bunková membrána tiež nazývaná plazmatická (alebo cytoplazmatická) membrána a plazmalema. Táto štruktúra nielenže oddeľuje vnútorný obsah bunky od vonkajšieho prostredia, ale vstupuje aj do zloženia väčšiny bunkových organel a jadra, čím ich oddeľuje od hyaloplazmy (cytosol) - viskózno-kvapalnej časti cytoplazmy. Dohodnime sa, že zavoláme cytoplazmatická membrána taký, ktorý oddeľuje obsah bunky od vonkajšieho prostredia. Zvyšné výrazy sa vzťahujú na všetky membrány.

Základom štruktúry bunkovej (biologickej) membrány je dvojitá vrstva lipidov (tukov). Tvorba takejto vrstvy je spojená s vlastnosťami ich molekúl. Lipidy sa vo vode nerozpúšťajú, ale vlastným spôsobom v nej kondenzujú. Jedna časť jednej molekuly lipidu je polárna hlava (je priťahovaná vodou, t.j. hydrofilná) a druhá je pár dlhých nepolárnych chvostov (táto časť molekuly je odpudzovaná vodou, t.j. hydrofóbna) . Táto štruktúra molekúl ich núti „skryť“ svoje chvosty pred vodou a otáčať ich polárne hlavy smerom k vode.

V dôsledku toho sa vytvorí lipidová dvojvrstva, v ktorej sú nepolárne chvosty vo vnútri (obrátené k sebe) a polárne hlavy smerom von (do vonkajšieho prostredia a cytoplazmy). Povrch takejto membrány je hydrofilný, ale vo vnútri je hydrofóbny.

V bunkových membránach medzi lipidmi prevládajú fosfolipidy (sú to komplexné lipidy). Ich hlavy obsahujú zvyšky kyseliny fosforečnej. Okrem fosfolipidov sú to glykolipidy (lipidy + sacharidy) a cholesterol (patrí medzi steroly). Ten dáva membráne tuhosť, ktorá sa nachádza v jej hrúbke medzi chvostmi zostávajúcich lipidov (cholesterol je úplne hydrofóbny).

V dôsledku elektrostatickej interakcie sú určité proteínové molekuly pripojené k nabitým hlavám lipidov, ktoré sa stávajú povrchovými membránovými proteínmi. Iné proteíny interagujú s nepolárnymi chvostíkmi, čiastočne klesajú do dvojvrstvy alebo do nej prenikajú skrz naskrz.

Bunková membrána teda pozostáva z dvojvrstvy lipidov, povrchových (periférnych), ponorených (polointegrálnych) a penetrujúcich (integrálnych) proteínov. Okrem toho sú niektoré proteíny a lipidy na vonkajšej strane membrány spojené so sacharidovými reťazcami.

to fluidná mozaika model membránovej štruktúry bol predložený v 70. rokoch XX storočia. Predtým sa predpokladal sendvičový model štruktúry, podľa ktorého je lipidová dvojvrstva umiestnená vo vnútri a na vnútornej a vonkajšej strane membrány je pokrytá súvislými vrstvami povrchových proteínov. Nahromadenie experimentálnych údajov však túto hypotézu vyvrátilo.

Hrúbka membrán v rôznych bunkách je asi 8 nm. Membrány (aj rôzne strany jednej) sa od seba líšia percentom rôznych typov lipidov, bielkovín, enzymatickou aktivitou atď. Niektoré membrány sú tekutejšie a priepustnejšie, iné sú hustejšie.

Prestávky v bunkovej membráne sa ľahko spájajú v dôsledku fyzikálno-chemických charakteristík lipidovej dvojvrstvy. V rovine membrány sa pohybujú lipidy a proteíny (pokiaľ nie sú fixované cytoskeletom).

Funkcie bunkovej membrány

Väčšina proteínov ponorených do bunkovej membrány plní enzymatickú funkciu (sú to enzýmy). Často (najmä v membránach bunkových organel) sú enzýmy usporiadané v určitom poradí tak, že reakčné produkty katalyzované jedným enzýmom prechádzajú na druhý, potom tretí atď. Vytvorí sa dopravník, ktorý stabilizuje povrchové proteíny, pretože sa umožňujú enzýmom plávať pozdĺž lipidovej dvojvrstvy.

Bunková membrána plní vymedzujúcu (bariérovú) funkciu od okolia a zároveň transportnú funkciu. Dá sa povedať, že je to jeho najdôležitejší účel. Cytoplazmatická membrána, ktorá má pevnosť a selektívnu permeabilitu, udržuje stálosť vnútorného zloženia bunky (jej homeostázu a integritu).

V tomto prípade dochádza k transportu látok rôznymi spôsobmi. Transport pozdĺž koncentračného gradientu zahŕňa pohyb látok z oblasti s vyššou koncentráciou do oblasti s nižšou (difúzia). Takže napríklad plyny difundujú (CO 2, O 2).

Dochádza aj k transportu proti koncentračnému spádu, ale s výdajom energie.

Transport je pasívny a ľahký (keď mu pomáha nejaký nosič). Pre látky rozpustné v tukoch je možná pasívna difúzia cez bunkovú membránu.

Existujú špeciálne bielkoviny, vďaka ktorým sú membrány priepustné pre cukry a iné vo vode rozpustné látky. Tieto nosiče sa viažu na transportované molekuly a ťahajú ich cez membránu. Takto sa glukóza transportuje do červených krviniek.

Preklenutie proteínov, keď sa spojí, môže vytvoriť pór na pohyb určitých látok cez membránu. Takéto nosiče sa nepohybujú, ale tvoria kanál v membráne a fungujú podobne ako enzýmy, viažu špecifickú látku. Prenos sa uskutočňuje v dôsledku zmeny v konformácii proteínu, v dôsledku ktorej sa v membráne vytvárajú kanály. Príkladom je sodno-draselná pumpa.

Transportná funkcia membrány eukaryotickej bunky sa realizuje aj prostredníctvom endocytózy (a exocytózy). Prostredníctvom týchto mechanizmov sa do bunky (a von z nej) dostávajú veľké molekuly biopolymérov, dokonca celé bunky. Endo- a exocytóza nie sú charakteristické pre všetky eukaryotické bunky (prokaryoty ju nemajú vôbec). Takže endocytóza sa pozoruje u prvokov a nižších bezstavovcov; u cicavcov absorbujú leukocyty a makrofágy škodlivé látky a baktérie, t.j. endocytóza plní pre telo ochrannú funkciu.

Endocytóza sa delí na fagocytóza(cytoplazma obaľuje veľké častice) a pinocytóza(zachytenie kvapiek kvapaliny s látkami v nej rozpustenými). Mechanizmus týchto procesov je približne rovnaký. Absorbované látky na povrchu bunky sú obklopené membránou. Vytvorí sa vezikula (fagocytárna alebo pinocytická), ktorá sa potom presunie do bunky.

Exocytóza je odstraňovanie látok z bunky cytoplazmatickou membránou (hormóny, polysacharidy, bielkoviny, tuky atď.). Tieto látky sú uzavreté v membránových vezikulách, ktoré zapadajú do bunkovej membrány. Obe membrány sa spájajú a obsah je mimo bunky.

Cytoplazmatická membrána plní funkciu receptora. K tomu sa na jeho vonkajšej strane nachádzajú štruktúry, ktoré dokážu rozpoznať chemický alebo fyzikálny podnet. Niektoré z proteínov prenikajúcich do plazmalemy sú zvonka spojené s polysacharidovými reťazcami (tvoria glykoproteíny). Sú to zvláštne molekulárne receptory, ktoré zachytávajú hormóny. Keď sa konkrétny hormón naviaže na svoj receptor, zmení svoju štruktúru. To zase spúšťa mechanizmus bunkovej odozvy. Súčasne sa môžu otvoriť kanály a určité látky môžu začať vstupovať do bunky alebo z nej byť odstránené.

Receptorová funkcia bunkových membrán bola dobre študovaná na základe pôsobenia hormónu inzulínu. Keď sa inzulín naviaže na svoj glykoproteínový receptor, aktivuje sa katalytická intracelulárna časť tohto proteínu (enzým adenylátcykláza). Enzým syntetizuje cyklický AMP z ATP. Už aktivuje alebo inhibuje rôzne enzýmy bunkového metabolizmu.

Receptorová funkcia cytoplazmatickej membrány zahŕňa aj rozpoznávanie susedných buniek rovnakého typu. Takéto bunky sú navzájom spojené rôznymi medzibunkovými kontaktmi.

V tkanivách si pomocou medzibunkových kontaktov môžu bunky medzi sebou vymieňať informácie pomocou špeciálne syntetizovaných látok s nízkou molekulovou hmotnosťou. Jedným z príkladov takejto interakcie je kontaktná inhibícia, keď bunky prestanú rásť po prijatí informácie, že voľný priestor je obsadený.

Medzibunkové kontakty sú jednoduché (membrány rôznych buniek spolu susedia), uzamykacie (invaginácia membrány jednej bunky do druhej), desmozómy (keď sú membrány spojené zväzkami priečnych vlákien prenikajúcich do cytoplazmy). Okrem toho existuje variant medzibunkových kontaktov v dôsledku mediátorov (sprostredkovateľov) - synapsií. V nich sa signál prenáša nielen chemicky, ale aj elektricky. Synapsie prenášajú signály medzi nervovými bunkami, ako aj z nervu do svalu.

bunková membrána- ide o bunkovú membránu, ktorá plní tieto funkcie: oddelenie obsahu bunky a vonkajšieho prostredia, selektívny transport látok (výmena s vonkajším prostredím pre bunku), miesto niektorých biochemických reakcií, integrácia buniek do tkanív a recepcie.

Bunkové membrány sa delia na plazmatické (intracelulárne) a vonkajšie. Hlavnou vlastnosťou akejkoľvek membrány je polopriepustnosť, to znamená schopnosť prechádzať iba určitými látkami. To umožňuje selektívnu výmenu medzi bunkou a vonkajším prostredím alebo výmenu medzi kompartmentmi bunky.

Plazmatické membrány sú lipoproteínové štruktúry. Lipidy spontánne vytvárajú dvojvrstvu (dvojvrstvu), v nej „plávajú“ membránové proteíny. V membránach je niekoľko tisíc rôznych proteínov: štruktúrne, nosiče, enzýmy atď. Medzi molekulami proteínov sú póry, cez ktoré prechádzajú hydrofilné látky (lipidová dvojvrstva bráni ich priamemu prenikaniu do bunky). Na niektoré molekuly na povrchu membrány sú naviazané glykozylové skupiny (monosacharidy a polysacharidy), ktoré sa podieľajú na procese rozpoznávania buniek pri tvorbe tkaniva.

Membrány sa líšia svojou hrúbkou, zvyčajne medzi 5 a 10 nm. Hrúbka je určená veľkosťou molekuly amfifilného lipidu a je 5,3 nm. Ďalšie zvýšenie hrúbky membrány je spôsobené veľkosťou komplexov membránových proteínov. V závislosti od vonkajších podmienok (cholesterol je regulátor) sa štruktúra dvojvrstvy môže meniť tak, že sa stáva hustejšou alebo tekutejšou - od toho závisí rýchlosť pohybu látok po membránach.

Medzi bunkové membrány patria: plazmalema, karyolema, membrány endoplazmatického retikula, Golgiho aparát, lyzozómy, peroxizómy, mitochondrie, inklúzie atď.

Lipidy sú nerozpustné vo vode (hydrofóbnosť), ale ľahko rozpustné v organických rozpúšťadlách a tukoch (lipofilita). Zloženie lipidov v rôznych membránach nie je rovnaké. Plazmatická membrána napríklad obsahuje veľa cholesterolu. Z lipidov v membráne sú to najčastejšie fosfolipidy (glycerofosfatidy), sfingomyelíny (sfingolipidy), glykolipidy a cholesterol.

Fosfolipidy, sfingomyelíny, glykolipidy pozostávajú z dvoch funkčne odlišných častí: hydrofóbne nepolárne, ktoré nenesú náboje - „chvosty“, pozostávajúce z mastných kyselín, a hydrofilné, obsahujúce nabité polárne „hlavy“ – alkoholové skupiny (napríklad glycerol) .

Hydrofóbna časť molekuly sa zvyčajne skladá z dvoch mastných kyselín. Jedna z kyselín je obmedzujúca a druhá je nenasýtená. To určuje schopnosť lipidov spontánne vytvárať dvojvrstvové (bilipidové) membránové štruktúry. Membránové lipidy plnia tieto funkcie: bariéra, transport, mikroprostredie proteínov, elektrický odpor membrány.

Membrány sa navzájom líšia súborom proteínových molekúl. Mnohé membránové proteíny pozostávajú z oblastí bohatých na polárne aminokyseliny (prenášajúce náboj) a oblastí s nepolárnymi aminokyselinami (glycín, alanín, valín, leucín). Takéto proteíny v lipidových vrstvách membrán sú umiestnené tak, že ich nepolárne oblasti sú akoby ponorené do "tukovej" časti membrány, kde sa nachádzajú hydrofóbne oblasti lipidov. Polárna (hydrofilná) časť týchto proteínov interaguje s lipidovými hlavami a je otočená smerom k vodnej fáze.

Biologické membrány majú spoločné vlastnosti:

membrány sú uzavreté systémy, ktoré nedovoľujú, aby sa obsah bunky a jej kompartmentov premiešal. Porušenie integrity membrány môže viesť k bunkovej smrti;

povrchová (rovinná, laterálna) pohyblivosť. V membránach dochádza k nepretržitému pohybu látok po povrchu;

asymetria membrány. Štruktúra vonkajších a povrchových vrstiev je chemicky, štruktúrne a funkčne heterogénna.

Cytoplazma- povinná časť bunky, uzavretá medzi plazmatickou membránou a jadrom; Delí sa na hyaloplazmu (hlavná látka cytoplazmy), organely (trvalé zložky cytoplazmy) a inklúzie (dočasné zložky cytoplazmy). Chemické zloženie cytoplazmy: základom je voda (60-90% celkovej hmotnosti cytoplazmy), rôzne organické a anorganické zlúčeniny. Cytoplazma je alkalická. Charakteristickým znakom cytoplazmy eukaryotickej bunky je neustály pohyb ( cyklóza). Detekuje sa predovšetkým pohybom bunkových organel, ako sú chloroplasty. Ak sa pohyb cytoplazmy zastaví, bunka odumrie, pretože len v neustálom pohybe môže vykonávať svoje funkcie.

Hyaloplazma ( cytosol) je bezfarebný, slizký, hustý a priehľadný koloidný roztok. Práve v ňom prebiehajú všetky metabolické procesy, zabezpečuje prepojenie jadra a všetkých organel. V závislosti od prevahy kvapalnej časti alebo veľkých molekúl v hyaloplazme sa rozlišujú dve formy hyaloplazmy: sol- tekutejšia hyaloplazma a gél- hustejšia hyaloplazma. Medzi nimi sú možné vzájomné prechody: gél sa zmení na sól a naopak.

Funkcie cytoplazmy:

1. integrácia všetkých komponentov bunky do jedného systému,
2. prostredie pre prechod mnohých biochemických a fyziologických procesov,
3. prostredie pre existenciu a fungovanie organel.

Bunkové steny

Bunkové steny obmedziť eukaryotické bunky. V každej bunkovej membráne možno rozlíšiť aspoň dve vrstvy. Vnútorná vrstva susedí s cytoplazmou a je reprezentovaná plazmatická membrána(synonymá - plazmaléma, bunková membrána, cytoplazmatická membrána), nad ktorými sa vytvára vonkajšia vrstva. V živočíšnej bunke je tenký a tzv glykokalyx(tvoria sa glykoproteínmi, glykolipidmi, lipoproteínmi), v rastlinnej bunke - hustá, tzv. bunková stena(tvorený celulózou).

Všetky biologické membrány majú spoločné štruktúrne znaky a vlastnosti. V súčasnosti všeobecne akceptované fluidná mozaika model membránovej štruktúry. Základom membrány je lipidová dvojvrstva, tvorená prevažne fosfolipidmi. Fosfolipidy sú triglyceridy, v ktorých je jeden zvyšok mastnej kyseliny nahradený zvyškom kyseliny fosforečnej; časť molekuly, v ktorej sa nachádza zvyšok kyseliny fosforečnej, sa nazýva hydrofilná hlava, časti, v ktorých sa nachádzajú zvyšky mastných kyselín, sa nazývajú hydrofóbne chvosty. V membráne sú fosfolipidy usporiadané striktne usporiadaným spôsobom: hydrofóbne chvosty molekúl smerujú k sebe a hydrofilné hlavy smerujú von, smerom k vode.

Okrem lipidov membrána obsahuje proteíny (v priemere ≈ 60 %). Určujú väčšinu špecifických funkcií membrány (transport určitých molekúl, katalýza reakcií, príjem a premena signálov z prostredia atď.). Rozlišujte: 1) periférne proteíny(umiestnené na vonkajšom alebo vnútornom povrchu lipidovej dvojvrstvy), 2) semiintegrálne proteíny(ponorené v lipidovej dvojvrstve do rôznych hĺbok), 3) integrálne alebo transmembránové proteíny(prenikajú membránou cez a cez, pričom sú v kontakte s vonkajším aj vnútorným prostredím bunky). Integrálne proteíny sa v niektorých prípadoch nazývajú kanálikové alebo kanáliky, pretože ich možno považovať za hydrofilné kanály, ktorými polárne molekuly prechádzajú do bunky (lipidová zložka membrány by ich neprepustila).

A - hydrofilná hlava fosfolipidu; C, hydrofóbne konce fosfolipidu; 1 - hydrofóbne oblasti proteínov E a F; 2, hydrofilné oblasti proteínu F; 3 - rozvetvený oligosacharidový reťazec pripojený k lipidu v molekule glykolipidu (glykolipidy sú menej bežné ako glykoproteíny); 4 - rozvetvený oligosacharidový reťazec pripojený k proteínu v molekule glykoproteínu; 5 - hydrofilný kanál (funguje ako pór, cez ktorý môžu prechádzať ióny a niektoré polárne molekuly).

Membrána môže obsahovať uhľohydráty (až 10%). Sacharidovú zložku membrán predstavujú oligosacharidové alebo polysacharidové reťazce spojené s proteínovými molekulami (glykoproteíny) alebo lipidmi (glykolipidy). V zásade sú sacharidy umiestnené na vonkajšom povrchu membrány. Sacharidy zabezpečujú receptorové funkcie membrány. V živočíšnych bunkách tvoria glykoproteíny epimembránový komplex, glykokalyx, hrubý niekoľko desiatok nanometrov. Nachádza sa v ňom veľa bunkových receptorov, s jeho pomocou dochádza k bunkovej adhézii.

Molekuly bielkovín, sacharidov a lipidov sú mobilné, schopné sa pohybovať v rovine membrány. Hrúbka plazmatickej membrány je približne 7,5 nm.

Membránové funkcie

Membrány vykonávajú tieto funkcie:

1. oddelenie bunkového obsahu od vonkajšieho prostredia,
2. regulácia metabolizmu medzi bunkou a prostredím,
3. rozdelenie bunky na kompartmenty ("kompartmenty"),
4. umiestnenie "enzymatických dopravníkov",
5. zabezpečenie komunikácie medzi bunkami v tkanivách mnohobunkových organizmov (adhézia),
6. rozpoznávanie signálu.

Najdôležitejšie vlastnosť membrány- selektívna priepustnosť, t.j. membrány sú vysoko priepustné pre niektoré látky alebo molekuly a slabo (alebo úplne nepriepustné) pre iné. Táto vlastnosť je základom regulačnej funkcie membrán, ktorá zabezpečuje výmenu látok medzi bunkou a vonkajším prostredím. Proces, ktorým látky prechádzajú cez bunkovú membránu, sa nazýva transport látok. Rozlišujte: 1) pasívna doprava- proces prechodu látok bez energie; 2) aktívny transport- proces odovzdávania látok, ktorý súvisí s nákladmi na energiu.

O pasívna doprava látky sa presúvajú z oblasti s vyššou koncentráciou do oblasti s nižšou, t.j. pozdĺž koncentračného gradientu. V každom roztoku sú molekuly rozpúšťadla a rozpustenej látky. Proces pohybu molekúl rozpustenej látky sa nazýva difúzia, pohyb molekúl rozpúšťadla sa nazýva osmóza. Ak je molekula nabitá, jej transport je ovplyvnený elektrickým gradientom. Preto sa často hovorí o elektrochemickom gradiente, ktorý kombinuje oba gradienty. Rýchlosť dopravy závisí od veľkosti stúpania.

Rozlišujú sa tieto druhy pasívnej dopravy: 1) jednoduchá difúzia- transport látok priamo cez lipidovú dvojvrstvu (kyslík, oxid uhličitý); 2) difúzia cez membránové kanály- transport cez proteíny tvoriace kanál (Na +, K +, Ca 2+, Cl -); 3) uľahčená difúzia- transport látok pomocou špeciálnych transportných proteínov, z ktorých každý je zodpovedný za pohyb určitých molekúl alebo skupín príbuzných molekúl (glukóza, aminokyseliny, nukleotidy); štyri) osmóza- transport molekúl vody (vo všetkých biologických systémoch je rozpúšťadlom voda).

Potreba aktívny transport nastáva vtedy, keď je potrebné zabezpečiť prenos molekúl cez membránu proti elektrochemickému gradientu. Tento transport je realizovaný špeciálnymi nosnými proteínmi, ktorých činnosť si vyžaduje energetický výdaj. Zdrojom energie sú molekuly ATP. Aktívny transport zahŕňa: 1) Na + /K + -pumpu (sodno-draslíková pumpa), 2) endocytózu, 3) exocytózu.

Práca Na + /K + -čerpadlo. Pre normálne fungovanie musí bunka udržiavať určitý pomer iónov K + a Na + v cytoplazme a vo vonkajšom prostredí. Koncentrácia K + vo vnútri bunky by mala byť výrazne vyššia ako mimo nej a Na + - naopak. Treba poznamenať, že Na + a K + môžu voľne difundovať cez membránové póry. Na+/K+ pumpa pôsobí proti vyrovnávaniu týchto koncentrácií iónov a aktívne pumpuje Na+ z bunky a K+ do bunky. Na+/K+-pumpa je transmembránový proteín schopný konformačných zmien, takže môže pripojiť K+ aj Na+. Cyklus činnosti Na + /K + -pumpy možno rozdeliť do nasledujúcich fáz: 1) pripojenie Na + z vnútra membrány, 2) fosforylácia proteínu pumpy, 3) uvoľnenie Na + v extracelulárnom prostredí. priestor, 4) pripojenie K + z vonkajšej strany membrány, 5) defosforylácia proteínu pumpy, 6) uvoľnenie K + v intracelulárnom priestore. Sodno-draslíková pumpa spotrebuje takmer tretinu všetkej energie potrebnej pre život bunky. Počas jedného cyklu prevádzky pumpa odčerpá 3Na + z článku a pumpuje 2K +.

Endocytóza- proces absorpcie veľkých častíc a makromolekúl bunkou. Existujú dva typy endocytózy: 1) fagocytóza- zachytávanie a absorpcia veľkých častíc (bunky, časti buniek, makromolekuly) a 2) pinocytóza- zachytávanie a absorpcia tekutého materiálu (roztok, koloidný roztok, suspenzia). Fenomén fagocytózy objavil I.I. Mechnikov v roku 1882. Plazmatická membrána tvorí pri endocytóze invagináciu, jej okraje splývajú a do cytoplazmy sa zašnurujú štruktúry ohraničené od cytoplazmy jedinou membránou. Mnoho prvokov a niektoré leukocyty sú schopné fagocytózy. Pinocytóza sa pozoruje v epiteliálnych bunkách čreva, v endoteli krvných kapilár.

Exocytóza- reverzný proces endocytózy: odstránenie rôznych látok z bunky. Počas exocytózy sa membrána vezikuly spojí s vonkajšou cytoplazmatickou membránou, obsah vezikuly sa odstráni mimo bunky a jej membrána sa začlení do vonkajšej cytoplazmatickej membrány. Z buniek žliaz s vnútornou sekréciou sa tak vylučujú hormóny a v prvokoch zostáva nestrávená potrava.

Ísť do prednáška číslo 5„Bunečná teória. Typy bunkovej organizácie»

Ísť do prednáška číslo 7"Eukaryotická bunka: štruktúra a funkcie organel"

Prevažná väčšina organizmov žijúcich na Zemi pozostáva z buniek, ktoré sú do značnej miery podobné svojim chemickým zložením, štruktúrou a životnou aktivitou. V každej bunke prebieha metabolizmus a premena energie. Bunkové delenie je základom procesov rastu a reprodukcie organizmov. Bunka je teda jednotkou štruktúry, vývoja a reprodukcie organizmov.

Bunka môže existovať iba ako integrálny systém, ktorý je nedeliteľný na časti. Celistvosť bunky zabezpečujú biologické membrány. Bunka je prvkom systému vyššieho rangu - organizmu. Časti a organely bunky pozostávajúce z komplexných molekúl sú integrálnymi systémami nižšej úrovne.

Bunka je otvorený systém spojený s prostredím prostredníctvom výmeny hmoty a energie. Ide o funkčný systém, v ktorom každá molekula vykonáva určité funkcie. Bunka má stabilitu, schopnosť samoregulácie a sebareprodukcie.

Bunka je samosprávny systém. Riadiaci genetický systém bunky predstavujú komplexné makromolekuly - nukleové kyseliny (DNA a RNA).

V rokoch 1838-1839. Nemeckí biológovia M. Schleiden a T. Schwann zhrnuli poznatky o bunke a sformulovali hlavné stanovisko bunkovej teórie, ktorej podstatou je, že všetky organizmy, rastlinné aj živočíšne, pozostávajú z buniek.

V roku 1859 R. Virchow opísal proces bunkového delenia a sformuloval jedno z najdôležitejších ustanovení bunkovej teórie: "Každá bunka pochádza z inej bunky." Nové bunky vznikajú v dôsledku delenia materskej bunky a nie z nebunkovej látky, ako sa doteraz predpokladalo.

Objav vajíčok cicavcov ruským vedcom K. Baerom v roku 1826 viedol k záveru, že bunka je základom vývoja mnohobunkových organizmov.

Moderná bunková teória obsahuje nasledujúce ustanovenia:

1) bunka je jednotkou štruktúry a vývoja všetkých organizmov;

2) bunky organizmov z rôznych kráľovstiev voľne žijúcich živočíchov sú podobné štruktúrou, chemickým zložením, metabolizmom a hlavnými prejavmi životnej aktivity;

3) nové bunky vznikajú v dôsledku delenia materskej bunky;

4) v mnohobunkovom organizme tvoria bunky tkanivá;

5) Orgány sa skladajú z tkanív.

Zavedením moderných biologických, fyzikálnych a chemických výskumných metód do biológie bolo možné študovať štruktúru a fungovanie rôznych zložiek bunky. Jednou z metód na štúdium buniek je mikroskopia. Moderný svetelný mikroskop zväčšuje objekty 3000-krát a umožňuje vám vidieť najväčšie organely bunky, pozorovať pohyb cytoplazmy a delenie buniek.

Vynájdený v 40-tych rokoch. 20. storočie Elektrónový mikroskop poskytuje desaťtisícové a stotisícové zväčšenie. Elektrónový mikroskop používa namiesto svetla prúd elektrónov a namiesto šošoviek elektromagnetické polia. Preto elektrónový mikroskop poskytuje jasný obraz pri oveľa väčších zväčšeniach. Pomocou takéhoto mikroskopu bolo možné študovať štruktúru bunkových organel.

Pomocou tejto metódy sa študuje štruktúra a zloženie bunkových organel odstreďovanie. Rozdrvené tkanivá so zničenými bunkovými membránami sa umiestnia do skúmaviek a rotujú v centrifúge pri vysokej rýchlosti. Metóda je založená na skutočnosti, že rôzne bunkové organely majú rôznu hmotnosť a hustotu. Hustejšie organely sa ukladajú do skúmavky pri nízkych rýchlostiach odstreďovania, menej husté - pri vysokých. Tieto vrstvy sa študujú oddelene.

široko používaný metóda kultivácie buniek a tkanív, ktorá spočíva v tom, že z jednej alebo viacerých buniek na špeciálnom živnom médiu môžete získať skupinu rovnakého druhu živočíšnych alebo rastlinných buniek a dokonca vypestovať celú rastlinu. Pomocou tejto metódy môžete získať odpoveď na otázku, ako sa z jednej bunky tvoria rôzne tkanivá a orgány tela.

Hlavné ustanovenia bunkovej teórie prvýkrát sformulovali M. Schleiden a T. Schwann. Bunka je jednotkou štruktúry, života, reprodukcie a vývoja všetkých živých organizmov. Na štúdium buniek sa používajú metódy mikroskopie, centrifugácie, bunkových a tkanivových kultúr atď.

Bunky húb, rastlín a živočíchov majú veľa spoločného nielen v chemickom zložení, ale aj v štruktúre. Keď sa bunka skúma pod mikroskopom, sú v nej viditeľné rôzne štruktúry - organely. Každá organela plní špecifické funkcie. V bunke sú tri hlavné časti: plazmatická membrána, jadro a cytoplazma (obrázok 1).

plazmatická membrána oddeľuje bunku a jej obsah od okolia. Na obrázku 2 môžete vidieť: membránu tvoria dve vrstvy lipidov a molekuly proteínov prenikajú cez hrúbku membrány.

Hlavná funkcia plazmatickej membrány dopravy. Zabezpečuje prísun živín do bunky a odvod produktov látkovej premeny z nej.

Dôležitou vlastnosťou membrány je selektívna priepustnosť, alebo polopriepustnosť, umožňuje bunke interakciu s prostredím: do nej vstupujú a opúšťajú len určité látky. Malé molekuly vody a niektorých ďalších látok vstupujú do bunky difúziou, čiastočne cez póry v membráne.

Cukry, organické kyseliny, soli sú rozpustené v cytoplazme, bunkovej šťave vakuol rastlinných buniek. Navyše ich koncentrácia v bunke je oveľa vyššia ako v prostredí. Čím väčšia je koncentrácia týchto látok v bunke, tým viac absorbuje vodu. Je známe, že voda je neustále spotrebovaná bunkou, vďaka čomu sa zvyšuje koncentrácia bunkovej šťavy a voda sa opäť dostáva do bunky.

Vstup väčších molekúl (glukózy, aminokyselín) do bunky zabezpečujú transportné proteíny membrány, ktoré ich spojením s molekulami transportovaných látok prenášajú cez membránu. Na tomto procese sa podieľajú enzýmy, ktoré rozkladajú ATP.

Obrázok 1. Zovšeobecnená schéma štruktúry eukaryotickej bunky.
(kliknutím na obrázok sa obrázok zväčší)

Obrázok 2. Štruktúra plazmatickej membrány.
1 - piercingové veveričky, 2 - ponorené veveričky, 3 - vonkajšie veveričky

Obrázok 3. Schéma pinocytózy a fagocytózy.

Ešte väčšie molekuly proteínov a polysacharidov vstupujú do bunky fagocytózou (z gr. fagovia- požierajúci a kitos- cieva, bunka) a kvapky tekutiny - pinocytózou (z gréčtiny. pinot- piť a kitos) (obr. 3).

Živočíšne bunky, na rozdiel od rastlinných, obklopuje mäkký a pružný „kožuch“, tvorený prevažne molekulami polysacharidov, ktoré naviazaním na niektoré membránové proteíny a lipidy bunku zvonku obklopujú. Zloženie polysacharidov je špecifické pre rôzne tkanivá, vďaka čomu sa bunky navzájom „spoznávajú“ a spájajú.

Rastlinné bunky takýto „kožuch“ nemajú. Nad plazmatickou membránou majú membránu vyplnenú pórmi. bunková stena pozostáva prevažne z celulózy. Vlákna cytoplazmy sa tiahnu z bunky do bunky cez póry a spájajú bunky navzájom. Takto sa uskutočňuje spojenie medzi bunkami a dosahuje sa celistvosť tela.

Bunková membrána v rastlinách zohráva úlohu pevnej kostry a chráni bunku pred poškodením.

Väčšina baktérií a všetky huby majú bunkovú membránu, len jej chemické zloženie je iné. V hubách pozostáva z látky podobnej chitínu.

Bunky húb, rastlín a živočíchov majú podobnú štruktúru. V bunke sú tri hlavné časti: jadro, cytoplazma a plazmatická membrána. Plazmatická membrána je tvorená lipidmi a proteínmi. Zabezpečuje vstup látok do bunky a ich uvoľňovanie z bunky. V bunkách rastlín, húb a väčšiny baktérií je nad plazmatickou membránou bunková membrána. Vykonáva ochrannú funkciu a hrá úlohu kostry. V rastlinách sa bunková stena skladá z celulózy, zatiaľ čo v hubách je tvorená látkou podobnou chitínu. Živočíšne bunky sú pokryté polysacharidmi, ktoré poskytujú kontakty medzi bunkami toho istého tkaniva.

Viete, že prevažná časť bunky je cytoplazme. Pozostáva z vody, aminokyselín, bielkovín, sacharidov, ATP, iónov neorganických látok. Cytoplazma obsahuje jadro a organely bunky. V ňom sa látky presúvajú z jednej časti bunky do druhej. Cytoplazma zabezpečuje interakciu všetkých organel. Tu prebiehajú chemické reakcie.

Celá cytoplazma je preniknutá tenkými proteínovými mikrotubulami, ktoré sa tvoria bunkový cytoskelet vďaka čomu si zachováva svoj stály tvar. Bunkový cytoskelet je flexibilný, pretože mikrotubuly sú schopné meniť svoju polohu, pohybovať sa z jedného konca a skracovať sa z druhého. Do bunky vstupujú rôzne látky. Čo sa s nimi deje v klietke?

V lyzozómoch - malých zaoblených membránových vezikulách (pozri obr. 1) sa molekuly zložitých organických látok rozkladajú pomocou hydrolytických enzýmov na jednoduchšie molekuly. Napríklad bielkoviny sa rozkladajú na aminokyseliny, polysacharidy na monosacharidy, tuky na glycerol a mastné kyseliny. Pre túto funkciu sa lyzozómy často označujú ako „tráviace stanice“ bunky.

Ak je membrána lyzozómov zničená, potom enzýmy v nich obsiahnuté môžu stráviť samotnú bunku. Preto sa niekedy lyzozómy nazývajú „nástroje na zabíjanie bunky“.

Enzymatická oxidácia malých molekúl aminokyselín, monosacharidov, mastných kyselín a alkoholov vytvorených v lyzozómoch na oxid uhličitý a vodu začína v cytoplazme a končí v iných organelách - mitochondrie. Mitochondrie sú tyčinkovité, vláknité alebo guľovité organely, oddelené od cytoplazmy dvoma membránami (obr. 4). Vonkajšia membrána je hladká, zatiaľ čo vnútorná membrána tvorí záhyby - cristae ktoré zväčšujú jeho povrch. Na vnútornej membráne sa nachádzajú enzýmy zapojené do oxidačných reakcií organických látok na oxid uhličitý a vodu. V tomto prípade sa uvoľňuje energia, ktorú bunka ukladá do molekúl ATP. Preto sa mitochondrie nazývajú „elektrárne“ bunky.

V bunke sa organické látky nielen oxidujú, ale aj syntetizujú. Syntéza lipidov a uhľohydrátov sa uskutočňuje na endoplazmatickom retikule - EPS (obr. 5) a proteínov - na ribozómoch. Čo je EPS? Ide o systém tubulov a cisterien, ktorých steny sú tvorené membránou. Prenikajú celou cytoplazmou. Prostredníctvom ER kanálov sa látky presúvajú do rôznych častí bunky.

Existuje hladký a hrubý EPS. Na povrchu hladkého EPS sa za účasti enzýmov syntetizujú sacharidy a lipidy. Drsnosť EPS je daná malými zaoblenými telesami umiestnenými na ňom - ribozómy(pozri obr. 1), ktoré sa podieľajú na syntéze bielkovín.

K syntéze organických látok dochádza v plastidy nachádza iba v rastlinných bunkách.

Ryža. 4. Schéma štruktúry mitochondrií.
1.- vonkajšia membrána; 2.- vnútorná membrána; 3.- záhyby vnútornej blany - cristae.

Ryža. 5. Schéma štruktúry hrubého EPS.

Ryža. 6. Schéma štruktúry chloroplastu.
1.- vonkajšia membrána; 2.- vnútorná membrána; 3.- vnútorný obsah chloroplastu; 4. - záhyby vnútornej membrány, zhromaždené v "stohoch" a tvoriacich grana.

V bezfarebných plastidoch - leukoplasty(z gréčtiny. leukózy- biele a plastos- vytvorený) škrob sa hromadí. Zemiakové hľuzy sú veľmi bohaté na leukoplasty. Žltá, oranžová, červená farba je daná plodom a kvetom chromoplasty(z gréčtiny. chróm- farba a plastos). Syntetizujú pigmenty zapojené do fotosyntézy, - karotenoidy. V živote rastlín, dôležitosť chloroplasty(z gréčtiny. chlór- zelenkasté a plastos) - zelené plastidy. Na obrázku 6 môžete vidieť, že chloroplasty sú pokryté dvoma membránami: vonkajšou a vnútornou. Vnútorná membrána tvorí záhyby; medzi záhybmi sú bubliny naukladané v hromadách - zrná. Zrná obsahujú molekuly chlorofylu, ktoré sa podieľajú na fotosyntéze. Každý chloroplast obsahuje asi 50 zŕn usporiadaných do šachovnicového vzoru. Toto usporiadanie zaisťuje maximálne osvetlenie každého zrna.

V cytoplazme sa môžu hromadiť proteíny, lipidy, sacharidy vo forme zŕn, kryštálov, kvapiek. Títo začlenenie- rezervovať živiny, ktoré bunka spotrebuje podľa potreby.

V rastlinných bunkách sa časť zásobných živín, ako aj produkty rozpadu, hromadí v bunkovej šťave vakuol (pozri obr. 1). Môžu tvoriť až 90 % objemu rastlinnej bunky. Živočíšne bunky majú dočasné vakuoly, ktoré nezaberajú viac ako 5% ich objemu.

Ryža. 7. Schéma štruktúry Golgiho komplexu.

Na obrázku 7 vidíte systém dutín obklopených membránou. to golgiho komplex, ktorý plní v bunke rôzne funkcie: podieľa sa na akumulácii a transporte látok, ich odstraňovaní z bunky, tvorbe lyzozómov, bunkovej membrány. Napríklad molekuly celulózy vstupujú do dutiny Golgiho komplexu, ktoré sa pomocou bublín presúvajú na povrch bunky a sú zahrnuté v bunkovej membráne.

Väčšina buniek sa rozmnožuje delením. Tento proces zahŕňa bunkové centrum. Pozostáva z dvoch centriol obklopených hustou cytoplazmou (pozri obr. 1). Na začiatku delenia sa centrioly rozchádzajú smerom k pólom bunky. Odchádzajú z nich proteínové filamenty, ktoré sú spojené s chromozómami a zabezpečujú ich rovnomerné rozdelenie medzi dve dcérske bunky.

Všetky organely bunky sú úzko prepojené. Napríklad proteínové molekuly sú syntetizované v ribozómoch, sú transportované cez EPS kanály do rôznych častí bunky a proteíny sú zničené v lyzozómoch. Novo syntetizované molekuly sa používajú na budovanie bunkových štruktúr alebo sa akumulujú v cytoplazme a vakuolách ako rezervné živiny.

Bunka je naplnená cytoplazmou. Cytoplazma obsahuje jadro a rôzne organely: lyzozómy, mitochondrie, plastidy, vakuoly, ER, bunkové centrum, Golgiho komplex. Líšia sa svojou štruktúrou a funkciami. Všetky organely cytoplazmy navzájom interagujú a zabezpečujú normálne fungovanie bunky.

Tabuľka 1. ŠTRUKTÚRA BUNKY

ORGANELES	ŠTRUKTÚRA A VLASTNOSTI	FUNKCIE
Shell	Pozostáva z celulózy. Obklopuje rastlinné bunky. Má póry	Dodáva bunke silu, udržuje určitý tvar, chráni. Je kostra rastlín
vonkajšia bunková membrána	Dvojmembránová bunková štruktúra. Skladá sa z bilipidovej vrstvy a mozaikovo roztrúsených bielkovín, sacharidy sú umiestnené vonku. Polopriepustná	Obmedzuje živý obsah buniek všetkých organizmov. Zabezpečuje selektívnu priepustnosť, chráni, reguluje rovnováhu voda-soľ, výmenu s vonkajším prostredím.
Endoplazmatické retikulum (ER)	jednoduchá membránová štruktúra. Systém tubulov, tubulov, cisterien. Preniká do celej cytoplazmy bunky. Hladký ER a granulovaný ER s ribozómami	Rozdeľuje bunku do oddelených kompartmentov, kde prebiehajú chemické procesy. Zabezpečuje komunikáciu a transport látok v bunke. Syntéza proteínov prebieha na granulárnom endoplazmatickom retikule. Na hladkej - syntéze lipidov
Golgiho aparát	jednoduchá membránová štruktúra. Systém bublín, nádrží, v ktorých sa nachádzajú produkty syntézy a rozpadu	Zabezpečuje balenie a odstraňovanie látok z bunky, tvorí primárne lyzozómy
lyzozómy	Jednomembránové sférické bunkové štruktúry. Obsahuje hydrolytické enzýmy	Zabezpečuje rozklad makromolekulárnych látok, intracelulárne trávenie
Ribozómy	Bezmembránové hubovité štruktúry. Pozostáva z malých a veľkých podjednotiek	Obsiahnuté v jadre, cytoplazme a na granulovanom endoplazmatickom retikule. Podieľa sa na biosyntéze bielkovín.
Mitochondrie	Dvojmembránové podlhovasté organely. Vonkajšia membrána je hladká, vnútorná tvorí cristae. vyplnené matricou. Existuje mitochondriálna DNA, RNA, ribozómy. Poloautonómna štruktúra	Sú to energetické stanice buniek. Zabezpečujú dýchací proces - oxidáciu organických látok kyslíkom. Prebieha syntéza ATP
Plastidy Chloroplasty	charakteristické pre rastlinné bunky. Dvojmembránové, poloautonómne podlhovasté organely. Vo vnútri sú vyplnené strómou, v ktorej sa nachádzajú grana. Grana sú tvorené z membránových štruktúr - tylakoidov. Má DNA, RNA, ribozómy	Prebieha fotosyntéza. Na membránach tylakoidov prebiehajú reakcie svetlej fázy, v stróme - tmavej fázy. Syntéza sacharidov
Chromoplasty	Dvojmembránové guľovité organely. Obsahuje pigmenty: červená, oranžová, žltá. Vytvorené z chloroplastov	Dajte farbu kvetom a ovociu. Vytvorené na jeseň z chloroplastov, dodávajú listom žltú farbu
Leukoplasty	Dvojmembránové nefarbené sférické plastidy. Vo svetle sa môžu premeniť na chloroplasty	Uchováva živiny vo forme škrobových zŕn
Cell Center	nemembránové štruktúry. Pozostáva z dvoch centriolov a centrosféry	Tvorí vreteno bunkového delenia, podieľa sa na delení. Bunky sa po rozdelení zdvojnásobia
Vákuola	charakteristické pre rastlinnú bunku. Membránová dutina vyplnená bunkovou šťavou	Reguluje osmotický tlak bunky. Akumuluje živiny a odpadové produkty bunky
Nucleus	Hlavná zložka bunky. Obklopený dvojvrstvovou poréznou jadrovou membránou. naplnené karyoplazmou. Obsahuje DNA vo forme chromozómov (chromatín)	Reguluje všetky procesy v bunke. Zabezpečuje prenos dedičných informácií. Počet chromozómov je pre každý druh konštantný. Podporuje replikáciu DNA a syntézu RNA
jadierko	Tmavá formácia v jadre, ktorá nie je oddelená od karyoplazmy	Miesto tvorby ribozómov
Organely pohybu. Cilia. Flagella	Výrastky cytoplazmy obklopené membránou	Zabezpečte pohyb buniek, odstránenie prachových častíc (ciliárny epitel)

Najdôležitejšia úloha v životnej činnosti a bunkovom delení húb, rastlín a živočíchov patrí jadru a chromozómom, ktoré sa v ňom nachádzajú. Väčšina buniek týchto organizmov má jedno jadro, ale existujú aj viacjadrové bunky, napríklad svalové bunky. Jadro sa nachádza v cytoplazme a má okrúhly alebo oválny tvar. Je pokrytý plášťom pozostávajúcim z dvoch membrán. Jadrová membrána má póry, cez ktoré prebieha výmena látok medzi jadrom a cytoplazmou. Jadro je naplnené jadrovou šťavou, ktorá obsahuje jadierka a chromozómy.

Nucleoli sú „dielne na výrobu“ ribozómov, ktoré sa tvoria z ribozomálnej RNA vytvorenej v jadre a proteínov syntetizovaných v cytoplazme.

Hlavná funkcia jadra - ukladanie a prenos dedičných informácií - je spojená s chromozómov. Každý typ organizmu má svoj vlastný súbor chromozómov: určitý počet, tvar a veľkosť.

Všetky bunky tela okrem pohlavných buniek sú tzv somatická(z gréčtiny. sumca- telo). Bunky organizmu toho istého druhu obsahujú rovnakú sadu chromozómov. Napríklad u ľudí obsahuje každá bunka tela 46 chromozómov, v ovocnej muške Drosophila - 8 chromozómov.

Somatické bunky majú zvyčajne dvojitú sadu chromozómov. To sa nazýva diploidný a označené 2 n. Takže človek má 23 párov chromozómov, to znamená 2 n= 46. Pohlavné bunky obsahujú o polovicu menej chromozómov. Je to single resp haploidný, súprava. Osoba 1 n = 23.

Všetky chromozómy v somatických bunkách, na rozdiel od chromozómov v zárodočných bunkách, sú spárované. Chromozómy, ktoré tvoria jeden pár, sú navzájom identické. Spárované chromozómy sa nazývajú homológne. Chromozómy, ktoré patria do rôznych párov a líšia sa tvarom a veľkosťou, sa nazývajú nehomologické(obr. 8).

U niektorých druhov môže byť počet chromozómov rovnaký. Napríklad v červenej ďateline a hrášku 2 n= 14. Ich chromozómy sa však líšia tvarom, veľkosťou, nukleotidovým zložením molekúl DNA.

Ryža. 8. Súbor chromozómov v bunkách Drosophila.

Ryža. 9. Štruktúra chromozómu.

Pre pochopenie úlohy chromozómov pri prenose dedičnej informácie je potrebné oboznámiť sa s ich štruktúrou a chemickým zložením.

Chromozómy nedeliacej sa bunky vyzerajú ako dlhé tenké vlákna. Každý chromozóm pred delením bunky pozostáva z dvoch rovnakých vlákien - chromatidy, ktoré sú spojené medzi zužovacími plutvami - (obr. 9).

Chromozómy sú tvorené DNA a proteínmi. Keďže zloženie nukleotidov DNA sa medzi jednotlivými druhmi líši, zloženie chromozómov je pre každý druh jedinečné.

Každá bunka okrem baktérií má jadro obsahujúce jadierka a chromozómy. Každý druh je charakterizovaný špecifickým súborom chromozómov: počtom, tvarom a veľkosťou. V somatických bunkách väčšiny organizmov je sada chromozómov diploidná, v pohlavných bunkách haploidná. Párové chromozómy sa nazývajú homológne. Chromozómy sú tvorené DNA a proteínmi. Molekuly DNA zabezpečujú ukladanie a prenos dedičných informácií z bunky do bunky a z organizmu do organizmu.

Po spracovaní týchto tém by ste mali byť schopní:

1. Povedzte, v akých prípadoch je potrebné použiť svetelný mikroskop (štruktúru), transmisný elektrónový mikroskop.
2. Popíšte stavbu bunkovej membrány a vysvetlite vzťah medzi štruktúrou membrány a jej schopnosťou vymieňať si látky medzi bunkou a prostredím.
3. Definujte procesy: difúzia, facilitovaná difúzia, aktívny transport, endocytóza, exocytóza a osmóza. Poukázať na rozdiely medzi týmito procesmi.
4. Pomenujte funkcie štruktúr a uveďte, v ktorých bunkách (rastlinných, živočíšnych alebo prokaryotických) sa nachádzajú: jadro, jadrová membrána, nukleoplazma, chromozómy, plazmatická membrána, ribozóm, mitochondrie, bunková stena, chloroplast, vakuola, lyzozóm, hladké endoplazmatické retikulum ( agranulárne) a drsné (granulárne), bunkové centrum, Golgiho aparát, cilium, bičík, mezozóm, pili alebo fimbrie.
5. Vymenuj aspoň tri znaky, podľa ktorých možno odlíšiť rastlinnú bunku od živočíšnej.
6. Uveďte hlavné rozdiely medzi prokaryotickými a eukaryotickými bunkami.

Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. "Všeobecná biológia". Moskva, "Osvietenie", 2000

• Téma 1. "Plazmová membrána." §1, §8 s. 5;20
• Téma 2. "Klietka." § 8-10 s. 20-30
• Téma 3. "Prokaryotická bunka. Vírusy." §11 s. 31-34

Bunková membrána rastliny je jednou z organel, ktorá obaľuje cytoplazmu a slúži ako špecifická bariéra medzi vnútorným obsahom a vonkajším prostredím. Tento organoid má aj iné názvy akceptované v biologickej vede: plazmatická membrána, plazmalema a cytolema. Naplno sa študoval až relatívne nedávno – v sedemdesiatych rokoch minulého storočia sa prelom v štúdiu spája s príchodom prvých elektrónových mikroskopov, ktoré výskumníkom značne uľahčili prácu. Úplne prvé vedecké experimenty, ktoré sa týkali plazmalemy a získali dôležité výsledky, sa uskutočnili v roku 1925. Bunková membrána rastlinnej bunky má vlastnosti, ktoré ju odlišujú od podobnej živočíšnej organely. Tento článok podrobne rozoberie tieto funkcie.

A funkcie sa v rôznych organizmoch príliš nelíšia. Väčšina druhov má nasledujúcu štruktúru plazmatickej membrány:

1. vonkajšia vrstva. Pozostáva z bielkovín, nie je súvislá, má vo svojej štruktúre špeciálne kanály, pozostávajúce z iónov, ktoré slúžia na transport látok vo vnútri, ktoré nie sú schopné samostatne prekonať strednú vrstvu.
2. stredná vrstva. Inak - bilipidové alebo mastné. Je tekutý a relatívne homogénny, pretože do neho môžu preniknúť rôzne typy proteínov prítomných vo vonkajších vrstvách. Obsahuje niekoľko typov lipidov: fosfolipidy, cholesterol a glykolipidy. Cholesterol nie je vždy prítomný. Lipidy majú hlavu, ktorá sa považuje za hydrofilnú, ako aj dva dlhé konce, ktoré sú naopak hydrofóbne.
3. Vnútorná vrstva. Podobne ako vonkajšia vrstva pozostáva z bielkovín. Proteínové vrstvy majú tiež špeciálne prstencové lipidy, ktoré im slúžia ako ochranný film a zabezpečujú ich prácu.

Proteínové vrstvy membrány rastlinných buniek sa skladajú z:

• integrálne proteíny. Distribuované po celej šírke plazmalemy;
• polointegrálny. Vložené vnútri, ale neprechádzajú cez cytolemu;
• periférne. Prítomný iba na povrchu.

Vzhľadom na vyššie uvedené, čo je väčšinou rovnaké u rôznych druhov, stále má malé rozdiely v organizmoch, ako sú rastliny, huby a baktérie. Aby sme pochopili podstatu týchto rozdielov, je potrebné zvážiť úlohy, ktoré plazmalema rieši v rastlinných organizmoch.

Pozrite si video o štruktúre bunky a bunkovej membráne.

Bunková membrána rastliny plní nasledujúce funkcie:

1. Doprava. Podporuje príjem základných živín. Reguluje celkovú výmenu bunky s vonkajším prostredím.
2. Matrix. Zodpovedá za umiestnenie iných vnútorných organel, fixuje ich polohu a podporuje ich vzájomnú interakciu.
3. Regulácia energetického metabolizmu. Zabezpečuje tok rôznych procesov, od fotosyntézy až po bunkové dýchanie. Tieto procesy by boli nemožné bez proteínových kanálov plazmalemy.
4. Produkcia enzýmov. Enzýmy sa produkujú v proteínových vrstvách plazmatických membrán niektorých buniek.

V živočíšnych a rastlinných bunkách je štruktúra bunkovej membrány identická, ale funkcie, ktoré vykonávajú, sú odlišné. Dá sa to vysvetliť prítomnosťou rastlín. Táto stena je ďalším organoidom, ktorý zvonku pokrýva cytolemu a v dôsledku toho preberá niektoré z jej funkcií.

Funkcie, ktoré preberá bunková stena:

• ochranný. Táto stena je pevná, čo pomáha predchádzať mechanickému poškodeniu. Tiež selektívne prepúšťa molekuly dovnútra, čím zabraňuje vniknutiu tých, ktoré sú patogénne;
• tvorba zásob. Niektoré užitočné látky sa ukladajú do steny na použitie v prípade nepriaznivých podmienok, ako aj na zabezpečenie rastu a vývoja;
• reguluje vnútorný tlak. Výkon tejto funkcie priamo súvisí so silou tela;
• interakcia s inými bunkami. Prítomnosť špeciálnych kanálov v stene vám umožňuje vymieňať si informácie o stave vonkajšieho prostredia.

Uvažovaná stena preberá množstvo funkcií, ktoré v živočíšnych organizmoch vykonáva cytolema. Z tohto dôvodu sa štruktúra membrány rastlín a niektorých iných druhov môže líšiť.

Hodnota cytolemy pre telo

Napriek tomu, že v rastlinách boli mnohé funkcie delegované z cytolemy na inú organelu, stále hrá veľmi dôležitú úlohu v živote organizmu.

Pomocou plazmalemy sa vyskytujú hlavné metabolické procesy vyjadrené nasledujúcimi reakciami:

1. Exocytóza. Uvoľňovanie látok, ktoré už boli predtým spracované alebo boli vytvorené špeciálne na vstup do vonkajšieho prostredia (napríklad hormóny alebo enzýmy), smerom von. Na ich odstránenie sa na vnútornom povrchu cytolemy vytvárajú špeciálne vezikuly, ktoré prechádzajú radmi lipidov a potom sa ich obsah uvoľňuje von.
2. Fagocytóza. Absorpcia častíc určitých živín cytolemou a ich ďalšie spracovanie. Za tento proces sú zodpovedné špeciálne bunky nazývané fagocyty, ktoré sú pripojené k cytoleme.
3. Pinocytóza. Absorpcia plazmalemou molekúl kvapaliny, ktoré sú v jej tesnej blízkosti. To sa deje pomocou špeciálnych bičíkov umiestnených na povrchu plazmalemy, vďaka čomu kvapalina, ktorá vstupuje na povrch, má formu kvapky a môže sa zachytiť.

V dôsledku prítomnosti iónových kanálov sa cez cytolemu dostáva množstvo látok potrebných pre život. Dôležitosť týchto kanálov možno len ťažko preceňovať, o ich význame svedčí prinajmenšom to, že ak kanály stratia svoj tón a prestanú správne plniť svoje funkcie, bunka začne hladovať kyslíkom, v dôsledku čoho po určitom čase môže sa zvrhnúť na rakovinovú bunku.

V rastlinnej bunke je za procesy výživy zodpovedná nielen cytolema, ale aj bunková stena, preto je také dôležité, aby kombinácia týchto organel bola v správnom stave, od toho priamo závisí život.

Myslíte si, že v materiáli boli naznačené všetky funkcie bunkovej membrány? Možno sú medzi vami tí najpozornejší, ktorí poznajú ešte jednu bezvýznamnú funkciu? Podeľte sa o svoje postrehy na