Будова і функції мембран

Будова і функції мембрани Виконала: Савчук А.В. Печанівський ліцей

Біологічні мембрани як основні структурні елементи клітини служать не просто фізичними межами, а є динамічними функціональними поверхнями. На мембранах органел здійснюються численні біохімічні процеси, такі як активне поглинання речовин, перетворення енергії, синтез АТФ і інше.

Будова біологічних мембран Однією з основних особливостей усіх еукаріотичних клітин є різноманітність і складність будови внутрішніх мембран. Мембрани відмежовують цитоплазму від довкілля, а також формують оболонки ядер, мітохондрій і пластид. Вони утворюють лабіринт ендр-плазматичного ретикулума і сплощених бульбашок у вигляді стопки, що становлять комплекс Гольджі. Мембрани утворюють лізосоми, великі і дрібні вакуолі рослинних і грибних клітин, пульсуючі вакуолі простих. Усі ці структури складають з себе відсіки, призначені для тих або інших спеціалізованих процесів і циклів. Отже, без мембран існування клітини неможливе. Мал. 1 Клітинна мембрана

Плазматична мембрана, або плазмалема, - найбільш постійна, основна, універсальна для усіх клітин мембрана. Вона є найтоншою (близько 10 нм) плівкою, що покриває усю клітину. Плазмалема складається з молекул білків і фосфоліпідів. Так виглядає структура плазмалеми. Мал. 2 Структура плазматичної мембрани

Молекули фосфоліпідів розташовані в два ряди - гідрофобними кінцями всередину, гідрофільними голівками до внутрішнього і зовнішнього водного середовища. В окремих місцях (подвійний шар) фосфоліпідів наскрізь пронизаний білковими молекулами (інтегральні білки). Усередині таких білкових молекул є канали - пори, через які проходять водорозчинні речовини. Мал. 3 Мембранні ліпіди

Властивості та функції мембран Усі клітинні мембрани є рухливими текучими структурами, оскільки молекули ліпідів і білків не пов'язані між собою ковалентними зв'язками і здатні досить швидко переміщатися в площини мембрани. Завдяки цьому мембрани можуть змінювати свою конфігурацію, тобто мають плинність. Мал. 4 Клітинна мембрана

Мембрани - структури дуже динамічні. Вони швидко відновлюються після ушкодження, а також розтягуються і стискуються при клітинних рухах. Мембрани різних типів клітин істотно розрізняються як по хімічному складу, так і за відносним змістом в них білків, глікопротеїнів, ліпідів, а отже, і по характеру наявних в них рецепторів. Кожен тип клітин тому характеризується індивідуальністю, яка визначається в основному глікопротеїнами. Розгалужені ланцюги глікопротеїнів, виступаючі з клітинної мембрани, беруть участь в розпізнанні чинників зовнішнього середовища, а також у взаємному пізнаванні споріднених клітин. Мал. 5 Проникнення речовин через мембрану.

З розпізнаванням пов'язана і регуляція транспорту молекул і іонів через мембрану, а також імунологічна відповідь, в якій глікопротеїни грають роль антигенів. У мембранах містяться також специфічні рецептори, переносники електронів, перетворювачі енергії, ферментні білки. Білки беруть участь в забезпеченні транспорту певних молекул всередину клітини або з неї, здійснюють структурний зв'язок цитоскелета з клітинними мембранами або ж служать в якості рецепторів для отримання і перетворення хімічних сигналів з оточуючої середи. Найважливішою властивістю мембрани є також виборча проникність. Це означає, що молекули та іони проходять через неї з різною швидкістю, і чим більше розмір молекул, тим менше швидкість проходження їх через мембрану. Ця властивість визначає плазматичну мембрану як осмотичний бар'єр. Мал. 7 Дифузія

Існує декілька механізмів транспорту речовин через мембрану. Дифузія - проникнення речовин через мембрану по градієнту концентрації (з області, де їх концентрація вища, в область, де їх концентрація нижче). Дифузний транспорт речовин (води, іонів) здійснюється за участю білків мембрани, в яких є молекулярні пори, або за участю ліпідної фази (для жиророзчинних речовин). При полегшеній дифузії спеціальні мембранні білки-переносники вибірково зв'язу Активний транспорт зв'язаний з витратами енергії і служить для перенесення речовин проти їх градієнта концентрації. Він здійснюється спеціальними білками-переносниками, що утворюють так звані іонні насоси. Найбільш вивченим є Na-/ К- -насос в клітинах тварин, таких, що активно викачують іони Na назовні, поглинаючи при цьому іони К. Завдяки цьому в клітині підтримується велика концентрація К і менша Na в порівнянні з довкіллям. На цей процес витрачається енергія АТФ.

В результаті активного транспорту за допомогою мембранного насоса в клітині відбувається також регуляція концентрації Mg2 -і Са2 . В процесі активного транспорту іонів в клітину через цитоплазматичну мембрану проникають різні цукри, нуклеотиди, амінокислоти. Макромолекули білків, нуклеїнових кислот, полісахаридів, ліпопротеїдні комплекси та ін.

Транспорт макромолекул, їх комплексів і часток всередину клітини відбувається абсолютно іншим шляхом - за допомогою ендоцитоза. При ендоцитозі певна ділянка плазмалеми захоплює і як би обволікає позаклітинний матеріал, укладаючи його в мембранну вакуоль, що виникла внаслідок вп`ячування мембрани. Надалі така вакуоль з'єднується з лізосомою, ферменти якої розщеплюють макромолекули до мономерів. Процес, зворотний ендоцитозу, - екзоцитоз. Завдяки йому клітина виводить внутрішньоклітинні продукти або неперетравлені залишки, що знаходяться у вакуолі або бульбашки. Бульбашка підходить до цитоплазматичної мембрани, зливається з нею, а його вміст виділяється в довкілля. Так виводяться травні ферменти, гормони, гемицеллюлоза та ін.

Функції біологічних мембран наступні: 1. Відмежовують вміст клітини від зовнішнього середовища і вміст органел від цитоплазми. 2. Забезпечують транспорт речовин в клітину і з неї, з цитоплазми в органели і навпаки. 3. Виконують роль рецепторів (отримання і перетворення сигналів з довкілля, пізнавання речовин клітин і т. д.). 4. Є каталізаторами (забезпечення примембранних хімічних процесів). 5. Беруть участь в перетворенні енергії.

Важлива роль біологічних мембран і в процесах взаємоперетворення різних форм енергії: механічної (наприклад, рух джгутиків, війок), електричної (формування нервового імпульсу), хімічної (синтез сполук, багатих на енергію). Плазматичні мембрани забезпечують міжклітинні контакти у багатоклітинних організмів. У місці сполучення двох клітин , мембрана кожної з них здатна утворювати складки або вирости, які надають цьому сполученню особливої міцності. Клітини рослин сполучаються між собою завдяки утворенню мікроскопічних міжклітинних канальців, вистелених мембраною і заповнених цитоплазмою. Плазматичні мембрани також беруть участь у рості, поділі клітин тощо.

Дякую за увагу!!!