Struktura buněčné membrány v živočišné buňce: Kompletní průvodce!

by

V tomto příspěvku najdete podrobné informace o struktuře buněčné membrány v živočišné buňce.

Buněčná membrána nebo biologické membrány jsou tenké kvazifikované poddajné filmové struktury, které se vyskytují jak extracelulárně, tak kolem protoplastu živočišné buňky.

Níže jsou uvedeny termíny týkající se membrány živočišných buněk, které jsou stručně diskutovány.

Vzhled membrány

Tloušťka membrány je asi 7.5 nm. Kvůli tomuto rozměru nejsou viditelné pod optickým mikroskopem. Jejich přítomnost však byla odvozena dlouho před jejich pozorováním kvůli plazmolýze, prasknutí živočišné buňky umístěn do hypotonického roztoku.

Buněčné membrány jsou viditelné pod elektronovým mikroskopem. Pod mikroskopem vypadá membrána trilaminární prostředky vyrobené ze tří vrstev. Je zde střední elektronová vrstva, která je průhledná a pokrytá dvěma elektronově hustou vrstvou na obou stranách průhledné vrstvy. Obsahuje množství částic s různou velikostí.

Složení membrány

Membrána se skládá ze tří typů složek – bílkovin, sacharidů a lipidů. Lipidy jsou obecně fosfolipidy nebo fosfoglyceridy. Skládá se z hydrofilní polární hlava a hydrofobní nepolární ocas. Jsou-li přítomny jak hydrofobní, tak hydrofilní, nazývají se amfipatický. Fosfolipidy tvoří ve styku s vodou dvojvrstvu. Další lipidy přítomné v membráně jsou sfingolipidy, cerebrosidy, gangliosidy a cholesterol. Cholesterol zajišťuje stabilitu a tuhost živočišné buňky.

Membrána má řadu proteinů, které fungují jako enzym. Např. ATP-áza pomáhá při syntéze a rozkladu ATP, Cyt P-450 pomáhá při hydroxylaci. Receptorový protein fungují jako neurotransmitery pro příjem informací.

Sacharidy přítomné v membráně jsou oligosacharidy. Ten může být rozvětvený nebo nerozvětvený. Glykolipidy a glykoproteiny jsou spojeny s vnějšími povrchy proteinů a lipidů.

Model tekuté mozaiky

Je to nejvíce přijímaný model buněčné membrány, který uvedli Singer a Nicolson v roce 1972. Podle modelu tekuté mozaiky mají buněčné membrány kvazifikovanou konzistenci. Lipidová dvojvrstva je spojitá a obsahuje další lipidy. např. cholesterol je přítomen ve zvířecích membránách. Proteiny se vyskytují jako mozaika jak uvnitř lipidové dvojvrstvy, tak i na dvou površích. Říká se jim jako proteinové ledovce v moři lipidů.

Proteiny mají často tendenci k posunu pozice. Extrinsic a Intrinsic jsou dvě kategorie membránových proteinů.

struktura buněčné membrány v živočišné buňce
Struktura buněčné membrány v živočišné buňce: Fluidní mozaikový model buněčné membrány z Wikipedia

Vnitřní proteiny

Vyskytuje se uvnitř lipidové dvojvrstvy, která prochází do různých hloubek. Transmembránové proteiny jsou uloženy v membráně vnitřních proteinů tvořících kanál pro umožnění vody, iontů a některých malých solutů. Některé z kanálů mají hradlový mechanismus, který umožňuje vstup konkrétním látkám. Vnitřní proteiny vyvíjejí hydrofobní interakce s molekulami fosfolipidů. Z tohoto důvodu nelze vnitřní proteiny snadno oddělit od membrány, aniž by se narušily.

Vnější proteiny

Říká se mu také periferní proteiny, které se nacházejí na obou stranách membrány. Tyto proteiny jsou dostupné ve větším množství na vnitřním povrchu membrány než na vnější straně membrány. Jsou také připojeny k polárním hlavám vnitřních proteinů pomocí slabé elektrostatické vazby a iontových vazeb. Proto jsou periferní proteiny snadno vytěsněny sonikací, jemnými detergenty a hypotonickými roztoky s cheláty.

Funkce buněčné membrány

  • Uchovávání obsahu buňky: Obsahuje polotekutý protoplazmatický obsah.
  • Ochrana: Pomáhá při ochraně buňky před zraněním.
  • Organely: Pokrývá také různé organely jako jádromitochondrie, Golgiho aparát, endoplazmatické retikulum atd.
  • Oddělování : odděluje buňky od vnějšího prostředí a buněčné organely od cytosolu.
  • Rozpoznávání buněk: Použití glykolipidů a glykoproteinů, buněčné membrány může také rozlišovat mezi podobnými a nepodobnými buňkami.
  • Antigeny: Antigeny v buněčných membránách pomáhají při určování krevních skupin, imunologické odpovědi a přijetí nebo odmítnutí transplantátu.
  • Buněčná spojení: Pomáhají udržovat zvířecí buňky pohromadě.
  • Microvilli: Mají evaginace, které pomáhají zvýšit absorpci.
  • Endocytóza: Membrána vytváří membránové vezikuly, aby pohltily materiály ve velkém.
  • Exocytóza: Membrána pomáhá při vylučování odpadních látek.
  • Selektivní propustnost: Umožňuje zadání pouze vybraných látek.
  • Retence: Membrány nejsou netěsné. Neumožňují průchod absorbovaných látek ven.
  • Elektronová doprava: Elektronové transportní řetězce se vyskytuje v membráně mitochondrií.
  • Osmóza: Membrána obsahuje speciální vodní kanály, kterými probíhá osmóza.
  • Nosné proteiny: Pomáhá to aktivní transport a nachází se na membránách.
  • Membránové enzymy: Různé enzymy jsou vázány na membránu, aby prováděly různé biochemické aktivity, jako je hydrolýza a syntéza ATP.
  • Membránové receptory: Obsahuje různé receptory pro hormony, neurotransmitery, imunoglobuliny a několik dalších biochemikálií.

Membránový transport

Jde o průchod biochemikálií, metabolitů a vedlejších produktů přes biologické membrány. Jsou čtyř typů: pasivní doprava, aktivní doprava, symport-antiportní doprava a hromadná doprava.

Pasivní doprava

Je to pohyb látek z jedné části nebo oblasti systému do druhé, aniž by systém vyžadoval, aby vynaložil jakoukoli energii, například z vnějšku dovnitř systému. buňku přes buněčnou membránu.

1024px Schéma jednoduchá difúze v buněčné membráně en.svg
Struktura buněčné membrány v živočišné buňce: Pasivní transport přes buněčnou membránu z Wikipedia

Pasivní transport je častější podél koncentračního gradientu a elektrochemického potenciálu. Příklady: vysílání a osmóza. Buněčná membrána má úzké kanály produkované tunelovými proteiny. Jsou dvou typů, aquaporiny a iontové kanály. Aquaporiny umožňují průchod vody podle osmotických sil. Specifický iontový kanál umožňuje iontům procházet membránou. CO2 a O2 předpokládá se, že procházejí spolu s vodou.

Aktivní transport

Je to způsob transportu přes buněčnou membránu, který zahrnuje výdej metabolické energie. Energie se většinou získává z ATP.

1280px Schéma sekundární aktivní transport en.svg
Struktura buněčné membrány v živočišné buňce: Aktivní doprava z Wikipedia

Aktivní transport je nejběžnější způsob absorpce některých iontů v živočišných buňkách. Toto jsou Ca2+K+, Na+, Fe2+, uráty, mnoho cukrů a aminokyselin. K aktivnímu transportu obvykle dochází proti koncentračnímu gradientu. Je jednosměrný a vysoce selektivní.

Spoludoprava

Kotransport umožňuje membráně pohybovat látkami a dalšími materiály symportem (stejný směr) nebo antiportem (opačným směrem). Někdy se nazývá facilitovaná difúze. Pro kotransport mají nosné proteiny další vazebná místa. Například glukóza, nukleosidy a některé skupiny aminokyselin přecházejí dovnitř spolu s Na+.

Spolupřepravci
Struktura buněčné membrány v živočišné buňce: Kanály uniport, symport a antiport z Wikipedia

Hromadná doprava

Je to způsob transportu velkého množství materiálů, mikromolekul, makromolekul a částic potravin, přes membránu. Hromadný transport zahrnuje chemickou stimulaci, skládání a fúzi membrány za vzniku vezikul nazývaných nosičové vezikuly. Transport probíhá jak dovnitř, tak ven.

Endocytóza a Exocytóza jsou dva typy hromadné dopravy.

Endocytóza

Umožňuje buňkám internalizovat extracelulární materiály pomocí nosných vezikul, endozomy. Endocytóza je dále dvojího druhu, pinocytóza a fagocytóza.

Exocytóza

Transportuje materiály z vnitřku buněk ven pomocí nosných váčků nazývaných exocytotické váčky. Sekreční nebo vylučovací produkty jsou baleny do vezikul Golgiho tělísky.

Často kladené otázky

Q1. Rozdíl mezi pinocytózou a fagocytózou.

Pinocytóza je příjem extracelulární tekutiny, iontů a molekul pomocí malých váčků nebo pinozomů vyvinutých skládáním buněčné membrány. Lysozomy se mohou zapojit do trávení extracelulárních látek.

Fagocytóza je požírání buněk velkých částic, jako jsou mikroby, buněčné zbytky, degenerující buňky atd. Vytvářejí se výběžky podobné pseudopodiím, které pohlcují pevné materiály. Lysozomy jsou nezbytné pro ničení a trávení pevných potravinových materiálů. Nestrávené látky se vylučují pomocí efagie nebo exocytóza.

Q2.Popište mechanismus aktivního transportu.

Aktivní transport je zprostředkován nosiči nebo transportními proteiny. Jsou to integrální proteinové částice buněčná membrána které mají afinitu ke specifickým částicím rozpuštěné látky. Nosič se spojí s částicemi rozpuštěné látky na povrchu a vytvoří se nosný solutový komplex. Komplex získává energii z ATP a prochází konformační změnou. V komplexovaném stavu nosná částice transportuje rozpuštěnou látku na druhou stranu membrány, kde se uvolňuje. Nosič se uvolní a vrátí se do původního stavu pro vazbu s další částicí rozpuštěné látky.

Q3. Stručně popište čerpadlo Sodium Potassium Exchange.

Působí ve většině buněk těla. Velká α-podjednotka a malá β-podjednotka tvoří nosné proteiny. Vnitřní strana větší podjednotky má tři receptorová místa pro Na+ ionty a jedno místo pro aktivitu ATP-ázy. Vnější strana této podjednotky má dvě receptorová místa pro K+ ionty. Nosič se váže se třemi Na+ ionty z nitra buňky a dva K+ ionty z extracelulární tekutiny. S pomocí energie získané z ATP dochází u nosiče ke konformační změně, hodí tři Na+ ionty do extracelulární tekutiny a dva K+ ionty do nitra buňky.

Schéma sodno-draselné čerpadlo en.svg
Struktura buněčné membrány v živočišné buňce: Činnost sodno-draselné pumpy je příkladem aktivního transportu z Wikipedia

Výměnná pumpa Na+-K+ pomáhá udržovat vyšší koncentraci iontů Na+ v extracelulární tekutině než v intracelulárním obsahu. Ve srovnání s extracelulární tekutinou je intracelulární koncentrace K+ vyšší. Výměnná pumpa Na+-K+ je zodpovědná za klidový potenciál nervových buněk. Také povzbuzuje aktivní sekundární transport.

Shrnutí

Abychom tento příspěvek uzavřeli, dojdeme k závěru, že zvíře buněčná membrána má tenkou strukturu ale odděluje buněčné složky od vnějšího prostředí. Umožňuje také přenos různých látek z membrány, díky čemuž je semipermeabilní díky přítomnosti různých proteinů a lipidů.

Také čtení: