Tinutukoy ng panlabas na cytoplasmic membrane na nakapalibot sa cytoplasm ng bawat cell ang laki nito at tinitiyak na napanatili ang makabuluhang pagkakaiba sa pagitan ng mga nilalaman ng cellular at kapaligiran. Ang lamad ay nagsisilbing isang lubos na pumipili na filter na nagpapanatili ng pagkakaiba sa mga konsentrasyon ng ion sa magkabilang panig ng lamad at nagbibigay-daan sa mga nutrients na makapasok sa cell at mga basurang produkto na lumabas.

Ang lahat ng biological membrane ay mga ensemble ng mga molekula ng lipid at protina na pinagsasama-sama ng mga non-covalent na pakikipag-ugnayan. Ang mga molekula ng lipid at protina ay bumubuo ng tuluy-tuloy na double layer.

Ang lipid bilayer ay ang pangunahing istraktura ng lamad at nagbibigay ng medyo hindi natatagusan na hadlang sa karamihan ng mga molekulang nalulusaw sa tubig.

Ang mga molekula ng protina ay, kumbaga, "natunaw" sa lipid bilayer. Sa pamamagitan ng mga protina, ang iba't ibang mga pag-andar ng lamad ay ginagampanan: ang ilan sa kanila ay nagbibigay ng transportasyon ng ilang mga molekula papasok o palabas ng cell, ang iba ay mga enzyme at pinapagana ang mga reaksyon na nauugnay sa lamad, at ang iba pa ay nagsasagawa ng istrukturang koneksyon ng cytoskeleton sa extracellular matrix o nagsisilbing mga receptor para sa pagtanggap at pag-convert ng mga kemikal na signal mula sa kapaligiran.

Ang isang mahalagang pag-aari ng biological membranes ay pagkalikido. Ang lahat ng mga cell membrane ay mga mobile fluid structures: karamihan sa mga molekula ng lipid at protina na bumubuo sa kanila ay nakakagalaw nang medyo mabilis sa eroplano ng lamad. Ang isa pang pag-aari ng mga lamad ay ang kanilang kawalaan ng simetrya: pareho ng kanilang mga layer ay naiiba sa komposisyon ng lipid at protina, na sumasalamin sa mga pagkakaiba sa pagganap sa kanilang mga ibabaw.

Mga pag-andar ng panlabas na cytoplasmic membrane:

· hadlang - nagbibigay ng regulated, selective, passive at active metabolism sa kapaligiran. Tinitiyak ng selective permeability ang paghihiwalay ng cell at cellular compartments mula sa kapaligiran at nagbibigay sa kanila ng mga kinakailangang substance.

· transportasyon - sa pamamagitan ng lamad ay may transportasyon ng mga sangkap sa cell at palabas ng cell. Ang transportasyon sa pamamagitan ng mga lamad ay nagbibigay ng: ang paghahatid ng mga sustansya, ang pag-alis ng mga huling produkto ng metabolismo, ang pagtatago ng iba't ibang mga sangkap, ang paglikha ng mga ionic gradient, ang pagpapanatili ng naaangkop na pH at ionic na konsentrasyon sa cell, na kinakailangan para sa pagpapatakbo ng cellular enzymes.

Ang mga particle na sa ilang kadahilanan ay hindi nakatawid sa phospholipid bilayer (halimbawa, dahil sa mga katangian ng hydrophilic, dahil ang lamad sa loob ay hydrophobic at hindi pinapayagan ang mga hydrophilic na sangkap na dumaan, o dahil sa kanilang malaking sukat), ngunit kinakailangan para sa cell, maaaring tumagos sa lamad sa pamamagitan ng mga espesyal na carrier protein (transporter) at channel protein o sa pamamagitan ng endocytosis.

Sa passive transport, tumatawid ang mga substance sa lipid bilayer nang walang paggasta ng enerhiya, sa pamamagitan ng diffusion. Ang isang variant ng mekanismong ito ay pinadali ang pagsasabog, kung saan ang isang tiyak na molekula ay tumutulong sa isang sangkap na dumaan sa lamad. Maaaring may channel ang molekula na ito na nagpapahintulot lamang sa isang uri ng substance na dumaan.

Ang aktibong transportasyon ay nangangailangan ng enerhiya, dahil ito ay nangyayari laban sa isang gradient ng konsentrasyon. May mga espesyal na pump protein sa lamad, kabilang ang ATPase, na aktibong nagbobomba ng potassium ions (K+) sa cell at nagbobomba ng sodium ions (Na+) palabas dito.

matrix - nagbibigay ng isang tiyak na kamag-anak na posisyon at oryentasyon ng mga protina ng lamad, ang kanilang pinakamainam na pakikipag-ugnayan;

Mechanical - tinitiyak ang awtonomiya ng cell, ang mga intracellular na istruktura nito, pati na rin ang koneksyon sa iba pang mga cell (sa mga tisyu). Ang mga pader ng cell ay may mahalagang papel sa pagbibigay ng mekanikal na function, at sa mga hayop - intercellular substance.

enerhiya - sa panahon ng photosynthesis sa mga chloroplast at cellular respiration sa mitochondria, ang mga sistema ng paglipat ng enerhiya ay nagpapatakbo sa kanilang mga lamad, kung saan ang mga protina ay nakikilahok din;

receptor - ang ilang mga protina na nakaupo sa lamad ay mga receptor (mga molekula kung saan nakikita ng cell ang ilang mga signal).

Halimbawa, ang mga hormone na umiikot sa dugo ay kumikilos lamang sa mga target na selula na may mga receptor na tumutugma sa mga hormone na iyon. Ang mga neurotransmitter (mga kemikal na nagsasagawa ng mga nerve impulses) ay nagbubuklod din sa mga partikular na protina ng receptor sa mga target na selula.

enzymatic - ang mga protina ng lamad ay kadalasang mga enzyme. Halimbawa, ang mga lamad ng plasma ng mga selulang epithelial ng bituka ay naglalaman ng mga digestive enzymes.

· Pagpapatupad ng henerasyon at pagpapadaloy ng mga biopotential.

Sa tulong ng lamad, ang isang pare-parehong konsentrasyon ng mga ion ay pinananatili sa cell: ang konsentrasyon ng K + ion sa loob ng cell ay mas mataas kaysa sa labas, at ang konsentrasyon ng Na + ay mas mababa, na napakahalaga, dahil pinapanatili nito ang potensyal na pagkakaiba sa buong lamad at bumubuo ng isang nerve impulse.

cell marking - may mga antigens sa lamad na nagsisilbing marker - "mga label" na nagpapahintulot sa cell na makilala. Ito ay mga glycoprotein (iyon ay, mga protina na may mga branched oligosaccharide side chain na nakakabit sa kanila) na gumaganap ng papel na "mga antena". Dahil sa napakaraming mga configuration ng side chain, posibleng gumawa ng partikular na marker para sa bawat uri ng cell. Sa tulong ng mga marker, nakikilala ng mga cell ang iba pang mga cell at kumikilos kasabay ng mga ito, halimbawa, kapag bumubuo ng mga organ at tisyu. Pinapayagan din nito ang immune system na makilala ang mga dayuhang antigens.

cytoplasmic membrane, plasmalemma - ang pangunahing bahagi ng surface apparatus, pangkalahatan para sa lahat ng mga cell. Ang kapal nito ay humigit-kumulang 10 nm. Nililimitahan nito ang cytoplasm at pinoprotektahan ito mula sa mga panlabas na impluwensya, nakikibahagi sa mga proseso ng metabolismo sa kapaligiran.

Ang mga kemikal na sangkap ng lamad ay mga lipid at protina. Ang mga lipid ay bumubuo ng isang average ng 40% ng masa ng mga lamad. Ang Phospholipids ay nangingibabaw sa kanila. .

Ang mga molekula ng lipid ay nakaayos sa isang double layer (bilipid layer). Ang bawat molekula ng lipid ay nabuo ng isang polar hydrophilic head at non-polar hydrophobic tails. Sa cytoplasmic membrane, ang kanilang mga hydrophilic na ulo ay nakaharap sa panlabas at panloob na ibabaw ng lamad, at ang hydrophobic tails ay nakaharap sa loob ng lamad (Fig.).

Bilang karagdagan sa pangunahing bilipid layer, ang mga lamad ay naglalaman ng dalawang uri ng mga protina: peripheral at integral. paligid Ang mga protina ay nauugnay sa mga polar na ulo ng mga molekulang lipid sa pamamagitan ng mga pakikipag-ugnayang electrostatic. Hindi sila bumubuo ng tuluy-tuloy na layer. Ang mga peripheral na protina ay nagbubuklod sa plasmalemma sa mga istruktura ng supra- o submembrane ng surface apparatus.

integral ang mga protina ay higit pa o mas malalim na nahuhulog sa lamad, o tumagos dito (tingnan ang Fig.).

Sa ilang mga molekula ng lipid at protina ng plasmalemma ng mga selula ng hayop, ang mga molekula ng polysaccharides ay pinag-uugnay ng mga covalent bond. Ang kanilang maikli, mataas na branched na molekula ay bumubuo ng glycolipids at glycoproteins. Ang polysaccharide layer ay sumasakop sa buong ibabaw ng cell. Ito ay tinatawag na glycocalyx (mula sa lat. glycis- matamis at kallum- makapal na balat), at isang epimembrane complex ng isang selula ng hayop.

Mga function ng plasmalemma. Ang plasmalemma ay gumaganap ng hadlang, receptor at transport function.

pag-andar ng hadlang. Sa paligid ng cell mula sa lahat ng panig, ang cytoplasmic membrane ay gumaganap ng papel ng isang mekanikal na hadlang - isang hadlang sa pagitan ng kumplikadong organisadong mga nilalaman ng intracellular at panlabas na kapaligiran. Ang barrier function ay ibinibigay ng bilipid layer, na pumipigil sa mga nilalaman ng cell mula sa pagkalat at pinipigilan ang pagtagos ng mga dayuhang sangkap sa cell.

function ng receptor. Ang ilang mga protina ng lamad ay nakikilala ang ilang mga sangkap at nagbubuklod sa kanila. Kaya, ang mga protina ng receptor ay kasangkot sa pagpili ng mga molekula na pumapasok sa mga selula. Kasama sa mga protina ng receptor, halimbawa, ang mga B-lymphocyte antigen-recognizing receptors, hormone receptors, atbp. Ang mga integral na protina na nagsasagawa ng mga tiyak na enzymatic function na nagsasagawa ng mga proseso ng parietal digestion sa bituka ay maaari ding maiugnay sa ganitong uri.

Ang mga signal ng protina ay binuo din sa lamad ng plasma, na may kakayahang baguhin ang kanilang spatial na istraktura bilang tugon sa pagkilos ng iba't ibang mga kadahilanan sa kapaligiran at sa gayon ay nagpapadala ng mga signal sa cell. Samakatuwid, nagbibigay ang lamad ng plasma pagkamayamutin mga organismo (ang kakayahang makita ang stimuli at tumugon sa mga ito sa isang tiyak na paraan), pagpapalitan ng impormasyon sa pagitan ng cell at ng kapaligiran.

Sa pagpapatupad ng function ng receptor, bilang karagdagan sa mga protina ng lamad, ang mga elemento ng glycocalyx ay may mahalagang papel.

Ang pagkakaiba-iba at pagtitiyak ng mga hanay ng mga receptor sa ibabaw ng mga cell ay humahantong sa paglikha ng isang napaka-komplikadong sistema ng mga marker na ginagawang posible na makilala ang "sarili" na mga cell (ng parehong indibidwal o parehong species) mula sa "banyagang" mga cell. Ang mga katulad na selula ay pumapasok sa mga pakikipag-ugnayan sa isa't isa, na humahantong sa pagdirikit ng mga ibabaw (conjugation sa bakterya, pagbuo ng tissue sa mga hayop).

Ang lokalisasyon ng mga tiyak na receptor na tumutugon sa mga pisikal na kadahilanan ay nauugnay sa cytoplasmic membrane. Kaya, sa photosynthetic bacteria at cyanobacteria, ang mga receptor (chlorophylls) na nakikipag-ugnayan sa light quanta ay naisalokal sa mga lamad. Sa plasmalemma ng mga photosensitive na selula ng hayop mayroong isang espesyal na sistema ng mga photoreceptor (rhodopsin). Sa tulong ng mga photoreceptor, ang liwanag na signal ay na-convert sa isang kemikal na signal, na humahantong sa hitsura ng isang nerve impulse.

function ng transportasyon. Ang isa sa mga pangunahing pag-andar ng lamad ay ang transportasyon ng mga sangkap. Mayroong ilang pangunahing paraan ng pagdadala ng mga substance sa cytoplasmic membrane: diffusion, facilitated diffusion, aktibong transport at transport sa membrane packaging.

Pagsasabog- ang paggalaw ng mga sangkap sa pamamagitan ng lamad kasama ang gradient ng konsentrasyon (mula sa lugar kung saan mas mataas ang kanilang konsentrasyon hanggang sa lugar kung saan mas mababa ang kanilang konsentrasyon). Ang prosesong ito ay nangyayari nang walang paggasta ng enerhiya dahil sa magulong paggalaw ng mga molekula. Ang nagkakalat na transportasyon ng mga sangkap ay isinasagawa alinman sa pamamagitan ng bilipid layer (mga sangkap na natutunaw sa taba), o kasama ang pakikilahok ng mga protina ng transport ng lamad (Fig.). Sa kasong ito, ang mga transport protein ay bumubuo ng mga molecular complex - mga channel kung saan dumadaan ang mga dissolved molecule at ions.

Pinadali ang pagsasabog- nangyayari kapag ang mga espesyal na protina ng carrier ng lamad ay piling nagbubuklod sa isang partikular na ion o molekula at dinadala ang mga ito sa buong lamad. Sa kasong ito, ang mga transported particle ay gumagalaw kasama ang gradient ng konsentrasyon, ngunit mas mabilis kaysa sa maginoo na pagsasabog. Ang diffusion at facilitated diffusion ay passive mga paraan ng transportasyon.

Sa wakas, ang pinakamahalagang paraan ng transportasyon ay aktibong transportasyon ng lamad. Ang pangunahing pagkakaiba nito mula sa passive transport ay ang posibilidad ng paglilipat ng isang sangkap laban sa isang gradient ng konsentrasyon. Upang gawin ito, ang lamad ay may mga espesyal na bomba na nagpapatakbo gamit ang enerhiya (madalas na ATP).

Ang isa sa mga pinaka-karaniwang bomba ng lamad ay ang tinatawag na potassium-sodium ATPase (K\Na-ATPase). Salamat sa trabaho nito, ang mga Na + ions ay patuloy na inaalis mula sa cell at ang mga K + ions ay pumped in. Kaya, ang pagkakaiba sa pagitan ng mga konsentrasyon ng mga ion na ito ay pinananatili sa loob at labas ng cell, na sumasailalim sa maraming proseso ng bioelectrical at transportasyon.

Bilang resulta ng aktibong transportasyon sa tulong ng isang lamad na bomba, ang konsentrasyon ng Mg 2+ at Ca 2+ sa cell ay kinokontrol din.

Kasama ng mga ion, monosaccharides, amino acid at iba pang mga sangkap ang pumapasok sa cell sa pamamagitan ng aktibong transportasyon sa pamamagitan ng cytoplasmic membrane.

Ang isang kakaiba at medyo mahusay na pinag-aralan na uri ng transportasyon ng lamad ay transportasyon sa packaging ng lamad. Ito ay lalong mahalaga para sa mga protist cell, digestive at secretory cells, phagocytes, atbp. Pagkilala sa pagitan ng endocytosis at exocytosis - depende sa direksyon kung saan inililipat ang mga sangkap (papasok o palabas ng cell).

E docytosis (mula sa Greek. endon- loob at kitos- cell) - pagsipsip ng mga particle ng pagkain ng cell. Sa panahon ng endocytosis, ang isang tiyak na seksyon ng plasmalemma ay kumukuha, bumabalot sa extracellular na materyal, na nakapaloob ito sa isang pakete ng lamad na lumitaw dahil sa invagination ng lamad (Fig.).

Ang endocytosis ay nahahati sa phagocytosis(pagkuha at pagsipsip ng malalaking solids) at pinocytosis(pagsipsip ng likido). Sa pamamagitan ng endocytosis, isinasagawa ang nutrisyon ng mga heterotrophic protist, ang mga reaksyon ng depensa ng katawan (pagsipsip ng mga dayuhang particle ng mga leukocytes), atbp. Hindi ito tipikal para sa mga halaman at fungi (isipin kung bakit).

Exocytosis - transportasyon ng mga sangkap na nakapaloob sa isang pakete ng lamad mula sa cell patungo sa panlabas na kapaligiran. Ang vacuolar vesicle ay gumagalaw sa cytoplasmic membrane, sumasama dito, at ang mga nilalaman nito ay inilabas sa kapaligiran. Ang mga digestive enzymes, secretory granules, hormones, hemicellulose, atbp. ay tinatago sa ganitong paraan.

 1. Ano ang isang plasmalemma? Maaari ba itong makita gamit ang isang light microscope? 2. Ano ang kemikal na komposisyon at istraktura ng plasmalemma? 3. Ano ang mga tungkulin ng plasmalemma? 4. Anong mga substance at paano nagbibigay ng signaling function ng plasmalemma? 5. Paano gumagalaw ang mga sangkap sa isang lamad? 6. Ano ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng passive at aktibong transportasyon? 7. Ano ang mga pagkakatulad at pagkakaiba sa pagitan ng mga proseso ng phagocytosis at pinocytosis? Mga cell ng anong mga organismo ang maaaring magsagawa ng mga prosesong ito? Pangatwiranan ang iyong sagot.

Ang cytoplasmic membrane na naghihiwalay sa cytoplasm mula sa cell wall ay tinatawag na plasmalemma (plasma membrane), at ang naghihiwalay dito sa vacuole ay tinatawag na tonoplast (elementary membrane).

Sa kasalukuyan, ang fluid mosaic na modelo ng lamad ay ginagamit (Larawan 1.9), ayon sa kung saan ang lamad ay binubuo ng isang bilayer ng mga molekula ng lipid (phospholipids) na may mga hydrophilic na ulo at 2 hydrophobic tails na nakaharap sa loob ng layer. Bilang karagdagan sa mga lipid, ang mga lamad ay naglalaman din ng mga protina.

Mayroong 3 uri ng mga protina ng lamad na "lumulutang" sa bilayer: mga integral na protina na tumatagos sa buong kapal ng bilayer; semi-integral, hindi kumpleto ang pagtagos sa bilayer; peripheral, na nakakabit mula sa panlabas o panloob na bahagi ng lamad sa iba pang mga protina ng lamad. Ang mga protina ng lamad ay gumaganap ng iba't ibang mga pag-andar: ang ilan sa mga ito ay mga enzyme, ang iba ay kumikilos bilang mga carrier ng mga tiyak na molekula sa buong lamad o bumubuo ng mga hydrophilic pores kung saan maaaring dumaan ang mga polar molecule.

Ang isa sa mga pangunahing katangian ng mga lamad ng cell ay ang kanilang semipermeability: pumasa sila sa tubig, ngunit hindi pumasa sa mga sangkap na natunaw dito, ibig sabihin, mayroon silang selective permeability.

kanin. 1.9. Scheme ng istraktura ng isang biological membrane:

A - extracellular space; B - cytoplasm; 1 - bimolecular layer ng lipids; 2 - peripheral na protina; 3 - hydrophilic na rehiyon ng integral na protina; 4 - hydrophobic na rehiyon ng integral na protina; 5 - kadena ng karbohidrat

Transport sa mga lamad

Depende sa mga gastos sa enerhiya, ang transportasyon ng mga sangkap at ion sa pamamagitan ng lamad ay nahahati sa passive, na hindi nangangailangan ng enerhiya, at aktibo, na nauugnay sa pagkonsumo ng enerhiya. Kasama sa passive na transportasyon ang mga proseso tulad ng pagsasabog, pinadali na pagsasabog, osmosis.

Pagsasabog- ito ang proseso ng pagtagos ng mga molekula sa pamamagitan ng lipid bilayer kasama ang isang gradient ng konsentrasyon (mula sa isang lugar ng mas mataas na konsentrasyon hanggang sa isang mas mababang isa). Kung mas maliit ang molekula at mas hindi polar, mas mabilis itong kumalat sa lamad.

Sa pinadali na pagsasabog, ang pagpasa ng isang sangkap sa pamamagitan ng lamad ay tinutulungan ng isang transport protein. Kaya, ang iba't ibang mga polar molecule ay pumapasok sa cell, tulad ng mga asukal, amino acid, nucleotides, atbp.

Osmosis ay ang pagsasabog ng tubig sa pamamagitan ng mga semi-permeable na lamad. Ang Osmosis ay nagiging sanhi ng paglipat ng tubig mula sa isang mataas na tubig na potensyal na solusyon patungo sa isang mababang tubig na potensyal na solusyon.

aktibong transportasyon- ito ang paglipat ng mga molekula at ion sa pamamagitan ng lamad, na sinamahan ng mga gastos sa enerhiya. Ang aktibong transportasyon ay sumasalungat sa gradient ng konsentrasyon at sa electrochemical gradient at ginagamit ang enerhiya ng ATP. Ang mekanismo ng aktibong transportasyon ng mga sangkap ay batay sa gawain ng proton pump (H + at K +) sa mga halaman at fungi, na nagpapanatili ng isang mataas na konsentrasyon ng K + sa loob ng cell at isang mababang konsentrasyon ng H + (Na + at K + - sa mga hayop). Ang enerhiya na kailangan para patakbuhin ang pump na ito ay nasa anyo ng ATP, na na-synthesize sa panahon ng cellular respiration.

Ang isa pang uri ng aktibong transportasyon ay kilala - endo- at exocytosis. Ito ay 2 aktibong proseso kung saan ang iba't ibang mga molekula ay dinadala sa buong lamad patungo sa selula ( endositosis) o mula dito ( exocytosis).

Sa panahon ng endocytosis, ang mga sangkap ay pumapasok sa cell bilang resulta ng invagination (invagination) ng plasma membrane. Ang mga nagresultang vesicle, o mga vacuole, ay inililipat sa cytoplasm kasama ang mga sangkap na nilalaman nito. Ang paglunok ng malalaking particle, tulad ng mga microorganism o cell debris, ay tinatawag na phagocytosis. Sa kasong ito, ang mga malalaking bula ay nabuo, na tinatawag na mga vacuole. Ang pagsipsip ng mga likido (suspension, colloidal solution) o solute sa tulong ng maliliit na bula ay tinatawag pinocytosis.

Ang pabalik na proseso sa endocytosis ay tinatawag na exocytosis. Maraming mga sangkap ang tinanggal mula sa cell sa mga espesyal na vesicle o vacuoles. Ang isang halimbawa ay ang pag-alis mula sa mga secretory cell ng kanilang mga likidong lihim; isa pang halimbawa ay ang partisipasyon ng dictyosome vesicle sa pagbuo ng cell wall.

PROTOPLAST DERIVATIVES

Vacuole

Vacuole ay isang reservoir na napapalibutan ng isang solong lamad - ang tonoplast. Ang vacuole ay naglalaman ng cell sap - isang puro solusyon ng iba't ibang mga sangkap, tulad ng mga mineral salts, sugars, pigments, organic acids, enzymes. Sa mga mature na selula, ang mga vacuole ay nagsasama sa isang gitnang vacuole.

Ang iba't ibang mga sangkap ay nakaimbak sa mga vacuole, kabilang ang mga produkto ng pagtatapos ng metabolismo. Ang mga osmotic na katangian ng cell ay nakasalalay sa isang malaking lawak sa nilalaman ng vacuole.

Dahil sa ang katunayan na ang mga vacuole ay naglalaman ng malakas na solusyon ng mga asing-gamot at iba pang mga sangkap, ang mga selula ng halaman ay patuloy na osmotically sumisipsip ng tubig at lumikha ng hydrostatic pressure sa cell wall, na tinatawag na turgor pressure. Ang presyon ng turgor ay sinasalungat ng isang pantay na presyon ng pader ng cell, na nakadirekta sa loob ng cell. Karamihan sa mga selula ng halaman ay umiiral sa isang hypotonic na kapaligiran. Ngunit kung ang naturang cell ay inilagay sa isang hypertonic solution, ang tubig ay magsisimulang umalis sa cell ayon sa mga batas ng osmosis (upang ipantay ang potensyal ng tubig sa magkabilang panig ng lamad). Kasabay nito, ang vacuole ay lumiliit sa dami, ang presyon nito sa protoplast ay bababa, at ang lamad ay magsisimulang lumayo mula sa cell wall. Ang phenomenon ng protoplast detachment mula sa cell wall ay tinatawag na plasmolysis. Sa ilalim ng mga natural na kondisyon, ang gayong pagkawala ng turgor sa mga selula ay hahantong sa pagkalanta ng halaman, pagbaba ng mga dahon at tangkay. Gayunpaman, ang prosesong ito ay nababaligtad: kung ang cell ay inilagay sa tubig (halimbawa, kapag ang pagtutubig ng halaman), ang isang kababalaghan ay nangyayari na kabaligtaran ng plasmolysis - deplasmolysis (tingnan ang Fig. 1.10).

kanin. 1.10. Plasmolysis scheme:

A - cell sa isang estado ng turgor (sa isotonic solution); B - simula ng plasmolysis (cell na inilagay sa 6% KNO3 solution); C - kumpletong plasmolysis (cell na inilagay sa 10% KNO3 solution); 1 - chloroplast; 2 - core; 3 - pader ng cell; 4 - protoplast; 5 - gitnang vacuole

Mga pagsasama

Ang mga cellular inclusion ay mga reserba at excretory substance.

Ang mga ekstrang sangkap (pansamantalang hindi kasama sa metabolismo) at, kasama ng mga ito, ang mga produktong dumi (excretory substance) ay madalas na tinatawag na ergastic substance ng cell. Kasama sa mga sangkap sa imbakan ang mga protina, taba at carbohydrates sa pag-iimbak. Ang mga sangkap na ito ay naipon sa panahon ng lumalagong panahon sa mga buto, prutas, mga organo sa ilalim ng lupa ng halaman at sa core ng tangkay.

Mga ekstrang sangkap

Ang mga ekstrang protina, na nauugnay sa mga simpleng protina - mga protina, ay mas madalas na idineposito sa mga buto. Ang mga nagse-settle na protina sa mga vacuole ay bumubuo ng bilog o elliptical na butil na tinatawag na aleuron. Kung ang mga butil ng aleuron ay walang kapansin-pansing panloob na istraktura at binubuo ng isang amorphous na protina, sila ay tinatawag na simple. Kung sa mga butil ng aleuron sa mga amorphous na protina ay mayroong isang istraktura na tulad ng kristal (crystalloid) at makintab na walang kulay na mga katawan ng isang bilugan na hugis (globoids), ang gayong mga butil ng aleuron ay tinatawag na kumplikado (tingnan ang Fig. 1.11). Ang amorphous na protina ng butil ng aleuron ay kinakatawan ng isang homogenous, opaque na madilaw-dilaw na protina na bumubulusok sa tubig. Ang mga crystalloid ay may rhombohedral na hugis na katangian ng mga kristal, ngunit hindi katulad ng mga tunay na kristal, ang kanilang protina ay bumubukol sa tubig. Ang mga globoid ay binubuo ng calcium-magnesium salt, naglalaman ng phosphorus, hindi matutunaw sa tubig at hindi tumutugon sa mga protina.

kanin. 1.11. Mga kumplikadong butil ng aleuron:

1 - mga pores sa shell; 2 - globoids; 3 - amorphous protein mass; 4 - crystalloids sa ilalim ng tubig sa amphora protein mass

Mga ekstrang lipid ay karaniwang matatagpuan sa hyaloplasm sa anyo ng mga droplet at matatagpuan sa halos lahat ng mga selula ng halaman. Ito ang pangunahing uri ng reserbang sustansya para sa karamihan ng mga halaman: ang mga buto at prutas ang pinakamayaman sa kanila. Ang mga taba (lipids) ay ang pinaka mataas na calorie na reserbang sangkap. Ang reagent para sa mga sangkap na tulad ng taba ay Sudan III, na nagiging orange.

Carbohydrates ay bahagi ng bawat cell sa anyo ng mga asukal na nalulusaw sa tubig (glucose, fructose, sucrose) at polysaccharides na hindi matutunaw sa tubig (cellulose, starch). Sa cell, ang carbohydrates ay gumaganap ng papel ng isang mapagkukunan ng enerhiya para sa metabolic reaksyon. Ang mga asukal, na nagbubuklod sa iba pang mga biyolohikal na sangkap ng selula, ay bumubuo ng mga glycoside, at ang mga polysaccharides na may mga protina ay bumubuo ng mga glycoprotein. Ang komposisyon ng mga carbohydrates ng cell ng halaman ay higit na magkakaibang kaysa sa mga selula ng hayop, dahil sa magkakaibang komposisyon ng polysaccharides ng cell membrane at mga sugars ng vacuole cell sap.

Ang pangunahing at pinakakaraniwang imbakan na karbohidrat ay ang polysaccharide starch. Ang pangunahing assimilation starch ay nabuo sa mga chloroplast. Sa gabi, kapag huminto ang photosynthesis, ang almirol ay na-hydrolyzed sa mga asukal at dinadala sa mga tisyu ng imbakan - tubers, bombilya, rhizomes. Doon, sa mga espesyal na uri ng mga leukoplast - amyloplast - bahagi ng mga asukal ay idineposito sa anyo ng mga butil ng pangalawang almirol. Para sa mga butil ng almirol, ang paglalamina ay katangian, na ipinaliwanag ng iba't ibang nilalaman ng tubig dahil sa hindi pantay na supply ng almirol sa araw. Mayroong mas maraming tubig sa madilim na mga layer kaysa sa mga maliwanag. Ang isang butil na may isang sentro ng pagbuo ng starch sa gitna ng amyloplast ay tinatawag na simpleng concentric, kung ang sentro ay inilipat - simpleng sira-sira. Ang butil na may ilang mga sentro ng pagbuo ng starch ay kumplikado. Sa mga semi-complex na butil, ang mga bagong layer ay idineposito sa paligid ng ilang mga sentro ng almirol, at pagkatapos ay ang mga karaniwang layer ay bumubuo at sumasakop sa mga sentro ng almirol (tingnan ang Fig. 1.12). Ang reagent para sa almirol ay isang solusyon ng yodo, na nagbibigay ng isang asul na kulay.

kanin. 1.12. Mga butil ng almirol ng patatas (A):

1 - simpleng butil; 2 - semi-complex; 3 - kumplikado; trigo (B), oats (C)

Mga excretory substance (pangalawang metabolic na produkto)

Kasama rin sa mga cellular inclusion ang mga excretory substance, tulad ng calcium oxalate crystals ( solong kristal, rafid - mga kristal na hugis karayom, druse - intergrowth ng mga kristal, buhangin na mala-kristal - isang akumulasyon ng maraming maliliit na kristal) (tingnan ang Fig. 1.13). Mas bihira, ang mga kristal ay binubuo ng calcium carbonate o silica ( mga cystolith; tingnan ang fig. 1.14). Ang mga cystolith ay idineposito sa dingding ng cell, na nakausli sa cell sa anyo ng mga bungkos ng mga ubas, at tipikal, halimbawa, para sa mga kinatawan ng pamilya ng nettle, mga dahon ng ficus.

Hindi tulad ng mga hayop na naglalabas ng labis na asin sa pamamagitan ng ihi, ang mga halaman ay hindi nakabuo ng mga organo ng dumi. Samakatuwid, pinaniniwalaan na ang mga kristal na calcium oxalate ay ang huling produkto ng metabolismo ng protoplast, na nabuo bilang isang aparato para sa pag-alis ng labis na kaltsyum mula sa metabolismo. Bilang isang patakaran, ang mga kristal na ito ay naipon sa mga organo na pana-panahong ibinubuhos ng halaman (dahon, balat).

kanin. 1.13. Mga anyo ng calcium oxalate crystals sa mga cell:

1, 2 - rafida (touchy; 1 - side view, 2 - sa isang cross section); 3 - druse (opuntia); 4 - mala-kristal na buhangin (patatas); 5 - solong kristal (vanilla)

kanin. 1.14. Cystolith (sa isang cross section ng isang dahon ng ficus):

1 - balat ng dahon; 2 - cystolite

Mga mahahalagang langis maipon sa mga dahon (mint, lavender, sage), bulaklak (rose hips), prutas (citrus) at mga buto ng halaman (dill, anis). Ang mga mahahalagang langis ay hindi nakikibahagi sa metabolismo, ngunit malawak itong ginagamit sa pabango (rosas, jasmine oils), industriya ng pagkain (anise, dill oils), gamot (mint, eucalyptus oils). Ang mga reservoir para sa akumulasyon ng mahahalagang langis ay maaaring mga glandula (mint), lysigenic receptacles (citrus), glandular hairs (geranium).

mga dagta- Ito ay mga kumplikadong compound na nabuo sa kurso ng normal na aktibidad ng buhay o bilang isang resulta ng pagkasira ng tissue. Ang mga ito ay nabuo sa pamamagitan ng mga epithelial cell na naglinya sa mga duct ng resin bilang isang metabolic by-product, kadalasang may mahahalagang langis. Maaari silang maipon sa cell sap, cytoplasm sa anyo ng mga patak o sa mga sisidlan. Ang mga ito ay hindi matutunaw sa tubig, hindi tinatablan ng mga microorganism at, salamat sa kanilang mga antiseptikong katangian, pinatataas ang paglaban ng mga halaman sa mga sakit. Ang mga resin ay ginagamit sa gamot, gayundin sa paggawa ng mga pintura, barnis at lubricating oils. Sa modernong industriya, pinalitan sila ng mga sintetikong materyales.

pader ng cell

Ang matibay na pader ng cell na nakapalibot sa cell ay binubuo ng mga cellulose microfibrils na nakalubog sa isang matrix, na kinabibilangan ng mga hemicellulose at pectin substance. Ang cell wall ay nagbibigay ng mekanikal na suporta sa cell, proteksyon ng protoplast at pagpapanatili ng hugis ng cell. Sa kasong ito, ang cell wall ay may kakayahang mag-stretch. Ang pagiging isang produkto ng mahalagang aktibidad ng protoplast, ang pader ay maaaring lumaki lamang sa pakikipag-ugnay dito. Ang tubig at mga mineral na asing-gamot ay gumagalaw sa dingding ng selula, ngunit para sa mga macromolecular na sangkap ito ay ganap o bahagyang hindi natatagusan. Kapag ang protoplast ay namatay, ang pader ay maaaring magpatuloy sa pag-andar ng pagsasagawa ng tubig. Ang pagkakaroon ng isang cell wall, higit sa anumang iba pang tampok, ay nagpapakilala sa mga selula ng halaman mula sa mga hayop. Ang cellulose ay higit na tumutukoy sa arkitektura ng cell wall. Ang monomer ng selulusa ay glucose. Ang mga bundle ng cellulose molecule ay bumubuo ng mga micelles, na pinagsama sa mas malalaking bundle - microfibrils. Ang reagent para sa cellulose ay chlorine-zinc-iodine (Cl-Zn-I), na nagbibigay ng kulay asul-lila.

Ang cellulose scaffold ng cell wall ay puno ng mga non-cellulose matrix molecule. Ang matrix ay naglalaman ng polysaccharides na tinatawag na hemicelluloses; pectin substance (pectin), napakalapit sa hemicellulose, at glycoproteins. Ang mga pectic substance, na nagsasama sa pagitan ng mga kalapit na selula, ay bumubuo ng isang median plate, na matatagpuan sa pagitan ng mga pangunahing lamad ng mga kalapit na selula. Kapag ang gitnang plato ay natunaw o nawasak (na nangyayari sa pulp ng mga hinog na prutas), nangyayari ang maceration (mula sa Latin na maceratio - paglambot). Ang natural na maceration ay maaaring maobserbahan sa maraming mga overripe na prutas (pakwan, melon, peach). Ang artipisyal na maceration (kapag ginagamot ang mga tisyu na may alkali o acid) ay ginagamit upang maghanda ng iba't ibang anatomical at histological na paghahanda.

Ang cell wall sa proseso ng buhay ay maaaring sumailalim sa iba't ibang mga pagbabago - lignification, corking, sliming, cutinization, mineralization (tingnan ang Table l.4).

Talahanayan 1.4.

Katulad na impormasyon.

lamad ng cell tinatawag ding plasma (o cytoplasmic) membrane at plasmalemma. Ang istraktura na ito ay hindi lamang naghihiwalay sa mga panloob na nilalaman ng cell mula sa panlabas na kapaligiran, ngunit pumapasok din sa komposisyon ng karamihan sa mga organelle ng cell at nucleus, na naghihiwalay sa kanila mula sa hyaloplasm (cytosol) - ang malapot-likidong bahagi ng cytoplasm. Magkasundo tayong tumawag cytoplasmic membrane isa na naghihiwalay sa mga nilalaman ng cell mula sa panlabas na kapaligiran. Ang natitirang mga termino ay tumutukoy sa lahat ng mga lamad.

Ang batayan ng istraktura ng cell (biological) lamad ay isang double layer ng lipids (taba). Ang pagbuo ng naturang layer ay nauugnay sa mga tampok ng kanilang mga molekula. Ang mga lipid ay hindi natutunaw sa tubig, ngunit nagpapalapot dito sa kanilang sariling paraan. Ang isang bahagi ng isang solong molekula ng lipid ay isang polar head (ito ay naaakit ng tubig, ibig sabihin, hydrophilic), at ang isa pa ay isang pares ng mahabang non-polar na mga buntot (ang bahaging ito ng molekula ay tinataboy ng tubig, ibig sabihin, hydrophobic) . Ang istraktura ng mga molekula ay ginagawang "itago" ang kanilang mga buntot mula sa tubig at ibinaling ang kanilang mga polar head patungo sa tubig.

Bilang isang resulta, nabuo ang isang lipid bilayer, kung saan ang mga non-polar tails ay nasa loob (nakaharap sa isa't isa), at ang mga polar head ay nakaharap sa labas (sa panlabas na kapaligiran at cytoplasm). Ang ibabaw ng naturang lamad ay hydrophilic, ngunit sa loob nito ay hydrophobic.

Sa mga lamad ng cell, ang mga phospholipid ay nangingibabaw sa mga lipid (sila ay mga kumplikadong lipid). Ang kanilang mga ulo ay naglalaman ng nalalabi ng phosphoric acid. Bilang karagdagan sa mga phospholipid, mayroong mga glycolipids (lipids + carbohydrates) at kolesterol (pag-aari ng sterols). Ang huli ay nagbibigay ng katigasan ng lamad, na matatagpuan sa kapal nito sa pagitan ng mga buntot ng natitirang mga lipid (ang kolesterol ay ganap na hydrophobic).

Dahil sa electrostatic na pakikipag-ugnayan, ang ilang mga molekula ng protina ay nakakabit sa mga sisingilin na ulo ng mga lipid, na nagiging mga protina sa ibabaw ng lamad. Ang ibang mga protina ay nakikipag-ugnayan sa mga non-polar na buntot, bahagyang lumulubog sa bilayer, o tumagos dito sa loob at labas.

Kaya, ang cell membrane ay binubuo ng isang bilayer ng mga lipid, surface (peripheral), immersed (semi-integral), at penetrating (integral) na mga protina. Bilang karagdagan, ang ilang mga protina at lipid sa labas ng lamad ay nauugnay sa mga chain ng carbohydrate.

Ito ay fluid mosaic na modelo ng istraktura ng lamad ay iniharap noong 70s ng XX siglo. Bago ito, ang isang modelo ng sandwich ng istraktura ay ipinapalagay, ayon sa kung saan ang lipid bilayer ay matatagpuan sa loob, at sa loob at labas ng lamad ay natatakpan ng tuluy-tuloy na mga layer ng mga protina sa ibabaw. Gayunpaman, pinabulaanan ng akumulasyon ng pang-eksperimentong data ang hypothesis na ito.

Ang kapal ng mga lamad sa iba't ibang mga selula ay humigit-kumulang 8 nm. Ang mga lamad (kahit na magkaibang panig ng isa) ay naiiba sa bawat isa sa porsyento ng iba't ibang uri ng mga lipid, protina, aktibidad ng enzymatic, atbp. Ang ilang mga lamad ay mas likido at mas natatagusan, ang iba ay mas siksik.

Ang mga break sa cell membrane ay madaling sumanib dahil sa mga katangiang physicochemical ng lipid bilayer. Sa eroplano ng lamad, ang mga lipid at protina (maliban kung sila ay naayos ng cytoskeleton) ay gumagalaw.

Mga pag-andar ng lamad ng cell

Karamihan sa mga protina na nakalubog sa lamad ng cell ay gumaganap ng isang enzymatic function (sila ay mga enzyme). Kadalasan (lalo na sa mga lamad ng mga organelle ng cell) ang mga enzyme ay nakaayos sa isang tiyak na pagkakasunud-sunod upang ang mga produkto ng reaksyon na na-catalyzed ng isang enzyme ay pumasa sa pangalawa, pagkatapos ay ang pangatlo, atbp. Ang isang conveyor ay nabuo na nagpapatatag ng mga protina sa ibabaw, dahil hindi sila payagan ang mga enzyme na lumangoy kasama ang lipid bilayer.

Ang cell lamad ay gumaganap ng isang delimiting (barrier) function mula sa kapaligiran at sa parehong oras ng isang transport function. Masasabing ito ang pinakamahalagang layunin nito. Ang cytoplasmic membrane, na may lakas at pumipili na pagkamatagusin, ay nagpapanatili ng katatagan ng panloob na komposisyon ng cell (homeostasis at integridad nito).

Sa kasong ito, ang transportasyon ng mga sangkap ay nangyayari sa iba't ibang paraan. Ang transportasyon kasama ang isang gradient ng konsentrasyon ay nagsasangkot ng paggalaw ng mga sangkap mula sa isang lugar na may mas mataas na konsentrasyon patungo sa isang lugar na may mas mababang isa (diffusion). Kaya, halimbawa, ang mga gas ay nagkakalat (CO 2, O 2).

Mayroon ding transportasyon laban sa gradient ng konsentrasyon, ngunit may paggasta ng enerhiya.

Passive at magaan ang transportasyon (kapag tinulungan siya ng ilang carrier). Ang passive diffusion sa buong cell membrane ay posible para sa fat-soluble substance.

May mga espesyal na protina na gumagawa ng mga lamad na natatagusan sa mga asukal at iba pang mga sangkap na nalulusaw sa tubig. Ang mga carrier na ito ay nagbubuklod sa mga transported molecule at kinaladkad ang mga ito sa buong lamad. Ito ay kung paano dinadala ang glucose sa mga pulang selula ng dugo.

Ang mga spanning protein, kapag pinagsama, ay maaaring bumuo ng isang butas para sa paggalaw ng ilang mga sangkap sa pamamagitan ng lamad. Ang ganitong mga carrier ay hindi gumagalaw, ngunit bumubuo ng isang channel sa lamad at gumagana nang katulad sa mga enzyme, na nagbubuklod sa isang tiyak na sangkap. Isinasagawa ang paglipat dahil sa isang pagbabago sa conformation ng protina, dahil sa kung saan ang mga channel ay nabuo sa lamad. Ang isang halimbawa ay ang sodium-potassium pump.

Ang transport function ng eukaryotic cell membrane ay naisasakatuparan din sa pamamagitan ng endocytosis (at exocytosis). Sa pamamagitan ng mga mekanismong ito, ang malalaking molekula ng mga biopolymer, maging ang buong mga selula, ay pumapasok sa selula (at palabas dito). Ang endo- at exocytosis ay hindi katangian ng lahat ng eukaryotic cells (ang mga prokaryote ay wala nito). Kaya ang endocytosis ay sinusunod sa protozoa at lower invertebrates; sa mga mammal, ang mga leukocytes at macrophage ay sumisipsip ng mga nakakapinsalang sangkap at bakterya, ibig sabihin, ang endocytosis ay gumaganap ng isang proteksiyon na function para sa katawan.

Ang endocytosis ay nahahati sa phagocytosis(nababalot ng cytoplasm ang malalaking particle) at pinocytosis(pagkuha ng mga likidong patak na may mga sangkap na natunaw dito). Ang mekanismo ng mga prosesong ito ay halos pareho. Ang mga hinihigop na sangkap sa ibabaw ng cell ay napapalibutan ng isang lamad. Ang isang vesicle (phagocytic o pinocytic) ay nabuo, na pagkatapos ay gumagalaw sa cell.

Ang Exocytosis ay ang pag-alis ng mga sangkap mula sa cell ng cytoplasmic membrane (mga hormone, polysaccharides, protina, taba, atbp.). Ang mga sangkap na ito ay nakapaloob sa mga vesicle ng lamad na umaangkop sa lamad ng cell. Ang parehong mga lamad ay nagsasama at ang mga nilalaman ay nasa labas ng cell.

Ang cytoplasmic membrane ay gumaganap ng isang receptor function. Upang gawin ito, sa panlabas na bahagi nito ay may mga istruktura na maaaring makilala ang isang kemikal o pisikal na pampasigla. Ang ilan sa mga protina na tumatagos sa plasmalemma ay konektado mula sa labas sa mga polysaccharide chain (na bumubuo ng glycoproteins). Ito ay mga kakaibang molekular na receptor na kumukuha ng mga hormone. Kapag ang isang partikular na hormone ay nagbubuklod sa receptor nito, binabago nito ang istraktura nito. Ito, sa turn, ay nagpapalitaw sa mekanismo ng pagtugon ng cellular. Kasabay nito, ang mga channel ay maaaring magbukas, at ang ilang mga sangkap ay maaaring magsimulang pumasok sa cell o alisin mula dito.

Ang pag-andar ng receptor ng mga lamad ng cell ay mahusay na pinag-aralan batay sa pagkilos ng hormone insulin. Kapag ang insulin ay nagbubuklod sa glycoprotein receptor nito, ang catalytic intracellular na bahagi ng protina na ito (ang enzyme adenylate cyclase) ay naisaaktibo. Ang enzyme ay nag-synthesize ng cyclic AMP mula sa ATP. Ina-activate na nito o pinipigilan ang iba't ibang mga enzyme ng cellular metabolism.

Kasama rin sa pag-andar ng receptor ng cytoplasmic membrane ang pagkilala sa mga kalapit na selula ng parehong uri. Ang ganitong mga cell ay nakakabit sa isa't isa sa pamamagitan ng iba't ibang intercellular contact.

Sa mga tisyu, sa tulong ng mga intercellular contact, ang mga cell ay maaaring makipagpalitan ng impormasyon sa isa't isa gamit ang espesyal na synthesized na mababang molekular na timbang na mga sangkap. Ang isang halimbawa ng naturang pakikipag-ugnayan ay ang pagsugpo sa pakikipag-ugnay, kapag ang mga cell ay huminto sa paglaki pagkatapos matanggap ang impormasyon na ang libreng espasyo ay inookupahan.

Ang mga intercellular contact ay simple (ang mga lamad ng iba't ibang mga cell ay katabi ng bawat isa), locking (invagination ng lamad ng isang cell papunta sa isa pa), desmosomes (kapag ang mga lamad ay konektado sa pamamagitan ng mga bundle ng transverse fibers na tumagos sa cytoplasm). Bilang karagdagan, mayroong isang variant ng mga intercellular contact dahil sa mga tagapamagitan (mga tagapamagitan) - mga synapses. Sa kanila, ang signal ay ipinadala hindi lamang sa kemikal, kundi pati na rin sa elektrikal. Ang mga synapses ay nagpapadala ng mga signal sa pagitan ng mga selula ng nerbiyos, gayundin mula sa nerbiyos patungo sa kalamnan.

Nabuo ito sa paraang ang paggana ng bawat sistema nito ay resulta ng paggana ng kabuuan ng mga selula na bumubuo sa mga organo at tisyu ng sistemang ito. Ang bawat cell ng katawan ay may isang hanay ng mga istruktura at mekanismo na nagpapahintulot dito na magsagawa ng sarili nitong metabolismo at magsagawa ng sarili nitong function.

Ang cell ay naglalaman ng cytoplasmic o ibabaw na lamad; cytoplasm, na mayroong isang bilang ng mga organelles, inclusions, elemento ng cytoskeleton; nucleus na naglalaman ng nuclear genome. Ang mga organel ng cell at ang nucleus ay nalilimitahan sa cytoplasm ng mga panloob na lamad. Ang bawat istraktura ng cell ay gumaganap ng function nito sa loob nito, at lahat ng mga ito ay pinagsama-samang tinitiyak ang posibilidad na mabuhay ng cell at ang pagganap ng mga partikular na function nito.

Pangunahing papel sa mga function ng cellular at ang kanilang regulasyon nabibilang sa cytoplasmic membrane ng cell.

Pangkalahatang mga prinsipyo ng istraktura ng cytoplasmic membrane

Ang lahat ng mga lamad ng cell ay nagbabahagi ng parehong prinsipyo ng istruktura.(Larawan 1), na batay sa mga katangian ng physicochemical ng mga kumplikadong lipid at protina na bumubuo sa kanila. Ang mga cell lamad ay matatagpuan sa isang may tubig na daluyan, at upang maunawaan ang mga physicochemical phenomena na nakakaapekto sa kanilang istrukturang organisasyon, ito ay kapaki-pakinabang upang ilarawan ang pakikipag-ugnayan ng mga molekula ng lipid at protina sa mga molekula ng tubig at sa bawat isa. Ang ilang mga katangian ng mga lamad ng cell ay sumusunod din mula sa pagsasaalang-alang ng pakikipag-ugnayan na ito.

Ito ay kilala na ang plasma lamad ng isang cell ay kinakatawan ng isang dobleng layer ng kumplikadong mga lipid na sumasaklaw sa ibabaw ng cell sa buong haba nito. Upang lumikha ng isang lipid bilayer, tanging ang mga molekula ng lipid na nagtataglay ng mga katangian ng amphiphilic (amphipathic) ang maaaring piliin ayon sa kalikasan at isama sa istraktura nito. Ang mga molekula ng phospholipid at kolesterol ay nakakatugon sa mga kundisyong ito. Ang kanilang mga katangian ay tulad na ang isang bahagi ng molekula (glycerol para sa phospholipids at cyclopentane para sa kolesterol) ay may polar (hydrophilic) na mga katangian, at ang isa pa (fatty acid radicals) ay may nonpolar (hydrophobic) na mga katangian.

kanin. 1. Ang istraktura ng cytoplasmic membrane ng cell.

Kung ang isang tiyak na bilang ng mga phospholipid at mga molekula ng kolesterol ay inilagay sa isang may tubig na daluyan, sila ay kusang magsisimulang mag-ipon sa mga nakaayos na istruktura at bubuo ng mga saradong bula ( mga liposome), kung saan ang bahagi ng aquatic na kapaligiran ay nakapaloob, at ang ibabaw ay natatakpan ng tuluy-tuloy na double layer ( bilayer) mga molekulang phospholipid at kolesterol. Kung isasaalang-alang ang likas na katangian ng spatial na pag-aayos ng mga phospholipid at mga molekula ng kolesterol sa bilayer na ito, malinaw na ang mga molekula ng mga sangkap na ito ay matatagpuan kasama ang kanilang mga hydrophilic na bahagi patungo sa panlabas at panloob na mga puwang ng tubig, at hydrophobic - sa magkasalungat na direksyon - sa loob ng bilayer. .

Ano ang nagiging sanhi ng mga molekula ng mga lipid na ito na kusang bumubuo ng mga istrukturang bilayer sa isang may tubig na daluyan, katulad ng istraktura ng isang bilayer ng cell membrane? Ang spatial na pag-aayos ng mga molekula ng amphiphilic lipid sa isang may tubig na daluyan ay idinidikta ng isa sa mga kinakailangan ng thermodynamics. Ang pinaka-malamang na spatial na istraktura na mabubuo ng mga molekulang lipid sa isang may tubig na daluyan ay istraktura na may pinakamababang libreng enerhiya.

Ang nasabing minimum na libreng enerhiya sa spatial na istraktura ng mga lipid sa tubig ay makakamit kapag ang parehong hydrophilic at hydrophobic na mga katangian ng mga molekula ay natanto sa anyo ng kaukulang intermolecular bond.

Kung isasaalang-alang ang pag-uugali ng mga kumplikadong molekula ng amphiphilic lipid sa tubig, ang ilan mga katangian ng mga lamad ng cell. Ito ay kilala na kung ang lamad ng plasma ay mekanikal na nasira(halimbawa, itusok ito ng isang elektrod o alisin ang nucleus sa pamamagitan ng isang pagbutas at ilagay ang isa pang nucleus sa cell), pagkatapos ay sa isang sandali dahil sa mga puwersa ng intermolecular na pakikipag-ugnayan ng mga lipid at tubig ang lamad ay kusang ibabalik ang integridad. Sa ilalim ng impluwensya ng parehong mga puwersa, maaari mong obserbahan pagsasanib ng mga bilayer ng dalawang lamad kapag nagkadikit ang mga ito(hal, vesicles at presynaptic membranes sa synapses). Ang kakayahan ng mga lamad na sumanib sa kanilang direktang pakikipag-ugnay ay bahagi ng mga mekanismo ng pag-renew ng istraktura ng lamad, transportasyon ng mga bahagi ng lamad mula sa isang subcellular space patungo sa isa pa, at bahagi din ng mga mekanismo ng endo- at exocytosis.

Enerhiya ng intermolecular bond sa lipid bilayer napakababa, samakatuwid, ang mga kondisyon ay nilikha para sa mabilis na paggalaw ng mga molekula ng lipid at protina sa lamad at para sa pagbabago ng istraktura ng lamad kapag nalantad sa mga puwersang mekanikal, presyon, temperatura at iba pang mga kadahilanan. Ang pagkakaroon ng isang dobleng layer ng lipid sa lamad ay bumubuo ng isang saradong espasyo, hinihiwalay ang cytoplasm mula sa nakapalibot na kapaligiran ng tubig at lumilikha ng isang balakid para sa libreng pagpasa ng tubig at mga sangkap na natutunaw dito sa pamamagitan ng lamad ng cell. Ang kapal ng lipid bilayer ay humigit-kumulang 5 nm.

Ang mga lamad ng cell ay naglalaman din ng mga protina. Ang kanilang mga molekula ay 40-50 beses na mas malaki sa dami at masa kaysa sa mga molekula ng mga lipid ng lamad. Dahil sa mga protina, ang kapal ng lamad ay umabot sa 7-10 nm. Sa kabila ng katotohanan na ang kabuuang masa ng mga protina at lipid sa karamihan ng mga lamad ay halos pantay, ang bilang ng mga molekula ng protina sa lamad ay sampung beses na mas mababa kaysa sa mga molekula ng lipid.

Ano ang mangyayari kung ang isang molekula ng protina ay inilagay sa isang phospholipid bilayer ng mga liposome, ang panlabas at panloob na ibabaw nito ay polar, at ang intralipid ay non-polar? Sa ilalim ng impluwensya ng mga puwersa ng intermolecular na pakikipag-ugnayan ng mga lipid, protina at tubig, ang pagbuo ng naturang spatial na istraktura ay magaganap kung saan ang mga non-polar na rehiyon ng peptide chain ay may posibilidad na manirahan sa lalim ng lipid bilayer, habang ang mga polar ay sasakupin ang isang posisyon sa isa sa mga ibabaw ng bilayer at maaari ding ilubog sa panlabas o panloob na may tubig na kapaligiran ng liposome. Ang isang katulad na katangian ng pag-aayos ng mga molekula ng protina ay nagaganap din sa lipid bilayer ng mga lamad ng cell (Larawan 1).

Karaniwan, ang mga molekula ng protina ay naisalokal sa lamad nang hiwalay sa isa't isa. Ang napakahina na puwersa ng hydrophobic na pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga hydrocarbon radical ng mga molekulang lipid at nonpolar na rehiyon ng molekula ng protina (lipid-lipid, lipid-protein na pakikipag-ugnayan) na nagmumula sa non-polar na bahagi ng lipid bilayer ay hindi pumipigil sa mga proseso ng thermal diffusion ng ang mga molekulang ito sa istraktura ng bilayer.

Kapag ang istraktura ng mga lamad ng cell ay pinag-aralan gamit ang mga banayad na pamamaraan ng pananaliksik, ito ay naging halos kapareho sa kung saan ay kusang nabuo ng mga phospholipid, kolesterol at mga protina sa kapaligiran ng tubig. Noong 1972, iminungkahi ng Singer at Nichols ang isang fluid-mosaic na modelo ng istraktura ng cell membrane at binuo ang mga pangunahing prinsipyo nito.

Ayon sa modelong ito, ang istrukturang batayan ng lahat ng mga lamad ng cell ay isang tuluy-tuloy na dobleng layer na tulad ng likido ng amphipathic na mga molekula ng phospholipids, kolesterol, glycolipids, na kusang bumubuo nito sa kapaligiran ng tubig. Sa lipid bilayer, ang mga molekula ng protina ay asymmetrically na matatagpuan na gumaganap ng mga tiyak na receptor, enzymatic, at transport function. Ang mga molekula ng protina at lipid ay mobile at maaaring magsagawa ng mga rotational na paggalaw, na nagkakalat sa eroplano ng bilayer. Nagagawa ng mga molekula ng protina na baguhin ang kanilang spatial na istraktura (konpormasyon), ilipat at baguhin ang kanilang posisyon sa lipid bilayer ng lamad, pabulusok sa iba't ibang lalim o lumulutang sa ibabaw nito. Ang istraktura ng lipid bilayer ng lamad ay magkakaiba. Mayroon itong mga lugar (mga domain) na tinatawag na "raft", na pinayaman sa sphingolipid at kolesterol. Ang "Rafts" ay naiiba sa estado ng phase mula sa estado ng natitirang bahagi ng lamad kung saan sila matatagpuan. Ang mga tampok na istruktura ng mga lamad ay nakasalalay sa pag-andar na ginagawa nila at ang estado ng pagganap.

Ang pag-aaral ng komposisyon ng mga lamad ng cell ay nakumpirma na ang kanilang mga pangunahing bahagi ay mga lipid, na bumubuo ng halos 50% ng masa ng lamad ng plasma. Humigit-kumulang 40-48% ng masa ng lamad ay binibilang ng mga protina at 2-10% ng mga karbohidrat. Ang mga nalalabi ng carbohydrates ay maaaring isama sa mga protina, na bumubuo ng glycoproteins, o mga lipid, na bumubuo ng glycolipids. Ang Phospholipids ay ang pangunahing istrukturang lipid ng mga lamad ng plasma at bumubuo ng 30-50% ng kanilang masa.

Ang mga residue ng carbohydrate ng mga molekulang glycolipid ay karaniwang matatagpuan sa panlabas na ibabaw ng lamad at inilulubog sa isang may tubig na daluyan. May mahalagang papel ang mga ito sa intercellular, cell-matrix na pakikipag-ugnayan at pagkilala sa mga antigen ng mga selula ng immune system. Ang mga molekula ng kolesterol na naka-embed sa phospholipid bilayer ay nag-aambag sa pagpapanatili ng ordered arrangement ng mga fatty acid chain ng phospholipids at ang kanilang likidong kristal na estado. Dahil sa pagkakaroon ng mataas na conformational mobility ng acyl radicals ng fatty acids ng phospholipids, bumubuo sila ng medyo maluwag na packing ng lipid bilayer at maaaring mabuo ang mga depekto sa istruktura dito.

Ang mga molekula ng protina ay may kakayahang tumagos sa buong lamad upang ang kanilang mga seksyon ng dulo ay nakausli nang lampas sa mga nakahalang limitasyon nito. Ang ganitong mga protina ay tinatawag transmembrane, o integral. Ang mga lamad ay naglalaman din ng mga protina na bahagyang nalulubog sa lamad o matatagpuan sa ibabaw nito.

marami mga tiyak na pag-andar ng mga lamad ay tinutukoy ng mga molekula ng protina, kung saan ang lipid matrix ay isang direktang microenvironment at ang pagpapatupad ng mga function ng mga molekula ng protina ay nakasalalay sa mga katangian nito. Kabilang sa mga pinakamahalagang pag-andar ng mga protina ng lamad, maaaring makilala ng isang tao ang: receptor - nagbubuklod sa mga molekula ng signal tulad ng mga neurotransmitters, hormones, ingerleukins, growth factor, at signal transmission sa post-receptor structures ng cell; enzymatic - catalysis ng intracellular reactions; istruktura - pakikilahok sa pagbuo ng istraktura ng lamad mismo; transportasyon - ang paglipat ng mga sangkap sa pamamagitan ng mga lamad; channel-forming - ang pagbuo ng ionic at water channels. Ang mga protina, kasama ang mga carbohydrate, ay kasangkot sa pagpapatupad ng adhesion-sticking, gluing cells sa panahon ng immune reactions, pagsasama-sama ng mga cell sa mga layer at tissue, at tinitiyak ang pakikipag-ugnayan ng mga cell sa extracellular matrix.

Ang functional na aktibidad ng mga protina ng lamad (receptors, enzymes, carriers) ay tinutukoy ng kanilang kakayahang madaling baguhin ang kanilang spatial na istraktura (conformation) kapag nakikipag-ugnayan sa mga molekula ng pagbibigay ng senyas, ang pagkilos ng mga pisikal na kadahilanan, o pagbabago ng mga katangian ng microenvironment. Ang enerhiya na kinakailangan upang ipatupad ang mga pagbabagong ito sa conformational sa istraktura ng mga protina ay nakasalalay sa parehong mga intramolecular na puwersa ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga indibidwal na seksyon ng chain ng peptide at sa antas ng pagkalikido (microviscosity) ng mga lipid ng lamad na agad na pumapalibot sa protina.

Ang mga karbohidrat sa anyo ng mga glycolipids at glycoproteins ay bumubuo lamang ng 2-10% ng masa ng lamad; ang kanilang numero sa iba't ibang mga cell ay variable. Salamat sa kanila, ang ilang mga uri ng intercellular na pakikipag-ugnayan ay isinasagawa, nakikilahok sila sa pagkilala sa mga dayuhang antigen ng cell at, kasama ang mga protina, lumikha ng isang uri ng antigenic na istraktura ng ibabaw na lamad ng kanilang sariling cell. Sa pamamagitan ng gayong mga antigen, nakikilala ng mga selula ang isa't isa, nagsasama-sama sa tisyu at magkakadikit sa maikling panahon upang magpadala ng mga molekula ng signal sa isa't isa.

Dahil sa mababang enerhiya ng pakikipag-ugnayan ng mga sangkap na kasama sa lamad at ang kamag-anak na kaayusan ng kanilang pag-aayos, ang cell lamad ay nakakakuha ng isang bilang ng mga katangian at pag-andar na hindi maaaring bawasan sa isang simpleng kabuuan ng mga katangian ng mga sangkap na bumubuo nito. Ang mga hindi gaanong epekto sa lamad, na maihahambing sa enerhiya ng intermolecular bond ng mga protina at lipid, ay maaaring humantong sa isang pagbabago sa conformation ng mga molekula ng protina, ang pagkamatagusin ng mga channel ng ion, mga pagbabago sa mga katangian ng mga receptor ng lamad, at iba pang maraming pag-andar ng lamad at ang cell mismo. Ang mataas na sensitivity ng mga istrukturang bahagi ng lamad ng plasma ay may tiyak na kahalagahan sa pang-unawa ng mga signal ng impormasyon ng cell at ang kanilang pagbabago sa mga tugon ng cell.

Mga pag-andar ng cytoplasmic membrane ng cell

Ang cytoplasmic membrane ay gumaganap ng maraming function na nagbibigay ng mahahalagang pangangailangan ng cell. at, sa partikular, ilang mga function na kinakailangan para sa pang-unawa at paghahatid ng mga signal ng impormasyon sa pamamagitan ng cell.

Kabilang sa mga pinakamahalagang pag-andar ng lamad ng plasma ay:

• delimitasyon ng cell mula sa kapaligiran habang pinapanatili ang hugis, dami at makabuluhang pagkakaiba sa pagitan ng nilalaman ng cellular at ng extracellular space;
• ang paglipat ng mga sangkap sa loob at labas ng cell batay sa mga katangian ng selective permeability, aktibo at iba pang mga mode ng transportasyon;
• pagpapanatili ng transmembrane electrical potensyal na pagkakaiba (membrane polarization) sa pamamahinga, ang pagbabago nito sa ilalim ng iba't ibang mga impluwensya sa cell, henerasyon at pagpapadaloy ng paggulo;
• pakikilahok sa pagtuklas (pagtanggap) ng mga signal ng isang pisikal na kalikasan, mga molekula ng signal dahil sa pagbuo ng mga sensory o molekular na receptor at ang paghahatid ng mga signal sa cell;
• ang pagbuo ng mga intercellular contact (masikip, puwang at desmosomal contact) sa komposisyon ng nabuo na mga tisyu o sa panahon ng pagdirikit ng mga selula ng iba't ibang mga tisyu;
• paglikha ng isang hydrophobic microenvironment para sa pagpapakita ng aktibidad ng mga enzyme na nauugnay sa lamad;
• tinitiyak ang immune specificity ng cell dahil sa presensya sa istraktura ng lamad ng antigens ng isang protina o glycoprotein na kalikasan. Mahalaga ang pagiging tiyak ng immune kapag ang mga cell ay nagsasama sa tissue at nakikipag-ugnayan sa mga immune surveillance cells sa katawan.

Ang listahan sa itaas ng mga pag-andar ng mga lamad ng cell ay nagpapahiwatig na sila ay kasangkot sa pagpapatupad ng hindi lamang mga pag-andar ng cellular, kundi pati na rin ang mga pangunahing proseso ng mahahalagang aktibidad ng mga organo, tisyu at buong organismo. Nang walang kaalaman sa isang bilang ng mga phenomena at proseso na ibinigay ng mga istruktura ng lamad, imposibleng maunawaan at sinasadya na magsagawa ng ilang mga diagnostic na pamamaraan at mga therapeutic na hakbang. Halimbawa, para sa tamang paggamit ng maraming mga panggamot na sangkap, kinakailangang malaman kung hanggang saan ang bawat isa sa kanila ay tumagos sa pamamagitan ng mga lamad ng cell mula sa dugo patungo sa likido ng tisyu at sa mga selula.