Функції плазматичноїмембрани в клітці
Плазматична мембрана - ліпідний бішар з вбудованими в його товщу білками, іонними каналами і рецепторними молекулами. Це механічний бар`єр, який відділяє цитоплазму клітини від навколо-простору, одночасно будучи єдиним зв`язком із зовнішнім середовищем. А тому плазмолемма є однією з найважливіших структур клітини, а її функції дозволяють їй існувати і взаємодіяти з іншими клітинними групами.
Загальне уявлення про функції цітолемми
плазматична мембрана в тому вигляді, в якому вона присутня в тваринній клітині, характерна для багатьох організмів з різних царств. Бактерії та найпростіші, чиї організми представлені однією-єдиною клітиною, мають цитоплазматичну мембрану. А тварини, гриби і рослини як багатоклітинні організми не втратили її в процесі еволюції. Однак у різних царств живих організмів цитолемма дещо різниться, хоча функції її все одно однакові. Їх можна розділити на три групи: на розмежувальні, транспортні та комунікативні.
До групи розмежувальних функцій відноситься механічний захист клітини, підтримання її форми, огородження від позаклітинного середовища. Транспортну групу функцій мембрана відіграє за рахунок наявності специфічних білків, іонних каналів і переносників певних речовин. До комунікативних функцій цітолемми варто віднести рецепторну. На поверхні мембрани існує сукупність рецепторних комплексів, за допомогою яких клітина бере участь в механізмах гуморальної передачі інформації. Однак важливо ще й те, що плазмолемма оточує не тільки клітку, а й деякі її мембранні органели. У них вона відіграє таку ж роль, як у випадку з цілої кліткою.
бар`єрна функція
Бар`єрні функції плазматичної мембрани множинні. Вона захищає внутрішнє середовище клітини зі сформованою концентрацією хімічних речовин від її зміни. У розчинах відбувається процес дифузії, тобто самостійного зрівнювання концентрації між середовищами з різним вмістом в них певних речовин. Плазмолемма якраз блокує дифузію шляхом недопущення струму рідини і іонів в будь-яких напрямках. Таким чином, мембрана обмежує цитоплазму з певною концентрацією електролітів від навколо-середовища.
Друге прояв бар`єрної функції плазматичної мембрани - це захист від сильних кислих і сильних лужних середовищ. Плазмолемма побудована таким чином, що гідрофобні кінці ліпідних молекул звернені назовні. Тому вона часто розмежовує внутрішньоклітинну і позаклітинне середовища з різними показниками рН. Це необхідно для клітинної життєдіяльності.
Бар`єрна функція мембран органел
Бар`єрні функції плазматичної мембрани різні і тому, що залежать від місця її розташування. Зокрема каріолемми, тобто ліпідний бішар ядра, захищає його від механічних пошкоджень і розділяє ядерну середу від цитоплазматичної. Причому вважається, що каріолемми нерозривно пов`язана з мембраною ендоплазматичної мережі. Тому вся система розглядається єдине як сховище спадкової інформації, білок синтезує система і кластер посттрансляционной модифікації білкових молекул. мембрана ендоплазматичний мереж необхідна для підтримки форми транспортних внутрішньоклітинних каналів, по яких переміщаються білкові, ліпідні та вуглеводні молекули.
Мітохондріальна мембрана захищає мітохондрії, а пластидних - хлоропласти. Лізосомальних мембрана також грає роль бар`єру: всередині лізосоми агресивне середовище рН і активні форми кисню, здатні пошкодити структури всередині клітини, якщо вони туди проникнуть. Мембрана ж є універсальним бар`єром, одночасно що дозволяє лізосомам «переварювати» тверді частинки і обмежує місце дії ферментів.
Механічна функція плазмолеми
Механічні функції плазматичної мембрани також неоднорідні. По-перше, плазмолемма підтримує клітинну форму. По-друге, вона обмежує деформованість клітини, однак не перешкоджає зміні форми і плинності. При цьому зміцнення мембрани також можливо. Це відбувається за рахунок утворення клітинної стінки протистами, бактеріями, рослинами і грибами. У тварин, в тому числі у людського виду, клітинна стінка найбільш проста і представлена лише гликокаликсом.
У бактерій вона глікопротеїдними, у рослин - целюлозний, у грибів - хітинова. Діатомові водорості і зовсім вбудовують в свою клітинну стінку кремнезем (оксид кремнію), що значно збільшує міцність і механічну стійкість клітини. Причому кожному організму клітинна стінка потрібна саме для цього. А сама плазмолемма має набагато меншу міцність, ніж шар протеогліканів, целюлози або хітину. У тому, що цитолемма грає механічну роль, сумніватися не доводиться.
Також механічні функції плазматичної мембрани дозволяють мітохондрій, хлоропластам, лізосомам, ядру і ендоплазматичної мережі функціонувати всередині клітини і захищатися від підпорогових ушкоджень. Це характерно для будь-якої клітини, що має дані мембранні органели. Більш того, плазматична мембрана має цитоплазматичні вирости, за допомогою яких створюються міжклітинні контакти. Це приклад реалізації механічної функції плазматичної мембрани. Захисна роль мембрани забезпечується ще й за рахунок природної резистентності та плинності ліпідного бішару.
Відео: Функції клітинних мембран
Комунікативна функція цитоплазматичної мембрани
До числа комунікативних функцій варто віднести транспорт і рецепцію. Ці обидва якості характерні саме для плазматичноїмембрани і каріолемми. Мембрана органел не завжди має рецептори або пронизана транспортними каналами, а у каріолемми і цітолемми ці освіти є. Саме за допомогою їх здійснюється реалізація даних комунікативних функцій.
Транспорт реалізується двома можливими механізмами: з витратою енергії, тобто активним шляхом, і без витрат, простий дифузії. Однак клітина може транспортувати речовини і шляхом фагоцитозу або піноцитозу. Це реалізується шляхом захоплення хмари рідини або твердої частинки випинаннями цитоплазми. Тоді клітка ніби руками захоплює частку або краплю рідини, втягуючи її всередину і утворюючи навколо неї цитоплазматический шар.
Активний транспорт, дифузія
Активний транспорт - це приклад вибіркового поглинання електролітів або поживних речовин. За допомогою специфічних каналів, представлених білковими молекулами, що складаються з декількох субодиниць, речовина або гідратований іон проникає в цитоплазму. Іони змінюють потенціали, а поживні речовини вбудовуються в метаболічні ланцюги. І всі ці функції плазматичної мембрани в клітці активно сприяють її зростанню і розвитку.
ліпідорозчинним
Високодиференційовані клітини, наприклад, нервова, ендокринна або м`язова, використовують дані іонні канали для генерації потенціалів спокою та дії. Він утворюється за рахунок осмотичної і електрохімічної різниці, а тканини отримують здатність скорочуватися, генерувати або проводити імпульс, відповідати на сигнали або передавати їх. Це важливий механізм обміну інформацією між клітинами, який лежить в основі нервової регуляції функцій всього організму. Ці функції плазматичної мембрани тваринної клітини забезпечують регуляцію життєдіяльності, захисту і пересування всього організму.
Деякі речовини і зовсім можуть проникати крізь мембрану, проте це характерно тільки для молекул ліпофільних жиророзчинних молекул. Вони просто розчиняються в бислое мембрани, легко потрапляючи в цитоплазму. Такий механізм транспорту характерний для гормонів стероїдів. А гормони пептидної структури нездатні проникати через мембрану, хоча також передають інформацію клітці. Це досягається завдяки наявності на поверхні плазмолеми рецепторних (інтегральних) молекул. Пов`язані з ними біохімічні механізми передачі сигналу до ядра разом з механізмом прямого проникнення ліпідних речовин через мембрану складають більш просту систему гуморальної регуляції. І всі ці функції інтегральних білків плазматичної мембрани потрібні не тільки одній клітці, а всьому організму.
Таблиця функцій цитоплазматичної мембрани
Найбільш наочний спосіб виділити функції плазматичної мембрани - таблиця, в якій вказана її біологічна роль для клітини в цілому.
структура | функція | біологічна роль |
Цитоплазматична мембрана у вигляді ліпідного бішару з розташованими назовні гідрофобними кінцями, оснащена рецепторними комплексами з інтегральних та поверхневих білків | механічна | Підтримує клітинну форму, захищає від механічних підпорогових впливів, зберігає клітинну цілісність |
транспортна | Здійснює транспорт крапель рідини, твердих частинок, макромолекул і гідратованих іонів в клітину з витратою або без витрат енергії | |
рецепторная | Має на своїй поверхні рецепторні молекули, які служать для передачі інформації до ядра | |
адгезивная | За рахунок випинань цитоплазми сусідні клітини утворюють контакти між собою | |
електрогенних | Забезпечує умови для генерації потенціалу дії і потенціалу спокою збудливих тканин |
В даній таблиці наочно показано, які функції виконує плазматична мембрана. Однак ці ролі грає тільки клітинна оболонка, тобто ліпідний бішар, навколишній всю клітку. Всередині неї є і органели, які також мають мембрани. Їх ролі слід висловити у вигляді схеми.
Функції плазматичноїмембрани: схема
У клітці наявністю мембран відрізняються наступні органели: ядро, шорсткий і гладкий ендоплазматичнийретикулум, комплекс Гольджі, мітохондрія, хлоропласти, лізосоми. У кожній з даних органел мембрана відіграє найважливішу роль. Розглянути її можна на прикладі табличній схеми.
Органела і мембрана | функція | біологічна роль |
Ядро, ядерна мембрана | механічна | Механічні функції плазматичної мембрани цитоплазми ядра дозволяють підтримувати його форму, запобігати появі структурних пошкоджень |
бар`єрна | Поділ нуклеоплазми і цитоплазми | |
транспортна | Має транспортні пори для виходу рибосом і інформаційної РНК з ядра і надходження всередину поживних речовин, амінокислот і азотистих основ | |
Мітохондрія, мітохондріальна мембрана | механічна | Підтримка форми мітохондрії, перешкода механічних пошкоджень |
транспортна | Через мембрану передаються іони і енергетичні субстрати | |
електрогенних | Забезпечує генерацію трансмембранного потенціалу, що лежить в основі вироблення енергії в клітині | |
Хлоропласти, мембрана пластид | механічна | Підтримує форму пластид, попереджає їх механічне пошкодження |
транспортна | Забезпечує транспорт речовин | |
Ендоплазматична мережа, мембрана мережі | Механічна і средообразующая Відео: Будова клітинних мембран | Забезпечує наявність порожнини, де протікають процеси синтезу білків і їх посттрансляционной модифікації |
Апарат Гольджі, мембрана везикул і цистерн | Механічна і средообразующая | Роль см. Вище |
Лізосоми, лізосомальних мембрана Відео: 2) Клітинна теорія. Різноманіття клітин. Клітка: хімічний склад, будова, функції | механічна бар`єрна | Підтримка форми лізосоми, запобігання механічних пошкоджень і виходу ферментів в цитоплазму, обмеження її від літичних комплексів Відео: Біологія |
Мембрани тваринної клітини
Такі функції плазматичної мембрани в клітці, де вона грає важливу роль для кожної органели. Причому ряд функцій слід об`єднати в одну - в захисну. Зокрема бар`єрна і механічна функції об`єднані в захисну. Більш того, функції плазматичної мембрани в рослинній клітині практично ідентичні таким в тваринної і бактеріальної.
Тваринна клітина є найбільш складною і високодиференційований. Тут розташовується набагато більше інтегральних, полуінтегральних і поверхневих білків. В цілому у багатоклітинних організмів структура мембрани завжди складніше, ніж в одноклітинних. І те, які функції виконує плазматична мембрана конкретної клітини, визначає, чи буде вона віднесена до епітеліальної, сполучної або збудливою тканини.
