Sytoplasminen solukalvo koostuu kolmesta kerroksesta:

Ulkoinen - proteiini;

Keski - bimolekulaarinen lipidien kerros;

Sisäinen - proteiini.

Kalvon paksuus on 7,5-10 nm. Lipidien bimolekulaarinen kerros on kalvon matriisi. Sen molempien kerrosten lipidimolekyylit ovat vuorovaikutuksessa niihin upotettujen proteiinimolekyylien kanssa. 60-75 % kalvon lipideistä on fosfolipidejä, 15-30 % kolesterolia. Proteiineja edustavat pääasiassa glykoproteiinit. Erottaa kiinteät proteiinit joka ulottuu koko kalvolle, ja perifeerinen sijaitsee ulko- tai sisäpinnalla.

kiinteät proteiinit muodostavat ionikanavia, jotka tarjoavat tiettyjen ionien vaihdon solunulkoisen ja intrasellulaarisen nesteen välillä. Ne ovat myös entsyymejä, jotka suorittavat ionien antigradienttikuljetuksen kalvon läpi.

Perifeeriset proteiinit ovat kalvon ulkopinnalla olevia kemoreseptoreita, jotka voivat olla vuorovaikutuksessa erilaisten fysiologisesti aktiivisten aineiden kanssa.

Kalvon toiminnot:

1. Varmistaa solun eheyden kudoksen rakenneyksikkönä.

Suorittaa ionien vaihdon sytoplasman ja solunulkoisen nesteen välillä.

Tarjoaa ionien ja muiden aineiden aktiivisen kuljetuksen soluun ja sieltä pois.

Tuottaa soluun kemiallisten ja sähköisten signaalien muodossa tulevan tiedon havaitsemisen ja käsittelyn.

Solujen kiihtyvyysmekanismit. Biosähköisten ilmiöiden tutkimuksen historia.

Pohjimmiltaan kehossa välittyvä tieto on sähköisten signaalien (esimerkiksi hermoimpulssien) muodossa. Eläinsähkön läsnäolon totesi ensin luonnontieteilijä (fysiologi) L. Galvani vuonna 1786. Tutkiakseen ilmakehän sähköä hän ripusti sammakonjalkojen hermo-lihasvalmisteita kuparikoukkuun. Kun nämä tassut koskettivat parvekkeen rautakaitetta, lihakset supistuivat. Tämä osoitti jonkinlaisen sähkön vaikutuksen hermo-lihasvalmisteen hermoon. Galvani katsoi, että tämä johtui sähkön läsnäolosta itse elävissä kudoksissa. A. Volta kuitenkin havaitsi, että sähkön lähde on kahden erilaisen metallin - kuparin ja raudan - kosketuspaikka. Fysiologiassa Galvanin ensimmäinen klassinen kokemus sen katsotaan koskettavan hermolihasvalmisteen hermoja kuparista ja raudasta valmistetuilla bimetallipinseteillä. Todistaakseen asiansa Galvani esitti toinen kokemus. Hän heitti hermo-lihasvalmistetta hermottavan hermon pään lihaksensa leikkauksen yli. Tuloksena oli supistuminen. Tämä kokemus ei kuitenkaan vakuuttanut Galvanin aikalaisia. Siksi toinen italialainen Matteuchi teki seuraavan kokeen. Hän asetti yhden neuromuskulaarisen sammakkovalmisteen hermon toisen lihaksen päälle, joka supistui ärsyttävän virran vaikutuksesta. Tämän seurauksena myös ensimmäinen lääke alkoi vähentyä. Tämä osoitti sähkön (toimintapotentiaalin) siirtymistä lihaksesta toiseen. Potentiaalieron olemassaolo vaurioituneiden ja vahingoittumattomien lihaksen osien välillä todettiin ensimmäisen kerran tarkasti 1800-luvulla Matteuchin kierregalvanometrillä (ampeerimittarilla), jonka lisäksi leikkauksessa oli negatiivinen varaus ja lihaksen pinta oli positiivinen. .

Prokaryoottisen solun rakenne. organellien toiminnot.

Prokaryoottisolulla on useita perusominaisuuksia, jotka liittyvät sen ultrarakenteelliseen ja kemialliseen organisaatioon (kuvio 1). CPM:n ulkopuolella sijaitsevia rakenteita (soluseinä, kapseli, limakalvo, flagella, villit) kutsutaan yleensä pintarakenteiksi. Termi "solukalvo" viittaa usein kaikkiin kerroksiin, jotka sijaitsevat CPM:n ulkopuolella (solun seinämä, kapseli, limakalvo). CPM:ää yhdessä sytoplasman kanssa kutsutaan protoplastiksi. Tarkastellaan ensin pintasolurakenteiden rakennetta, kemiallista koostumusta ja toimintoja.

Riisi. 1. Yhdistetty kuva prokaryoottisolusta. MUTTA - pintasolurakenteet ja solunulkoiset muodostelmat: 1 - soluseinän; 2 - kapseli; 3 - limaiset eritteet; 4 - kotelo; 5 - flagella; 6 - villi; B - sytoplasmiset solurakenteet: 7 - CPM; 8 - nukleoidi; 9 - ribosomit; 10 - sytoplasma; 11 - kromatoforit; 12 - klorosomit; 13 - lamellaariset tylakoidit; 14 - fykobilisomit; 15 - putkimaiset tylakoidit; 16 - mesosomi; 17 - aerosomit (kaasuvakuolit); 18 - lamellirakenteet; B - varaaineet: 19 - polysakkaridirakeet; 20 - poly-b-hydroksivoihapporakeet; 21 - polyfosfaatti rakeet; 22 - syanofysiinirakeita; 23 - karboksysomit (monitahoiset kappaleet); 24 - rikkisulkeumat; 25 - rasva tippaa; 26 - hiilivetyrakeet (Schlegelin, 1972 mukaan)

Pakollinen (tärkeimmät organellit)

sytoplasminen kalvo

Solun sisältö erotetaan soluseinästä sytoplasmisella kalvolla (CPM) - minkä tahansa solun olennainen rakenneelementti, jonka eheyden rikkominen johtaa solun elinkelpoisuuden menettämiseen. CPM:n osuus solujen kuiva-aineesta on 8-15 %.

CPM on proteiini-lipidikompleksi, jossa proteiinit muodostavat 50-75%, lipidit - 15-45%. Lisäksi kalvoista löydettiin pieni määrä hiilihydraatteja. Yleensä lipidit ja proteiinit muodostavat 95 % tai enemmän kalvojen aineesta. Bakteerikalvojen pääasiallinen lipidikomponentti on fosfolipidit - 3-fosfoglyserolin johdannaiset. Vaikka prokaryooteista on löydetty monia erilaisia ​​fosfolipidejä, niiden joukko on suurelta osin suku- ja jopa lajikohtainen. Erilaisia ​​glykolipidejä on laajalti edustettuina bakteerikalvoissa. Sterolit puuttuvat suurimmasta osasta prokaryootteja, lukuun ottamatta mykoplasmaryhmän edustajia ja joitakin bakteereja. Kyllä, tuhannen näyttökerran hinnassa Acholeplasma sisältää 10–30 % ulkoympäristöstä imeytyvää kolesterolia kalvon lipidien kokonaispitoisuudesta. Muista lipidien ryhmistä prokaryoottien kalvoista löydettiin karotenoideja, kinoneja ja hiilivetyjä.

Kalvorakenne. Kaikkien eubakteerien ja arkkibakteerien osien kalvolipidit muodostavat kaksoiskerroksia, joissa molekyylien hydrofiiliset "päät" on käännetty ulospäin ja hydrofobiset "hännät" upotetaan kalvon paksuuteen (kuva 2). Hydrofiilisten "päiden" vieressä olevat hiilivetyketjut ovat melko jäykästi kiinnitettyjä, kun taas "häntien" kauempana olevat osat ovat riittävän joustavia.

Kuva 2 Biologisen alkeiskalvon rakenteen malli: 1 - lipidimolekyylit: a - hydrofiilinen "pää"; b - hydrofobinen "häntä"; 2 - proteiinimolekyylit: sisään - kiinteä; G - oheislaitteet; d - pinnallinen.

1. suojaava

2. kuljetus

3. osallistuminen energianvaihtoon

4. osallistuminen fotosynteesiin

5. osallistuminen geneettisen materiaalin jakeluun

Toiminnot 3-5 ovat ominaisia ​​vain prokaryooteille

CPM:n toiminnot prokaryooteissa. Prokaryoottien CPM suorittaa erilaisia ​​​​toimintoja, jotka saadaan pääasiassa siihen paikallisista vastaavista entsymaattisista proteiineista. Aluksi oletettiin solukalvon estetoimintoa, joka sai myöhemmin kokeellisen vahvistuksen. Translokaaseiksi kutsuttujen erityisten kantajien avulla suoritetaan erilaisten orgaanisten ja epäorgaanisten molekyylien ja ionien selektiivinen siirto kalvon läpi. Se sisältää entsyymejä, jotka katalysoivat kalvolipidien, soluseinäkomponenttien ja joidenkin muiden aineiden synteesin viimeisiä vaiheita.

Prokaryoottien CPM:n rooli soluenergian muuntamisessa tunnetaan yleisesti. Bakteereissa, joiden energialähde on hengitys- tai fotosynteesiprosessit, elektroninkuljetusketjun kantajat sijaitsevat tietyllä tavalla CPM:ssä, jonka toiminta johtaa sähkökemiallisen energian (Dm H +) syntymiseen, joka käytetään solussa eri kanavien kautta, mukaan lukien kemiallisen energian (ATP) muodostamiseen. CPM on yksi Dm H+:n muodostavan laitteen komponenteista. Kalvo sisältää myös entsyymikomplekseja, jotka saavat aikaan muunnoksia: Dm H + ® ATP. CPM osallistuu prokaryoottisolun kromosomin replikaatioon ja myöhempään jakautumiseen.

Äskettäin on paljastunut toinen solukalvojen toiminnallinen puoli - niiden integroiva rooli kehossa, mikä on täysin yhdistetty pitkään vakiintuneeseen erottavaan (este)toimintoon. Solu on kokonaisuus. Kalvolla on tärkeä rooli tämän soluorganisaatioperiaatteen varmistamisessa. Sähkökemiallisen energian ja elektronien siirtyminen kalvoja pitkin on esitetty. Jälkimmäisiä pidetään myös mahdollisina reiteinä rasvaliukoisten substraattien ja molekyylihapen kuljetukseen.

CPM on pääeste, joka varmistaa eri aineiden ja ionien selektiivisen pääsyn soluun ja sieltä poistumisen (grampositiivisissa muodoissa CPM on ainoa tällainen este, gramnegatiivisissa eubakteereissa lisäesteen tehtävä (molekulaarinen). "seula") suorittaa soluseinän ulkokalvo, jonka läpi molekyylejä kuljetetaan vain passiivisen diffuusiomekanismin avulla.) Tämä tehdään käyttämällä erilaisia ​​kalvonkuljetusmekanismeja. Kuljetusjärjestelmiä on neljää tyyppiä, joihin liittyy molekyylien tunkeutuminen bakteerisoluun: passiivinen diffuusio, helpotettu diffuusio, aktiivinen kuljetus ja kemiallisesti muunneltujen molekyylien siirto.

CPM:n läpi soluun passiivisen diffuusion kautta kulkeutuvat vesimolekyylit, jotkut kaasut (esim. O 2, H 2, N 2) ja hiilivedyt, joiden pitoisuus ulkoympäristössä on korkeampi kuin solussa. Tämän prosessin liikkeellepaneva voima on aineen pitoisuusgradientti kalvon molemmilla puolilla. Pääasiallinen tällä tavalla soluun tuleva ja sieltä poistuva yhdiste on vesi. Veden liikkuminen kalvon läpi passiivisen diffuusion lakeja noudattaen johti johtopäätökseen, että kalvossa on huokosia. Näitä huokosia ei ole vielä nähty elektronimikroskoopilla, mutta osa niistä on saatu epäsuorilla menetelmillä. Laskemalla on laskettu, että huokosten on oltava hyvin pieniä ja niiden tulee olla pieni osa CPM-pinnasta. On ehdotettu, että ne eivät ole pysyviä rakenteellisia muodostumia, vaan ne syntyvät kalvon molekyylirakenteen tilapäisten uudelleenjärjestelyjen seurauksena.

Useimmat (elleivät kaikki) hydrofiiliset aineet pääsevät soluun sellaisten järjestelmien toiminnan kautta, jotka sisältävät erityisiä kantajia (translokaasit tai permeaasit), koska näiden aineiden fyysinen diffuusionopeus kalvon hydrofobisen kerroksen läpi on hyvin alhainen. Kantajat ovat proteiiniluonteisia aineita, jotka sijaitsevat kalvossa ja joille on ominaista korkea substraattispesifisyys. Kun ne sitoutuvat substraattiin, ne käyvät läpi konformaatiomuutoksia ja niiden seurauksena kyky siirtää substraattia CPM:n toiselta puolelta muu.

Tunnetaan kuljetusmekanismi, nimeltään helpotettu diffuusio, joka edellyttää translokaasien osallistumista aineiden siirtämiseen kalvon läpi. Aineiden siirtyminen tapahtuu tässä tapauksessa niiden pitoisuuden gradienttia pitkin, eikä se vaadi energiakustannuksia. Tätä kuljetusmekanismia ei käytetä laajasti prokaryooteissa. Aineiden selektiivisen kuljetuksen päämekanismi prokaryoottien CPM:n kautta on aktiivinen kuljetus, joka mahdollistaa molekyylien ja ionien "pumppaamisen" soluun niiden pitoisuutta ja sähkögradientteja vastaan. Tämä prosessi, kuten helpotettu diffuusio, etenee CPM:ään paikallisten proteiinikantaja-aineiden osallistuessa korkealla substraattispesifisyydellä, mutta toisin kuin helpotettu diffuusio, se vaatii metabolista energiaa liikkuakseen sähkökemiallista gradienttia vastaan. Tämän tyyppisen kuljetuksen on siksi sisällettävä reaktioita, jotka tuottavat energiaa kemiallisessa tai sähkökemiallisessa muodossa.

Kaikilla edellä kuvatuilla reiteillä aineiden siirtämiseksi CPM:n kautta ne tulevat soluun kemiallisesti muuttumattomassa muodossa. Prokaryooteissa tunnetaan kuljetusjärjestelmiä, joiden avulla soluun pääsee useita sokereita, kun taas niiden siirtoprosessiin kalvon läpi liittyy molekyylien kemiallinen muuntaminen. Näin esimerkiksi monien glukoosimolekyylien pääsy prokaryoottien soluihin, jonka aikana ne fosforyloituvat.

soluseinän

Soluseinä on tärkeä ja pakollinen rakenteellinen elementti suurimmassa osassa prokaryoottisia soluja, joka sijaitsee kapselin tai limakalvon alla tai on suoraan kosketuksessa ympäristöön (soluissa, jotka eivät sisällä näitä solukalvon kerroksia). Soluseinämän osuus on 5-50 % solun kuiva-aineesta. Soluseinä toimii mekaanisena esteenä protoplastin ja ulkoisen ympäristön välillä ja antaa soluille tietyn, luontaisen muodon. Suolojen pitoisuus solussa on yleensä paljon korkeampi kuin ympäristössä, ja siksi niiden välillä on suuri osmoottisen paineen ero. Soluseinä suojaa solua puhtaasti mekaanisesti ylimääräisen veden tunkeutumiselta siihen.. Prokaryoottien soluseinä eroaa rakenteeltaan ja kemialliselta koostumukseltaan jyrkästi eukaryoottisten organismien soluseinästä. Se koostuu erityisistä polymeerikomplekseista, joita ei löydy muista solurakenteista. Soluseinän kemiallinen koostumus ja rakenne ovat tietyn lajin osalta vakioita ja ovat tärkeä diagnostinen ominaisuus. Soluseinän rakenteesta riippuen eubakteereihin liittyvät prokaryootit jaetaan kahteen suureen ryhmään. On havaittu, että kun kiinnittyneitä eubakteerisoluja käsitellään ensin kristallivioletilla ja sitten jodilla, muodostuu värillinen kompleksi. Myöhemmässä alkoholikäsittelyssä soluseinän rakenteesta riippuen kompleksin kohtalo on erilainen: ns. grampositiivisissa lajeissa tämä kompleksi jää soluun, ja jälkimmäiset jäävät värillisiksi grammoina. negatiiviset lajit, päinvastoin, värillinen kompleksi huuhtoutuu pois soluista ja ne muuttuvat värjäytyneiksi. Joissakin eubakteereissa yllä kuvatulla menetelmällä värjätty positiivinen reaktio on ominaista vain soluille, jotka ovat aktiivisen kasvun vaiheessa. Todettiin, että värillinen kompleksi muodostuu protoplastille, mutta sen retentio solussa tai huuhtoutuminen siitä myöhemmän alkoholikäsittelyn aikana määräytyy soluseinän rakenteellisten ominaisuuksien mukaan.

Gram-positiivisten ja gram-negatiivisten eubakteerien soluseinät eroavat jyrkästi sekä kemialliselta koostumukseltaan että ultrarakenteeltaan (kuva 3).

Eubakteerien soluseinä sisältää seitsemän eri ryhmää kemikaaleja, kun taas peptidoglykaania on vain soluseinässä. Gram-positiivisissa eubakteereissa se muodostaa suurimman osan soluseinämäaineesta (40 - 90 %), gramnegatiivisissa eubakteereissa peptidoglykaanin pitoisuus on paljon pienempi (1-10 %). Syanobakteerien soluseinä, joka on samanlainen kuin gram-negatiivisten eubakteerien, sisältää 20-50 % tätä heteropolymeeriä.

Gram-positiivisten eubakteerien soluseinä näyttää elektronimikroskoopilla homogeeniselta elektronitiheältä kerrokselta, jonka paksuus vaihtelee eri lajeilla 20-80 nm. Gram-negatiivisilla eubakteereilla on monikerroksinen soluseinä. Sisäinen elektronitiheä kerros, jonka paksuus on noin 2-3 nm, koostuu peptidoglykaanista. Ulkopuolella siihen liittyy pääsääntöisesti aaltoileva kerros (8-10 nm), jolla on ominainen rakenne: kaksi elektronitiheää kaistaa, joita erottaa elektronien läpinäkyvä rako. Tämä tyyppi on tyypillinen peruskalvoille. Siksi gram-negatiivisten eubakteerien soluseinän kolmipiiristä ulkokomponenttia kutsutaan ulkokalvoksi.

bakteerit kiinnittyvät tiukasti CPM:ään, toisin kuin gramnegatiivisten lajien soluseinässä, jonka komponentit (peptidoglykaanikerros ja ulkokalvo) erottaa elektronin läpinäkyvä rako ja eroavat selvästi samalla tavalla CPM. Sytoplasman ja ulkokalvon välistä tilaa kutsutaan periplasmiseksi. Se, kuten molempien eubakteeriryhmien soluseinien rakenteesta voidaan nähdä, on ominaista vain gram-negatiivisille muodoille.

1. suojaava

2. solun muotoilu

3. antigeeninen

Sytoplasma

CPM:n ympäröimän solun sisältöä kutsutaan sytoplasmaksi. Sytoplasman fraktiota, jonka konsistenssi on homogeeninen ja joka sisältää joukon liukoista RNA:ta, entsyymiproteiineja, metabolisten reaktioiden tuotteita ja substraatteja, kutsutaan sytosoliksi. Sytoplasman toista osaa edustavat erilaiset rakenneosat: solunsisäiset kalvot (jos sellaisia ​​on), geneettinen laite, ribosomit ja sulkeumat, joilla on erilaisia ​​kemiallisia luonteen ja toiminnallisia tarkoituksia.

Ribosomit - proteiinisynteesin paikka - ribonukleoproteiinipartikkelit, joiden koko on 15-20 nm. Niiden määrä solussa riippuu proteiinisynteesiprosessien intensiteetistä ja vaihtelee välillä 5 000 - 90 000. Ribosomien kokonaismassa voi olla noin 1/4 solun massasta ja ribosomaalisen RNA:n (rRNA) määrä on 80-85 %. kaikista bakteerien RNA:sta. rRNA/proteiinisuhde ribosomeissa E. coli on 2:1, muissa prokaryooteissa se voi olla hieman siirtynyt proteiinin hallitsevaan suuntaan. Prokaryoottisten ribosomien sedimentaatiovakio on 705, minkä vuoksi niitä kutsutaan 70S-hiukkasiksi. Ne on rakennettu kahdesta eri alayksiköstä: 305- ja 50S-alayksiköistä

Proteiinisynteesiä suorittavat aggregaatit, jotka koostuvat ribosomeista, lähetti- ja kuljetus-RNA-molekyyleistä ja joita kutsutaan polyribosomeiksi tai polysomeiksi. Jälkimmäinen voi olla sytoplasmassa tai liittyä kalvorakenteisiin.

Geneettinen laite ja kromosomien replikaatio

Prokaryooteissa DNA on enemmän tai vähemmän kompakti muodostelma, joka vie tietyn alueen sytoplasmassa ja jota ei erota siitä kalvo, kuten eukaryooteissa. Prokaryoottisten ja eukaryoottisten solujen geneettisen laitteen rakenteellisten erojen korostamiseksi sitä ehdotettiin kutsuvan ensin nukleoidiksi, toisin kuin jälkimmäisen ytimeksi.

Elektronimikroskooppinen havainto osoittaa, että prokaryoottinen nukleoidi on ydinkalvon puuttumisesta huolimatta melko selvästi rajattu sytoplasmasta, sillä on pääsääntöisesti keskusalue ja se on täytetty halkaisijaltaan noin 2 nm DNA-säikeillä.

Kaikki prokaryoottien geneettinen informaatio sisältyy yhteen DNA-molekyyliin, joka on kovalenttisesti suljetun renkaan muotoinen ja jota kutsutaan bakteerikromosomiksi (Prokaryoottisolussa DNA voi sijaita myös bakteerikromosomin ulkopuolella - plasmideissa, mutta jälkimmäinen eivät ole pakollisia solukomponentteja.) Molekyylin pituus laajennetussa muodossa voi olla yli 1 mm, eli lähes 1000 kertaa bakteerisolun pituus. Pitkään uskottiin, ettei bakteerikromosomin DNA-säikeiden jakautumisessa voitu jäljittää säännöllisyyttä. Jos kuitenkin lähdetään siitä tosiasiasta, että DNA-molekyyli muodostaa satunnaisen kierteen, on vaikea selittää replikaatioprosessia ja muodostuneiden kromosomien jakautumista tytärsolujen kesken. Erikoistutkimukset ovat osoittaneet, että prokaryoottiset kromosomit ovat erittäin järjestäytynyt rakenne, jonka sedimentaatiovakio on 1300-2000S vapaassa muodossa ja 3200-7000S kalvoon sitoutuneessa muodossa. Molemmissa tapauksissa osaa tämän rakenteen DNA:sta edustaa 20–100 itsenäisesti superkierteisen silmukan järjestelmä. RNA-molekyylit osallistuvat kromosomien superkierteisen järjestäytymisen varmistamiseen.

Useimpien prokaryoottien kromosomien molekyylipaino on alueella 1-3x109 Da. Mykoplasmaryhmässä geneettistä materiaalia edustavat molekyylit, joissa on pienin määrä DNA:ta solueliöille (0,4-0,8x10 9), ja suurin DNA-pitoisuus havaittiin rihmasyanobakteereissa (8,5x10 9). Vaikka jokainen prokaryoottisolu sisältää 1 kromosomin, usein eksponentiaalisesti kasvavassa viljelmässä, DNA:n määrä solua kohti voi saavuttaa 3, 4, 8 tai useamman kromosomin massan. Usein soluissa tiettyjen tekijöiden (lämpötila, ympäristön pH, ionisoiva säteily, raskasmetallien suolat, jotkut antibiootit jne.) vaikutuksesta muodostuu monia kromosomien kopioita. Kun näiden tekijöiden vaikutus eliminoidaan, samoin kuin liikkumattomaan vaiheeseen siirtymisen jälkeen, soluista löytyy yleensä yksi kopio kromosomista.

Prokaryoottien DNA rakentuu samalla tavalla kuin eukaryoottien. DNA-molekyylissä on monia negatiivisia varauksia, koska jokainen fosfaattijäännös sisältää ionisoidun hydroksyyliryhmän. Eukaryooteissa negatiiviset varaukset neutraloidaan muodostamalla DNA-kompleksi pääproteiinien - histonien - kanssa. Suurimman osan prokaryoottien soluista ei löytynyt histoneita, joten varausneutralointi suoritetaan DNA:n vuorovaikutuksella polyamiinien (spermiinin ja spermidiinin) sekä Mg 2+ -ionien kanssa. Viime aikoina joistakin arkkibakteereista ja syanobakteereista on löydetty DNA:han liittyviä histoneita ja histonin kaltaisia ​​proteiineja. A + T- ja G + C -emäsparien pitoisuus DNA-molekyylissä on vakio tietyntyyppiselle organismille ja toimii tärkeänä diagnostisena ominaisuutena. Prokaryooteissa GC:n moolifraktio DNA:ssa vaihtelee hyvin laajalla alueella: 23 - 75 %.

Riisi. 5 Bakteerikromosomien jakautumismekanismi: MUTTA - bakteerisolu sisältää osittain replikoituneen kromosomin, joka on kiinnittynyt kalvoon replikaation kohdassa (tai -pisteissä); B - kromosomien replikaatio on valmis. Bakteerisolulla on kaksi tytärkromosomia, joista jokainen on kiinnittynyt CMP:hen. Soluseinän ja CPM:n synteesi esitetään; AT - meneillään oleva kalvon ja soluseinän synteesi johtaa tytärkromosomien erottumiseen. Solujen jakautumisen alkaminen poikittaisen väliseinän muodostuessa näytetään: 1 - DNA; 2 - kromosomin kiinnittäminen CPM:ään: 3 - CPM; 4 - soluseinän: 5 - syntetisoitu CPM-kaavio; 6 - uutta soluseinämateriaalia

DNA-molekyylin jakautuminen (replikaatio) tapahtuu puolikonservatiivisen mekanismin mukaisesti ja normaalisti edeltää aina solun jakautumista. Elektronimikroskoopilla havaittiin, että DNA:n replikaatio alkaa pyöreän kromosomin kiinnittymispisteestä CPM:ään, jossa replikaatiosta vastaava entsymaattinen laite on paikantunut. Usein voidaan havaita, että DNA:n kosketus CPM:n kanssa tapahtuu mesosomien kautta. Kiinnittymiskohdasta alkanut replikaatio etenee sitten kahteen vastakkaiseen suuntaan muodostaen rengaskromosomille tyypillisiä välirakenteita (kuva 4). Tuloksena olevat tytärkromosomit pysyvät kiinnittyneinä kalvoon. DNA-molekyylien replikaatio tapahtuu rinnakkain kalvosynteesin kanssa DNA:n kosketuksessa CMP: n kanssa. Tämä johtaa tytär-DNA-molekyylien erottumiseen (segregaatioon) ja eristettyjen kromosomien muodostumiseen (kuva 5)

Bakteerikromosomin rakennemallin pitäisi myös selittää transkriptio- ja translaatioprosessit solussa. Olemassa olevien käsitteiden mukaan superkierteiset silmukat vastaavat tällä hetkellä inaktiivisia DNA-alueita ja sijaitsevat nukleoidin keskellä. Sen reuna-alueilla on despiralisoituja alueita, joissa syntetisoidaan lähetti-RNA:ta (mRNA), kun taas, koska transkriptio- ja translaatioprosessit bakteereissa etenevät samanaikaisesti, sama mRNA-molekyyli voi liittyä samanaikaisesti DNA:han ja ribosomeihin (kuvio 6).

©2015-2019 sivusto
Kaikki oikeudet kuuluvat niiden tekijöille. Tämä sivusto ei vaadi tekijää, mutta tarjoaa ilmaisen käytön.
Sivun luomispäivämäärä: 20.8.2016

sytoplasminen kalvo

Kuva solukalvosta. Pienet siniset ja valkoiset pallot vastaavat lipidien hydrofiilisiä "päitä", ja niihin kiinnitetyt viivat vastaavat hydrofobisia "häntäjä". Kuvassa näkyvät vain integraaliset kalvoproteiinit (punaiset pallot ja keltaiset heliksit). Keltaiset soikeat täplät kalvon sisällä - kolesterolimolekyylit Keltaisenvihreät helmiketjut kalvon ulkopuolella - oligosakkaridiketjut, jotka muodostavat glykokalyksin

Biologiseen kalvoon kuuluu myös erilaisia ​​proteiineja: integraali (tunkeutuu kalvon läpi), puoliintegraali (toisesta päästä upotettu ulompaan tai sisempään lipidikerrokseen), pinta (sijaitsee kalvon ulkopinnalla tai sisäsivujen vieressä). Jotkut proteiinit ovat solukalvon kosketuspisteitä solun sisällä olevan sytoskeleton kanssa ja soluseinän (jos sellainen on) ulkopuolella. Jotkut integroiduista proteiineista toimivat ionikanavina, erilaisina kuljettajina ja reseptoreina.

Biokalvojen toiminnot

• este - tarjoaa säädellyn, selektiivisen, passiivisen ja aktiivisen aineenvaihdunnan ympäristön kanssa. Esimerkiksi peroksisomikalvo suojaa sytoplasmaa solulle vaarallisilta peroksideilta. Selektiivinen läpäisevyys tarkoittaa, että kalvon läpäisevyys eri atomeille tai molekyyleille riippuu niiden koosta, sähkövarauksesta ja kemiallisista ominaisuuksista. Selektiivinen läpäisevyys varmistaa solun ja soluosaston erottamisen ympäristöstä ja toimittaa niille tarvittavat aineet.

• kuljetus - kalvon läpi tapahtuu aineiden kuljetus soluun ja solusta ulos. Kuljetus kalvojen läpi mahdollistaa: ravinteiden toimittamisen, aineenvaihdunnan lopputuotteiden poistamisen, erilaisten aineiden erittymisen, ionigradienttien muodostumisen, solun oikeanlaisen pH:n ja ionipitoisuuden ylläpitämisen, jotka ovat välttämättömiä solujen toiminnan kannalta. soluentsyymit.

Hiukkaset, jotka eivät jostain syystä pysty läpäisemään fosfolipidikaksoiskerrosta (esimerkiksi hydrofiilisten ominaisuuksien vuoksi, koska sisällä oleva kalvo on hydrofobinen eikä päästä hydrofiilisiä aineita läpi, tai suuren koonsa vuoksi), mutta jotka ovat välttämättömiä solu, voi tunkeutua kalvon läpi erityisten kantajaproteiinien (kuljettajien) ja kanavaproteiinien kautta tai endosytoosin kautta.

Passiivisessa kuljetuksessa aineet läpäisevät lipidikaksoiskerroksen diffuusion kautta ilman energiankulutusta. Tämän mekanismin muunnelma on helpotettu diffuusio, jossa tietty molekyyli auttaa ainetta kulkemaan kalvon läpi. Tällä molekyylillä voi olla kanava, jonka läpi vain yhden tyyppinen aine pääsee kulkemaan.

Aktiivinen kuljetus vaatii energiaa, koska se tapahtuu pitoisuusgradienttia vastaan. Kalvolla on erityisiä pumppuproteiineja, mukaan lukien ATPaasi, joka pumppaa aktiivisesti kaliumioneja (K +) soluun ja pumppaa natriumioneja (Na +) ulos siitä.

• matriisi - tarjoaa membraaniproteiinien tietyn suhteellisen sijainnin ja suunnan, niiden optimaalisen vuorovaikutuksen;

• mekaaninen - varmistaa solun autonomian, sen solunsisäiset rakenteet sekä yhteyden muihin soluihin (kudoksissa). Soluseinillä on tärkeä rooli mekaanisen toiminnan tarjoamisessa, ja eläimillä - solujen välisellä aineella.

• energia - fotosynteesin aikana kloroplasteissa ja soluhengityksen aikana mitokondrioissa niiden kalvoissa toimivat energiansiirtojärjestelmät, joihin myös proteiinit osallistuvat;

• reseptori - jotkut kalvossa istuvat proteiinit ovat reseptoreita (molekyylejä, joiden avulla solu havaitsee tiettyjä signaaleja).

Esimerkiksi veressä kiertävät hormonit vaikuttavat vain kohdesoluihin, joissa on näitä hormoneja vastaavat reseptorit. Välittäjäaineet (kemikaalit, jotka johtavat hermoimpulsseja) sitoutuvat myös kohdesolujen spesifisiin reseptoriproteiineihin.

• entsymaattinen - kalvoproteiinit ovat usein entsyymejä. Esimerkiksi suoliston epiteelisolujen plasmakalvot sisältävät ruoansulatusentsyymejä.

• biopotentiaalien synnyttämisen ja johtamisen toteuttaminen.

Kalvon avulla ylläpidetään ionien vakiopitoisuutta solussa: K + -ionin pitoisuus solun sisällä on paljon korkeampi kuin sen ulkopuolella ja Na + -pitoisuus on paljon pienempi, mikä on erittäin tärkeää, koska tämä säilyttää potentiaalieron kalvon poikki ja synnyttää hermoimpulssin.

• solumerkintä - kalvolla on antigeenejä, jotka toimivat markkereina - "leimat", jotka mahdollistavat solun tunnistamisen. Nämä ovat glykoproteiineja (eli proteiineja, joihin on kiinnitetty haarautuneita oligosakkaridisivuketjuja), joilla on "antennien" rooli. Lukuisten sivuketjukonfiguraatioiden ansiosta on mahdollista tehdä erityinen markkeri jokaiselle solutyypille. Markkerien avulla solut voivat tunnistaa muita soluja ja toimia niiden kanssa yhdessä esimerkiksi elimiä ja kudoksia muodostaessaan. Sen avulla immuunijärjestelmä pystyy myös tunnistamaan vieraita antigeenejä.

Biokalvojen rakenne ja koostumus

Kalvot koostuvat kolmesta lipidien luokasta: fosfolipideistä, glykolipideistä ja kolesterolista. Fosfolipidit ja glykolipidit (lipidit, joihin on kiinnittynyt hiilihydraatteja) koostuvat kahdesta pitkästä hydrofobisesta hiilivety "hännästä", jotka liittyvät varautuneeseen hydrofiiliseen "päähän". Kolesteroli jäykistää kalvoa viemällä vapaan tilan hydrofobisten lipidipyrstöjen väliin ja estämällä niitä taipumasta. Siksi kalvot, joissa on alhainen kolesterolipitoisuus, ovat joustavampia, kun taas korkean kolesterolipitoisuuden omaavat kalvot ovat jäykempiä ja hauraampia. Kolesteroli toimii myös "sulkuna", joka estää polaaristen molekyylien liikkumisen solusta ja soluun. Tärkeä osa kalvoa koostuu proteiineista, jotka läpäisevät sen ja vastaavat kalvojen erilaisista ominaisuuksista. Niiden koostumus ja suuntaus eri kalvoissa vaihtelee.

Solukalvot ovat usein epäsymmetrisiä, eli kerrokset eroavat lipidikoostumuksesta, yksittäisen molekyylin siirtymisestä kerroksesta toiseen (ns. varvastossu) on vaikea.

Kalvoorganellit

Nämä ovat suljettuja yksittäisiä tai toisiinsa liittyviä sytoplasman osia, jotka on erotettu hyaloplasmasta kalvoilla. Yksikalvoisia organelleja ovat endoplasminen verkkokalvo, Golgin laite, lysosomit, vakuolit, peroksisomit; kaksikalvoiseen - ydin, mitokondriot, plastidit. Ulkopuolella solua rajoittaa niin kutsuttu plasmakalvo. Erilaisten organellien kalvojen rakenne eroaa lipidien ja kalvoproteiinien koostumuksesta.

Valikoiva läpäisevyys

Solukalvoilla on selektiivinen läpäisevyys: glukoosi, aminohapot, rasvahapot, glyseroli ja ionit diffundoituvat hitaasti niiden läpi, ja kalvot itse säätelevät tätä prosessia aktiivisesti jossain määrin - jotkut aineet kulkevat läpi, kun taas toiset eivät. Aineiden pääsylle soluun tai solusta ulos on neljä päämekanismia: diffuusio, osmoosi, aktiivinen kuljetus ja ekso- tai endosytoosi. Kaksi ensimmäistä prosessia ovat passiivisia, ts. eivät vaadi energiakustannuksia; kaksi viimeistä ovat aktiivisia energiankulutukseen liittyviä prosesseja.

Kalvon selektiivinen läpäisevyys passiivisen kuljetuksen aikana johtuu erityisistä kanavista - integraalisista proteiineista. Ne tunkeutuvat kalvon läpi ja läpi muodostaen eräänlaisen käytävän. Alkuaineilla K, Na ja Cl on omat kanavansa. Pitoisuusgradientin suhteen näiden alkuaineiden molekyylit liikkuvat soluun sisään ja ulos. Ärsyttyessä natriumionikanavat avautuvat ja natriumioneja virtaa jyrkästi soluun. Tämä johtaa epätasapainoon kalvopotentiaalissa. Sen jälkeen kalvopotentiaali palautuu. Kaliumkanavat ovat aina auki, niiden kautta ionit tulevat hitaasti soluun

biologiset kalvot. Sytoplasminen kalvo: rakenne, ominaisuudet, toiminnot.

Soluille on ominaista membraanirakenneperiaate.

biologinen kalvo - ohut kalvo, proteiini-lipidirakenne, 7–10 nm paksu, sijaitsee solujen pinnalla (solukalvo), joka muodostaa useimpien organellien seinämät ja ytimen kuoren.

Vuonna 1972 S. Singer ja G. Nichols ehdottivat nestemäinen mosaiikkimalli solukalvon rakenne. Myöhemmin se käytännössä varmistui. Elektronimikroskoopilla katsottuna näkyy kolme kerrosta. Medium, kevyt, muodostaa kalvon perustan - nestemäisten fosfolipidien ("lipidimeri") muodostaman bilipidikerroksen. Kalvolipidien molekyyleillä (fosfolipidit, glykolipidit, kolesteroli jne.) on hydrofiiliset päät ja hydrofobiset hännät, joten ne ovat järjestyksessä kaksikerroksisessa kerroksessa. Kaksi tummaa kerrosta ovat proteiineja, jotka sijaitsevat eri tavalla suhteessa lipidikaksoiskerrokseen: perifeerinen (vieressä) - useimmat proteiinit sijaitsevat lipidikerroksen molemmilla pinnoilla; puolikiinteä (puoliksi veden alla) - läpäisevät vain yhden lipidikerroksen; kiinteä (upotettuna) kulkevat molempien kerrosten läpi. Proteiineilla on hydrofobisia alueita, jotka ovat vuorovaikutuksessa lipidien kanssa, ja hydrofiilisiä alueita kalvon pinnalla, jotka ovat kosketuksissa solun vesipitoisen sisällön tai kudosnesteen kanssa.

Biologisten kalvojen toiminnot:

1) rajaa solun sisällön ulkoympäristöstä ja soluelinten sisällön, ytimen sytoplasmasta;

2) mahdollistaa aineiden kuljetuksen soluun ja sieltä pois, solulimaan soluelimistä ja päinvastoin;

3) osallistua ympäristön signaalien vastaanottamiseen ja muuntamiseen, soluaineiden tunnistamiseen jne.;

4) tarjota lähes kalvoprosesseja;

5) osallistua energian muuntamiseen.

Sytoplasmakalvo (plasmalemma, solukalvo, plasmakalvo) - solua ympäröivä biologinen kalvo; pintalaitteen pääkomponentti, universaali kaikille soluille. Sen paksuus on noin 10 nm. Sillä on biologisille kalvoille ominaista rakenne. Sytoplasmisessa kalvossa lipidien hydrofiiliset päät osoittavat kalvon ulko- ja sisäpuolta, kun taas hydrofobiset hännät ovat kalvon sisäpuolelle. Perifeeriset proteiinit liittyvät lipidimolekyylien polaarisiin päihin hydrostaattisten vuorovaikutusten kautta. Ne eivät muodosta jatkuvaa kerrosta. Perifeeriset proteiinit sitovat plasmalemman pintalaitteen supra- tai submembraanisiin rakenteisiin. Joillakin eläinsolujen plasmalemmassa olevilla lipidi- ja proteiinimolekyylillä on kovalenttisia sidoksia kalvon ulkopinnalla sijaitsevien oligo-iposakkaridimolekyylien kanssa. Erittäin haarautuneet molekyylit muodostavat glykolipidejä ja glykoproteiineja lipidien ja vastaavasti proteiinien kanssa. sakkaridikerros glykokaliksi (lat. glycis- makea ja callum- paksu iho) peittää koko solun pinnan ja on eläinsolun epimembraanikompleksi. Oligosakkaridi- ja polysakkaridiketjut (antennit) suorittavat useita toimintoja: ulkoisten signaalien tunnistaminen; solujen adheesio, niiden oikea suuntaus kudoksen muodostumisen aikana; immuunivaste, jossa glykoproteiineilla on immuunivasteen rooli.

Riisi. Plasmalemman rakenne

Plasmakalvon kemiallinen koostumus: 55% - proteiinit, 35-40% - lipidit, 2-10% - hiilihydraatit.

Ulompi solukalvo muodostaa solun liikkuvan pinnan, jossa voi olla kasvua ja ulkonemia, se suorittaa aaltoilevia värähteleviä liikkeitä, makromolekyylit liikkuvat siinä jatkuvasti. Solun pinta on heterogeeninen: sen rakenne ei ole sama eri alueilla, eivätkä myöskään näiden alueiden fysiologiset ominaisuudet ole samat. Jotkut entsyymit (noin 200) sijaitsevat plasmalemmassa, joten ympäristötekijöiden vaikutusta soluun välittää sen sytoplasminen kalvo. Solun pinnalla on korkea lujuus ja elastisuus, se palautuu helposti ja nopeasti pienten vaurioiden jälkeen.

Plasmakalvon rakenne määrittää sen ominaisuudet:

Plastisuus (juoksuisuus), sallii kalvon muuttaa muotoaan ja kokoaan;

Itsesulkeutumiskyky mahdollistaa kalvon eheyden palauttamisen, kun se rikkoutuu;

Selektiivinen läpäisevyys mahdollistaa eri aineiden kulkeutumisen kalvon läpi eri nopeuksilla.

Sytoplasman kalvon päätoiminnot:

määrittää ja ylläpitää solun muotoa ( muotoiluun);

rajaa solun sisäisen sisällön ( este), joka toimii mekaanisena esteenä; varsinaisen estetoiminnon tarjoaa bilipidikerros, joka estää sisällön leviämisen ja vieraiden aineiden tunkeutumisen soluun;

Suojaa solua mekaanisilta vaikutuksilta ( suojaava);

Säätelee solun ja ympäristön välistä aineenvaihduntaa varmistaen solunsisäisen koostumuksen pysyvyyden ( sääntely);

tunnistaa ulkoiset signaalit, "tunnistaa" tietyt aineet (esimerkiksi hormonit) ( reseptori); jotkin plasmakalvon proteiinit (hormonireseptorit; B-lymfosyyttireseptorit; integraaliset proteiinit, jotka suorittavat spesifisiä entsymaattisia toimintoja, jotka suorittavat parietaalista ruoansulatusta) pystyvät tunnistamaan tiettyjä aineita ja sitoutumaan niihin, jolloin reseptorin selkäosat osallistuvat sisään tulevien molekyylien valintaan. solu;

solukalvo kutsutaan myös plasma (tai sytoplasma) kalvoksi ja plasmalemmaksi. Tämä rakenne ei vain erottaa solun sisäistä sisältöä ulkoisesta ympäristöstä, vaan myös tulee useimpien soluorganellien ja ytimen koostumukseen, mikä puolestaan ​​​​erottaa ne hyaloplasmasta (sytosolista) - sytoplasman viskoosista nestemäisestä osasta. Sovitaan soittamisesta sytoplasminen kalvo joka erottaa solun sisällön ulkoisesta ympäristöstä. Loput termit viittaavat kaikkiin kalvoihin.

Solun (biologisen) kalvon rakenteen perusta on kaksinkertainen lipidien (rasvojen) kerros. Tällaisen kerroksen muodostuminen liittyy niiden molekyylien ominaisuuksiin. Lipidit eivät liukene veteen, vaan tiivistyvät siihen omalla tavallaan. Yksi osa yksittäisestä lipidimolekyylistä on polaarinen pää (se vetää puoleensa vettä, eli hydrofiilinen) ja toinen on pari pitkiä ei-polaarisia häntä (tätä molekyylin osaa hylkii vesi, eli se on hydrofobinen) . Tämä molekyylirakenne saa heidät "piiltämään" häntänsä vedestä ja kääntämään napapäänsä vettä kohti.

Tämän seurauksena muodostuu lipidikaksoiskerros, jossa ei-polaariset hännät ovat sisällä (vastaanpäin) ja napapäät ovat ulospäin (ulkoympäristöön ja sytoplasmaan). Tällaisen kalvon pinta on hydrofiilinen, mutta sen sisällä se on hydrofobinen.

Solukalvoissa fosfolipidit hallitsevat lipidejä (ne ovat monimutkaisia ​​lipidejä). Niiden päät sisältävät jäännöksiä fosforihappoa. Fosfolipidien lisäksi on glykolipidejä (lipidit + hiilihydraatit) ja kolesterolia (kuuluu steroleihin). Jälkimmäinen antaa kalvolle jäykkyyden, koska se sijaitsee sen paksuudessa jäljellä olevien lipidien pyrstöjen välissä (kolesteroli on täysin hydrofobista).

Sähköstaattisen vuorovaikutuksen ansiosta lipidien varautuneisiin päihin kiinnittyy tiettyjä proteiinimolekyylejä, joista tulee pintakalvoproteiineja. Muut proteiinit ovat vuorovaikutuksessa ei-polaaristen pyrstöjen kanssa, uppoavat osittain kaksoiskerrokseen tai tunkeutuvat sen läpi ja läpi.

Siten solukalvo koostuu lipidien kaksoiskerroksesta, pintaproteiineista (perifeerinen), upotetuista (puoliintegraalisista) ja tunkeutuvista (integraalisista) proteiineista. Lisäksi jotkin kalvon ulkopuolella olevat proteiinit ja lipidit liittyvät hiilihydraattiketjuihin.

se kalvorakenteen nestemosaiikkimalli esitettiin XX vuosisadan 70-luvulla. Tätä ennen oletettiin rakenteesta sandwich-mallia, jonka mukaan lipidikaksoiskerros sijaitsee sisällä ja sisä- ja ulkopuolelta kalvo on peitetty jatkuvilla pintaproteiinikerroksilla. Kokeellisten tietojen kertyminen kuitenkin kumosi tämän hypoteesin.

Kalvojen paksuus eri soluissa on noin 8 nm. Kalvot (jopa yhden eri puolet) eroavat toisistaan ​​erityyppisten lipidien, proteiinien, entsymaattisen aktiivisuuden jne. prosentteina. Jotkut kalvot ovat nestemäisempiä ja läpäisevämpiä, toiset tiheämpiä.

Solukalvon murtumat sulautuvat helposti yhteen lipidikaksoiskerroksen fysikaalis-kemiallisten ominaisuuksien vuoksi. Kalvon tasossa lipidit ja proteiinit (elleivät ne ole kiinnitetty sytoskeleton) liikkuvat.

Solukalvon toiminnot

Suurin osa solukalvoon upotetuista proteiineista suorittaa entsymaattista toimintaa (ne ovat entsyymejä). Usein (etenkin soluelinten kalvoissa) entsyymit on järjestetty tiettyyn järjestykseen siten, että yhden entsyymin katalysoimat reaktiotuotteet siirtyvät toiseen, sitten kolmanteen jne. Muodostuu kuljetin, joka stabiloi pintaproteiineja, koska ne eivät antaa entsyymien uida lipidikaksoiskerrosta pitkin.

Solukalvolla on ympäristöstä erottava (este) ja samalla kuljetustoiminto. Voidaan sanoa, että tämä on sen tärkein tarkoitus. Sytoplasminen kalvo, jolla on lujuus ja selektiivinen läpäisevyys, ylläpitää solun sisäisen koostumuksen (sen homeostaasin ja eheyden) pysyvyyttä.

Tässä tapauksessa aineiden kuljetus tapahtuu eri tavoin. Kuljetus pitoisuusgradienttia pitkin sisältää aineiden siirtämisen alueelta, jolla on suurempi pitoisuus, alueelle, jolla on pienempi pitoisuus (diffuusio). Joten esimerkiksi kaasut diffuusoituvat (CO 2, O 2).

On myös kuljetusta pitoisuusgradienttia vastaan, mutta energiankulutuksella.

Kuljetus on passiivinen ja kevyt (kun joku kuljettaja auttaa häntä). Passiivinen diffuusio solukalvon läpi on mahdollista rasvaliukoisille aineille.

On olemassa erityisiä proteiineja, jotka tekevät kalvoista sokereita ja muita vesiliukoisia aineita läpäiseviksi. Nämä kantajat sitoutuvat kuljetettuihin molekyyleihin ja vetää ne kalvon läpi. Näin glukoosi kulkeutuu punasoluihin.

Yhdistettynä ulottuvat proteiinit voivat muodostaa huokosen tiettyjen aineiden liikkumista varten kalvon läpi. Tällaiset kantajat eivät liiku, vaan muodostavat kanavan kalvoon ja toimivat samalla tavalla kuin entsyymit sitoen tiettyä ainetta. Siirto tapahtuu proteiinin konformaation muutoksesta johtuen, minkä seurauksena kalvoon muodostuu kanavia. Esimerkki on natrium-kaliumpumppu.

Eukaryoottisolukalvon kuljetustoiminto toteutuu myös endosytoosin (ja eksosytoosin) kautta. Näiden mekanismien kautta suuret biopolymeerimolekyylit, jopa kokonaiset solut, pääsevät soluun (ja sieltä ulos). Endo- ja eksosytoosi eivät ole ominaisia ​​kaikille eukaryoottisoluille (prokaryooteilla ei ole sitä ollenkaan). Joten endosytoosia havaitaan alkueläimissä ja alemmissa selkärangattomissa; nisäkkäissä leukosyytit ja makrofagit imevät itseensä haitallisia aineita ja bakteereja, eli endosytoosi suorittaa elimistöä suojaavaa toimintaa.

Endosytoosi on jaettu fagosytoosi(sytoplasma ympäröi suuria hiukkasia) ja pinosytoosi(nestepisaroiden talteenotto siihen liuenneilla aineilla). Näiden prosessien mekanismi on suunnilleen sama. Imeytyneet aineet solun pinnalla ovat kalvon ympäröimiä. Muodostuu rakkula (fagosyyttinen tai pinosyyttinen), joka siirtyy sitten soluun.

Eksosytoosi on aineiden (hormonit, polysakkaridit, proteiinit, rasvat jne.) poistamista solusta sytoplasman kalvon avulla. Nämä aineet on suljettu kalvorakkuloihin, jotka sopivat solukalvoon. Molemmat kalvot sulautuvat yhteen ja sisältö on solun ulkopuolella.

Sytoplasminen kalvo suorittaa reseptoritoimintoa. Tätä varten sen ulkopuolella on rakenteita, jotka voivat tunnistaa kemiallisen tai fyysisen ärsykkeen. Jotkut plasmalemman läpi tunkeutuvista proteiineista liittyvät ulkopuolelta polysakkaridiketjuihin (muodostavat glykoproteiineja). Nämä ovat omituisia molekyylireseptoreita, jotka sieppaavat hormoneja. Kun tietty hormoni sitoutuu reseptoriinsa, se muuttaa sen rakennetta. Tämä puolestaan ​​laukaisee soluvastemekanismin. Samalla kanavat voivat avautua, ja tietyt aineet voivat alkaa päästä soluun tai poistua siitä.

Solukalvojen reseptoritoimintaa on tutkittu hyvin hormoninsuliinin vaikutuksen perusteella. Kun insuliini sitoutuu glykoproteiinireseptoriinsa, tämän proteiinin katalyyttinen solunsisäinen osa (entsyymi adenylaattisyklaasi) aktivoituu. Entsyymi syntetisoi syklistä AMP:tä ATP:stä. Se jo aktivoi tai estää erilaisia ​​solujen aineenvaihdunnan entsyymejä.

Sytoplasmisen kalvon reseptoritoiminto sisältää myös samantyyppisten naapurisolujen tunnistamisen. Tällaiset solut ovat kiinnittyneet toisiinsa erilaisilla solujen välisillä kontakteilla.

Kudoksissa solujen välisten kontaktien avulla solut voivat vaihtaa tietoja keskenään käyttämällä erityisesti syntetisoituja pienimolekyylisiä aineita. Eräs esimerkki tällaisesta vuorovaikutuksesta on kosketuksen esto, kun solut lopettavat kasvun saatuaan tiedon, että vapaa tila on varattu.

Solujen väliset kontaktit ovat yksinkertaisia ​​(eri solujen kalvot ovat vierekkäin), lukittuva (yhden solun kalvon tunkeutuminen toiseen), desmosomit (kun kalvot yhdistetään sytoplasmaan tunkeutuvilla poikittaisilla kuiduilla). Lisäksi on olemassa muunnos solujen välisistä kontakteista välittäjien (välittäjien) - synapsien - vuoksi. Niissä signaali välitetään paitsi kemiallisesti, myös sähköisesti. Synapsit välittävät signaaleja hermosolujen välillä sekä hermosta lihakseen.