Биологичните мембрани



Дата20.08.2018
Размер0.69 Mb.
#81794
Биологичните мембрани са структури , които имат първостепенно значение за живите клетки. Те отделят клетките от околната среда и обособяват вътрешни участъци (компартменти) в еукариотните клетки. Мембраните определят в най-висока степен структурата и функциите на клетките. Всички мембрани имат еднаква структурна организация, която се определя от химичния им състав - те представляват тънки (6-10nm ) липопротеинови комплекси, които винаги са затворени , без свободни краища и ограничават определено пространство.

Структура и състав


Липиди. Мембраните са изградени от двоен слой липиди, към които се отнасят различни по химичен състав съединения, които се синтезират от общ предшественик. Те не се разтварят във `вода. Мембранните липиди се отнасят към три основни типа : фосфолипиди, гликолипиди и стероиди (предимно холестерол). В най-голямо количество в мембраните са фосфолипидите. При повечето от тях две мастни киселини са свързани с алкохола глицерол чрез естерификация с две от хидроксилните му групи. Третата хидроксилна група на глицерола е естерифицирана с фосфорна киселина. Допълнително ОН- група на фосфорната киселина може да е естерифицирана с азотсъдържащ алкохол. Молекулата на други фосфолипиди- сфинголипиди вместо глицерол съдържа алкохола сфингозин, една мастна киселина, фосфат и друга химична група. Всички фосфолипиди имат хидрофобни “опашки” от въглеводородните вериги на мастните киселини , и хидрофилна “глава” от фосфатния остатък и химичната група, свързана с него, които носят заряди, придаващи и полярен характер. Това тяхно качество е основа за образуването на биологичните мембрани.

Молекулите на гликолипидите имат подобна на фосфолипидите структура, но не съдържат фосфорна киселина, а полярни въглехидратни групи. Във водна среда фосфолипидите и гликолипидите се ориентират по определен начин – образуват агрегати , при които “главите” на молекулите се насочват към водата, а “опашките” се скриват от нея. В резултат се образувасферичен мицел или структура от два слоя липидни молекули, която е без свободни краища и затваря определено пространство- компартмент. Този липиден бислой е непропусклив за водоразтворими полярни молекули. Така той ограничава транспорта на вещества през биологичните мембрани, което на свой ред прави възможно контролирането на този транспорт.

Холистеролът е основен стероиден компонент на мембраните на животинските клетки , а в растителните по-голямо значение имат други стероиди. Холистеролът се синтезира в клетката или се транспортира в нея от кръвта. Сам холистеролът не образува във водна среда агрегати, но се вгражда в липидния бислой, като му придава някои специфични особености. Молекулата му се отличава с голяма стабилност и придава здравина на мембраната.



Липидният състав на разкличните клетъчни мембрани не е еднакъв, но фосфолипидите преобладават във всички биологични мембрани..

Мембранни белтъци. Въпреки че всички мембрани в клетката имат една и съща основна структура- липиден бислой, те притежават специфични особености, които се дължат на съдържащите се в тях белтъчни молекули. В зависимост от разположението в мембраните, белтъците се делят на интегрални и периферни. Интегралите мембранни белтъци могат да се отделят само след разрушаване на липидния бислой, докато периферните лесно се освобождават от него. Молекулата на интегралните белтъци съдържа хидрофобни участъци, които взаимодействат с хидрофобните опашки на липидните молекули във вътрешността на бислоя, и хидрофилни участъци, които са ориентирани към водната среда и контактуват с нея. Едни от тези белтъци преминават през целия липиден бислой (трансмембранни белтъци), други са потопени частично в него. Някои белтъци се “ закотят” в хидрофобната вътрешност на мембраната чрез ковалентно свързана мастна киселина. Молекулата на периферните белтъци е полярна, поради което те се разполагат на повърхността на мембраната,като се свързват чрез нековалентни връзки с интегрални белтъци или с полярните “глави” на мембранни липиди. Мембранните белтъци изпълняват разнообразни функции. Много от тях участват в транспорта на вещества през мембраните, други разпознават и свързват сигнални молекули, мембранните белтъци могат да бърдат ензими, които катализират определена химична реакция.
Мембранни въглехидрати. Въглехидратите в мембраните са в малко количество и представляват олигозахаридни остатъци, свързани ковалентно с мембранните липиди, при което се образуват гликолипиди или с мембранните белтъци, при което се образуват гликопротеини. Различните видове клетки се отличават със специфично количество и състав на мембранните въглехидрати.
Особеност на липидния бислой е неговата полутечна консистенция. Тя се определя от температурата на средата и състава на липидните молекули. Клетъчните мембрани са динамични, подвижни структури. Липидните и белтъчните молекули могат да се завъртват, както и да се преместват в равнината на мембраната. Това се дължи на слабите, нековалентни връзки между мембранните компоненти. Моделът на устройство е наречен течностно- мозаечен. Доказателство за този модел е метода- замразяване на клетките и разломяването им. Клетките се замразяват в течен азот и леденото блокче се разломява с тънко острие, като равнината на разломяване преминава през хидрофобната вътрешност.


Мембранна компартментализация . Еукариотните клетки притежават различни органели, ограничени с полупропусклива мембрана. Тези органели формират изолирани участъци (компартменти), в които се извършват различниметаболитни процеси. Разделянето на цитоплазмената територия чрез мембрани на отделни участъци се нарича компартментализация.



Компартментализация на еукариотните клетки. Клетките притежават различни органели, ограничени с полупропусклива мембрана (А). Тези органели формират изолирани участъци (компартменти) , в които се извършват различни метаболитни процеси.

Всеки органел изпълнява уникална роля в жизнените функции на клетката и съдържа набор от специфични за него ензими. Това структуриране на клетката позволява да се изолират, както съдържанието на органелите, така и процесите в тях, което благоприятства тяхното протичане. Същевременно то осигурява възможност за взаимодействие между различните органели чрез полупропускливостта на мембраните. Вътреклетъчните компартменти позволяват в клетките да се осъществяват едновременно множество несъвместими химични реакции.

Освен че обособяват определено пространство, биологичните мембрани имат и други важни функции – много химични процеси протичат в самите тях или на тяхната повърхност, благодарение на мембранносвързани ензими (окислително фосфорилиране, фотосинтеза, образуване на нови мембрани). За разлика от прокариотните клетки , на еукариотните, които са и значително по-големи,им е нужна система от вътрешни мембрани. При по-големите размери на клетката, съотношението между нейната повърхност и обем е по-малко. Поради това ,площта на плазмената мембрана се оказва недостатъчна, за да се поместят в нея всички мембранносвързани ензими, катализиращи клетъчните жизнени процеси. Мембранните органели в еукариотните клетки са силно специализирани, те се различават по свойства и функции, както помежду си, така и от плазмената мембрана.

Универсални за всяка еукариотна клетка са ендоплазменият ретикулум, апаратът на Голджи, лизозомите и пероксизомите. Ендоплазменият ретикулум представлява сложна мембранна структура. Върху част от мембраните му са свързани рибозоми, поради което в него се формират две области- гранулирана и агранулирана. В гранулирания ретикулум се синтезират белтъци- секреторни, мембранни, ензими, част от които се изнасят от клетката, а други се използват за клетъчни нужди. Гладкият ретикулум е свързан със синтезатаи метаболизма на липиди, вкл.стероиди, както и с обмяната на гликоген, обезвреждане на токсични вещества, натрупване на калциеви йони и др. От ендоплазмения ретикулум водят началото си компонентите, изграждащи всички мембранни структури в клетката.


Апаратът на Голджи участва в преработката на вещества и транспорта им извън клетката. В него се синтезират липиди и някои полизахариди. Преминалите през апарата на Голджи вещества се насочват в три направления : към лизозомите, към плазмената мембрана и извън клетката.
Лизозомите и пероксизомите са едномембранни мехурчета или малки вакуоли, съдържащи ензими. Те представляват своеобразна храносмилателна система на клетката. Лизозомите съдържат ензими. Те обезвреждат токсичното за клетката съединение – водороден пероксид, който се получава в метаболизма.
Растителните клетки съдържат и други видове едномембранни органели – големи вакуоли , които поддържат повишено хидростатично налягане в клетката, съхраняват различни вещества и разграждат сложни молекули, а така също и сферозоми,които натрупват мазнини.
Връзката между ограничените с единична мембрана органели на еукариотните клетки, осъществявана чрез прехода на мембрани от един в друг компартмент, е наложила представата за единна мембранна система в тези клетки.

В мембранните органели на еукариотната клетка се разграничават два типа мембрани. Едните са по-тънки, свързани са по произход с ендоплазмения ретикулум и не са способни да се сливат пряко с плазмената мембрана. Гранулираният ендоплазмен ретикулум образува едно цяло с външната ядрена мембрана. Неговите мембрани продължават непосредствено в областта на гладкия ретикулум. От ендоплазменият ретикулум водят началото си мембраните на централните вакуоли и сферозомите на растителните клетки, както и мембранни мехурчета, пренасящи мембрани в апарата на Голджи, където те се преустройват и се увеличава дебелината им. От апарата на Голджи произлиза и другият тип мембрани- мембраните на секреторните вакуоли и първичните лизозоми. Те могат да се с
ливат с плазмената мембрана при екзоцитоза. Първичните лизозоми се обединяват с пиноцитозните и фагоцитозните вакуоли, образувани при ендоцитоза, като възникват вторични лизозоми. В клетката съществува своеобразен поток на мембрани на ендоплазмения ретикулум, където става първичното формиране на мембранни структури, през апарата на Голджи, където се извършва тяхното преустройство, до плазмалемата.


Плазмената мембрана (плазмалемата) заема особено място сред клетъчните мембрани, тъй като от една страна обособява клетката , а от друга – осигурява обмяна на вещества с околната среда.моделът на структурата и не се отличава от общия модел на структурата на биологичните мембрани, но има по-голяма дебелина (около 10nm, което се дължи на многобройни периферни белтъци)

Под плазмената мембрана се намира периферния цитоплазмен слой- клетъчен кортекс.

Плазмената мембрана има многобройни функции. Тя обособява клетката от заобикалящата я среда. Във всички клетки плазмалемата осигурява избирателно постъпване на хранителни вещества, отделяне на крайни продукти на метаболизма и поддържане на определена вътрешноклетъчна концентрация на различни молекули и йони. Плазмената мембрана притежава рецепторни структури, които разпознават и свърват специфични молекули от външната среда. Плазмената мембрана играе важна роля в клетъчното делене. В определени специализирани клетки тя изпълнява и други функции- провежда електрични сигнали в нервните и мускулните клетки, участва в образуването на реснички, камшичета, микровили и други специализирани образувания в различни животински клетки.

Използвана литература: “Структура и функции на клетките” –Ася Драгоева, Огнян Димитров







Каталог: files -> files
files -> Р е п у б л и к а б ъ л г а р и я
files -> Дебелината на армираната изравнителна циментова замазка /позиция 3/ е 4 см
files -> „Европейско законодателство и практики в помощ на добри управленски решения, която се състоя на 24 септември 2009 г в София
files -> В сила oт 16. 03. 2011 Разяснение на нап здравни Вноски при Неплатен Отпуск ззо
files -> В сила oт 23. 05. 2008 Указание нои прилагане на ксо и нпос ксо
files -> 1. По пътя към паметник „1300 години България
files -> Георги Димитров – Kreston BulMar
files -> В сила oт 13. 05. 2005 Писмо мтсп обезщетение Неизползван Отпуск кт


Сподели с приятели:




©obuch.info 2022
отнасят до администрацията

    Начална страница