Цитоплазматическая мембрана — Строение и функции мембраны

Цитоплазматическая мембрана — Строение и функции мембраны

Цитоплазматическая мембрана

Любая живая клетка отделена от окружающей среды тонкой оболочкой особого строения — цитоплазматической мембраной (ЦПМ). Эукариоты имеют многочисленные внутриклеточные мембраны, отделяющие пространство органелл от цитоплазмы, тогда как для большинства прокариот ЦПМ — это единственная мембрана клетки. У некоторых бактерий и архей она может внедряться внутрь цитоплазмы, образуя выросты и складки различной формы.

ЦПМ любых клеток построены по единому плану и состоят из фосфолипидов (рис. 3.5, а). У бактерий в их состав входят две жирные кислоты обычно с 16—18 атомами углерода в цепочке и с насыщенными или одной ненасыщенной связями, соединенные сложноэфирной связью с двумя гидроксильными группами глицерола. Состав жирных кислот бактерий может варьировать в ответ на изменения окружающей среды, в особенности, температуры. При понижении температуры в составе фосфолипидов увеличивается количество ненасыщенных жирных кислот, что в значительной степени отражается на текучести мембраны. Некоторые жирные кислоты могут быть разветвленными или содержать циклопропановое кольцо. Третья ОН-группа глицерола связана с остатком фосфорной кислоты и через него — с головной группой. Головные группы фосфолипидов могут у разных прокариот иметь разную химическую природу (фосфатидилэта- ноламин, фосфатидилглицерол, кардиолипин, фосфатидилсерин, лецитин и др.), но они устроены проще, чем у эукариот. Например, у Е. coli, они представлены на 75% фосфатидилэтаноламином, на 20% — фосфатидилглицеро- лом, остальные состоят из кардиолипина (дифосфатидилглицерола), фос- фатидилсерина и следовых количеств других соединений. Прочие бактерии имеют более сложные типы мембранных липидов. Некоторые клетки образуют гликолипиды, такие как моногалактозилдиглицерид. Мембранные липиды архей отличаются от эукариотических и бактериальных. Вместо жирных кислот у них присутствуют высшие изопреноидные спирты, прикрепленные к глицеролу простой, а не сложной эфирной связью.

Рис. 3.5. Строение:

а — фосфолипида; б — бислойной мембраны

Такие молекулы составляют мембранный бислой, где гидрофобные части обращены вовнутрь, а гидрофильные — наружу, в окружающую среду и в цитоплазму (рис. 3.5, б). В бислой погружены или пересекают его многочисленные белки, которые могут диффундировать внутри мембраны, иногда образуя сложные комплексы. Мембранные белки имеют ряд важных функций, включая преобразование и запасание метаболической энергии, регуляцию поглощения и выброса всех питательных веществ и продуктов метаболизма. Кроме того, они узнают и передают многие сигналы, отражающие изменения в окружающей среде, и запускают соответствующий каскад реакций, приводящий к клеточному ответу. Такая организация мембран хорошо объясняется жидкокристаллической моделью с мозаичным вкраплением мембранных белков (рис. 3.6).

Рис. 3.6. Организация ЦПМ

Большинство биологических мембран имеют толщину от 4 до 7 нм. Клеточные мембраны хорошо различимы в просвечивающем электронном микроскопе при контрастировании тяжелыми металлами. На электронных микрофотографиях они имеют вид трехслойных образований: два внешних темных слоя показывают положение полярных групп липидов, а светлый средний слой — гидрофобное внутреннее пространство (рис. 3.7).

Другая техника исследования мембран заключается в получении сколов замороженных при температуре жидкого азота клеток и контрастировании образующихся поверхностей с помощью напыления тяжелых металлов

(платина, золото, серебро). Полученные препараты просматривают в сканирующем электронном микроскопе. При этом можно увидеть поверхность мембраны и включенные в нее мозаично мембранные белки, которые не простираются сквозь мембрану, а связаны специальными гидрофобными якорными областями с гидрофобной областью бислоя.

Рис. 3.7. ЦПМ на электронных микрофотографиях

ЦПМ обладает свойством избирательной проницаемости, препятствуя свободному продвижению большинства веществ внутрь и из клетки, а также играет значительную роль в росте и делении клеток, движении, экспорте поверхностных и внеклеточных белков и углеводов (экзополисахаридов). Если клетку поместить в среду с более высоким или более низким осмотическим давлением, чем внутри цитоплазмы, то произойдет выход воды из клетки или вход воды в нее. Это отражает свойство воды уравнивать градиенты растворов. Цитоплазма при этом сжимается или расширяется (явление плазмолиза/деплазмолиза). Большинство бактерий, однако, не меняет свою форму в таких экспериментах вследствие наличия ригидной клеточной стенки.

ЦПМ регулирует потоки питательных веществ и метаболитов. Наличие гидрофобного слоя, образованного мембранными липидами, препятствует прохождению через нее любых полярных молекул и макромолекул. Это свойство позволяет клеткам, существующим в большинстве случаев в разбавленных растворах, удерживать полезные макромолекулы и метаболические предшественники. Мембрана клетки призвана осуществлять и транспортную функцию. Обычно прокариоты имеют большое количество очень специфических транспортных систем. Транспорт — интегральная часть общей биоэнергетики клетки, которая создает и использует различные ионные градиенты через ЦПМ для переноса веществ и формирования других необходимых клетке градиентов. ЦПМ играет значительную роль в движении, росте и делении клеток. В мембране прокариот сосредоточены многие метаболические процессы. Мембранные белки выполняют важные функции: участвуют в преобразовании и запасании энергии, регулируют поглощение и выброс всех питательных веществ и продуктов метаболизма, узнают и передают сигналы об изменениях в окружающей среде.

Читайте также:  Температура при сахарном диабете - отчего может быть повышение

ЦИТОПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ МЕМБРАНА

Словарь ботанических терминов. — Киев: Наукова Думка . Под общей редакцией д.б.н. И.А. Дудки . 1984 .

  • ЦИТОПЛАЗМА
  • ЦИТОПЛАЗМАТИЧЕСКИЙ МАТРИКС

Смотреть что такое «ЦИТОПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ МЕМБРАНА» в других словарях:

цитоплазматическая мембрана — Компонент клетки, состоящий из билипидной мембраны и белков [http://www.dunwoodypress.com/148/PDF/Biotech Eng Rus.pdf] Тематики биотехнологии EN cytoplasmic membrane … Справочник технического переводчика

Цитоплазматическая мембрана — У этого термина существуют и другие значения, см. Мембрана Изображение клеточной мембраны. Маленькие голубые и белые шарики соответствуют гидрофильным «головкам» липидов, а присоединённые к ним линии гидрофобным «хвостам». На рисунке показаны… … Википедия

цитоплазматическая мембрана — то же, что клеточная мембрана. .(Источник: «Биология. Современная иллюстрированная энциклопедия.» Гл. ред. А. П. Горкин; М.: Росмэн, 2006.) … Биологический энциклопедический словарь

цитоплазматическая мембрана — см. Клеточная оболочка … Большой медицинский словарь

Мембрана цитоплазматическая — (клеточная, плазмалемма) полупроницаемая липопротеидная структура клеток, в т. ч. бактерий, отделяющая протоплазму от оболочки. У большинства бактерий покрыта клеточной стенкой. Хим. состав, структура и функция сходны с М. ц. др. клеток. У… … Словарь микробиологии

Цитоплазматическая сеть — Эндоплазматический ретикулум (ЭПР) (лат. reticulum сеточка) или эндоплазматическая сеть (ЭПС) внутриклеточный органоид эукариотической клетки, представляющий собой разветвлённую систему из окружённых мембраной уплощённых полостей, пузырьков и… … Википедия

МЕМБРАНА — 1. Пограничная цитоплазматическая структура, обладающая свойствами избирательной проницаемости (напр., плазмалемма, тонопласт, мембраны клеточных органелл). 2. В палинологии пленка поры. 3. Оболочка у некоторых водорослей … Словарь ботанических терминов

Мембрана цитоплазматическая — внешний липопротеидный слой протопласта бактерий, обладающий особыми физическими и химическими свойствами. М.ц. является барьером, регулирующим обмен веществ клетки с внешней средой. М.ц. контролирует проницаемость клетки, а также процессы… … Толковый словарь по почвоведению

КЛЕТОЧНАЯ МЕМБРАНА — цитоплазматическая мембрана, плазматическая мембрана, плазмалемма (cytolemma, plasmalemma), мембрана, отделяющая цитоплазму клетки от наруж. среды или от оболочки клетки (в растит, клетках). Органоид клетки. Толщина К. м. 7 10 нм (о строении К. м … Биологический энциклопедический словарь

БИОЛОГИЧЕСКАЯ МЕМБРАНА — см. цитоплазматическая мембрана. количество всей надземной и подземной (в почве) массы того или иного растения, фитоценоза или биоценоза за единицу времени … Словарь ботанических терминов

Биологическая мембрана — Biological membrane

Биологические мембраны или биомембранен является ограждающей или отделением мембраны , которая действует как селективно проницаемой барьер внутри живых существ . Биологические мембраны в форме мембран эукариотических клеток состоят из фосфолипидного бислоя со встроенными, интегральными и периферическими белками, используемыми для связи и транспортировки химических веществ и ионов . Основная масса липидов в клеточной мембране обеспечивает жидкую матрицу для вращения белков и их латеральной диффузии для физиологического функционирования. Белки адаптированы к среде липидного бислоя с высокой текучестью мембран с наличием кольцевой липидной оболочки , состоящей из липидных молекул, прочно связанных с поверхностью интегральных мембранных белков . Клеточные мембраны отличаются от изолирующих тканей, образованных слоями клеток, такими как слизистые оболочки , базальные мембраны и серозные мембраны .

Содержание

  • 1 Сочинение
    • 1.1 Асимметрия
    • 1.2 Липиды
    • 1.3 Белки
    • 1.4 Олигосахариды
  • 2 Формирование
  • 3 Функция
    • 3.1 Избирательная проницаемость
    • 3.2 Текучесть
  • 4 Смотрите также
  • 5 Ссылки
  • 6 внешние ссылки

Сочинение

Асимметрия

Липидный бислой состоит из двух слоев — внешнего и внутреннего. Компоненты бислоя неравномерно распределены между двумя поверхностями, чтобы создать асимметрию между внешней и внутренней поверхностями. Эта асимметричная организация важна для клеточных функций, таких как передача сигналов. Асимметрия биологической мембраны отражает разные функции двух створок мембраны. Как видно на модели жидкой мембраны бислоя фосфолипидов, внешний и внутренний листочки мембраны асимметричны по своему составу. Некоторые белки и липиды располагаются только на одной поверхности мембраны, а не на другой.

• И плазматическая мембрана, и внутренние мембраны имеют цитозольную и экзоплазматическую стороны. • Эта ориентация сохраняется во время мембранного транспорта — белки, липиды, гликоконъюгаты, обращенные к просвету ER и Гольджи, экспрессируются на внеклеточной стороне плазматической мембраны. В эукариотических клетках новые фосфолипиды производятся ферментами, связанными с той частью мембраны эндоплазматического ретикулума, которая обращена к цитозолю. Эти ферменты, использующие свободные жирные кислоты в качестве субстратов , откладывают все новообразованные фосфолипиды в цитозольную половину бислоя. Чтобы мембрана в целом росла равномерно, половина новых молекул фосфолипидов должна быть перенесена на противоположный монослой. Этот перенос катализируется ферментами, называемыми флиппазами . В плазматической мембране флиппазы селективно переносят определенные фосфолипиды, так что разные типы концентрируются в каждом монослое.

Читайте также:  Диета ДАН как похудеть без последствий

Однако использование селективных флиппаз — не единственный способ вызвать асимметрию липидных бислоев. В частности, другой механизм действует для гликолипидов — липидов, которые демонстрируют наиболее яркое и последовательное асимметричное распределение в клетках животных .

Липиды

Биологическая мембрана состоит из липидов с гидрофобными хвостами и гидрофильными головками. Гидрофобные хвосты представляют собой углеводородные хвосты, длина и насыщенность которых важны для характеристики ячейки. Липидные рафты возникают, когда липидные частицы и белки объединяются в домены мембраны. Они помогают организовать компоненты мембраны в локализованные области, которые участвуют в определенных процессах, таких как передача сигнала.

Красные кровяные тельца или эритроциты имеют уникальный липидный состав. Двойной слой эритроцитов состоит из холестерина и фосфолипидов в равных весовых пропорциях. Мембрана эритроцитов играет решающую роль в свертывании крови. В бислое красных кровяных телец находится фосфатидилсерин. Обычно он находится на цитоплазматической стороне мембраны. Однако его переворачивают на внешнюю мембрану, чтобы использовать во время свертывания крови.

Белки

Бислои фосфолипидов содержат разные белки. Эти мембранные белки обладают различными функциями и характеристиками и катализируют различные химические реакции. Интегральные белки охватывают мембраны с разными доменами с каждой стороны. Интегральные белки прочно связаны с липидным бислоем и не могут легко отделиться. Они диссоциируют только при химической обработке, разрушающей мембрану. Периферические белки не похожи на интегральные белки тем, что они слабо взаимодействуют с поверхностью бислоя и могут легко диссоциировать от мембраны. Периферические белки расположены только на одной стороне мембраны и создают асимметрию мембраны.

НЕКОТОРЫЕ ПРИМЕРЫ МЕМБРАННЫХ БЕЛКОВ ПЛАЗМЫ И ИХ ФУНКЦИИ

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ КЛАСС ПРИМЕР БЕЛКА СПЕЦИАЛЬНАЯ ФУНКЦИЯ
Транспортеры Na + насос активно выкачивает Na + из клеток и K + в
Якоря интегрины связывают внутриклеточные актиновые филаменты с белками внеклеточного матрикса
Рецепторы рецептор фактора роста тромбоцитов связывает внеклеточный PDGF и, как следствие, генерирует внутриклеточные сигналы, которые заставляют клетку расти и делиться
Ферменты аденилилциклаза катализирует выработку внутриклеточной сигнальной молекулы циклического АМФ в ответ на внеклеточные сигналы

Олигосахариды

Олигосахариды — это полимеры, содержащие сахар. В мембране они могут быть ковалентно связаны с липидами с образованием гликолипидов или ковалентно связаны с белками с образованием гликопротеинов . Мембраны содержат сахаросодержащие липидные молекулы, известные как гликолипиды. В бислое сахарные группы гликолипидов обнажены на поверхности клетки, где они могут образовывать водородные связи. Гликолипиды являются наиболее ярким примером асимметрии липидного бислоя. Гликолипиды выполняют огромное количество функций в биологической мембране, которые в основном являются коммуникативными, включая распознавание клеток и клеточную адгезию. Гликопротеины — это интегральные белки. Они играют важную роль в иммунном ответе и защите.

Формирование

Фосфолипидный бислой образуется за счет агрегации мембранных липидов в водных растворах. Агрегация вызывается гидрофобным эффектом , когда гидрофобные концы контактируют друг с другом и изолируются от воды. Такое расположение максимизирует водородные связи между гидрофильными головками и водой, сводя к минимуму неблагоприятный контакт между гидрофобными хвостами и водой. Увеличение доступных водородных связей увеличивает энтропию системы, создавая самопроизвольный процесс.

Функция

Биологические молекулы являются амфифильными или амфипатическими, то есть одновременно гидрофобными и гидрофильными. Фосфолипидный бислой содержит заряженные гидрофильные головные группы, которые взаимодействуют с полярной водой . Липиды также содержат гидрофобные хвосты, которые встречаются с гидрофобными хвостами дополнительного слоя. Гидрофобные хвосты обычно представляют собой жирные кислоты разной длины. Эти взаимодействия липидов, в особенности гидрофобные хвосты, определяют липидный бислой физических свойств , таких как текучесть.

Мембраны в клетках обычно определяют замкнутые пространства или отсеки, в которых клетки могут поддерживать химическую или биохимическую среду, отличную от внешней. Например, мембрана вокруг пероксисом защищает остальную часть клетки от пероксидов, химических веществ, которые могут быть токсичными для клетки, а клеточная мембрана отделяет клетку от окружающей среды. Пероксисомы — это одна из форм вакуолей, обнаруживаемых в клетке, которые содержат побочные продукты химических реакций внутри клетки. Большинство органелл определяется такими мембранами и называется «мембраносвязанными» органеллами.

Читайте также:  ТЕНОТЕН и ГЛИЦИН что лучше и в чем разница (отличие составов, отзывы врачей)

Избирательная проницаемость

Вероятно, наиболее важной особенностью биомембраны является то, что это избирательно проницаемая структура. Это означает, что размер, заряд и другие химические свойства атомов и молекул, пытающихся пересечь его, будут определять, удастся ли им это сделать. Избирательная проницаемость важна для эффективного отделения клетки или органеллы от окружающей среды. Биологические мембраны также обладают определенными механическими или эластичными свойствами, которые позволяют им изменять форму и двигаться по мере необходимости.

Обычно небольшие гидрофобные молекулы могут легко пересекать бислои фосфолипидов путем простой диффузии .

Частицы, которые необходимы для клеточной функции, но не могут свободно диффундировать через мембрану, проникают через мембранный транспортный белок или захватываются посредством эндоцитоза , когда мембрана позволяет вакуоли присоединяться к ней и выталкивать ее содержимое в клетку. Многие типы специализированных плазматических мембран могут отделять клетку от внешней среды: апикальные, базолатеральные, пресинаптические и постсинаптические, мембраны жгутиков, ресничек, микроворсинок , филоподий и ламеллиподий , сарколеммы мышечных клеток, а также специализированные миелиновые и дендритные мембраны позвоночника. нейроны. Плазматические мембраны могут также образовывать различные типы «супрамембранных» структур, такие как кавеолы , постсинаптическая плотность, подосома , инвадоподий , десмосома, гемидесмосома , очаговая адгезия и соединения клеток. Эти типы мембран различаются по липидному и белковому составу.

Разные типы мембран также создают внутриклеточные органеллы: эндосомы; гладкая и шероховатая эндоплазматическая сеть; саркоплазматический ретикулум; Аппарат Гольджи; лизосома; митохондрии (внутренняя и внешняя мембраны); ядро (внутренняя и внешняя оболочки); пероксисома ; вакуоль; цитоплазматические гранулы; клеточные везикулы (фагосома, аутофагосома , везикулы, покрытые клатрином, везикулы, покрытые COPI и COPII ) и секреторные везикулы (включая синаптосомы , акросомы , меланосомы и хромаффинные гранулы). Различные типы биологических мембран имеют различный липидный и белковый состав. Состав мембран определяет их физические и биологические свойства. Некоторые компоненты мембран играют ключевую роль в медицине, например, оттокные насосы, которые выкачивают лекарства из клетки.

Текучесть

Гидрофобное ядро ​​бислоя фосфолипидов постоянно находится в движении из-за вращений вокруг связей липидных хвостов. Гидрофобные хвосты бислоя изгибаются и сцепляются друг с другом. Однако из-за водородной связи с водой гидрофильные головные группы демонстрируют меньшее движение, поскольку их вращение и подвижность ограничены. Это приводит к увеличению вязкости липидного бислоя ближе к гидрофильным головкам.

Ниже температуры перехода липидный бислой теряет текучесть, когда высокомобильные липиды демонстрируют меньшее движение, превращаясь в гелеобразное твердое вещество. Температура перехода зависит от таких компонентов липидного бислоя, как длина углеводородной цепи и насыщенность ее жирными кислотами. Температурная зависимость текучести является важным физиологическим атрибутом бактерий и хладнокровных организмов. Эти организмы поддерживают постоянную текучесть путем изменения состава мембранных липидов и жирных кислот в соответствии с различными температурами.

В клетках животных текучесть мембран регулируется включением холестерина стерола . Эта молекула присутствует в особенно больших количествах в плазматической мембране, где она составляет примерно 20% липидов в мембране по массе. Поскольку молекулы холестерина короткие и жесткие, они заполняют промежутки между соседними молекулами фосфолипидов, оставленные перегибами в их хвостах из ненасыщенных углеводородов. Таким образом, холестерин делает бислой более жестким, делая его более жестким и менее проницаемым.

Для всех клеток текучесть мембран важна по многим причинам. Он позволяет мембранным белкам быстро диффундировать в плоскости бислоя и взаимодействовать друг с другом, что имеет решающее значение, например, в передаче сигналов в клетке . Это позволяет мембранным липидам и белкам диффундировать из участков, где они вставлены в бислой после их синтеза, в другие области клетки. Он позволяет мембранам сливаться друг с другом и смешивать их молекулы, а также обеспечивает равномерное распределение мембранных молекул между дочерними клетками при делении клетки. Если бы биологические мембраны не были жидкими, трудно представить, как клетки могли бы жить, расти и воспроизводиться.

Ссылка на основную публикацию
Цистит — симптомы, причины и лечение в Москве
Хронический цистит (циститоуретрит) у женщин Хронический цистит (циститоуретрит) у женщин Циститоуретрит у женщин – это острое или хроническое воспаление мочевого...
Цикл месячных как считать, какая норма и сколько дней длится цикл месячных
Менструальный цикл: норма и отклонения Менструальный цикл — нормальный процесс женской физиологии, но в реальности часто оказывается, что он протекает...
Ци-Клим витамины для женщин 45 инструкция по применению, состав, отзывы
Ци-клим витамины для женщин 45+ Состав Состав 1 таблетка (суточный прием) содержит Масса % от РСН L-карнитин 45 мг 15...
Цистит и молочница одновременно как лечить Лаборатория Здоровья
Симптомы цистита у женщин, лечение, причины возникновения, к какому врачу обращаться? Один из вариантов воспаления мочвыводящих путей — цистит —...
Adblock detector