Membrana celulara. Membrane: structura și funcționarea lor

23.08.2023

Membrana celulară (de asemenea citolemă, plasmalemă sau membrană plasmatică) este o structură moleculară elastică formată din proteine și lipide. Separă conținutul oricărei celule de mediul extern, asigurând integritatea acesteia; reglează schimbul dintre celulă și mediu; membranele intracelulare împart celula în compartimente închise specializate - compartimente sau organite, în care sunt menținute anumite condiții de mediu.

Concepte înrudite

După forma și structura proteinei atașate moleculei oricărei substanțe, celula pare să recunoască ce fel de substanță este. Ea îl recunoaște prin care dintre receptorii ei a fost activat când a apărut. Fără acest mecanism de recunoaștere, substanța pur și simplu nu va intra în celulă. Membrana celulara suficient de puternic si rezistent la influentele externe pentru a-l impiedica sa patrunda in interiorul celulei. Celula este protejată cu ajutorul acestui mecanism de otrăvuri, agenți patogeni și alți factori capabili să o distrugă. Prin urmare, pentru ca celula să absoarbă substanța de care are nevoie, trebuie totuși să o recunoască. Și pentru aceasta aveți nevoie de o proteină de semnal (de transport) pe suprafața substanței.

Membrana celulara constă din două straturi de lipide legate prin proteine. Deteriorarea stratului lipidic subțire duce inevitabil la distrugerea receptorilor specifici și la modificări ale permeabilității membranei. Aceste procese sunt îmbunătățite de hidroliza fosfolipazei, care are ca rezultat formarea unei cantități semnificative de acizi grași superiori din membranele distruse ale celulelor nervoase. Acumularea de acizi grași mai mari sporește efectul toxic al daunelor, perturbă funcțiile mitocondriilor (stații energetice celulare), ceea ce duce la deficiență de energie. Deficiența de energie neuronală apare ca urmare a aportului insuficient de oxigen și a disfuncției mitocondriilor, în care este sintetizat principalul purtător de energie (acid adenozin trifosforic - ATP). O modificare a permeabilității membranei este însoțită de intrarea ionilor de sodiu și calciu în celulă. Conținutul excesiv de calciu în interiorul unui neuron duce la degenerarea, distrofia și moartea acestuia.

Mecanismele de hrănire ale animalelor din diferite categorii pot varia semnificativ. La protozoare se cunosc două metode de aport alimentar: pinocitoză și fagocitoză (Figura 33). În primul caz, „băutură celulară”, iar în al doilea, „ingestie celulară”. Pinocitoza începe cu apariția unei invaginații înguste membrana celulara– canal de pinocitoză – cu un diametru de 0,5 până la 2 µm. Apoi, la capătul acestui canal, este separat un pinozom - o veziculă înconjurată de o membrană și situată în citoplasmă. Aici este digerat conținutul lichid al bulei. Un proces de hrănire similar este ușor de observat la amibele goale. Fagocitoza este foarte frecventă la o mare varietate de protozoare. În acest caz, bucăți solide de alimente, cum ar fi algele unicelulare, bacteriile etc., sunt înghițite. În citoplasmă sunt de asemenea înconjurate de o membrană, formând fagozomi sau vacuole digestive.

Legarea receptorului de pe suprafața celulei și a proteinei HN duce la activarea proteinei F, care este responsabilă de fuziunea membranei virusului și a celulei țintă (Griffin D. E., 2007). Proteina F este sintetizată ca proteină precursoare F0, constând din proteinele F1 și F2. Capătul N-terminal al proteinei F1, fiind hidrofob, include 10-15 aminoacizi încărcați neutru și provoacă fuziunea virală și membrana celulara când un virus intră într-o celulă. Atunci când un număr de celule sensibile sunt infectate, proteina Morbillivirus F provoacă fuziunea acestora, inițiind formarea de celule multinucleate gigant (Fig. 3). Acest efect este rezultatul efectului citopatic tipic al virusului rujeolic asupra celulelor. În rujeolă, celulele Warthin-Finkelday multinucleate gigantice se găsesc în foliculii ganglionilor limfatici. Celulele similare care conțin incluziuni în nuclei și citoplasmă au fost identificate pentru prima dată în secolul al XX-lea de către patologii americani și germani A. S. Warthin și W. Finkeldey.

Pentru a menține asimetria ionică, echilibrul electrochimic nu este suficient. Celula are un alt mecanism - pompa de sodiu-potasiu. Pompa de sodiu-potasiu este un mecanism de asigurare a transportului activ al ionilor. ÎN membrana celulara există un sistem de transportatori, fiecare dintre care leagă trei ioni de Na care se află în interiorul celulei și îi efectuează. Din exterior, transportorul se leagă de doi ioni K localizați în afara celulei și îi transportă în citoplasmă. Energia este obținută din descompunerea ATP.

Sinteza receptorilor LDL este un proces de autoreglare. Dacă o celulă are nevoie de colesterol, sinteza receptorilor LDL este stimulată, dar dacă nu este nevoie de colesterol într-o anumită perioadă de timp în celulă, sinteza receptorilor LDL este inhibată sau oprită. Cu alte cuvinte, numărul de receptori LDL de pe suprafața celulelor nu este constant și depinde de saturația celulei cu colesterol. Așa are loc procesul fiziologic de schimb de colesterol cu funcționarea normală a receptorilor LDL, proteine de transport intracelular care mută receptorii LDL către membrana celularași complexele „receptor LDL + LDL” transportate din membrană în celulă.

Calciu: Are activitate biologică ridicată. Corpul uman conține 1–2 kg de calciu, din care 98–99% se găsește în țesutul osos, dentar și cartilaginos, restul este distribuit în țesuturile moi și lichidul extracelular. Calciul este principalul element structural al țesutului osos și afectează permeabilitatea membranele celulare, participă la activitatea multor sisteme enzimatice, la transmiterea impulsurilor nervoase, efectuează contracția musculară și joacă un rol în toate etapele de coagulare a sângelui. Este important pentru buna funcționare a mușchilor inimii. Are proprietăți antiinflamatorii.

A treia zdrobire. În această etapă, asincronia fragmentării este mai pronunțată, ca urmare, se formează un conceptus cu un număr diferit de blastomeri și poate fi împărțit condiționat în 8 blastomeri. Înainte de aceasta, blastomerele sunt localizate liber, dar în curând conceptusul devine mai dens, suprafața de contact a blastomerelor crește, iar volumul spațiului intercelular scade. Ca urmare a acestui fapt, se observă convergența și compactarea - o condiție extrem de importantă pentru formarea de contacte strânse și de tip gol între blastomeri. Înainte de formarea blastomerilor, uvomorulina, o proteină de adeziune celulară, începe să se integreze în membrana plasmatică. În blastomerele conceptelor timpurii, uvomorulina este distribuită uniform în membrana celulara. Mai târziu, în zona contactelor intercelulare se formează acumulări (clusters) de molecule de uvomorulină.

Pentru ca o reacție toxică să apară, substanța toxică trebuie să-și atingă ținta. Uneori este un receptor, alteori este o proteină specifică sau ADN nuclear, dar în general putem spune că ținta toxinei este fie un loc în interiorul celulei, fie în interiorul acesteia. membrana celulara, sau această membrană însăși (dublu strat lipidic). Prin urmare, multe substanțe toxice trebuie să traverseze membranele pentru a fi active și aici intervine solubilitatea lor. Substanțele solubile în apă (atât organice, cât și anorganice) nu pot trece cu ușurință prin straturile lipidice decât dacă folosesc canale proteice. Astfel, transportul substanțelor solubile în apă este controlat, iar conținutul multora dintre ele - de exemplu, ioni anorganici precum ioni de sodiu, clorură, potasiu sau calciu - este menținut la un nivel constant în celulă.

Membranele celulare sunt mecanisme senzoriale complexe care monitorizează automat condițiile externe în care trăiește celula și ajustează funcționarea celulelor în funcție de condițiile în schimbare. Aceste mecanisme senzoriale determină funcționarea mitocondriilor și a nucleului. Tulburările în ele duc la o funcționare defectuoasă a nucleului și a genomului acestuia. Astfel, problema formării tumorilor canceroase ne apare ca o încălcare a relației dintre mitocondrii și membranele celulare, și nu ca o simplă mutație a mitocondriilor. Fără prezența unei leziuni anterioare pe termen lung a membranelor celulare ale citoplasmei și membranelor mitocondriale, etapele inițiale ale inițierii tumorii nu pot fi explicate.

Celulele animale nu au pereți celulari denși. Sunt inconjurati membrana celulara, prin care are loc schimbul de substante cu mediul.

Transportul substantelor prin membranele celulare asociate cu modificări ale proprietăților lor mecanice. Astfel, acumularea de K+ de către mitocondrii este asociată cu accelerarea reacțiilor de fosforilare oxidativă și duce la contracția mitocondriilor, în timp ce eliberarea de K+ este asociată cu umflarea mitocondriilor și decuplarea fosforilării și respirației în acestea. Pe suprafața membranelor, moleculele proteice, folosind energia ATP, catalizează procesele de transport transmembranar activ. Natura enzimatică a proceselor de transport activ depinde de pH-ul mediului și de temperatură (Johnstone, 1964). Această circumstanță este luată în considerare la conservarea țesuturilor.

A doua cale de activare a coagulării se numește internă, deoarece se efectuează fără adăugarea de tromboplastină tisulară din exterior, folosind resurse plasmatice interne. În condiții artificiale, coagularea printr-un mecanism intern este observată atunci când sângele extras din patul vascular se coagulează spontan într-o eprubetă. Lansarea acestui mecanism intern începe cu activarea factorului XII (factorul Hageman). Această activare are loc în diferite condiții: datorită contactului sângelui cu un perete vascular deteriorat (colagen și alte structuri), cu modificări membranele celulare, sub influența unor proteaze și adrenalină, și în afara corpului - datorită contactului sângelui sau plasmei cu o suprafață străină - sticlă, ace, cuve etc. Această activare de contact nu este împiedicată prin îndepărtarea ionilor de calciu din sânge. și, prin urmare, apare și în plasma citrat (sau oxalat). Cu toate acestea, în acest caz, procesul se termină la activarea factorului IX, care necesită deja calciu ionizat. După factorul XII, factorii XI, IX și VIII sunt activați secvenţial. Ultimii doi factori formează un produs care activează factorul X, ceea ce duce la formarea activității protrombinazei. În același timp, factorul X activat în sine are o activitate protrombinazică slabă, dar este îmbunătățit de 1000 de ori de factorul de accelerare - factorul V.

Membrana celulara complet dur și simplu, osmotic: n-am auzit niciodată de proteine, permite trecerea doar a apei și a compușilor cu molecul scăzut (glucoza, de exemplu). Nu este ușor ca proteinele, și în special sodiul și potasiul, să treacă prin porii celulari. Trecerea limitată a ionilor prin membrana celulară explică diferențele semnificative în compoziția ionică a lichidului extra și intracelular: în celulă - potasiu, magneziu, în spatele celulei - sodiu, clor.

Grăsimile constau din glicerol și acizi grași. Când sunt mobilizate din depozitele de grăsime intracelulare (proces de lipoliză), ele sunt descompuse în părțile lor componente. Glicerolul este schimbat pe calea conversiei carbohidraților, iar acizii grași rezultați sunt supuși oxidării în mitocondriile celulelor, unde sunt transferați prin carnitină. Acizii grași care alcătuiesc moleculele de grăsime diferă prin saturația legăturilor intramoleculare. Grăsimile animale sunt bogate în acizi grași saturați și sunt utilizate în principal în scopuri energetice. Grăsimile vegetale conțin cantități mari de acizi grași nesaturați, care sunt folosiți pentru a construi membranele celulareși îndeplinind funcții catalitice. Alimentele consumate de sportivi trebuie să conțină cantități mari de acizi grași nesaturați, care sunt ușor de incluși în procesele de metabolism „de lucru” și sunt necesari pentru menținerea integrității structurale a membranelor celulare. Utilizarea grăsimilor ca sursă de energie este deosebit de importantă în acele sporturi în care durata maximă de exercițiu depășește 1,5 ore (ciclism și schi fond, alergare pe distanțe ultralungi, plimbări lungi, alpinism etc.), precum și în condiții de temperatură ambientală scăzută, când grăsimile sunt folosite în scopuri de termoreglare. Ar trebui, totuși, să se țină cont de faptul că pentru utilizarea deplină a grăsimilor ca material energetic în țesuturi, trebuie menținută o tensiune ridicată a oxigenului. Orice întrerupere a alimentării adecvate cu oxigen a țesuturilor duce la acumularea de produse suboxidate ale metabolismului grăsimilor - corpi cetonici, care sunt asociate cu dezvoltarea oboselii cronice în timpul lucrului pe termen lung.

Centrozomii constau dintr-un „nor” de proteine în jurul unei perechi de structuri tubulare unite între ele și care conțin tubulină. Această pereche este centrul de organizare pentru materialul centrozom. În pregătirea diviziunii celulare, celulele tubulare se desprind unele de altele și fiecare dintre ele devine imediat un șablon pentru asamblarea partenerului dispărut. Astfel, după ceva timp, două perechi de structuri tubulare vor fi amplasate una lângă alta. Fiecare dintre ele organizează materialul centrosomal în jurul său și inițiază formarea de noi microtubuli care iradiază din centrozom. Într-o celulă cu doi centrozomi, microtubulii radiali ai unui sistem „se lovesc” de microtubulii celuilalt. În modelul de repulsie, microtubulii unui sistem vor fi respinși de microtubulii altui sistem, la fel cum vor fi respinși de membrana celulara. Prezența unui al doilea centrozom și a unui al doilea sistem de microtubuli creează o „impresie falsă” a cât de aproape este fiecare centrozom de membrana celulară. Prin urmare, fiecare dintre centrozomi nu se află în centrul celulei, ci la distanța maximă de celălalt centrozom (Fig. 5). În mod similar, în modelul pull-up, fiecare sistem constând dintr-un centrozom și microtubuli servește drept scut pentru celălalt și împiedică tragerea centrozomului în partea îndepărtată a celulei. Ambele mecanisme, care pot funcționa simultan în celulele umane, vor avea același efect: niciun centrozom nu va fi localizat în centrul celulei. În schimb, ei vor ocupa o poziție aproximativ la jumătatea distanței dintre centrul adevărat și periferia celulei (Fig. 5). Astfel, doi centrozomi determină viitorii centri ai două celule noi care se formează în timpul diviziunii celulei mamă. Din nou, acest lucru se întâmplă „automat” - participanții la proces nu „știu” nimic despre forma celulei.

ÎN membrana celulara De asemenea, conțin receptori foarte sensibili care permit celulei să identifice semnalele provenite din mediu, precum și nutrienți și diferiți compuși antibacterieni. În plus, pe suprafața membranei citoplasmatice există sisteme enzimatice active care participă la sinteza proteinelor, toxinelor, enzimelor, acizilor nucleici și a altor substanțe, precum și la fosforilarea oxidativă.

Ionii acestor elemente sunt responsabili de conductivitatea electrică a corpului nostru. membranele celulare. Pe părțile opuse ale membranei celulare, adică în interiorul și în afara celulei, se menține constant o diferență de potențial electric. Concentrația de sodiu și clorură este mai mare la exteriorul celulei, iar potasiul este mai mare la interior, dar mai puțin decât sodiu la exterior, creând o diferență de potențial între părțile laterale ale membranei celulare. Această diferență de potențial se numește sarcină de repaus, care permite celulei să răspundă viu la impulsurile nervoase care vin din creier. Pierzând o astfel de încărcare, celula părăsește sistemul și încetează să conducă impulsurile.

1) se efectuează sub acțiunea enzimelor fixate pe membranele celulare. Sunt fixate astfel încât centrul lor activ să fie direcționat în cavitatea intestinală, ceea ce le crește activitatea. Aceste enzime sunt sintetizate de celulele intestinului subțire sau adsorbite din conținutul acestuia;

Orez. 2.6. Etape de propagare a semnalului hormonal. Sinteza hormonală are loc în interiorul celulei. Secreția nu este o eliberare pasivă a unei substanțe în spațiul înconjurător, ci un proces activ care poate fi influențat de factori care nu modifică intensitatea sintezei. În sânge, hormonii se leagă de proteinele purtătoare. În formă legată, hormonii sunt inactivi. Astfel, efectul lor biologic depinde și de conținutul de proteine de transport din sânge. Pentru a realiza un efect biologic, hormonul trebuie să contacteze un receptor celular - o structură complexă situată în interior membrana celulara sau în interiorul celulei, în citosolul acesteia. După ce molecula de hormon se leagă de receptor, urmează o întreagă cascadă de reacții chimice, care duc la o schimbare a activității celulei. Acest lucru se manifestă prin modificări ale sintezei proteinelor în celulă, precum și prin modificări ale proprietăților membranei sale, care apar în timpul transmiterii impulsurilor nervoase, contracției celulelor musculare și secreției diferitelor substanțe din acestea. Odată eliberată din complexul cu receptorul, molecula de hormon este inactivată în sânge (peptide) sau în ficat (steroizi). O modificare a efectului hormonal este cauzată de modificări nu numai în sinteza moleculelor de hormoni în glanda endocrină, ci și în orice stadiu al transmiterii semnalului hormonal.

Toate plantele, speciile de plante și animalele, inclusiv oamenii, supraviețuiesc datorită energiei produse de apă. Oamenii de știință au demonstrat că apa face ca „pompele” proteinelor ionice să funcționeze membranele celulare, ajutând la împingerea substanțelor necesare în celulă, inclusiv sodiul, și eliminând potasiul și produsele metabolice din aceasta. Dacă în general corpul, saturat cu apă, conține până la 92% apă, atunci conținutul de apă din interiorul celulei ajunge la 75%. Această diferență creează presiune osmotică, permițând apei să intre în celule. Apa activează „pompele” de sodiu-potasiu, producând astfel energia necesară pentru funcționarea normală a celulelor, care declanșează mecanismul metabolismului extra și intracelular.

Patomorfologie și fiziopatologie. Poarta de intrare a infecției este tractul gastrointestinal, principalul loc de reproducere al vibrioșilor este lumenul intestinului subțire, unde se atașează la suprafața celulelor epiteliale ale stratului mucos și produc enterotoxina, care este fixată pe receptori. membrana celulara. Subunitatea activă a toxinei intră în celulă și activează enzima adenilat ciclază. Acest lucru promovează producția crescută de AMPc, ceea ce duce la o scădere a absorbției active de sodiu și clorură și o creștere a secreției active de sodiu de către celulele cripte. Rezultatul acestor modificări este o eliberare masivă de apă și electroliți în lumenul intestinal.

membranele celulare vezicule speciale care conțin particule de medicament care se deplasează în partea opusă a membranei și eliberează conținutul lor. Trecerea medicamentelor prin tractul digestiv este strâns legată de liposolubilitatea și ionizarea acestora. S-a stabilit că atunci când medicamentele sunt luate pe cale orală, rata de absorbție a acestora în diferite părți ale tractului gastrointestinal nu este aceeași. După ce a trecut prin membrana mucoasă a stomacului și a intestinelor, substanța intră în ficat, unde sub influența enzimelor sale suferă modificări semnificative. Procesul de absorbție a medicamentelor în stomac și intestine este influențat de pH. Astfel, în stomac pH-ul este de 1–3, ceea ce facilitează absorbția mai ușoară a acizilor și o creștere a pH-ului în intestinul subțire și gros la 8 – baze. În același timp, în mediul acid al stomacului, unele medicamente pot fi distruse, de exemplu benzilpenicilina. Enzimele gastrointestinale inactivează proteinele și polipeptidele, iar sărurile biliare pot accelera absorbția medicamentelor sau o pot încetini prin formarea de compuși insolubili.

Lipidele (grăsimi: acizi grași liberi, trigliceride, colesterol) sunt materiale de construcție membranele celulare. Acestea joaca un rol major in formarea barierei de apa, previn pierderile transepidermice de apa (curgerea apei prin epiderma spre exterior) si asigura impermeabilitatea acesteia.

Lipidele includ grăsimi și substanțe asemănătoare grăsimilor. Moleculele de grăsime sunt construite din glicerol și acizi grași. Substanțele asemănătoare grăsimilor includ colesterolul, unii hormoni și lecitina. Lipidele, care sunt componenta principală membranele celulare(sunt descrise mai jos), îndeplinind astfel o funcție de construcție. Lipidele sunt cele mai importante surse de energie. Deci, dacă oxidarea completă a 1 g de proteine sau carbohidrați eliberează 17,6 kJ de energie, atunci oxidarea completă a 1 g de grăsime eliberează 38,9 kJ. Lipidele efectuează termoreglarea și protejează organele (capsulele de grăsime).

Disimilarea (catabolismul) este procesul de descompunere a substantelor atat venite din exterior cat si a celor care patrund in celulele organismului; însoţită de eliberarea de energie. Energia eliberată este utilizată pentru toate procesele vitale: contracția musculară, conducerea impulsurilor nervoase, menținerea temperaturii corpului, diferite tipuri de sinteză, absorbție și secreție, menținerea concentrațiilor fiziologice de ioni organici și anorganici pe ambele părți. membrana celulara(în interiorul și în afara celulei), etc.

Substanțe necesare pentru a asigura funcționarea normală a unei celule vii și pătrunderea prin ea membrana celulara, se numesc nutrienti.

Modelul „maioneză primordială” a fost propus de Harold Morowitz în cartea Mayonnaise and The Origin of Life: Thoughts of Minds and Molecules. Ea sugerează că analogii primitivi membranele celulare a existat încă din cele mai vechi timpuri, chiar înainte de apariția ARN-ului care se autocopiază. Cu alte cuvinte, întreaga lume a ARN-ului a existat în interiorul protocelulelor - vezicule mici de grăsime. Teoria „maionezei primare” are mai puțini susținători decât teoria „pizzei primare”, deoarece pentru protocelule există o problemă nutrițională: nucleotidele trec foarte slab prin membrane. În celulele moderne, există proteine de transport speciale pentru aceasta, dar încă nu a fost găsită o soluție adecvată pentru absorbția nucleotidelor de către protocelulele primitive. Dar în modelul „maioneză primară”, se realizează o separare foarte eficientă a moleculelor de ARN în grupuri cooperante, astfel încât oamenii de știință nu se grăbesc să o respingă. În plus, există modalități de a combina teoriile „pizza primară” și „maioneză primară”: particulele de argilă, după cum s-a dovedit, ajută la formarea bulelor de membrană, iar bula rezultată înconjoară particulele de argilă pe toate părțile.

Semnele morfologice ale îmbătrânirii celulare sunt o scădere a volumului său, o reducere a majorității organelelor, o creștere a conținutului de lizozomi, acumularea de pigment și incluziuni grase și o creștere a permeabilității. membranele celulare, vacuolizarea citoplasmei și a nucleului.

4. Pinocitoza. Procesul de transport se realizează prin formarea structurilor membranele celulare vezicule speciale care conțin particule de medicament care se deplasează în partea opusă a membranei și eliberează conținutul lor. Trecerea medicamentelor prin tractul digestiv este strâns legată de liposolubilitatea și ionizarea acestora. S-a stabilit că atunci când medicamentele sunt luate pe cale orală, rata de absorbție a acestora în diferite părți ale tractului gastrointestinal nu este aceeași. După trecerea prin membrana mucoasă a stomacului și a intestinelor, substanța intră în ficat, unde sub influența enzimelor hepatice suferă modificări semnificative. Procesul de absorbție a medicamentelor în stomac și intestine este influențat de pH. Astfel, în stomac pH-ul este de 1–3, ceea ce facilitează absorbția mai ușoară a acizilor și o creștere a pH-ului în intestinul subțire și gros la 8 – baze. În același timp, în mediul acid al stomacului, unele medicamente pot fi distruse, de exemplu benzilpenicilina. Enzimele gastrointestinale inactivează proteinele și polipeptidele, iar sărurile biliare pot accelera absorbția medicamentelor sau le pot încetini, formând compuși insolubili. Rata de absorbție în stomac este afectată de compoziția alimentelor, motilitatea gastrică și intervalul de timp dintre mese și administrarea medicamentelor. După administrarea în sânge, medicamentul este distribuit în toate țesuturile corpului, iar solubilitatea sa în lipide, calitatea conexiunii cu proteinele plasmatice ale sângelui, intensitatea fluxului sanguin regional și alți factori sunt importanți. O parte semnificativă a medicamentului intră prima dată după absorbție în organele și țesuturile care sunt cel mai activ alimentate cu sânge (inima, ficat, plămâni, rinichi), iar mușchii, membranele mucoase, țesutul adipos și pielea sunt saturate încet cu substanțe medicinale. . Medicamentele solubile în apă care sunt slab absorbite din sistemul digestiv sunt administrate numai parenteral (de exemplu, streptomicina). Medicamentele liposolubile (anestezice gazoase) sunt distribuite rapid în tot organismul.

Hormonii sunt substanțe „chimice” care au activitate fiziologică extrem de ridicată. Ele controlează metabolismul, reglează activitatea celulară(!) și permeabilitatea membranele celulareși multe alte funcții specifice ale corpului.

Trombocitele (sau trombocitele din sânge) nu sunt formațiuni mai puțin complexe, în ciuda dimensiunilor lor modeste. Sunt formate din încadrat membrana celulara fragmente din citoplasma celulelor gigantice ale măduvei osoase (megacariocite). Împreună cu proteinele plasmatice ale sângelui (cum ar fi fibrinogenul), trombocitele promovează procesul de coagulare a sângelui atunci când integritatea vasului este deteriorată, ceea ce duce la oprirea sângerării. Aceasta este principala funcție de protecție a trombocitelor - prevenirea pierderii periculoase de sânge.

Acizii polinesaturați sunt substanțe esențiale pentru organism, organismul în sine nu este capabil să le producă, iar deficiența sau absența lor completă în organism duce la patologii grave. Ei sunt partea activă membranele celulare, reglează metabolismul, în special metabolismul colesterolului, fosfolipidelor și a unui număr de vitamine, formează hormoni tisulari și alte substanțe biologic active în organism, au un efect pozitiv asupra stării pielii și a pereților vaselor de sânge, metabolismul grăsimilor în ficat.

Hipoxia perturbă metabolismul apă-sare și, mai ales, procesul de mișcare activă a ionilor prin membranele celulare. În aceste condiții, celulele țesuturilor excitabile pierd ioni K+ și se acumulează în mediul extracelular. Acest efect al hipoxiei este asociat nu numai cu deficiența energetică, ci și cu o scădere a activității ATPazei dependente de K+/No+. Descrește și activitatea ATPazei dependente de Ca 2+/Mg 2+, ca urmare a creșterii concentrației ionilor de Ca 2+ în citoplasmă, ei pătrund în mitocondrii și reduc eficiența oxidării biologice, exacerbând deficitul de energie.

Colesterolul este o substanță din grupul lipidelor. Colesterolul a fost izolat mai întâi din calculii biliari, de unde și numele. Colesterolul face parte din celulele creierului, hormonii suprarenali și hormonii sexuali, reglează permeabilitatea membranele celulare. Aproximativ 70-80% din colesterol este produs chiar de organism (ficat, intestine, rinichi, glande suprarenale, gonade), restul de 20-30% provine din alimente de origine animala. Colesterolul asigură stabilitatea membranelor celulare pe o gamă largă de temperaturi. Este necesar pentru producerea de vitamina D, producerea de diferite substanțe biologic active de către glandele suprarenale, inclusiv hormonii sexuali feminini și masculini, iar conform datelor recente, joacă un rol important în funcționarea creierului și a sistemului imunitar, inclusiv protectia impotriva cancerului.

Calciul face parte din oase și dinți. Acestea conțin 99% din tot calciul din organism și doar 1% se găsește în alte țesuturi și în sânge. Reglează permeabilitatea membranele celulareși coagularea sângelui, echilibrul proceselor de excitație și inhibiție în cortexul cerebral. Necesarul zilnic de calciu este de 0,8–1 g Necesarul de calciu al organismului crește în timpul sarcinii și alăptării și fracturi osoase.

Și încă câteva cuvinte despre alcool. Un acid carboxilic și un alcool pot reacționa unul cu celălalt, în care OH este separat din grupul carboxil și H din grupul alcool. Aceste fragmente desprinse formează imediat apă (a cărei formulă este H – O – H H2O). Și reziduurile de acid și alcool se combină pentru a forma un ester - o moleculă cu formula generală R1–CO – O–R2. Trebuie luat în considerare faptul că esterii și eterii, care ne sunt deja familiari, sunt clase complet diferite de compuși care în niciun caz nu trebuie confundați. În engleză, de exemplu, ele sunt desemnate prin rădăcini diferite, respectiv ester (ester) și eter (eter). Printre substanțele biologic active sunt ambele, dar în general există mai mulți esteri. Fără să știi ce este, este imposibil să înțelegi, de exemplu, dispozitivul membrana celulara.

Lipsa vitaminei E poate duce la modificări ireversibile ale mușchilor, ceea ce este inacceptabil pentru sportivi. Se poate dezvolta și infertilitate. Această vitamină este un antioxidant care protejează deteriorarea membranele celulareși reducerea cantității de radicali liberi din organism, a căror acumulare duce la modificări ale compoziției celulelor.

În primul rând, într-o celulă sănătoasă sunt deteriorate membranele celulare. De asemenea, sub influența radicalilor liberi, ADN-ul celulelor este deteriorat, apar numeroase mutații, care pot avea ca rezultat chiar și o boală atât de gravă precum cancerul.

Membrane biologice- denumirea generală pentru structurile de suprafață active funcțional care leagă celulele (membrane celulare sau plasmatice) și organele intracelulare (membranele mitocondriilor, nuclei, lizozomi, reticul endoplasmatic etc.). Conțin lipide, proteine, molecule eterogene (glicoproteine, glicolipide) și, în funcție de funcția îndeplinită, numeroase componente minore: coenzime, acizi nucleici, antioxidanți, carotenoizi, ioni anorganici etc.

Funcționarea coordonată a sistemelor membranare - receptori, enzime, mecanisme de transport - ajută la menținerea homeostaziei celulare și, în același timp, răspunde rapid la schimbările din mediul extern.

LA funcțiile de bază ale membranelor biologice pot fi atribuite:

· separarea celulei de mediu și formarea de compartimente intracelulare (compartimente);

· controlul și reglarea transportului unei varietăți uriașe de substanțe prin membrane;

· participarea la asigurarea interacțiunilor intercelulare, transmiterea semnalelor în celulă;

· conversia energiei substanțelor organice alimentare în energia legăturilor chimice ale moleculelor de ATP.

Organizarea moleculară a membranei plasmatice (celulare) este aproximativ aceeași în toate celulele: constă din două straturi de molecule de lipide cu multe proteine specifice incluse în ea. Unele proteine membranare au activitate enzimatică, în timp ce altele leagă nutrienții din mediu și îi transportă în celulă prin membrane. Proteinele membranare se disting prin natura conexiunii lor cu structurile membranei. Unele proteine numite extern sau periferic , sunt legați lejer de suprafața membranei, altele, numite interne sau integrale , scufundat în interiorul membranei. Proteinele periferice se extrag cu ușurință, în timp ce proteinele integrale pot fi izolate doar folosind detergenți sau solvenți organici. În fig. Figura 4 prezintă structura membranei plasmatice.

Membranele exterioare sau plasmatice ale multor celule, precum și membranele organelelor intracelulare, de exemplu, mitocondriile, cloroplastele, au fost izolate în formă liberă și a fost studiată compoziția lor moleculară. Toate membranele conțin lipide polare în cantități cuprinse între 20 și 80% din masa lor, în funcție de tipul de membrană, restul este în principal proteine. Astfel, în membranele plasmatice ale celulelor animale, cantitatea de proteine și lipide, de regulă, este aproximativ aceeași; membrana mitocondrială internă conține aproximativ 80% proteine și doar 20% lipide, în timp ce membranele de mielină ale celulelor creierului, dimpotrivă, conțin aproximativ 80% lipide și doar 20% proteine.

Orez. 4. Structura membranei plasmatice

Partea lipidică a membranei este un amestec de diferite tipuri de lipide polare. Lipidele polare, care includ fosfoglicerolipide, sfingolipide și glicolipide, nu sunt stocate în celulele adipoase, ci sunt integrate în membranele celulare și în proporții strict definite.

Toate lipidele polare din membrane sunt reînnoite în mod constant în timpul procesului metabolic în condiții normale, se stabilește o stare staționară dinamică în celulă, în care rata de sinteză a lipidelor este egală cu rata dezintegrarii lor.

Membranele celulelor animale conțin în principal fosfoglicerolipide și, într-o măsură mai mică, sfingolipide; triacilglicerolii se găsesc doar în urme. Unele membrane ale celulelor animale, în special membrana plasmatică exterioară, conțin cantități semnificative de colesterol și esterii săi (Fig. 5).

Fig.5. Lipidele membranare

În prezent, modelul general acceptat al structurii membranei este modelul mozaic fluid, propus în 1972 de S. Singer și J. Nicholson.

Potrivit acestuia, proteinele pot fi asemănate cu aisbergurile care plutesc într-o mare de lipide. După cum am menționat mai sus, există 2 tipuri de proteine membranare: integrale și periferice. Proteinele integrale pătrund prin membrană; molecule amfipatice. Proteinele periferice nu pătrund în membrană și sunt mai puțin strâns legate de aceasta. Principala parte continuă a membranei, adică matricea sa, este bistratul lipidic polar. La temperaturi normale ale celulelor, matricea este în stare lichidă, care este asigurată de un anumit raport între acizii grași saturați și nesaturați din cozile hidrofobe ale lipidelor polare.

Modelul lichid-mozaic presupune, de asemenea, că pe suprafața proteinelor integrale situate în membrană există grupuri R de reziduuri de aminoacizi (în principal grupări hidrofobe, datorită cărora proteinele par să se „dizolve” în partea centrală hidrofobă a stratului dublu. ). În același timp, pe suprafața proteinelor periferice sau externe, există în principal grupări R hidrofile, care sunt atrase de capetele polare încărcate hidrofile ale lipidelor din cauza forțelor electrostatice. Proteinele integrale, care includ enzime și proteine de transport, sunt active numai dacă sunt situate în interiorul părții hidrofobe a stratului dublu, unde capătă configurația spațială necesară manifestării activității (Fig. 6). Trebuie subliniat încă o dată că legăturile covalente nu se formează nici între moleculele din stratul dublu, nici între proteinele și lipidele stratului dublu.

Fig.6. Proteinele membranare

Proteinele membranei se pot mișca liber în plan lateral. Proteinele periferice plutesc literalmente pe suprafața bistratului „mării”, în timp ce proteinele integrale, precum aisbergurile, sunt aproape complet scufundate în stratul de hidrocarburi.

În cea mai mare parte, membranele sunt asimetrice, adică au laturi inegale. Această asimetrie se manifestă prin următoarele:

· în primul rând, că părțile interioare și exterioare ale membranelor plasmatice ale celulelor bacteriene și animale diferă în compoziția lipidelor polare. De exemplu, stratul lipidic interior al membranelor globulelor roșii umane conține în principal fosfatidiletanolamină și fosfatidilserina, iar stratul exterior conține fosfatidilcolină și sfingomielină.

În al doilea rând, unele sisteme de transport din membrane acționează doar într-o singură direcție. De exemplu, în membranele eritrocitelor există un sistem de transport („pompă”) care pompează ionii Na + din celulă în mediu, iar ionii K + în celulă datorită energiei eliberate în timpul hidrolizei ATP.

· în al treilea rând, suprafața exterioară a membranei plasmatice conține un număr foarte mare de grupări oligozaharide, care sunt capete glicolipide și lanțuri laterale de oligozaharide ale glicoproteinelor, în timp ce pe suprafața interioară a membranei plasmatice nu există practic grupări oligozaharide.

Asimetria membranelor biologice este menținută datorită faptului că transferul moleculelor de fosfolipide individuale de pe o parte a stratului dublu lipidic pe cealaltă este foarte dificil din motive energetice. O moleculă de lipide polare este capabilă să se miște liber pe partea sa a stratului dublu, dar este limitată în capacitatea sa de a sări pe cealaltă parte.

Mobilitatea lipidelor depinde de conținutul relativ și de tipul de acizi grași nesaturați prezenți. Natura hidrocarburică a lanțurilor de acizi grași conferă membranei proprietăți de fluiditate și mobilitate. În prezența acizilor grași cis-nesaturați, forțele de coeziune dintre lanțuri sunt mai slabe decât în cazul acizilor grași saturați singuri, iar lipidele rămân foarte mobile chiar și la temperaturi scăzute.

Pe exteriorul membranelor există regiuni de recunoaștere specifice, a căror funcție este de a recunoaște anumite semnale moleculare. De exemplu, prin membrană unele bacterii percep ușoare modificări ale concentrației unui nutrient, ceea ce le stimulează mișcarea către sursa de hrană; acest fenomen se numește chimiotaxie.

Membranele diferitelor celule și organele intracelulare au o anumită specificitate datorită structurii, compoziției chimice și funcțiilor lor. Se disting următoarele grupuri principale de membrane în organismele eucariote:

membrana plasmatica (membrana celulara exterioara, plasmalema),

· membrana nucleara,

reticul endoplasmatic,

membrane ale aparatului Golgi, mitocondrii, cloroplaste, teci de mielină,

membrane excitabile.

În organismele procariote, pe lângă membrana plasmatică, există formațiuni membranare intracitoplasmatice la procariotele heterotrofe; mezosomi. Acestea din urmă sunt formate prin invaginarea membranei celulare exterioare și în unele cazuri păstrează contactul cu aceasta.

Membrana de celule roșii din sânge constă din proteine (50%), lipide (40%) și carbohidrați (10%). Cea mai mare parte a carbohidraților (93%) sunt asociate cu proteine, restul cu lipide. În membrană, lipidele sunt dispuse asimetric, spre deosebire de aranjamentul simetric în micelii. De exemplu, cefalina se găsește predominant în stratul lipidic interior. Această asimetrie se menține aparent datorită mișcării transversale a fosfolipidelor în membrană, realizată cu ajutorul proteinelor membranare și datorită energiei metabolice. Stratul interior al membranei eritrocitelor conține în principal sfingomielină, fosfatidiletanolamină, fosfatidilserina, iar stratul exterior conține fosfatidilcolină. Membrana globulelor roșii conține o glicoproteină integrală glicoforină, constând din 131 de resturi de aminoacizi și care pătrund în membrană, și așa-numita proteină de bandă 3, constând din 900 de resturi de aminoacizi. Componentele carbohidrate ale glicoforinei îndeplinesc o funcție de receptor pentru virusurile gripale, fitohemaglutininele și o serie de hormoni. O altă proteină integrală a fost găsită în membrana eritrocitară, care conține puțini carbohidrați și pătrunde în membrană. El este numit proteine de tunel(componenta a), deoarece se crede că formează un canal pentru anioni. O proteină periferică asociată cu partea interioară a membranei eritrocitare este spectrina.

Membrane de mielină , care înconjoară axonii neuronilor, sunt multistratificate, conțin o cantitate mare de lipide (aproximativ 80%, jumătate dintre ele sunt fosfolipide). Proteinele acestor membrane sunt importante pentru fixarea sărurilor membranare situate una peste alta.

Membrane cloroplastice. Cloroplastele sunt acoperite cu o membrană cu două straturi. Membrana exterioară are unele asemănări cu cea a mitocondriilor. În plus față de această membrană de suprafață, cloroplastele au un sistem intern de membrană - lamele. Lamelele formează fie vezicule turtite - tilacoizi, care, situate unul deasupra celuilalt, sunt colectate în pachete (granas), fie formează un sistem membranar stromal (lamele stromale). Lamelele granei și stromei de pe partea exterioară a membranei tilacoide sunt grupări hidrofile concentrate, galacto- și sulfolipide. Partea fitolică a moleculei de clorofilă este scufundată în globulă și este în contact cu grupările hidrofobe ale proteinelor și lipidelor. Nucleii de porfirină ai clorofilei sunt localizați în principal între membranele de contact ale tilacoizilor grana.

Membrana interioară (citoplasmatică) a bacteriilor structura sa este similară cu membranele interne ale cloroplastelor și mitocondriilor. În ea sunt localizate enzimele lanțului respirator și transportul activ; enzime implicate în formarea componentelor membranei. Componenta predominantă a membranelor bacteriene sunt proteinele: raportul proteine/lipide (în greutate) este de 3:1. Membrana exterioară a bacteriilor gram-negative, în comparație cu membrana citoplasmatică, conține o cantitate mai mică de diferite fosfolipide și proteine. Ambele membrane diferă în ceea ce privește compoziția lipidică. Membrana exterioară conține proteine care formează pori pentru pătrunderea multor substanțe cu molecul scăzut. O componentă caracteristică a membranei exterioare este, de asemenea, o lipopolizaharidă specifică. O serie de proteine ale membranei exterioare servesc drept receptori pentru fagi.

Membrană virală. Dintre virusuri, structurile membranare sunt caracteristice celor care conțin o nucleocapsidă, care constă din proteine și acid nucleic. Acest „nucleu” de viruși este înconjurat de o membrană (înveliș). De asemenea, constă dintr-un strat dublu lipidic cu glicoproteine încorporate situate în principal pe suprafața membranei. Într-un număr de virusuri (microvirusuri), 70-80% din toate proteinele sunt conținute în membrane, proteinele rămase sunt conținute în nucleocapsidă.

Astfel, membranele celulare sunt structuri foarte complexe; complecșii lor moleculari constituenți formează un mozaic bidimensional ordonat, care conferă specificitate biologică suprafeței membranei.

Membrana celulară are o structură destul de complexă, care poate fi vizualizat cu un microscop electronic. În linii mari, constă dintr-un strat dublu de lipide (grăsimi), în care sunt încorporate diferite peptide (proteine) în locuri diferite. Grosimea totală a membranei este de aproximativ 5-10 nm.

Structura generală a membranei celulare este universală pentru întreaga lume vie. Cu toate acestea, membranele animalelor conțin incluziuni de colesterol, care le determină rigiditatea. Diferențele dintre membranele diferitelor regnuri de organisme privesc în principal formațiunile supramembranare (straturile). Deci, la plante și ciuperci există un perete celular deasupra membranei (la exterior). La plante este alcătuită în principal din celuloză, iar la ciuperci constă în principal din chitină. La animale, stratul supramembranar se numește glicocalix.

Un alt nume pentru membrana celulară membrana citoplasmatica sau membrana plasmatica.

Un studiu mai profund al structurii membranei celulare dezvăluie multe dintre caracteristicile acesteia legate de funcțiile pe care le îndeplinește.

Bistratul lipidic este compus în principal din fosfolipide. Acestea sunt grăsimi, al căror capăt conține un reziduu de acid fosforic care are proprietăți hidrofile (adică atrage molecule de apă). Al doilea capăt al fosfolipidelor sunt lanțuri de acizi grași care au proprietăți hidrofobe (nu formează legături de hidrogen cu apa).

Moleculele de fosfolipide din membrana celulară sunt aranjate în două rânduri, astfel încât „capetele” lor hidrofobe să fie în interior și „capetele” hidrofile la exterior. Rezultatul este o structură destul de puternică care protejează conținutul celulei de mediul extern.

Incluziunile de proteine din membrana celulară sunt distribuite neuniform, în plus, sunt mobile (deoarece fosfolipidele din stratul dublu au mobilitate laterală). Din anii 70 ai secolului XX au început să se vorbească despre structura fluido-mozaică a membranei celulare.

În funcție de modul în care proteina este inclusă în membrană, se disting trei tipuri de proteine: integrale, semi-integrale și periferice. Proteinele integrale trec prin întreaga grosime a membranei, iar capetele lor ies pe ambele părți. Ele îndeplinesc în principal o funcție de transport. În proteinele semi-integrale, un capăt este situat în grosimea membranei, iar al doilea iese în exterior (din exterior sau din interior). Îndeplinește funcții enzimatice și de receptor. Proteinele periferice se găsesc pe suprafața exterioară sau interioară a membranei.

Caracteristicile structurale ale membranei celulare indică faptul că aceasta este componenta principală a complexului de suprafață celulară, dar nu singura. Celelalte componente ale sale sunt stratul supramembranar și stratul submembranar.

Glicocalixul (stratul supramembranar al animalelor) este format din oligozaharide și polizaharide, precum și din proteine periferice și părți proeminente ale proteinelor integrale. Componentele glicocalixului îndeplinesc o funcție de receptor.

Pe lângă glicocalix, celulele animale au și alte formațiuni supramembranare: mucus, chitină, perilemă (asemănătoare membranei).

Structura supramembranară la plante și ciuperci este peretele celular.

Stratul submembranar al celulei este citoplasma de suprafață (hialoplasmă) cu sistemul de susținere-contractil al celulei inclus în ea, ale cărei fibrile interacționează cu proteinele incluse în membrana celulară. Prin astfel de conexiuni moleculare sunt transmise diverse semnale.

Natura a creat multe organisme și celule, dar, în ciuda acestui fapt, structura și majoritatea funcțiilor membranelor biologice sunt aceleași, ceea ce face posibilă examinarea structurii și studierea proprietăților lor cheie fără a fi legate de un anumit tip de celulă.

Ce este o membrană?

Membranele sunt un element de protecție care este parte integrantă a celulei oricărui organism viu.

Unitatea structurală și funcțională a tuturor organismelor vii de pe planetă este celula. Activitatea sa de viață este indisolubil legată de mediul cu care face schimb de energie, informații și materie. Astfel, energia nutrițională necesară funcționării celulei provine din exterior și este cheltuită pentru diversele sale funcții.

Structura celei mai simple unități structurale a unui organism viu: membrana organelelor, diverse incluziuni. Este înconjurat de o membrană, în interiorul căreia se află nucleul și toate organitele. Acestea sunt mitocondriile, lizozomii, ribozomii, reticulul endoplasmatic. Fiecare element structural are propria sa membrana.

Rolul în activitatea celulară

Membrana biologică joacă un rol esențial în structura și funcționarea unui sistem viu elementar. Numai o celulă înconjurată de o înveliș protector poate fi numită pe bună dreptate organism. Un proces precum metabolismul se realizează și datorită prezenței unei membrane. Dacă integritatea sa structurală este perturbată, aceasta duce la o schimbare a stării funcționale a corpului în ansamblu.

Membrana celulară și funcțiile sale

Separă citoplasma celulei de mediul extern sau de membrană. Membrana celulară asigură îndeplinirea corespunzătoare a funcțiilor specifice, specificitatea contactelor intercelulare și a manifestărilor imune și menține diferența transmembranară de potențial electric. Conține receptori care pot percepe semnale chimice - hormoni, mediatori și alte componente biologice active. Acești receptori îi conferă o altă capacitate - de a modifica activitatea metabolică a celulei.

Functiile membranei:

1. Transfer activ de substanțe.

2. Transferul pasiv de substanțe:

2.1. Difuzia este simplă.

2.2. Transfer prin pori.

2.3. Transportul efectuat prin difuzia unui purtător împreună cu o substanță membranară sau prin transmiterea unei substanțe de-a lungul lanțului molecular al purtătorului.

3. Transferul non-electroliților datorită difuziei simple și facilitate.

Structura membranei celulare

Componentele membranei celulare sunt lipidele și proteinele.

Lipide: fosfolipide, fosfatidiletanolamină, sfingomielină, fosfatidilinozitol și fosfatidilserina, glicolipide. Proporția de lipide este de 40-90%.

Proteine: periferice, integrale (glicoproteine), spectrină, actină, citoschelet.

Elementul structural principal este un strat dublu de molecule de fosfolipide.

Membrană de acoperiș: definiție și tipologie

Câteva statistici. În Federația Rusă, membrana a fost folosită ca material de acoperiș nu cu mult timp în urmă. Ponderea acoperișurilor cu membrană din numărul total de plăci de acoperiș moale este de doar 1,5%. Acoperișurile de bitum și mastic au devenit mai răspândite în Rusia. Dar în Europa de Vest, ponderea acoperișurilor cu membrană este de 87%. Diferența este vizibilă.

De regulă, membrana ca material principal atunci când acoperă acoperișul este ideală pentru acoperișurile plate. Pentru cei cu panta mare este mai putin potrivit.

Volumele de producție și vânzări de acoperișuri cu membrană pe piața internă au o tendință de creștere pozitivă. De ce? Motivele sunt mai mult decât clare:

Durata de viață este de aproximativ 60 de ani. Imaginați-vă, doar perioada de garanție de utilizare, care este stabilită de producător, ajunge la 20 de ani.
Ușor de instalat. Pentru comparație: instalarea unui acoperiș din bitum durează de 1,5 ori mai mult decât instalarea unui acoperiș cu membrană.
Ușurința lucrărilor de întreținere și reparații.

Grosimea membranelor de acoperiș poate fi de 0,8-2 mm, iar greutatea medie a unui metru pătrat este de 1,3 kg.

Proprietățile membranelor de acoperiș:

elasticitate;
putere;
rezistență la razele ultraviolete și alte medii agresive;
rezistență la îngheț;
rezistent la foc.

Există trei tipuri de membrane pentru acoperiș. Caracteristica principală de clasificare este tipul de material polimeric care alcătuiește baza pânzei. Deci, membranele de acoperiș sunt:

aparținând grupului EPDM, sunt realizate pe bază de monomer etilenă-propilen-dienă polimerizat, sau pur și simplu, Avantaje: rezistență ridicată, elasticitate, rezistență la apă, prietenos cu mediul, cost redus. Dezavantaje: tehnologie adezivă pentru îmbinarea foilor folosind o bandă specială, rezistența scăzută a îmbinărilor. Domeniul de aplicare: utilizat ca material de hidroizolație pentru podele de tunel, surse de apă, depozite de deșeuri, rezervoare artificiale și naturale etc.
Membrane PVC. Acestea sunt cochilii în producția cărora este utilizată clorură de polivinil ca material principal. Avantaje: rezistență UV, rezistență la foc, gamă largă de culori ale țesăturilor membranare. Dezavantaje: rezistență scăzută la materiale bituminoase, uleiuri, solvenți; eliberează substanțe nocive în atmosferă; Culoarea pânzei se estompează în timp.
TPO. Fabricat din olefine termoplastice. Ele pot fi întărite sau neîntărite. Primele sunt echipate cu o plasă de poliester sau țesătură din fibră de sticlă. Avantaje: prietenos cu mediul, durabilitate, elasticitate ridicată, rezistență la temperatură (atât la temperaturi ridicate, cât și la temperaturi scăzute), îmbinări sudate ale cusăturilor din material. Dezavantaje: categorie de preț ridicat, lipsa producătorilor pe piața internă.

Membrană profilată: caracteristici, funcții și avantaje

Membranele profilate reprezintă o inovație pe piața construcțiilor. Această membrană este folosită ca material de impermeabilizare.

Substanța utilizată în producție este polietilena. Acesta din urmă vine în două tipuri: polietilenă de înaltă densitate (HDPE) și polietilenă de joasă densitate (LDPE).

Caracteristicile tehnice ale membranelor LDPE și HDPE

Index
Rezistenta la tractiune (MPa)
Alungire la tracțiune (%)
Densitate (kg/m3)
Rezistența la compresiune (MPa)
Rezistența la impact (crestate) (KJ/mp)
Modulul de elasticitate la încovoiere (MPa)
Duritate (MRa)
Temperatura de funcționare (˚С)	de la -60 la +80	de la -60 la +80
Rata zilnică de absorbție a apei (%)

Membrana profilată din polietilenă de înaltă presiune are o suprafață specială - coșuri goale. Înălțimea acestor formațiuni poate varia de la 7 la 20 mm. Suprafața interioară a membranei este netedă. Acest lucru permite îndoirea fără probleme a materialelor de construcție.

Modificarea formei secțiunilor individuale ale membranei este exclusă, deoarece presiunea este distribuită uniform pe întreaga sa zonă datorită prezenței acelorași proeminențe. Geomembrana poate fi folosită ca izolație de ventilație. În acest caz, se asigură schimbul gratuit de căldură în interiorul clădirii.

Avantajele membranelor profilate:

putere crescută;
rezistență la căldură;
rezistență la influențe chimice și biologice;
durată lungă de viață (mai mult de 50 de ani);
ușurință de instalare și întreținere;
preț accesibil.

Membranele profilate vin în trei tipuri:

cu țesătură dintr-un singur strat;
cu tesatura in doua straturi = geotextil + membrana de drenaj;
cu tesatura cu trei straturi = suprafata alunecoasa + geotextil + membrana de drenaj.

O membrană profilată cu un singur strat este utilizată pentru a proteja hidroizolația principală, instalarea și demontarea pereților din beton cu umiditate ridicată. În timpul instalării se folosește un strat de protecție cu două straturi Un strat de protecție cu trei straturi este utilizat pe solul care este susceptibil la îngheț și pe solul adânc.

Domenii de utilizare a membranelor de drenaj

Membrana profilată își găsește aplicarea în următoarele domenii:

Hidroizolarea de bază a fundației. Oferă protecție fiabilă împotriva influenței distructive a apelor subterane, a sistemelor rădăcinilor plantelor, a tasării solului și a daunelor mecanice.
Drenaj perete de fundație. Neutralizează efectele apelor subterane și ale precipitațiilor atmosferice prin transportul lor către sistemele de drenaj.
Tip orizontal - protecție împotriva deformării datorită caracteristicilor structurale.
Analog cu pregătirea betonului. Se utilizează în cazul lucrărilor de construcție la construcția clădirilor într-o zonă cu apă subterană scăzută, în cazurile în care hidroizolarea orizontală este utilizată pentru a proteja împotriva umidității capilare. De asemenea, funcțiile membranei profilate includ prevenirea trecerii laptelui de ciment în sol.
Ventilatia suprafetelor peretilor cu niveluri ridicate de umiditate. Poate fi instalat atât în interiorul cât și în exteriorul camerei. În primul caz se activează circulația aerului, iar în al doilea se asigură umiditatea și temperatura optime.
Acoperiș inversat utilizat.

Membrană de superdifuzie

Membrana de superdifuziune este un material de nouă generație, al cărui scop principal este de a proteja elementele structurii de acoperiș de vânt, precipitații și abur.

Producția de material de protecție se bazează pe utilizarea de substanțe nețesute, fibre dense de înaltă calitate. Membranele cu trei și patru straturi sunt populare pe piața internă. Recenziile experților și consumatorilor confirmă că cu cât se bazează mai multe straturi pe care se bazează o structură, cu atât funcțiile sale de protecție sunt mai puternice și, prin urmare, eficiența energetică a încăperii în ansamblu este mai mare.

În funcție de tipul de acoperiș, de caracteristicile sale de design și de condițiile climatice, producătorii recomandă să se acorde preferință unuia sau altui tip de membrană de difuzie. Deci, ele există pentru acoperișuri înclinate de structuri complexe și simple, pentru acoperișuri înclinate cu o pantă minimă, pentru acoperișuri cu acoperire cu îmbinare etc.

Membrana de superdifuziune este așezată direct pe stratul de termoizolație, pardoseala din scânduri. Nu este nevoie de un spațiu de ventilație. Materialul este asigurat cu capse speciale sau cuie din oțel. Marginile foilor de difuzie sunt îmbinate și se poate lucra chiar și în condiții extreme: în rafale puternice de vânt etc.

În plus, acoperirea în cauză poate fi folosită ca acoperire temporară a acoperișului.

Membrane PVC: esență și scop

Membranele PFC sunt un material de acoperiș realizat din clorură de polivinil și au proprietăți elastice. Un astfel de material modern de acoperiș a înlocuit complet analogii rolelor de bitum, care au un dezavantaj semnificativ - necesitatea întreținerii și reparațiilor sistematice. Astăzi, trăsăturile caracteristice ale membranelor din PVC fac posibilă utilizarea lor atunci când se efectuează lucrări de reparații pe acoperișuri plate vechi. De asemenea, sunt folosite la instalarea acoperișurilor noi.

Un acoperiș din acest material este ușor de utilizat, iar montarea lui se poate face pe orice tip de suprafață, în orice perioadă a anului și în orice condiții meteorologice. Membrana PVC are următoarele proprietăți:

putere;
stabilitate atunci când este expus la razele UV, diferite tipuri de precipitații, sarcini punctuale și de suprafață.

Datorită proprietăților lor unice, membranele din PVC vă vor servi cu fidelitate mulți ani. Durata de viață a unui astfel de acoperiș este egală cu durata de viață a clădirii în sine, în timp ce materialele pentru acoperișuri rulante necesită reparații regulate și, în unele cazuri, dezmembrarea completă și instalarea unei noi podele.

Foile cu membrană din PVC sunt conectate între ele prin sudare la cald, a cărei temperatură este în intervalul 400-600 de grade Celsius. Această conexiune este complet sigilată.

Avantajele membranelor PVC

Avantajele lor sunt evidente:

flexibilitatea sistemului de acoperiș, care se potrivește cel mai bine proiectului de construcție;
cusătură de legătură durabilă, etanșă între foile de membrană;
toleranță ideală la schimbările climatice, condițiile meteorologice, temperatură, umiditate;
permeabilitate crescută la vapori, care favorizează evaporarea umidității acumulate în spațiul de sub acoperiș;
multe opțiuni de culoare;
proprietăți la foc;
capacitatea de a-și menține proprietățile și aspectul original pentru o perioadă lungă de timp;
Membrana PVC este un material absolut prietenos cu mediul, care este confirmat de certificatele relevante;
procesul de instalare este mecanizat, deci nu va dura mult timp;
regulile de funcționare permit instalarea diferitelor completări arhitecturale direct deasupra acoperișului cu membrană din PVC;
instalarea într-un singur strat vă va economisi banii;
ușurința întreținerii și reparațiilor.

Țesătură cu membrană

Țesătura cu membrană este cunoscută de mult timp în industria textilă. Pantofii și îmbrăcămintea sunt realizate din acest material: adulți și copii. Membrana este baza țesăturii membranei, prezentată sub forma unei pelicule subțiri de polimer și având caracteristici precum impermeabilitatea și permeabilitatea la vapori. Pentru a produce acest material, acest film este acoperit cu straturi de protecție exterioare și interioare. Structura lor este determinată de membrana însăși. Acest lucru se face pentru a păstra toate proprietățile benefice chiar și în caz de deteriorare. Cu alte cuvinte, îmbrăcămintea cu membrană nu se udă atunci când este expusă la precipitații sub formă de zăpadă sau ploaie, dar, în același timp, permite perfect trecerea aburului din corp în mediul extern. Acest debit permite pielii să respire.

Având în vedere toate cele de mai sus, putem concluziona că îmbrăcămintea ideală de iarnă este realizată dintr-un astfel de material. Membrana de la baza materialului poate fi:

cu pori;
fără pori;
combinate.

Membranele, care au mulți micropori, conțin teflon. Dimensiunile unor astfel de pori nu ating nici măcar o picătură de apă, ci sunt mai mari decât o moleculă de apă, ceea ce indică rezistența la apă și capacitatea de a elimina transpirația.

Membranele care nu au pori sunt de obicei realizate din poliuretan. Stratul lor interior concentrează toate secrețiile de transpirație și grăsime ale corpului uman și le împinge afară.

Structura membranei combinate presupune prezența a două straturi: poros și neted. Această țesătură are caracteristici de înaltă calitate și va dura mulți ani.

Datorită acestor avantaje, hainele și încălțămintea confecționate din țesături cu membrană și destinate purtării în sezonul de iarnă sunt durabile, dar ușoare și oferă o protecție excelentă împotriva înghețului, umidității și prafului. Sunt pur și simplu de neînlocuit pentru multe tipuri active de recreere de iarnă și alpinism.

Membrana celulara numită și membrană plasmatică (sau citoplasmatică) și plasmalemă. Această structură nu numai că separă conținutul intern al celulei de mediul extern, dar face și parte din majoritatea organitelor celulare și din nucleu, separându-le la rândul său de hialoplasmă (citosol) - partea vâscos-lichid a citoplasmei. Să fim de acord să sunăm membrana citoplasmatica cea care separă conținutul celulei de mediul extern. Termenii rămași desemnează toate membranele.

Structura membranei celulare

Structura membranei celulare (biologice) se bazează pe un strat dublu de lipide (grăsimi). Formarea unui astfel de strat este asociată cu caracteristicile moleculelor lor. Lipidele nu se dizolvă în apă, ci se condensează în ea în felul lor. O parte a unei singure molecule de lipide este un cap polar (este atras de apă, adică hidrofil), iar cealaltă este o pereche de cozi lungi nepolare (această parte a moleculei este respinsă de apă, adică hidrofobă). Această structură de molecule îi face să-și „ascundă” cozile de apă și să-și întoarcă capetele polare către apă.

Ca urmare, se formează un strat dublu lipidic în care cozile nepolare sunt situate spre interior (una față de alta) și capetele polare sunt orientate spre exterior (spre mediul extern și citoplasmă). Suprafața unei astfel de membrane este hidrofilă, dar în interior este hidrofobă.

În membranele celulare, fosfolipidele predomină printre lipide (aparțin lipidelor complexe). Capetele lor conțin un reziduu de acid fosforic. Pe lângă fosfolipide, există glicolipide (lipide + carbohidrați) și colesterol (legat de steroli). Acesta din urmă conferă rigiditate membranei, fiind situat în grosimea acesteia între cozile lipidelor rămase (colesterolul este complet hidrofob).

Datorită interacțiunii electrostatice, unele molecule de proteine sunt atașate de capetele lipide încărcate, care devin proteine membranare de suprafață. Alte proteine interacționează cu cozile nepolare, sunt parțial îngropate în stratul dublu sau pătrund prin acesta.

Astfel, membrana celulară este formată dintr-un strat dublu de lipide, proteine de suprafață (periferice), încorporate (semi-integrale) și permeabile (integrale). În plus, unele proteine și lipide din exteriorul membranei sunt asociate cu lanțuri de carbohidrați.

Acest model mozaic fluid al structurii membranei a fost propusă în anii 70 ai secolului XX. Anterior, a fost presupus un model sandwich de structură, conform căruia stratul dublu lipidic este situat în interior, iar în interior și în exterior membrana este acoperită cu straturi continue de proteine de suprafață. Cu toate acestea, acumularea de date experimentale a respins această ipoteză.

Grosimea membranelor din diferite celule este de aproximativ 8 nm. Membranele (chiar și fețele diferite ale uneia) diferă între ele în procentul diferitelor tipuri de lipide, proteine, activitate enzimatică etc. Unele membrane sunt mai lichide și mai permeabile, altele sunt mai dense.

Membrana celulară se rupe cu ușurință datorită proprietăților fizico-chimice ale stratului dublu lipidic. În planul membranei, lipidele și proteinele (cu excepția cazului în care sunt ancorate de citoschelet) se mișcă.

Funcțiile membranei celulare

Majoritatea proteinelor scufundate în membrana celulară îndeplinesc o funcție enzimatică (sunt enzime). Adesea (în special în membranele organelelor celulare) enzimele sunt localizate într-o anumită secvență, astfel încât produsele de reacție catalizate de o enzimă trec la a doua, apoi la a treia etc. Se formează un transportor care stabilizează proteinele de suprafață, deoarece nu permite enzimelor să plutească de-a lungul stratului dublu lipidic.

Membrana celulară îndeplinește o funcție de delimitare (barieră) de mediu și în același timp funcții de transport. Putem spune că acesta este scopul său cel mai important. Membrana citoplasmatică, având rezistență și permeabilitate selectivă, menține constanta compoziției interne a celulei (homeostazia și integritatea acesteia).

În acest caz, transportul substanțelor are loc în diferite moduri. Transportul de-a lungul unui gradient de concentrație presupune deplasarea substanțelor dintr-o zonă cu o concentrație mai mare într-o zonă cu una mai mică (difuzie). De exemplu, gazele (CO 2 , O 2 ) difuzează.

Există și transport împotriva unui gradient de concentrație, dar cu consum de energie.

Transportul poate fi pasiv și facilitat (când este ajutat de un fel de transportator). Difuzia pasivă prin membrana celulară este posibilă pentru substanțele solubile în grăsimi.

Există proteine speciale care fac membranele permeabile la zaharuri și alte substanțe solubile în apă. Astfel de purtători se leagă de moleculele transportate și le trag prin membrană. Acesta este modul în care glucoza este transportată în interiorul celulelor roșii din sânge.

Proteinele de filetare se combină pentru a forma un por pentru mișcarea anumitor substanțe prin membrană. Astfel de purtători nu se mișcă, ci formează un canal în membrană și funcționează similar enzimelor, legând o anumită substanță. Transferul are loc din cauza unei modificări a conformației proteinei, având ca rezultat formarea de canale în membrană. Un exemplu este pompa de sodiu-potasiu.

Funcția de transport a membranei celulei eucariote se realizează și prin endocitoză (și exocitoză). Datorită acestor mecanisme, molecule mari de biopolimeri, chiar și celule întregi, intră în celulă (și din ea). Endo- și exocitoza nu sunt caracteristice tuturor celulelor eucariote (procariotele nu o au deloc). Astfel, se observă endocitoza la protozoare și nevertebrate inferioare; la mamifere, leucocitele și macrofagele absorb substanțele și bacteriile nocive, adică endocitoza îndeplinește o funcție de protecție pentru organism.

Endocitoza este împărțită în fagocitoză(citoplasma învelește particule mari) și pinocitoza(captarea picăturilor de lichid cu substanțe dizolvate în el). Mecanismul acestor procese este aproximativ același. Substanțele absorbite de pe suprafața celulelor sunt înconjurate de o membrană. Se formează o veziculă (fagocitară sau pinocitară), care apoi se deplasează în celulă.

Exocitoza este îndepărtarea substanțelor din celulă (hormoni, polizaharide, proteine, grăsimi etc.) de către membrana citoplasmatică. Aceste substanțe sunt conținute în vezicule membranare care se potrivesc cu membrana celulară. Ambele membrane se îmbină și conținutul apare în afara celulei.

Membrana citoplasmatică îndeplinește o funcție de receptor. Pentru a face acest lucru, pe partea exterioară sunt amplasate structuri care pot recunoaște un stimul chimic sau fizic. Unele dintre proteinele care pătrund în plasmalemă sunt conectate din exterior la lanțuri de polizaharide (formând glicoproteine). Aceștia sunt receptori moleculari particulari care captează hormoni. Când un anumit hormon se leagă de receptorul său, își schimbă structura. Aceasta, la rândul său, declanșează mecanismul de răspuns celular. În acest caz, canalele se pot deschide, iar anumite substanțe pot începe să intre sau să iasă din celulă.

Funcția receptorilor membranelor celulare a fost bine studiată pe baza acțiunii hormonului insulinei. Când insulina se leagă de receptorul său de glicoproteină, partea catalitică intracelulară a acestei proteine (enzima adenilat ciclază) este activată. Enzima sintetizează AMP ciclic din ATP. Deja activează sau suprimă diferite enzime ale metabolismului celular.

Funcția de receptor a membranei citoplasmatice include, de asemenea, recunoașterea celulelor vecine de același tip. Astfel de celule sunt atașate între ele prin diferite contacte intercelulare.

În țesuturi, cu ajutorul contactelor intercelulare, celulele pot face schimb de informații între ele folosind substanțe cu molecul scăzut special sintetizate. Un exemplu de astfel de interacțiune este inhibarea contactului, când celulele încetează să crească după ce primesc informații că spațiul liber este ocupat.

Contactele intercelulare pot fi simple (membranele diferitelor celule sunt adiacente una cu cealaltă), blocare (invaginări ale membranei unei celule în alta), desmozomi (când membranele sunt conectate prin mănunchiuri de fibre transversale care pătrund în citoplasmă). În plus, există o variantă a contactelor intercelulare datorate mediatorilor (intermediarilor) - sinapsele. În ele, semnalul este transmis nu numai chimic, ci și electric. Sinapsele transmit semnale între celulele nervoase, precum și de la celulele nervoase la cele musculare.