Solukalvo on ultraohut kalvo solun tai soluorganellin pinnalla, joka koostuu bimolekulaarisesta lipidien kerroksesta, johon on upotettu proteiineja ja polysakkarideja.

Kalvon toiminnot:

• · Este - tarjoaa säädellyn, valikoivan, 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 kuljettamisen, aineenvaihdunnan lopputuotteiden poistamisen, erilaisten aineiden erittymisen, ionigradienttien muodostumisen, optimaalisen pH:n ylläpidon solussa ja ionien pitoisuuden, jotka ovat välttämättömiä solujen toiminnan kannalta. soluentsyymit. Hiukkaset, jotka eivät jostain syystä pysty läpäisemään fosfolipidikaksoiskerrosta (esimerkiksi hydrofiilisten ominaisuuksien vuoksi, koska kalvo on sisällä hydrofobinen eikä päästä hydrofiilisiä aineita läpi, tai suuren koonsa vuoksi), mutta solulle välttämättömiä , voivat tunkeutua kalvon läpi erityisten kantajaproteiinien (kuljettajien) ja kanavaproteiinien kautta tai endosytoosin kautta. Passiivisessa kuljetuksessa aineet ylittävät lipidikaksoiskerroksen ilman energiankulutusta pitoisuusgradienttia pitkin diffuusion kautta. 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 kalvoproteiinien 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 sijaitsevat 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.
• Solun merkintä - kalvolla on antigeenejä, jotka toimivat markkereina - "tunnisteita", 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.

Jotkut proteiinimolekyylit diffundoituvat vapaasti lipidikerroksen tasossa; normaalitilassa solukalvon vastakkaisille puolille tulevat proteiinimolekyylien osat eivät muuta asemaansa.

Solukalvojen erityinen morfologia määrää niiden sähköiset ominaisuudet, joista tärkeimmät ovat kapasitanssi ja johtavuus.

Kapasitanssiominaisuudet määräytyvät pääasiassa fosfolipidikaksoiskerroksesta, joka on hydratoituneita ioneja läpäisemätön ja samalla riittävän ohut (noin 5 nm) varmistaakseen varausten tehokkaan erottumisen ja kertymisen sekä kationien ja anionien sähköstaattisen vuorovaikutuksen. Lisäksi solukalvojen kapasitiiviset ominaisuudet ovat yksi niistä syistä, jotka määräävät solukalvoilla tapahtuvien sähköisten prosessien ajalliset ominaisuudet.

Johtavuus (g) on ​​sähköisen resistanssin käänteisluku ja yhtä suuri kuin tietyn ionin transmembraanisen kokonaisvirran suhde arvoon, joka aiheutti sen transmembraanipotentiaalieron.

Erilaiset aineet voivat diffundoitua fosfolipidikaksoiskerroksen läpi, ja permeabiliteettiaste (P), eli solukalvon kyky läpäistä nämä aineet, riippuu diffuusoivan aineen pitoisuuksien eroista kalvon molemmilla puolilla, sen liukoisuudesta. lipideissä ja solukalvon ominaisuuksissa. Varautuneiden ionien diffuusionopeus kalvon vakiokentässä määräytyy ionien liikkuvuudesta, kalvon paksuudesta ja ionien jakautumisesta kalvossa. Muiden kuin elektrolyyttien osalta kalvon läpäisevyys ei vaikuta sen johtavuuteen, koska ei-elektrolyytit eivät kanna varauksia, eli ne eivät voi kuljettaa sähkövirtaa.

Kalvon johtavuus on sen ioninläpäisevyyden mitta. Johtavuuden kasvu osoittaa kalvon läpi kulkevien ionien määrän lisääntymistä.

Biologisten kalvojen tärkeä ominaisuus on juoksevuus. Kaikki solukalvot ovat liikkuvia nesterakenteita: suurin osa niistä muodostavista lipidi- ja proteiinimolekyyleistä pystyy liikkumaan melko nopeasti kalvon tasossa.

Solun rakenne

Soluteoria.

Suunnitelma

Solu on elävän organismin perusrakenneyksikkö.

1. Soluteoria.

2. Solun rakenne.

3. Solun evoluutio.

Vuonna 1665 R. Hooke löysi ensin kasvisolut. Vuonna 1674 A. Leeuwenhoek löysi eläinsolun. Vuonna 1839 T. Schwann ja M. Schleiden muotoilivat soluteorian. Soluteorian pääasiallinen kanta oli, että solu on elävien järjestelmien rakenteellinen ja toiminnallinen perusta. Mutta he uskoivat virheellisesti, että solut muodostuvat rakenteettomasta aineesta. Vuonna 1859 R. Virchow osoitti, että uusia soluja syntyy vain jakamalla aiemmat.

Soluteorian perussäännökset :

1) Solu on kaikkien elävien olentojen rakenteellinen ja toiminnallinen yksikkö. Kaikki elävät organismit koostuvat soluista.

2) Kaikki solut ovat pohjimmiltaan samanlaisia ​​kemialliselta koostumukseltaan ja aineenvaihduntaprosesseilta.

3) Uusia soluja muodostetaan jakamalla olemassa olevia.

4) Kaikki solut tallentavat ja toteuttavat perinnöllistä tietoa samalla tavalla.

5) Monisoluisen organismin elintärkeä toiminta kokonaisuudessaan johtuu sen muodostavien solujen vuorovaikutuksesta.

Rakenteen mukaan erotetaan 2 tyyppiä soluja:

prokaryootit

eukaryootit

Prokaryootteja ovat bakteerit ja sinilevät. Prokaryootit eroavat eukaryooteista seuraavasti: niillä ei ole kalvoorganelleja eukaryoottisolussa (mitokondriot, endoplasminen verkkokalvo, lysosomit, Golgi-kompleksi, kloroplastit).

Tärkein ero on, että niissä ei ole kalvon ympäröimää ydintä. Prokaryoottista DNA:ta edustaa yksi laskostunut pyöreä molekyyli. Prokaryooteista puuttuu myös solukeskuksen sentrioleja, joten ne eivät koskaan jakautu mitoosilla. Niille on ominaista amitoosi - suora nopea jakautuminen.

Eukaryoottisolut ovat yksi- ja monisoluisten organismien soluja. Ne koostuvat kolmesta pääkomponentista:

Solukalvo, joka ympäröi solua ja erottaa sen ulkoisesta ympäristöstä;

Sytoplasma, joka sisältää vettä, mineraalisuoloja, orgaanisia yhdisteitä, organelleja ja sulkeumia;

Ydin, joka sisältää solun geneettisen materiaalin.

1 - fosfolipidimolekyylin polaarinen pää

2 - fosfolipidimolekyylin rasvahappopyrstö

3 - kiinteä proteiini

4 - perifeerinen proteiini

5 - puoliintegroitu proteiini

6 - glykoproteiini

7 - glykolipidi

Ulompi solukalvo on luontainen kaikille soluille (eläimille ja kasveille), sen paksuus on noin 7,5 (jopa 10) nm ja se koostuu lipidi- ja proteiinimolekyyleistä.

Tällä hetkellä solukalvon rakentamisen neste-mosaiikkimalli on laajalle levinnyt. Tämän mallin mukaan lipidimolekyylit on järjestetty kahteen kerrokseen, jolloin niiden vettä hylkivät päät (hydrofobiset - rasvaliukoiset) ovat vastakkain ja vesiliukoiset (hydrofiiliset) - reunaan. Proteiinimolekyylit on upotettu lipidikerrokseen. Jotkut niistä sijaitsevat lipidiosan ulko- tai sisäpinnalla, toiset ovat osittain upotettuja tai tunkeutuvat kalvon läpi ja läpi.

Kalvotoiminnot :

Suojaava, raja, este;

Kuljetus;

Reseptori - suoritetaan proteiinien kustannuksella - reseptorit, joilla on selektiivinen kyky tietyille aineille (hormonit, antigeenit jne.), ovat kemiallisia vuorovaikutuksia niiden kanssa, johtavat signaaleja solun sisällä;

Osallistu solujen välisten kontaktien muodostukseen;

Ne tarjoavat joidenkin solujen liikkeen (amoeboidiliike).

Eläinsoluissa on ohut kerros glykokaliksia ulomman solukalvon päällä. Se on hiilihydraattien kompleksi lipidien ja hiilihydraattien ja proteiinien kanssa. Glykokaliksi osallistuu solujen välisiin vuorovaikutuksiin. Useimpien soluorganellien sytoplasmisilla kalvoilla on täsmälleen sama rakenne.

Kasvisoluissa sytoplasmisen kalvon ulkopuolella. soluseinä koostuu selluloosasta.

Aineiden kuljetus sytoplasman kalvon läpi .

On olemassa kaksi päämekanismia aineiden pääsylle soluun tai ulos solusta ulos:

1. Passiivinen kuljetus.

2. Aktiivinen kuljetus.

Passiivinen aineiden kuljetus tapahtuu ilman energiankulutusta. Esimerkki tällaisesta kuljetuksesta on diffuusio ja osmoosi, jossa molekyylien tai ionien liike tapahtuu korkean pitoisuuden alueelta pienemmän pitoisuuden alueelle, esimerkiksi vesimolekyylien.

Aktiivinen kuljetus - tämän tyyppisessä kuljetuksessa molekyylit tai ionit tunkeutuvat kalvoon pitoisuusgradienttia vastaan, mikä vaatii energiaa. Esimerkki aktiivisesta kuljetuksesta on natrium-kaliumpumppu, joka pumppaa aktiivisesti natriumia ulos solusta ja imee kaliumioneja ulkoisesta ympäristöstä siirtäen ne soluun. Pumppu on erityinen kalvoproteiini, joka saa sen liikkeelle ATP:n kanssa.

Aktiivinen kuljetus ylläpitää vakiona solutilavuutta ja kalvopotentiaalia.

Aineita voidaan kuljettaa endosytoosin ja eksosytoosin kautta.

Endosytoosi - aineiden tunkeutuminen soluun, eksosytoosi - ulos solusta.

Endosytoosin aikana plasmakalvo muodostaa invaginaatiota tai kasvaimia, jotka sitten ympäröivät aineen ja muuttuvat irti rakkuloiksi.

Endosytoosia on kahta tyyppiä:

1) fagosytoosi - kiinteiden hiukkasten (fagosyyttisolujen) imeytyminen,

2) pinosytoosi - nestemäisen materiaalin imeytyminen. Pinosytoosi on tyypillistä ameboidialkueläimille.

Eksosytoosin avulla soluista poistetaan erilaisia ​​aineita: ruoansulatusvakuoleista poistetaan sulamattomia ruokajäämiä, erityssoluista niiden nestemäinen salaisuus.

Sytoplasma -(sytoplasma + ydinmuodon protoplasma). Sytoplasma koostuu vetisestä jauhemaisesta aineesta (sytoplasminen matriisi, hyaloplasma, sytosoli) ja siinä olevista erilaisista organelleista ja sulkeumuksista.

Sisällytykset – solujen jätetuotteet. Inkluusioryhmiä on 3 - troofiset, erittävät (rauhassolut) ja erityiset (pigmentti) arvot.

Organellit - Nämä ovat pysyviä sytoplasman rakenteita, jotka suorittavat tiettyjä toimintoja solussa.

Kohdista yleismerkityt ja erityiset organellit. Erityisiä löytyy useimmista soluista, mutta niitä on merkittävä määrä vain soluissa, jotka suorittavat tietyn toiminnon. Näitä ovat suolen epiteelisolujen mikrovillit, henkitorven ja keuhkoputkien epiteelin värekarvot, siimot, myofibrillit (tarjoavat lihasten supistumista jne.).

Yleisesti tärkeitä organelleja ovat EPS, Golgi-kompleksi, mitokondriot, ribosomit, lysosomit, solukeskuksen sentriolit, peroksisomit, mikrotubulukset, mikrofilamentit. Kasvisolut sisältävät plastideja ja vakuoleja. Yleisesti tärkeät organellit voidaan jakaa organelleihin, joilla on kalvorakenne ja ei-kalvorakenne.

Kalvorakenteen omaavat organellit ovat kaksikalvoisia ja yksikalvoisia. Kaksikalvoisia soluja ovat mitokondriot ja plastidit. Yksikalvoon - endoplasminen verkkokalvo, Golgi-kompleksi, lysosomit, peroksisomit, vakuolit.

Kalvottomat organellit: ribosomit, solukeskus, mikrotubulukset, mikrofilamentit.

Mitokondriot – Nämä ovat pyöreitä tai soikeita organelleja. Ne koostuvat kahdesta kalvosta: sisäisestä ja ulkoisesta. Sisäkalvossa on kasvaimia - cristae, jotka jakavat mitokondriot osastoihin. Osastot on täytetty aineella - matriisilla. Matriisi sisältää DNA:ta, mRNA:ta, tRNA:ta, ribosomeja, kalsium- ja magnesiumsuoloja. Täällä tapahtuu proteiinien biosynteesi. Mitokondrioiden päätehtävä on energian synteesi ja sen kerääminen ATP-molekyyleihin. Uusia mitokondrioita muodostuu soluun vanhojen jakautumisen seurauksena.

plastidit – pääasiassa kasvisoluissa esiintyviä organelleja. Niitä on kolmea tyyppiä: vihreää pigmenttiä sisältävät kloroplastit; kromoplastit (punaiset, keltaiset, oranssit pigmentit); leukoplastit (värittömät).

Kloroplastit pystyvät vihreän pigmentin klorofyllin ansiosta syntetisoimaan orgaanisia aineita epäorgaanisista auringon energian avulla.

Kromoplastit antavat kukille ja hedelmille kirkkaita värejä.

Leukoplastit pystyvät keräämään vararavinteita: tärkkelystä, lipidejä, proteiineja jne.

Endoplasminen verkkokalvo ( EPS ) on monimutkainen järjestelmä tyhjiä ja kanavia, joita kalvot rajoittavat. On sileä (agranular) ja karkea (rakeinen) EPS. Smoothin kalvolla ei ole ribosomeja. Se sisältää lipidien, lipoproteiinien synteesin, myrkyllisten aineiden kerääntymisen ja poistamisen solusta. Rakeisen EPS:n kalvoilla on ribosomeja, joissa syntetisoidaan proteiineja. Sitten proteiinit tulevat Golgi-kompleksiin ja sieltä ulos.

Golgi-kompleksi (Golgi-laite) on pino litistettyjä kalvopusseja - säiliöitä ja niihin liittyvää kuplajärjestelmää. Säiliöiden pinoa kutsutaan diktyosomiksi.

Golgi-kompleksin toiminnot : proteiinien modifikaatio, polysakkaridisynteesi, aineiden kuljetus, solukalvon muodostuminen, lysosomien muodostuminen.

Lysosomit – ovat kalvoon sitoutuneita vesikkelejä, jotka sisältävät entsyymejä. Ne suorittavat aineiden solunsisäistä pilkkomista ja jaetaan primääriseen ja sekundaariseen. Primaariset lysosomit sisältävät entsyymejä inaktiivisessa muodossa. Eri aineiden organelleihin saapumisen jälkeen entsyymit aktivoituvat ja ruoansulatusprosessi alkaa - nämä ovat sekundaarisia lysosomeja.

Peroksisomit näyttävät kupilta, joita rajoittaa yksi kalvo. Ne sisältävät entsyymejä, jotka hajottavat vetyperoksidia, joka on myrkyllistä soluille.

Vacuoles – Nämä ovat kasvisoluorganelleja, jotka sisältävät solumehua. Solumehu voi sisältää ylimääräisiä ravinteita, pigmenttejä ja jätetuotteita. Vakuolit osallistuvat turgoripaineen muodostukseen, vesi-suola-aineenvaihdunnan säätelyyn.

Ribosomit – organellit, jotka koostuvat suurista ja pienistä alayksiköistä. Ne voivat sijaita joko ER:ssä tai vapaasti solussa muodostaen polysomeja. Ne koostuvat rRNA:sta ja proteiinista, ja niitä tuotetaan tumassa. Proteiinisynteesi tapahtuu ribosomeissa.

Solukeskus – löytyy eläinten, sienten, alempien kasvien soluista ja puuttuu korkeammista kasveista. Se koostuu kahdesta sentriolista ja säteilypallosta. Sentrioli on onton sylinterin muotoinen, jonka seinämä koostuu 9 mikrotubulusten tripletistä. Jakautuessaan solut muodostavat mitoottisen karan lankoja, jotka varmistavat mitoosin anafaasissa olevien kromatidien ja homologisten kromosomien hajoamisen meioosin aikana.

mikrotubulukset – eripituisia putkimaisia ​​muodostelmia. Ne ovat osa sentrioleja, mitoottista karaa, flagellaa, värejä, suorittavat tukitoiminnon, edistävät solunsisäisten rakenteiden liikkumista.

Mikrofilamentit – rihmamaisia ​​ohuita muodostumia, jotka sijaitsevat kaikkialla sytoplasmassa, mutta niitä on erityisen paljon solukalvon alla. Yhdessä mikrotubulusten kanssa ne muodostavat solun sytoskeleton, määrittävät sytoplasman virtauksen, rakkuloiden, kloroplastien ja muiden organellien solunsisäiset liikkeet.

Solukalvo, jota kutsutaan myös plasmalemmaksi, sytolemmaksi tai plasmakalvoksi, on luonteeltaan elastinen molekyylirakenne, joka koostuu erilaisista proteiineista ja lipideistä. Se erottaa minkä tahansa solun sisällön ulkoisesta ympäristöstä sääteleen siten sen suojaavia ominaisuuksia ja tarjoaa myös vaihdon ulkoisen ympäristön ja solun suoraan sisäisen sisällön välillä.

plasmakalvo

Plasmalemma on väliseinä, joka sijaitsee sisällä, suoraan kuoren takana. Se jakaa solun tiettyihin osastoihin, jotka on suunnattu osastoihin tai organelleihin. Ne sisältävät erityisiä ympäristöolosuhteita. Soluseinä peittää kokonaan koko solukalvon. Se näyttää kaksoiskerrokselta molekyylejä.

Perustiedot

Plasmalemman koostumus on fosfolipidejä tai, kuten niitä kutsutaan myös, kompleksilipideiksi. Fosfolipideillä on useita osia: häntä ja pää. Asiantuntijat kutsuvat hydrofobisia ja hydrofiilisiä osia: riippuen eläin- tai kasvisolun rakenteesta. Osat, joita kutsutaan pääksi, ovat solun sisäpuolelle ja hännät ulospäin. Plasmalemmit ovat rakenteellisesti muuttumattomia ja hyvin samankaltaisia ​​eri organismeissa; yleisin poikkeus voi olla archaea, jonka väliseinät koostuvat erilaisista alkoholeista ja glyserolista.

Plasmalemman paksuus noin 10 nm.

On väliseiniä, jotka ovat kalvon vieressä olevan osan ulkopuolella tai ulkopuolella - niitä kutsutaan pinnallisiksi. Jotkut proteiinityypit voivat olla eräänlaisia ​​kosketuspisteitä solukalvolle ja -kuorelle. Solun sisällä on sytoskeleton ja ulkoseinä. Tietyntyyppisiä integroituja proteiineja voidaan käyttää kanavina ioninkuljetusreseptoreissa (rinnakkain hermopäätteiden kanssa).

Jos käytät elektronimikroskooppia, saat tietoa, jonka perusteella voit rakentaa kaavion solun kaikkien osien rakenteesta sekä pääkomponenteista ja kalvoista. Ylempi laite koostuu kolmesta alajärjestelmästä:

• monimutkainen supramembraaninen inkluusio;
• sytoplasman tuki- ja liikuntaelimistöön, jossa on submembraaninen osa.

Tämä laite voidaan katsoa johtuvan solun sytoskeletonista. Sytoplasmaa, jossa on organelleja ja ydin, kutsutaan ydinlaitteistoksi. Sytoplasminen eli toisin sanoen plasmasolukalvo sijaitsee solukalvon alla.

Sana "kalvo" tulee latinan sanasta membrum, joka voidaan kääntää "ihoksi" tai "kuoriksi". Termiä ehdotettiin yli 200 vuotta sitten ja sitä kutsuttiin useammin solun reunoksi, mutta aikana, jolloin erilaisten elektronisten laitteiden käyttö aloitettiin, todettiin, että plasmasytolemmat muodostavat monia erilaisia ​​kalvon elementtejä.

Elementit ovat useimmiten rakenteellisia, kuten:

• mitokondriot;
• lysosomit;
• plastidit;
• väliseinät.

Yksi ensimmäisistä plasmalemman molekyylikoostumusta koskevista hypoteeseista esitettiin vuonna 1940 Isossa-Britanniassa sijaitsevassa tieteellisessä instituutissa. Jo vuonna 1960 William Roberts ehdotti maailmalle hypoteesia "Alkuainekalvosta". Hän oletti, että kaikki solun plasmakalvot koostuvat tietyistä osista, itse asiassa ne muodostuvat yleisperiaatteen mukaisesti kaikille organismien valtakunnille.

XX vuosisadan 70-luvun alussa löydettiin paljon tietoa, jonka perusteella vuonna 1972 australialaiset tutkijat ehdottivat uutta mosaiikki-nestemallia solujen rakenteesta.

Plasmakalvon rakenne

Vuoden 1972 malli on yleisesti tunnustettu tähän päivään asti. Eli nykyaikaisessa tieteessä useat kuoren kanssa työskentelevät tutkijat luottavat teoreettiseen työhön "Neste-mosaiikkimallin biologisen kalvon rakenne".

Proteiinimolekyylit liittyvät lipidikaksoiskerrokseen ja läpäisevät kokonaan koko kalvon - kiinteät proteiinit (yksi yleisimmistä nimistä on transmembraaniproteiinit).

Koostumuksen kuoressa on erilaisia ​​hiilihydraattikomponentteja, jotka näyttävät polysakkaridi- tai sakkaridiketjulta. Ketjua puolestaan ​​yhdistävät lipidit ja proteiinit. Proteiinimolekyylien yhdistämiä ketjuja kutsutaan glykoproteiineiksi ja lipidimolekyylejä kutsutaan glykosideiksi. Hiilihydraatit sijaitsevat kalvon ulkopuolella ja toimivat reseptoreina eläinsoluissa.

Glykoproteiini - ovat kalvon yläpuolisten toimintojen kompleksi. Sitä kutsutaan myös glycocalyxiksi (kreikan sanoista glik ja kalyx, mikä tarkoittaa "makeaa" ja "kuppia"). Kompleksi edistää solujen adheesiota.

Plasmakalvon toiminnot

Este

Auttaa erottamaan solumassan sisäiset komponentit niistä aineista, jotka ovat ulkopuolella. Suojaa kehoa erilaisten sille vieraiden aineiden pääsyltä ja auttaa ylläpitämään solunsisäistä tasapainoa.

Kuljetus

Solulla on oma "passiivinen kuljetus" ja se käyttää sitä energiankulutuksen vähentämiseen. Kuljetustoiminto toimii seuraavissa prosesseissa:

• endosytoosi;
• eksosytoosi;
• natrium- ja kaliumaineenvaihdunta.

Kalvon ulkopuolella on reseptori, jonka kohdalla tapahtuu hormonien ja erilaisten säätelymolekyylien sekoittuminen.

Passiivinen kuljetus Prosessi, jossa aine kulkee kalvon läpi ilman energiankulutusta. Toisin sanoen ainetta toimitetaan solun alueelta, jolla on korkea pitoisuus, sille puolelle, jossa pitoisuus on pienempi.

Niitä on kahta tyyppiä:

• yksinkertainen diffuusio- luonnostaan ​​pienille neutraaleille molekyyleille H2O, CO2 ja O2 ja joillekin hydrofobisille orgaanisille aineille, joilla on pieni molekyylipaino ja jotka vastaavasti kulkevat kalvon fosfolipidien läpi ilman ongelmia. Nämä molekyylit voivat läpäistä kalvon, kunnes pitoisuusgradientti on stabiili ja muuttumaton.
• Helpotettu diffuusio- ominaisuus useille hydrofiilisen tyypin molekyyleille. Ne voivat myös kulkea kalvon läpi pitoisuusgradientin jälkeen. Prosessi toteutetaan kuitenkin erilaisten proteiinien avulla, jotka muodostavat kalvoon spesifisiä ioniyhdisteiden kanavia.

aktiivinen kuljetus- tämä on eri komponenttien liikettä kalvon seinämän läpi gradientin sijaan. Tällainen siirto vaatii huomattavia energiaresurssien kuluja solussa. Useimmiten aktiivinen liikenne on pääasiallinen energiankulutuksen lähde.

Lajikkeita on useita aktiivinen kuljetus kantajaproteiinien mukana:

• Natrium-kalium pumppu. Tarvittavien mineraalien ja hivenaineiden saaminen solusta.
• Endosytoosi- prosessi, jossa solu vangitsee kiinteitä hiukkasia (fagosytoosi) tai erilaisia ​​pisaroita mitä tahansa nestettä (pinosytoosi).
• Eksosytoosi- prosessi, jossa tietyt hiukkaset vapautuvat solusta ulkoiseen ympäristöön. Prosessi on vastapaino endosytoosille.

Termi "endosytoosi" tulee kreikan sanoista "enda" (sisältä) ja "ketoosi" (kuppi, astia). Prosessi luonnehtii ulkoisen koostumuksen sieppaamista solun toimesta, ja se suoritetaan kalvorakkuloiden tuotannon aikana. Tätä termiä ehdotti vuonna 1965 belgialainen sytologian professori Christian Bales, joka tutki eri aineiden imeytymistä nisäkässoluihin sekä fagosytoosia ja pinosytoosia.

Fagosytoosi

Tapahtuu, kun solu vangitsee tiettyjä kiinteitä hiukkasia tai eläviä soluja. Ja pinosytoosi on prosessi, jossa solu sieppaa nestepisaroita. Fagosytoosi (kreikan sanoista "syöjä" ja "astia") on prosessi, jossa hyvin pieniä villieläinten esineitä sekä erilaisten yksisoluisten organismien kiinteitä osia vangitaan ja kulutetaan.

Prosessin löytö kuuluu venäläiselle fysiologille - Vjatšeslav Ivanovitš Mechnikoville, joka määritti prosessin suoraan, samalla kun hän suoritti erilaisia ​​testejä meritähtillä ja pienillä vesikirppuilla.

Yksisoluisten heterotrofisten organismien ravinto perustuu niiden kykyyn sulattaa ja siepata erilaisia ​​hiukkasia.

Mechnikov kuvasi algoritmin bakteerien imeytymiseksi ameeballa ja fagosytoosin yleisen periaatteen:

• adheesio - bakteerien tarttuminen solukalvoon;
• imeytyminen;
• rakkulan muodostuminen bakteerisolun kanssa;
• kuplan kupliminen.

Tämän perusteella fagosytoosiprosessi koostuu seuraavista vaiheista:

1. Imeytynyt hiukkanen kiinnittyy kalvoon.
2. Imeytynyt hiukkanen ympäröi kalvolla.
3. Kalvovesikkelin (fagosomin) muodostuminen.
4. Kalvovesikkelin (fagosomin) irtoaminen solun sisäpuolelle.
5. Fagosomin ja lysosomin yhdistyminen (sulatus) sekä hiukkasten sisäinen liike.

Täysi tai osittainen ruoansulatus voidaan havaita.

Osittaisen ruoansulatuksen tapauksessa muodostuu useimmiten jäännöskappale, joka pysyy solun sisällä jonkin aikaa. Ne jäännökset, jotka eivät hajoa, poistetaan (evakuoidaan) solusta eksosytoosin avulla. Evoluution aikana tämä fagosyyttinen taipumustoiminto erottui vähitellen ja siirtyi erilaisista yksisoluisista erikoistuneisiin soluihin (kuten ruoansulatuskanavaan nisäkkäissä ja sienissä) ja sitten erityisiin soluihin nisäkkäissä ja ihmisissä.

Veren lymfosyytit ja leukosyytit ovat alttiita fagosytoosille. Fagosytoosiprosessi itsessään vaatii suuren energiankulutuksen ja yhdistetään suoraan solukalvon ja lysosomin toimintaan, jotka sisältävät ruoansulatusentsyymejä.

pinosytoosi

Pinosytoosi on nesteen, jossa on erilaisia ​​aineita, sieppaamista solun pinnalle. Pinosytoosi-ilmiön löytö kuuluu tiedemiehelle Fitzgerald Lewisille. Tämä tapahtuma tapahtui vuonna 1932.

Pinosytoosi on yksi tärkeimmistä mekanismeista, joilla makromolekyyliyhdisteet, esimerkiksi erilaiset glykoproteiinit tai liukoiset proteiinit, pääsevät soluun. Pinosytoottinen aktiivisuus puolestaan ​​on mahdotonta ilman solun fysiologista tilaa ja riippuu sen koostumuksesta ja ympäristön koostumuksesta. Voimme havaita aktiivisimman pinosytoosin amebassa.

Ihmisillä pinosytoosia havaitaan suolistosoluissa, verisuonissa, munuaistiehyissä ja myös kasvavissa munasoluissa. Pinosytoosiprosessin kuvaamiseksi, joka suoritetaan ihmisen leukosyyttien avulla, voidaan tehdä plasmakalvon ulkonema. Tässä tapauksessa osat sidotaan ja erotetaan. Pinosytoosiprosessi vaatii energiankulutusta.

Pinosytoosiprosessin vaiheet:

1. Nestepisaroita ympäröivään solun ulompaan plasmalemmaan ilmestyy ohuita kasvaimia.
2. Tästä ulkokuoren osasta tulee ohuempi.
3. Kalvomaisen rakkulan muodostuminen.
4. Seinä murtuu (epäonnistuu).
5. Vesikkeli kulkee sytoplasmassa ja voi fuusioitua useiden rakkuloiden ja organellejen kanssa.

Eksosytoosi

Termi tulee kreikan sanoista "exo" - ulkoinen, ulkoinen ja "sytoosi" - astia, kulho. Prosessi koostuu tiettyjen hiukkasten vapauttamisesta soluosan toimesta ulkoiseen ympäristöön. Eksosytoosiprosessi on pinosytoosin vastakohta.

Ekosytoosiprosessissa solunsisäisen nesteen kuplat poistuvat solusta ja kulkeutuvat solun ulkokalvolle. Vesikkeleiden sisällä oleva sisältö voi vapautua ulospäin ja solukalvo sulautuu rakkuloiden kuoreen. Siten useimmat makromolekyyliyhdisteet esiintyvät tällä tavalla.

Eksosytoosi suorittaa useita tehtäviä:

• molekyylien kuljettaminen ulompaan solukalvoon;
• aineiden, esimerkiksi tiettyjen proteiinien tai fosfolipidien, kuljetus solun läpi, joita tarvitaan kasvuun ja kalvon alueen kasvuun;
• eri osien vapauttaminen tai liittäminen;
• aineenvaihdunnan aikana ilmenevien haitallisten ja myrkyllisten tuotteiden, esimerkiksi mahalaukun limakalvon solujen erittämän suolahapon, erittyminen;
• pepsinogeenin kuljetus sekä signaalimolekyylit, hormonit tai välittäjäaineet.

Biologisten kalvojen erityistoiminnot:

• impulssin synnyttäminen, joka tapahtuu hermotasolla, hermosolukalvon sisällä;
• polypeptidien synteesi sekä endoplasmisen retikulumin karkean ja sileän verkoston lipidien ja hiilihydraattien synteesi;
• valoenergian muutos ja sen muuntaminen kemialliseksi energiaksi.

Video

Videoltamme opit paljon mielenkiintoisia ja hyödyllisiä asioita solun rakenteesta.

Cell- tämä ei ole vain nestettä, entsyymejä ja muita aineita, vaan myös hyvin organisoituneita rakenteita, joita kutsutaan solunsisäisiksi organelleiksi. Solun organellit ovat yhtä tärkeitä kuin sen kemialliset komponentit. Joten ilman organelleja, kuten mitokondrioita, ravinteista uutetun energian saanti vähenee välittömästi 95%.

Suurin osa solun organelleista on peitetty kalvot koostuu pääasiassa lipideistä ja proteiineista. Siellä on solukalvoja, endoplasminen retikulumi, mitokondriot, lysosomit, Golgi-laite.

Lipidit ovat veteen liukenemattomia, joten ne muodostavat soluun esteen, joka estää veden ja vesiliukoisten aineiden liikkumisen osastosta toiseen. Proteiinimolekyylit tekevät kalvosta kuitenkin erilaisten aineiden läpäisevän erikoisrakenteiden, joita kutsutaan huokosiksi, kautta. Monet muut kalvoproteiinit ovat entsyymejä, jotka katalysoivat lukuisia kemiallisia reaktioita, joita käsitellään seuraavissa luvuissa.

Solu (tai plasma) kalvo on ohut, joustava ja elastinen rakenne, jonka paksuus on vain 7,5-10 nm. Se koostuu pääasiassa proteiineista ja lipideistä. Sen komponenttien likimääräinen suhde on seuraava: proteiinit - 55%, fosfolipidit - 25%, kolesteroli - 13%, muut lipidit - 4%, hiilihydraatit - 3%.

solukalvon lipidikerros estää veden tunkeutumisen. Kalvon perusta on lipidikaksoiskerros - ohut lipidikalvo, joka koostuu kahdesta yksikerroksisesta kerroksesta ja peittää solun kokonaan. Koko kalvossa on proteiineja suurten pallosten muodossa.

Kaavamainen esitys solukalvosta, joka heijastaa sen pääelementtejä
- fosfolipidikaksoiskerros ja suuri määrä kalvon pinnan yläpuolelle työntyviä proteiinimolekyylejä.
Hiilihydraattiketjut ovat kiinnittyneet proteiineihin ulkopinnalla
ja solun sisällä oleviin lisäproteiinimolekyyleihin (tätä ei näy kuvassa).

lipidikaksoiskerros koostuu pääasiassa fosfolipidimolekyyleistä. Tällaisen molekyylin toinen pää on hydrofiilinen, ts. veteen liukeneva (sillä sijaitsee fosfaattiryhmä), toinen on hydrofobinen, ts. liukenee vain rasvoihin (se sisältää rasvahappoa).

Johtuen siitä, että molekyylin hydrofobinen osa fosfolipidi hylkii vettä, mutta vetää puoleensa samojen molekyylien samankaltaiset osat, fosfolipideillä on luonnollinen ominaisuus kiinnittyä toisiinsa kalvon paksuudessa, kuten kuvassa 1 on esitetty. 2-3. Fosfaattiryhmän sisältävä hydrofiilinen osa muodostaa kaksi kalvopintaa: ulomman, joka on kosketuksessa solunulkoisen nesteen kanssa, ja sisemmän, joka on kosketuksessa solunsisäiseen nesteeseen.

Keskimmäinen lipidikerros glukoosin ja urean ioneja ja vesiliuoksia läpäisemätön. Rasvaliukoiset aineet, mukaan lukien happi, hiilidioksidi, alkoholi, päinvastoin, tunkeutuvat helposti tälle kalvon alueelle.

molekyylejä kalvoon kuuluva kolesteroli ovat myös luonnostaan ​​lipidejä, koska niiden steroidiryhmällä on korkea rasvaliukoisuus. Nämä molekyylit näyttävät liuenneen lipidikaksoiskerrokseen. Niiden päätarkoitus on säädellä kalvojen läpäisevyyttä (tai läpäisemättömyyttä) kehon nesteiden vesiliukoisille komponenteille. Lisäksi kolesteroli on tärkein kalvon viskositeetin säätelijä.

Solukalvon proteiinit. Kuvassa pallomaiset hiukkaset näkyvät lipidikaksoiskerroksessa - nämä ovat kalvoproteiineja, joista suurin osa on glykoproteiineja. On olemassa kahdenlaisia ​​kalvoproteiineja: (1) integraalit, jotka tunkeutuvat kalvon läpi; (2) reuna, joka työntyy vain yhden pinnan yläpuolelle saavuttamatta toista.

Monet kiinteät proteiinit muodostavat kanavia (tai huokosia), joiden kautta vesi ja vesiliukoiset aineet, erityisesti ionit, voivat diffundoitua solunsisäiseen ja ekstrasellulaariseen nesteeseen. Kanavien selektiivisyydestä johtuen jotkut aineet diffundoituvat paremmin kuin toiset.

Muut kiinteät proteiinit toimivat kantajaproteiineina, jotka kuljettavat aineita, joille lipidikaksoiskerros on läpäisemätön. Joskus kantajaproteiinit toimivat diffuusiota vastakkaiseen suuntaan, tällaista kuljetusta kutsutaan aktiiviseksi. Jotkut kiinteät proteiinit ovat entsyymejä.

Integraaliset kalvoproteiinit voivat toimia myös vesiliukoisten aineiden, mukaan lukien peptidihormonien, reseptoreina, koska kalvo on niitä läpäisemätön. Reseptoriproteiinin vuorovaikutus tietyn ligandin kanssa johtaa konformaatiomuutoksiin proteiinimolekyylissä, mikä puolestaan ​​stimuloi proteiinimolekyylin intrasellulaarisen segmentin entsymaattista aktiivisuutta tai signaalin siirtymistä reseptorista soluun toisen lähettimen avulla. Siten solukalvoon rakennetut kiinteät proteiinit osallistuvat sen prosessiin, joka siirtää tietoa ulkoisesta ympäristöstä soluun.

Perifeeristen kalvoproteiinien molekyylit liittyy usein integraalisiin proteiineihin. Useimmat perifeeriset proteiinit ovat entsyymejä tai toimivat välittäjänä aineiden kuljettamisessa kalvon huokosten läpi.