Membrana cellulare. Membrane: loro struttura e funzionamento

23.08.2023

La membrana cellulare (anche citolemma, plasmalemma o membrana plasmatica) è una struttura molecolare elastica costituita da proteine e lipidi. Separa il contenuto di qualsiasi cellula dall'ambiente esterno, garantendone l'integrità; regola gli scambi tra la cellula e l'ambiente; le membrane intracellulari dividono la cellula in compartimenti chiusi specializzati - compartimenti o organelli, in cui vengono mantenute determinate condizioni ambientali.

Concetti correlati

Dalla forma e dalla struttura della proteina attaccata alla molecola di qualsiasi sostanza, la cellula sembra riconoscere di che tipo di sostanza si tratta. Lo riconosce da quale dei suoi recettori è stato attivato quando è apparso. Senza questo meccanismo di riconoscimento, la sostanza semplicemente non entrerà nella cellula. Membrana cellulare abbastanza forte e resistente alle influenze esterne da impedirgli di entrare all'interno della cellula. Grazie a questo meccanismo la cellula viene protetta da veleni, agenti patogeni e altri fattori in grado di distruggerla. Pertanto, affinché la cellula possa assorbire la sostanza di cui ha bisogno, deve comunque riconoscerla. E per questo è necessaria una proteina segnale (di trasporto) sulla superficie della sostanza.

Membrana cellulareè costituito da due strati di lipidi collegati da proteine. Il danneggiamento del sottile strato lipidico porta inevitabilmente alla distruzione di recettori specifici e a cambiamenti nella permeabilità della membrana. Questi processi sono potenziati dall'idrolisi della fosfolipasi, che porta alla formazione di una quantità significativa di acidi grassi superiori dalle membrane distrutte delle cellule nervose. L'accumulo di acidi grassi superiori aumenta l'effetto tossico del danno, interrompe le funzioni dei mitocondri (stazioni energetiche cellulari), che porta alla carenza di energia. La carenza di energia neuronale si verifica a causa di un apporto insufficiente di ossigeno e di una disfunzione dei mitocondri, in cui viene sintetizzato il principale vettore energetico (acido adenosina trifosforico - ATP). Un cambiamento nella permeabilità della membrana è accompagnato dall'ingresso di ioni sodio e calcio nella cellula. Un contenuto eccessivo di calcio all'interno di un neurone porta alla sua degenerazione, distrofia e morte.

I meccanismi di alimentazione degli animali di diverse categorie possono variare in modo significativo. Nei protozoi sono noti due metodi di assunzione del cibo: pinocitosi e fagocitosi (Figura 33). Nel primo caso “bere cellulare”, nel secondo “ingestione cellulare”. La pinocitosi inizia con la comparsa di una stretta invaginazione membrana cellulare– canale della pinocitosi – con un diametro da 0,5 a 2 µm. Quindi, alla fine di questo canale, viene separato il pinosoma, una vescicola circondata da una membrana e situata nel citoplasma. Qui viene digerito il contenuto liquido della bolla. Un processo di alimentazione simile è facilmente osservabile nelle amebe nude. La fagocitosi è molto comune in un'ampia varietà di protozoi. In questo caso vengono ingeriti pezzi solidi di cibo, come alghe unicellulari, batteri, ecc. Nel citoplasma sono inoltre circondati da una membrana, formando fagosomi o vacuoli digestivi.

Il legame del recettore sulla superficie cellulare e della proteina HN porta all'attivazione della proteina F, responsabile della fusione della membrana del virus e della cellula bersaglio (Griffin D. E., 2007). La proteina F viene sintetizzata come proteina precursore F0, costituita dalle proteine F1 e F2. L'N-terminale della proteina F1, essendo idrofobo, comprende 10-15 aminoacidi a carica neutra e provoca la fusione di virus e membrana cellulare quando un virus entra in una cellula. Quando un certo numero di cellule sensibili vengono infettate, la proteina F del Morbillivirus provoca la loro fusione, dando inizio alla formazione di cellule multinucleate giganti (Fig. 3). Questo effetto è il risultato del tipico effetto citopatico del virus del morbillo sulle cellule. Nel morbillo, nei follicoli dei linfonodi si trovano cellule giganti multinucleate di Warthin-Finkelday. Cellule simili contenenti inclusioni nei nuclei e nel citoplasma furono identificate per la prima volta nel 20° secolo dai patologi americani e tedeschi A. S. Warthin e W. Finkeldey.

Per mantenere l’asimmetria ionica, l’equilibrio elettrochimico non è sufficiente. La cellula ha un altro meccanismo: la pompa sodio-potassio. La pompa sodio-potassio è un meccanismo per garantire il trasporto attivo degli ioni. IN membrana cellulare esiste un sistema di trasportatori, ognuno dei quali lega tre ioni Na che si trovano all'interno della cellula e li trasporta. Dall'esterno, il trasportatore si lega a due ioni K situati all'esterno della cellula e li trasporta nel citoplasma. L'energia è ottenuta dalla scomposizione dell'ATP.

La sintesi dei recettori LDL è un processo autoregolante. Se una cellula ha bisogno di colesterolo, la sintesi dei recettori LDL viene stimolata, ma se non c'è bisogno di colesterolo in un dato periodo di tempo nella cellula, la sintesi dei recettori LDL viene inibita o interrotta. In altre parole, il numero di recettori LDL sulla superficie delle cellule non è costante e dipende dalla saturazione della cellula con il colesterolo. Ecco come avviene il fisiologico processo di scambio del colesterolo con il normale funzionamento dei recettori LDL, proteine di trasporto intracellulare che spostano i recettori LDL verso membrana cellulare e i complessi “recettore LDL + LDL” trasportati dalla membrana alla cellula.

Calcio: ha un'elevata attività biologica. Il corpo umano contiene 1–2 kg di calcio, di cui il 98–99% si trova nel tessuto osseo, dentale e cartilagineo, il resto è distribuito nei tessuti molli e nei liquidi extracellulari. Il calcio è il principale elemento strutturale del tessuto osseo e influisce sulla permeabilità membrane cellulari, partecipa al lavoro di molti sistemi enzimatici, nella trasmissione degli impulsi nervosi, effettua la contrazione muscolare e svolge un ruolo in tutte le fasi della coagulazione del sangue. È importante per il corretto funzionamento dei muscoli cardiaci. Ha proprietà antinfiammatorie.

Terza schiacciata. In questa fase, l'asincronia della frammentazione è più pronunciata, di conseguenza si forma un concepito con un numero diverso di blastomeri e può essere suddiviso condizionatamente in 8 blastomeri. Prima di ciò, i blastomeri sono localizzati in modo lasco, ma presto il concepito diventa più denso, la superficie di contatto dei blastomeri aumenta e il volume dello spazio intercellulare diminuisce. Di conseguenza, si osservano convergenza e compattazione, una condizione estremamente importante per la formazione di contatti stretti e simili a spazi tra i blastomeri. Prima della formazione dei blastomeri, l'uvomorulina, una proteina di adesione cellulare, inizia ad integrarsi nella membrana plasmatica. Nei blastomeri dei primi concepiti, l'uvomorulina è distribuita uniformemente membrana cellulare. Successivamente, nell'area dei contatti intercellulari si formano accumuli (cluster) di molecole di uvomorulina.

Perché si verifichi una reazione tossica, la sostanza tossica deve raggiungere il suo bersaglio. A volte si tratta di un recettore, a volte è una proteina specifica o un DNA nucleare, ma in generale possiamo dire che il bersaglio della tossina è da qualche parte all'interno della cellula, all'interno della sua cellula. membrana cellulare, o questa stessa membrana (doppio strato lipidico). Pertanto, molte sostanze tossiche devono attraversare le membrane per essere attive, ed è qui che entra in gioco la loro solubilità. Le sostanze idrosolubili (sia organiche che inorganiche) non possono passare facilmente attraverso gli strati lipidici a meno che non utilizzino canali proteici. In questo modo viene controllato il trasporto delle sostanze idrosolubili e il contenuto di molte di esse, ad esempio gli ioni inorganici come sodio, cloruro, potassio o calcio, viene mantenuto a un livello costante nella cellula.

Le membrane cellulari sono complessi meccanismi sensoriali che monitorano automaticamente le condizioni esterne in cui vive la cellula e regolano il funzionamento delle cellule in base alle mutevoli condizioni. Questi meccanismi sensoriali determinano il funzionamento dei mitocondri e del nucleo. I disturbi in essi portano a un malfunzionamento nel funzionamento del nucleo e del suo genoma. Pertanto, il problema della formazione di tumori cancerosi ci appare come una violazione del rapporto tra mitocondri e membrane cellulari, e non come una semplice mutazione dei mitocondri. Senza la presenza di precedenti danni a lungo termine alle membrane cellulari del citoplasma e alle membrane mitocondriali, le fasi iniziali dell'iniziazione del tumore non possono essere spiegate.

Le cellule animali non hanno pareti cellulari dense. Sono circondati membrana cellulare, attraverso il quale avviene lo scambio di sostanze con l'ambiente.

Trasporto di sostanze attraverso membrane cellulari legati a cambiamenti nelle loro proprietà meccaniche. Pertanto, l'accumulo di K+ da parte dei mitocondri è associato all'accelerazione delle reazioni di fosforilazione ossidativa e porta alla contrazione dei mitocondri, mentre il rilascio di K+ è associato al rigonfiamento dei mitocondri e al disaccoppiamento della fosforilazione e della respirazione in essi. Sulla superficie delle membrane, le molecole proteiche, utilizzando l'energia dell'ATP, catalizzano i processi di trasporto transmembrana attivo. La natura enzimatica dei processi di trasporto attivo dipende dal pH dell'ambiente e dalla temperatura (Johnstone, 1964). Questa circostanza viene presa in considerazione quando si preservano i tessuti.

La seconda via di attivazione della coagulazione è detta interna, poiché viene effettuata senza l'aggiunta di tromboplastina tissutale dall'esterno, utilizzando le risorse plasmatiche interne. In condizioni artificiali, si osserva la coagulazione mediante un meccanismo interno quando il sangue estratto dal letto vascolare si coagula spontaneamente in una provetta. L'avvio di questo meccanismo interno inizia con l'attivazione del fattore XII (fattore di Hageman). Questa attivazione avviene in diverse condizioni: per contatto del sangue con una parete vascolare danneggiata (collagene e altre strutture), con alterata membrane cellulari, sotto l'influenza di alcune proteasi e adrenalina, e all'esterno del corpo - a causa del contatto del sangue o del plasma con una superficie estranea - vetro, aghi, cuvette, ecc. Questa attivazione del contatto non è impedita dalla rimozione degli ioni calcio dal sangue , e quindi si trova anche nel plasma citrato (o ossalato). Tuttavia, in questo caso, il processo termina con l'attivazione del fattore IX, che necessita già di calcio ionizzato. Dopo il fattore XII vengono attivati in sequenza i fattori XI, IX e VIII. Gli ultimi due fattori formano un prodotto che attiva il fattore X, che porta alla formazione dell'attività protrombinasica. Allo stesso tempo, il fattore X attivato stesso ha una debole attività protrombinasica, ma è potenziato 1000 volte dal fattore di accelerazione - fattore V.

Membrana cellulare completamente duro e semplice, osmotico: non ho mai sentito parlare di proteine, lascia passare solo acqua e composti a basso peso molecolare (glucosio, per esempio). Non è facile per le proteine, e soprattutto per il sodio e il potassio, passare attraverso i pori delle cellule. Il passaggio limitato di ioni attraverso la membrana cellulare spiega le differenze significative nella composizione ionica del fluido extra ed intracellulare: nella cellula - potassio, magnesio, dietro la cellula - sodio, cloro.

I grassi sono costituiti da glicerolo e acidi grassi. Quando vengono mobilizzati dai depositi di grasso intracellulare (processo di lipolisi), vengono scomposti nelle loro parti componenti. Il glicerolo viene scambiato lungo il percorso di conversione dei carboidrati e gli acidi grassi risultanti vengono ossidati nei mitocondri delle cellule, dove vengono trasferiti attraverso la carnitina. Gli acidi grassi che compongono le molecole di grasso differiscono nella saturazione dei legami intramolecolari. I grassi animali sono ricchi di acidi grassi saturi e vengono utilizzati principalmente a fini energetici. I grassi vegetali contengono grandi quantità di acidi grassi insaturi, che vengono utilizzati per costruire membrane cellulari e svolgere funzioni catalitiche. Il cibo consumato dagli atleti dovrebbe contenere grandi quantità di acidi grassi insaturi, che sono facilmente inclusi nei processi del metabolismo “lavorativo” e sono necessari per mantenere l'integrità strutturale delle membrane cellulari. L'utilizzo dei grassi come fonte di energia è particolarmente importante in quegli sport in cui la durata massima dell'esercizio supera 1,5 ore (ciclismo e sci di fondo, corsa su lunghissima distanza, lunghe passeggiate, alpinismo, ecc.), nonché in condizioni di bassa temperatura ambiente, quando i grassi vengono utilizzati per scopi di termoregolazione. Va tuttavia tenuto presente che per il pieno utilizzo dei grassi come materiale energetico nei tessuti è necessario mantenere un'elevata tensione di ossigeno. Qualsiasi interruzione dell'adeguato apporto di ossigeno ai tessuti porta all'accumulo di prodotti sottoossidati del metabolismo dei grassi - corpi chetonici, che sono associati allo sviluppo di affaticamento cronico durante il lavoro a lungo termine.

I centrosomi sono costituiti da una “nuvola” di proteine attorno a una coppia di strutture tubolari unite insieme che contengono tubulina. Questa coppia è il centro organizzativo del materiale centrosoma. In preparazione alla divisione cellulare, le cellule tubolari si staccano l'una dall'altra e ciascuna di esse diventa immediatamente un modello per assemblare il partner mancante. Pertanto, dopo un po' di tempo, nella porta accanto verranno posizionate due coppie di strutture tubolari. Ciascuno di essi organizza il materiale centrosomale attorno a sé e avvia la formazione di nuovi microtubuli che si irradiano dal centrosoma. In una cellula con due centrosomi, i microtubuli radiali di un sistema “urtano” contro i microtubuli dell’altro. Nel modello di repulsione, i microtubuli di un sistema saranno respinti dai microtubuli di un altro sistema, proprio come saranno respinti da membrana cellulare. La presenza di un secondo centrosoma e di un secondo sistema di microtubuli crea una "falsa impressione" di quanto ciascun centrosoma sia vicino alla membrana cellulare. Pertanto ciascuno dei centrosomi non si trova al centro della cellula, ma alla massima distanza dall'altro centrosoma (Fig. 5). Allo stesso modo, nel modello pull-up, ciascun sistema costituito da un centrosoma e da microtubuli funge da scudo per l'altro e impedisce al centrosoma di essere trascinato verso il lato opposto della cellula. Entrambi i meccanismi, che possono funzionare contemporaneamente nelle cellule umane, avranno lo stesso effetto: nessun centrosoma sarà localizzato al centro della cellula. Occuperanno invece una posizione circa a metà strada tra il vero centro e la periferia della cellula (Fig. 5). Pertanto, due centrosomi determinano i futuri centri di due nuove cellule che si formano durante la divisione della cellula madre. Ancora una volta, ciò avviene “automaticamente”: i partecipanti al processo non “sanno” nulla della forma della cellula.

IN membrana cellulare Contengono inoltre recettori altamente sensibili che consentono alla cellula di identificare i segnali provenienti dall'ambiente, nonché sostanze nutritive e vari composti antibatterici. Inoltre, sulla superficie della membrana citoplasmatica sono presenti sistemi enzimatici attivi che prendono parte alla sintesi di proteine, tossine, enzimi, acidi nucleici e altre sostanze, nonché alla fosforilazione ossidativa.

Gli ioni di questi elementi sono responsabili della conduttività elettrica nel nostro corpo. membrane cellulari. Sui lati opposti della membrana cellulare, cioè all'interno e all'esterno della cellula, viene costantemente mantenuta una differenza di potenziale elettrico. La concentrazione di sodio e cloruro è maggiore all'esterno della cellula, mentre il potassio è maggiore all'interno, ma inferiore a quella del sodio all'esterno, creando una differenza di potenziale tra i lati della membrana cellulare. Questa differenza potenziale è chiamata carica di riposo, che consente alla cellula di rispondere in modo vivido agli impulsi nervosi provenienti dal cervello. Perdendo tale carica, la cellula lascia il sistema e smette di condurre impulsi.

1) viene effettuato sotto l'azione di enzimi fissati membrane cellulari. Sono fissati in modo che il loro centro attivo sia diretto nella cavità intestinale, il che aumenta la loro attività. Questi enzimi vengono sintetizzati dalle cellule dell'intestino tenue o assorbiti dal suo contenuto;

Riso. 2.6. Fasi della propagazione del segnale ormonale. La sintesi ormonale avviene all’interno della cellula. La secrezione non è un rilascio passivo di una sostanza nello spazio circostante, ma un processo attivo che può essere influenzato da fattori che non modificano l'intensità della sintesi. Nel sangue, gli ormoni si legano alle proteine trasportatrici. In forma legata, gli ormoni sono inattivi. Pertanto il loro effetto biologico dipende anche dal contenuto di proteine di trasporto nel sangue. Per realizzare un effetto biologico, l'ormone deve contattare un recettore cellulare, una struttura complessa situata all'interno membrana cellulare o all'interno della cellula, nel suo citosol. Dopo che la molecola dell'ormone si lega al recettore, segue un'intera cascata di reazioni chimiche che portano a un cambiamento nell'attività della cellula. Ciò si manifesta nei cambiamenti nella sintesi proteica nella cellula, nonché nei cambiamenti nelle proprietà della sua membrana, che si verificano durante la trasmissione degli impulsi nervosi, la contrazione delle cellule muscolari e la secrezione di varie sostanze da esse. Una volta liberata dal complesso con il recettore, la molecola ormonale viene inattivata nel sangue (peptidi) o nel fegato (steroidi). Un cambiamento nell'effetto ormonale è causato da cambiamenti non solo nella sintesi delle molecole ormonali nella ghiandola endocrina, ma anche in qualsiasi fase della trasmissione del segnale ormonale

Tutte le piante, le specie vegetali e gli animali, compreso l'uomo, sopravvivono grazie all'energia prodotta dall'acqua. Gli scienziati hanno dimostrato che l’acqua fa funzionare le “pompe” delle proteine ioniche membrane cellulari, aiutando a spingere le sostanze necessarie nella cellula, incluso il sodio, e rimuovendo da essa il potassio e i prodotti metabolici. Se in generale il corpo, saturo d'acqua, contiene fino al 92% di acqua, allora il contenuto di acqua all'interno della cellula arriva al 75%. Questa differenza crea pressione osmotica, consentendo all'acqua di entrare nelle cellule. L'acqua attiva le “pompe” sodio-potassio, producendo così l'energia necessaria per il normale funzionamento cellulare, che innesca il meccanismo del metabolismo extra ed intracellulare.

Patomorfologia e fisiopatologia. La porta d'ingresso dell'infezione è il tratto gastrointestinale, il luogo principale di riproduzione dei vibrioni è il lume dell'intestino tenue, dove si attaccano alla superficie delle cellule epiteliali dello strato mucoso e producono enterotossina, che si fissa sui recettori membrana cellulare. La subunità attiva della tossina entra nella cellula e attiva l'enzima adenilato ciclasi. Ciò favorisce una maggiore produzione di cAMP, che porta ad una diminuzione dell'assorbimento attivo di sodio e cloruro e ad un aumento della secrezione attiva di sodio da parte delle cellule della cripta. Il risultato di questi cambiamenti è un massiccio rilascio di acqua ed elettroliti nel lume intestinale.

membrane cellulari speciali vescicole contenenti particelle del farmaco che si spostano sul lato opposto della membrana e rilasciano il loro contenuto. Il passaggio dei farmaci attraverso il tratto digestivo è strettamente correlato alla loro liposolubilità e ionizzazione. È stato stabilito che quando i farmaci vengono assunti per via orale, la velocità del loro assorbimento nelle diverse parti del tratto gastrointestinale non è la stessa. Dopo aver attraversato la mucosa dello stomaco e dell'intestino, la sostanza entra nel fegato, dove, sotto l'influenza dei suoi enzimi, subisce cambiamenti significativi. Il processo di assorbimento del farmaco nello stomaco e nell’intestino è influenzato dal pH. Pertanto, nello stomaco il pH è compreso tra 1 e 3, il che facilita l'assorbimento degli acidi e un aumento del pH a 8 basi nell'intestino tenue e crasso. Allo stesso tempo, nell'ambiente acido dello stomaco, alcuni farmaci possono essere distrutti, ad esempio la benzilpenicillina. Gli enzimi gastrointestinali inattivano proteine e polipeptidi e i sali biliari possono accelerare l'assorbimento dei farmaci o rallentarlo formando composti insolubili.

I lipidi (grassi: acidi grassi liberi, trigliceridi, colesterolo) sono materiali da costruzione membrane cellulari. Svolgono un ruolo importante nella formazione della barriera d'acqua, prevengono la perdita d'acqua transepidermica (flusso di acqua attraverso l'epidermide verso l'esterno) e ne garantiscono l'impermeabilità.

I lipidi comprendono i grassi e le sostanze simili ai grassi. Le molecole di grasso sono costituite da glicerolo e acidi grassi. Le sostanze simili ai grassi includono il colesterolo, alcuni ormoni e la lecitina. Lipidi, che sono il componente principale membrane cellulari(vengono descritti di seguito), svolgendo quindi una funzione costruttiva. I lipidi sono le più importanti fonti di energia. Quindi, se l'ossidazione completa di 1 g di proteine o carboidrati rilascia 17,6 kJ di energia, allora l'ossidazione completa di 1 g di grassi rilascia 38,9 kJ. I lipidi svolgono la termoregolazione e proteggono gli organi (capsule di grasso).

La dissimilazione (catabolismo) è il processo di degradazione delle sostanze sia provenienti dall'esterno che di quelle che entrano nelle cellule dell'organismo; accompagnato dal rilascio di energia. L'energia liberata viene utilizzata per tutti i processi vitali: contrazione muscolare, conduzione degli impulsi nervosi, mantenimento della temperatura corporea, vari tipi di sintesi, assorbimento e secrezione, mantenimento delle concentrazioni fisiologiche di ioni organici e inorganici su entrambi i lati membrana cellulare(dentro e fuori la cellula), ecc.

Sostanze necessarie per garantire il normale funzionamento di una cellula vivente e penetrarvi attraverso membrana cellulare, sono chiamati nutrienti.

Il modello della "maionese primordiale" è stato proposto da Harold Morowitz nel libro Mayonnaise and The Origin of Life: Thoughts of Minds and Molecules. Suggerisce analoghi primitivi membrane cellulari esisteva fin dall'antichità, anche prima dell'avvento dell'RNA autocopiante. In altre parole, l'intero mondo dell'RNA esisteva all'interno delle protocellule, piccole vescicole di grasso. La teoria della “maionese primaria” ha meno sostenitori della teoria della “pizza primaria”, perché per le protocellule c’è un problema nutrizionale: i nucleotidi passano molto male attraverso le membrane. Nelle cellule moderne esistono a questo scopo speciali proteine di trasporto, ma non è stata ancora trovata una soluzione adeguata per l'assorbimento dei nucleotidi da parte delle protocellule primitive. Ma nel modello della "maionese primaria" si ottiene una separazione molto efficace delle molecole di RNA in gruppi cooperanti, quindi gli scienziati non hanno fretta di rifiutarlo. Inoltre, ci sono modi per combinare le teorie della "pizza primaria" e della "maionese primaria": le particelle di argilla, come si è scoperto, aiutano la formazione di bolle di membrana e la bolla risultante circonda la particella di argilla su tutti i lati.

I segni morfologici dell'invecchiamento cellulare sono una diminuzione del suo volume, una riduzione della maggior parte degli organelli, un aumento del contenuto dei lisosomi, l'accumulo di pigmenti e inclusioni grasse e un aumento della permeabilità membrane cellulari, vacuolizzazione del citoplasma e del nucleo.

4. Pinocitosi. Il processo di trasporto viene effettuato attraverso la formazione di strutture membrane cellulari speciali vescicole contenenti particelle del farmaco che si spostano sul lato opposto della membrana e rilasciano il loro contenuto. Il passaggio dei farmaci attraverso il tratto digestivo è strettamente correlato alla loro liposolubilità e ionizzazione. È stato stabilito che quando i farmaci vengono assunti per via orale, la velocità del loro assorbimento nelle diverse parti del tratto gastrointestinale non è la stessa. Dopo aver attraversato la mucosa dello stomaco e dell'intestino, la sostanza entra nel fegato, dove subisce cambiamenti significativi sotto l'azione degli enzimi epatici. Il processo di assorbimento del farmaco nello stomaco e nell’intestino è influenzato dal pH. Pertanto, nello stomaco il pH è compreso tra 1 e 3, il che facilita l'assorbimento degli acidi e un aumento del pH a 8 basi nell'intestino tenue e crasso. Allo stesso tempo, nell'ambiente acido dello stomaco, alcuni farmaci possono essere distrutti, ad esempio la benzilpenicillina. Gli enzimi gastrointestinali inattivano proteine e polipeptidi e i sali biliari possono accelerare l'assorbimento dei farmaci o rallentarli, formando composti insolubili. La velocità di assorbimento nello stomaco è influenzata dalla composizione del cibo, dalla motilità gastrica e dall'intervallo di tempo tra i pasti e l'assunzione dei farmaci. Dopo la somministrazione nel flusso sanguigno, il farmaco viene distribuito in tutti i tessuti del corpo e sono importanti la sua solubilità nei lipidi, la qualità della sua connessione con le proteine del plasma sanguigno, l'intensità del flusso sanguigno regionale e altri fattori. Una parte significativa del medicinale per la prima volta dopo l'assorbimento entra negli organi e nei tessuti più attivamente riforniti di sangue (cuore, fegato, polmoni, reni) e i muscoli, le mucose, il tessuto adiposo e la pelle vengono saturati lentamente con sostanze medicinali . I farmaci idrosolubili scarsamente assorbiti dal sistema digestivo vengono somministrati solo per via parenterale (ad esempio la streptomicina). I farmaci liposolubili (anestetici gassosi) si distribuiscono rapidamente in tutto il corpo.

Gli ormoni sono sostanze “chimiche” che hanno un’attività fisiologica estremamente elevata. Controllano il metabolismo, regolano l'attività cellulare(!) e la permeabilità membrane cellulari e molte altre funzioni specifiche del corpo.

Le piastrine (o piastrine del sangue) non sono formazioni meno complesse, nonostante le loro dimensioni modeste. Sono formati da cornice membrana cellulare frammenti del citoplasma di cellule giganti del midollo osseo (megacariociti). Insieme alle proteine del plasma sanguigno (come il fibrinogeno), le piastrine promuovono il processo di coagulazione del sangue quando l'integrità del vaso è danneggiata, il che porta all'arresto del sanguinamento. Questa è la principale funzione protettiva delle piastrine: prevenire pericolose perdite di sangue.

Gli acidi polinsaturi sono sostanze essenziali per l'organismo, l'organismo stesso non è in grado di produrli e la loro carenza o completa assenza nell'organismo porta a gravi patologie. Sono la parte attiva membrane cellulari, regolano il metabolismo, in particolare il metabolismo del colesterolo, dei fosfolipidi e di numerose vitamine, formano ormoni tissutali e altre sostanze biologicamente attive nel corpo, hanno un effetto positivo sulla condizione della pelle e delle pareti dei vasi sanguigni, il metabolismo dei grassi nel fegato.

L'ipossia interrompe il metabolismo del sale marino e, soprattutto, il processo di movimento attivo degli ioni membrane cellulari. In queste condizioni, le cellule dei tessuti eccitabili perdono ioni K+, che si accumulano nell'ambiente extracellulare. Questo effetto dell'ipossia è associato non solo alla carenza energetica, ma anche a una diminuzione dell'attività dell'ATPasi K+/No+-dipendente. Diminuisce anche l'attività dell'ATPasi Ca 2+/Mg 2+-dipendente, a seguito della quale aumenta la concentrazione di ioni Ca 2+ nel citoplasma, entrano nei mitocondri e riducono l'efficienza dell'ossidazione biologica, esacerbando la carenza di energia.

Il colesterolo è una sostanza del gruppo dei lipidi. Il colesterolo fu isolato per la prima volta dai calcoli biliari, da qui il suo nome. Il colesterolo fa parte delle cellule cerebrali, degli ormoni surrenalici e degli ormoni sessuali, regola la permeabilità membrane cellulari. Circa il 70-80% del colesterolo è prodotto dall'organismo stesso (fegato, intestino, reni, ghiandole surrenali, gonadi), il restante 20-30% proviene da alimenti di origine animale. Il colesterolo garantisce la stabilità delle membrane cellulari in un ampio intervallo di temperature. È necessario per la produzione della vitamina D, per la produzione di varie sostanze biologicamente attive da parte delle ghiandole surrenali, compresi gli ormoni sessuali femminili e maschili, e secondo dati recenti svolge un ruolo importante nel funzionamento del cervello e del sistema immunitario, compresa la protezione contro il cancro.

Il calcio fa parte delle ossa e dei denti. Contengono il 99% di tutto il calcio presente nel corpo e solo l'1% si trova in altri tessuti e nel sangue. Regola la permeabilità membrane cellulari e la coagulazione del sangue, l'equilibrio dei processi di eccitazione e inibizione nella corteccia cerebrale. Il fabbisogno giornaliero di calcio è di 0,8-1 g. Il fabbisogno di calcio dell'organismo aumenta durante la gravidanza, l'allattamento al seno e in caso di fratture ossee.

E qualche altra parola sugli alcolici. Un acido carbossilico e un alcol possono reagire tra loro, in cui OH viene separato dal gruppo carbossilico e H dal gruppo alcolico. Questi frammenti scissi formano immediatamente acqua (la cui formula è H – O – H o H2O). E i residui di acido e alcol si combinano per formare un estere, una molecola con la formula generale R1–CO – O–R2. Va tenuto presente che gli esteri e gli eteri, che ci sono già familiari, sono classi di composti completamente diverse che in nessun caso devono essere confuse. In inglese, ad esempio, vengono designati con radici diverse, rispettivamente ester (estere) ed ether (etere). Tra le sostanze biologicamente attive sono presenti entrambe, ma in generale sono presenti più esteri. Senza sapere di cosa si tratta, è impossibile capire, ad esempio, il dispositivo membrana cellulare.

Una carenza di vitamina E può portare a cambiamenti irreversibili nei muscoli, il che è inaccettabile per gli atleti. Può anche svilupparsi infertilità. Questa vitamina è un antiossidante che protegge i danni membrane cellulari e riducendo la quantità di radicali liberi nel corpo, il cui accumulo porta a cambiamenti nella composizione delle cellule.

Prima di tutto, in una cellula sana sono danneggiati membrane cellulari. Inoltre, sotto l'influenza dei radicali liberi, il DNA delle cellule viene danneggiato, si verificano numerose mutazioni che alla fine possono provocare anche una malattia così grave come il cancro.

Membrane biologiche- il nome generale delle strutture superficiali funzionalmente attive che legavano cellule (membrane cellulari o plasmatiche) e organelli intracellulari (membrane di mitocondri, nuclei, lisosomi, reticolo endoplasmatico, ecc.). Contengono lipidi, proteine, molecole eterogenee (glicoproteine, glicolipidi) e, a seconda della funzione svolta, numerosi componenti minori: coenzimi, acidi nucleici, antiossidanti, carotenoidi, ioni inorganici, ecc.

Il funzionamento coordinato dei sistemi di membrana - recettori, enzimi, meccanismi di trasporto - aiuta a mantenere l'omeostasi cellulare e allo stesso tempo a rispondere rapidamente ai cambiamenti nell'ambiente esterno.

A funzioni fondamentali delle membrane biologiche possono essere attribuiti:

· separazione della cellula dall'ambiente e formazione di compartimenti intracellulari (compartimenti);

· controllo e regolazione del trasporto di una grande varietà di sostanze attraverso le membrane;

· partecipazione nel garantire le interazioni intercellulari, trasmettendo segnali nella cellula;

· conversione dell'energia delle sostanze organiche alimentari nell'energia dei legami chimici delle molecole di ATP.

L'organizzazione molecolare della membrana plasmatica (cellulare) è approssimativamente la stessa in tutte le cellule: è costituita da due strati di molecole lipidiche in cui sono incluse molte proteine specifiche. Alcune proteine di membrana hanno attività enzimatica, mentre altre legano i nutrienti provenienti dall’ambiente e li trasportano nella cellula attraverso le membrane. Le proteine di membrana si distinguono per la natura della loro connessione con le strutture di membrana. Alcune proteine chiamate esterno o periferico , sono legati in modo lasco alla superficie della membrana, altri, chiamati interno o integrale , immerso all'interno della membrana. Le proteine periferiche vengono estratte facilmente, mentre le proteine integrali possono essere isolate solo utilizzando detergenti o solventi organici. Nella fig. La Figura 4 mostra la struttura della membrana plasmatica.

Le membrane esterne, o plasmatiche, di molte cellule, così come le membrane degli organelli intracellulari, ad esempio mitocondri, cloroplasti, sono state isolate in forma libera ed è stata studiata la loro composizione molecolare. Tutte le membrane contengono lipidi polari in quantità che varia dal 20 all'80% della loro massa, a seconda del tipo di membrana; il resto è costituito principalmente da proteine. Pertanto, nelle membrane plasmatiche delle cellule animali, la quantità di proteine e lipidi, di regola, è approssimativamente la stessa; la membrana mitocondriale interna contiene circa l'80% di proteine e solo il 20% di lipidi, mentre le membrane mieliniche delle cellule cerebrali, al contrario, contengono circa l'80% di lipidi e solo il 20% di proteine.

Riso. 4. Struttura della membrana plasmatica

La parte lipidica della membrana è una miscela di vari tipi di lipidi polari. I lipidi polari, che comprendono fosfoglicerolipidi, sfingolipidi e glicolipidi, non sono immagazzinati nelle cellule adipose, ma sono integrati nelle membrane cellulari e in proporzioni rigorosamente definite.

Tutti i lipidi polari nelle membrane vengono costantemente rinnovati durante il processo metabolico; in condizioni normali, nella cellula si stabilisce uno stato stazionario dinamico, in cui la velocità di sintesi dei lipidi è uguale alla velocità del loro decadimento.

Le membrane delle cellule animali contengono principalmente fosfoglicerolipidi e, in misura minore, sfingolipidi; i triacilgliceroli si trovano solo in tracce. Alcune membrane di cellule animali, in particolare la membrana plasmatica esterna, contengono quantità significative di colesterolo e dei suoi esteri (Fig. 5).

Fig.5. Lipidi di membrana

Attualmente, il modello generalmente accettato della struttura della membrana è il modello a mosaico fluido, proposto nel 1972 da S. Singer e J. Nicholson.

Secondo esso, le proteine possono essere paragonate agli iceberg che galleggiano in un mare lipidico. Come accennato in precedenza, esistono 2 tipi di proteine di membrana: integrali e periferiche. Le proteine integrali penetrano attraverso la membrana; lo sono molecole anfipatiche. Le proteine periferiche non penetrano nella membrana e sono legate ad essa meno strettamente. La principale parte continua della membrana, cioè la sua matrice, è il doppio strato lipidico polare. A temperature cellulari normali, la matrice si trova allo stato liquido, garantito da un certo rapporto tra acidi grassi saturi e insaturi nelle code idrofobiche dei lipidi polari.

Il modello del mosaico liquido presuppone inoltre che sulla superficie delle proteine integrali situate nella membrana siano presenti gruppi R di residui aminoacidici (principalmente gruppi idrofobici, per cui le proteine sembrano “dissolversi” nella parte centrale idrofobica del doppio strato ). Allo stesso tempo, sulla superficie delle proteine periferiche o esterne, ci sono principalmente gruppi R idrofili, che sono attratti dalle teste polari cariche idrofile dei lipidi a causa delle forze elettrostatiche. Le proteine integrali, che comprendono enzimi e proteine di trasporto, sono attive solo se si trovano all'interno della parte idrofobica del doppio strato, dove acquisiscono la configurazione spaziale necessaria per la manifestazione dell'attività (Fig. 6). Va sottolineato ancora una volta che i legami covalenti non si formano né tra le molecole del doppio strato né tra le proteine e i lipidi del doppio strato.

Fig.6. Proteine di membrana

Le proteine di membrana possono muoversi liberamente sul piano laterale. Le proteine periferiche galleggiano letteralmente sulla superficie del doppio strato “mare”, mentre le proteine integrali, come gli iceberg, sono quasi completamente immerse nello strato di idrocarburi.

Nella maggior parte dei casi le membrane sono asimmetriche, cioè hanno lati disuguali. Questa asimmetria si manifesta in quanto segue:

· in primo luogo, che i lati interno ed esterno delle membrane plasmatiche delle cellule batteriche e animali differiscono nella composizione dei lipidi polari. Ad esempio, lo strato lipidico interno delle membrane dei globuli rossi umani contiene principalmente fosfatidiletanolamina e fosfatidilserina, mentre lo strato esterno contiene fosfatidilcolina e sfingomielina.

In secondo luogo, alcuni sistemi di trasporto nelle membrane agiscono solo in una direzione. Ad esempio, nelle membrane degli eritrociti esiste un sistema di trasporto (“pompa”) che pompa gli ioni Na + dalla cellula nell'ambiente e gli ioni K + nella cellula a causa dell'energia rilasciata durante l'idrolisi dell'ATP.

· in terzo luogo, la superficie esterna della membrana plasmatica contiene un numero molto elevato di gruppi oligosaccaridici, che sono teste di glicolipidi e catene laterali oligosaccaridiche delle glicoproteine, mentre sulla superficie interna della membrana plasmatica non ci sono praticamente gruppi oligosaccaridici.

L'asimmetria delle membrane biologiche viene mantenuta a causa del fatto che il trasferimento delle singole molecole di fosfolipidi da un lato all'altro del doppio strato lipidico è molto difficile per motivi energetici. Una molecola lipidica polare è in grado di muoversi liberamente sul suo lato del doppio strato, ma è limitata nella sua capacità di saltare dall’altra parte.

La mobilità dei lipidi dipende dal contenuto relativo e dal tipo di acidi grassi insaturi presenti. La natura idrocarburica delle catene di acidi grassi conferisce alla membrana proprietà di fluidità e mobilità. In presenza di acidi grassi cis-insaturi, le forze di coesione tra le catene sono più deboli rispetto al caso dei soli acidi grassi saturi, e i lipidi rimangono altamente mobili anche a basse temperature.

All'esterno delle membrane si trovano specifiche regioni di riconoscimento, la cui funzione è quella di riconoscere determinati segnali molecolari. Ad esempio, è attraverso la membrana che alcuni batteri percepiscono lievi cambiamenti nella concentrazione di una sostanza nutritiva, che stimolano il loro movimento verso la fonte di cibo; questo fenomeno si chiama chemiotassi.

Le membrane di varie cellule e organelli intracellulari hanno una certa specificità dovuta alla loro struttura, composizione chimica e funzioni. Si distinguono i seguenti gruppi principali di membrane negli organismi eucarioti:

membrana plasmatica (membrana cellulare esterna, plasmalemma),

· membrana nucleare,

reticolo endoplasmatico,

membrane dell'apparato di Golgi, mitocondri, cloroplasti, guaine mieliniche,

membrane eccitabili.

Negli organismi procarioti, oltre alla membrana plasmatica, sono presenti formazioni di membrana intracitoplasmatica; nei procarioti eterotrofi sono chiamate mesosomi. Questi ultimi si formano per invaginazione della membrana cellulare esterna e in alcuni casi mantengono il contatto con essa.

Membrana dei globuli rossiè costituito da proteine (50%), lipidi (40%) e carboidrati (10%). La maggior parte dei carboidrati (93%) è associata alle proteine, il resto ai lipidi. Nella membrana i lipidi sono disposti asimmetricamente, contrariamente alla disposizione simmetrica delle micelle. Ad esempio, la cefalina si trova prevalentemente nello strato lipidico interno. Questa asimmetria sembra essere mantenuta grazie al movimento trasversale dei fosfolipidi nella membrana, effettuato con l'aiuto delle proteine di membrana e grazie all'energia metabolica. Lo strato interno della membrana eritrocitaria contiene principalmente sfingomielina, fosfatidiletanolamina, fosfatidilserina e lo strato esterno contiene fosfatidilcolina. La membrana dei globuli rossi contiene una glicoproteina integrale glicoforina, costituita da 131 residui aminoacidici e che penetra nella membrana, e la cosiddetta proteina della banda 3, costituita da 900 residui aminoacidici. I componenti carboidratici della glicoforina svolgono una funzione di recettore per i virus dell'influenza, le fitoemoagglutinine e una serie di ormoni. Un'altra proteina integrale è stata trovata nella membrana degli eritrociti, contenente pochi carboidrati e penetrante nella membrana. Egli è chiamato proteina del tunnel(componente a), poiché si ritiene che formi un canale per gli anioni. È una proteina periferica associata al lato interno della membrana eritrocitaria spettrina.

Membrane mieliniche , che circondano gli assoni dei neuroni, sono multistrato, contengono una grande quantità di lipidi (circa l'80%, metà dei quali sono fosfolipidi). Le proteine di queste membrane sono importanti per fissare i sali di membrana che si trovano uno sopra l'altro.

Membrane cloroplastiche. I cloroplasti sono ricoperti da una membrana a due strati. La membrana esterna presenta alcune somiglianze con quella dei mitocondri. Oltre a questa membrana superficiale, i cloroplasti hanno un sistema di membrana interna - lamelle. Le lamelle formano vescicole appiattite - tilacoidi, che, situate una sopra l'altra, sono raccolte in pacchi (granas) o formano un sistema di membrane stromali (lamelle stromali). Le lamelle della grana e dello stroma sul lato esterno della membrana tilacoide sono gruppi idrofili concentrati, galatto- e solfolipidi. La parte fitolo della molecola di clorofilla è immersa nel globulo ed è a contatto con i gruppi idrofobici delle proteine e dei lipidi. I nuclei porfirinici della clorofilla sono localizzati principalmente tra le membrane a contatto dei grana tilacoidi.

Membrana interna (citoplasmatica) dei batteri la sua struttura è simile alle membrane interne dei cloroplasti e dei mitocondri. In esso sono localizzati gli enzimi della catena respiratoria e del trasporto attivo; enzimi coinvolti nella formazione dei componenti della membrana. La componente predominante delle membrane batteriche sono le proteine: il rapporto proteine/lipidi (in peso) è 3:1. La membrana esterna dei batteri gram-negativi, rispetto alla membrana citoplasmatica, contiene una quantità minore di vari fosfolipidi e proteine. Entrambe le membrane differiscono nella composizione lipidica. La membrana esterna contiene proteine che formano pori per la penetrazione di molte sostanze a basso peso molecolare. Un componente caratteristico della membrana esterna è anche un lipopolisaccaride specifico. Numerose proteine della membrana esterna fungono da recettori per i fagi.

Membrana virale. Tra i virus, le strutture della membrana sono caratteristiche di quelli contenenti un nucleocapside, costituito da proteine e acido nucleico. Questo “nucleo” del virus è circondato da una membrana (involucro). È costituito inoltre da un doppio strato lipidico con glicoproteine incorporate situate principalmente sulla superficie della membrana. In numerosi virus (microvirus), il 70-80% di tutte le proteine sono contenute nelle membrane; le restanti proteine sono contenute nel nucleocapside.

Pertanto, le membrane cellulari sono strutture molto complesse; i loro complessi molecolari costituenti formano un mosaico bidimensionale ordinato, che conferisce specificità biologica alla superficie della membrana.

La membrana cellulare ha una struttura piuttosto complessa, che può essere osservato con un microscopio elettronico. In parole povere, è costituito da un doppio strato di lipidi (grassi), in cui sono incorporati vari peptidi (proteine) in punti diversi. Lo spessore totale della membrana è di circa 5-10 nm.

La struttura generale della membrana cellulare è universale per l'intero mondo vivente. Tuttavia, le membrane animali contengono inclusioni di colesterolo, che ne determinano la rigidità. Le differenze tra le membrane dei diversi regni di organismi riguardano principalmente le formazioni sopramembrana (strati). Quindi nelle piante e nei funghi c'è una parete cellulare sopra la membrana (all'esterno). Nelle piante è costituito principalmente da cellulosa, mentre nei funghi è costituito principalmente da chitina. Negli animali, lo strato sopramembrana è chiamato glicocalice.

Un altro nome per la membrana cellulare membrana citoplasmatica o membrana plasmatica.

Uno studio più approfondito della struttura della membrana cellulare rivela molte delle sue caratteristiche legate alle funzioni che svolge.

Il doppio strato lipidico è composto principalmente da fosfolipidi. Si tratta di grassi, una delle cui estremità contiene un residuo di acido fosforico che ha proprietà idrofile (cioè attrae le molecole d'acqua). La seconda estremità del fosfolipide sono catene di acidi grassi che hanno proprietà idrofobiche (non formano legami idrogeno con l'acqua).

Le molecole di fosfolipidi nella membrana cellulare sono disposte su due file in modo che le loro “estremità” idrofobiche siano all’interno e le loro “teste” idrofile all’esterno. Il risultato è una struttura abbastanza forte che protegge il contenuto della cella dall'ambiente esterno.

Le inclusioni proteiche nella membrana cellulare sono distribuite in modo non uniforme, inoltre sono mobili (poiché i fosfolipidi nel doppio strato hanno mobilità laterale). Dagli anni '70 del XX secolo se ne cominciò a parlare struttura a mosaico fluido della membrana cellulare.

A seconda di come la proteina è inclusa nella membrana si distinguono tre tipi di proteine: integrali, semi-integrali e periferiche. Le proteine integrali attraversano l'intero spessore della membrana e le loro estremità sporgono su entrambi i lati. Svolgono principalmente una funzione di trasporto. Nelle proteine semi-integrali, un'estremità si trova nello spessore della membrana e la seconda va all'esterno (dal lato esterno o interno). Svolge funzioni enzimatiche e recettoriali. Le proteine periferiche si trovano sulla superficie esterna o interna della membrana.

Le caratteristiche strutturali della membrana cellulare indicano che è il componente principale del complesso della superficie cellulare, ma non l'unico. Gli altri suoi componenti sono lo strato sopramembrana e lo strato sottomembrana.

Il glicocalice (lo strato sopra la membrana degli animali) è formato da oligosaccaridi e polisaccaridi, nonché da proteine periferiche e parti sporgenti di proteine integrali. I componenti del glicocalice svolgono una funzione recettoriale.

Oltre al glicocalice, le cellule animali hanno anche altre formazioni sopramembrana: muco, chitina, perilemma (simile a membrana).

La struttura sopramembrana nelle piante e nei funghi è la parete cellulare.

Lo strato sottomembrana della cellula è il citoplasma superficiale (ialoplasma) con in esso incluso il sistema contrattile di supporto della cellula, le cui fibrille interagiscono con le proteine incluse nella membrana cellulare. Attraverso tali connessioni molecolari vengono trasmessi vari segnali.

La natura ha creato molti organismi e cellule, ma nonostante ciò la struttura e la maggior parte delle funzioni delle membrane biologiche sono le stesse, il che rende possibile esaminarne la struttura e studiarne le proprietà principali senza essere legati a un tipo specifico di cellula.

Cos'è una membrana?

Le membrane sono un elemento protettivo che è parte integrante della cellula di qualsiasi organismo vivente.

L'unità strutturale e funzionale di tutti gli organismi viventi sul pianeta è la cellula. La sua attività vitale è indissolubilmente legata all'ambiente con il quale scambia energia, informazioni e materia. Pertanto, l'energia nutritiva necessaria per il funzionamento della cellula proviene dall'esterno e viene spesa per le sue varie funzioni.

La struttura dell'unità strutturale più semplice di un organismo vivente: membrana dell'organello, varie inclusioni. È circondato da una membrana all'interno della quale si trovano il nucleo e tutti gli organelli. Questi sono mitocondri, lisosomi, ribosomi, reticolo endoplasmatico. Ogni elemento strutturale ha la propria membrana.

Ruolo nell'attività cellulare

La membrana biologica svolge un ruolo fondamentale nella struttura e nel funzionamento di un sistema vivente elementare. Solo una cellula circondata da un guscio protettivo può essere giustamente definita un organismo. Un processo come il metabolismo viene effettuato anche a causa della presenza di una membrana. Se la sua integrità strutturale viene interrotta, ciò porta ad un cambiamento nello stato funzionale del corpo nel suo complesso.

Membrana cellulare e sue funzioni

Separa il citoplasma della cellula dall'ambiente esterno o dalla membrana. La membrana cellulare garantisce il corretto svolgimento di funzioni specifiche, la specificità dei contatti intercellulari e delle manifestazioni immunitarie e mantiene la differenza transmembrana nel potenziale elettrico. Contiene recettori in grado di percepire segnali chimici: ormoni, mediatori e altri componenti biologici attivi. Questi recettori gli conferiscono un'altra capacità: modificare l'attività metabolica della cellula.

Funzioni della membrana:

1. Trasferimento attivo di sostanze.

2. Trasferimento passivo di sostanze:

2.1. La diffusione è semplice.

2.2. Trasferimento attraverso i pori.

2.3. Trasporto effettuato mediante diffusione di un trasportatore insieme ad una sostanza di membrana o trasmettendo una sostanza lungo la catena molecolare del trasportatore.

3. Trasferimento di non elettroliti per diffusione semplice e facilitata.

Struttura della membrana cellulare

I componenti della membrana cellulare sono lipidi e proteine.

Lipidi: fosfolipidi, fosfatidiletanolamina, sfingomielina, fosfatidilinositolo e fosfatidilserina, glicolipidi. La percentuale di lipidi è del 40-90%.

Proteine: periferiche, integrali (glicoproteine), spettrina, actina, citoscheletro.

L'elemento strutturale principale è un doppio strato di molecole di fosfolipidi.

Membrana di copertura: definizione e tipologia

Alcune statistiche. Sul territorio della Federazione Russa la membrana è stata utilizzata come materiale di copertura non molto tempo fa. La quota dei tetti in membrana sul totale dei solai morbidi è solo dell'1,5%. I tetti in bitume e mastice sono diventati più diffusi in Russia. Ma nell’Europa occidentale la percentuale di tetti a membrana è dell’87%. La differenza è evidente.

Di norma, la membrana come materiale principale nella copertura del tetto è l'ideale per i tetti piani. Per chi ha una pendenza ampia è meno adatto.

I volumi di produzione e vendita di coperture a membrana nel mercato interno hanno un trend di crescita positivo. Perché? Le ragioni sono più che chiare:

La durata è di circa 60 anni. Immagina, solo il periodo di garanzia d'uso, stabilito dal produttore, raggiunge i 20 anni.
Facile da installare. Per fare un confronto: l'installazione di un tetto in bitume richiede 1,5 volte più tempo rispetto all'installazione di un tetto in membrana.
Facilità di manutenzione e riparazione.

Lo spessore delle membrane del tetto può essere 0,8-2 mm e il peso medio di un metro quadrato è di 1,3 kg.

Proprietà delle membrane di copertura:

elasticità;
forza;
resistenza ai raggi ultravioletti e ad altri ambienti aggressivi;
resistenza al gelo;
resistenza al fuoco.

Esistono tre tipi di membrane di copertura. La principale caratteristica di classificazione è il tipo di materiale polimerico che costituisce la base della tela. Quindi, le membrane del tetto sono:

appartenenti al gruppo EPDM, sono realizzati sulla base del monomero etilene-propilene-diene polimerizzato, o semplicemente, in parole povere, Vantaggi: elevata resistenza, elasticità, resistenza all'acqua, rispetto dell'ambiente, basso costo. Svantaggi: tecnologia adesiva per unire i fogli utilizzando un nastro speciale, bassa resistenza delle giunture. Ambito di applicazione: utilizzato come materiale impermeabilizzante per pavimenti di tunnel, fonti d'acqua, impianti di stoccaggio dei rifiuti, bacini artificiali e naturali, ecc.
Membrane in PVC. Si tratta di conchiglie nella cui produzione viene utilizzato il cloruro di polivinile come materiale principale. Vantaggi: resistenza ai raggi UV, resistenza al fuoco, ampia gamma di colori dei tessuti a membrana. Svantaggi: scarsa resistenza ai materiali bituminosi, olii, solventi; rilascia sostanze nocive nell'atmosfera; Il colore della tela sbiadisce nel tempo.
TPO. Realizzato con olefine termoplastiche. Possono essere rinforzati o non rinforzati. I primi sono dotati di rete in poliestere o tessuto in fibra di vetro. Vantaggi: rispetto dell'ambiente, durata, elevata elasticità, resistenza alla temperatura (sia alle alte che alle basse temperature), giunti saldati delle cuciture del tessuto. Svantaggi: categoria di prezzo elevata, mancanza di produttori nel mercato interno.

Membrana profilata: caratteristiche, funzioni e vantaggi

Le membrane profilate rappresentano un'innovazione nel mercato delle costruzioni. Questa membrana viene utilizzata come materiale impermeabilizzante.

La sostanza utilizzata nella produzione è il polietilene. Quest'ultimo è disponibile in due tipologie: polietilene ad alta densità (HDPE) e polietilene a bassa densità (LDPE).

Caratteristiche tecniche delle membrane LDPE e HDPE

Indice
Resistenza alla trazione (MPa)
Allungamento a trazione (%)
Densità (kg/m3)
Resistenza alla compressione (MPa)
Resistenza all'urto (intaglio) (KJ/mq)
Modulo di elasticità a flessione (MPa)
Durezza (MRa)
Temperatura operativa (˚С)	da -60 a +80	da -60 a +80
Tasso di assorbimento d'acqua giornaliero (%)

La membrana profilata in polietilene ad alta pressione ha una superficie speciale: puntini cavi. L'altezza di queste formazioni può variare da 7 a 20 mm. La superficie interna della membrana è liscia. Ciò consente una piegatura senza problemi dei materiali da costruzione.

È esclusa la modifica della forma delle singole sezioni della membrana, poiché la pressione è distribuita uniformemente su tutta la sua area a causa della presenza delle stesse sporgenze. La geomembrana può essere utilizzata come isolante per la ventilazione. In questo caso è assicurato il libero scambio termico all'interno dell'edificio.

Vantaggi delle membrane profilate:

maggiore forza;
resistenza al calore;
resistenza alle influenze chimiche e biologiche;
lunga durata (più di 50 anni);
facilità di installazione e manutenzione;
prezzo abbordabile.

Le membrane profilate sono di tre tipi:

con tessuto monostrato;
con tessuto a due strati = geotessile + membrana drenante;
con tessuto a tre strati = superficie scivolosa + geotessile + membrana drenante.

Una membrana profilata monostrato viene utilizzata per proteggere l'impermeabilizzazione principale, l'installazione e lo smantellamento della preparazione del calcestruzzo di pareti con elevata umidità. Durante l'installazione viene utilizzato uno strato protettivo a due strati, composto da tre strati e utilizzato su terreni sensibili al gelo e su terreni profondi.

Aree di utilizzo delle membrane drenanti

La membrana profilata trova la sua applicazione nei seguenti settori:

Impermeabilizzazione di base della fondazione. Fornisce una protezione affidabile contro l'influenza distruttiva delle acque sotterranee, dei sistemi radicali delle piante, del cedimento del suolo e dei danni meccanici.
Drenaggio del muro di fondazione. Neutralizza gli effetti delle falde acquifere e delle precipitazioni atmosferiche trasportandole nei sistemi di drenaggio.
Tipo orizzontale: protezione contro la deformazione dovuta alle caratteristiche strutturali.
Analogo alla preparazione del calcestruzzo. Viene utilizzato in caso di lavori di costruzione di edifici in una zona con acque sotterranee basse, nei casi in cui viene utilizzata l'impermeabilizzazione orizzontale per proteggere dall'umidità capillare. Inoltre, le funzioni della membrana profilata includono quella di impedire il passaggio del lattime di cemento nel terreno.
Ventilazione di superfici murarie con elevata umidità. Può essere installato sia all'interno che all'esterno della stanza. Nel primo caso viene attivata la circolazione dell'aria e nel secondo vengono garantite umidità e temperatura ottimali.
Copertura ad inversione utilizzata.

Membrana di superdiffusione

La membrana superdiffusione è un materiale di nuova generazione, il cui scopo principale è proteggere gli elementi della struttura del tetto dal vento, dalle precipitazioni e dal vapore.

La produzione del materiale protettivo si basa sull'utilizzo di sostanze non tessute, fibre dense di alta qualità. Le membrane a tre e quattro strati sono popolari nel mercato interno. Le recensioni di esperti e consumatori confermano che più sono gli strati su cui si basa la struttura, più forti sono le sue funzioni protettive e quindi maggiore è l'efficienza energetica della stanza nel suo insieme.

A seconda del tipo di tetto, delle sue caratteristiche di progettazione e delle condizioni climatiche, i produttori consigliano di dare la preferenza all'uno o all'altro tipo di membrana di diffusione. Esistono quindi per tetti a falda di strutture complesse e semplici, per tetti a falda con pendenza minima, per tetti con copertura aggraffata, ecc.

La membrana superdiffusionale viene posata direttamente sullo strato termoisolante, la pavimentazione in tavole. Non è necessario uno spazio di ventilazione. Il materiale viene fissato con graffe speciali o chiodi in acciaio. I bordi dei fogli di diffusione sono uniti e il lavoro può essere eseguito anche in condizioni estreme: forti raffiche di vento, ecc.

Inoltre il rivestimento in questione può essere utilizzato come copertura temporanea del tetto.

Membrane in PVC: essenza e scopo

Le membrane PFC sono un materiale di copertura costituito da cloruro di polivinile e hanno proprietà elastiche. Tale materiale di copertura moderno ha completamente sostituito gli analoghi dei rotoli di bitume, che presentano uno svantaggio significativo: la necessità di manutenzione e riparazione sistematiche. Oggi, le caratteristiche delle membrane in PVC ne consentono l'utilizzo durante i lavori di riparazione su vecchi tetti piani. Vengono utilizzati anche durante l'installazione di nuovi tetti.

Un tetto realizzato con questo materiale è facile da usare e la sua installazione può essere effettuata su qualsiasi tipo di superficie, in qualsiasi periodo dell'anno e con qualsiasi condizione atmosferica. La membrana in PVC ha le seguenti proprietà:

forza;
stabilità all'esposizione ai raggi UV, precipitazioni di varia natura, carichi puntuali e superficiali.

È grazie alle loro proprietà uniche che le membrane in PVC ti serviranno fedelmente per molti anni. La durata di un tale tetto è uguale alla durata dell'edificio stesso, mentre i materiali del tetto in rotoli richiedono riparazioni regolari e, in alcuni casi, lo smantellamento completo e l'installazione di un nuovo pavimento.

I fogli di membrana in PVC sono collegati tra loro mediante saldatura a caldo, la cui temperatura è compresa tra 400 e 600 gradi Celsius. Questa connessione è completamente sigillata.

Vantaggi delle membrane in PVC

I loro vantaggi sono evidenti:

flessibilità del sistema di copertura, che meglio si adatta al progetto di costruzione;
cucitura di collegamento durevole e ermetica tra i fogli di membrana;
tolleranza ideale ai cambiamenti climatici, alle condizioni meteorologiche, alla temperatura, all'umidità;
maggiore permeabilità al vapore, che favorisce l'evaporazione dell'umidità accumulata nello spazio sottotetto;
molte opzioni di colore;
proprietà del fuoco;
la capacità di mantenere le sue proprietà e l'aspetto originale per un lungo periodo;
La membrana in PVC è un materiale assolutamente rispettoso dell'ambiente, come confermato dai relativi certificati;
il processo di installazione è meccanizzato, quindi non ci vorrà molto tempo;
le regole operative consentono l'installazione di varie integrazioni architettoniche direttamente sopra la copertura in membrana in PVC stessa;
l'installazione a strato singolo farà risparmiare denaro;
facilità di manutenzione e riparazione.

Tessuto a membrana

Il tessuto a membrana è noto da molto tempo all'industria tessile. Con questo materiale sono realizzate scarpe e indumenti: adulti e bambini. La membrana è la base del tessuto della membrana, presentato sotto forma di un sottile film polimerico e dotato di caratteristiche quali impermeabilità e permeabilità al vapore. Per produrre questo materiale, questo film è rivestito con strati protettivi esterni ed interni. La loro struttura è determinata dalla membrana stessa. Questo viene fatto per preservare tutte le proprietà benefiche anche in caso di danni. In altre parole, l'abbigliamento a membrana non si bagna se esposto a precipitazioni sotto forma di neve o pioggia, ma allo stesso tempo consente perfettamente il passaggio del vapore dal corpo all'ambiente esterno. Questo throughput consente alla pelle di respirare.

Considerando tutto quanto sopra, possiamo concludere che l'abbigliamento invernale ideale è realizzato con tale tessuto. La membrana alla base del tessuto può essere:

con pori;
senza pori;
combinato.

Le membrane, che hanno molti micropori, contengono Teflon. Le dimensioni di tali pori non raggiungono nemmeno le dimensioni di una goccia d'acqua, ma sono più grandi di una molecola d'acqua, il che indica la resistenza all'acqua e la capacità di rimuovere il sudore.

Le membrane che non hanno pori sono solitamente realizzate in poliuretano. Il loro strato interno concentra tutto il sudore e le secrezioni di grasso del corpo umano e le spinge fuori.

La struttura della membrana combinata implica la presenza di due strati: poroso e liscio. Questo tessuto ha caratteristiche di alta qualità e durerà per molti anni.

Grazie a questi vantaggi, gli abiti e le scarpe realizzati con tessuti a membrana e destinati ad essere indossati nella stagione invernale sono durevoli, ma leggeri e forniscono un'eccellente protezione dal gelo, dall'umidità e dalla polvere. Sono semplicemente insostituibili per molti tipi attivi di attività ricreative invernali e alpinismo.

Membrana cellulare detta anche membrana plasmatica (o citoplasmatica) e plasmalemma. Questa struttura non solo separa il contenuto interno della cellula dall'ambiente esterno, ma fa anche parte della maggior parte degli organelli cellulari e del nucleo, separandoli a loro volta dallo ialoplasma (citosol), la parte viscosa-liquida del citoplasma. Accettiamo di chiamare membrana citoplasmatica quello che separa il contenuto della cella dall'ambiente esterno. I restanti termini denotano tutte le membrane.

Struttura della membrana cellulare

La struttura della membrana cellulare (biologica) si basa su un doppio strato di lipidi (grassi). La formazione di tale strato è associata alle caratteristiche delle loro molecole. I lipidi non si dissolvono in acqua, ma si condensano a modo loro. Una parte di una singola molecola lipidica è una testa polare (è attratta dall'acqua, cioè idrofila), e l'altra è una coppia di lunghe code non polari (questa parte della molecola è respinta dall'acqua, cioè idrofoba). Questa struttura di molecole fa sì che “nascondano” la coda dall'acqua e rivolgano la testa polare verso l'acqua.

Il risultato è un doppio strato lipidico in cui le code non polari sono verso l'interno (una di fronte all'altra) e le teste polari sono verso l'esterno (verso l'ambiente esterno e il citoplasma). La superficie di tale membrana è idrofila, ma al suo interno è idrofoba.

Nelle membrane cellulari, tra i lipidi predominano i fosfolipidi (appartengono ai lipidi complessi). Le loro teste contengono un residuo di acido fosforico. Oltre ai fosfolipidi, ci sono i glicolipidi (lipidi + carboidrati) e il colesterolo (correlato agli steroli). Quest'ultimo conferisce rigidità alla membrana, trovandosi nel suo spessore tra le code dei restanti lipidi (il colesterolo è completamente idrofobo).

A causa dell'interazione elettrostatica, alcune molecole proteiche si attaccano alle teste lipidiche cariche, che diventano proteine della membrana superficiale. Altre proteine interagiscono con le code non polari, sono parzialmente sepolte nel doppio strato o penetrano attraverso di esso.

Pertanto, la membrana cellulare è costituita da un doppio strato di lipidi, proteine superficiali (periferiche), incorporate (semi-integrali) e permeanti (integrali). Inoltre, alcune proteine e lipidi sulla parte esterna della membrana sono associati a catene di carboidrati.

Questo modello a mosaico fluido della struttura della membranaè stato proposto negli anni '70 del XX secolo. In precedenza, veniva assunto un modello di struttura a sandwich, secondo il quale il doppio strato lipidico si trova all'interno e all'interno e all'esterno la membrana è ricoperta da strati continui di proteine superficiali. Tuttavia, l’accumulo di dati sperimentali ha confutato questa ipotesi.

Lo spessore delle membrane nelle diverse cellule è di circa 8 nm. Le membrane (anche i lati diversi di una) differiscono l'una dall'altra nella percentuale di diversi tipi di lipidi, proteine, attività enzimatica, ecc. Alcune membrane sono più liquide e più permeabili, altre sono più dense.

Le rotture della membrana cellulare si uniscono facilmente a causa delle proprietà fisico-chimiche del doppio strato lipidico. Nel piano della membrana si muovono i lipidi e le proteine (a meno che non siano ancorate al citoscheletro).

Funzioni della membrana cellulare

La maggior parte delle proteine immerse nella membrana cellulare svolgono una funzione enzimatica (sono enzimi). Spesso (specialmente nelle membrane degli organelli cellulari) gli enzimi si trovano in una certa sequenza in modo che i prodotti della reazione catalizzati da un enzima passino al secondo, poi al terzo, ecc. Si forma un trasportatore che stabilizza le proteine di superficie, perché non lo fanno consentire agli enzimi di galleggiare lungo il doppio strato lipidico.

La membrana cellulare svolge una funzione di delimitazione (barriera) dall'ambiente e allo stesso tempo funzioni di trasporto. Possiamo dire che questo è il suo scopo più importante. La membrana citoplasmatica, avendo forza e permeabilità selettiva, mantiene la costanza della composizione interna della cellula (la sua omeostasi e integrità).

In questo caso, il trasporto delle sostanze avviene in vari modi. Il trasporto lungo un gradiente di concentrazione comporta il movimento di sostanze da una zona a concentrazione maggiore a una zona a concentrazione minore (diffusione). Ad esempio, i gas (CO 2 , O 2 ) si diffondono.

Esistono anche trasporti contro gradiente di concentrazione, ma con consumo di energia.

Il trasporto può essere passivo e facilitato (quando è aiutato da qualche tipo di vettore). Per le sostanze liposolubili è possibile la diffusione passiva attraverso la membrana cellulare.

Esistono proteine speciali che rendono le membrane permeabili agli zuccheri e ad altre sostanze idrosolubili. Tali trasportatori si legano alle molecole trasportate e le trascinano attraverso la membrana. Ecco come viene trasportato il glucosio all'interno dei globuli rossi.

Le proteine filettanti si combinano per formare un poro per il movimento di alcune sostanze attraverso la membrana. Tali trasportatori non si muovono, ma formano un canale nella membrana e funzionano in modo simile agli enzimi, legando una sostanza specifica. Il trasferimento avviene a causa di un cambiamento nella conformazione delle proteine, con conseguente formazione di canali nella membrana. Un esempio è la pompa sodio-potassio.

La funzione di trasporto della membrana cellulare eucariotica si realizza anche attraverso l'endocitosi (ed esocitosi). Grazie a questi meccanismi, grandi molecole di biopolimeri, anche cellule intere, entrano nella cellula (e ne escono). L'endo- e l'esocitosi non sono caratteristici di tutte le cellule eucariotiche (i procarioti non ce l'hanno affatto). Pertanto, l'endocitosi si osserva nei protozoi e negli invertebrati inferiori; nei mammiferi, leucociti e macrofagi assorbono sostanze e batteri nocivi, ovvero l'endocitosi svolge una funzione protettiva per l'organismo.

L'endocitosi è divisa in fagocitosi(il citoplasma avvolge particelle di grandi dimensioni) e pinocitosi(catturando goccioline di liquido con sostanze disciolte in esso). Il meccanismo di questi processi è approssimativamente lo stesso. Le sostanze assorbite sulla superficie delle cellule sono circondate da una membrana. Si forma una vescicola (fagocitica o pinocitica) che poi si sposta nella cellula.

L'esocitosi è la rimozione di sostanze dalla cellula (ormoni, polisaccaridi, proteine, grassi, ecc.) da parte della membrana citoplasmatica. Queste sostanze sono contenute in vescicole di membrana che si adattano alla membrana cellulare. Entrambe le membrane si fondono e il contenuto appare all'esterno della cellula.

La membrana citoplasmatica svolge una funzione di recettore. Per fare ciò, sul suo lato esterno si trovano strutture in grado di riconoscere uno stimolo chimico o fisico. Alcune delle proteine che penetrano nel plasmalemma sono collegate dall'esterno a catene di polisaccaridi (formando glicoproteine). Questi sono particolari recettori molecolari che catturano gli ormoni. Quando un particolare ormone si lega al suo recettore, cambia la sua struttura. Ciò a sua volta innesca il meccanismo di risposta cellulare. In questo caso, i canali possono aprirsi e alcune sostanze possono iniziare a entrare o uscire dalla cellula.

La funzione dei recettori delle membrane cellulari è stata ben studiata in base all'azione dell'ormone insulina. Quando l'insulina si lega al suo recettore glicoproteico, viene attivata la parte intracellulare catalitica di questa proteina (enzima adenilato ciclasi). L'enzima sintetizza l'AMP ciclico dall'ATP. Già attiva o sopprime vari enzimi del metabolismo cellulare.

La funzione recettoriale della membrana citoplasmatica comprende anche il riconoscimento delle cellule vicine dello stesso tipo. Tali cellule sono attaccate tra loro tramite vari contatti intercellulari.

Nei tessuti, con l'aiuto dei contatti intercellulari, le cellule possono scambiare informazioni tra loro utilizzando sostanze a basso peso molecolare appositamente sintetizzate. Un esempio di tale interazione è l'inibizione del contatto, quando le cellule smettono di crescere dopo aver ricevuto l'informazione che lo spazio libero è occupato.

I contatti intercellulari possono essere semplici (le membrane di cellule diverse sono adiacenti tra loro), bloccanti (invaginazioni della membrana di una cellula nell'altra), desmosomi (quando le membrane sono collegate da fasci di fibre trasversali che penetrano nel citoplasma). Inoltre, esiste una variante dei contatti intercellulari dovuta a mediatori (intermediari) - sinapsi. In essi, il segnale viene trasmesso non solo chimicamente, ma anche elettricamente. Le sinapsi trasmettono segnali tra le cellule nervose e dalle cellule nervose a quelle muscolari.