k-tree
Пссс..! рисуешь?
биология

Плазматическая мембрана

Плазматическая мембрана (клеточная мембрана) - это слой молекул, который покрывает клетку и отделяет внешний мир, пропуская внутрь и наружу определённые молекулы. Существуют различные модели, описывающие устройство мембраны, на данный момент принята жидкостно-мозаичная модель, предложенная Зингером и Николсоном в 1972 году.

Жидкостно-мозаичная модель

Жидкостно-мозаичная модель подразумевает состав плазматической мембраны из двух рядов фосфолипидов с множественными включениями белков. Находящиеся на внутренней и внешней поверхности называются периферическими протеинами, расположенные внутри слоя - интегральные протеины. Иногда к белкам и жирам присоединяются углеводы, которые в сумме образуют гликопротеины и гликолипиды соответственно.

жидкостно-мозаичная модель плазматической мембраны
Изображение 1. Жидкостно-мозаичная модель плазматической мембраны. Белок-носитель захватывает элемент из внешней среды. Белки-каналы пропускают внутрь клетки определённые вещества. Фосфолипиды создают устойчивый барьер между внутренней средой клетки и внешней средой


Некоторые мембраны включают в себя молекулы холестерина. Небольшое количество у мембран митохондрий, в то время как некоторые мембраны на половину состоят из холестерина. Холестерин обеспечивает большую изменчивость и прочность фосфолипидного слоя, но уменьшает количество проходящих жидкостей растворимых в воде.

Большое количество белков в фосфолипидном слое образует протеиновую мозайку. Некоторые из пограничных белков участвуют в перемещении веществ через мембрану, поэтому носят название транспортных белков. Транспортные белки бывают двух типов - протеиновые каналы, образующие поры, и белки-носители, переносящие вещества через мембрану.

Все мембраны клетки, включая мембраны органел, таких как ядро, ретикулы, аппарат Гольджи, митохондрии, лизосомы и хлоропласты, обладают одинаковой базовой структурой, изменяется только количество жиров, белков и углеводов.

Обмен веществами

Жизнедеятельность клетки подразумевает обмен веществами с окружающей средой, вроде питания - клетка впитывает новые вещества и выпускает "отработанные". Выделяют пассивный и активный транспорт.

Пассивный транспорт

В случае пассивного транспорта клеткой не затрачивается энергия для переноса веществ, вещества перемещаются за счёт собственной кинетической энергии.

Диффузия

Диффузия происходит за счёт перемещения веществ из областей с большей концентрацией в места с меньшей концентрацией. Например, если добавить каплю красителя в воду - капля растворится во всём объёме, это происходит за счёт тенденции снижения внутренней энергии вещества (более детально эти процессы описаны в статье термодинамика).

Осмос

Осмос клетки - это процесс диффузии воды. Клетка не может контролировать процесс осмоса и количество воды в клетке зависит от концентрации воды в среде. Если концентрация молекул воды в среде выше, то в клетке образуется избыток воды, что приводит к повышенному внутреннему давлению (гипотонии), напряжённое состояние стенок клетки называется тургор тканей (лат. turgor - вздутие). Пониженая концентрация молекул среды приводит к обратному процессу - вода выходит из клетки, клетка иссыхает.

Облегчённая диффузия

Множество веществ необходимых для существования клетки не могут попасть через плазматическую мембрану, независимо от давления, поскольку они нерастворимы в жирах (ионы K+, Na+, Ca2+, моносахара, аминокислоты). Для этих целей в мембране расположены белки-каналы и белки-переносчики. Белки-каналы образуют проход наподобии трубы сквозь мембрану, позволяющий проходить определённому типу веществ. Белки-переносчики открыты с внешней стороны мембраны и при попадании определённых веществ в полость этих белков меняют своё направление, перемещая вещество во внутреннюю среду клетки. Белки-переносчики очень тонко реагируют на вещества и не позволяют проходить даже близко похожим веществам.

Активный транспорт

В некоторых случаях клетке необходимо избавиться от веществ, концентрация которых внутри клетке меньше, чем снаружи, тогда включается механизм активного транспорта. Для перемещения вещества из области с меньшей концентрации в область большей концентрации необходимо затратить энергию, клетки используют энергию молекул АТФ (аденозинтрифосфат). Для активного транспорта используется тип белков обладающий возможностью образования связи с молекулой АТФ и перемещаемым агентом, белки работают в режиме белков-переносчиков.

Везикулы

Помимо активного и пассивного транспорта, клеточная мембрана также обеспечивает поглощение крупных частиц, жидких и твёрдых, этот процес называется эндоцитоз. Поглощение твёрдых частиц называется фагоцитоз, жидких частиц - пиноцитоз. Клетка окружает плазматической мембраной часть среды, таким образом создавая внутри своего тела полость, которая носит название везикула. Похожим образом происходит экзоцитоз: из аппарата Гольджи выходит везикула, и при соприкосновении с плазматической мембраной, становится её частью, освобождая содержимое во внешнюю среду. В процессе экзоцитоза высвобождаются отходы жизнедеятельности клетки, либо секрецируемое клеткой вещество, например, гормоны.

Скачать статью в формате PDF.

Вам понравилась статья? Да / Нет

Просмотров: 324