang vesicle ay tinatanggal mula sa cytoplasm ng isang solong lamad, na bahagi ng panlabas na cytoplasmic membrane. Makilala ang pagkakaiba sa pagitan ng phagocytosis at pinocytosis. Ang phagocytosis ay ang pagsipsip ng malalaking particle, sa halip solid. Halimbawa, ang phagocytosis ng mga lymphocytes, protozoa, atbp. Ang Pinocytosis ay ang proseso ng pagkuha at pagsipsip ng mga likidong patak na may mga sangkap na natunaw dito.

Ang Exocytosis ay ang proseso ng pag-alis ng iba't ibang mga sangkap mula sa cell. Sa panahon ng exocytosis, ang lamad ng vesicle, o vacuole, ay sumasanib sa panlabas na cyto lamad ng plasma. Ang mga nilalaman ng vesicle ay inalis mula sa ibabaw ng cell, at ang lamad ay kasama sa panlabas na cytoplasmic membrane.

Sa kaibuturan passive Ang transportasyon ng mga hindi nakakargahang molekula ay ang pagkakaiba sa pagitan ng mga konsentrasyon ng hydrogen at mga singil, i.e. electrochemical gradient. Ang mga sangkap ay lilipat mula sa isang lugar na may mas mataas na gradient patungo sa isang lugar na may mas mababa. Ang bilis ng transportasyon ay nakasalalay sa pagkakaiba ng gradient.

Ang simpleng pagsasabog ay ang pagdadala ng mga sangkap nang direkta sa pamamagitan ng lipid bilayer. Katangian ng mga gas, non-polar o maliit na uncharged polar molecule, natutunaw sa taba. Mabilis na tumagos ang tubig sa bilayer, dahil. maliit ang molekula nito at neutral sa kuryente. Ang pagsasabog ng tubig sa mga lamad ay tinatawag na osmosis.

Ang pagsasabog sa pamamagitan ng mga channel ng lamad ay ang transportasyon ng mga sisingilin na molekula at mga ion (Na, K, Ca, Cl) na tumagos sa lamad dahil sa pagkakaroon nito ng mga espesyal na protina na bumubuo ng channel na bumubuo ng mga pores ng tubig.

Ang pinadali na pagsasabog ay ang transportasyon ng mga sangkap sa tulong ng mga espesyal na protina ng transportasyon. Ang bawat protina ay may pananagutan para sa isang mahigpit na tinukoy na molekula o grupo ng mga kaugnay na molekula, nakikipag-ugnayan dito at gumagalaw sa lamad. Halimbawa, ang mga asukal, amino acid, nucleotides at iba pang polar molecule.

aktibong transportasyon na isinasagawa ng mga protina - carrier (ATPase) laban sa isang electrochemical gradient, na may paggasta ng enerhiya. Ang pinagmulan nito ay mga molekulang ATP. Halimbawa, ang sodium-potassium pump.

Ang konsentrasyon ng potasa sa loob ng cell ay mas mataas kaysa sa labas nito, at sodium - vice versa. Samakatuwid, ang mga potassium at sodium cations ay passive na nagkakalat sa kahabaan ng gradient ng konsentrasyon sa pamamagitan ng mga pores ng tubig ng lamad. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang pagkamatagusin ng lamad para sa mga potassium ions ay mas mataas kaysa sa mga sodium ions. Alinsunod dito, ang potassium ay mas mabilis na lumalabas sa cell kaysa sa sodium sa cell. Gayunpaman, para sa normal na paggana ng cell, kinakailangan ang isang tiyak na ratio ng 3 potassium at 2 sodium ions. Samakatuwid, mayroong sodium-potassium pump sa lamad, na aktibong nagbobomba ng sodium palabas ng cell, at potassium sa cell. Ang pump na ito ay isang transmembrane membrane protein na may kakayahang mag-rearrange ng conformational. Samakatuwid, maaari itong ilakip sa sarili nito kapwa potassium ions at sodium ions (antiport). Ang proseso ay masinsinang enerhiya:

Ang mga sodium ions at isang molekula ng ATP ay pumapasok sa pump protein mula sa loob ng lamad, at mga potassium ions mula sa labas.

Ang mga sodium ions ay pinagsama sa isang molekula ng protina, at ang protina ay nakakakuha ng aktibidad ng ATPase, i.e. ang kakayahang magdulot ng ATP hydrolysis, na sinamahan ng pagpapalabas ng enerhiya na nagtutulak sa bomba.

Ang phosphate na inilabas sa panahon ng ATP hydrolysis ay nakakabit sa protina, i.e. phosphorylates ng isang protina.

Ang Phosphorylation ay nagdudulot ng pagbabago sa conformational sa protina, hindi nito kayang panatilihin ang mga sodium ions. Pinakawalan sila at lumabas ng selda.

Ang bagong conformation ng protina ay nagtataguyod ng pagdaragdag ng mga potassium ions dito.

Ang pagdaragdag ng mga potassium ions ay nagiging sanhi ng dephosphorylation ng protina. Muli niyang binago ang kanyang anyo.

Ang pagbabago sa conformation ng protina ay humahantong sa paglabas ng mga potassium ions sa loob ng cell.

Ang protina ay muling handa na ilakip ang mga sodium ions sa sarili nito.

Sa isang cycle ng operasyon, ang pump ay nagbobomba ng 3 sodium ions palabas ng cell at nagbomba ng 2 potassium ions.

Cytoplasm- isang obligadong bahagi ng cell, na nakapaloob sa pagitan ng surface apparatus ng cell at ng nucleus. Ito ay isang kumplikadong heterogenous structural complex, na binubuo ng:

hyaloplasm

organelles (permanenteng bahagi ng cytoplasm)

inclusions - pansamantalang bahagi ng cytoplasm.

cytoplasmic matrix(hyaloplasm) ay ang panloob na nilalaman ng cell - isang walang kulay, makapal at transparent na colloidal na solusyon. Ang mga bahagi ng cytoplasmic matrix ay nagsasagawa ng mga proseso ng biosynthesis sa cell, naglalaman ng mga enzyme na kinakailangan para sa pagbuo ng enerhiya, pangunahin dahil sa anaerobic glycolysis.

Mga pangunahing katangian ng cytoplasmic matrix.

Tinutukoy ang mga colloidal na katangian ng cell. Kasama ang mga intracellular membrane ng vacuolar system, maaari itong ituring bilang isang highly heterogenous o multiphase colloidal system.

Nagbibigay ng pagbabago sa lagkit ng cytoplasm, ang paglipat mula sa isang gel (mas makapal) sa isang sol (mas likido), na nangyayari sa ilalim ng impluwensya ng panlabas at panloob na mga kadahilanan.

Nagbibigay ng cyclosis, amoeboid movement, cell division at paggalaw ng pigment sa chromatophores.

Tinutukoy ang polarity ng lokasyon ng mga bahagi ng intracellular.

Nagbibigay ng mga mekanikal na katangian ng mga cell - pagkalastiko, kakayahang pagsamahin, katigasan.

Mga organel- mga permanenteng istruktura ng cellular na tinitiyak ang pagganap ng mga partikular na function ng cell. Depende sa mga tampok ng istraktura, mayroong:

membranous organelles - may istraktura ng lamad. Maaari silang maging single-membrane (ER, Golgi apparatus, lysosomes, vacuoles ng mga cell ng halaman). Dobleng lamad (mitochondria, plastids, nucleus).

Non-membrane organelles - walang istraktura ng lamad (chromosome, ribosome, cell center, cytoskeleton).

General purpose organelles - katangian ng lahat ng mga cell: nucleus, mitochondria, cell center, Golgi apparatus, ribosomes, ER, lysosomes. Kung ang mga organelle ay katangian ng ilang uri ng mga selula, tinatawag silang mga espesyal na organel (halimbawa, myofibrils na kumukuha ng fiber ng kalamnan).

Endoplasmic reticulum- isang solong tuluy-tuloy na istraktura, ang lamad na bumubuo ng maraming invaginations at folds na mukhang tubules, microvacuoles at malalaking cisterns. Ang mga lamad ng EPS, sa isang banda, ay nauugnay sa cell cytoplasmic membrane, at sa kabilang banda, sa panlabas na kaluban nuclear membrane.

Mayroong dalawang uri ng EPS - magaspang at makinis.

Sa magaspang o butil-butil na ER, ang mga cistern at tubules ay nauugnay sa mga ribosom. ay ang panlabas na bahagi ng lamad. Walang koneksyon sa mga ribosom sa isang makinis o agranular na EPS. Ito ang loob ng lamad.

Hindi lihim sa sinuman na ang lahat ng nabubuhay na nilalang sa ating planeta ay binubuo ng kanilang mga selula, ang hindi mabilang na "" organikong bagay. Ang mga cell, naman, ay napapalibutan ng isang espesyal na proteksiyon na shell - isang lamad na gumaganap ng napakahalagang papel sa buhay ng cell, at ang mga pag-andar ng cell membrane ay hindi limitado sa pagprotekta sa cell, ngunit kumakatawan kumplikadong mekanismo kasangkot sa pagpaparami, nutrisyon, pagbabagong-buhay ng cell.

Ano ang cell membrane

Ang salitang "membrane" mismo ay isinalin mula sa Latin bilang "pelikula", bagaman ang lamad ay hindi lamang isang uri ng pelikula kung saan ang cell ay nakabalot, ngunit isang kumbinasyon ng dalawang pelikula na magkakaugnay at may iba't ibang katangian. Sa katunayan, ang cell membrane ay isang tatlong-layer na lipoprotein (fat-protein) shell na naghihiwalay sa bawat cell mula sa kalapit na mga cell at sa kapaligiran, at nagsasagawa ng isang kinokontrol na palitan sa pagitan ng mga cell at ng kapaligiran, ito ang akademikong kahulugan ng kung ano ang isang cell lamad ay.

Ang halaga ng lamad ay napakalaki, dahil hindi lamang nito pinaghihiwalay ang isang cell mula sa isa pa, ngunit tinitiyak din ang pakikipag-ugnayan ng cell, kapwa sa iba pang mga cell at sa kapaligiran.

Kasaysayan ng pananaliksik sa lamad ng cell

Ang isang mahalagang kontribusyon sa pag-aaral ng cell membrane ay ginawa ng dalawang Aleman na siyentipiko na sina Gorter at Grendel noong 1925. Noon ay pinamamahalaang nilang magsagawa ng isang kumplikadong biological na eksperimento sa mga pulang selula ng dugo - mga erythrocytes, kung saan natanggap ng mga siyentipiko ang tinatawag na "mga anino", walang laman na mga shell ng erythrocytes, na nakatiklop sa isang tumpok at sinusukat ang ibabaw na lugar, at gayundin kinakalkula ang dami ng mga lipid sa kanila. Batay sa dami ng mga lipid na nakuha, ang mga siyentipiko ay dumating sa konklusyon na sila ay sapat lamang para sa double layer ng cell membrane.

Noong 1935, isa pang pares ng mga mananaliksik ng cell membrane, sa pagkakataong ito ang mga Amerikano na sina Daniel at Dawson, pagkatapos ng isang serye ng mahabang eksperimento, ay tinutukoy ang nilalaman ng protina sa lamad ng cell. Kung hindi, imposibleng ipaliwanag kung bakit may mataas na index ang lamad pag-igting sa ibabaw. Ang mga siyentipiko ay matalinong nagpakita ng isang modelo ng lamad ng cell sa anyo ng isang sanwits, kung saan ang papel ng tinapay ay nilalaro ng mga homogenous na lipid-protein layer, at sa pagitan ng mga ito sa halip na mantikilya ay kawalan ng laman.

Noong 1950, sa pagdating ng elektronikong teorya ni Daniel at Dawson, posible na kumpirmahin ang mga praktikal na obserbasyon - sa mga micrograph ng lamad ng cell, ang mga layer ng lipid at protina na ulo at pati na rin ang isang walang laman na puwang sa pagitan nila ay malinaw na nakikita.

Noong 1960, ang Amerikanong biologist na si J. Robertson ay bumuo ng isang teorya tungkol sa tatlong-layer na istraktura ng mga lamad ng cell, na sa mahabang panahon ay itinuturing na ang tanging totoo, ngunit may karagdagang pag-unlad agham, nagsimulang lumitaw ang mga pagdududa tungkol sa hindi pagkakamali nito. Kaya, halimbawa, mula sa punto ng view ng mga cell, magiging mahirap at matrabaho ang transportasyon ng mga kinakailangang kapaki-pakinabang na sangkap sa buong "sandwich"

At noong 1972 lamang, naipaliwanag ng mga Amerikanong biologist na sina S. Singer at G. Nicholson ang mga hindi pagkakapare-pareho ng teorya ni Robertson sa tulong ng isang bagong fluid-mosaic na modelo ng cell membrane. Sa partikular, natagpuan nila na ang lamad ng cell ay hindi homogenous sa komposisyon, bukod dito, ito ay walang simetriko at puno ng likido. Bilang karagdagan, ang mga cell ay patuloy na gumagalaw. At ang mga kilalang protina na bumubuo sa cell lamad ay may iba't ibang mga istraktura at pag-andar.

Mga katangian at pag-andar ng lamad ng cell

Ngayon tingnan natin kung anong mga function ang ginagawa ng cell membrane:

Ang pag-andar ng barrier ng cell membrane - ang lamad, bilang isang tunay na bantay sa hangganan, ay nagbabantay sa mga hangganan ng cell, naantala, hindi pumapasok sa mga mapanganib o hindi naaangkop na mga molekula.

Ang pag-andar ng transportasyon ng lamad ng cell - ang lamad ay hindi lamang isang bantay sa hangganan sa mga pintuan ng cell, kundi pati na rin isang uri ng checkpoint ng customs, ang palitan ay patuloy na dumadaan dito kapaki-pakinabang na mga sangkap kasama ng iba pang mga selula at kapaligiran.

Matrix function - ito ay ang cell lamad na tumutukoy sa lokasyon na may kaugnayan sa bawat isa, kinokontrol ang pakikipag-ugnayan sa pagitan nila.

Mechanical function - ay responsable para sa paghihigpit ng isang cell mula sa isa pa at kahanay para sa tamang koneksyon ng mga cell sa bawat isa, para sa kanilang pagbuo sa isang homogenous tissue.

Ang proteksiyon na pag-andar ng lamad ng cell ay ang batayan para sa pagbuo ng isang proteksiyon na kalasag ng cell. Sa likas na katangian, ang isang halimbawa ng pagpapaandar na ito ay maaaring maging matigas na kahoy, isang siksik na alisan ng balat, isang proteksiyon na shell, lahat salamat sa proteksiyon na function mga lamad.

Ang enzymatic function ay isa pa mahalagang tungkulin isinasagawa ng ilang mga protina ng cell. Halimbawa, dahil sa function na ito, ang synthesis ng digestive enzymes ay nangyayari sa epithelium ng bituka.

Gayundin, bilang karagdagan sa lahat ng ito, ang metabolismo ng cell ay isinasagawa sa pamamagitan ng lamad ng cell, na maaaring maganap sa pamamagitan ng tatlong magkakaibang mga reaksyon:

• Ang phagocytosis ay isang cellular exchange kung saan ang mga phagocytic cells na naka-embed sa lamad ay kumukuha at hinuhukay ang iba't ibang nutrients.
• Pinocytosis - ay ang proseso ng pagkuha ng lamad ng cell, mga likidong molekula na nakikipag-ugnay dito. Upang gawin ito, ang mga espesyal na tendrils ay nabuo sa ibabaw ng lamad, na tila pumapalibot sa isang patak ng likido, na bumubuo ng isang bula, na pagkatapos ay "nilamon" ng lamad.
• Exocytosis - ay ang reverse na proseso, kapag ang cell ay naglalabas ng secretory functional fluid sa pamamagitan ng lamad patungo sa ibabaw.

Ang istraktura ng lamad ng cell

Mayroong tatlong klase ng mga lipid sa lamad ng cell:

• phospholipids (sila ay isang kumbinasyon ng mga taba at posporus),
• glycolipids (kombinasyon ng taba at carbohydrates),
• kolesterol.

Phospholipids at glycolipids, sa turn, ay binubuo ng isang hydrophilic ulo, kung saan ang dalawang mahabang hydrophobic tails ay umaabot. Ang kolesterol, sa kabilang banda, ay sumasakop sa puwang sa pagitan ng mga buntot na ito, na pinipigilan ang mga ito mula sa baluktot, ang lahat ng ito sa ilang mga kaso ay gumagawa ng lamad ng ilang mga cell na napakahigpit. Bilang karagdagan sa lahat ng ito, kinokontrol ng mga molekula ng kolesterol ang istraktura ng lamad ng cell.

Ngunit maging iyon man, ang pinakamahalagang bahagi ng istraktura ng lamad ng cell ay protina, o sa halip ay iba't ibang mga protina na gumaganap ng iba't ibang mahahalagang tungkulin. Sa kabila ng pagkakaiba-iba ng mga protina na nakapaloob sa lamad, mayroong isang bagay na nagkakaisa sa kanila - ang mga annular lipid ay matatagpuan sa paligid ng lahat ng mga protina ng lamad. Ang mga anular na lipid ay mga espesyal na nakabalangkas na taba na nagsisilbing isang uri ng proteksiyon na shell para sa mga protina, kung wala ito ay hindi ito gagana.

Ang istraktura ng lamad ng cell ay may tatlong mga layer: ang batayan ng lamad ng cell ay isang homogenous na likidong lipid layer. Tinatakpan ito ng mga protina sa magkabilang panig na parang mosaic. Ito ay mga protina na, bilang karagdagan sa mga pag-andar na inilarawan sa itaas, ay gumaganap din ng papel ng mga kakaibang channel kung saan ang mga sangkap ay dumadaan sa lamad na hindi nakapasok sa likidong layer ng lamad. Kabilang dito, halimbawa, ang mga potassium at sodium ions; para sa kanilang pagtagos sa lamad, ang kalikasan ay nagbibigay ng mga espesyal na channel ng ion ng mga lamad ng cell. Sa madaling salita, ang mga protina ay nagbibigay ng pagkamatagusin ng mga lamad ng cell.

Kung titingnan natin ang cell membrane sa pamamagitan ng mikroskopyo, makikita natin ang isang layer ng lipid na nabuo ng maliliit na spherical molecule kung saan lumulutang ang mga protina na parang sa dagat. Ngayon alam mo na kung anong mga sangkap ang bahagi ng lamad ng cell.

Cell lamad, video

At sa wakas, isang pang-edukasyon na video tungkol sa cell membrane.

9.5.1. Ang isa sa mga pangunahing pag-andar ng mga lamad ay ang pakikilahok sa transportasyon ng mga sangkap. Ang prosesong ito ay ibinibigay ng tatlong pangunahing mekanismo: simpleng pagsasabog, pinadali na pagsasabog at aktibong transportasyon (Larawan 9.10). Tandaan pangunahing tampok ng mga mekanismong ito at mga halimbawa ng mga dinadalang sangkap sa bawat kaso.

Larawan 9.10. Mga mekanismo ng transportasyon ng mga molekula sa buong lamad

simpleng pagsasabog- paglipat ng mga sangkap sa pamamagitan ng lamad nang walang pakikilahok ng mga espesyal na mekanismo. Ang transportasyon ay nangyayari sa isang gradient ng konsentrasyon nang walang pagkonsumo ng enerhiya. Maliit na biomolecules - H2O, CO2, O2, urea, hydrophobic low molekular weight substances ay dinadala sa pamamagitan ng simpleng diffusion. Ang rate ng simpleng pagsasabog ay proporsyonal sa gradient ng konsentrasyon.

Pinadali ang pagsasabog- ang paglipat ng mga sangkap sa buong lamad gamit ang mga channel ng protina o mga espesyal na protina ng carrier. Isinasagawa ito kasama ang gradient ng konsentrasyon nang walang pagkonsumo ng enerhiya. Ang mga monosaccharides, amino acid, nucleotides, gliserol, ilang mga ion ay dinadala. Ang saturation kinetics ay katangian - sa isang tiyak na (saturating) na konsentrasyon ng inilipat na sangkap, ang lahat ng mga molekula ng carrier ay nakikibahagi sa paglipat at ang bilis ng transportasyon ay umabot sa isang limitadong halaga.

aktibong transportasyon- nangangailangan din ng pakikilahok ng mga espesyal na protina ng carrier, ngunit ang paglipat ay nangyayari laban sa isang gradient ng konsentrasyon at samakatuwid ay nangangailangan ng enerhiya. Sa tulong ng mekanismong ito, ang Na+, K+, Ca2+, Mg2+ ions ay dinadala sa pamamagitan ng cell membrane, at mga proton sa pamamagitan ng mitochondrial membrane. Ang aktibong transportasyon ng mga sangkap ay nailalarawan sa pamamagitan ng saturation kinetics.

9.5.2. Ang isang halimbawa ng sistema ng transportasyon na nagsasagawa ng aktibong transportasyon ng ion ay ang Na+,K+ -adenosine triphosphatase (Na+,K+ -ATPase o Na+,K+ -pump). Ang protina na ito ay matatagpuan sa kapal ng lamad ng plasma at nagagawang catalyze ang reaksyon ng ATP hydrolysis. Ang enerhiya na inilabas sa panahon ng hydrolysis ng 1 ATP molecule ay ginagamit upang ilipat ang 3 Na + ions mula sa cell patungo sa extracellular space at 2 K + ions sa tapat na direksyon (Larawan 9.11). Bilang resulta ng pagkilos ng Na + , K + -ATPase, isang pagkakaiba sa konsentrasyon ang nalikha sa pagitan ng cytosol ng cell at ng extracellular fluid. Dahil ang transportasyon ng mga ions ay hindi katumbas, isang pagkakaiba sa mga potensyal na elektrikal ay lumitaw. Kaya, lumitaw ang isang potensyal na electrochemical, na kung saan ay ang kabuuan ng enerhiya ng pagkakaiba sa mga potensyal na elektrikal Δφ at ang enerhiya ng pagkakaiba sa mga konsentrasyon ng mga sangkap ΔС sa magkabilang panig ng lamad.

Larawan 9.11. Scheme ng Na+, K+ -pump.

9.5.3. Ilipat sa pamamagitan ng mga lamad ng mga particle at macromolecular compound

Kasama ng transportasyon organikong bagay at mga ion na isinasagawa ng mga carrier, mayroong isang napakaespesyal na mekanismo sa cell na idinisenyo para sa pagsipsip ng cell at pag-alis mula dito ng mga high-molecular compound sa pamamagitan ng pagbabago ng hugis ng biomembrane. Ang ganitong mekanismo ay tinatawag transportasyon ng vesicular.

Larawan 9.12. Mga uri ng vesicular transport: 1 - endocytosis; 2 - exocytosis.

Sa panahon ng paglipat ng mga macromolecule, nangyayari ang sunud-sunod na pagbuo at pagsasanib ng mga vesicle (vesicles) na napapalibutan ng isang lamad. Ayon sa direksyon ng transportasyon at likas na katangian ng mga inilipat na sangkap, ang mga sumusunod na uri ng vesicular transport ay nakikilala:

Endositosis(Figure 9.12, 1) - ang paglipat ng mga sangkap sa cell. Depende sa laki ng mga nagresultang vesicle, mayroong:

A) pinocytosis - pagsipsip ng likido at dissolved macromolecules (protina, polysaccharides, mga nucleic acid) gamit ang maliliit na bula (150 nm ang lapad);

b) phagocytosis — pagsipsip ng malalaking particle, tulad ng mga microorganism o cell debris. Sa kasong ito, ang mga malalaking vesicle ay nabuo, na tinatawag na mga phagosome na may diameter na higit sa 250 nm.

Ang Pinocytosis ay katangian ng karamihan sa mga eukaryotic na selula, habang ang mga malalaking particle ay hinihigop ng mga dalubhasang selula - leukocytes at macrophage. Sa unang yugto ng endocytosis, ang mga sangkap o mga particle ay na-adsorbed sa ibabaw ng lamad; ang prosesong ito ay nangyayari nang walang pagkonsumo ng enerhiya. Sa susunod na yugto, ang lamad na may adsorbed substance ay lumalalim sa cytoplasm; ang mga resultang lokal na invaginations ng plasma lamad ay laced mula sa ibabaw ng cell, na bumubuo ng mga vesicle, na pagkatapos ay lumipat sa cell. Ang prosesong ito ay konektado sa pamamagitan ng isang sistema ng mga microfilament at umaasa sa enerhiya. Ang mga vesicle at phagosomes na pumapasok sa cell ay maaaring sumanib sa mga lysosome. Ang mga enzyme na nakapaloob sa mga lysosome ay sumisira sa mga sangkap na nasa mga vesicle at phagosome sa mga produktong mababa ang molecular weight (amino acids, monosaccharides, nucleotides), na dinadala sa cytosol, kung saan maaari silang magamit ng cell.

Exocytosis(Figure 9.12, 2) - ang paglipat ng mga particle at malalaking compound mula sa cell. Ang prosesong ito, tulad ng endocytosis, ay nagpapatuloy sa pagsipsip ng enerhiya. Ang mga pangunahing uri ng exocytosis ay:

A) pagtatago - pag-alis mula sa cell ng mga compound na nalulusaw sa tubig na ginagamit o nakakaapekto sa iba pang mga selula ng katawan. Maaari itong isagawa ng parehong hindi espesyal na mga cell at mga cell mga glandula ng Endocrine, mauhog gastrointestinal tract, inangkop para sa pagtatago ng mga sangkap na kanilang ginagawa (mga hormone, neurotransmitter, proenzymes) depende sa mga partikular na pangangailangan ng katawan.

Ang mga sikretong protina ay na-synthesize sa mga ribosom na nauugnay sa mga lamad ng magaspang na endoplasmic reticulum. Ang mga protina na ito ay dinadala sa Golgi apparatus, kung saan sila ay binago, puro, pinagsunod-sunod, at pagkatapos ay nakabalot sa mga vesicle, na nahati sa cytosol at pagkatapos ay nagsasama sa lamad ng plasma upang ang mga nilalaman ng mga vesicle ay nasa labas ng cell.

Hindi tulad ng mga macromolecule, ang maliliit na sikretong particle, tulad ng mga proton, ay dinadala palabas ng cell gamit ang pinadali na pagsasabog at mga aktibong mekanismo ng transportasyon.

b) paglabas - pag-alis mula sa cell ng mga sangkap na hindi maaaring gamitin (halimbawa, ang pag-alis ng isang reticular substance mula sa reticulocytes sa panahon ng erythropoiesis, na isang pinagsama-samang labi ng mga organelles). Ang mekanismo ng paglabas, tila, ay binubuo sa katotohanan na sa una ang mga excreted na particle ay nasa cytoplasmic vesicle, na pagkatapos ay sumasama sa lamad ng plasma.

Ang lahat ng nabubuhay na organismo sa Earth ay binubuo ng mga cell, at ang bawat cell ay napapalibutan ng isang proteksiyon na shell - isang lamad. Gayunpaman, ang mga pag-andar ng lamad ay hindi limitado sa pagprotekta sa mga organel at paghihiwalay ng isang cell mula sa isa pa. lamad ng cell ay isang kumplikadong mekanismo na direktang kasangkot sa pagpaparami, pagbabagong-buhay, nutrisyon, paghinga at maraming iba pang mahahalagang tungkulin ng selula.

Ang terminong "cell membrane" ay ginamit nang halos isang daang taon. Ang salitang "membrane" sa pagsasalin mula sa Latin ay nangangahulugang "pelikula". Ngunit sa kaso ng isang cell lamad, magiging mas tama na magsalita ng isang kumbinasyon ng dalawang pelikula na magkakaugnay sa isang tiyak na paraan, bukod pa rito, ang iba't ibang panig ng mga pelikulang ito ay may iba't ibang mga katangian.

Ang cell membrane (cytolemma, plasmalemma) ay isang tatlong-layer na lipoprotein (fat-protein) na shell na naghihiwalay sa bawat cell mula sa mga kalapit na cell at sa kapaligiran, at nagsasagawa ng kontroladong pagpapalitan sa pagitan ng mga cell at ng kapaligiran.

Ang mapagpasyang kahalagahan sa kahulugang ito ay hindi na ang cell membrane ay naghihiwalay sa isang cell mula sa isa pa, ngunit tinitiyak nito ang pakikipag-ugnayan nito sa ibang mga cell at sa kapaligiran. Ang lamad ay isang napaka-aktibo, patuloy na gumaganang istraktura ng cell, kung saan maraming mga pag-andar ang itinalaga ng kalikasan. Mula sa aming artikulo, matututunan mo ang lahat tungkol sa komposisyon, istraktura, mga katangian at pag-andar ng lamad ng cell, pati na rin ang panganib na dulot ng kalusugan ng tao sa pamamagitan ng mga kaguluhan sa paggana ng mga lamad ng cell.

Kasaysayan ng pananaliksik sa lamad ng cell

Noong 1925, dalawang siyentipikong Aleman, sina Gorter at Grendel, ay nakapagsagawa ng isang kumplikadong eksperimento sa mga pulang selula ng dugo. dugo ng tao, mga erythrocytes. Gamit ang osmotic shock, nakuha ng mga mananaliksik ang tinatawag na "mga anino" - mga walang laman na shell ng mga pulang selula ng dugo, pagkatapos ay ilagay ang mga ito sa isang tumpok at sinukat ang lugar sa ibabaw. Ang susunod na hakbang ay upang kalkulahin ang dami ng mga lipid sa lamad ng cell. Sa tulong ng acetone, ang mga siyentipiko ay naghiwalay ng mga lipid mula sa "mga anino" at natukoy na sila ay sapat lamang para sa isang dobleng tuluy-tuloy na layer.

Gayunpaman, sa panahon ng eksperimento, dalawang malalaking pagkakamali ang nagawa:

Ang paggamit ng acetone ay hindi nagpapahintulot sa lahat ng mga lipid na ihiwalay mula sa mga lamad;

Ang ibabaw na lugar ng "mga anino" ay kinakalkula ng tuyong timbang, na hindi rin tama.

Dahil ang unang error ay nagbigay ng minus sa mga kalkulasyon, at ang pangalawa ay nagbigay ng plus, ang pangkalahatang resulta ay naging nakakagulat na tumpak, at dinala ng mga siyentipikong Aleman ang pinakamahalagang pagtuklas sa mundong pang-agham - ang lipid bilayer ng cell membrane.

Noong 1935, isa pang pares ng mga mananaliksik, sina Danielly at Dawson, pagkatapos ng mahabang mga eksperimento sa bilipid films, ay dumating sa konklusyon na ang mga protina ay naroroon sa mga lamad ng cell. Walang ibang paraan upang ipaliwanag kung bakit ang mga pelikulang ito ay may napakataas na pag-igting sa ibabaw. Ipinakita ng mga siyentipiko sa publiko ang isang eskematiko na modelo ng isang lamad ng cell, katulad ng isang sanwits, kung saan ang papel ng mga hiwa ng tinapay ay nilalaro ng mga homogenous na lipid-protein layer, at sa pagitan ng mga ito sa halip na langis ay kawalan ng laman.

Noong 1950, sa tulong ng una electron microscope Ang teorya ni Danielly-Dawson ay bahagyang nakumpirma - ang mga microphotograph ng lamad ng cell ay malinaw na nagpakita ng dalawang layer na binubuo ng mga ulo ng lipid at protina, at sa pagitan ng mga ito ay isang transparent na espasyo na puno lamang ng mga buntot ng mga lipid at protina.

Noong 1960, ginagabayan ng mga datos na ito, ang American microbiologist na si J. Robertson ay bumuo ng isang teorya tungkol sa tatlong-layer na istraktura ng mga lamad ng cell, na sa loob ng mahabang panahon ay itinuturing na ang tanging totoo. Gayunpaman, habang umuunlad ang agham, ipinanganak ang lahat mas maraming pagdududa tungkol sa homogeneity ng mga layer na ito. Mula sa punto ng view ng thermodynamics, ang gayong istraktura ay labis na hindi kanais-nais - napakahirap para sa mga cell na maghatid ng mga sangkap sa loob at labas ng buong "sandwich". Bilang karagdagan, napatunayan na ang mga lamad ng cell ng iba't ibang mga tisyu ay may iba't ibang kapal at paraan ng attachment, na dahil sa iba't ibang mga pag-andar ng mga organo.

Noong 1972, ang mga microbiologist na S.D. Singer at G.L. Naipaliwanag ni Nicholson ang lahat ng hindi pagkakapare-pareho ng teorya ni Robertson sa tulong ng isang bago, fluid-mosaic na modelo ng cell membrane. Natuklasan ng mga siyentipiko na ang lamad ay magkakaiba, walang simetriko, puno ng likido, at ang mga selula nito ay patuloy na gumagalaw. At ang mga protina na bumubuo dito ay may ibang istraktura at layunin, bilang karagdagan, ang mga ito ay matatagpuan sa iba't ibang kamag-anak sa bilipid layer ng lamad.

Ang mga lamad ng cell ay naglalaman ng tatlong uri ng mga protina:

Peripheral - nakakabit sa ibabaw ng pelikula;

semi-integral- bahagyang tumagos sa bilipid layer;

Integral - ganap na tumagos sa lamad.

Ang mga peripheral na protina ay nauugnay sa mga ulo ng mga lipid ng lamad sa pamamagitan ng electrostatic na pakikipag-ugnayan, at sila ay hindi kailanman bumubuo ng isang tuluy-tuloy na layer, tulad ng dati nang pinaniniwalaan. At ang mga semi-integral at integral na mga protina ay nagsisilbing transportasyon ng oxygen sa cell at sustansya, pati na rin para sa pagkuha ng mga produkto ng pagkabulok mula dito, at para sa ilang iba pang mahahalagang function, na malalaman mo sa ibang pagkakataon.

Ang cell membrane ay gumaganap ng mga sumusunod na function:

Barrier - ang pagkamatagusin ng lamad para sa iba't ibang uri ang mga molekula ay hindi pareho. Upang ma-bypass ang cell membrane, ang molekula ay dapat na may isang tiyak na sukat, Mga katangian ng kemikal at singil ng kuryente. Ang mga nakakapinsala o hindi naaangkop na molekula, dahil sa pag-andar ng hadlang ng lamad ng cell, ay hindi makapasok sa cell. Halimbawa, sa tulong ng reaksyon ng peroxide, pinoprotektahan ng lamad ang cytoplasm mula sa mga peroxide na mapanganib para dito;

Transport - isang passive, aktibo, regulated at selective exchange na dumadaan sa lamad. Ang passive metabolism ay angkop para sa fat-soluble substances at mga gas na binubuo ng napakaliit na molecule. Ang ganitong mga sangkap ay tumagos sa loob at labas ng cell nang walang paggasta ng enerhiya, malaya, sa pamamagitan ng pagsasabog. Ang aktibong transport function ng cell lamad ay isinaaktibo kung kinakailangan, ngunit mahirap dalhin ang mga sangkap ay kailangang dalhin papasok o palabas ng cell. Halimbawa, ang mga may Malaki mga molekula, o hindi makatawid sa lipid layer dahil sa hydrophobicity. Pagkatapos ang mga bomba ng protina ay nagsisimulang gumana, kabilang ang ATPase, na responsable para sa pagsipsip ng mga potassium ions sa cell at ang pagbuga ng mga sodium ions mula dito. Ang kinokontrol na transportasyon ay mahalaga para sa pagtatago at pagbuburo function, tulad ng kapag ang mga cell ay gumagawa at naglalabas ng mga hormone o gastric juice. Ang lahat ng mga sangkap na ito ay umalis sa mga cell sa pamamagitan ng mga espesyal na channel at sa isang naibigay na dami. At ang pumipili na function ng transportasyon ay nauugnay sa napaka-integral na mga protina na tumagos sa lamad at nagsisilbing isang channel para sa pagpasok at paglabas ng mga mahigpit na tinukoy na uri ng mga molekula;

Matrix - tinutukoy at inaayos ng lamad ng cell ang lokasyon ng mga organelle na nauugnay sa bawat isa (nucleus, mitochondria, chloroplasts) at kinokontrol ang pakikipag-ugnayan sa pagitan nila;

Mechanical - nagbibigay ng paghihigpit ng isang cell mula sa isa pa, at, sa parehong oras tama ang oras ang koneksyon ng mga cell sa isang homogenous tissue at ang paglaban ng mga organo sa pagpapapangit;

Proteksiyon - kapwa sa mga halaman at sa mga hayop, ang cell membrane ay nagsisilbing batayan para sa pagbuo ng isang proteksiyon na frame. Ang isang halimbawa ay ang matigas na kahoy, siksik na alisan ng balat, matinik na tinik. Sa mundo ng hayop, mayroon ding maraming mga halimbawa ng proteksiyon na pag-andar ng mga lamad ng cell - shell ng pagong, chitinous shell, hooves at sungay;

Enerhiya - ang mga proseso ng photosynthesis at cellular respiration ay magiging imposible nang walang paglahok ng mga protina ng cell membrane, dahil ito ay sa tulong ng mga channel ng protina na ang mga cell ay nagpapalitan ng enerhiya;

Receptor - ang mga protina na naka-embed sa cell membrane ay maaaring may isa pang mahalagang function. Nagsisilbi sila bilang mga receptor kung saan ang cell ay tumatanggap ng signal mula sa mga hormone at neurotransmitters. At ito naman, ay kinakailangan para sa mga impulses ng nerve at ang normal na kurso ng mga proseso ng hormonal;

Enzymatic - isa pang mahalagang function na likas sa ilang mga protina ng mga lamad ng cell. Halimbawa, sa epithelium ng bituka, ang mga digestive enzymes ay synthesized sa tulong ng naturang mga protina;

Biopotential- ang konsentrasyon ng mga potassium ions sa loob ng cell ay mas mataas kaysa sa labas, at ang konsentrasyon ng mga sodium ions, sa kabaligtaran, ay mas malaki sa labas kaysa sa loob. Ipinapaliwanag nito ang potensyal na pagkakaiba: sa loob ng cell ang singil ay negatibo, sa labas ay positibo, na nag-aambag sa paggalaw ng mga sangkap sa cell at palabas sa alinman sa tatlong uri ng metabolismo - phagocytosis, pinocytosis at exocytosis;

Pagmamarka - sa ibabaw ng mga lamad ng cell mayroong tinatawag na "mga label" - mga antigen na binubuo ng glycoproteins (mga protina na may mga branched oligosaccharide side chain na nakakabit sa kanila). Dahil ang mga side chain ay maaaring magkaroon ng malaking iba't ibang mga configuration, ang bawat uri ng cell ay tumatanggap ng sarili nitong natatanging label na nagpapahintulot sa ibang mga cell sa katawan na makilala ang mga ito "sa pamamagitan ng paningin" at tumugon sa mga ito ng tama. Kaya naman, halimbawa, immune cells tao, macrophage, madaling makilala ang isang estranghero na pumasok sa katawan (impeksyon, virus) at subukang sirain ito. Ang parehong bagay ay nangyayari sa may sakit, mutated at lumang mga cell - ang label sa kanilang cell lamad ay nagbabago at ang katawan ay mapupuksa ang mga ito.

Ang palitan ng cellular ay nangyayari sa mga lamad, at maaaring isagawa sa pamamagitan ng tatlong pangunahing uri ng mga reaksyon:

Ang phagocytosis ay isang proseso ng cellular kung saan ang mga phagocytic na selula na naka-embed sa lamad ay kumukuha at hinuhukay ang mga solidong particle ng nutrients. Sa katawan ng tao, ang phagocytosis ay isinasagawa ng mga lamad ng dalawang uri ng mga selula: granulocytes (granular leukocytes) at macrophage (immune killer cells);

Ang Pinocytosis ay ang proseso ng pagkuha ng mga likidong molekula na nakikipag-ugnayan dito sa pamamagitan ng ibabaw ng lamad ng selula. Para sa nutrisyon sa pamamagitan ng uri ng pinocytosis, ang cell ay lumalaki ng manipis na malalambot na mga outgrowth sa anyo ng mga antena sa lamad nito, na kung saan, tulad nito, ay pumapalibot sa isang patak ng likido, at isang bula ay nakuha. Una, ang vesicle na ito ay nakausli sa itaas ng ibabaw ng lamad, at pagkatapos ay "nilamon" - nagtatago ito sa loob ng cell, at ang mga dingding nito ay sumanib sa panloob na ibabaw ng lamad ng cell. Ang pinocytosis ay nangyayari sa halos lahat ng mga buhay na selula;

Ang Exocytosis ay isang baligtad na proseso kung saan ang mga vesicle na may secretory functional fluid (enzyme, hormone) ay nabuo sa loob ng cell, at dapat itong alisin mula sa cell papunta sa kapaligiran. Upang gawin ito, ang bubble ay unang sumanib sa panloob na ibabaw ng lamad ng cell, pagkatapos ay nakausli palabas, sumasabog, nagpapalabas ng mga nilalaman at muling sumanib sa ibabaw ng lamad, sa pagkakataong ito ay may sa labas. Ang exocytosis ay nagaganap, halimbawa, sa mga selula ng epithelium ng bituka at adrenal cortex.

Ang mga lamad ng cell ay naglalaman ng tatlong klase ng mga lipid:

Phospholipids;

Glycolipids;

Cholesterol.

Phospholipids (isang kumbinasyon ng mga taba at phosphorus) at glycolipids (isang kumbinasyon ng mga taba at carbohydrates), sa turn, ay binubuo ng isang hydrophilic ulo, mula sa kung saan ang dalawang mahabang hydrophobic tails ay umaabot. Ngunit ang kolesterol kung minsan ay sumasakop sa puwang sa pagitan ng dalawang buntot na ito at hindi pinapayagan ang mga ito na yumuko, na ginagawang matibay ang mga lamad ng ilang mga selula. Bilang karagdagan, ang mga molekula ng kolesterol ay nag-streamline ng istraktura ng mga lamad ng cell at pinipigilan ang paglipat ng mga polar molecule mula sa isang cell patungo sa isa pa.

Ngunit ang pinakamahalagang sangkap, tulad ng makikita mula sa nakaraang seksyon sa mga pag-andar ng mga lamad ng cell, ay mga protina. Ang kanilang komposisyon, layunin at lokasyon ay napaka-magkakaibang, ngunit mayroong isang bagay na karaniwan na nagkakaisa sa kanilang lahat: ang mga annular lipid ay palaging matatagpuan sa paligid ng mga protina ng mga lamad ng cell. Ang mga ito ay mga espesyal na taba na malinaw na nakabalangkas, matatag, may mas maraming puspos na taba sa kanilang komposisyon. mga fatty acid, at inilabas mula sa mga lamad kasama ng mga "naka-sponsor" na protina. Ito ay isang uri ng personal na proteksiyon na shell para sa mga protina, kung wala ito ay hindi ito gagana.

Ang istraktura ng lamad ng cell ay tatlong-layered. Ang isang medyo homogenous na likidong bilipid layer ay namamalagi sa gitna, at tinatakpan ito ng mga protina sa magkabilang panig na may isang uri ng mosaic, na bahagyang tumagos sa kapal. Iyon ay, mali na isipin na ang mga panlabas na layer ng protina ng mga lamad ng cell ay tuluy-tuloy. Ang mga protina, bilang karagdagan sa kanilang mga kumplikadong pag-andar, ay kinakailangan sa lamad upang makapasa sa loob ng mga selula at maihatid mula sa kanila ang mga sangkap na hindi makapasok sa taba na layer. Halimbawa, potassium at sodium ions. Para sa kanila, ang mga espesyal na istruktura ng protina ay ibinigay - mga channel ng ion, na tatalakayin natin nang mas detalyado sa ibaba.

Kung titingnan mo ang cell membrane sa pamamagitan ng isang mikroskopyo, makikita mo ang isang layer ng mga lipid na nabuo ng pinakamaliit na spherical molecule, kung saan, tulad ng dagat, lumulutang ang malalaking selula ng protina. iba't ibang hugis. Eksakto ang parehong mga lamad na naghahati sa panloob na espasyo ng bawat cell sa mga compartment kung saan ang nucleus, chloroplast at mitochondria ay kumportableng matatagpuan. Kung walang hiwalay na "mga silid" sa loob ng selda, ang mga organel ay magkakadikit at hindi maisagawa nang tama ang kanilang mga tungkulin.

Ang isang cell ay isang hanay ng mga organelles na nakabalangkas at nililimitahan ng mga lamad, na kasangkot sa isang kumplikadong mga proseso ng enerhiya, metabolic, impormasyon at reproductive na nagsisiguro sa mahahalagang aktibidad ng organismo.

Tulad ng makikita mula sa kahulugan na ito, ang lamad ay ang pinakamahalagang bahagi ng pagganap ng anumang cell. Ang kahalagahan nito ay kasinglaki ng nucleus, mitochondria at iba pang mga cell organelles. A natatanging katangian ang mga lamad ay natutukoy sa pamamagitan ng istraktura nito: binubuo ito ng dalawang pelikula na magkakadikit sa isang espesyal na paraan. Ang mga molekula ng phospholipid sa lamad ay matatagpuan na may mga hydrophilic na ulo palabas, at hydrophobic na mga buntot sa loob. Samakatuwid, ang isang bahagi ng pelikula ay nabasa ng tubig, habang ang isa ay hindi. Kaya, ang mga pelikulang ito ay konektado sa isa't isa na may hindi nababasang mga gilid sa loob, na bumubuo ng isang bilipid layer na napapalibutan ng mga molekula ng protina. Ito ang mismong "sandwich" na istraktura ng lamad ng cell.

Mga channel ng ion ng mga lamad ng cell

Isaalang-alang natin nang mas detalyado ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga channel ng ion. Ano ang kailangan nila? Ang katotohanan ay ang mga sangkap lamang na nalulusaw sa taba ay maaaring malayang tumagos sa lipid membrane - ito ay mga gas, alkohol at taba mismo. Kaya, halimbawa, sa pula mga selula ng dugo mayroong patuloy na pagpapalitan ng oxygen at carbon dioxide, at para dito ang ating katawan ay hindi kailangang gumamit ng anumang karagdagang mga trick. Ngunit ano ang tungkol sa kung kailan kinakailangan na maghatid ng mga may tubig na solusyon, tulad ng sodium at potassium salts, sa pamamagitan ng cell membrane?

Imposibleng bigyang daan ang mga naturang sangkap sa bilipid layer, dahil ang mga butas ay agad na humihigpit at magkakadikit pabalik, ganoon ang istraktura ng anumang adipose tissue. Ngunit ang kalikasan, gaya ng dati, ay nakahanap ng isang paraan sa labas ng sitwasyon at lumikha ng mga espesyal na istruktura ng transportasyon ng protina.

Mayroong dalawang uri ng conductive protein:

Ang mga transporter ay semi-integral na mga bomba ng protina;

Ang mga channeloformer ay mahalagang mga protina.

Ang mga protina ng unang uri ay bahagyang nahuhulog sa bilipid layer ng cell membrane, at tumingin sa labas gamit ang kanilang mga ulo, at sa pagkakaroon ng ang tamang sangkap nagsisimula silang kumilos tulad ng isang bomba: nakakaakit sila ng isang molekula at sinisipsip ito sa cell. At ang mga protina ng pangalawang uri, integral, ay may isang pinahabang hugis at matatagpuan patayo sa bilipid layer ng lamad ng cell, na tumatagos dito at sa pamamagitan ng. Sa pamamagitan ng mga ito, tulad ng sa pamamagitan ng mga tunnel, ang mga sangkap na hindi makadaan sa taba ay papasok at palabas ng cell. Ito ay sa pamamagitan ng mga channel ng ion na ang mga potassium ions ay tumagos sa cell at nag-iipon dito, habang ang mga sodium ions, sa kabaligtaran, ay inilalabas. Mayroong pagkakaiba sa mga potensyal na elektrikal, kaya kinakailangan para sa wastong paggana ng lahat ng mga selula ng ating katawan.

Ang pinakamahalagang konklusyon tungkol sa istraktura at pag-andar ng mga lamad ng cell

Palaging mukhang kawili-wili at promising ang teorya kung magagamit ito sa pagsasanay. Pagtuklas ng istraktura at pag-andar ng mga lamad ng cell katawan ng tao pinahintulutan ang mga siyentipiko na gumawa ng isang tunay na tagumpay sa agham sa pangkalahatan, at sa medisina sa partikular. Ito ay hindi nagkataon na tayo ay nanirahan sa mga channel ng ion sa ganoong detalye, dahil narito ang sagot sa isa sa pinakamahalagang tanong sa ating panahon: bakit ang mga tao ay lalong nagkakasakit ng oncology?

Ang cancer ay kumikitil ng humigit-kumulang 17 milyong buhay sa buong mundo bawat taon at ito ang pang-apat na nangungunang sanhi ng lahat ng pagkamatay. Ayon sa WHO, ang insidente ng cancer ay patuloy na tumataas, at sa pagtatapos ng 2020 maaari itong umabot sa 25 milyon bawat taon.

Ano ang nagpapaliwanag sa tunay na epidemya ng kanser, at ano ang kinalaman ng function ng cell membranes dito? Sasabihin mo: ang dahilan ay nasa masamang sitwasyon sa kapaligiran, malnutrisyon, masamang ugali at mabigat na pagmamana. At, siyempre, magiging tama ka, ngunit kung pag-uusapan natin ang problema nang mas detalyado, kung gayon ang dahilan ay ang pag-aasido ng katawan ng tao. Ang mga negatibong salik na nakalista sa itaas ay humahantong sa pagkagambala ng mga lamad ng cell, pagbawalan ng paghinga at nutrisyon.

Kung saan dapat mayroong plus, isang minus ang nabuo, at ang cell ay hindi maaaring gumana nang normal. Ngunit ang mga selula ng kanser ay hindi nangangailangan ng alinman sa oxygen o isang alkaline na kapaligiran - nagagawa nilang gumamit ng isang anaerobic na uri ng nutrisyon. Samakatuwid, sa mga kondisyon ng gutom sa oxygen at isang di-scale na antas ng pH, ang mga malulusog na selula ay nagbabago, na gustong umangkop sa kapaligiran at nagiging cancer cells. Ito ay kung paano nagkakaroon ng cancer ang isang tao. Upang maiwasan ito, kailangan mo lamang gamitin tama na malinis na tubig araw-araw, at itapon ang mga carcinogens sa pagkain. Ngunit, bilang isang patakaran, alam ng mga tao nakakapinsalang produkto at ang pangangailangan para sa kalidad ng tubig, at walang ginagawa - umaasa sila na ang problema ay lampasan sila.

Alam ang mga tampok ng istraktura at pag-andar ng mga lamad ng cell ng iba't ibang mga cell, maaaring gamitin ng mga doktor ang impormasyong ito upang magbigay ng naka-target, naka-target na mga therapeutic effect sa katawan. Maraming mga modernong gamot, na pumapasok sa ating katawan, ay naghahanap ng tamang "target", na maaaring maging mga channel ng ion, enzyme, receptor at biomarker ng mga lamad ng cell. Ang pamamaraang ito ng paggamot ay nagbibigay-daan sa iyo upang makamit ang mas mahusay na mga resulta na may kaunting epekto.

Mga antibiotic pinakabagong henerasyon kapag ito ay pumasok sa dugo, hindi nila pinapatay ang lahat ng mga selula sa isang hilera, ngunit hinahanap ang eksaktong mga selula ng pathogen, na tumutuon sa mga marker sa mga lamad ng cell nito. Ang pinakabagong mga gamot laban sa migraine, triptans, paliitin lamang ang mga inflamed vessel ng utak, habang halos walang epekto sa puso at peripheral daluyan ng dugo sa katawan. At kinikilala nila ang kinakailangang mga sisidlan nang tumpak sa pamamagitan ng mga protina ng kanilang mga lamad ng cell. Mayroong maraming mga tulad na mga halimbawa, kaya maaari naming sabihin nang may kumpiyansa na ang kaalaman tungkol sa istraktura at pag-andar ng mga lamad ng cell ay sumasailalim sa pag-unlad ng modernong agham medikal, at nagliligtas ng milyun-milyong buhay bawat taon.

Edukasyon: Moscow Medical Institute. I. M. Sechenov, specialty - "Medicine" noong 1991, noong 1993 " Mga sakit sa trabaho", noong 1996 "Therapy".

Ang pag-aaral ng istruktura ng mga organismo, gayundin ang mga halaman, hayop at tao, ay ang sangay ng biology na tinatawag na cytology. Natuklasan ng mga siyentipiko na ang mga nilalaman ng cell, na nasa loob nito, ay medyo kumplikado. Napapaligiran ito ng tinatawag na surface apparatus, na kinabibilangan ng outer cell membrane, supra-membrane structures: glycocalyx at microfilaments, pelicule at microtubule na bumubuo sa submembrane complex nito.

Sa artikulong ito, pag-aaralan natin ang istraktura at pag-andar ng panlabas na lamad ng cell, na bahagi ng surface apparatus ng iba't ibang uri ng mga cell.

Ano ang mga tungkulin ng panlabas na lamad ng selula?

Tulad ng inilarawan kanina, ang panlabas na lamad ay bahagi ng aparato sa ibabaw ng bawat cell, na matagumpay na naghihiwalay sa mga panloob na nilalaman nito at pinoprotektahan ang mga organel ng cell mula sa masamang kondisyon sa kapaligiran. Ang isa pang pag-andar ay upang matiyak ang pagpapalitan ng mga sangkap sa pagitan ng mga nilalaman ng cell at likido ng tisyu, samakatuwid, ang panlabas na lamad ng cell ay nagdadala ng mga molekula at ion na pumapasok sa cytoplasm, at tumutulong din na alisin ang mga toxin at labis na nakakalason na sangkap mula sa cell.

Ang istraktura ng lamad ng cell

lamad o lamad ng plasma iba't ibang uri ibang-iba ang mga cell. Pangunahin, ang istraktura ng kemikal, pati na rin ang kamag-anak na nilalaman ng mga lipid, glycoproteins, mga protina sa kanila at, nang naaayon, ang likas na katangian ng mga receptor sa kanila. Panlabas na pangunahing tinutukoy indibidwal na komposisyon glycoproteins, ay nakikibahagi sa pagkilala sa mga stimuli sa kapaligiran at sa mga reaksyon ng cell mismo sa kanilang mga aksyon. Ang ilang mga uri ng mga virus ay maaaring makipag-ugnayan sa mga protina at glycolipids ng mga lamad ng cell, bilang isang resulta kung saan sila ay tumagos sa cell. Maaaring gamitin ng mga herpes at influenza virus upang bumuo ng kanilang proteksiyon na shell.

At ang mga virus at bakterya, ang tinatawag na bacteriophage, ay nakakabit sa lamad ng cell at natutunaw ito sa punto ng pakikipag-ugnay sa tulong ng isang espesyal na enzyme. Pagkatapos ay isang molekula ng viral DNA ang pumasa sa nabuong butas.

Mga tampok ng istraktura ng lamad ng plasma ng mga eukaryotes

Alalahanin na ang panlabas na lamad ng cell ay gumaganap ng pag-andar ng transportasyon, iyon ay, ang paglipat ng mga sangkap sa loob at labas nito sa panlabas na kapaligiran. Upang maisagawa ang gayong proseso, kinakailangan ang isang espesyal na istraktura. Sa katunayan, ang plasmalemma ay isang pare-pareho, unibersal na sistema ng surface apparatus para sa lahat. Ito ay isang manipis (2-10 Nm), ngunit medyo siksik na multilayer film na sumasaklaw sa buong cell. Ang istraktura nito ay pinag-aralan noong 1972 ng mga siyentipiko tulad ng D. Singer at G. Nicholson, lumikha din sila ng isang fluid-mosaic na modelo ng cell membrane.

Ang mga pangunahing compound ng kemikal na bumubuo nito ay mga nakaayos na molekula ng mga protina at ilang partikular na phospholipid, na pinagsalubungan sa isang likidong lipid na kapaligiran at kahawig ng isang mosaic. Kaya, ang cell membrane ay binubuo ng dalawang layers ng lipids, ang non-polar hydrophobic "tails" na kung saan ay matatagpuan sa loob ng lamad, at ang polar hydrophilic head ay nakaharap sa cytoplasm ng cell at intercellular fluid.

Ang lipid layer ay natagos ng malalaking molekula ng protina na bumubuo ng mga hydrophilic pores. Ito ay sa pamamagitan ng mga ito na ang mga may tubig na solusyon ng glucose at mga mineral na asing-gamot ay dinadala. Ang ilang mga molekula ng protina ay matatagpuan kapwa sa panlabas at sa loobang bahagi plasmalemma. Kaya, sa panlabas na lamad ng cell sa mga selula ng lahat ng mga organismo na may nuclei, mayroong mga molekulang karbohidrat na nakagapos ng mga covalent bond na may glycolipids at glycoproteins. Ang nilalaman ng carbohydrates sa mga lamad ng cell ay mula 2 hanggang 10%.

Ang istraktura ng plasmalemma ng mga prokaryotic na organismo

Ang panlabas na lamad ng cell sa mga prokaryote ay gumaganap ng mga katulad na pag-andar sa mga lamad ng plasma ng mga selula ng mga nukleyar na organismo, katulad: ang pang-unawa at paghahatid ng impormasyon na nagmumula sa panlabas na kapaligiran, ang transportasyon ng mga ion at mga solusyon sa loob at labas ng cell, at ang proteksyon ng ang cytoplasm mula sa mga dayuhang reagents mula sa labas. Maaari itong bumuo ng mga mesosome - mga istruktura na bumangon kapag ang plasmalemma ay nakausli sa cell. Maaaring naglalaman ang mga ito ng mga enzyme na kasangkot sa metabolic reaksyon ng mga prokaryote, halimbawa, sa pagtitiklop ng DNA, synthesis ng protina.

Ang mga mesosome ay naglalaman din ng mga redox na enzyme, habang ang mga photosynthetic ay naglalaman ng bacteriochlorophyll (sa bakterya) at phycobilin (sa cyanobacteria).

Ang papel ng mga panlabas na lamad sa mga intercellular contact

Sa patuloy na pagsagot sa tanong kung ano ang mga pag-andar ng panlabas na lamad ng selula, pag-isipan natin ang papel nito sa mga selula ng halaman. Sa pamamagitan ng mga ito, ang paglabas ng cytoplasm ng cell sa labas ay posible; ang gayong manipis na mga channel ay tinatawag na plasmodesmata.

Salamat sa kanila, ang koneksyon sa pagitan ng mga kalapit na selula ng halaman ay napakalakas. Sa mga selula ng tao at hayop, ang mga site ng pakikipag-ugnay sa pagitan ng mga katabing lamad ng cell ay tinatawag na mga desmosome. Ang mga ito ay katangian ng mga endothelial at epithelial cells, at matatagpuan din sa mga cardiomyocytes.

Mga pantulong na pormasyon ng plasmalemma

Upang maunawaan kung paano naiiba ang mga selula ng halaman sa mga hayop, nakakatulong na pag-aralan ang mga tampok na istruktura ng kanilang mga lamad ng plasma, na nakadepende sa kung ano ang mga function na ginagawa ng panlabas na lamad ng selula. Sa itaas nito sa mga selula ng hayop ay isang layer ng glycocalyx. Ito ay nabuo sa pamamagitan ng mga molekulang polysaccharide na nauugnay sa mga protina at lipid ng panlabas na lamad ng cell. Salamat sa glycocalyx, ang pagdirikit (pagdikit) ay nangyayari sa pagitan ng mga selula, na humahantong sa pagbuo ng mga tisyu, samakatuwid ito ay nakikibahagi sa pag-andar ng pagbibigay ng senyas ng plasmalemma - ang pagkilala sa mga pampasigla sa kapaligiran.

Paano ang passive transport ng ilang substance sa mga cell membrane

Gaya ng nabanggit kanina, ang panlabas na lamad ng selula ay kasangkot sa proseso ng pagdadala ng mga sangkap sa pagitan ng selula at ng panlabas na kapaligiran. Mayroong dalawang uri ng transportasyon sa pamamagitan ng plasmalemma: passive (diffusion) at aktibong transportasyon. Ang una ay kinabibilangan ng diffusion, facilitated diffusion at osmosis. Ang paggalaw ng mga sangkap kasama ang gradient ng konsentrasyon ay pangunahing nakasalalay sa masa at laki ng mga molekula na dumadaan sa lamad ng cell. Halimbawa, ang maliliit na non-polar molecule ay madaling natutunaw sa gitnang lipid layer ng plasmalemma, gumagalaw dito at napupunta sa cytoplasm.

Ang malalaking molekula ng mga organikong sangkap ay tumagos sa cytoplasm sa tulong ng mga espesyal na protina ng carrier. Ang mga ito ay partikular sa mga species at, kapag pinagsama sa isang particle o ion, passively transported ang mga ito sa buong lamad kasama ang isang concentration gradient (passive transport) nang hindi gumagasta ng enerhiya. Ang prosesong ito ay sumasailalim sa naturang pag-aari ng plasmalemma bilang selective permeability. Sa proseso, ang enerhiya ng mga molekula ng ATP ay hindi ginagamit, at ini-save ito ng cell para sa iba pang mga metabolic na reaksyon.

Aktibong transportasyon ng mga kemikal na compound sa plasmalemma

Dahil tinitiyak ng panlabas na lamad ng cell ang paglipat ng mga molekula at ion mula sa panlabas na kapaligiran papunta sa cell at likod, nagiging posible na alisin ang mga produkto ng dissimilation, na mga toxin, sa labas, iyon ay, sa intercellular fluid. nangyayari laban sa isang gradient ng konsentrasyon at nangangailangan ng paggamit ng enerhiya sa anyo ng mga molekulang ATP. Kasama rin dito ang mga carrier protein na tinatawag na ATPase, na mga enzyme din.

Ang isang halimbawa ng naturang transportasyon ay ang sodium-potassium pump (ang mga sodium ions ay dumadaan mula sa cytoplasm patungo sa panlabas na kapaligiran, at ang mga potassium ions ay pumped sa cytoplasm). kaya nito epithelial cells bituka at bato. Ang mga uri ng pamamaraang ito ng paglipat ay ang mga proseso ng pinocytosis at phagocytosis. Kaya, sa pag-aaral kung ano ang mga pag-andar ng panlabas na lamad ng cell, maaari itong maitatag na ang mga heterotrophic na protista, pati na rin ang mga selula ng mas mataas na mga organismo ng hayop, halimbawa, mga leukocytes, ay may kakayahang pino- at phagocytosis.

Mga proseso ng bioelectric sa mga lamad ng cell

Napag-alaman na mayroong potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng panlabas na ibabaw ng plasmalemma (positibong sisingilin ito) at ang parietal layer ng cytoplasm, na negatibong sisingilin. Tinawag itong resting potential, at ito ay likas sa lahat ng buhay na selula. A nervous tissue ay hindi lamang isang potensyal na pahinga, ngunit may kakayahang magsagawa ng mahinang biocurrents, na tinatawag na proseso ng paggulo. Ang mga panlabas na lamad ng mga selula ng nerbiyos-neuron, na tumatanggap ng pangangati mula sa mga receptor, ay nagsisimulang magbago ng mga singil: ang mga sodium ions ay napakalaking pumapasok sa cell at ang ibabaw ng plasmalemma ay nagiging electronegative. At ang parietal layer ng cytoplasm, dahil sa labis na mga cation, ay tumatanggap ng positibong singil. Ipinapaliwanag nito kung bakit ang panlabas na lamad ng selula ng neuron ay na-recharge, na nagiging sanhi ng pagpapadaloy ng mga nerve impulses na sumasailalim sa proseso ng paggulo.