Zewnętrzna błona komórkowa. Jakie funkcje spełnia zewnętrzna błona komórkowa? Struktura zewnętrznej błony komórkowej

Błona komórkowa (błona plazmatyczna) to cienka, półprzepuszczalna membrana otaczająca komórki.

Funkcja i rola błony komórkowej

Jego zadaniem jest ochrona integralności wnętrza poprzez wpuszczenie niektórych niezbędnych substancji do komórki i uniemożliwienie przedostania się innych.

Służy również jako podstawa przywiązania do niektórych organizmów i do innych. Zatem błona plazmatyczna zapewnia również kształt komórki. Inną funkcją membrany jest regulacja wzrostu komórek poprzez równowagę i.

Podczas endocytozy usuwane są lipidy i białka Błona komórkowa w miarę wchłaniania substancji. Podczas egzocytozy pęcherzyki zawierające lipidy i białka łączą się z błoną komórkową, zwiększając rozmiar komórki. , a komórki grzybów mają błony plazmatyczne. Na przykład te wewnętrzne są również osłonięte membranami ochronnymi.

Struktura błony komórkowej

Błona plazmatyczna składa się głównie z mieszaniny białek i lipidów. W zależności od lokalizacji i roli błony w organizmie lipidy mogą stanowić od 20 do 80 procent błony, a pozostałą część stanowią białka. Podczas gdy lipidy zapewniają elastyczność błony, białka kontrolują i utrzymują chemię komórki oraz pomagają w transporcie cząsteczek przez błonę.

Lipidy błonowe

Fosfolipidy są głównym składnikiem błon plazmatycznych. Tworzą dwuwarstwę lipidową, w której hydrofilowe (przyciągane przez wodę) obszary głowy spontanicznie organizują się w stronę wodnego cytozolu i płynu zewnątrzkomórkowego, podczas gdy hydrofobowe (odpychane przez wodę) obszary ogona są zwrócone w stronę przeciwną do cytozolu i płynu pozakomórkowego. Dwuwarstwa lipidowa jest półprzepuszczalna, co pozwala tylko niektórym cząsteczkom na dyfuzję przez błonę.

Cholesterol to kolejny lipidowy składnik błon komórkowych zwierząt. Cząsteczki cholesterolu są selektywnie rozproszone pomiędzy fosfolipidami błonowymi. Pomaga to utrzymać sztywność błon komórkowych, zapobiegając nadmiernemu zagęszczeniu fosfolipidów. Cholesterolu nie ma w błonach komórek roślinnych.

Glikolipidy znajdują się na zewnętrznej powierzchni błon komórkowych i są z nimi połączone łańcuchem węglowodanowym. Pomagają komórce rozpoznawać inne komórki w organizmie.

Białka błonowe

Błona komórkowa zawiera dwa rodzaje powiązanych białek. Białka błony obwodowej są zewnętrzne i są z nią powiązane poprzez interakcję z innymi białkami. Integralne białka błonowe są wprowadzane do błony i większość przechodzi przez nią. Części tych białek transbłonowych znajdują się po obu jego stronach.

Białka błony komórkowej pełnią wiele różnych funkcji. Białka strukturalne zapewniają wsparcie i kształt komórkom. Białka receptorów błonowych pomagają komórkom komunikować się ze środowiskiem zewnętrznym za pomocą hormonów, neuroprzekaźników i innych cząsteczek sygnalizacyjnych. Białka transportowe, takie jak białka globularne, transportują cząsteczki przez błony komórkowe poprzez ułatwioną dyfuzję. Glikoproteiny mają przyłączony łańcuch węglowodanowy. Są osadzone w błonie komórkowej, pomagając w wymianie i transporcie cząsteczek.

Błony organelli

Niektóre organelle komórkowe są również otoczone błonami ochronnymi. Rdzeń,

Przez cechy funkcjonalne Błonę komórkową można podzielić na 9 funkcji, które pełni.
Funkcje błony komórkowej:
1. Transport. Transportuje substancje z komórki do komórki;
2. Bariera. Ma selektywną przepuszczalność, zapewnia niezbędny metabolizm;
3. Receptor. Niektóre białka znajdujące się w błonie są receptorami;
4. Mechaniczne. Zapewnia autonomię komórki i jej struktur mechanicznych;
5. Matryca. Zapewnia optymalną interakcję i orientację białek macierzy;
6. Energia. Błony zawierają systemy przenoszenia energii podczas oddychania komórkowego w mitochondriach;
7. Enzymatyczny. Białka błonowe są czasami enzymami. Na przykład błony komórkowe jelit;
8. Znakowanie. Błona zawiera antygeny (glikoproteiny), które umożliwiają identyfikację komórki;
9. Generowanie. Zajmuje się wytwarzaniem i przewodzeniem biopotencjałów.

Jak wygląda błona komórkowa, można zobaczyć na przykładzie budowy komórki zwierzęcej lub komórki roślinnej.

Rysunek przedstawia budowę błony komórkowej.
Składniki błony komórkowej obejmują różne białka błony komórkowej (globulne, obwodowe, powierzchniowe), a także lipidy błony komórkowej (glikolipidy, fosfolipidy). Również w strukturze błony komórkowej znajdują się węglowodany, cholesterol, glikoproteina i białkowa helisa alfa.

Skład błony komórkowej

Główny skład błony komórkowej obejmuje:
1. Białka - odpowiedzialne za różne właściwości błony;
2. Lipidy trzy typy(fosfolipidy, glikolipidy i cholesterol) odpowiedzialne za sztywność błon.
Białka błony komórkowej:
1. Białko globularne;
2. Białko powierzchniowe;
3. Białko obwodowe.

Główny cel błony komórkowej

Główny cel błony komórkowej:
1. Regulują wymianę między komórką a środowiskiem;
2. Oddziel zawartość dowolnej komórki od środowiska zewnętrznego, zapewniając w ten sposób jej integralność;
3. Błony wewnątrzkomórkowe dzielą komórkę na wyspecjalizowane zamknięte przedziały - organelle lub przedziały, w których utrzymywane są określone warunki środowiskowe.

Struktura błony komórkowej

Struktura błony komórkowej jest dwuwymiarowym roztworem globularnych integralnych białek rozpuszczonych w ciekłej matrycy fosfolipidowej. Ten model struktury membrany został zaproponowany przez dwóch naukowców Nicholsona i Singera w 1972 roku. Zatem podstawą błon jest dwucząsteczkowa warstwa lipidowa, o uporządkowanym układzie cząsteczek, jak widać.

Błona komórkowa- to właśnie działa błona komórkowa następujące funkcje: oddzielenie zawartości komórki od środowiska zewnętrznego, selektywny transport substancji (wymiana ze środowiskiem zewnętrznym w stosunku do komórki), miejsce występowania niektórych reakcji biochemicznych, łączenie komórek w tkanki i odbiór.

Błony komórkowe dzielą się na plazmowe (wewnątrzkomórkowe) i zewnętrzne. Główną właściwością każdej membrany jest półprzepuszczalność, to znaczy zdolność do przepuszczania tylko niektórych substancji. Pozwala to na selektywną wymianę między komórką a środowiskiem zewnętrznym lub wymianę między przedziałami komórkowymi.

Błony plazmatyczne są strukturami lipoproteinowymi. Lipidy spontanicznie tworzą dwuwarstwę (podwójną warstwę), w której „unoszą się” białka błonowe. Błony zawierają kilka tysięcy różnych białek: strukturalnych, transporterów, enzymów itp. Pomiędzy cząsteczkami białek znajdują się pory, przez które przechodzą substancje hydrofilowe (dwuwarstwa lipidowa uniemożliwia ich bezpośrednie przenikanie do wnętrza komórki). Grupy glikozylowe (monosacharydy i polisacharydy) są przyłączone do niektórych cząsteczek na powierzchni błony, które biorą udział w procesie rozpoznawania komórek podczas tworzenia tkanki.

Membrany różnią się grubością, zwykle w zakresie od 5 do 10 nm. Grubość zależy od wielkości amfifilowej cząsteczki lipidu i wynosi 5,3 nm. Dalszy wzrost grubości błony wynika z wielkości kompleksów białek błonowych. W zależności od warunków zewnętrznych (regulatorem jest cholesterol) struktura dwuwarstwy może się zmieniać tak, że staje się ona bardziej gęsta lub płynna – od tego zależy prędkość przemieszczania się substancji wzdłuż błon.

Błony komórkowe obejmują: błonę komórkową, kariolemę, błony retikulum endoplazmatycznego, aparat Golgiego, lizosomy, peroksysomy, mitochondria, inkluzje itp.

Lipidy są nierozpuszczalne w wodzie (hydrofobowość), ale łatwo rozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych i tłuszczach (lipofilowość). Skład lipidów w różnych błonach nie jest taki sam. Na przykład błona plazmatyczna zawiera dużo cholesterolu. Najczęstszymi lipidami w błonie są fosfolipidy (glicerofosfatydy), sfingomieliny (sfingolipidy), glikolipidy i cholesterol.

Fosfolipidy, sfingomieliny, glikolipidy składają się z dwóch grup funkcjonalnych różne części: hydrofobowy niepolarny, który nie przenosi ładunków - „ogony” składające się z kwasów tłuszczowych i hydrofilowy, zawierający naładowane polarne „głowy” - grupy alkoholowe (na przykład glicerol).

Hydrofobowa część cząsteczki składa się zwykle z dwóch kwasów tłuszczowych. Jeden z kwasów jest nasycony, a drugi nienasycony. Określa to zdolność lipidów do spontanicznego tworzenia dwuwarstwowych (bilipidowych) struktur błonowych. Lipidy błonowe pełnią następujące funkcje: bariera, transport, mikrośrodowisko białek, opór elektryczny błony.

Błony różnią się między sobą zestawem cząsteczek białka. Wiele białek błonowych składa się z regionów bogatych w aminokwasy polarne (niosące ładunek) i regionów z aminokwasami niepolarnymi (glicyna, alanina, walina, leucyna). Takie białka w warstwach lipidowych membran są rozmieszczone tak, że ich niepolarne sekcje są jakby zanurzone w „tłuszczowej” części membrany, w której znajdują się hydrofobowe sekcje lipidów. Polarna (hydrofilowa) część tych białek oddziałuje z głowami lipidowymi i jest zwrócona w stronę fazy wodnej.

Błony biologiczne mają wspólne właściwości:

membrany - systemy zamknięte, które nie pozwalają na wymieszanie zawartości ogniwa i jego przedziałów. Naruszenie integralności błony może prowadzić do śmierci komórki;

mobilność powierzchowna (płaska, boczna). W membranach następuje ciągły ruch substancji po powierzchni;

asymetria membrany. Struktura warstw zewnętrznych i powierzchniowych jest niejednorodna chemicznie, strukturalnie i funkcjonalnie.

Zewnętrzna część klatki jest przykryta błona plazmatyczna(lub zewnętrzna błona komórkowa) o grubości około 6-10 nm.

Błona komórkowa to gęsta warstwa białek i lipidów (głównie fosfolipidów). Cząsteczki lipidów ułożone są w sposób uporządkowany - prostopadle do powierzchni, w dwóch warstwach, tak że ich części intensywnie oddziałujące z wodą (hydrofilowe) są skierowane na zewnątrz, a części obojętne na wodę (hydrofobowe) do wewnątrz.

Cząsteczki białek znajdują się w nieciągłej warstwie na powierzchni szkieletu lipidowego po obu stronach. Część z nich zanurza się w warstwie lipidowej, a część przez nią przechodzi, tworząc obszary przepuszczalne dla wody. Te białka działają różne funkcje- niektóre z nich to enzymy, inne to białka transportowe biorące udział w przenoszeniu pewnych substancji ze środowiska do cytoplazmy i w przeciwnym kierunku.

Podstawowe funkcje błony komórkowej

Jedną z głównych właściwości błon biologicznych jest selektywna przepuszczalność (półprzepuszczalność)- niektóre substancje przechodzą przez nie z trudem, inne z łatwością i nawet do wyższych stężeń Zatem dla większości komórek stężenie jonów Na wewnątrz jest znacznie niższe niż w środowisko. Odwrotna zależność jest typowa dla jonów K: ich stężenie wewnątrz komórki jest wyższe niż na zewnątrz. Dlatego jony Na zawsze mają tendencję do przenikania do komórki, a jony K zawsze mają tendencję do opuszczania. Wyrównaniu stężeń tych jonów zapobiega obecność w membranie specjalnego układu pełniącego rolę pompy, która wypompowuje jony Na z ogniwa i jednocześnie pompuje do środka jony K.

Tendencja jonów Na do przemieszczania się z zewnątrz do wewnątrz wykorzystywana jest do transportu cukrów i aminokwasów do komórki. Przy aktywnym usuwaniu jonów Na z komórki powstają warunki do wejścia do niej glukozy i aminokwasów.

W wielu komórkach substancje są również wchłaniane na drodze fagocytozy i pinocytozy. Na fagocytoza elastyczna membrana zewnętrzna tworzy małe zagłębienie, w które wpada wychwycona cząstka. Wgłębienie to zwiększa się i otoczona odcinkiem błony zewnętrznej cząstka zanurza się w cytoplazmie komórki. Zjawisko fagocytozy jest charakterystyczne dla ameby i niektórych innych pierwotniaków, a także leukocytów (fagocytów). W podobny sposób komórki wchłaniają płyny zawierające substancje niezbędne komórce. Zjawisko to nazwano pinocytoza.

Zewnętrzne błony różnych komórek różnią się znacznie w obu przypadkach skład chemiczny ich białek i lipidów oraz ich względną zawartość. To właśnie te cechy determinują różnorodność aktywności fizjologicznej błon różnych komórek i ich rolę w życiu komórek i tkanek.

Związany z błoną zewnętrzną retikulum endoplazmatycznego komórki. Wykonuje się je za pomocą membran zewnętrznych Różne rodzaje kontakty międzykomórkowe, tj. komunikacja pomiędzy poszczególnymi komórkami.

Wiele typów komórek charakteryzuje się obecnością na ich powierzchni duża ilość wypukłości, fałdy, mikrokosmki. Przyczyniają się zarówno do znacznego zwiększenia powierzchni komórek i poprawy metabolizmu, jak i silniejszych połączeń między poszczególnymi komórkami.

Komórki roślinne mają grubą błonę na zewnątrz błony komórkowej, dobrze widoczną pod mikroskopem optycznym, składającą się z włókna (celulozy). Tworzą silne podparcie dla tkanek roślinnych (drewno).

Niektóre komórki zwierzęce posiadają także szereg struktur zewnętrznych umiejscowionych na błonie komórkowej i pełnią funkcję ochronną. Przykładem jest chityna komórek powłokowych owadów.

Funkcje błony komórkowej (w skrócie)