La membrana cellulare (membrana plasmatica) è una membrana sottile e semipermeabile che circonda le cellule.
Funzione e ruolo della membrana cellulare
La sua funzione è quella di proteggere l'integrità dell'interno facendo entrare alcune sostanze essenziali nella cellula e impedendo ad altre di entrare.
Serve anche come base per l'attaccamento ad alcuni organismi e ad altri. Pertanto, la membrana plasmatica fornisce anche la forma della cellula. Un'altra funzione della membrana è quella di regolare la crescita cellulare attraverso l'equilibrio e.
Nell'endocitosi, i lipidi e le proteine vengono rimossi dalla membrana cellulare man mano che le sostanze vengono assorbite. Nell'esocitosi, le vescicole contenenti lipidi e proteine si fondono con la membrana cellulare, aumentando le dimensioni delle cellule. e le cellule fungine hanno membrane plasmatiche. Gli interni, ad esempio, sono anch'essi racchiusi in membrane protettive.
Struttura della membrana cellulare
La membrana plasmatica è composta principalmente da una miscela di proteine e lipidi. A seconda della posizione e del ruolo della membrana nel corpo, i lipidi possono costituire dal 20 all’80% della membrana, mentre il resto è costituito da proteine. Mentre i lipidi contribuiscono a rendere flessibile la membrana, le proteine controllano e mantengono la chimica della cellula e aiutano a trasportare le molecole attraverso la membrana.
Lipidi di membrana
I fosfolipidi sono il componente principale delle membrane plasmatiche. Formano un doppio strato lipidico in cui le regioni della "testa" idrofile (attratte dall'acqua) si organizzano spontaneamente per resistere al citosol acquoso e al fluido extracellulare, mentre le regioni della "coda" idrofobiche (idrorepellenti) sono rivolte lontano dal citosol e dal fluido extracellulare. Il doppio strato lipidico è semipermeabile e consente solo ad alcune molecole di diffondersi attraverso la membrana.
Il colesterolo è un altro componente lipidico delle membrane delle cellule animali. Le molecole di colesterolo sono disperse selettivamente tra i fosfolipidi di membrana. Ciò aiuta a mantenere rigide le membrane cellulari impedendo che i fosfolipidi siano troppo fitti. Il colesterolo è assente nelle membrane delle cellule vegetali.
I glicolipidi si trovano sulla superficie esterna delle membrane cellulari e sono collegati ad esse tramite una catena di carboidrati. Aiutano la cellula a riconoscere altre cellule del corpo.
Proteine di membrana
La membrana cellulare contiene due tipi di proteine associate. Le proteine della membrana periferica sono esterne e ad essa associate interagendo con altre proteine. Le proteine integrali di membrana vengono introdotte nella membrana e la maggior parte la attraversano. Parti di queste proteine transmembrana si trovano su entrambi i lati di essa.
Le proteine della membrana plasmatica hanno diverse funzioni. Le proteine strutturali forniscono supporto e forma alle cellule. Le proteine recettrici di membrana aiutano le cellule a comunicare con l'ambiente esterno attraverso l'uso di ormoni, neurotrasmettitori e altre molecole di segnalazione. Le proteine di trasporto, come le proteine globulari, trasportano le molecole attraverso le membrane cellulari mediante diffusione facilitata. Alle glicoproteine è attaccata una catena di carboidrati. Sono incorporati nella membrana cellulare, aiutando nello scambio e nel trasporto delle molecole.
Secondo le caratteristiche funzionali, la membrana cellulare può essere divisa in 9 funzioni che svolge.
Funzioni della membrana cellulare:
1. Trasporti. Produce il trasporto di sostanze da cellula a cellula;
2. Barriera. Ha permeabilità selettiva, fornisce il metabolismo necessario;
3. Recettore. Alcune proteine presenti nella membrana sono recettori;
4. Meccanico. Garantisce l'autonomia della cellula e delle sue strutture meccaniche;
5. Matrice. Fornisce l'interazione e l'orientamento ottimali delle proteine della matrice;
6. Energia. Nelle membrane, i sistemi di trasferimento di energia operano durante la respirazione cellulare nei mitocondri;
7. Enzimatico. Le proteine di membrana sono talvolta enzimi. Ad esempio, le membrane cellulari intestinali;
8. Marcatura. Sulla membrana sono presenti antigeni (glicoproteine) che permettono di identificare la cellula;
9. Generazione. Effettua la generazione e la conduzione dei biopotenziali.
Puoi vedere come appare la membrana cellulare usando l'esempio della struttura di una cellula animale o di una cellula vegetale.
La figura mostra la struttura della membrana cellulare.
I componenti della membrana cellulare comprendono diverse proteine della membrana cellulare (globulari, periferiche, di superficie), nonché lipidi della membrana cellulare (glicolipidi, fosfolipidi). Nella struttura della membrana cellulare sono presenti anche carboidrati, colesterolo, glicoproteina e proteina alfa elica.
Composizione della membrana cellulare
I principali componenti della membrana cellulare sono:
1. Proteine - responsabili delle varie proprietà della membrana;
2. Lipidi di tre tipi (fosfolipidi, glicolipidi e colesterolo) responsabili della rigidità della membrana.
Proteine della membrana cellulare:
1. Proteina globulare;
2. Proteine superficiali;
3. Proteine periferiche.
Lo scopo principale della membrana cellulare
Lo scopo principale della membrana cellulare:
1. Regolare lo scambio tra la cellula e l'ambiente;
2. Separare il contenuto di qualsiasi cella dall'ambiente esterno, garantendone così l'integrità;
3. Le membrane intracellulari dividono la cellula in compartimenti chiusi specializzati - organelli o compartimenti, in cui vengono mantenute determinate condizioni ambientali.
Struttura della membrana cellulare
La struttura della membrana cellulare è una soluzione bidimensionale di proteine integrali globulari disciolte in una matrice fosfolipidica liquida. Questo modello di struttura della membrana fu proposto da due scienziati Nicholson e Singer nel 1972. La base delle membrane è quindi uno strato lipidico bimolecolare, con una disposizione ordinata di molecole, sul quale è possibile vedere.
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Le cellule sono separate dall'ambiente interno del corpo da una membrana cellulare o plasmatica.
La membrana fornisce:
1) Penetrazione selettiva dentro e fuori la cellula di molecole e ioni necessari per svolgere specifiche funzioni cellulari;
2) Trasporto selettivo di ioni attraverso la membrana, mantenendo una differenza di potenziale elettrico transmembrana;
3) Le specificità dei contatti intercellulari.
A causa della presenza nella membrana di numerosi recettori che percepiscono segnali chimici - ormoni, mediatori e altre sostanze biologicamente attive, è in grado di modificare l'attività metabolica della cellula. Le membrane forniscono la specificità delle manifestazioni immunitarie grazie alla presenza di antigeni su di esse - strutture che causano la formazione di anticorpi che possono legarsi specificamente a questi antigeni.
Il nucleo e gli organelli della cellula sono inoltre separati dal citoplasma da membrane che impediscono la libera circolazione dell'acqua e delle sostanze in essa disciolte dal citoplasma ad essi e viceversa. Ciò crea le condizioni per la separazione dei processi biochimici che si verificano in diversi compartimenti (compartimenti) all'interno della cellula.
struttura della membrana cellulare
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La membrana cellulare è una struttura elastica, con uno spessore compreso tra 7 e 11 nm (Fig. 1.1). È costituito principalmente da lipidi e proteine. Dal 40 al 90% di tutti i lipidi sono fosfolipidi: fosfatidilcolina, fosfatidiletanolamina, fosfatidilserina, sfingomielina e fosfatidilinositolo. Un componente importante della membrana sono i glicolipidi, rappresentati da cerebrosidi, solfatidi, gangliosidi e colesterolo.
Riso. 1.1 Organizzazione della membrana.
La struttura principale della membrana cellulareè un doppio strato di molecole di fosfolipidi. A causa delle interazioni idrofobiche, le catene di carboidrati delle molecole lipidiche sono mantenute vicine l'una all'altra in uno stato esteso. Gruppi di molecole fosfolipidiche di entrambi gli strati interagiscono con le molecole proteiche immerse nella membrana lipidica. Poiché la maggior parte dei componenti lipidici del doppio strato sono allo stato liquido, la membrana è mobile e ondulata. Le sue sezioni, così come le proteine immerse nel doppio strato lipidico, si mescoleranno da una parte all'altra. La mobilità (fluidità) delle membrane cellulari facilita il trasporto di sostanze attraverso la membrana.
proteine della membrana cellulare rappresentato principalmente da glicoproteine. Distinguere:
proteine integrali penetrando attraverso l'intero spessore della membrana e
proteine periferiche attaccato solo alla superficie della membrana, principalmente alla sua parte interna.
Proteine periferiche quasi tutti funzionano come enzimi (acetilcolinesterasi, fosfatasi acida e alcalina, ecc.). Ma alcuni enzimi sono rappresentati anche da proteine integrali: ATPasi.
proteine integrali fornire uno scambio selettivo di ioni attraverso i canali della membrana tra il fluido extracellulare e intracellulare e agire anche come proteine - trasportatori di grandi molecole.
I recettori e gli antigeni di membrana possono essere rappresentati sia da proteine integrali che periferiche.
Appartengono alle proteine adiacenti alla membrana dal lato citoplasmatico citoscheletro cellulare . Possono attaccarsi alle proteine di membrana.
COSÌ, striscia proteica 3 (numero di banda durante l'elettroforesi delle proteine) delle membrane degli eritrociti è combinato in un insieme con altre molecole del citoscheletro - spettrina attraverso la proteina a basso peso molecolare anchirina (Fig. 1.2).
Riso. 1.2 Schema della disposizione delle proteine nel citoscheletro di membrana degli eritrociti.1 - spettrina; 2 - anchirina; 3 - banda proteica 3; 4 - banda proteica 4.1; 5 - banda proteica 4,9; 6 - oligomero di actina; 7 - proteina 6; 8 - gpicoforina A; 9 - membrana.
Spetrina è la proteina principale del citoscheletro, costituendo una rete bidimensionale a cui è attaccata l'actina.
Actina forma i microfilamenti, che costituiscono l'apparato contrattile del citoscheletro.
citoscheletro consente alla cellula di mostrare proprietà elastiche e flessibili, fornisce ulteriore resistenza alla membrana.
La maggior parte delle proteine integrali sono glicoproteine. La loro parte di carboidrati sporge dalla membrana cellulare verso l'esterno. Molte glicoproteine hanno una grande carica negativa a causa del contenuto significativo di acido sialico (ad esempio, la molecola di glicoforina). Ciò fornisce alla superficie della maggior parte delle cellule una carica negativa, aiutando a respingere altri oggetti caricati negativamente. Le sporgenze di carboidrati delle glicoproteine trasportano antigeni dei gruppi sanguigni, altri determinanti antigenici della cellula e agiscono come recettori leganti gli ormoni. Le glicoproteine formano molecole adesive che fanno sì che le cellule si attacchino tra loro, ad es. stretti contatti intercellulari.
Caratteristiche del metabolismo nella membrana
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I componenti della membrana sono soggetti a numerose trasformazioni metaboliche sotto l'influenza di enzimi situati sulla loro membrana o al suo interno. Questi includono enzimi ossidativi che svolgono un ruolo importante nella modifica degli elementi idrofobici delle membrane - colesterolo, ecc. Nelle membrane, quando gli enzimi - fosfolipasi vengono attivati, dall'acido arachidonico si formano composti biologicamente attivi - prostaglandine e loro derivati. Come risultato dell'attivazione del metabolismo dei fosfolipidi nella membrana, si formano trombossani e leucotrieni, che hanno un potente effetto sull'adesione piastrinica, sull'infiammazione, ecc.
La membrana subisce costantemente processi di rinnovamento dei suoi componenti. . Pertanto, la durata della vita delle proteine di membrana varia da 2 a 5 giorni. Tuttavia, nella cellula esistono meccanismi che assicurano il trasporto delle molecole proteiche appena sintetizzate ai recettori di membrana, che facilitano l'incorporazione della proteina nella membrana. Il "riconoscimento" di questo recettore da parte della proteina appena sintetizzata è facilitato dalla formazione di un peptide segnale, che aiuta a ritrovare il recettore sulla membrana.
Anche i lipidi di membrana hanno un tasso metabolico significativo., che richiede una grande quantità di acidi grassi per la sintesi di questi componenti della membrana.
Le specificità della composizione lipidica delle membrane cellulari sono influenzate dai cambiamenti nell'ambiente umano e dalla natura della sua dieta.
Ad esempio, un aumento degli acidi grassi alimentari con legami insaturi aumenta lo stato liquido dei lipidi nelle membrane cellulari di vari tessuti, porta ad un cambiamento nel rapporto tra fosfolipidi e sfingomieline e lipidi e proteine, favorevole per la funzione della membrana cellulare.
L'eccesso di colesterolo nelle membrane, al contrario, aumenta la microviscosità del loro doppio strato di molecole fosfolipidiche, riducendo la velocità di diffusione di alcune sostanze attraverso le membrane cellulari.
Il cibo arricchito con vitamine A, E, C, P migliora il metabolismo dei lipidi nelle membrane degli eritrociti, riduce la microviscosità delle membrane. Ciò aumenta la deformabilità degli eritrociti, facilita la loro funzione di trasporto (Capitolo 6).
Carenza di acidi grassi e colesterolo negli alimenti altera la composizione lipidica e la funzione delle membrane cellulari.
Ad esempio, una carenza di grasso interrompe la funzione della membrana dei neutrofili, che inibisce la loro capacità di movimento e fagocitosi (cattura attiva e assorbimento di microscopici oggetti viventi estranei e particelle solide da parte di organismi unicellulari o di alcune cellule).
Nella regolazione della composizione lipidica delle membrane e della loro permeabilità, regolazione della proliferazione cellulare un ruolo importante è svolto dalle specie reattive dell'ossigeno, che si formano nella cellula in concomitanza con le normali reazioni metaboliche (ossidazione microsomiale, ecc.).
Forma specie reattive dell'ossigeno- il radicale superossido (O 2), il perossido di idrogeno (H 2 O 2), ecc. sono sostanze estremamente reattive. Il loro principale substrato nelle reazioni di ossidazione dei radicali liberi sono gli acidi grassi insaturi, che fanno parte dei fosfolipidi della membrana cellulare (le cosiddette reazioni di perossidazione lipidica). L'intensificazione di queste reazioni può causare danni alla membrana cellulare, alla sua barriera, alle funzioni recettoriali e metaboliche, alla modifica delle molecole di acido nucleico e delle proteine, con conseguente mutazione e inattivazione degli enzimi.
In condizioni fisiologiche, l'intensificazione della perossidazione lipidica è regolata dal sistema antiossidante delle cellule, rappresentato da enzimi che inattivano le specie reattive dell'ossigeno - superossido dismutasi, catalasi, perossidasi e sostanze con attività antiossidante - tocoferolo (vitamina E), ubichinone, ecc. A pronunciato effetto protettivo sulle membrane cellulari (effetto citoprotettivo) con vari effetti dannosi sul corpo, le prostaglandine E e J2 hanno, "estinguendo" l'attivazione dell'ossidazione dei radicali liberi. Le prostaglandine proteggono la mucosa gastrica e gli epatociti dal danno chimico, i neuroni, le cellule neurogliali, i cardiomiociti - dal danno ipossico, i muscoli scheletrici - durante uno sforzo fisico intenso. Le prostaglandine, legandosi a specifici recettori presenti sulle membrane cellulari, stabilizzano il doppio strato di queste ultime, riducono la perdita di fosfolipidi da parte delle membrane.
Funzioni dei recettori di membrana
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Un segnale chimico o meccanico viene inizialmente percepito dai recettori della membrana cellulare. La conseguenza di ciò è la modificazione chimica delle proteine di membrana, che porta all'attivazione di "secondi messaggeri" che assicurano la rapida propagazione del segnale nella cellula al suo genoma, agli enzimi, agli elementi contrattili, ecc.
Schematicamente, la segnalazione transmembrana in una cellula può essere rappresentata come segue:
1) Eccitato dal segnale percepito, il recettore attiva le proteine γ della membrana cellulare. Ciò si verifica quando si legano alla guanosina trifosfato (GTP).
2) L'interazione del complesso "GTP-y-proteine", a sua volta, attiva l'enzima, il precursore dei messaggeri secondari, situato sul lato interno della membrana.
Il precursore di un messaggero secondario, il cAMP, formato dall'ATP, è l'enzima adenilato ciclasi;
Il precursore di altri messaggeri secondari - inositolo trifosfato e diacilglicerolo, formati dalla membrana fosfatidilinositolo-4,5-difosfato, è l'enzima fosfolipasi C. Inoltre, l'inositolo trifosfato mobilita un altro messaggero secondario nella cellula: gli ioni calcio, che sono coinvolti in quasi tutti i processi regolatori della cellula. Ad esempio, l'inositolo trifosfato risultante provoca il rilascio di calcio dal reticolo endoplasmatico e un aumento della sua concentrazione nel citoplasma, includendo così varie forme di risposta cellulare. Con l'aiuto dell'inositolo trifosfato e del diacilglicerolo, la funzione della muscolatura liscia e delle cellule B del pancreas è regolata dall'acetilcolina, dal fattore di rilascio della tiropina dell'ipofisi anteriore, dalla risposta dei linfociti all'antigene, ecc.
In alcune cellule, il ruolo del secondo messaggero è svolto dal cGMP, che è formato dal GTP con l'aiuto dell'enzima guanilato ciclasi. Serve, ad esempio, come secondo messaggero per l'ormone natriuretico nella muscolatura liscia delle pareti dei vasi sanguigni. Il cAMP funge da secondo messaggero per molti ormoni: adrenalina, eritropoietina, ecc. (Capitolo 3).
All'esterno, la cellula è ricoperta da una membrana plasmatica (o membrana cellulare esterna) spessa circa 6-10 nm.
La membrana cellulare è una pellicola densa di proteine e lipidi (principalmente fosfolipidi). Le molecole lipidiche sono disposte in modo ordinato - perpendicolare alla superficie, in due strati, in modo che le loro parti che interagiscono intensamente con l'acqua (idrofile) siano dirette verso l'esterno e le parti inerti all'acqua (idrofobiche) siano dirette verso l'interno.
Le molecole proteiche si trovano in uno strato non continuo sulla superficie della struttura lipidica su entrambi i lati. Alcuni di essi sono immersi nello strato lipidico, altri lo attraversano formando aree permeabili all'acqua. Queste proteine svolgono varie funzioni: alcune sono enzimi, altre sono proteine di trasporto coinvolte nel trasferimento di determinate sostanze dall'ambiente al citoplasma e viceversa.
Funzioni di base della membrana cellulare
Una delle principali proprietà delle membrane biologiche è la permeabilità selettiva (semipermeabilità)- alcune sostanze le attraversano con difficoltà, altre facilmente e anche in concentrazioni più elevate, quindi per la maggior parte delle cellule la concentrazione di ioni Na all'interno è molto inferiore rispetto all'ambiente. Per gli ioni K, il rapporto inverso è caratteristico: la loro concentrazione all'interno della cellula è maggiore che all'esterno. Pertanto, gli ioni Na tendono sempre ad entrare nella cellula e gli ioni K ad uscire. L'equalizzazione delle concentrazioni di questi ioni è impedita dalla presenza nella membrana di un sistema speciale che svolge il ruolo di una pompa che pompa gli ioni Na fuori dalla cellula e contemporaneamente pompa gli ioni K all'interno.
Il desiderio degli ioni Na di spostarsi dall'esterno verso l'interno viene utilizzato per trasportare zuccheri e amminoacidi nella cellula. Con la rimozione attiva degli ioni Na dalla cellula, si creano le condizioni per l'ingresso di glucosio e amminoacidi al suo interno.
In molte cellule l'assorbimento delle sostanze avviene anche mediante fagocitosi e pinocitosi. A fagocitosi la membrana esterna flessibile forma una piccola depressione nella quale entra la particella catturata. Questo recesso aumenta e, circondata da una porzione della membrana esterna, la particella si immerge nel citoplasma della cellula. Il fenomeno della fagocitosi è caratteristico dell'ameba e di alcuni altri protozoi, nonché dei leucociti (fagociti). Allo stesso modo, le cellule assorbono liquidi contenenti le sostanze necessarie alla cellula. Questo fenomeno è stato chiamato pinocitosi.
Le membrane esterne delle varie cellule differiscono significativamente sia nella composizione chimica delle proteine e dei lipidi, sia nel loro contenuto relativo. Sono queste caratteristiche che determinano la diversità nell'attività fisiologica delle membrane di varie cellule e il loro ruolo nella vita di cellule e tessuti.
Il reticolo endoplasmatico della cellula è collegato alla membrana esterna. Con l'aiuto delle membrane esterne vengono effettuati vari tipi di contatti intercellulari, ad es. comunicazione tra le singole cellule.
Molti tipi di cellule sono caratterizzati dalla presenza sulla loro superficie di un gran numero di sporgenze, pieghe, microvilli. Contribuiscono sia ad un aumento significativo della superficie cellulare e al miglioramento del metabolismo, sia a legami più forti delle singole cellule tra loro.
All'esterno della membrana cellulare, le cellule vegetali hanno membrane spesse, chiaramente visibili al microscopio ottico, costituite da cellulosa (cellulosa). Creano un forte sostegno per i tessuti vegetali (legno).
Alcune cellule di origine animale hanno anche una serie di strutture esterne che si trovano sopra la membrana cellulare e hanno carattere protettivo. Un esempio è la chitina delle cellule tegumentarie degli insetti.
Funzioni della membrana cellulare (brevemente)
| Funzione | Descrizione |
|---|---|
| barriera protettiva | Separa gli organelli interni della cellula dall'ambiente esterno |
| Normativa | Regola lo scambio di sostanze tra il contenuto interno della cellula e l'ambiente esterno. |
| Delimitazione (compartimentalizzazione) | Separazione dello spazio interno della cella in blocchi indipendenti (compartimenti) |
| Energia | - Accumulo e trasformazione dell'energia; - reazioni leggere della fotosintesi nei cloroplasti; - Assorbimento e secrezione. |
| Recettore (informazioni) | Partecipa alla formazione dell'eccitazione e alla sua condotta. |
| Il motore | Esegue il movimento della cellula o delle sue singole parti. |
L'unità strutturale di base di un organismo vivente è una cellula, che è una sezione differenziata del citoplasma circondata da una membrana cellulare. In considerazione del fatto che la cellula svolge molte funzioni importanti, come la riproduzione, la nutrizione, il movimento, il guscio deve essere plastico e denso.
Storia della scoperta e della ricerca della membrana cellulare
Nel 1925, Grendel e Gorder fecero un esperimento riuscito per identificare le "ombre" degli eritrociti, o gusci vuoti. Nonostante diversi errori grossolani commessi, gli scienziati hanno scoperto il doppio strato lipidico. Il loro lavoro fu continuato da Danielli, Dawson nel 1935, Robertson nel 1960. Come risultato di molti anni di lavoro e di argomentazioni accumulate, nel 1972, Singer e Nicholson crearono un modello a mosaico fluido della struttura della membrana. Ulteriori esperimenti e studi hanno confermato il lavoro degli scienziati.
Senso
Cos'è una membrana cellulare? Questa parola cominciò ad essere usata più di cento anni fa, tradotta dal latino significa "film", "pelle". Quindi designa il confine della cella, che è una barriera naturale tra il contenuto interno e l'ambiente esterno. La struttura della membrana cellulare suggerisce una semipermeabilità, grazie alla quale l'umidità, i nutrienti e i prodotti di decomposizione possono attraversarla liberamente. Questo guscio può essere definito il principale componente strutturale dell'organizzazione della cellula.
Considera le principali funzioni della membrana cellulare
1. Separa il contenuto interno della cellula dai componenti dell'ambiente esterno.
2. Aiuta a mantenere costante la composizione chimica della cellula.
3. Regola il corretto metabolismo.
4. Fornisce l'interconnessione tra le celle.
5. Riconosce i segnali.
6. Funzione di protezione.
"Guscio di plasma"
La membrana cellulare esterna, chiamata anche membrana plasmatica, è una pellicola ultramicroscopica spessa da cinque a sette nanometri. È costituito principalmente da composti proteici, fosfolidi, acqua. Il film è elastico, assorbe facilmente l'acqua e ripristina rapidamente la sua integrità dopo il danneggiamento.
Differisce in una struttura universale. Questa membrana occupa una posizione limite, partecipa al processo di permeabilità selettiva, escrezione dei prodotti di decadimento, li sintetizza. Il rapporto con i "vicini" e la protezione affidabile del contenuto interno dai danni lo rendono un componente importante in una questione come la struttura della cellula. La membrana cellulare degli organismi animali a volte risulta ricoperta dallo strato più sottile: il glicocalice, che comprende proteine e polisaccaridi. Le cellule vegetali esterne alla membrana sono protette da una parete cellulare che funge da supporto e mantiene la forma. Il componente principale della sua composizione è la fibra (cellulosa), un polisaccaride insolubile in acqua.
Pertanto, la membrana cellulare esterna svolge la funzione di riparazione, protezione e interazione con altre cellule.
La struttura della membrana cellulare
Lo spessore di questo guscio mobile varia da sei a dieci nanometri. La membrana cellulare di una cellula ha una composizione speciale, la cui base è il doppio strato lipidico. Le code idrofobe, inerti all'acqua, si trovano all'interno, mentre le teste idrofile, che interagiscono con l'acqua, sono rivolte verso l'esterno. Ogni lipide è un fosfolipide, che è il risultato dell'interazione di sostanze come il glicerolo e la sfingosina. L'impalcatura lipidica è strettamente circondata da proteine, che si trovano in uno strato non continuo. Alcuni di essi sono immersi nello strato lipidico, il resto lo attraversa. Di conseguenza, si formano aree permeabili all'acqua. Le funzioni svolte da queste proteine sono diverse. Alcuni di essi sono enzimi, il resto sono proteine di trasporto che trasportano varie sostanze dall'ambiente esterno al citoplasma e viceversa.
La membrana cellulare è permeata e strettamente collegata alle proteine integrali, mentre la connessione con quelle periferiche è meno forte. Queste proteine svolgono una funzione importante, ovvero mantenere la struttura della membrana, ricevere e convertire segnali dall'ambiente, trasportare sostanze e catalizzare le reazioni che si verificano sulle membrane.
Composto
La base della membrana cellulare è uno strato bimolecolare. Grazie alla sua continuità, la cellula ha proprietà barriera e meccaniche. Nelle diverse fasi della vita, questo doppio strato può essere interrotto. Di conseguenza, si formano difetti strutturali di pori idrofili passanti. In questo caso, possono cambiare assolutamente tutte le funzioni di un componente come la membrana cellulare. In questo caso, il nucleo può soffrire di influenze esterne.
Proprietà
La membrana cellulare di una cellula ha caratteristiche interessanti. Per la sua fluidità, questo guscio non è una struttura rigida e la maggior parte delle proteine e dei lipidi che lo compongono si muovono liberamente sul piano della membrana.
In generale, la membrana cellulare è asimmetrica, quindi la composizione degli strati proteici e lipidici è diversa. Le membrane plasmatiche nelle cellule animali hanno uno strato glicoproteico sul lato esterno, che svolge funzioni di recettore e segnale e svolge anche un ruolo importante nel processo di combinazione delle cellule nel tessuto. La membrana cellulare è polare, cioè la carica all'esterno è positiva e all'interno è negativa. Oltre a tutto quanto sopra, la membrana cellulare ha una visione selettiva.
Ciò significa che oltre all'acqua, nella cellula è consentito solo un certo gruppo di molecole e ioni di sostanze disciolte. La concentrazione di una sostanza come il sodio nella maggior parte delle cellule è molto inferiore rispetto all'ambiente esterno. Per gli ioni potassio è caratteristico un rapporto diverso: il loro numero nella cellula è molto più alto che nell'ambiente. A questo proposito, gli ioni sodio tendono a penetrare nella membrana cellulare e gli ioni potassio tendono ad essere rilasciati all'esterno. In queste circostanze, la membrana attiva uno speciale sistema che svolge un ruolo di “pompaggio”, livellando la concentrazione delle sostanze: gli ioni sodio vengono pompati sulla superficie cellulare e gli ioni potassio vengono pompati verso l'interno. Questa caratteristica è inclusa nelle funzioni più importanti della membrana cellulare.
Questa tendenza degli ioni sodio e potassio a spostarsi verso l'interno dalla superficie gioca un ruolo importante nel trasporto di zuccheri e amminoacidi nella cellula. Nel processo di rimozione attiva degli ioni sodio dalla cellula, la membrana crea le condizioni per nuovi afflussi di glucosio e amminoacidi all'interno. Al contrario, nel processo di trasferimento degli ioni di potassio nella cellula, viene reintegrato il numero di "trasportatori" dei prodotti di decadimento dall'interno della cellula all'ambiente esterno.
Come viene nutrita la cellula attraverso la membrana cellulare?
Molte cellule assorbono sostanze attraverso processi come la fagocitosi e la pinocitosi. Nella prima variante viene creata una piccola rientranza tramite una membrana esterna flessibile, nella quale si trova la particella catturata. Quindi il diametro della rientranza aumenta finché la particella circondata non entra nel citoplasma cellulare. Attraverso la fagocitosi vengono nutriti alcuni protozoi, come l'ameba, nonché le cellule del sangue: leucociti e fagociti. Allo stesso modo, le cellule assorbono il fluido che contiene i nutrienti necessari. Questo fenomeno è chiamato pinocitosi.
La membrana esterna è strettamente connessa al reticolo endoplasmatico della cellula.
In molti tipi di componenti tissutali di base, sulla superficie della membrana si trovano protuberanze, pieghe e microvilli. Le cellule vegetali all'esterno di questo guscio sono ricoperte da un altro, spesso e ben visibile al microscopio. La fibra di cui sono costituiti contribuisce a formare il supporto per i tessuti vegetali come il legno. Le cellule animali hanno anche una serie di strutture esterne che si trovano sopra la membrana cellulare. Hanno natura esclusivamente protettiva, un esempio di ciò è la chitina contenuta nelle cellule tegumentarie degli insetti.
Oltre alla membrana cellulare, esiste una membrana intracellulare. La sua funzione è quella di dividere la cellula in diversi compartimenti chiusi specializzati - compartimenti o organelli, dove deve essere mantenuto un determinato ambiente.
Pertanto, è impossibile sopravvalutare il ruolo di un componente dell'unità di base di un organismo vivente come la membrana cellulare. La struttura e le funzioni implicano una significativa espansione della superficie cellulare totale, il miglioramento dei processi metabolici. Questa struttura molecolare è costituita da proteine e lipidi. Separando la cellula dall'ambiente esterno, la membrana ne garantisce l'integrità. Con il suo aiuto, i legami intercellulari vengono mantenuti ad un livello sufficientemente forte, formando i tessuti. A questo proposito possiamo concludere che uno dei ruoli più importanti nella cellula è svolto dalla membrana cellulare. La struttura e le funzioni da esso svolte sono radicalmente diverse nelle diverse cellule, a seconda del loro scopo. Attraverso queste caratteristiche si ottiene una varietà di attività fisiologiche delle membrane cellulari e il loro ruolo nell'esistenza di cellule e tessuti.
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