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간단한 설명:

Sazonov V.F. 1_1 세포막의 구조 [전자자료] // Kinesiologist, 2009-2018: [website]. 업데이트 날짜: 06.02.2018..__.201_). _세포막의 구조와 기능이 설명됩니다(동의어: 원형질막, 원형질막, 생체막, 세포막, 외부 세포막, 세포막, 세포질막). 이것들 초기 정보세포학 및 신경 활동의 과정을 이해하는 데 모두 필요합니다: 신경 흥분, 억제, 시냅스 및 감각 수용체의 작용.

세포막(혈장 ㅏ기본형 또는 플라즈마 영형기본형)

개념 정의

세포막(동의어: plasmalemma, plasmolemma, 세포질 막, 생체막)은 세포를 환경세포와 그 환경 사이의 제어된 교환 및 통신을 수행합니다.

이 정의에서 중요한 것은 막이 세포와 환경을 분리한다는 것이 아니라 연결하다 환경과 세포. 멤브레인은 활동적인 세포의 구조는 끊임없이 작동합니다.

생물학적 막은 단백질과 다당류로 둘러싸인 인지질의 초박형 이중분자 필름입니다. 이 세포 구조는 살아있는 유기체의 장벽, 기계적 및 매트릭스 특성의 기초가 됩니다(Antonov VF, 1996).

멤브레인의 비 유적 표현

나에게 세포막은 어떤 영역을 둘러싸고 있는 수많은 문이 있는 격자 울타리처럼 보인다. 어떤 작은 생물이라도 이 울타리를 통해 자유롭게 앞뒤로 이동할 수 있습니다. 그러나 더 큰 방문자는 문을 통해서만 들어갈 수 있으며, 그렇다고 해서 모두 들어갈 수는 없습니다. 다른 방문자는 자신의 문에 대한 열쇠만 가지고 있으며 다른 사람의 문을 통과할 수 없습니다. 따라서 이 울타리를 통해 끊임없이 방문자가 앞뒤로 이동합니다. 막 울타리의 주요 기능은 주변 공간에서 영역을 분리하고 동시에 주변 공간과 연결하는 두 가지 기능이기 때문입니다. 이를 위해 울타리에 많은 구멍과 문이 있습니다. !

멤브레인 특성

1. 투과성.

2. 반투과성(부분 투자율).

3. 선택적(동의어: 선택적) 투과성.

4. 능동 투과성(동의어: 능동 수송).

5. 통제된 투자율.

보시다시피 멤브레인의 주요 특성은 다양한 물질에 대한 투과성입니다.

6. 식균 작용 및 기공 작용.

7. 엑소사이토시스.

8. 전기적 및 화학적 전위의 존재, 보다 정확하게는 막의 내부와 외부 사이의 전위차. 비유적으로 말하자면 "막은 세포를 전기 배터리"이온 흐름 제어 사용". 세부: .

9. 전기 및 화학적 전위의 변화.

10. 짜증. 막에 위치한 특수 분자 수용체는 신호(제어) 물질과 연결될 수 있으며, 그 결과 막과 전체 세포의 상태가 바뀔 수 있습니다. 분자 수용체는 생체를 유발합니다 화학 반응리간드(제어 물질)와 그들과의 조합에 반응합니다. 신호 물질이 외부에서 수용체에 작용하는 반면 변화는 세포 내부에서 계속된다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 막이 환경에서 세포의 내부 환경으로 정보를 전달한 것으로 밝혀졌습니다.

11. 촉매 효소 활동. 효소는 막에 삽입되거나 표면(세포 내부 및 외부 모두)과 연결될 수 있으며 그곳에서 효소 활동을 수행합니다.

12. 표면의 모양과 면적을 변경합니다. 이것은 막이 외부 성장을 형성하거나 반대로 세포 내로 함입을 형성할 수 있게 합니다.

13. 다른 세포막과 접촉을 형성하는 능력.

14. 접착력 - 단단한 표면에 달라붙는 능력.

멤브레인 속성의 간략한 목록

침투성.
엔도시토시스, 엑소사이토시스, 트랜스사이토시스.
잠재력.
과민성.
효소 활동.
콘택트 렌즈.
부착.

멤브레인 기능

1. 내부 콘텐츠의 불완전한 격리 외부 환경.

2. 세포막의 작용에서 가장 중요한 것은 교환 다양한 물질 세포와 세포 외 환경 사이. 이것은 투과성과 같은 멤브레인의 특성 때문입니다. 또한 멤브레인은 투과성을 조절하여 이러한 교환을 조절합니다.

3. 멤브레인의 또 다른 중요한 기능은 화학적 및 전기적 전위의 차이 생성 내부와 외부 사이. 이로 인해 세포 내부에는 음수가 있습니다. 전위 - .

4. 멤브레인을 통해서도 수행 정보 교환 세포와 그 환경 사이. 막에 위치한 특수 분자 수용체는 조절 물질(호르몬, 매개체, 조절제)과 결합하여 세포 내에서 생화학 반응을 유발하여 세포 또는 그 구조에 다양한 변화를 일으킬 수 있습니다.

동영상:세포막의 구조

비디오 강의:멤브레인의 구조 및 수송에 대한 세부 사항

멤브레인 구조

세포막은 보편적인 삼층 구조. 중앙 지방층은 연속적이며 상부 및 하부 단백질 층이 개별 단백질 영역의 모자이크 형태로 그것을 덮습니다. 지방층은 세포를 환경으로부터 격리시켜 환경으로부터 격리시키는 기초입니다. 그 자체로는 수용성 물질을 매우 잘 통과하지 못하지만 지용성 물질은 쉽게 통과합니다. 따라서 수용성 물질(예: 이온)에 대한 멤브레인의 투과성은 특수 단백질 구조로 제공되어야 합니다.

아래는 전자 현미경을 사용하여 얻은 접촉 세포의 실제 세포막의 현미경 사진과 3층 막과 단백질 층의 모자이크 특성을 보여주는 개략도입니다. 이미지를 확대하려면 클릭하세요.

내부 내장 단백질로 침투된 세포막의 내부 지질(지방) 층의 이미지를 분리합니다. 지질 이중층의 고려를 방해하지 않도록 상부 및 하부 단백질 층을 제거합니다.

위 그림: Wikipedia에서 가져온 세포막(세포벽)의 불완전한 개략도.

중앙 지방 이중 지질층을 더 잘 볼 수 있도록 여기에서 외부 및 내부 단백질 층이 멤브레인에서 제거되었습니다. 실제 세포막에서 큰 단백질 "섬"은 지방막(그림의 작은 공)을 따라 위와 아래에 떠 있으며 막은 더 두껍고 3층으로 되어 있습니다. 단백질-지방-단백질 . 그래서 그것은 실제로 중간에 두꺼운 "버터"층이 있는 두 개의 단백질 "빵 조각" 샌드위치와 같습니다. 2층 구조가 아닌 3층 구조입니다.

이 그림에서 작은 파란색과 흰색 공은 지질의 친수성(습윤성) "머리"에 해당하고, 여기에 부착된 "끈"은 소수성(비습윤성) "꼬리"에 해당합니다. 단백질 중 완전한 end-to-end 막 단백질(적색 구체 및 노란색 나선)만 표시됩니다. 막 내부의 노란색 타원형 점은 콜레스테롤 분자입니다. 밖의막 - glycocalyx를 형성하는 oligosaccharides의 사슬. Glycocalyx는 긴 탄수화물-단백질 분자가 튀어 나와 형성된 막의 탄수화물 ( "설탕") "보풀"과 같습니다.

리빙은 반액체 젤리 같은 내용물로 채워진 작은 "단백질 지방 주머니"이며 필름과 튜브로 침투됩니다.

이 주머니의 벽은 이중 지방(지질) 필름으로 구성되어 있으며 내부와 외부는 단백질로 덮여 있습니다. 따라서 멤브레인은 3층 구조 : 단백질-지방-단백질. 세포 내부에는 세포를 나누는 유사한 지방막이 많이 있습니다. 내부 공간구획에. 세포 소기관은 핵, 미토콘드리아, 엽록체와 같은 동일한 막으로 둘러싸여 있습니다. 따라서 막은 모든 세포와 모든 살아있는 유기체에 내재된 보편적인 분자 구조입니다.

왼쪽 - 더 이상 실제가 아니라 생물학적 막 조각의 인공 모델: 이것은 분자 역학 모델링 과정에서 지방 인지질 이중층(즉, 이중층)의 즉각적인 스냅샷입니다. 모델의 계산 셀이 표시됩니다 - 96 PQ 분자( 에프오스파티딜 엑스 oline) 및 2304개의 물 분자, 총 20544개의 원자.

오른쪽에는 막 지질 이중층이 조립되는 동일한 지질의 단일 분자에 대한 시각적 모델이 있습니다. 위쪽에는 친수성(물을 좋아하는) 머리가 있고 아래쪽에는 두 개의 소수성(물을 두려워하는) 꼬리가 있습니다. 이 지질의 이름은 1-steroyl-2-docosahexaenoyl-Sn-glycero-3-phosphatidylcholine(18:0/22:6(n-3)cis PC)으로 간단합니다. 지식의 깊이로 선생님을 기절하게 만들 계획입니다.

세포에 대해 보다 정확한 과학적 정의를 내릴 수 있습니다.

활성 막에 의해 제한되고 단일 세트의 대사, 에너지 및 정보 프로세스에 참여하고 전체 시스템을 전체적으로 유지 및 재생산하는 생체 고분자의 정렬되고 구조화된 이종 시스템입니다.

세포 내부도 막에 의해 관통되며 막 사이에는 물이 없지만 가변 밀도의 점성 젤 / 졸이 있습니다. 따라서 세포 내에서 상호작용하는 분자들은 수용액이 담긴 시험관처럼 자유롭게 떠다니는 것이 아니라 대부분 세포골격이나 세포내막의 고분자 구조에 안착(고정)된다. 따라서 화학 반응은 액체가 아닌 고체와 거의 같은 세포 내부에서 발생합니다. 세포를 둘러싸고 있는 외막도 효소와 분자 수용체로 덮여 있어 세포의 매우 활동적인 부분입니다.

세포막 (plasmalemma, plasmolemma)은 세포를 환경과 분리하고 환경과 연결하는 활성 껍질입니다. © 사조노프 VF, 2016.

막의 이러한 정의로부터, 그것은 단순히 세포를 제한하는 것이 아니라, 적극적으로 일하고환경에 연결합니다.

막을 구성하는 지방은 특수해서 그 분자를 보통 지방이라고 부르는 것이 아니라 지질, 인지질, 스핑고지질. 멤브레인 필름은 이중, 즉 두 개의 필름이 함께 붙어 있습니다. 따라서 교과서에는 세포막의 기저부가 두 개의 지질층(또는 " 이중층", 즉 이중층). 각각의 개별 지질층에 대해 한쪽은 물에 젖을 수 있고 다른 쪽은 젖지 않습니다. 따라서 이러한 필름은 젖지 않는면으로 서로 정확하게 달라 붙습니다.

박테리아 막

그람 음성 박테리아의 원핵 세포 껍질은 아래 그림과 같이 여러 층으로 구성되어 있습니다.
그람 음성 박테리아의 껍질 층:
1. 세포질과 접촉하는 내부 3층 세포질 막.
2. 뮤레인으로 구성된 세포벽.
3. 외부 3층 세포질 막은 내부 막과 동일한 지질 시스템과 단백질 복합체를 가지고 있습니다.
이러한 복잡한 3단계 구조를 통한 그람음성균 세포와 외부세계와의 소통은 껍질이 약한 그람양성균에 비해 가혹한 조건에서 생존에 유리하지 않다. 그들은 단지 그것을 잘 받아들이지 않습니다 고온, 산도 과다및 압력 강하.

비디오 강의:플라즈마 막. E.V. 슈발 박사

비디오 강의:세포 경계로서의 막. A. 일리아스킨

멤브레인 이온 채널의 중요성

지용성 물질만 막 지방막을 통해 세포에 들어갈 수 있다는 것은 이해하기 쉽습니다. 이들은 지방, 알코올, 가스입니다.예를 들어, 적혈구에서 산소와 이산화탄소는 막을 직접 쉽게 통과합니다. 그러나 물과 수용성 물질(예: 이온)은 세포막을 통과할 수 없습니다. 이것은 특별한 구멍이 필요하다는 것을 의미합니다. 그러나 지방 필름에 구멍을 뚫으면 즉시 조여집니다. 무엇을 해야 합니까? 해결책은 자연에서 발견되었습니다. 특별한 단백질 수송 구조를 만들고 막을 통해 늘릴 필요가 있습니다. 이것이 지용성 물질의 통과를위한 채널, 즉 세포막의 이온 채널을 얻는 방법입니다.

따라서 막에 극성 분자(이온 및 물)에 대한 추가적인 투과성 특성을 부여하기 위해 세포는 세포질에서 특수 단백질을 합성한 다음 막에 통합됩니다. 두 가지 유형이 있습니다. 수송체 단백질 (예: 수송 ATPase) 및 채널 형성 단백질 (채널 형성자). 이 단백질은 막의 이중 지방층에 내장되어 있으며 수송체 또는 이온 채널 형태로 수송 구조를 형성합니다. 이제 다양한 수용성 물질이 이러한 수송 구조를 통과할 수 있으며 그렇지 않으면 지방막 필름을 통과할 수 없습니다.

일반적으로 막에 내장된 단백질은 완전한, 정확히 말하면 막의 구성에 포함되어 있고 관통하기 때문입니다. 일체형이 아닌 다른 단백질은 그대로 막 표면에 "떠 다니는"섬을 형성합니다. 외부 표면또는 내부적으로. 결국, 지방이 좋은 윤활유이고 미끄러지기 쉽다는 것은 모두가 알고 있습니다!

결론

1. 일반적으로 멤브레인은 3층 구조입니다.

1) 단백질 "섬"의 외층,

2) 지방 2층 "바다"(지질 이중층), 즉 이중 지질막

3) 내부 층단백질 섬에서.

그러나 막 밖으로 튀어 나온 당 단백질에 의해 형성되는 느슨한 외층 인 glycocalyx도 있습니다. 그들은 신호 제어가 결합하는 분자 수용체입니다.

2. 특수 단백질 구조가 멤브레인에 내장되어 이온 또는 기타 물질에 대한 투과성을 보장합니다. 어떤 곳에서는 지방의 바다가 필수 단백질로 스며든다는 사실을 잊지 말아야 합니다. 그리고 특별한 것을 형성하는 것은 필수 단백질입니다. 운송 구조물 세포막(섹션 1_2 막 수송 메커니즘 참조). 이를 통해 물질이 세포에 들어가고 세포에서 외부로 제거됩니다.

3. 효소 단백질은 막 자체의 상태와 전체 세포의 수명 모두에 영향을 미치는 막 내부뿐만 아니라 막의 모든 면(외부 및 내부)에 위치할 수 있습니다.

따라서 세포막은 세포 전체의 이익을 위해 능동적으로 작용하고 외부 세계와 연결하는 활성 가변 구조이며 단순한 "보호 껍질"이 아닙니다. 이것은 세포막에 대해 알아야 할 가장 중요한 것입니다.

의학에서 막 단백질은 종종 다음을 위한 "표적"으로 사용됩니다. 약. 수용체, 이온 채널, 효소, 수송 시스템은 그러한 표적으로 작용합니다. 안에 최근에막 외에도 세포핵에 숨겨진 유전자도 약물의 표적이 됩니다.

동영상:세포막 생물리학 개론: 막의 구조 1 (Vladimirov Yu.A.)

동영상:세포막의 역사, 구조 및 기능: 막의 구조 2 (Vladimirov Yu.A.)

세포막

세포의 구조적 구성의 기초는 구조의 막 원리, 즉 세포는 주로 막으로 구성됩니다. 모든 생체막의 공통점 구조적 특징및 속성.

현재 멤브레인 구조의 유체 모자이크 모델이 일반적으로 받아들여지고 있습니다.

멤브레인의 화학적 조성 및 구조

막의 기초는 지질 이중층으로 주로 형성됩니다. 인지질. 지질 평균 ≈40% 화학적 구성 요소막. 이중층에서는 막에 있는 분자의 꼬리가 서로 마주보고 극성 머리가 바깥쪽을 향하므로 막 표면이 친수성입니다. 지질은 막의 기본 특성을 결정합니다.

지질 외에도 막에는 단백질이 포함되어 있습니다(평균 약 60%). 그들은 막의 특정 기능의 대부분을 결정합니다. 단백질 분자는 연속적인 층을 형성하지 않습니다(그림 280). 멤브레인의 위치에 따라 다음이 있습니다.

막 단백질은 다양한 기능을 수행할 수 있습니다.

막은 2~10%의 탄수화물을 포함할 수 있습니다. 막의 탄수화물 성분은 일반적으로 단백질 분자(당단백질) 또는 지질(당지질)과 관련된 올리고당 또는 다당류 사슬로 표시됩니다. 기본적으로 탄수화물은 막의 외부 표면에 있습니다. 세포막 탄수화물의 기능은 완전히 해명되지 않았지만 막 수용체 기능을 제공한다고 말할 수 있습니다.

동물 세포에서 당단백질은 외피막 복합체를 형성합니다. 글리코칼릭스, 수십 나노미터의 두께를 갖는다. 세포 외 소화가 일어나고 많은 세포 수용체가 있으며 그 도움으로 분명히 세포 접착이 발생합니다.

단백질과 지질의 분자는 움직일 수 있고 움직일 수 있습니다. , 주로 막의 평면에서. 멤브레인은 비대칭입니다. , 즉, 막의 외부 및 내부 표면의 지질 및 단백질 구성이 다릅니다.

원형질막의 두께는 평균 7.5nm입니다.

막의 주요 기능 중 하나는 세포와 외부 환경 간의 물질 교환을 보장하는 수송입니다. 막은 선택적 투과성, 즉 일부 물질이나 분자에 대해서는 잘 투과되고 다른 물질이나 분자에 대해서는 잘 투과되지 않는(또는 완전히 불투과성) 특성을 가지고 있습니다. 에 대한 막 투과성 다른 물질분자의 특성(극성, 크기 등)과 막의 특성(지질층의 내부 부분은 소수성임)에 따라 달라집니다.

막을 가로질러 물질을 수송하는 다양한 메커니즘이 있습니다(그림 281). 물질 운송을 위해 에너지를 사용해야 하는 필요성에 따라 다음이 있습니다.

수동 전송

수동 운송은 농도와 전하의 차이를 기반으로 합니다. 수동 수송에서 물질은 항상 농도가 높은 영역에서 농도가 낮은 영역, 즉 농도 구배를 따라 이동합니다. 분자가 하전되면 수송은 전기 구배의 영향을 받습니다. 따라서 두 기울기를 함께 결합하는 전기화학적 기울기를 종종 말합니다. 운송 속도는 기울기의 크기에 따라 다릅니다.

세 가지 주요 수동 전송 메커니즘이 있습니다.

© 단순확산- 지질 이중층을 통한 직접 물질 수송. 가스, 비극성 또는 작은 전하를 띠지 않은 극성 분자는 쉽게 통과합니다. 분자가 작고 지용성이 높을수록 막을 더 빨리 통과합니다. 흥미롭게도 물은 지방에 상대적으로 불용성임에도 불구하고 지질 이중층에 매우 빠르게 침투합니다. 분자가 작고 전기적으로 중성이기 때문입니다. 막을 가로지르는 물의 확산을 이라고 합니다. 삼투.

멤브레인 채널을 통한 확산. 전하를 띤 분자와 이온(Na +, K +, Ca 2+, Cl -)은 단순 확산으로 지질 이중층을 통과할 수 없지만 특수한 채널 형성 단백질이 존재하기 때문에 막을 관통합니다. 물구멍을 형성합니다.

수송 단백질, 각각은 특정 분자 또는 관련 분자 그룹의 수송을 담당합니다. 그들은 전달된 물질의 분자와 상호작용하고 어떤 식으로든 그것을 막을 통해 이동시킵니다. 따라서 당, 아미노산, 뉴클레오티드 및 기타 많은 극성 분자가 세포로 운반됩니다.

활동적인 수송

능동 수송의 필요성은 전기화학 구배에 대해 막을 가로지르는 분자의 이동을 보장해야 할 때 발생합니다. 이 수송은 캐리어 단백질에 의해 수행되며, 그 활동에는 에너지 소비가 필요합니다. 에너지원은 ATP 분자입니다.

가장 많이 연구된 능동 수송 시스템 중 하나는 나트륨-칼륨 펌프입니다. 세포 내부의 K 농도는 외부보다 훨씬 높으며 Na는 그 반대입니다. 따라서 K는 막의 수공을 통해 수동적으로 세포 밖으로 확산되고 Na는 세포 안으로 확산됩니다. 동시에 세포의 정상적인 기능을 위해서는 세포질과 외부 환경에서 K와 Na 이온의 일정 비율을 유지하는 것이 중요합니다. 이것은 (Na + K) 펌프의 존재로 인해 멤브레인이 능동적으로 Na를 세포 밖으로 펌핑하고 K를 세포로 펌핑하기 때문에 가능합니다. (Na + K) 펌프의 작동은 셀 수명에 필요한 총 에너지의 거의 1/3을 소비합니다.

펌프는 구조적 변화가 가능한 특별한 막 단백질로 K와 Na 이온을 모두 부착할 수 있습니다. (Na + K) 펌프의 작동 주기는 여러 단계로 구성됩니다(그림 282).

한 주기의 작동에서 펌프는 셀에서 3개의 Na 이온을 펌핑하고 2개의 K 이온을 펌핑합니다. 전달된 이온 수의 이러한 차이는 K 이온에 대한 멤브레인의 투과성이 Na보다 높기 때문입니다. 이온. 따라서 K는 Na보다 빠르게 세포 밖으로 수동적으로 세포 안으로 확산됩니다.

큰 입자(예: 림프구의 식균 작용, 원생 동물 등);

엑소사이토시스- 배설 과정 다양한 물질셀에서. exocytosis 동안 소포 (또는 액포)의 막은 외부 세포질 막과 접촉할 때 그것과 합쳐집니다. 소포의 내용물은 노치 외부에서 제거되고 그 막은 외부 세포질 막의 구성에 포함됩니다.

모든 살아있는 유기체는 세포 구조에 따라 세 그룹으로 나뉩니다(그림 1 참조).

1. 원핵생물(비핵)

2. 진핵생물(핵)

3. 바이러스(비세포성)

쌀. 1. 살아있는 유기체

이 수업에서 우리는 식물, 균류 및 동물을 포함하는 진핵 생물의 세포 구조를 연구하기 시작할 것입니다. 그들의 세포는 원핵 세포에 비해 가장 크고 복잡합니다.

아시다시피 세포는 독립적인 활동이 가능합니다. 그들은 물질과 에너지를 환경과 교환할 수 있을 뿐만 아니라 성장하고 번식할 수 있습니다. 내부 구조세포는 매우 복잡하며 주로 세포가 다세포 유기체에서 수행하는 기능에 따라 달라집니다.

모든 셀의 구성 원리는 동일합니다. 각 진핵 세포에서 다음과 같은 주요 부분을 구분할 수 있습니다(그림 2 참조).

1. 세포의 내용물을 외부 환경과 분리하는 외막.

2. 소기관이 있는 세포질.

쌀. 2. 진핵 세포의 주요 부분

"막"이라는 용어는 세포의 경계를 지칭하기 위해 약 100년 전에 제안되었지만 전자현미경의 발달로 세포막이 세포의 일부라는 것이 분명해졌습니다. 구조적 요소세포.

1959년에 J. D. Robertson은 동물과 식물의 세포막이 동일한 유형에 따라 만들어진다는 기본 막 가설을 공식화했습니다.

1972년 Singer와 Nicholson이 제안했으며 현재 일반적으로 받아들여지고 있습니다. 이 모델에 따르면 모든 막의 기본은 인지질 이중층입니다.

인지질(인산염 그룹을 포함하는 화합물)에서 분자는 극성 머리와 두 개의 비극성 꼬리로 구성됩니다(그림 3 참조).

쌀. 3. 인지질

인지질 이중층의 소수성 잔기 지방산인산 잔류물을 포함한 친수성 헤드는 바깥쪽으로 향했습니다(그림 4 참조).

쌀. 4. 인지질 이중층

인지질 이중층은 동적 구조로 제시되며 지질은 위치를 변경하면서 이동할 수 있습니다.

지질 이중층은 막의 장벽 기능을 제공하여 세포 내용물이 확산되는 것을 방지하고 독성 물질이 세포로 유입되는 것을 방지합니다.

세포와 환경 사이의 경계막의 존재는 전자현미경이 출현하기 오래 전에 알려져 있었습니다. 물리화학자들은 원형질막의 존재를 부인하고 살아 있는 콜로이드 내용물과 환경 사이에 경계면이 있다고 믿었지만 Pfeffer(독일의 식물학자이자 식물 생리학자)는 1890년에 원형질막의 존재를 확인했습니다.

지난 세기 초 영국의 생리학자이자 생물학자인 Overton은 많은 물질이 적혈구로 침투하는 속도가 지질 용해도에 정비례한다는 사실을 발견했습니다. 이와 관련하여 과학자는 막에 다량의 지질과 물질이 포함되어 있으며 용해되어 통과하여 막의 반대편에서 자신을 발견한다고 제안했습니다.

1925년 Gorter와 Grendel(미국 생물학자)은 적혈구의 세포막에서 지질을 분리했습니다. 생성된 지질은 한 분자의 두께로 물 표면에 분포되었습니다. 지질층이 차지하는 표면적은 2배인 것으로 밝혀졌다. 더 많은 지역적혈구 그 자체. 따라서 이 과학자들은 세포막이 하나가 아니라 두 개의 지질층으로 구성되어 있다고 결론지었습니다.

1935년 Dawson과 Danielli(영국 생물학자)는 세포막에서 2분자 지질층이 단백질 분자의 두 층 사이에 둘러싸여 있다고 제안했습니다(그림 5 참조).

쌀. 5. Dawson과 Danielli가 제안한 멤브레인 모델

전자현미경의 등장으로 막의 구조를 알 수 있게 되었고, 동물과 식물 세포의 막이 3층 구조로 보인다는 사실이 밝혀졌다(그림 6 참조).

쌀. 6. 현미경으로 본 세포막

1959년 생물학자 JD 로버트슨은 당시 이용 가능한 데이터를 결합하여 "기본 막"의 구조에 대한 가설을 제시했으며, 여기에서 그는 모든 생물학적 막에 공통적인 구조를 가정했습니다.

"기본 막"의 구조에 대한 로버트슨의 가정

1. 모든 멤브레인의 두께는 약 7.5nm입니다.

2. 전자현미경으로 보면 모두 3층 구조로 보인다.

3. 막의 3층 구조는 Dawson과 Danielli 모델에 의해 제공된 단백질과 극성 지질의 정확한 배열의 결과입니다. 중앙 지질 이중층은 두 개의 단백질 층 사이에 둘러싸여 있습니다.

"기본 막"의 구조에 대한 이 가설은 다양한 변화를 거쳐 1972년에 멤브레인의 유체 모자이크 모델(그림 7 참조) 현재 일반적으로 받아들여지고 있습니다.

쌀. 7. 멤브레인의 유체 모자이크 모델

단백질 분자는 막의 지질 이중층에 잠겨 있으며 움직이는 모자이크를 형성합니다. 막에서의 위치와 지질 이중층과 상호 작용하는 방식에 따라 단백질은 다음과 같이 나눌 수 있습니다.

- 피상적(또는 주변적)지질 이중층의 친수성 표면과 관련된 막 단백질;

- 일체형(멤브레인)이중층의 소수성 영역에 박힌 단백질.

통합 단백질은 이중층의 소수성 영역에 침지되는 정도가 다릅니다. 그들은 완전히 잠길 수 있습니다 완전한) 또는 부분적으로 침수됨( 반 일체형), 또한 ( 막관통).

막 단백질은 기능에 따라 두 그룹으로 나눌 수 있습니다.

- 구조적단백질. 그들은 세포막의 일부이며 구조 유지에 관여합니다.

- 동적단백질. 그들은 막에 위치하고 있으며 그 위에서 일어나는 과정에 참여합니다.

동적 단백질에는 세 가지 클래스가 있습니다.

1. 수용체. 이 단백질의 도움으로 세포는 표면에 대한 다양한 영향을 감지합니다. 즉, 막 외부의 호르몬, 신경전달물질, 독소 등의 화합물에 특이적으로 결합하여 세포 내부 또는 막 자체의 다양한 과정을 변화시키는 신호 역할을 한다.

2. 수송. 이 단백질은 막을 통해 특정 물질을 운반하고 다양한 이온이 세포 안팎으로 운반되는 채널을 형성하기도 합니다.

3. 효소. 이들은 막에 위치하고 다양한 화학 과정에 관여하는 효소 단백질입니다.

막을 통한 물질 수송

지질 이중층은 대부분 많은 물질에 대해 불투과성이기 때문에 막을 통해 물질을 수송하는 데 많은 양의 에너지가 필요하며 다양한 구조의 형성도 필요합니다.

전송에는 수동 및 능동의 두 가지 유형이 있습니다.

수동 전송

수동 수송은 농도 기울기를 따라 분자가 이동하는 것입니다. 즉, 막의 반대편에 전달되는 물질의 농도 차이에 의해서만 결정되며 에너지 소비 없이 수행됩니다.

수동 전송에는 두 가지 유형이 있습니다.

- 단순확산(그림 8 참조) 이는 막 단백질의 참여 없이 발생합니다. 단순 확산의 메커니즘은 가스(산소 및 이산화탄소), 물 및 일부 단순 유기 이온. 단순 확산은 느립니다.

쌀. 8. 단순확산

- 촉진 확산(그림 9 참조) 운반 단백질의 참여로 발생한다는 점에서 단순한 것과 다릅니다. 이 프로세스는 구체적이며 단순 확산보다 더 빠른 속도로 진행됩니다.

쌀. 9. 촉진된 확산

두 가지 유형의 막 수송 단백질이 알려져 있습니다: 캐리어 단백질(트랜스로카제) 및 채널 형성 단백질. 수송 단백질은 특정 물질에 결합하여 농도 구배를 따라 막을 가로질러 운반하며, 결과적으로 이 과정은 단순 확산과 마찬가지로 ATP 에너지 소비를 필요로 하지 않습니다.

음식 입자는 막을 통과할 수 없으며 엔도사이토시스에 의해 세포로 들어갑니다(그림 10 참조). endocytosis 동안 원형질막은 함입과 파생물을 형성하고 음식의 고체 입자를 포착합니다. 액포(또는 소낭)는 음식덩어리 주위에 형성되어 원형질막에서 분리되고 액포에 있는 고체 입자는 세포 내부에 있게 됩니다.

쌀. 10. 엔도시토시스

세포내이입에는 두 가지 유형이 있습니다.

1. 식균 작용- 고체 입자의 흡수. 식균 작용을 수행하는 특수 세포를 호출합니다. 식세포.

2. 피노사이토시스- 흡수 액체 물질(용액, 콜로이드 용액, 현탁액).

엑소사이토시스(그림 11 참조) - 엔도사이토시스의 반대 과정. 호르몬과 같이 세포 내에서 합성된 물질은 세포막에 맞는 막소포(membrane vesicle)에 채워져 포매되고 소포의 내용물이 세포 밖으로 배출됩니다. 같은 방식으로 세포는 불필요한 대사 산물을 제거할 수 있습니다.

쌀. 11. 엑소사이토시스

활동적인 수송

촉진 확산과 달리 능동 수송은 농도 구배에 대한 물질의 이동입니다. 이 경우 물질은 농도가 낮은 영역에서 농도가 높은 영역으로 이동합니다. 이러한 이동은 정상적인 확산과 반대 방향으로 일어나기 때문에 세포는 이 과정에서 에너지를 소비해야 한다.

능동 수송의 예 중에서 소위 나트륨-칼륨 펌프가 가장 잘 연구되었습니다. 이 펌프는 나트륨 이온을 세포 밖으로 펌핑하고 ATP 에너지를 사용하여 칼륨 이온을 세포로 펌핑합니다.

1. 구조적(세포막이 세포와 환경을 분리함).

2. 수송(물질은 세포막을 통해 수송되며 세포막은 매우 선택적인 필터입니다).

3. 수용체(막 표면에 위치한 수용체는 외부 영향을 감지하고 이 정보를 세포로 전달하여 환경 변화에 신속하게 대응할 수 있도록 함).

위에 나열된 것 외에도 막은 대사 및 에너지 변환 기능도 수행합니다.

대사 기능

대부분의 효소가 막과 관련되어 있기 때문에 생물학적 막은 세포 내 물질의 대사 변형 과정에 직간접적으로 참여합니다.

막에 있는 효소의 지질 환경은 기능을 위한 특정 조건을 만들고 막 단백질의 활동을 제한하므로 대사 과정에 조절 효과가 있습니다.

에너지 변환 기능

많은 생체막의 가장 중요한 기능은 한 형태의 에너지를 다른 형태로 변환하는 것입니다.

에너지 전달 막에는 다음이 포함됩니다. 내막미토콘드리아, 엽록체 틸라코이드(그림 12 참조).

쌀. 12. 미토콘드리아와 엽록체

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숙제

세포막의 구조는 무엇입니까?
막을 형성하는 지질의 특성은 무엇입니까?
단백질은 어떤 기능 때문에 막을 통과하는 물질의 수송에 참여할 수 있습니까?
원형질막의 기능을 나열하십시오.
수동 수송은 막을 가로질러 어떻게 발생합니까?
능동 수송은 막을 가로질러 어떻게 발생합니까?
나트륨-칼륨 펌프의 기능은 무엇입니까?
식균 작용, 기공 작용이란 무엇입니까?

세포막의 구조와 기능

멤브레인은 매우 점성이 높으며 동시에 모든 살아있는 세포를 둘러싸는 플라스틱 구조입니다. 세포막의 기능:

1. 원형질막은 세포외 환경과 세포내 환경의 다른 구성을 유지하는 장벽입니다.

2. 막은 세포 내부에 특수 구획을 형성합니다. 수많은 소기관 - 미토콘드리아, 리소좀, 골지 복합체, 소포체, 핵막.

3. 산화적 인산화 및 광합성과 같은 과정에서 에너지 전환에 관여하는 효소는 막에 국한되어 있습니다.

멤브레인 구조

1972년 Singer와 Nicholson은 막 구조의 유체 모자이크 모델을 제안했습니다. 이 모델에 따르면 기능하는 막은 액체 인지질 매트릭스에 용해된 구형 통합 단백질의 2차원 솔루션입니다. 따라서 멤브레인은 분자의 정렬된 배열을 가진 이중분자 지질층을 기반으로 합니다.

이 경우 친수성 층은 인지질의 극성 머리(콜린, 에탄올아민 또는 세린이 부착된 인산염 잔기)와 당지질의 탄수화물 부분에 의해 형성됩니다. 소수성 층 - 지방산 및 스핑고신 인지질 및 당지질의 탄화수소 라디칼.

막 특성:

1. 선택적 투과성. 닫힌 이중층은 멤브레인의 주요 특성 중 하나를 제공합니다. 대부분의 수용성 분자는 소수성 코어에 용해되지 않기 때문에 불투과성입니다. 산소, CO 2 및 질소와 같은 가스는 분자 크기가 작고 용매와의 약한 상호 작용으로 인해 세포에 쉽게 침투할 수 있습니다. 또한 스테로이드 호르몬과 같은 지질 분자는 이중층을 쉽게 통과합니다.

2. 유동성. 지질 이중층은 지질층이 일반적으로 액체이기 때문에 액정 구조를 갖지만 결정 구조와 유사하게 응고 영역이 있습니다. 지질 분자의 위치는 정해져 있지만 움직일 수 있는 능력은 유지합니다. 인지질의 두 가지 유형의 움직임이 가능합니다. 이것은 재주 넘기입니다 (에서 과학 문헌"플립 플롭"이라고 함) 및 측면 확산. 첫 번째 경우, 이분자층에서 서로 반대되는 인지질 분자가 서로를 향해 뒤집어(또는 재주 넘기) 막에서 위치를 변경합니다. 외부는 내부가 되고 그 반대도 마찬가지입니다. 이러한 점프는 에너지 소비와 관련이 있으며 매우 드뭅니다. 더 자주, 축 주위의 회전(회전) 및 측방향 확산이 관찰됩니다 - 막 표면에 평행한 층 내 이동.

3. 막의 비대칭성. 같은 막의 표면은 지질, 단백질 및 탄수화물의 구성이 다릅니다(횡비대칭). 예를 들어, 포스파티딜콜린은 외층에 우세한 반면, 포스파티딜에탄올아민과 포스파티딜세린은 내층에 우세합니다. 당단백질과 당지질의 탄수화물 성분이 외부 표면으로 나와 당칼릭스라고 하는 연속적인 주머니를 형성합니다. 내부 표면에는 탄수화물이 없습니다. 단백질 - 호르몬 수용체는 원형질막의 외부 표면에 있으며 내부에는 아데 닐산 시클 라제, 포스포 리파제 C 등이 조절하는 효소가 있습니다.

막 단백질

막 인지질은 막 단백질의 용매 역할을 하여 막 단백질이 기능할 수 있는 미세 환경을 만듭니다. 막에 있는 다른 단백질의 수는 근형질 세망의 6-8개에서 원형질막의 100개 이상까지 다양합니다. 이들은 효소, 수송 단백질, 구조 단백질, 주요 조직 적합성 시스템의 항원을 포함한 항원, 다양한 분자에 대한 수용체입니다.

막의 국소화에 의해 단백질은 일체형(부분적으로 또는 완전히 막에 잠김)과 주변부(표면에 위치)로 나뉩니다. 일부 필수 단백질은 막을 반복적으로 관통합니다. 예를 들어, 망막 광수용체와 β 2 -아드레날린성 수용체는 이중층을 7번 교차합니다.

막을 통한 물질 및 정보 전달

세포막은 단단히 닫힌 파티션이 아닙니다. 멤브레인의 주요 기능 중 하나는 물질 및 정보 전달을 조절하는 것입니다. 소분자의 막횡단 이동은 1) 확산, 수동 또는 촉진, 2) 능동 수송에 의해 수행됩니다. 큰 분자의 막횡단 이동은 1) 세포내이입에 의해, 2) 세포외이동에 의해 수행됩니다. 막을 통한 신호 전송은 원형질막의 외부 표면에 국한된 수용체의 도움으로 수행됩니다. 이 경우, 신호는 변환(예: 글루카곤 →cAMP)을 거치거나 세포내이입(예: LDL - LDL 수용체)과 관련하여 내재화됩니다.

단순 확산은 물질이 전기화학적 구배를 따라 셀로 침투하는 것입니다. 이 경우 에너지 비용이 필요하지 않습니다. 단순 확산 속도는 1) 물질의 막간 농도 구배 및 2) 막의 소수성 층에서의 용해도에 의해 결정됩니다.

촉진된 확산을 통해 물질은 에너지 비용 없이 특수 멤브레인 캐리어 단백질의 도움을 받아 농도 구배를 따라 멤브레인을 통해 운반됩니다. 따라서 촉진 확산은 여러 매개변수에서 수동 확산과 다릅니다. 1) 촉진 확산은 높은 선택성을 특징으로 합니다. 운반체 단백질은 전달된 물질에 상보적인 활성 중심을 가지고 있습니다. 2) 촉진 확산 속도는 안정기에 도달할 수 있습니다. 캐리어 분자의 수는 제한되어 있습니다.

일부 수송 단백질은 단순히 막의 한 쪽에서 다른 쪽으로 물질을 운반합니다. 이러한 단순한 전송을 패시브 유니포트라고 합니다. 유니포트의 예로는 세포막을 가로질러 포도당을 운반하는 포도당 운반체인 GLUT가 있습니다. 다른 단백질은 한 물질의 수송이 다른 물질의 동일한 방향으로의 동시 또는 순차적 수송에 의존하는 공동 수송 시스템으로 기능합니다. 이러한 수송은 수동적 symport 또는 반대 방향으로 이러한 수송은 호출됩니다. 패시브 안티포트. 미토콘드리아 내막의 트랜스로카제, 특히 ADP/ATP 트랜스로카제는 수동적 항포트 메커니즘에 따라 기능합니다.

능동 수송을 통해 물질의 이동은 농도 구배에 대해 수행되므로 에너지 비용과 관련됩니다. 막을 가로지르는 리간드의 전달이 ATP 에너지의 소비와 관련이 있는 경우 이러한 전달을 일차 능동 수송이라고 합니다. 예는 인간 세포의 원형질막에 국한된 Na + K + -ATPase 및 Ca 2+ -ATPase 및 위점막의 H + ,K + -ATPase입니다.

이차 능동 수송. 농도 구배에 대한 일부 물질의 이동은 농도 구배를 따라 Na + (나트륨 이온)의 동시 또는 순차적 이동에 따라 달라집니다. 이때 리간드가 Na + 와 같은 방향으로 이동하면 그 과정을 활성 symport 라고 합니다. 활성 symport의 메커니즘에 따르면 포도당은 농도가 낮은 장 내강에서 흡수됩니다. 리간드가 나트륨 이온과 반대 방향으로 전달되면 이 과정을 활성 반항체라고 합니다. 예는 원형질막의 Na + ,Ca 2+ 교환기입니다.

세포막 -지질과 단백질로 구성된 분자 구조. 주요 속성 및 기능:

셀의 내용물을 외부 환경과 분리하여 무결성을 보장합니다.
환경과 세포 사이의 교환 관리 및 조정;
세포내막은 세포를 소기관 또는 구획과 같은 특별한 구획으로 나눕니다.

라틴어로 "막"이라는 단어는 "필름"을 의미합니다. 세포막에 대해 이야기하면 특성이 다른 두 필름의 조합입니다.

생체막에는 다음이 포함됩니다. 세 가지 유형의 단백질:

주변 장치 - 필름 표면에 위치합니다.
일체형 - 멤브레인을 완전히 관통합니다.
반 일체형 - 한쪽 끝에서 담즙층으로 침투합니다.

세포막의 기능은 무엇입니까

1. 세포벽 - 세포질 막 외부에 위치한 세포의 강한 껍질. 보호, 운송 및 구조 기능을 수행합니다. 많은 식물, 박테리아, 곰팡이 및 고세균에 존재합니다.

2. 장벽 기능, 즉 외부 환경과의 선택적, 규제적, 능동적 및 수동적 대사를 제공합니다.

3. 정보를 전송하고 저장할 수 있으며 복제 과정에도 참여합니다.

4. 세포막을 통해 물질을 세포 안팎으로 운반할 수 있는 운반 기능을 수행합니다.

5. 세포막은 일방향 전도성을 가지고 있습니다. 이로 인해 물 분자는 지체 없이 세포막을 통과할 수 있고 다른 물질의 분자는 선택적으로 침투할 수 있다.

6. 세포막, 물, 산소 및 영양소, 그리고 그것을 통해 세포 대사 산물이 제거됩니다.

7. 세포막을 가로질러 세포 교환을 수행하며 3가지 주요 유형의 반응을 통해 수행할 수 있습니다: 음세포작용, 식균작용, 세포외작용.

8. 막은 세포간 접촉의 특이성을 제공합니다.

9. 막에는 매개체, 호르몬 및 기타 많은 생물학적 활성 물질과 같은 화학적 신호를 감지할 수 있는 수많은 수용체가 있습니다. 그래서 그녀는 세포의 대사 활동을 바꿀 수 있습니다.

10. 세포막의 주요 특성 및 기능:

행렬
장벽
수송
에너지
기계적
효소
수용체
보호
마킹
생체전위

세포에서 원형질막의 기능은 무엇입니까?

셀의 내용을 구분합니다.
세포로 물질의 흐름을 수행합니다.
세포에서 여러 물질을 제거합니다.

세포막 구조

세포막 3가지 등급의 지질을 포함합니다:

당지질;
인지질;
콜레스테롤.

기본적으로 세포막은 단백질과 지질로 구성되어 있으며 두께는 11nm 이하입니다. 모든 지질의 40~90%는 인지질입니다. 막의 주성분 중 하나인 당지질에 주목하는 것도 중요하다.

세포막의 구조는 3중 구조입니다. 균질 한 액체 담즙 층이 중앙에 위치하고 단백질이 양면에서 (모자이크처럼) 부분적으로 두께를 관통합니다. 단백질은 막이 세포 내부를 통과하여 지방층을 통과할 수 없는 특수 물질을 세포 밖으로 운반하는 데에도 필요합니다. 예를 들어, 나트륨 및 칼륨 이온.

이건 재미 있네 -

셀 구조 - 비디오

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