Šta je membrana? Struktura i funkcije membrane. Biološke membrane Profilisana membrana: karakteristike, funkcije i prednosti

18.10.2023

Biološka membrana

Slika ćelijske membrane. Male plave i bijele kuglice odgovaraju hidrofilnim glavama lipida, a linije vezane za njih odgovaraju hidrofobnim repovima. Na slici su prikazani samo integralni membranski proteini (crvene globule i žute spirale). Žute ovalne tačke unutar membrane - molekuli holesterola Žuto-zeleni lanci kuglica na vanjskoj strani membrane - lanci oligosaharida koji formiraju glikokaliks

Biološka membrana također uključuje različite proteine: integralne (prodiru kroz membranu), poluintegralne (uronjene na jednom kraju u vanjski ili unutrašnji lipidni sloj), površinske (nalaze se na vanjskoj ili uz unutarnju stranu membrane). Neki proteini su tačke kontakta između ćelijske membrane i citoskeleta unutar ćelije i ćelijskog zida (ako postoji) izvana. Neki od integralnih proteina funkcionišu kao jonski kanali, različiti transporteri i receptori.

Funkcije biomembrana

barijera - osigurava reguliran, selektivan, pasivan i aktivan metabolizam sa okolinom. Na primjer, peroksizomska membrana štiti citoplazmu od peroksida koji su opasni za ćeliju. Selektivna permeabilnost znači da propusnost membrane za različite atome ili molekule ovisi o njihovoj veličini, električnom naboju i kemijskim svojstvima. Selektivna permeabilnost osigurava da ćelijski i stanični odjeljci budu odvojeni od okoline i opskrbljeni potrebnim tvarima.

transport - transport supstanci u ćeliju i iz nje se odvija kroz membranu. Transport kroz membrane osigurava: isporuku nutrijenata, uklanjanje krajnjih produkata metabolizma, izlučivanje različitih supstanci, stvaranje ionskih gradijenta, održavanje odgovarajućeg pH i koncentracije jona u ćeliji, neophodnih za funkcionisanje ćelijskih enzima.

Čestice koje iz nekog razloga ne mogu proći kroz fosfolipidni dvosloj (na primjer, zbog hidrofilnih svojstava, jer je unutrašnja membrana hidrofobna i ne propušta hidrofilne tvari, ili zbog njihove velike veličine), ali su neophodne za ćelije, mogu prodrijeti kroz membranu putem posebnih proteina nosača (transportera) i kanalnih proteina ili endocitozom.

Tokom pasivnog transporta, supstance prelaze lipidni dvosloj bez potrošnje energije, difuzijom. Varijanta ovog mehanizma je olakšana difuzija, u kojoj određena molekula pomaže tvari da prođe kroz membranu. Ovaj molekul može imati kanal koji omogućava prolaz samo jednoj vrsti tvari.

Aktivni transport zahtijeva energiju jer se odvija protiv gradijenta koncentracije. Na membrani se nalaze posebni proteini pumpe, uključujući ATPazu, koja aktivno pumpa ione kalija (K+) u ćeliju i pumpa ione natrija (Na+) iz nje.

matriks - osigurava određeni relativni položaj i orijentaciju membranskih proteina, njihovu optimalnu interakciju;

mehanički - osigurava autonomiju ćelije, njenih unutarćelijskih struktura, kao i povezanost sa drugim ćelijama (u tkivima). Ćelijski zidovi igraju glavnu ulogu u osiguravanju mehaničke funkcije, a kod životinja i međućelijske tvari.

energija - tokom fotosinteze u hloroplastima i ćelijskog disanja u mitohondrijama u njihovim membranama funkcionišu sistemi prenosa energije u kojima učestvuju i proteini;

receptor - neki proteini koji se nalaze u membrani su receptori (molekuli uz pomoć kojih ćelija percipira određene signale).

Na primjer, hormoni koji cirkuliraju u krvi djeluju samo na ciljne stanice koje imaju receptore koji odgovaraju ovim hormonima. Neurotransmiteri (hemijske supstance koje obezbeđuju provođenje nervnih impulsa) takođe se vezuju za posebne receptorske proteine u ciljnim ćelijama.

enzimski - membranski proteini su često enzimi. Na primjer, plazma membrane epitelnih stanica crijeva sadrže probavne enzime.

implementacija stvaranja i provođenja biopotencijala.

Uz pomoć membrane u ćeliji se održava konstantna koncentracija jona: koncentracija jona K+ unutar ćelije je mnogo veća nego izvan nje, a koncentracija Na+ je znatno niža, što je vrlo važno, jer se time osigurava održavanje razlike potencijala na membrani i stvaranje nervnog impulsa.

označavanje ćelija - na membrani se nalaze antigeni koji djeluju kao markeri - "oznake" koje omogućavaju identifikaciju ćelije. To su glikoproteini (odnosno proteini sa razgranatim bočnim lancima oligosaharida koji su vezani za njih) koji igraju ulogu “antene”. Zbog bezbrojnih konfiguracija bočnih lanaca, moguće je napraviti poseban marker za svaki tip ćelije. Uz pomoć markera, ćelije mogu prepoznati druge ćelije i djelovati zajedno s njima, na primjer, u formiranju organa i tkiva. Ovo takođe omogućava imunološkom sistemu da prepozna strane antigene.

Struktura i sastav biomembrana

Membrane se sastoje od tri klase lipida: fosfolipida, glikolipida i holesterola. Fosfolipidi i glikolipidi (lipidi sa vezanim ugljikohidratima) sastoje se od dva duga hidrofobna ugljikovodična repa koja su povezana s nabijenom hidrofilnom glavom. Kolesterol daje membrani krutost tako što zauzima slobodan prostor između hidrofobnih repova lipida i sprječava njihovo savijanje. Zbog toga su membrane sa niskim sadržajem holesterola fleksibilnije, a one sa visokim sadržajem holesterola krutije i lomljivije. Holesterol također služi kao "čep" koji sprječava kretanje polarnih molekula iz ćelije u ćeliju. Važan dio membrane čine proteini koji prodiru u nju i odgovorni su za različita svojstva membrane. Njihov sastav i orijentacija se razlikuju u različitim membranama.

Stanične membrane su često asimetrične, odnosno slojevi se razlikuju po sastavu lipida, prijelazu pojedinog molekula iz jednog sloja u drugi (tzv. japanke) je teško.

Membranske organele

To su zatvoreni pojedinačni ili međusobno povezani dijelovi citoplazme, odvojeni od hijaloplazme membranama. Jednomembranske organele uključuju endoplazmatski retikulum, Golgijev aparat, lizozome, vakuole, peroksizome; na dvostruke membrane - jezgra, mitohondrije, plastide. Spoljašnja strana ćelije je omeđena takozvanom plazma membranom. Struktura membrana različitih organela razlikuje se u sastavu lipida i membranskih proteina.

Selektivna propusnost

Stanične membrane imaju selektivnu propusnost: glukoza, aminokiseline, masne kiseline, glicerol i ioni polako difundiraju kroz njih, a same membrane, u određenoj mjeri, aktivno reguliraju ovaj proces - neke tvari prolaze, a druge ne. Postoje četiri glavna mehanizma za ulazak supstanci u ćeliju ili van ćelije: difuzija, osmoza, aktivni transport i egzo- ili endocitoza. Prva dva procesa su pasivne prirode, tj. ne zahtijevaju potrošnju energije; Posljednja dva su aktivni procesi povezani s potrošnjom energije.

Selektivna permeabilnost membrane tokom pasivnog transporta je zbog posebnih kanala - integralnih proteina. Oni prodiru kroz membranu, formirajući neku vrstu prolaza. Elementi K, Na i Cl imaju svoje kanale. U odnosu na gradijent koncentracije, molekuli ovih elemenata kreću se i izlaze iz ćelije. Kada su iritirani, natrijum jonski kanali se otvaraju i dolazi do iznenadnog priliva natrijumovih jona u ćeliju. U tom slučaju dolazi do neravnoteže membranskog potencijala. Nakon toga se obnavlja membranski potencijal. Kalijumski kanali su uvek otvoreni, dozvoljavajući jonima kalijuma da polako ulaze u ćeliju.

Linkovi

Bruce Alberts, et al. Molekularna biologija ćelije. - 5th ed. - New York: Garland Science, 2007. - ISBN 0-8153-3218-1 - udžbenik o molekularnoj biologiji na engleskom jeziku. jezik

Rubin A.B. Biofizika, udžbenik u 2 toma. . - 3. izdanje, ispravljeno i prošireno. - Moskva: Izdavačka kuća Moskovskog univerziteta, 2004. - ISBN 5-211-06109-8

Gennis R. Biomembrane. Molekularna struktura i funkcije: prijevod s engleskog. = Biomembrane. Molekularna struktura i funkcija (Robert B. Gennis). - 1. izdanje. - Moskva: Mir, 1997. - ISBN 5-03-002419-0

Ivanov V.G., Berestovski T.N. Lipidni dvosloj bioloških membrana. - Moskva: Nauka, 1982.

Antonov V.F., Smirnova E.N., Ševčenko E.V. Lipidne membrane tokom faznih prelaza. - Moskva: Nauka, 1994.

vidi takođe

Vladimirov Yu A., Oštećenje komponenti bioloških membrana tokom patoloških procesa

Wikimedia Foundation. 2010.

Biološki život
Biolog

Pogledajte šta je "Biološka membrana" u drugim rječnicima:

biološka membrana- Termin biološka membrana Pojam na engleskom biological membrane Sinonimi biomembrane Skraćenice Vezani pojmovi lipidna membrana na supstratu, dostava gena, proteini, biopolimeri, biokompatibilni premazi, dvoslojni, hidrofobni... ... Enciklopedijski rečnik nanotehnologije

BIOLOŠKA MEMBRANA- vidi citoplazmatsku membranu. količina cjelokupne nadzemne i podzemne (u tlu) mase određene biljke, fitocenoze ili biocenoze u jedinici vremena... Rječnik botaničkih pojmova

biološka membrana- opšti naziv za funkcionalno aktivne površinske strukture ćelija debljine nekoliko molekularnih slojeva, ograničavajući citoplazmu i većinu intracelularnih struktura, a takođe formiraju intracelularni sistem tubula, nabora i... Veliki medicinski rječnik

Biološka membrana- je opći naziv za funkcionalno aktivne površinske formacije koje ograničavaju jednu ili drugu organizaciju žive tvari debljinom od nekoliko molekularnih slojeva... Rječnik pojmova o fiziologiji domaćih životinja

Biološke membrane- opšti naziv za funkcionalno aktivne površinske strukture koje vezuju ćelije (stanične ili plazma membrane) i intracelularne organele (membrane mitohondrija, jezgra, lizozomi, endoplazmatski retikulum itd.). Sadrže lipide, proteine, heterogene molekule (glikoproteine, glikolipide) i, zavisno od funkcije koju obavljaju, brojne manje komponente: koenzime, nukleinske kiseline, antioksidanse, karotenoide, neorganske ione itd.

Koordinirano funkcionisanje membranskih sistema – receptora, enzima, transportnih mehanizama – pomaže u održavanju ćelijske homeostaze i istovremeno brzo reagovati na promjene u vanjskom okruženju.

TO osnovne funkcije bioloških membrana može se pripisati:

· odvajanje ćelije od okoline i formiranje intracelularnih kompartmenata (kompartmenta);

· kontrola i regulacija transporta velikog broja supstanci kroz membrane;

· učešće u obezbeđivanju međućelijskih interakcija, prenošenju signala u ćeliju;

· pretvaranje energije organskih supstanci hrane u energiju hemijskih veza molekula ATP-a.

Molekularna organizacija plazma (ćelijske) membrane je približno ista u svim stanicama: sastoji se od dva sloja molekula lipida s mnogo specifičnih proteina uključenih u nju. Neki membranski proteini imaju enzimsku aktivnost, dok drugi vezuju nutrijente iz okoline i transportuju ih u ćeliju preko membrana. Membranski proteini se razlikuju po prirodi njihove veze sa membranskim strukturama. Neki proteini tzv vanjski ili periferni , labavo su vezani za površinu membrane, drugi, tzv unutrašnji ili integralni , uronjen unutar membrane. Periferni proteini se lako ekstrahuju, dok se integralni proteini mogu izolovati samo pomoću deterdženata ili organskih rastvarača. Na sl. Slika 4 prikazuje strukturu plazma membrane.

Izolirane su vanjske, odnosno plazmatske membrane mnogih stanica, kao i membrane intracelularnih organela, na primjer, mitohondrije, hloroplasti, u slobodnom obliku i proučavan je njihov molekularni sastav. Sve membrane sadrže polarne lipide u količinama od 20 do 80% njihove mase, u zavisnosti od tipa membrane, ostalo su uglavnom proteini. Dakle, u plazma membranama životinjskih ćelija količina proteina i lipida u pravilu je približno ista; unutrašnja mitohondrijalna membrana sadrži oko 80% proteina i samo 20% lipida, dok mijelinske membrane moždanih ćelija, naprotiv, sadrže oko 80% lipida i samo 20% proteina.

Rice. 4. Struktura plazma membrane

Lipidni dio membrane je mješavina različitih vrsta polarnih lipida. Polarni lipidi, koji uključuju fosfoglicerolipide, sfingolipide i glikolipide, nisu pohranjeni u masnim stanicama, već su integrirani u ćelijske membrane, i to u strogo određenim omjerima.

Svi polarni lipidi u membranama se konstantno obnavljaju u toku metaboličkog procesa u normalnim uslovima, u ćeliji se uspostavlja dinamičko stacionarno stanje u kojem je brzina sinteze lipida jednaka brzini njihovog raspada.

Membrane životinjskih stanica sadrže uglavnom fosfoglicerolipide i, u manjoj mjeri, sfingolipide; triacilgliceroli se nalaze samo u tragovima. Neke membrane životinjskih ćelija, posebno vanjska plazma membrana, sadrže značajne količine holesterola i njegovih estera (slika 5).

Fig.5. Membranski lipidi

Trenutno, općeprihvaćeni model strukture membrane je model fluidnog mozaika, koji su 1972. godine predložili S. Singer i J. Nicholson.

Prema njemu, proteini se mogu uporediti sa santom leda koji pluta u lipidnom moru. Kao što je već spomenuto, postoje 2 tipa membranskih proteina: integralni i periferni. Integralni proteini prodiru kroz membranu; amfipatskih molekula. Periferni proteini ne prodiru kroz membranu i manje su čvrsto vezani za nju. Glavni kontinuirani dio membrane, odnosno njen matriks, je polarni lipidni dvosloj. Na normalnim temperaturama ćelije, matriks je u tekućem stanju, što je osigurano određenim omjerom između zasićenih i nezasićenih masnih kiselina u hidrofobnim repovima polarnih lipida.

Model tekućeg mozaika također pretpostavlja da se na površini integralnih proteina smještenih u membrani nalaze R-grupe aminokiselinskih ostataka (uglavnom hidrofobne grupe, zbog kojih se čini da se proteini "otapaju" u centralnom hidrofobnom dijelu dvosloja ). Istovremeno, na površini perifernih, odnosno eksternih proteina, uglavnom se nalaze hidrofilne R-grupe, koje zbog elektrostatičkih sila privlače hidrofilno nabijene polarne glave lipida. Integralni proteini, koji uključuju enzime i transportne proteine, aktivni su samo ako se nalaze unutar hidrofobnog dijela dvosloja, gdje poprimaju prostornu konfiguraciju neophodnu za ispoljavanje aktivnosti (slika 6). Još jednom treba naglasiti da se kovalentne veze ne stvaraju ni između molekula u dvosloju, niti između proteina i lipida dvosloja.

Fig.6. Membranski proteini

Membranski proteini mogu se slobodno kretati u bočnoj ravni. Periferni proteini bukvalno plutaju na površini dvoslojnog "mora", dok su integralni proteini, poput santi leda, gotovo potpuno uronjeni u sloj ugljikovodika.

U većini slučajeva, membrane su asimetrične, odnosno imaju nejednake strane. Ova asimetrija se manifestuje u sledećem:

· prvo, da se unutarnja i vanjska strana plazma membrane bakterijskih i životinjskih stanica razlikuju po sastavu polarnih lipida. Na primjer, unutrašnji lipidni sloj membrane ljudskih crvenih krvnih stanica sadrži uglavnom fosfatidiletanolamin i fosfatidilserin, a vanjski sloj sadrži fosfatidilholin i sfingomijelin.

Drugo, neki transportni sistemi u membranama djeluju samo u jednom smjeru. Na primjer, u membranama eritrocita postoji transportni sistem („pumpa“) koji pumpa ione Na+ iz ćelije u okolinu, a K+ ione u ćeliju zbog energije koja se oslobađa tokom hidrolize ATP-a.

· treće, vanjska površina plazma membrane sadrži vrlo veliki broj oligosaharidnih grupa, a to su glikolipidne glave i oligosaharidni bočni lanci glikoproteina, dok na unutrašnjoj površini plazma membrane praktično nema oligosaharidnih grupa.

Asimetrija bioloških membrana se održava zbog činjenice da je prijenos pojedinačnih molekula fosfolipida s jedne strane lipidnog dvosloja na drugu vrlo težak iz energetskih razloga. Polarni lipidni molekul može se slobodno kretati na svojoj strani dvosloja, ali je ograničen u svojoj sposobnosti da skoči na drugu stranu.

Mobilnost lipida ovisi o relativnom sadržaju i vrsti prisutnih nezasićenih masnih kiselina. Ugljovodonična priroda lanaca masnih kiselina daje membrani svojstva fluidnosti i pokretljivosti. U prisustvu cis-nezasićenih masnih kiselina, kohezione sile između lanaca su slabije nego u slučaju samih zasićenih masnih kiselina, a lipidi ostaju visoko pokretni čak i na niskim temperaturama.

Na vanjskoj strani membrane postoje specifične regije prepoznavanja, čija je funkcija da prepoznaju određene molekularne signale. Na primjer, kroz membranu neke bakterije uočavaju blage promjene u koncentraciji hranjive tvari, što stimulira njihovo kretanje prema izvoru hrane; ovaj fenomen se zove hemotaksija.

Membrane različitih ćelija i intracelularnih organela imaju određenu specifičnost zbog svoje strukture, hemijskog sastava i funkcija. Razlikuju se sljedeće glavne grupe membrana u eukariotskim organizmima:

plazma membrana (spoljna ćelijska membrana, plazmalema),

· nuklearna membrana,

endoplazmatski retikulum,

membrane Golgijevog aparata, mitohondrije, hloroplaste, mijelinske ovojnice,

ekscitabilne membrane.

U prokariotskim organizmima, pored plazma membrane, postoje intracitoplazmatske membranske formacije kod heterotrofnih prokariota koje se nazivaju mezozomi. Potonji nastaju invaginacijom vanjske ćelijske membrane i u nekim slučajevima zadržavaju kontakt s njom.

Membrana crvenih krvnih zrnaca sastoji se od proteina (50%), lipida (40%) i ugljenih hidrata (10%). Najveći dio ugljikohidrata (93%) povezan je s proteinima, a ostatak s lipidima. U membrani su lipidi raspoređeni asimetrično, za razliku od simetričnog rasporeda u micelama. Na primjer, cefalin se pretežno nalazi u unutrašnjem lipidnom sloju. Ova asimetrija se očito održava zahvaljujući poprečnom kretanju fosfolipida u membrani, koje se provodi uz pomoć membranskih proteina i zbog metaboličke energije. Unutarnji sloj membrane eritrocita sadrži uglavnom sfingomijelin, fosfatidiletanolamin, fosfatidilserin, a vanjski sloj fosfatidilholin. Membrana crvenih krvnih zrnaca sadrži integralni glikoprotein glikoforin, koji se sastoji od 131 aminokiselinskog ostatka i prodire kroz membranu, i takozvani protein band 3, koji se sastoji od 900 aminokiselinskih ostataka. Ugljikohidratne komponente glikoforina imaju funkciju receptora za viruse gripe, fitohemaglutinine i niz hormona. Još jedan integralni protein pronađen je u membrani eritrocita, koji sadrži malo ugljikohidrata i prodire kroz membranu. On je zvao tunelski protein(komponenta a), jer se vjeruje da formira kanal za anjone. Periferni protein povezan sa unutrašnjom stranom membrane eritrocita je spectrin.

Mijelinske membrane , koji okružuju aksone neurona, višeslojni su, sadrže veliku količinu lipida (oko 80%, polovina njih su fosfolipidi). Proteini ovih membrana važni su za fiksiranje membranskih soli koje leže jedna na drugu.

Kloroplastne membrane. Hloroplasti su prekriveni dvoslojnom membranom. Vanjska membrana ima neke sličnosti s onom mitohondrija. Pored ove površinske membrane, hloroplasti imaju sistem unutrašnje membrane - lamele. Lamele formiraju ili spljoštene vezikule - tilakoide, koji su, smješteni jedan iznad drugog, skupljeni u pakete (granas) ili formiraju sistem stromalnih membrana (stromalne lamele). Lamele grane i strome na vanjskoj strani tilakoidne membrane su koncentrisane hidrofilne grupe, galakto- i sulfolipidi. Fitolni dio molekule hlorofila je uronjen u globulu i u kontaktu je sa hidrofobnim grupama proteina i lipida. Porfirinska jezgra klorofila uglavnom su lokalizirana između kontaktnih membrana grana tilakoida.

Unutrašnja (citoplazmatska) membrana bakterija njegova struktura je slična unutrašnjim membranama hloroplasta i mitohondrija. U njemu su lokalizirani enzimi respiratornog lanca i aktivni transport; enzimi uključeni u formiranje komponenti membrane. Preovlađujuća komponenta bakterijskih membrana su proteini: odnos protein/lipid (po težini) je 3:1. Vanjska membrana gram-negativnih bakterija u odnosu na citoplazmatsku membranu sadrži manju količinu različitih fosfolipida i proteina. Obje membrane se razlikuju po sastavu lipida. Vanjska membrana sadrži proteine koji formiraju pore za prodiranje mnogih niskomolekularnih tvari. Karakteristična komponenta vanjske membrane je i specifični lipopolisaharid. Brojni proteini vanjske membrane služe kao receptori za fage.

Virusna membrana. Među virusima, membranske strukture su karakteristične za one koje sadrže nukleokapsid, koji se sastoji od proteina i nukleinske kiseline. Ovo „jezgro“ virusa je okruženo membranom (omotač). Takođe se sastoji od lipidnog dvosloja sa ugrađenim glikoproteinima koji se nalaze uglavnom na površini membrane. Kod jednog broja virusa (mikrovirusa), 70-80% svih proteina sadržano je u membranama;

Stoga su ćelijske membrane vrlo složene strukture; njihovi sastavni molekularni kompleksi formiraju uređeni dvodimenzionalni mozaik, koji daje biološku specifičnost površini membrane.

Stanične membrane naziva se i plazma (ili citoplazmatska) membrana i plazmalema. Ova struktura ne samo da odvaja unutrašnji sadržaj ćelije od spoljašnjeg okruženja, već je i deo većine ćelijskih organela i jezgra, zauzvrat ih odvaja od hijaloplazme (citosola) - viskozno-tečnog dela citoplazme. Hajde da se dogovorimo da nazovemo citoplazmatska membrana onaj koji odvaja sadržaj ćelije od spoljašnje sredine. Preostali pojmovi označavaju sve membrane.

Struktura ćelijske membrane

Struktura stanične (biološke) membrane zasniva se na dvostrukom sloju lipida (masti). Formiranje takvog sloja povezano je sa karakteristikama njihovih molekula. Lipidi se ne rastvaraju u vodi, već se kondenzuju u njoj na svoj način. Jedan dio jedne molekule lipida je polarna glava (privlači je voda, tj. hidrofilna), a drugi je par dugih nepolarnih repova (ovaj dio molekule odbija voda, tj. hidrofoban). Ova struktura molekula dovodi do toga da „sakriju“ rep od vode i okreću svoje polarne glave prema vodi.

Kao rezultat, formira se lipidni dvosloj u kojem su nepolarni repovi locirani prema unutra (okrenuti jedna prema drugoj), a polarne glave okrenute prema van (prema vanjskom okruženju i citoplazmi). Površina takve membrane je hidrofilna, ali iznutra je hidrofobna.

U ćelijskim membranama među lipidima prevladavaju fosfolipidi (pripadaju složenim lipidima). Njihove glave sadrže ostatke fosforne kiseline. Osim fosfolipida, tu su i glikolipidi (lipidi + ugljikohidrati) i kolesterol (vezani za sterole). Potonji daje rigidnost membrani, jer se nalazi u njenoj debljini između repova preostalih lipida (kolesterol je potpuno hidrofoban).

Zbog elektrostatičke interakcije, neki proteinski molekuli su vezani za nabijene lipidne glave, koje postaju proteini površinske membrane. Drugi proteini stupaju u interakciju s nepolarnim repovima, djelomično su zakopani u dvosloj ili prodiru kroz njega.

Dakle, ćelijska membrana se sastoji od dvosloja lipida, površinskih (perifernih), ugrađenih (poluintegralnih) i prožimajućih (integralnih) proteina. Osim toga, neki proteini i lipidi na vanjskoj strani membrane povezani su s lancima ugljikohidrata.

Ovo fluidni mozaični model strukture membrane izneta je 70-ih godina XX veka. Prethodno je pretpostavljen sendvič model strukture, prema kojem se lipidni dvosloj nalazi unutra, a sa unutrašnje i vanjske strane membrana je prekrivena kontinuiranim slojevima površinskih proteina. Međutim, akumulacija eksperimentalnih podataka opovrgnula je ovu hipotezu.

Debljina membrana u različitim ćelijama je oko 8 nm. Membrane (čak i različite strane jedne) razlikuju se jedna od druge po procentu različitih vrsta lipida, proteina, enzimske aktivnosti itd. Neke membrane su tečnije i propusnije, druge su gušće.

Stanične membrane se lako spajaju zbog fizičko-hemijskih svojstava lipidnog dvosloja. U ravnini membrane kreću se lipidi i proteini (osim ako nisu usidreni citoskeletom).

Funkcije ćelijske membrane

Većina proteina uronjenih u ćelijsku membranu obavlja enzimsku funkciju (oni su enzimi). Često se (posebno u membranama ćelijskih organela) enzimi raspoređuju u određenom redosledu tako da produkti reakcije koje katalizira jedan enzim prelaze u drugi, zatim treći itd. Nastaje transporter koji se stabilizuje površinskim proteinima, jer ne dozvoljavaju enzimima da plutaju duž lipidnog dvosloja.

Stanična membrana obavlja funkciju razgraničenja (barijerne) od okoline i istovremeno transportne funkcije. Možemo reći da je to njegova najvažnija svrha. Citoplazmatska membrana, koja ima snagu i selektivnu permeabilnost, održava postojanost unutrašnjeg sastava ćelije (njezinu homeostazu i integritet).

U ovom slučaju, transport tvari se odvija na različite načine. Transport po gradijentu koncentracije uključuje kretanje tvari iz područja s višom koncentracijom u područje s nižom (difuzija). Na primjer, plinovi (CO 2 , O 2 ) difundiraju.

Postoji i transport protiv gradijenta koncentracije, ali uz potrošnju energije.

Transport može biti pasivan i olakšan (kada mu pomaže neka vrsta prevoznika). Pasivna difuzija kroz ćelijsku membranu je moguća za supstance rastvorljive u mastima.

Postoje posebni proteini koji čine membrane propusnim za šećere i druge tvari topive u vodi. Takvi nosači se vežu za transportirane molekule i provlače ih kroz membranu. Tako se glukoza transportuje unutar crvenih krvnih zrnaca.

Threading proteini se kombinuju da formiraju pore za kretanje određenih supstanci kroz membranu. Takvi nosači se ne kreću, već formiraju kanal u membrani i rade slično enzimima, vežući određenu supstancu. Prijenos se događa zbog promjene konformacije proteina, što rezultira stvaranjem kanala u membrani. Primjer je natrijum-kalijum pumpa.

Preko endocitoze (i egzocitoze) ostvaruje se i transportna funkcija ćelijske membrane eukariota. Zahvaljujući ovim mehanizmima, veliki molekuli biopolimera, čak i cijele ćelije, ulaze u ćeliju (i izlaze iz nje). Endo- i egzocitoza nisu karakteristične za sve eukariotske stanice (prokarioti je uopće nemaju). Dakle, endocitoza se opaža kod protozoa i nižih beskičmenjaka; kod sisara leukociti i makrofagi apsorbiraju štetne tvari i bakterije, odnosno endocitoza ima zaštitnu funkciju za tijelo.

Endocitoza se dijeli na fagocitoza(citoplazma obavija velike čestice) i pinocitoza(hvatanje kapljica tečnosti sa supstancama otopljenim u njoj). Mehanizam ovih procesa je približno isti. Apsorbirane tvari na površini stanica okružene su membranom. Formira se vezikula (fagocitna ili pinocitna) koja se potom kreće u ćeliju.

Egzocitoza je uklanjanje supstanci iz ćelije (hormoni, polisaharidi, proteini, masti itd.) citoplazmatskom membranom. Ove supstance se nalaze u membranskim vezikulama koje se približavaju ćelijskoj membrani. Obje membrane se spajaju i sadržaj se pojavljuje izvan ćelije.

Citoplazmatska membrana obavlja funkciju receptora. Da bi se to postiglo, na njegovoj vanjskoj strani se nalaze strukture koje mogu prepoznati kemijski ili fizički stimulans. Neki od proteina koji prodiru u plazmalemu su izvana povezani sa polisaharidnim lancima (formirajući glikoproteine). To su posebni molekularni receptori koji hvataju hormone. Kada se određeni hormon veže za svoj receptor, on mijenja svoju strukturu. Ovo zauzvrat pokreće ćelijski mehanizam odgovora. U tom slučaju mogu se otvoriti kanali, a određene tvari mogu početi ulaziti ili izlaziti iz ćelije.

Receptorna funkcija ćelijskih membrana je dobro proučavana na osnovu djelovanja hormona inzulina. Kada se inzulin veže za svoj glikoproteinski receptor, aktivira se katalitički intracelularni dio ovog proteina (enzim adenilat ciklaza). Enzim sintetiše ciklički AMP iz ATP-a. Već aktivira ili potiskuje različite enzime staničnog metabolizma.

Receptorna funkcija citoplazmatske membrane također uključuje prepoznavanje susjednih ćelija istog tipa. Takve ćelije su međusobno povezane različitim međućelijskim kontaktima.

U tkivima, uz pomoć međućelijskih kontakata, stanice mogu međusobno razmjenjivati informacije koristeći posebno sintetizirane niskomolekularne tvari. Jedan primjer takve interakcije je kontaktna inhibicija, kada ćelije prestanu rasti nakon što dobiju informaciju da je slobodan prostor zauzet.

Međućelijski kontakti mogu biti jednostavni (membrane različitih ćelija su jedna uz drugu), zaključavanje (invaginacije membrane jedne ćelije u drugu), dezmozomi (kada su membrane povezane snopovima poprečnih vlakana koja prodiru u citoplazmu). Osim toga, postoji varijanta međućelijskih kontakata zbog medijatora (posrednika) - sinapsi. U njima se signal prenosi ne samo kemijski, već i električni. Sinapse prenose signale između nervnih ćelija, kao i od nervnih do mišićnih ćelija.

Priroda je stvorila mnoge organizme i ćelije, ali uprkos tome, struktura i većina funkcija bioloških membrana su iste, što omogućava ispitivanje njihove strukture i proučavanje njihovih ključnih svojstava bez vezivanja za određenu vrstu ćelije.

Šta je membrana?

Membrane su zaštitni element koji je sastavni dio ćelije svakog živog organizma.

Strukturna i funkcionalna jedinica svih živih organizama na planeti je ćelija. Njegova životna aktivnost je neraskidivo povezana sa okruženjem sa kojim razmenjuje energiju, informacije i materiju. Dakle, nutritivna energija neophodna za funkcionisanje ćelije dolazi izvana i troši se na njene različite funkcije.

Struktura najjednostavnije strukturne jedinice živog organizma: membrana organela, razne inkluzije. Okružen je membranom unutar koje se nalazi jezgro i sve organele. To su mitohondriji, lizozomi, ribozomi, endoplazmatski retikulum. Svaki strukturni element ima svoju membranu.

Uloga u ćelijskoj aktivnosti

Biološka membrana igra ključnu ulogu u strukturi i funkcionisanju elementarnog živog sistema. Organizmom se s pravom može nazvati samo ćelija okružena zaštitnom ljuskom. Proces kao što je metabolizam također se odvija zbog prisustva membrane. Ako je njegov strukturni integritet narušen, to dovodi do promjene funkcionalnog stanja tijela u cjelini.

Ćelijska membrana i njene funkcije

Odvaja citoplazmu ćelije od spoljašnje sredine ili od membrane. Ćelijska membrana osigurava pravilno obavljanje specifičnih funkcija, specifičnost međućelijskih kontakata i imunoloških manifestacija, te održava transmembransku razliku u električnom potencijalu. Sadrži receptore koji mogu da percipiraju hemijske signale - hormone, medijatore i druge biološki aktivne komponente. Ovi receptori mu daju još jednu sposobnost - da promijeni metaboličku aktivnost ćelije.

Funkcije membrane:

1. Aktivni prijenos supstanci.

2. Pasivni prenos supstanci:

2.1. Difuzija je jednostavna.

2.2. Prenos kroz pore.

2.3. Transport se vrši difuzijom nosača zajedno sa membranskom supstancom ili prenošenjem supstance duž molekularnog lanca nosača.

3. Prijenos neelektrolita zbog jednostavne i olakšane difuzije.

Struktura ćelijske membrane

Komponente ćelijske membrane su lipidi i proteini.

Lipidi: fosfolipidi, fosfatidiletanolamin, sfingomijelin, fosfatidilinozitol i fosfatidilserin, glikolipidi. Udio lipida je 40-90%.

Proteini: periferni, integralni (glikoproteini), spektrin, aktin, citoskelet.

Glavni strukturni element je dvostruki sloj fosfolipidnih molekula.

Krovna membrana: definicija i tipologija

Neke statistike. Na teritoriji Ruske Federacije membrana se ne tako davno koristila kao krovni materijal. Udio membranskih krovova od ukupnog broja mekih krovnih ploča iznosi samo 1,5%. Krovovi od bitumena i mastike postali su sve rasprostranjeniji u Rusiji. Ali u zapadnoj Evropi udio membranskih krovova iznosi 87%. Razlika je primjetna.

U pravilu je membrana kao glavni materijal za pokrivanje krova idealna za ravne krovove. Za one sa velikim nagibom manje je pogodan.

Obim proizvodnje i prodaje membranskih krovova na domaćem tržištu ima pozitivan trend rasta. Zašto? Razlozi su više nego jasni:

Vijek trajanja je oko 60 godina. Zamislite samo, samo garantni rok upotrebe, koji je utvrdio proizvođač, doseže 20 godina.
Jednostavan za instalaciju. Poređenja radi: ugradnja bitumenskog krova traje 1,5 puta duže od ugradnje membranskog krova.
Lakoća održavanja i popravki.

Debljina krovnih membrana može biti 0,8-2 mm, a prosječna težina jednog kvadratnog metra je 1,3 kg.

Svojstva krovnih membrana:

elastičnost;
snaga;
otpornost na ultraljubičaste zrake i druga agresivna okruženja;
otpornost na mraz;
otpornost na vatru.

Postoje tri vrste krovnih membrana. Glavna karakteristika klasifikacije je vrsta polimernog materijala koji čini osnovu platna. Dakle, krovne membrane su:

koji pripadaju EPDM grupi, izrađeni su na bazi polimerizovanog etilen-propilen-dien monomera, ili jednostavno rečeno, prednosti: visoka čvrstoća, elastičnost, vodootpornost, ekološka prihvatljivost, niska cijena. Nedostaci: ljepljiva tehnologija za spajanje listova pomoću posebne trake, niska čvrstoća spojeva. Područje primjene: koristi se kao hidroizolacijski materijal za podove tunela, izvore vode, skladišta otpada, umjetne i prirodne rezervoare itd.
PVC membrane. To su školjke u čijoj se proizvodnji kao glavni materijal koristi polivinil klorid. Prednosti: UV otpornost, otpornost na vatru, široka paleta boja membranskih tkanina. Nedostaci: niska otpornost na bitumenske materijale, ulja, otapala; ispušta štetne tvari u atmosferu; Boja platna bledi tokom vremena.
TPO. Napravljen od termoplastičnih olefina. Mogu biti ojačane i neojačane. Prvi su opremljeni poliesterskom mrežom ili fiberglas tkaninom. Prednosti: ekološka prihvatljivost, izdržljivost, visoka elastičnost, otpornost na temperaturu (i na visokim i na niskim temperaturama), zavareni spojevi šavova tkanine. Nedostaci: visoka cjenovna kategorija, nedostatak proizvođača na domaćem tržištu.

Profilirana membrana: karakteristike, funkcije i prednosti

Profilirane membrane su inovacija na građevinskom tržištu. Ova membrana se koristi kao hidroizolacijski materijal.

Supstanca koja se koristi u proizvodnji je polietilen. Potonji dolazi u dvije vrste: polietilen visoke gustine (HDPE) i polietilen niske gustine (LDPE).

Tehničke karakteristike LDPE i HDPE membrana

Indeks
Vlačna čvrstoća (MPa)
Zatezno izduženje (%)
Gustina (kg/cu.m.)
Čvrstoća na pritisak (MPa)
Čvrstoća na udar (narezana) (KJ/m2)
Modul elastičnosti savijanja (MPa)
tvrdoća (MRa)
Radna temperatura (˚S)	od -60 do +80	od -60 do +80
Dnevna stopa apsorpcije vode (%)

Profilirana membrana od polietilena visokog pritiska ima posebnu površinu - šuplje bubuljice. Visina ovih formacija može varirati od 7 do 20 mm. Unutrašnja površina membrane je glatka. To omogućava nesmetano savijanje građevinskih materijala.

Promjena oblika pojedinih dijelova membrane je isključena, jer je pritisak ravnomjerno raspoređen na cijelom njenom području zbog prisustva istih izbočina. Geomembrana se može koristiti kao ventilaciona izolacija. U tom slučaju je osigurana slobodna izmjena topline unutar zgrade.

Prednosti profilisanih membrana:

povećana snaga;
otpornost na toplinu;
otpornost na hemijske i biološke uticaje;
dug radni vek (više od 50 godina);
jednostavnost instalacije i održavanja;
pristupačna cijena.

Profilirane membrane dolaze u tri vrste:

sa jednoslojnom tkaninom;
sa dvoslojnom tkaninom = geotekstil + drenažna membrana;
sa troslojnom tkaninom = klizava površina + geotekstil + drenažna membrana.

Jednoslojna profilisana membrana koristi se za zaštitu glavne hidroizolacije, ugradnju i demontažu betonskih zidova sa visokom vlažnošću. Prilikom ugradnje koristi se dvoslojni zaštitni sloj. Troslojni zaštitni sloj se koristi na tlu podložnom mrazu i na dubokom tlu.

Područja upotrebe drenažnih membrana

Profilirana membrana nalazi svoju primjenu u sljedećim područjima:

Osnovna hidroizolacija temelja. Pruža pouzdanu zaštitu od destruktivnog utjecaja podzemnih voda, korijenskog sistema biljaka, slijeganja tla i mehaničkih oštećenja.
Drenaža temeljnog zida. Neutrališe efekte podzemnih voda i atmosferskih padavina transportujući ih do sistema za odvodnjavanje.
Horizontalni tip - zaštita od deformacija zbog strukturnih karakteristika.
Analogno pripremi betona. Koristi se u slučaju građevinskih radova na izgradnji objekata u području niske podzemne vode, u slučajevima kada se koristi horizontalna hidroizolacija za zaštitu od kapilarne vlage. Također, funkcije profilirane membrane uključuju sprečavanje prolaska cementnog mlijeka u tlo.
Ventilacija zidnih površina sa visokim nivoom vlažnosti. Može se ugraditi i na unutarnju i na vanjsku stranu prostorije. U prvom slučaju aktivira se cirkulacija zraka, au drugom se osigurava optimalna vlažnost i temperatura.
Korišten inverzni krov.

Superdifuzijska membrana

Superdifuzijska membrana je materijal nove generacije čija je glavna namjena zaštita elemenata krovne konstrukcije od vjetra, padavina i pare.

Proizvodnja zaštitnog materijala temelji se na upotrebi netkanih materijala, gustih vlakana visokog kvaliteta. Troslojne i četvoroslojne membrane su popularne na domaćem tržištu. Recenzije stručnjaka i potrošača potvrđuju da što je struktura zasnovana na više slojeva, to su jača njene zaštitne funkcije, a samim tim i veća energetska efikasnost prostorije u cjelini.

Ovisno o vrsti krova, njegovim dizajnerskim karakteristikama i klimatskim uvjetima, proizvođači preporučuju davanje prednosti jednoj ili drugoj vrsti difuzijske membrane. Dakle, postoje za krovove s kosim krovovima složenih i jednostavnih konstrukcija, za krovove sa minimalnim nagibom, za krovove sa šavnim pokrivačem itd.

Superdifuziona membrana se postavlja direktno na termoizolacioni sloj, pod od dasaka. Nema potrebe za ventilacijskim otvorom. Materijal je pričvršćen posebnim spajalicama ili čeličnim čavlima. Rubovi difuzijskih ploča su spojeni i rad se može izvoditi čak i u ekstremnim uvjetima: pri jakim naletima vjetra itd.

Osim toga, predmetni premaz se može koristiti kao privremeni krovni pokrivač.

PVC membrane: suština i namjena

PFC membrane su krovni materijal napravljen od polivinil hlorida i imaju elastična svojstva. Takav moderni krovni materijal u potpunosti je zamijenio analoge bitumenskih valjaka, koji imaju značajan nedostatak - potrebu za sustavnim održavanjem i popravkom. Danas karakteristične karakteristike PVC membrana omogućavaju njihovu upotrebu pri izvođenju popravki na starim ravnim krovovima. Koriste se i kod postavljanja novih krovova.

Krov od ovog materijala jednostavan je za upotrebu, a njegova ugradnja se može izvršiti na bilo koju vrstu površine, u bilo koje doba godine iu svim vremenskim uslovima. PVC membrana ima sledeća svojstva:

snaga;
stabilnost pri izloženosti UV zracima, raznim vrstama padavina, tačkastim i površinskim opterećenjima.

Zahvaljujući svojim jedinstvenim svojstvima, PVC membrane će vam vjerno služiti dugi niz godina. Vijek trajanja takvog krova jednak je vijeku trajanja samog objekta, dok rolo krovni materijali zahtijevaju redovne popravke, au nekim slučajevima i potpunu demontažu i postavljanje novog poda.

Listovi PVC membrane međusobno se spajaju toplim zavarivanjem, čija je temperatura u rasponu od 400-600 stepeni Celzijusa. Ova veza je potpuno zapečaćena.

Prednosti PVC membrana

Njihove prednosti su očigledne:

fleksibilnost krovnog sistema koji najbolje odgovara projektu izgradnje;
izdržljiv, hermetički nepropusni spojni šav između membranskih listova;
idealna tolerancija na klimatske promjene, vremenske uslove, temperaturu, vlažnost;
povećana propusnost pare, što potiče isparavanje vlage nakupljene u podkrovnom prostoru;
mnoge opcije boja;
svojstva požara;
sposobnost održavanja svojih izvornih svojstava i izgleda dugo vremena;
PVC membrana je apsolutno ekološki materijal, što je potvrđeno relevantnim certifikatima;
proces instalacije je mehaniziran, tako da neće trebati puno vremena;
pravila rada dozvoljavaju ugradnju raznih arhitektonskih dodataka direktno na vrh samog krova od PVC membrane;
jednoslojna instalacija će uštedjeti vaš novac;
jednostavnost održavanja i popravke.

Membranska tkanina

Membranska tkanina poznata je tekstilnoj industriji dugo vremena. Od ovog materijala izrađuju se obuća i odjeća: odrasli i djeca. Membrana je osnova membranske tkanine, predstavljena u obliku tankog polimernog filma i koja ima karakteristike kao što su vodonepropusnost i paropropusnost. Za proizvodnju ovog materijala, ovaj film je presvučen vanjskim i unutarnjim zaštitnim slojem. Njihovu strukturu određuje sama membrana. To se radi kako bi se očuvala sva korisna svojstva čak i u slučaju oštećenja. Drugim riječima, membranska odjeća se ne smoči kada je izložena padavinama u obliku snijega ili kiše, ali u isto vrijeme savršeno omogućava prolaz pare iz tijela u vanjsko okruženje. Ova propusnost omogućava koži da diše.

Uzimajući u obzir sve navedeno, možemo zaključiti da se od takve tkanine pravi idealna zimska odjeća. Membrana na bazi tkanine može biti:

sa porama;
bez pora;
kombinovano.

Membrane, koje imaju mnogo mikropora, sadrže teflon. Dimenzije takvih pora ne dostižu dimenzije čak ni kapi vode, već su veće od molekule vode, što ukazuje na vodootpornost i sposobnost uklanjanja znoja.

Membrane koje nemaju pore se obično prave od poliuretana. Njihov unutrašnji sloj koncentriše sav znoj i masne izlučevine ljudskog tijela i istiskuje ih.

Struktura kombinovane membrane podrazumeva prisustvo dva sloja: poroznog i glatkog. Ova tkanina ima visoke kvalitete i trajat će dugi niz godina.

Zahvaljujući ovim prednostima, odjeća i obuća izrađena od membranskih tkanina namijenjena za nošenje u zimskom periodu je izdržljiva, ali lagana i pruža odličnu zaštitu od mraza, vlage i prašine. Jednostavno su nezamjenjivi za mnoge aktivne vidove zimske rekreacije i planinarenja.

Koncept se koristi u različitim sferama života i nauke. Štaviše, u svakom od njih ima drugačije značenje. Ali, na ovaj ili onaj način, upotreba ovog pojma povezana je sa značenjem same riječi. U prijevodu s latinskog, "membrana" je membrana.

Različite interpretacije koncepta

U tehnologiji i inženjerstvu, ovaj koncept se koristi kada se govori o tankom filmu ili ploči pričvršćenoj duž konture, kao u mikrofonima ili manometrima.

U biologiji, membrana se odnosi na elastičnu molekularnu strukturu koja se nalazi u svakoj ćeliji koja služi kao zaštita od utjecaja okoline. Osigurava integritet ćelije i učestvuje u metaboličkim procesima sa spoljnim svetom.

Membrana reverzne osmoze

Jedan od novijih izuma je modul reverzne osmoze, koji se koristi za prečišćavanje vode. Ovaj dizajn je cijev s dnom i poklopcem. A unutar ove cijevi nalazi se membrana reverzne osmoze, čije prisustvo osigurava proizvodnju ultra čiste vode, bez raznih bakterioloških kontaminanata i bioloških naslaga. Mehanizam pročišćavanja tekućine temelji se na minimiziranju mrtvih prostora u kojima se bakterije mogu akumulirati.

Ovi moduli imaju široku primjenu u medicini, a preciznije, opskrbljuju uređaje za hemodijalizu ultra čistom vodom.

Membrane hidrauličnih akumulatora i ekspanzijskih rezervoara. Njihova zamena

Hidraulički akumulatori i ekspanzijski spremnici su uređaji koji se koriste za kompenzaciju (volumen) unutar uređaja za grijanje.

Šta je u ovom slučaju membrana? Ovaj element je glavna komponenta uređaja ove vrste. To utiče na performanse i pouzdanost cijelog sistema. Oblik membrane može varirati. Može biti dijafragma, lopta i balon. Ako spremnik ima veliku zapreminu, tada se u stražnji dio elementa ubacuje metalni priključak koji ima otvor za odzračivanje zraka. Ovisno o obimu upotrebe uređaja, odabire se materijal za izradu membrane. Na primjer, u ekspanzijskim spremnicima sustava grijanja, glavni kriterij je razina otpornosti na toplinu i trajnost. U slučaju opskrbe hladnom vodom, pri odabiru membranskog materijala, oni se rukovode kriterijem dinamičke elastičnosti.

Nažalost, ne postoji materijal koji se može nazvati univerzalnim. Stoga je njegov ispravan izbor jedan od najvažnijih uslova za dugotrajan rad uređaja i njegov efikasan rad. Najčešće se ploče izrađuju od prirodne gume, sintetičke butilne ili etilen propilen gume.

Membrana se zamjenjuje odvajanjem akumulatora ili ekspanzione posude iz sistema. Prvo se uklanjaju vijci koji drže prirubnicu i tijelo zajedno. Neki uređaji imaju i pričvršćivanje u području bradavica. Jednom uklonjena, membrana se može lako ukloniti. Izvođenjem obrnutih koraka potrebno je ugraditi novu membranu.

Polimerne membrane

Termin "polimerna membrana" koristi se u nekoliko slučajeva. Prvo, koristi se kada se govori o jednom od najmodernijih i najnaprednijih krovnih materijala u smislu praktičnosti. Ova vrsta membrane se proizvodi metodom ekstruzije, koja osigurava da nema šupljina u gotovom materijalu. Prednosti polimernog proizvoda uključuju apsolutnu vodonepropusnost, paropropusnost, malu težinu, čvrstoću, nizak nivo zapaljivosti i ekološku sigurnost.

Termin „polimerna membrana“ se često koristi kada su u pitanju ploče za reverznu osmozu koje su već spomenute, kao i druge vrste školjki napravljenih od organskih polimera. To su proizvodi mikro- i ultrafiltracije, membrane koje se koriste u nanofiltraciji. Prednost polimernih membrana u ovom kontekstu je njihova visoka proizvodnost i veća sposobnost kontrole svojstava i strukture materijala. To uključuje manje kemijske i tehnološke varijacije u procesu proizvodnje.

Stanične membrane. Ćelije su jedinice svih živih bića

Odavno je poznata činjenica da je osnovna strukturna jedinica živog organizma ćelija. To je diferencirani dio citoplazme, koji je okružen staničnom membranom. U procesu evolucije, kako su se granice funkcionalnosti širile, dobijala je plastičnost i suptilnost, jer se najvažniji procesi u organizmu odvijaju u ćelijama.

Ćelijska membrana je granica ćelije i predstavlja prirodnu barijeru između njenog unutrašnjeg sadržaja i okoline. Glavna karakteristika ljuske je polupropusnost, koja osigurava prodiranje vlage i hranjivih tvari u ćeliju i uklanjanje produkata raspadanja iz nje. Ćelijska membrana je glavna strukturna komponenta ćelijske organizacije.

Povijesne činjenice vezane za otkriće i proučavanje ćelijske membrane

Godine 1925. Grendel i Gorder su uspješno izveli eksperiment kako bi identificirali "sjene" crvenih krvnih zrnaca. Oni su prvi otkrili lipidni dvosloj tokom eksperimenata. Nastavljači njihovog rada, Danielli, Dawson, Robertson i Nicholson, godinama su radili na stvaranju fluidno-mozaičnog modela strukture membrane. Singheru je to konačno pošlo za rukom 1972. godine.

Osnovne funkcije stanične membrane

Odvajanje unutrašnjeg sadržaja ćelije od komponenti spoljašnjeg okruženja.
Pomaže u održavanju konstantnog hemijskog sastava unutar ćelije.
Regulacija metaboličke ravnoteže.
Osiguravanje komunikacije između ćelija.
Funkcija signala.
Zaštitna funkcija.

Plazma plašt

Šta se membrana naziva plazma omotač? Ovo je vanjski, koji u svojoj strukturi predstavlja ultramikroskopski film debljine 5-7 nanomilimetara. Sastoji se od proteinskih jedinjenja, fosfolipida i vode. Film, koji je vrlo elastičan, dobro upija vlagu, a također ima sposobnost da brzo obnovi svoj integritet.

Plazma membranu karakterizira univerzalna struktura. Njegov granični položaj određuje njegovo učešće u procesu selektivne permeabilnosti tokom uklanjanja produkata raspadanja iz ćelije. U interakciji sa susjednim elementima i pouzdano štiteći sadržaj od oštećenja, vanjska membrana je jedna od najvažnijih komponenti ćelijske strukture.

Najtanji sloj koji ponekad prekriva staničnu membranu živih organizama naziva se glikokaliks. Sastoji se od proteina i polisaharida. A u biljnim stanicama membrana je odozgo zaštićena posebnim zidom, koji također obavlja potpornu funkciju i održava svoj oblik. Uglavnom se sastoji od vlakana - nerastvorljivog polisaharida.

Dakle, možemo zaključiti da su glavne funkcije vanjske stanične membrane popravak, zaštita i interakcija sa susjednim stanicama.

Strukturne karakteristike

Šta je membrana? Ovo je pokretna školjka čija je širina 6-10 nanomilimetara. Njegova struktura je zasnovana na lipidnom dvosloju i proteinima. Ugljikohidrati su također prisutni u membrani, ali oni čine samo 10% mase membrane. Ali oni su nužno sadržani u glikolipidima ili glikoproteinima.

Ako govorimo o odnosu proteina i lipida, on može jako varirati. Sve zavisi od vrste tkanine. Na primjer, mijelin sadrži oko 20% proteina, a mitohondrije - oko 80%. Sastav membrane direktno utiče na njenu gustinu. Što je veći sadržaj proteina, to je veća gustina ljuske.

Raznolikost lipidnih funkcija

Svaki lipid je po prirodi fosfolipid, koji je rezultat interakcije glicerola i sfingozina. Membranski proteini su gusto locirani oko lipidnog okvira, ali njihov sloj nije kontinuiran. Neki od njih su uronjeni u lipidni sloj, dok drugi kao da prodiru u njega. To je razlog za postojanje vodopropusnih područja.

Očigledno je da sastav lipida u različitim membranama nije slučajan, ali jasno objašnjenje za ovaj fenomen još nije pronađeno. Bilo koja ljuska može sadržavati do stotinu različitih vrsta molekula lipida. Razmotrimo faktore koji mogu uticati na određivanje lipidnog sastava molekula membrane.

Prvo, mješavina lipida mora imati sposobnost formiranja stabilnog dvosloja u kojem proteini mogu funkcionirati.
Drugo, lipidi bi trebali pomoći stabilizaciji visoko deformiranih membrana, uspostaviti kontakt između membrana ili vezati određene proteine.
Treće, lipidi su bioregulatori.
Četvrto, neki lipidi su aktivni učesnici u reakcijama biosinteze.

Proteini ćelijske membrane

Proteini obavljaju nekoliko funkcija. Neki igraju ulogu enzima, dok drugi prenose razne tvari iz okoline u ćeliju i natrag.

Struktura i funkcije membrane su dizajnirane na način da prodiru kroz nju, osiguravajući blisku vezu. Ali periferni proteini nisu previše blisko povezani s membranom. Njihova funkcija je da održavaju strukturu ljuske, primaju i pretvaraju signale iz vanjskog okruženja, a služe i kao katalizatori raznih reakcija.

Sastav membrane predstavljen je prvenstveno bimolekularnim slojem. Njegov kontinuitet obezbeđuje barijeru i mehanička svojstva ćelije. Tokom života, struktura dvosloja može biti poremećena, što dovodi do stvaranja strukturnih defekata u kroz hidrofilne pore. Nakon toga, sve funkcije stanične membrane mogu biti poremećene.

Svojstva ljuske

Karakteristike ćelijske membrane su zbog njene fluidnosti, zbog čega nema krutu strukturu. Lipidi uključeni u njegov sastav mogu se slobodno kretati. Može se uočiti asimetrija ćelijske membrane. To je razlog razlike u sastavu proteinskog i lipidnog sloja.

Dokazana je polarnost ćelijske membrane, odnosno njena vanjska strana ima pozitivan naboj, a unutrašnja negativna. Također treba napomenuti da školjka ima selektivan uvid. Propušta, osim vode, samo određene grupe molekula i jone otopljenih supstanci.

Osobine strukture stanične membrane u biljnim i životinjskim organizmima

Vanjska membrana i endoplazmatski retikulum ćelije su usko povezani. Često je površina ljuske također prekrivena raznim izbočinama, naborima i mikroresicama. Ćelije životinjskih organizama prekrivene su izvana slojem glikoproteina koji obavlja receptorske i signalne funkcije. U biljnim ćelijama, izvan ove ljuske nalazi se još jedna, debela i jasno vidljiva pod mikroskopom. Vlakna od kojih je sastavljena su uključena u formiranje potpore na poreklu, kao što je drvo.

Životinjske ćelije također imaju vanjske strukture smještene izvan membrane. Oni obavljaju isključivo zaštitnu funkciju. Primjer je hitin, koji se nalazi u integumentarnom tkivu insekata.

Pored ćelijske membrane postoji i intracelularna, odnosno unutrašnja membrana. On dijeli ćeliju u specijalizirane zatvorene odjeljke zvane organele. Moraju stalno održavati određeno okruženje.

Na osnovu navedenog možemo zaključiti da ćelijska membrana, čije karakteristike dokazuju njen značaj u funkcionisanju čitavog organizma, ima složen sastav i strukturu, zavisno od mnogih unutrašnjih i spoljašnjih faktora. Oštećenje ovog filma može dovesti do smrti ćelije.

Dakle, struktura i funkcije membrane zavise od oblasti nauke ili industrije u kojoj se ovaj koncept primenjuje. U svakom slučaju, ovaj element je školjka ili pregrada koja je fleksibilna i osigurana na rubovima.