Aktibo

(na may halaga ng enerhiya)

simpleng pagsasabog

(nang walang paglahok ng mga protina)

Pinagmumulan ng enerhiya - ATP

Pinadali ang pagsasabog

(na kinasasangkutan ng mga protina)

Iba pang mga uri ng mga mapagkukunan

Sa pamamagitan ng isang channel sa isang protina

Sa pamamagitan ng kudeta

protina na may sangkap

kanin. 4. Pag-uuri ng mga uri ng transportasyon ng mga sangkap sa pamamagitan ng lamad.

Sa pamamagitan ng aktibong paglipat, ang mga inorganic na ions, amino acid at sugars, halos lahat ng mga nakapagpapagaling na sangkap na may mga polar molecule - para-aminobenzoic acid, sulfonamides, yodo, cardiac glycosides, B bitamina, corticosteroid hormones, atbp., ay gumagalaw sa lamad.

Para sa isang visual na paglalarawan ng proseso ng paglipat ng mga sangkap sa pamamagitan ng lamad, ipinakita namin (na may maliliit na pagbabago) Larawan 5 na kinuha mula sa aklat na "Molecular Biology of the Cell" (1983) ni B. Alberts at iba pang mga siyentipiko na itinuturing na mga pinuno sa ang pag-unlad ng teorya

Dinadalang molekula

Channel na protina

protina ng carrier

Lipid Electrochemical

gradient ng bilayer

Simple diffusion Pinadali ang diffusion

Passive transport Aktibong transportasyon

Figure 5. Maraming maliliit na uncharged molecule ang malayang dumaan sa lipid bilayer. Ang mga naka-charge na molecule, malalaking uncharged molecule, at ilang maliliit na uncharged molecule ay dumadaan sa mga lamad sa pamamagitan ng mga channel o pores, o sa tulong ng mga partikular na carrier protein. Ang passive transport ay palaging nakadirekta laban sa electrochemical gradient patungo sa equilibrium. Ang aktibong transportasyon ay isinasagawa laban sa electrochemical gradient at nangangailangan ng mga gastos sa enerhiya.

transmembrane transfer, sumasalamin sa mga pangunahing uri ng paglipat ng mga sangkap sa pamamagitan ng lamad. Dapat pansinin na ang mga protina na kasangkot sa transmembrane transport ay mahalagang mga protina at kadalasang kinakatawan ng isang kumplikadong protina.

Ang paglipat ng mga high-molecular protein molecule at iba pang malalaking molekula sa pamamagitan ng lamad papunta sa cell ay isinasagawa ng endocytosis (pinocytosis, phagocytosis at endocytosis), at mula sa cell sa pamamagitan ng exocytosis. Sa lahat ng kaso, ang mga prosesong ito ay naiiba mula sa itaas dahil ang inilipat na substansiya (particle, tubig, microorganisms, atbp.) ay unang naka-pack sa isang lamad at sa form na ito ay inililipat sa cell o inilabas mula sa cell. Ang proseso ng pag-iimpake ay maaaring mangyari kapwa sa ibabaw ng plasma membrane at sa loob ng cell.

b. Paglipat ng impormasyon sa buong lamad ng plasma.

Bilang karagdagan sa mga protina na kasangkot sa transportasyon ng mga sangkap sa buong lamad, ang mga kumplikadong complex ng ilang mga protina ay nakilala sa loob nito. Spatially separated, sila ay pinagsama ng isang may hangganang function. Ang mga kumplikadong ensemble ng protina ay kinabibilangan ng isang kumplikadong mga protina na responsable para sa paggawa ng isang napakalakas na biologically active substance sa cell - cAMP (cyclic adenosine monophosphate). Ang grupong ito ng mga protina ay naglalaman ng parehong ibabaw at integral na mga protina. Halimbawa, sa panloob na ibabaw ng lamad mayroong isang protina sa ibabaw na tinatawag na protina ng G. Ang protina na ito ay nagpapanatili ng ugnayan sa pagitan ng dalawang magkatabing integral na protina - isang protina na tinatawag na adrenaline receptor at isang protina - isang enzyme - adenylate cyclase. Ang adrenoreceptor ay magagawang pagsamahin sa adrenaline, na pumapasok sa intercellular space mula sa dugo at nasasabik. Ang excitation na ito ng G-protein ay lumilipat sa adenylate cyclase - isang enzyme na may kakayahang gumawa ng aktibong substance - cAMP. Ang huli ay pumapasok sa cytoplasm ng cell at pinapagana ang iba't ibang mga enzyme sa loob nito. Halimbawa, ang isang enzyme ay isinaaktibo na bumabagsak sa glycogen sa glucose. Ang pagbuo ng glucose ay humahantong sa isang pagtaas sa aktibidad ng mitochondria at isang pagtaas sa synthesis ng ATP, na pumapasok sa lahat ng mga cell compartment bilang isang carrier ng enerhiya, na pinahuhusay ang gawain ng lysosome, sodium-potassium at calcium membrane pump, ribosomes, atbp. . sa huli ay nadaragdagan ang mahahalagang aktibidad ng halos lahat ng mga organo, lalo na ang mga kalamnan. Ang halimbawang ito, kahit na napakasimple, ay nagpapakita kung paano ang aktibidad ng lamad ay konektado sa gawain ng iba pang mga elemento ng cell. Sa antas ng sambahayan, ang kumplikadong pamamaraan na ito ay mukhang medyo simple. Isipin na ang isang aso ay biglang umatake sa isang tao. Ang nagreresultang pakiramdam ng takot ay humahantong sa pagpapalabas ng adrenaline sa dugo. Ang huli ay nagbubuklod sa mga adrenoreceptor sa lamad ng plasma, habang binabago ang kemikal na istraktura ng receptor. Ito naman, ay humahantong sa pagbabago sa istraktura ng G-protein. Ang binagong G-protein ay nagiging may kakayahang mag-activate ng adenylate cyclase, na nagpapahusay sa produksyon ng cAMP. Pinasisigla ng huli ang pagbuo ng glucose mula sa glycogen. Bilang isang resulta, ang synthesis ng enerhiya-intensive ATP molecule ay pinahusay. Ang pagtaas ng pagbuo ng enerhiya sa isang tao sa mga kalamnan ay humahantong sa isang mabilis at malakas na reaksyon sa pag-atake ng aso (paglipad, pagtatanggol, pakikipaglaban, atbp.).

Binubuo ito ng isang bilipid layer, ang mga lipid na kung saan ay mahigpit na nakatuon - ang hydrophobic na bahagi ng mga lipid (buntot) ay nakabukas sa loob ng layer, habang ang hydrophilic na bahagi (ulo) ay palabas. Bilang karagdagan sa mga lipid, ang mga protina ng lamad ng tatlong uri ay nakikibahagi sa pagtatayo ng lamad ng plasma: peripheral, integral, at semi-integral.

Ang isa sa mga kasalukuyang direksyon ng pagsasaliksik ng lamad ay isang detalyadong pag-aaral ng mga katangian ng iba't ibang istruktura at regulatory lipid, pati na rin ang mga indibidwal na integral at semi-integral na protina na bumubuo sa mga lamad.

Mga integral na protina ng lamad

Ang pangunahing papel sa organisasyon ng lamad mismo ay nilalaro ng integral at semi-integral na mga protina, na may isang globular na istraktura at nauugnay sa lipid phase sa pamamagitan ng hydrophilic-hydrophobic na pakikipag-ugnayan. Ang mga globule ng integral na protina ay tumagos sa buong kapal ng lamad, at ang kanilang hydrophobic na bahagi ay matatagpuan sa gitna ng globule at nahuhulog sa hydrophobic zone ng lipid phase.

semi-integral na mga protina ng lamad

Sa mga semi-integral na protina, ang mga hydrophobic amino acid ay puro sa isa sa mga pole ng globule, at, nang naaayon, ang mga globule ay kalahati lamang sa ilalim ng tubig sa lamad, na nakausli mula sa isa (panlabas o panloob) na ibabaw ng lamad.

Mga pag-andar ng mga protina ng lamad

Ang mga integral at semi-integral na protina ng lamad ng plasma ay dating itinalaga ng dalawang pag-andar: pangkalahatang istruktura at tiyak. Alinsunod dito, ang mga istruktura at functional na protina ay nakikilala sa kanila. Gayunpaman, ang pagpapabuti ng mga pamamaraan para sa paghihiwalay ng mga fraction ng protina ng mga lamad at isang mas detalyadong pagsusuri ng mga indibidwal na protina ngayon ay nagpapahiwatig ng kawalan ng mga istrukturang protina na unibersal para sa lahat ng mga lamad at hindi nagdadala ng anumang partikular na pag-andar. Sa kabaligtaran, ang mga protina ng lamad na may mga tiyak na pag-andar ay magkakaiba. Ito ang mga protina na gumaganap ng mga function ng receptor, mga protina na aktibo at passive na mga carrier ng iba't ibang compound, at panghuli, mga protina na bahagi ng maraming enzyme system. materyal mula sa site

Mga katangian ng mga protina ng lamad

Ang isang karaniwang pag-aari ng lahat ng mga integral at semi-integral na mga protina ng lamad, na naiiba hindi lamang sa pagganap kundi pati na rin sa mga terminong kemikal, ay ang kanilang pangunahing kakayahang lumipat, "lumoy" sa eroplano ng lamad sa likidong lipid phase. Tulad ng nabanggit sa itaas, ang pagkakaroon ng gayong mga paggalaw sa mga lamad ng plasma ng ilang mga selula ay napatunayan sa eksperimento. Ngunit ito ay malayo sa tanging uri ng paggalaw na natukoy sa mga protina ng lamad. Bilang karagdagan sa pag-ilid ng pag-ilid, ang mga indibidwal na integral at semi-integral na protina ay maaaring paikutin sa eroplano ng lamad sa pahalang at kahit na patayong mga direksyon, at maaari ring baguhin ang antas ng paglulubog ng molekula sa lipid phase.

Opsin. Ang lahat ng magkakaibang at kumplikadong paggalaw ng mga globule ng protina ay mahusay na inilarawan ng halimbawa ng opsin protein, na tiyak para sa mga lamad ng mga cell ng photoreceptor (Larawan 3). Tulad ng nalalaman, ang opsin sa dilim ay nauugnay sa carotenoid retinal, na naglalaman ng double cis bond; ang complex ng retinal at opsin ay bumubuo ng rhodopsin, o visual purple. Ang molekula ng rhodopsin ay may kakayahang lateral na paggalaw at pag-ikot sa pahalang na eroplano ng lamad (Larawan 3, A). Sa ilalim ng pagkilos ng liwanag, ang retinal ay sumasailalim sa photoisomerization at nagbabago sa isang trans form. Sa kasong ito, ang conformation ng retinal ay nagbabago at ito ay naghihiwalay mula sa opsin, na, sa turn, ay nagbabago sa eroplano ng pag-ikot mula pahalang hanggang patayo (Larawan 3b). Ang kinahinatnan ng naturang mga pagbabago ay isang pagbabago sa pagkamatagusin ng mga lamad para sa mga ions, na humahantong sa paglitaw ng isang nerve impulse.

Ito ay kagiliw-giliw na ang mga pagbabago sa conformation ng opsin globules na sapilitan ng liwanag na enerhiya ay hindi lamang maaaring magsilbi upang makabuo ng isang nerve impulse, tulad ng nangyayari sa mga cell ng retina, ngunit ito rin ang pinakasimpleng photosynthetic system na matatagpuan sa mga espesyal na purple bacteria.

PLASMATIC MEMBRANE, STRUCTURE AT FUNCTIONS. MGA ISTRUKTURANG NABUO NG PLASMATIC MEMBRANE

Sisimulan natin ang histology sa pamamagitan ng pag-aaral ng eukaryotic cell, na siyang pinakasimpleng sistemang pinagkalooban ng buhay. Kapag sinusuri ang isang cell sa isang light microscope, nakakakuha kami ng impormasyon tungkol sa laki, hugis nito, at ang impormasyong ito ay nauugnay sa pagkakaroon ng mga hangganan na limitado sa lamad sa mga cell. Sa pagbuo ng electron microscopy (EM), ang aming pag-unawa sa lamad bilang isang malinaw na tinukoy na linya ng paghahati sa pagitan ng cell at ng kapaligiran ay nagbago, dahil ito ay naging isang kumplikadong istraktura sa ibabaw ng cell, na binubuo ng mga sumusunod 3 bahagi:

1. sangkap ng supramembrane(glycocalix) (5 - 100 nm);

2. lamad ng plasma(8 - 10 nm);

3. Bahagi ng submembrane(20 - 40 nm).

Kasabay nito, ang mga bahagi 1 at 3 ay variable at nakasalalay sa uri ng mga cell; ang istraktura ng plasma membrane ay tila ang pinaka-static, na isasaalang-alang natin.

Plasma lamad. Ang pag-aaral ng plasmolemma sa ilalim ng mga kondisyon ng EM ay humantong sa konklusyon na ang istrukturang organisasyon nito ay pare-pareho, kung saan mayroon itong anyo ng isang trilaminar na linya, kung saan ang panloob at panlabas na mga layer ay electron-siksik, at ang mas malawak na layer na matatagpuan sa pagitan ng mga ito ay lumilitaw sa maging electron-transparent. Ang ganitong uri ng istrukturang organisasyon ng lamad ay nagpapahiwatig ng heterogeneity ng kemikal nito. Nang hindi hinahawakan ang talakayan sa isyung ito, itatakda namin na ang plasmalemma ay binubuo ng tatlong uri ng mga sangkap: lipid, protina at carbohydrates.

Mga lipid, na bahagi ng mga lamad, ay may mga katangian ng amphiphilic dahil sa pagkakaroon ng parehong hydrophilic at hydrophobic na mga grupo sa kanilang komposisyon. Ang amphipathic na katangian ng mga lipid ng lamad ay nagtataguyod ng pagbuo ng isang lipid bilayer. Kasabay nito, ang dalawang domain ay nakikilala sa mga phospholipid ng lamad:

a) pospeyt - ang ulo ng molekula, ang mga kemikal na katangian ng domain na ito ay tumutukoy sa solubility nito sa tubig at ito ay tinatawag na hydrophilic;

b) mga kadena ng acyl, na mga esterified fatty acid hydrophobic domain.

Mga uri ng mga lipid ng lamad: Ang pangunahing klase ng mga lipid sa biological membranes ay phospholipids, bumubuo sila ng balangkas ng isang biological membrane. Tingnan ang fig.1

kanin. 1: Mga uri ng mga lipid ng lamad

Mga biomembrane ay isang double layer amphiphilic lipids (lipid bilayer). Sa isang may tubig na daluyan, ang gayong mga molekulang amphiphilic ay kusang bumubuo ng isang bilayer, kung saan ang mga hydrophobic na bahagi ng mga molekula ay nakatuon sa isa't isa, at ang mga hydrophilic na bahagi ay nakatuon sa tubig. Tingnan ang fig. 2

kanin. 2: Diagram ng istraktura ng isang biomembrane

Ang komposisyon ng mga lamad ay kinabibilangan ng mga lipid ng mga sumusunod na uri:

1. Phospholipids;

2. sphingolipids- "ulo" + 2 hydrophobic "buntot";

3. Glycolipids.

Cholesterol (CL)- ay matatagpuan sa lamad higit sa lahat sa gitnang zone ng bilayer, ito ay amphiphilic at hydrophobic (maliban sa isang hydroxyl group). Ang komposisyon ng lipid ay nakakaapekto sa mga katangian ng mga lamad: ang ratio ng protina / lipid ay malapit sa 1: 1, gayunpaman, ang mga myelin sheath ay pinayaman sa mga lipid, at ang mga panloob na lamad ay pinayaman sa mga protina.

Mga paraan ng pag-iimpake para sa amphiphilic lipids:

1. Bilayers(lipid lamad);

2. Mga liposom- ito ay isang bula na may dalawang patong ng lipid, habang parehong polar ang panloob at panlabas na ibabaw;

3. Micelles- ang pangatlong variant ng samahan ng amphiphilic lipids - isang bula, ang dingding nito ay nabuo sa pamamagitan ng isang solong layer ng mga lipid, habang ang kanilang mga hydrophobic na dulo ay nakaharap sa gitna ng micelle at ang kanilang panloob na kapaligiran ay hindi may tubig, ngunit hydrophobic.

Ang pinakakaraniwang anyo ng packaging ng mga molekulang lipid ay ang kanilang pagbuo patag bilayer ng lamad. Ang mga liposome at micelles ay mga mabilis na paraan ng transportasyon na nagsisiguro sa paglipat ng mga sangkap sa loob at labas ng cell. Sa gamot, ang mga liposome ay ginagamit upang maghatid ng mga sangkap na nalulusaw sa tubig, habang ang mga micelle ay ginagamit upang maghatid ng mga sangkap na nalulusaw sa taba.

Mga protina ng lamad

1. Integral (kasama sa mga layer ng lipid);

2. paligid. Tingnan ang fig. 3

Integral (mga protina ng transmembrane):

1. Monotopic- (halimbawa, glycophorin. Sila ay tumatawid sa lamad ng 1 beses), at sila ay mga receptor, habang ang kanilang panlabas - extracellular domain - ay tumutukoy sa kinikilalang bahagi ng molekula;

2.Polytopic- paulit-ulit na tumagos sa lamad - ito rin ay mga protina ng receptor, ngunit pinapagana nila ang daanan ng paghahatid ng signal sa cell;

3.Mga protina ng lamad na nauugnay sa mga lipid;

4. Mga protina ng lamad, nauugnay sa carbohydrates.

kanin. 3: Mga protina ng lamad

Mga peripheral na protina:

Hindi nakalubog sa lipid bilayer at hindi covalently linked dito. Pinagsasama-sama sila ng mga ionic na pakikipag-ugnayan. Ang mga peripheral na protina ay nauugnay sa mga integral na protina sa lamad sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan - protina-protina pakikipag-ugnayan.

1. Spectrin, na matatagpuan sa panloob na ibabaw ng cell;

2.fibronectin, matatagpuan sa panlabas na ibabaw ng lamad.

Mga ardilya - karaniwang bumubuo ng hanggang 50% ng masa ng lamad. Kung saan integral na mga protina gawin ang mga sumusunod na function:

a) mga protina ng ion channel;

b) mga protina ng receptor.

PERO mga protina ng peripheral membrane (fibrillar, globular) gumaganap ng mga sumusunod na function:

a) panlabas (receptor at adhesion proteins);

b) panloob - mga protina ng cytoskeletal (spectrin, ankyrin), mga protina ng sistema ng pangalawang tagapamagitan.

mga channel ng ion- ang mga ito ay mga channel na nabuo ng mga integral na protina; bumubuo sila ng isang maliit na butas kung saan ang mga ion ay dumadaan sa electrochemical gradient. Ang pinakakilalang mga channel ay mga channel para sa Na, K, Ca, Cl.

Mayroon ding mga daluyan ng tubig aquoporin (erythrocytes, bato, mata).

sangkap ng supramembrane - glycocalyx, kapal 50 nm. Ito ang mga rehiyon ng carbohydrate ng glycoproteins at glycolipids na nagbibigay ng negatibong singil. Sa ilalim ng EM ay isang maluwag na layer ng katamtamang density na sumasaklaw sa panlabas na ibabaw ng plasmalemma. Ang komposisyon ng glycocalyx, bilang karagdagan sa mga bahagi ng carbohydrate, ay kinabibilangan ng mga peripheral membrane protein (semi-integral). Ang kanilang mga functional na lugar ay matatagpuan sa supra-membrane zone - ito ay mga immunoglobulin. Tingnan ang fig. 4

Pag-andar ng glycocalyx:

1. Magpapel mga receptor;

2. Pagkilala sa intercellular;

3. Intercellular na pakikipag-ugnayan(mga pakikipag-ugnayan ng malagkit);

4. Mga receptor ng histocompatibility;

5. Enzyme adsorption zone(parietal digestion);

6. Mga receptor ng hormone.

kanin. 4: Glycocalyx at mga submembrane na protina

Bahagi ng submembrane - ang pinakalabas na zone ng cytoplasm, kadalasan ay may kamag-anak na tigas at ang zone na ito ay lalong mayaman sa mga filament (d = 5-10 nm). Ipinapalagay na ang mga integral na protina na bumubuo sa cell membrane ay direkta o hindi direktang nauugnay sa mga filament ng actin na nakahiga sa submembrane zone. Kasabay nito, pinatunayan ng eksperimento na sa panahon ng pagsasama-sama ng mga integral na protina, ang actin at myosin na matatagpuan sa zone na ito ay pinagsama-sama rin, na nagpapahiwatig ng pakikilahok ng mga filament ng actin sa regulasyon ng hugis ng cell.

Cell— self-regulating structural at functional unit ng mga tisyu at organo. Ang teorya ng cellular ng istraktura ng mga organo at tisyu ay binuo nina Schleiden at Schwann noong 1839. Kasunod nito, gamit ang electron microscopy at ultracentrifugation, posible na ipaliwanag ang istraktura ng lahat ng pangunahing organelles ng mga selula ng hayop at halaman (Fig. 1).

kanin. 1. Scheme ng istraktura ng cell ng mga organismo ng hayop

Ang mga pangunahing bahagi ng cell ay ang cytoplasm at ang nucleus. Ang bawat cell ay napapalibutan ng napakanipis na lamad na naglilimita sa mga nilalaman nito.

Ang cell lamad ay tinatawag lamad ng plasma at nailalarawan sa pamamagitan ng selective permeability. Ang ari-arian na ito ay nagpapahintulot sa mga kinakailangang sustansya at mga elemento ng kemikal na tumagos sa cell, at ang mga labis na produkto ay umalis dito. Ang lamad ng plasma ay binubuo ng dalawang patong ng mga molekulang lipid na may kasamang mga tiyak na protina sa loob nito. Ang pangunahing lamad lipids ay phospholipids. Naglalaman ang mga ito ng phosphorus, isang polar head, at dalawang non-polar long-chain fatty acid tail. Kasama sa mga lipid ng lamad ang kolesterol at kolesterol ester. Alinsunod sa fluid mosaic na modelo ng istraktura, ang mga lamad ay naglalaman ng mga pagsasama ng mga molekula ng protina at lipid na maaaring maghalo kaugnay sa bilayer. Ang bawat uri ng lamad ng anumang selula ng hayop ay nailalarawan sa pamamagitan ng medyo pare-parehong komposisyon ng lipid.

Ang mga protina ng lamad ay nahahati sa dalawang uri ayon sa kanilang istraktura: integral at peripheral. Ang mga peripheral na protina ay maaaring alisin mula sa lamad nang hindi sinisira ito. Mayroong apat na uri ng mga protina ng lamad: transport proteins, enzymes, receptors, at structural proteins. Ang ilang mga protina ng lamad ay may aktibidad na enzymatic, habang ang iba ay nagbubuklod sa ilang mga sangkap at pinapadali ang kanilang paglipat sa cell. Ang mga protina ay nagbibigay ng ilang mga landas para sa paggalaw ng mga sangkap sa mga lamad: bumubuo sila ng malalaking pores na binubuo ng ilang mga subunit ng protina na nagpapahintulot sa mga molekula ng tubig at mga ion na lumipat sa pagitan ng mga selula; bumubuo ng mga channel ng ion na dalubhasa para sa paggalaw ng ilang uri ng mga ion sa buong lamad sa ilalim ng ilang mga kundisyon. Ang mga istrukturang protina ay nauugnay sa panloob na layer ng lipid at nagbibigay ng cytoskeleton ng cell. Ang cytoskeleton ay nagbibigay ng mekanikal na lakas sa lamad ng cell. Sa iba't ibang mga lamad, ang mga protina ay nagkakahalaga ng 20 hanggang 80% ng masa. Ang mga protina ng lamad ay maaaring malayang gumagalaw sa lateral plane.

Ang mga karbohidrat ay naroroon din sa lamad, na maaaring covalently magbigkis sa mga lipid o protina. Mayroong tatlong uri ng mga karbohidrat sa lamad: glycolipids (gangliosides), glycoproteins at proteoglycans. Karamihan sa mga lipid ng lamad ay nasa isang likidong estado at may isang tiyak na pagkalikido, i.e. ang kakayahang lumipat mula sa isang lugar patungo sa isa pa. Sa panlabas na bahagi ng lamad mayroong mga receptor site na nagbubuklod sa iba't ibang mga hormone. Ang ibang mga partikular na seksyon ng lamad ay hindi maaaring makilala at magbigkis ng ilang mga protina na dayuhan sa mga selulang ito at iba't ibang biologically active compounds.

Ang panloob na espasyo ng cell ay puno ng cytoplasm, kung saan ang karamihan sa mga enzyme-catalyzed na reaksyon ng cellular metabolism ay nagaganap. Ang cytoplasm ay binubuo ng dalawang layer: ang panloob, na tinatawag na endoplasm, at ang peripheral, ang ectoplasm, na may mataas na lagkit at walang mga butil. Ang cytoplasm ay naglalaman ng lahat ng mga bahagi ng isang cell o organelle. Ang pinakamahalaga sa mga organelle ng cell ay ang endoplasmic reticulum, ribosomes, mitochondria, Golgi apparatus, lysosomes, microfilaments at microtubules, peroxisomes.

Endoplasmic reticulum ay isang sistema ng magkakaugnay na mga channel at cavity na tumatagos sa buong cytoplasm. Nagbibigay ito ng transportasyon ng mga sangkap mula sa kapaligiran at sa loob ng mga selula. Ang endoplasmic reticulum ay nagsisilbi rin bilang isang depot para sa intracellular Ca 2+ ions at nagsisilbing pangunahing site para sa lipid synthesis sa cell.

Mga ribosom - microscopic spherical particle na may diameter na 10-25 nm. Ang mga ribosome ay malayang matatagpuan sa cytoplasm o nakakabit sa panlabas na ibabaw ng mga lamad ng endoplasmic reticulum at ng nuclear membrane. Nakikipag-ugnayan sila sa impormasyon at transportasyon ng RNA, at ang synthesis ng protina ay isinasagawa sa kanila. Nag-synthesize sila ng mga protina na pumapasok sa mga balon o sa Golgi apparatus at pagkatapos ay inilabas sa labas. Ang mga ribosome na libre sa cytoplasm ay nagsi-synthesize ng protina para gamitin ng cell mismo, at ang mga ribosome na nauugnay sa endoplasmic reticulum ay gumagawa ng protina na inilalabas mula sa cell. Ang iba't ibang mga functional na protina ay synthesize sa ribosomes: carrier proteins, enzymes, receptors, cytoskeletal proteins.

golgi apparatus nabuo sa pamamagitan ng isang sistema ng mga tubules, cisterns at vesicle. Ito ay nauugnay sa endoplasmic reticulum, at ang mga biologically active substance na pumasok dito ay naka-imbak sa isang compacted form sa secretory vesicle. Ang huli ay patuloy na nahihiwalay mula sa Golgi apparatus, dinadala sa lamad ng cell at sumanib dito, at ang mga sangkap na nakapaloob sa mga vesicle ay inalis mula sa cell sa proseso ng exocytosis.

Lysosomes - mga particle na napapalibutan ng isang lamad na may sukat na 0.25-0.8 microns. Naglalaman ang mga ito ng maraming enzyme na kasangkot sa pagkasira ng mga protina, polysaccharides, taba, nucleic acid, bakterya at mga selula.

Mga peroxisome nabuo mula sa isang makinis na endoplasmic reticulum, kahawig ng lysosomes at naglalaman ng mga enzymes na catalyze ang agnas ng hydrogen peroxide, na kung saan ay cleaved sa ilalim ng impluwensiya ng peroxidases at catalase.

Mitokondria naglalaman ng panlabas at panloob na lamad at ang "estasyon ng enerhiya" ng selula. Ang mitochondria ay bilog o pinahabang istruktura na may dobleng lamad. Ang panloob na lamad ay bumubuo ng mga fold na nakausli sa mitochondria - cristae. Ang ATP ay na-synthesize sa kanila, ang mga substrate ng Krebs cycle ay na-oxidized, at maraming mga biochemical na reaksyon ang isinasagawa. Ang mga molekula ng ATP na nabuo sa mitochondria ay nagkakalat sa lahat ng bahagi ng selula. Ang mitochondria ay naglalaman ng isang maliit na halaga ng DNA, RNA, ribosome, at sa kanilang pakikilahok, ang pag-renew at synthesis ng bagong mitochondria ay nagaganap.

Mga microfilament ay manipis na mga filament ng protina, na binubuo ng myosin at actin, at bumubuo ng contractile apparatus ng cell. Ang mga microfilament ay kasangkot sa pagbuo ng mga fold o protrusions ng lamad ng cell, pati na rin sa paggalaw ng iba't ibang mga istraktura sa loob ng mga cell.

microtubule bumubuo ng batayan ng cytoskeleton at nagbibigay ng lakas nito. Ang cytoskeleton ay nagbibigay sa mga cell ng isang katangian na hitsura at hugis, nagsisilbing isang site para sa attachment ng intracellular organelles at iba't ibang mga katawan. Sa mga nerve cell, ang mga bundle ng microtubule ay kasangkot sa transportasyon ng mga sangkap mula sa cell body hanggang sa mga dulo ng axon. Sa kanilang pakikilahok, ang paggana ng mitotic spindle sa panahon ng cell division ay isinasagawa. Ginagampanan nila ang papel ng mga elemento ng motor sa villi at flagella sa mga eukaryotes.

Core ay ang pangunahing istraktura ng cell, ay kasangkot sa paghahatid ng mga namamana na katangian at sa synthesis ng mga protina. Ang nucleus ay napapalibutan ng isang nuclear membrane na naglalaman ng maraming mga nuclear pores kung saan ang iba't ibang mga sangkap ay ipinagpapalit sa pagitan ng nucleus at ng cytoplasm. Sa loob nito ay ang nucleolus. Ang mahalagang papel ng nucleolus sa synthesis ng ribosomal RNA at mga protina ng histone ay naitatag. Ang natitirang bahagi ng nucleus ay naglalaman ng chromatin, na binubuo ng DNA, RNA, at isang bilang ng mga partikular na protina.

Mga pag-andar ng lamad ng cell

Ang mga lamad ng cell ay may mahalagang papel sa regulasyon ng intracellular at intercellular metabolism. Selective sila. Ang kanilang partikular na istraktura ay ginagawang posible na magbigay ng hadlang, transportasyon at mga function ng regulasyon.

pag-andar ng hadlang Ito ay nagpapakita ng sarili sa paglilimita sa pagtagos ng mga compound na natunaw sa tubig sa pamamagitan ng lamad. Ang lamad ay hindi natatagusan ng malalaking molekula ng protina at mga organikong anion.

Pag-andar ng regulasyon Ang lamad ay ang regulasyon ng intracellular metabolism bilang tugon sa mga impluwensyang kemikal, biyolohikal at mekanikal. Ang iba't ibang mga impluwensya ay nakikita ng mga espesyal na receptor ng lamad na may kasunod na pagbabago sa aktibidad ng mga enzyme.

function ng transportasyon sa pamamagitan ng biological membrane ay maaaring isagawa nang pasibo (pagsasabog, pagsasala, osmosis) o sa tulong ng aktibong transportasyon.

Pagsasabog - ang paggalaw ng isang gas o solute kasama ang isang konsentrasyon at electrochemical gradient. Ang diffusion rate ay depende sa permeability ng cell membrane, pati na rin ang concentration gradient para sa mga uncharged particle, electric at concentration gradients para sa charged particles. simpleng pagsasabog nangyayari sa pamamagitan ng lipid bilayer o sa pamamagitan ng mga channel. Ang mga naka-charge na particle ay gumagalaw sa kahabaan ng electrochemical gradient, habang ang mga hindi naka-charge na particle ay sumusunod sa chemical gradient. Halimbawa, ang oxygen, steroid hormones, urea, alkohol, atbp. ay tumagos sa lipid layer ng lamad sa pamamagitan ng simpleng diffusion. Ang iba't ibang mga ion at particle ay gumagalaw sa mga channel. Ang mga channel ng Ion ay nabuo ng mga protina at nahahati sa mga gated at hindi nakokontrol na mga channel. Depende sa selectivity, may mga ion-selective ropes na nagpapahintulot lamang sa isang ion na dumaan, at mga channel na walang selectivity. Ang mga channel ay may bibig at isang pumipili na filter, at ang mga kinokontrol na channel ay may mekanismo ng gate.

Pinadali na pagsasabog - isang proseso kung saan ang mga sangkap ay dinadala sa isang lamad ng mga espesyal na protina ng carrier ng lamad. Sa ganitong paraan, ang mga amino acid at monosugar ay pumapasok sa selula. Napakabilis ng paraan ng transportasyong ito.

Osmosis - paggalaw ng tubig sa isang lamad mula sa isang solusyon na may mas mababang osmotic pressure hanggang sa isang solusyon na may mas mataas na osmotic pressure.

Aktibong transportasyon - paglipat ng mga sangkap laban sa isang gradient ng konsentrasyon gamit ang mga ATPase ng transportasyon (mga bomba ng ion). Ang paglipat na ito ay nangyayari sa paggasta ng enerhiya.

Na + /K + -, Ca 2+ - at H + na mga bomba ay pinag-aralan nang mas malawak. Ang mga bomba ay matatagpuan sa mga lamad ng cell.

Ang isang uri ng aktibong transportasyon ay endositosis at exocytosis. Sa tulong ng mga mekanismong ito, ang mga malalaking sangkap (protina, polysaccharides, nucleic acid) na hindi madadala sa pamamagitan ng mga channel ay dinadala. Ang transportasyong ito ay mas karaniwan sa mga epithelial cells ng bituka, renal tubules, at vascular endothelium.

Sa Sa endocytosis, ang mga lamad ng cell ay bumubuo ng mga invaginations sa cell, na, kapag pinagtali, nagiging mga vesicle. Sa panahon ng exocytosis, ang mga vesicle na may mga nilalaman ay inililipat sa lamad ng cell at sumanib dito, at ang mga nilalaman ng mga vesicle ay inilabas sa extracellular na kapaligiran.

Ang istraktura at pag-andar ng lamad ng cell

Upang maunawaan ang mga proseso na tinitiyak ang pagkakaroon ng mga potensyal na elektrikal sa mga buhay na selula, una sa lahat ay kinakailangan upang maunawaan ang istraktura ng lamad ng cell at ang mga katangian nito.

Sa kasalukuyan, ang fluid-mosaic na modelo ng lamad, na iminungkahi ni S. Singer at G. Nicholson noong 1972, ay tinatangkilik ang pinakamalaking pagkilala. Ang batayan ng lamad ay isang double layer ng phospholipids (bilayer), ang mga hydrophobic fragment ng molekula na kung saan ay nahuhulog sa kapal ng lamad, at ang mga polar hydrophilic na grupo ay nakatuon sa labas, ang mga iyon. papunta sa nakapalibot na kapaligiran sa tubig (Larawan 2).

Ang mga protina ng lamad ay naisalokal sa ibabaw ng lamad o maaaring i-embed sa iba't ibang kalaliman sa hydrophobic zone. Ang ilang mga protina ay tumagos sa lamad, at ang iba't ibang mga hydrophilic na grupo ng parehong protina ay matatagpuan sa magkabilang panig ng lamad ng cell. Ang mga protina na matatagpuan sa lamad ng plasma ay gumaganap ng isang napakahalagang papel: nakikilahok sila sa pagbuo ng mga channel ng ion, gumaganap ang papel ng mga bomba ng lamad at mga carrier ng iba't ibang mga sangkap, at maaari ring magsagawa ng isang function ng receptor.

Ang mga pangunahing pag-andar ng lamad ng cell: hadlang, transportasyon, regulasyon, catalytic.

Ang pag-andar ng hadlang ay upang limitahan ang pagsasabog ng mga compound na nalulusaw sa tubig sa pamamagitan ng lamad, na kinakailangan upang maprotektahan ang mga cell mula sa mga dayuhan, nakakalason na sangkap at upang mapanatili ang isang medyo pare-pareho na nilalaman ng iba't ibang mga sangkap sa loob ng mga cell. Kaya, ang lamad ng cell ay maaaring makapagpabagal sa pagsasabog ng iba't ibang mga sangkap ng 100,000-10,000,000 beses.

kanin. 2. Three-dimensional scheme ng fluid-mosaic na modelo ng Singer-Nicolson membrane

Ang mga globular integral na protina na naka-embed sa isang lipid bilayer ay ipinapakita. Ang ilang mga protina ay mga channel ng ion, ang iba (glycoproteins) ay naglalaman ng mga side chain ng oligosaccharide na kasangkot sa pagkilala sa bawat isa ng mga cell at sa intercellular tissue. Ang mga molekula ng kolesterol ay malapit na katabi ng mga ulo ng phospholipid at inaayos ang mga katabing seksyon ng "mga buntot". Ang mga panloob na rehiyon ng mga buntot ng molekulang phospholipid ay hindi limitado sa kanilang paggalaw at responsable para sa pagkalikido ng lamad (Bretscher, 1985)

May mga channel sa lamad kung saan ang mga ion ay tumagos. Ang mga channel ay potensyal na umaasa at potensyal na independyente. Mga potensyal na may gate na channel bukas kapag nagbago ang potensyal na pagkakaiba, at potensyal na independyente(hormone-regulated) bukas kapag ang mga receptor ay nakikipag-ugnayan sa mga sangkap. Maaaring buksan o isara ang mga channel salamat sa mga gate. Dalawang uri ng mga gate ang itinayo sa lamad: activation(sa lalim ng channel) at inactivation(sa ibabaw ng channel). Ang gate ay maaaring nasa isa sa tatlong estado:

• bukas na estado (ang parehong uri ng gate ay bukas);
• saradong estado (sarado ang activation gate);
• inactivation state (sarado ang inactivation gate).

Ang isa pang katangian ng mga lamad ay ang kakayahang pumili ng mga inorganic na ion, nutrients, at iba't ibang mga metabolic na produkto. Mayroong mga sistema ng passive at aktibong paglipat (transportasyon) ng mga sangkap. Passive Ang transportasyon ay isinasagawa sa pamamagitan ng mga channel ng ion na mayroon o walang tulong ng mga protina ng carrier, at ang puwersang nagtutulak nito ay ang pagkakaiba sa mga potensyal na electrochemical ng mga ion sa pagitan ng intra- at extracellular space. Ang selectivity ng mga channel ng ion ay tinutukoy ng mga geometric na parameter nito at ang kemikal na katangian ng mga pangkat na naglinya sa mga dingding at bibig ng channel.

Sa kasalukuyan, ang mga channel na may selective permeability para sa Na + , K + , Ca 2+ ions at gayundin para sa tubig (ang tinatawag na aquaporin) ay ang pinaka mahusay na pinag-aralan. Ang diameter ng mga channel ng ion, ayon sa iba't ibang mga pag-aaral, ay 0.5-0.7 nm. Ang throughput ng mga channel ay maaaring baguhin, 10 7 - 10 8 ions bawat segundo ay maaaring dumaan sa isang ion channel.

Aktibo ang transportasyon ay nangyayari sa paggasta ng enerhiya at isinasagawa ng tinatawag na mga bomba ng ion. Ang mga bomba ng ion ay mga istrukturang molekular na protina na naka-embed sa lamad at nagsasagawa ng paglipat ng mga ion patungo sa isang mas mataas na potensyal na electrochemical.

Ang pagpapatakbo ng mga bomba ay isinasagawa dahil sa enerhiya ng ATP hydrolysis. Sa kasalukuyan, Na + / K + - ATPase, Ca 2+ - ATPase, H + - ATPase, H + / K + - ATPase, Mg 2+ - ATPase, na tinitiyak ang paggalaw ng Na +, K +, Ca 2+ ions, ayon sa pagkakabanggit, H+, Mg 2+ isolated o conjugated (Na+ at K+; H+ at K+). Ang mekanismo ng molekular ng aktibong transportasyon ay hindi pa ganap na naipaliwanag.

Ano ang istraktura ng lamad ng plasma? Ano ang mga tungkulin nito?

Ang mga biological membrane ay bumubuo ng batayan ng istrukturang organisasyon ng cell. Ang plasma membrane (plasmalemma) ay ang lamad na pumapalibot sa cytoplasm ng isang buhay na selula. Ang mga lamad ay binubuo ng mga lipid at protina. Ang mga lipid (pangunahin ang mga phospholipid) ay bumubuo ng isang double layer kung saan ang hydrophobic na "tails" ng mga molecule ay nakaharap sa loob ng lamad, at ang hydrophilic tails - sa mga ibabaw nito. Ang mga molekula ng protina ay maaaring matatagpuan sa panlabas at panloob na ibabaw ng lamad, maaaring bahagyang malubog sa lipid layer o tumagos dito. Karamihan sa mga nakalubog na protina ng lamad ay mga enzyme. Ito ay isang fluid mosaic na modelo ng istraktura ng plasma membrane. Ang mga molekula ng protina at lipid ay mobile, na nagsisiguro sa dynamism ng lamad. Ang mga lamad ay naglalaman din ng mga carbohydrate sa anyo ng mga glycolipids at glycoproteins (glycocalix) na matatagpuan sa panlabas na ibabaw ng lamad. Ang hanay ng mga protina at carbohydrates sa ibabaw ng lamad ng bawat cell ay tiyak at isang uri ng tagapagpahiwatig ng uri ng cell.

Mga function ng lamad:

1. Paghahati. Binubuo ito sa pagbuo ng isang hadlang sa pagitan ng mga panloob na nilalaman ng cell at panlabas na kapaligiran.
2. Tinitiyak ang pagpapalitan ng mga sangkap sa pagitan ng cytoplasm at panlabas na kapaligiran. Ang tubig, ions, inorganic at organic na molecule ay pumapasok sa cell (transport function). Ang mga produktong nabuo sa cell ay pinalabas sa panlabas na kapaligiran (secretory function).
3. Transportasyon. Ang transportasyon sa buong lamad ay maaaring maganap sa iba't ibang paraan. Ang passive na transportasyon ay isinasagawa nang walang paggasta ng enerhiya, sa pamamagitan ng simpleng pagsasabog, osmosis o pinadali na pagsasabog sa tulong ng mga protina ng carrier. Ang aktibong transportasyon ay sa pamamagitan ng mga protina ng carrier at nangangailangan ng pagpasok ng enerhiya (hal. sodium-potassium pump).

Ang malalaking molekula ng biopolymer ay pumapasok sa selula bilang resulta ng endocytosis. Nahahati ito sa phagocytosis at pinocytosis. Ang phagocytosis ay ang pagkuha at pagsipsip ng malalaking particle ng cell. Ang kababalaghan ay unang inilarawan ni I.I. Mechnikov. Una, ang mga sangkap ay sumunod sa lamad ng plasma, sa mga tiyak na protina ng receptor, pagkatapos ay bumabaluktot ang lamad, na bumubuo ng isang depresyon.

Ang isang digestive vacuole ay nabuo. Tinutunaw nito ang mga substance na pumapasok sa cell. Sa mga tao at hayop, ang mga leukocyte ay may kakayahang mag-phagocytosis. Nilalamon ng mga leukocyte ang bakterya at iba pang solidong particle.

Ang Pinocytosis ay ang proseso ng pagkuha at pagsipsip ng mga likidong patak na may mga sangkap na natunaw dito. Ang mga sangkap ay sumunod sa mga protina ng lamad (receptor), at ang isang patak ng solusyon ay napapalibutan ng isang lamad, na bumubuo ng isang vacuole. Ang pinocytosis at phagocytosis ay nangyayari sa paggasta ng enerhiya ng ATP.

1. Secretory. Secretion - paglabas ng cell ng mga substance na na-synthesize sa cell papunta sa panlabas na kapaligiran. Ang mga hormone, polysaccharides, protina, fat droplets ay nakapaloob sa membrane-bound vesicles at lumalapit sa plasmalemma. Ang mga lamad ay nagsasama at ang mga nilalaman ng vesicle ay inilabas sa kapaligiran na nakapalibot sa selula.
2. Ang koneksyon ng mga cell sa tissue (dahil sa mga nakatiklop na outgrowth).
3. Receptor. Mayroong isang malaking bilang ng mga receptor sa mga lamad - mga espesyal na protina, ang papel nito ay upang magpadala ng mga signal mula sa labas hanggang sa loob ng cell.