rumah - pintu
Apakah fungsi membran dalam. Membran - apakah itu? Membran biologi: fungsi dan struktur

Membran sel ialah filem ultranipis pada permukaan sel atau organel sel, yang terdiri daripada lapisan dwimolekul lipid dengan protein tertanam dan polisakarida.

Fungsi membran:

  • · Penghalang - menyediakan metabolisme terkawal, selektif, pasif dan aktif dengan persekitaran. Sebagai contoh, membran peroksisom melindungi sitoplasma daripada peroksida yang berbahaya untuk sel. Kebolehtelapan terpilih bermaksud kebolehtelapan membran kepada atom atau molekul yang berbeza bergantung pada saiznya, cas elektrik dan sifat kimia. Kebolehtelapan terpilih memastikan pemisahan sel dan petak selular daripada persekitaran dan membekalkannya dengan bahan yang diperlukan.
  • · Pengangkutan – melalui membran terdapat pengangkutan bahan ke dalam sel dan keluar dari sel. Pengangkutan merentasi membran menyediakan: penghantaran nutrien, penyingkiran produk akhir metabolisme, rembesan pelbagai bahan, mencipta kecerunan ion, mengekalkan pH optimum dalam sel dan kepekatan ion yang diperlukan untuk kerja enzim selular. Zarah yang atas sebab tertentu tidak dapat melintasi dwilapisan fosfolipid (contohnya, disebabkan oleh sifat hidrofilik, kerana membran hidrofobik di dalam dan tidak membenarkan bahan hidrofilik melaluinya, atau kerana saiznya yang besar), tetapi perlu untuk sel , boleh menembusi membran melalui protein pembawa khas (pengangkut) dan protein saluran atau melalui endositosis. Dalam pengangkutan pasif, bahan melintasi dwilapisan lipid tanpa perbelanjaan tenaga sepanjang kecerunan kepekatan secara resapan. Varian mekanisme ini dipermudahkan resapan, di mana molekul tertentu membantu bahan melalui membran. Molekul ini mungkin mempunyai saluran yang membenarkan hanya satu jenis bahan melaluinya. Pengangkutan aktif memerlukan tenaga, kerana ia berlaku terhadap kecerunan kepekatan. Terdapat protein pam khas pada membran, termasuk ATPase, yang secara aktif mengepam ion kalium (K +) ke dalam sel dan mengepam ion natrium (Na +) keluar daripadanya.
  • · matriks - menyediakan kedudukan relatif tertentu dan orientasi protein membran, interaksi optimum mereka.
  • Mekanikal - memastikan autonomi sel, struktur intraselularnya, serta sambungan dengan sel lain (dalam tisu). Dinding sel memainkan peranan penting dalam menyediakan fungsi mekanikal, dan pada haiwan - bahan antara sel.
  • tenaga - semasa fotosintesis dalam kloroplas dan respirasi selular dalam mitokondria, sistem pemindahan tenaga beroperasi dalam membran mereka, di mana protein juga mengambil bahagian;
  • Reseptor - beberapa protein yang terletak di dalam membran adalah reseptor (molekul yang mana sel menerima isyarat tertentu). Sebagai contoh, hormon yang beredar dalam darah hanya bertindak pada sel sasaran yang mempunyai reseptor yang sepadan dengan hormon tersebut. Neurotransmitter ( bahan kimia, yang memastikan pengaliran impuls saraf) juga mengikat kepada protein reseptor khusus sel sasaran.
  • Enzimatik - Protein membran selalunya enzim. Sebagai contoh, membran plasma sel epitelium usus mengandungi enzim pencernaan.
  • · Pelaksanaan penjanaan dan pengaliran potensi bio. Dengan bantuan membran, kepekatan ion yang berterusan dikekalkan di dalam sel: kepekatan ion K + di dalam sel jauh lebih tinggi daripada di luar, dan kepekatan Na + jauh lebih rendah, yang sangat penting, kerana ini mengekalkan perbezaan potensi merentas membran dan menjana impuls saraf.
  • Penandaan sel - terdapat antigen pada membran yang bertindak sebagai penanda - "tag" yang membolehkan sel dikenal pasti. Ini adalah glikoprotein (iaitu, protein dengan rantai sisi oligosakarida bercabang yang melekat padanya) yang memainkan peranan sebagai "antena". Oleh kerana pelbagai konfigurasi rantai sisi, adalah mungkin untuk membuat penanda khusus untuk setiap jenis sel. Dengan bantuan penanda, sel boleh mengenali sel lain dan bertindak bersamanya, contohnya, apabila membentuk organ dan tisu. Ini juga membolehkan sistem imun mengenali antigen asing.

Sesetengah molekul protein meresap bebas dalam satah lapisan lipid; dalam keadaan normal, bahagian molekul protein yang muncul pada sisi bertentangan membran sel tidak mengubah kedudukannya.

Morfologi spesifik membran sel menentukan mereka ciri elektrik, antara yang paling penting ialah kemuatan dan kekonduksian.

Sifat kapasitansi ditentukan terutamanya oleh dwilapisan fosfolipid, yang tidak telap kepada ion terhidrat dan pada masa yang sama cukup nipis (kira-kira 5 nm) untuk menyediakan pemisahan dan pengumpulan cas yang cekap, dan interaksi elektrostatik kation dan anion. Di samping itu, sifat kapasitif membran sel adalah salah satu sebab yang menentukan ciri temporal proses elektrik yang berlaku pada membran sel.

Kekonduksian (g) ialah timbal balik rintangan elektrik dan sama dengan nisbah nilai jumlah arus transmembran untuk ion tertentu kepada nilai yang menyebabkan perbezaan keupayaan transmembrannya.

Pelbagai bahan boleh meresap melalui dwilapisan fosfolipid, dan tahap kebolehtelapan (P), iaitu, keupayaan membran sel untuk melepasi bahan-bahan ini, bergantung kepada perbezaan kepekatan bahan meresap pada kedua-dua belah membran, keterlarutannya. dalam lipid, dan sifat-sifat membran sel. Kadar resapan untuk ion bercas dalam medan malar dalam membran ditentukan oleh mobiliti ion, ketebalan membran, dan taburan ion dalam membran. Bagi bukan elektrolit, kebolehtelapan membran tidak menjejaskan kekonduksiannya, kerana bukan elektrolit tidak membawa cas, iaitu, mereka tidak boleh membawa arus elektrik.

Kekonduksian membran ialah ukuran kebolehtelapan ionnya. Peningkatan kekonduksian menunjukkan peningkatan dalam bilangan ion yang melalui membran.

Sifat penting membran biologi ialah kecairan. Semua membran sel adalah struktur bendalir mudah alih: kebanyakan molekul lipid dan protein yang membentuknya dapat bergerak dengan cepat dalam satah membran.

Bukan rahsia kepada sesiapa sahaja bahawa semua makhluk hidup di planet kita terdiri daripada sel-sel mereka, bahan organik "" yang tidak terkira banyaknya ini. Sel, sebaliknya, dikelilingi oleh cangkerang pelindung khas - membran yang memainkan peranan yang sangat penting dalam kehidupan sel, dan fungsi membran sel tidak terhad untuk melindungi sel, tetapi mewakili mekanisme yang kompleks terlibat dalam pembiakan, pemakanan, penjanaan semula sel.

Apakah membran sel

Perkataan "membran" itu sendiri diterjemahkan dari bahasa Latin sebagai "filem", walaupun membran itu bukan sekadar sejenis filem di mana sel itu dibalut, tetapi gabungan dua filem yang saling berkaitan dan mempunyai sifat yang berbeza. Sebenarnya, membran sel ialah cangkang lipoprotein (lemak-protein) tiga lapisan yang memisahkan setiap sel daripada sel jiran dan persekitaran, dan menjalankan pertukaran terkawal antara sel dan persekitaran, ini adalah definisi akademik tentang apa sel membran adalah.

Nilai membran adalah sangat besar, kerana ia bukan sahaja memisahkan satu sel dari yang lain, tetapi juga memastikan interaksi sel, baik dengan sel lain dan dengan persekitaran.

Sejarah penyelidikan membran sel

Sumbangan penting kepada kajian membran sel telah dibuat oleh dua saintis Jerman Gorter dan Grendel pada tahun 1925. Pada masa itu mereka berjaya menjalankan eksperimen biologi yang kompleks pada sel darah merah - eritrosit, di mana saintis menerima apa yang dipanggil "bayangan", cangkang kosong eritrosit, yang dilipat menjadi satu longgokan dan mengukur kawasan permukaan, dan juga mengira jumlah lipid di dalamnya. Berdasarkan jumlah lipid yang diperoleh, para saintis membuat kesimpulan bahawa ia hanya cukup untuk lapisan dua membran sel.

Pada tahun 1935, sepasang lagi penyelidik membran sel, kali ini orang Amerika Daniel dan Dawson, selepas beberapa siri eksperimen panjang, menentukan kandungan protein dalam membran sel. Jika tidak, adalah mustahil untuk menjelaskan mengapa membran mempunyai tegangan permukaan yang tinggi. Para saintis dengan bijak membentangkan model membran sel dalam bentuk sandwic, di mana peranan roti dimainkan oleh lapisan lipid-protein homogen, dan di antara mereka bukannya mentega adalah kekosongan.

Pada tahun 1950, dengan kemunculan teori elektronik Daniel dan Dawson, sudah mungkin untuk mengesahkan pemerhatian praktikal - pada mikrograf membran sel, lapisan kepala lipid dan protein dan juga ruang kosong di antara mereka jelas kelihatan.

Pada tahun 1960, ahli biologi Amerika J. Robertson mengembangkan teori tentang struktur tiga lapisan membran sel, yang untuk masa yang lama dianggap sebagai satu-satunya yang benar, tetapi dengan perkembangan sains selanjutnya, keraguan tentang kemaksumannya mula muncul. Jadi, sebagai contoh, dari sudut pandangan sel, ia akan menjadi sukar dan susah payah untuk mengangkut bahan berguna yang diperlukan melalui keseluruhan "sandwic"

Dan hanya pada tahun 1972, ahli biologi Amerika S. Singer dan G. Nicholson dapat menjelaskan ketidakkonsistenan teori Robertson dengan bantuan model mozek cecair baru membran sel. Khususnya, mereka mendapati bahawa membran sel tidak homogen dalam komposisi, lebih-lebih lagi, ia tidak simetri dan dipenuhi dengan cecair. Di samping itu, sel sentiasa bergerak. Dan protein terkenal yang membentuk membran sel mempunyai struktur dan fungsi yang berbeza.

Sifat dan fungsi membran sel

Sekarang mari kita lihat fungsi yang dilakukan oleh membran sel:

Fungsi penghalang membran sel - membran, sebagai pengawal sempadan sebenar, berjaga di atas sempadan sel, melambatkan, tidak membiarkan molekul berbahaya atau tidak sesuai.

Fungsi pengangkutan membran sel - membran bukan sahaja pengawal sempadan di pintu sel, tetapi juga sejenis pusat pemeriksaan kastam, pertukaran sentiasa melaluinya bahan berguna dengan sel lain dan persekitaran.

Fungsi matriks - ia adalah membran sel yang menentukan lokasi relatif antara satu sama lain, mengawal interaksi antara mereka.

Fungsi mekanikal - bertanggungjawab untuk sekatan satu sel dari yang lain dan selari untuk sambungan yang betul sel antara satu sama lain, untuk pembentukan mereka menjadi tisu homogen.

Fungsi perlindungan membran sel adalah asas untuk membina perisai pelindung sel. Secara semula jadi, fungsi ini boleh dicontohi oleh kayu keras, kulit padat, cangkerang pelindung, semuanya disebabkan oleh fungsi perlindungan membran.

Fungsi enzimatik adalah satu lagi fungsi penting yang dilakukan oleh beberapa protein sel. Sebagai contoh, disebabkan oleh fungsi ini, sintesis enzim pencernaan berlaku dalam epitelium usus.

Selain itu, sebagai tambahan kepada semua ini, metabolisme sel dijalankan melalui membran sel, yang boleh berlaku dalam tiga tindak balas yang berbeza:

  • Fagositosis adalah pertukaran selular di mana sel fagositik tertanam dalam menangkap membran dan mencerna pelbagai nutrien.
  • Pinositosis - adalah proses penangkapan oleh membran sel, molekul cecair yang bersentuhan dengannya. Untuk melakukan ini, sulur khas terbentuk pada permukaan membran, yang nampaknya mengelilingi setitik cecair, membentuk gelembung, yang kemudiannya "ditelan" oleh membran.
  • Eksositosis ialah proses terbalik apabila sel merembeskan cecair rembesan berfungsi melalui membran ke permukaan.

Struktur membran sel

Terdapat tiga kelas lipid dalam membran sel:

  • fosfolipid (ia adalah gabungan lemak dan fosforus),
  • glikolipid (gabungan lemak dan karbohidrat),
  • kolesterol.

Fosfolipid dan glikolipid pula terdiri daripada kepala hidrofilik, di mana dua ekor hidrofobik panjang memanjang. Kolesterol, sebaliknya, menduduki ruang antara ekor ini, menghalangnya daripada membongkok, semua ini dalam beberapa kes menjadikan membran sel tertentu sangat tegar. Sebagai tambahan kepada semua ini, molekul kolesterol mengawal struktur membran sel.

Walau bagaimanapun, bahagian terpenting dalam struktur membran sel adalah protein, atau lebih tepatnya protein berbeza yang memainkan pelbagai peranan penting. Walaupun kepelbagaian protein yang terkandung dalam membran, terdapat sesuatu yang menyatukan mereka - lipid anulus terletak di sekeliling semua protein membran. Lipid anulus ialah lemak berstruktur khas yang berfungsi sebagai sejenis cangkerang pelindung untuk protein, tanpanya ia tidak akan berfungsi.

Struktur membran sel mempunyai tiga lapisan: asas membran sel adalah lapisan lipid cecair homogen. Protein menutupinya di kedua-dua belah seperti mozek. Ia adalah protein yang, sebagai tambahan kepada fungsi yang diterangkan di atas, juga memainkan peranan saluran pelik yang melaluinya bahan melalui membran yang tidak dapat menembusi lapisan cecair membran. Ini termasuk, sebagai contoh, ion kalium dan natrium; untuk penembusannya melalui membran, alam menyediakan saluran ion khas membran sel. Dengan kata lain, protein menyediakan kebolehtelapan membran sel.

Jika kita melihat membran sel melalui mikroskop, kita akan melihat lapisan lipid yang terbentuk oleh molekul sfera kecil di mana protein terapung seperti di laut. Sekarang anda tahu bahan apa yang merupakan sebahagian daripada membran sel.

Membran sel, video

Dan akhirnya, video pendidikan tentang membran sel.

9.5.1. Salah satu fungsi utama membran ialah penyertaan dalam pengangkutan bahan. Proses ini disediakan oleh tiga mekanisme utama: resapan mudah, resapan terfasilitasi dan pengangkutan aktif (Rajah 9.10). Ingat Ciri-ciri utama mekanisme ini dan contoh bahan yang diangkut dalam setiap kes.

Rajah 9.10. Mekanisme pengangkutan molekul merentasi membran

resapan mudah- pengangkutan bahan melalui membran tanpa penyertaan susunan khas. Pengangkutan berlaku sepanjang kecerunan kepekatan tanpa penggunaan tenaga. Biomolekul kecil - H2O, CO2, O2, urea, bahan hidrofobik berat molekul rendah diangkut melalui resapan mudah. Kadar resapan mudah adalah berkadar dengan kecerunan kepekatan.

Penyebaran yang dipermudahkan- pemindahan bahan merentasi membran menggunakan saluran protein atau protein pembawa khas. Ia dijalankan sepanjang kecerunan kepekatan tanpa penggunaan tenaga. Monosakarida, asid amino, nukleotida, gliserol, beberapa ion diangkut. Kinetik tepu adalah ciri - pada kepekatan tertentu (menepu) bahan yang dipindahkan, semua molekul pembawa mengambil bahagian dalam pemindahan dan kelajuan pengangkutan mencapai nilai yang mengehadkan.

pengangkutan aktif- juga memerlukan penyertaan protein pembawa khas, tetapi pemindahan berlaku terhadap kecerunan kepekatan dan oleh itu memerlukan tenaga. Dengan bantuan mekanisme ini, ion Na+, K+, Ca2+, Mg2+ diangkut melalui membran sel, dan proton melalui membran mitokondria. Pengangkutan aktif bahan dicirikan oleh kinetik tepu.

9.5.2. Contoh sistem pengangkutan yang melakukan pengangkutan ion aktif ialah Na+,K+ -adenosine triphosphatase (Na+,K+ -ATPase atau Na+,K+ -pam). Protein ini terletak dalam ketebalan membran plasma dan mampu memangkinkan tindak balas hidrolisis ATP. Tenaga yang dibebaskan semasa hidrolisis 1 molekul ATP digunakan untuk memindahkan 3 ion Na + dari sel ke ruang ekstraselular dan 2 ion K + dalam arah yang bertentangan (Rajah 9.11). Hasil daripada tindakan Na + , K + -ATPase, perbezaan kepekatan tercipta antara sitosol sel dan cecair ekstraselular. Oleh kerana pengangkutan ion tidak setara, perbezaan timbul potensi elektrik. Oleh itu, potensi elektrokimia timbul, iaitu jumlah tenaga perbezaan potensi elektrik Δφ dan tenaga perbezaan kepekatan bahan ΔС pada kedua-dua belah membran.

Rajah 9.11. Skim Na+, K+ -pam.

9.5.3. Pemindahan melalui membran zarah dan sebatian makromolekul

Bersama-sama dengan pengangkutan bahan organik dan ion yang dijalankan oleh pembawa, terdapat mekanisme yang sangat istimewa dalam sel yang direka untuk menyerap dan mengeluarkan sebatian makromolekul dari sel dengan mengubah bentuk biomembran. Mekanisme sedemikian dipanggil pengangkutan vesikular.

Rajah 9.12. Jenis pengangkutan vesikular: 1 - endositosis; 2 - eksositosis.

Semasa pemindahan makromolekul, pembentukan berurutan dan gabungan vesikel (vesikel) yang dikelilingi oleh membran berlaku. Mengikut arah pengangkutan dan sifat bahan yang dipindahkan, jenis pengangkutan vesikular berikut dibezakan:

Endositosis(Rajah 9.12, 1) - pemindahan bahan ke dalam sel. Bergantung pada saiz vesikel yang terhasil, terdapat:

a) pinositosis - penyerapan cecair dan makromolekul terlarut (protein, polisakarida, asid nukleik) menggunakan gelembung kecil (diameter 150 nm);

b) fagositosis — penyerapan zarah besar, seperti mikroorganisma atau serpihan sel. Dalam kes ini, vesikel besar terbentuk, dipanggil fagosom dengan diameter lebih daripada 250 nm.

Pinositosis adalah ciri kebanyakan sel eukariotik, manakala zarah besar diserap oleh sel khusus - leukosit dan makrofaj. Pada peringkat pertama endositosis, bahan atau zarah terserap pada permukaan membran; proses ini berlaku tanpa penggunaan tenaga. Pada peringkat seterusnya, membran dengan bahan terserap semakin dalam ke dalam sitoplasma; invaginasi tempatan membran plasma yang terhasil diikat dari permukaan sel, membentuk vesikel, yang kemudiannya berhijrah ke dalam sel. Proses ini disambungkan oleh sistem mikrofilamen dan bergantung kepada tenaga. Vesikel dan fagosom yang memasuki sel boleh bergabung dengan lisosom. Enzim yang terkandung dalam lisosom memecahkan bahan yang terkandung dalam vesikel dan fagosom kepada produk berat molekul rendah (asid amino, monosakarida, nukleotida), yang diangkut ke sitosol, di mana ia boleh digunakan oleh sel.

Eksositosis(Rajah 9.12, 2) - pemindahan zarah dan sebatian besar daripada sel. Proses ini, seperti endositosis, diteruskan dengan penyerapan tenaga. Jenis utama eksositosis ialah:

a) rembesan - penyingkiran daripada sel sebatian larut air yang digunakan atau menjejaskan sel-sel badan yang lain. Ia boleh dilakukan oleh sel-sel bukan khusus dan sel-sel kelenjar endokrin, mukus saluran gastrousus, disesuaikan untuk rembesan bahan yang mereka hasilkan (hormon, neurotransmitter, proenzim) bergantung kepada keperluan khusus badan.

Protein yang dirembeskan disintesis pada ribosom yang berkaitan dengan membran retikulum endoplasma kasar. Protein ini kemudiannya diangkut ke radas Golgi, di mana ia diubah suai, ditumpukan, disusun, dan kemudian dibungkus ke dalam vesikel, yang dibelah ke dalam sitosol dan seterusnya bercantum dengan membran plasma supaya kandungan vesikel berada di luar sel.

Tidak seperti makromolekul, zarah kecil yang dirembeskan, seperti proton, diangkut keluar dari sel menggunakan resapan dipermudah dan mekanisme pengangkutan aktif.

b) perkumuhan - penyingkiran daripada sel bahan yang tidak boleh digunakan (contohnya, penyingkiran bahan retikular daripada retikulosit semasa erythropoiesis, yang merupakan sisa agregat organel). Mekanisme perkumuhan, nampaknya, terdiri daripada fakta bahawa pada mulanya zarah yang dilepaskan berada dalam vesikel sitoplasma, yang kemudiannya bergabung dengan membran plasma.

Sebahagian besar organisma yang hidup di Bumi terdiri daripada sel-sel yang sebahagian besarnya serupa dalam komposisi kimia, struktur dan aktiviti pentingnya. Dalam setiap sel, metabolisme dan penukaran tenaga berlaku. Pembahagian sel mendasari proses pertumbuhan dan pembiakan organisma. Oleh itu, sel adalah unit struktur, perkembangan dan pembiakan organisma.

Sel boleh wujud hanya sebagai sistem kamiran, tidak boleh dibahagikan kepada bahagian. Integriti sel disediakan oleh membran biologi. Sel ialah unsur sistem yang lebih tinggi kedudukannya - organisma. Bahagian dan organel sel, yang terdiri daripada molekul kompleks, adalah sistem yang lengkap pangkat yang lebih rendah.

sel - sistem terbuka dikaitkan dengan alam sekitar melalui metabolisme dan tenaga. Ini adalah sistem berfungsi di mana setiap molekul melaksanakan fungsi tertentu. Sel mempunyai kestabilan, keupayaan untuk mengawal diri dan membiak sendiri.

Sel adalah sistem pemerintahan sendiri. Sistem genetik kawalan sel diwakili oleh makromolekul kompleks - asid nukleik(DNA dan RNA).

Pada tahun 1838-1839. Ahli biologi Jerman M. Schleiden dan T. Schwann meringkaskan pengetahuan tentang sel dan merumuskan kedudukan utama teori sel, yang intipatinya ialah semua organisma, baik tumbuhan mahupun haiwan, terdiri daripada sel.

Pada tahun 1859, R. Virchow menerangkan proses pembahagian sel dan merumuskan salah satu peruntukan terpenting dalam teori sel: "Setiap sel datang dari sel lain." Sel-sel baru terbentuk hasil daripada pembahagian sel ibu, dan bukan daripada bahan bukan selular, seperti yang difikirkan sebelum ini.

Penemuan oleh saintis Rusia K. Baer pada tahun 1826 tentang telur mamalia membawa kepada kesimpulan bahawa sel itu mendasari perkembangan organisma multiselular.

Teori sel moden merangkumi peruntukan berikut:

1) sel ialah unit struktur dan perkembangan semua organisma;

2) sel-sel organisma daripada kerajaan hidupan liar yang berbeza adalah serupa dalam struktur, komposisi kimia, metabolisme, dan manifestasi utama aktiviti penting;

3) sel baru terbentuk hasil pembahagian sel ibu;

4) dalam organisma multiselular, sel membentuk tisu;

5) Organ terdiri daripada tisu.

Dengan pengenalan kepada biologi biologi moden, fizikal dan kaedah kimia penyelidikan telah memungkinkan untuk mengkaji struktur dan fungsi pelbagai komponen sel. Salah satu kaedah untuk mengkaji sel ialah mikroskop. Mikroskop cahaya moden membesarkan objek 3000 kali dan membolehkan anda melihat organel terbesar sel, memerhati pergerakan sitoplasma, dan pembahagian sel.

Dicipta pada tahun 40-an. abad ke-20 Mikroskop elektron memberikan pembesaran puluhan dan ratusan ribu kali. Dalam mikroskop elektron, bukannya cahaya, aliran elektron digunakan, dan bukannya kanta, medan elektromagnet. Oleh itu, mikroskop elektron memberikan imej yang jelas pada pembesaran yang lebih tinggi. Dengan bantuan mikroskop sedemikian, adalah mungkin untuk mengkaji struktur organel sel.

Struktur dan komposisi organel sel dikaji menggunakan kaedah tersebut sentrifugasi. Tisu yang dihancurkan dengan membran sel yang musnah diletakkan di dalam tabung uji dan diputar dalam emparan pada kelajuan tinggi. Kaedah ini berdasarkan fakta bahawa organel sel yang berbeza mempunyai jisim dan ketumpatan yang berbeza. Organel yang lebih tumpat disimpan dalam tabung uji pada kelajuan sentrifugasi yang rendah, kurang tumpat - pada yang tinggi. Lapisan ini dikaji secara berasingan.

digunakan secara meluas kaedah kultur sel dan tisu, yang terdiri daripada fakta bahawa daripada satu atau lebih sel pada medium nutrien khas, anda boleh mendapatkan sekumpulan sel haiwan atau tumbuhan jenis yang sama dan juga menanam keseluruhan tumbuhan. Menggunakan kaedah ini, anda boleh mendapatkan jawapan kepada persoalan bagaimana pelbagai tisu dan organ badan terbentuk daripada satu sel.

Peruntukan utama teori sel pertama kali dirumuskan oleh M. Schleiden dan T. Schwann. Sel ialah unit struktur, kehidupan, pembiakan dan perkembangan semua organisma hidup. Untuk mengkaji sel, kaedah mikroskopi, sentrifugasi, sel dan kultur tisu, dsb.

Sel kulat, tumbuhan dan haiwan mempunyai banyak persamaan bukan sahaja dalam komposisi kimia, tetapi juga dalam struktur. Apabila sel diperiksa di bawah mikroskop, pelbagai struktur kelihatan di dalamnya - organel. Setiap organel menjalankan fungsi tertentu. Terdapat tiga bahagian utama dalam sel: membran plasma, nukleus dan sitoplasma (Rajah 1).

membran plasma memisahkan sel dan kandungannya daripada persekitaran. Dalam rajah 2, anda dapat melihat: membran dibentuk oleh dua lapisan lipid, dan molekul protein menembusi ketebalan membran.

Fungsi utama membran plasma pengangkutan. Ia memastikan bekalan nutrien ke sel dan penyingkiran produk metabolik daripadanya.

Sifat penting membran ialah kebolehtelapan terpilih, atau separa kebolehtelapan, membolehkan sel berinteraksi dengan persekitaran: hanya bahan tertentu yang masuk dan meninggalkannya. Molekul kecil air dan beberapa bahan lain memasuki sel melalui resapan, sebahagiannya melalui liang dalam membran.

Gula, asid organik, garam dibubarkan dalam sitoplasma, sap sel vakuol sel tumbuhan. Selain itu, kepekatan mereka dalam sel jauh lebih tinggi daripada dalam persekitaran. Semakin besar kepekatan bahan-bahan ini dalam sel, semakin banyak ia menyerap air. Adalah diketahui bahawa air sentiasa dimakan oleh sel, yang menyebabkan kepekatan sap sel meningkat dan air memasuki sel semula.

Kemasukan molekul yang lebih besar (glukosa, asid amino) ke dalam sel disediakan oleh protein pengangkutan membran, yang, dengan menggabungkan dengan molekul bahan yang diangkut, membawanya melalui membran. Enzim yang memecahkan ATP terlibat dalam proses ini.

Rajah 1. Skema umum struktur sel eukariotik.
(klik pada gambar untuk besarkan gambar)

Rajah 2. Struktur membran plasma.
1 - tupai menindik, 2 - tupai terendam, 3 - tupai luar

Rajah 3. Skim pinositosis dan fagositosis.

Malah molekul protein dan polisakarida yang lebih besar memasuki sel melalui fagositosis (dari bahasa Yunani. fagos- memakan dan kitos- kapal, sel), dan titisan cecair - oleh pinositosis (daripada bahasa Yunani. pinot- minum dan kitos) (Gamb. 3).

Sel haiwan, tidak seperti sel tumbuhan, dikelilingi oleh "kot bulu" yang lembut dan fleksibel, dibentuk terutamanya oleh molekul polisakarida, yang, dengan melekat pada beberapa protein membran dan lipid, mengelilingi sel dari luar. Komposisi polisakarida adalah khusus untuk tisu yang berbeza, kerana sel-sel "mengenal" satu sama lain dan berhubung antara satu sama lain.

Sel tumbuhan tidak mempunyai "kot bulu" sedemikian. Mereka mempunyai membran yang dipenuhi liang di atas membran plasma. dinding sel kebanyakannya terdiri daripada selulosa. Benang-benang sitoplasma meregang dari sel ke sel melalui liang-liang, menghubungkan sel-sel antara satu sama lain. Ini adalah bagaimana hubungan antara sel dijalankan dan integriti badan dicapai.

Membran sel dalam tumbuhan memainkan peranan rangka yang kuat dan melindungi sel daripada kerosakan.

Kebanyakan bakteria dan semua kulat mempunyai membran sel, cuma komposisi kimianya berbeza. Dalam kulat, ia terdiri daripada bahan seperti kitin.

Sel-sel kulat, tumbuhan dan haiwan mempunyai struktur yang serupa. Terdapat tiga bahagian utama dalam sel: nukleus, sitoplasma dan membran plasma. Membran plasma terdiri daripada lipid dan protein. Ia memastikan kemasukan bahan ke dalam sel dan pembebasannya dari sel. Dalam sel tumbuhan, kulat, dan kebanyakan bakteria, terdapat membran sel di atas membran plasma. Ia melakukan fungsi perlindungan dan memainkan peranan sebagai rangka. Dalam tumbuhan, dinding sel terdiri daripada selulosa, manakala dalam kulat, ia terdiri daripada bahan seperti kitin. Sel haiwan dilitupi dengan polisakarida yang menyediakan hubungan antara sel-sel tisu yang sama.

Adakah anda tahu bahawa sebahagian besar sel adalah sitoplasma. Ia terdiri daripada air, asid amino, protein, karbohidrat, ATP, ion bahan bukan organik. Sitoplasma mengandungi nukleus dan organel sel. Di dalamnya, bahan bergerak dari satu bahagian sel ke bahagian lain. Sitoplasma memastikan interaksi semua organel. Di sinilah tindak balas kimia berlaku.

Seluruh sitoplasma diserap dengan mikrotubulus protein nipis, membentuk sitoskeleton sel kerana ia mengekalkan bentuk kekalnya. Sitoskeleton sel adalah fleksibel, kerana mikrotubulus dapat mengubah kedudukannya, bergerak dari satu hujung dan memendekkan dari yang lain. Pelbagai bahan masuk ke dalam sel. Apa yang berlaku kepada mereka di dalam sangkar?

Dalam lisosom - vesikel membran bulat kecil (lihat Rajah 1), molekul bahan organik kompleks dipecahkan kepada molekul yang lebih ringkas dengan bantuan enzim hidrolitik. Sebagai contoh, protein dipecahkan kepada asid amino, polisakarida kepada monosakarida, lemak kepada gliserol dan asid lemak. Untuk fungsi ini, lisosom sering dirujuk sebagai "stesen pencernaan" sel.

Jika membran lisosom dimusnahkan, maka enzim yang terkandung di dalamnya boleh mencerna sel itu sendiri. Oleh itu, kadangkala lisosom dipanggil "alat untuk membunuh sel."

Pengoksidaan enzimatik molekul kecil asid amino, monosakarida yang terbentuk dalam lisosom, asid lemak dan alkohol kepada karbon dioksida dan air bermula dalam sitoplasma dan berakhir di organel lain - mitokondria. Mitokondria ialah organel berbentuk rod, berfilamen atau sfera, dipisahkan daripada sitoplasma oleh dua membran (Rajah 4). Membran luar licin, manakala membran dalam membentuk lipatan - cristae yang meningkatkan permukaannya. Enzim yang terlibat dalam tindak balas pengoksidaan bahan organik kepada karbon dioksida dan air. Dalam kes ini, tenaga dibebaskan, yang disimpan oleh sel dalam molekul ATP. Oleh itu, mitokondria dipanggil "pusat kuasa" sel.

Dalam sel, bahan organik bukan sahaja teroksida, tetapi juga disintesis. Sintesis lipid dan karbohidrat dijalankan pada retikulum endoplasma - EPS (Rajah 5), dan protein - pada ribosom. Apakah EPS? Ini adalah sistem tubulus dan tangki, dindingnya dibentuk oleh membran. Mereka meresap ke seluruh sitoplasma. Melalui saluran ER, bahan bergerak ke bahagian sel yang berlainan.

Terdapat EPS yang licin dan kasar. Karbohidrat dan lipid disintesis pada permukaan EPS licin dengan penyertaan enzim. Kekasaran EPS diberikan oleh badan bulat kecil yang terletak di atasnya - ribosom(lihat Rajah 1), yang terlibat dalam sintesis protein.

Sintesis bahan organik berlaku dalam plastid hanya terdapat dalam sel tumbuhan.

nasi. 4. Skim struktur mitokondria.
1.- membran luar; 2.- membran dalam; 3.- lipatan selaput dalam - krista.

nasi. 5. Skim struktur EPS kasar.

nasi. 6. Skema struktur kloroplas.
1.- membran luar; 2.- membran dalam; 3.- kandungan dalaman kloroplas; 4. - lipatan membran dalam, dikumpulkan dalam "timbunan" dan membentuk grana.

Dalam plastid tidak berwarna - leukoplas(dari bahasa Yunani. leukos- putih dan plasto- dicipta) kanji terkumpul. Ubi kentang sangat kaya dengan leukoplas. Warna kuning, oren, merah diberikan kepada buah-buahan dan bunga kromoplast(dari bahasa Yunani. krom- warna dan plasto). Mereka mensintesis pigmen yang terlibat dalam fotosintesis, - karotenoid. Dalam kehidupan tumbuhan, kepentingan kloroplas(dari bahasa Yunani. kloros- kehijauan dan plasto) - plastid hijau. Dalam rajah 6, anda boleh melihat bahawa kloroplas ditutup dengan dua membran: luar dan dalam. Membran dalam membentuk lipatan; di antara lipatan itu terdapat gelembung yang disusun dalam longgokan - bijirin. Bijirin mengandungi molekul klorofil yang terlibat dalam fotosintesis. Setiap kloroplas mengandungi kira-kira 50 butir yang disusun dalam corak papan dam. Susunan ini memastikan pencahayaan maksimum setiap butir.

Dalam sitoplasma, protein, lipid, karbohidrat boleh terkumpul dalam bentuk bijirin, kristal, titisan. Ini kemasukan- menyimpan nutrien yang dimakan oleh sel mengikut keperluan.

Dalam sel tumbuhan, sebahagian daripada nutrien simpanan, serta produk pereputan, terkumpul dalam sap sel vakuol (lihat Rajah 1). Mereka boleh menyumbang sehingga 90% daripada jumlah sel tumbuhan. Sel haiwan mempunyai vakuol sementara yang menduduki tidak lebih daripada 5% daripada isipadunya.

nasi. 7. Skema struktur kompleks Golgi.

Dalam Rajah 7 anda melihat satu sistem rongga yang dikelilingi oleh membran. ia kompleks golgi, yang melakukan pelbagai fungsi dalam sel: ia mengambil bahagian dalam pengumpulan dan pengangkutan bahan, penyingkiran mereka dari sel, pembentukan lisosom, membran sel. Sebagai contoh, molekul selulosa memasuki rongga kompleks Golgi, yang, dengan bantuan gelembung, bergerak ke permukaan sel dan termasuk dalam membran sel.

Kebanyakan sel membiak dengan membahagi. Proses ini melibatkan pusat sel. Ia terdiri daripada dua sentriol yang dikelilingi oleh sitoplasma padat (lihat Rajah 1). Pada permulaan pembahagian, sentriol mencapah ke arah kutub sel. Filamen protein menyimpang daripada mereka, yang disambungkan kepada kromosom dan memastikan pengedaran seragam antara dua sel anak.

Semua organel sel saling berkait rapat. Sebagai contoh, molekul protein disintesis dalam ribosom, ia diangkut melalui saluran ER ke bahagian yang berbeza sel, dan protein dimusnahkan dalam lisosom. Molekul yang baru disintesis digunakan untuk membina struktur sel atau terkumpul dalam sitoplasma dan vakuol sebagai nutrien simpanan.

Sel dipenuhi dengan sitoplasma. Sitoplasma mengandungi nukleus dan pelbagai organel: lisosom, mitokondria, plastid, vakuol, ER, pusat sel, kompleks Golgi. Mereka berbeza dalam struktur dan fungsinya. Semua organel sitoplasma berinteraksi antara satu sama lain, memastikan fungsi normal sel.

Jadual 1. STRUKTUR SEL

ORGANEL STRUKTUR DAN SIFAT FUNGSI
Shell Terdiri daripada selulosa. Mengelilingi sel tumbuhan. Mempunyai liang pori Ia memberikan kekuatan sel, mengekalkan bentuk tertentu, melindungi. Merupakan rangka tumbuhan
membran sel luar Struktur sel membran berganda. Ia terdiri daripada lapisan bilipid dan protein yang diselingi mozek, karbohidrat terletak di luar. Separa telap Mengehadkan kandungan hidup sel semua organisma. Menyediakan kebolehtelapan terpilih, melindungi, mengawal keseimbangan air-garam, pertukaran dengan persekitaran luaran.
Retikulum endoplasma (ER) struktur membran tunggal. Sistem tubul, tubul, tangki. Menembusi keseluruhan sitoplasma sel. ER licin dan ER berbutir dengan ribosom Membahagikan sel kepada petak berasingan di mana proses kimia berlaku. Menyediakan komunikasi dan pengangkutan bahan dalam sel. Sintesis protein berlaku pada retikulum endoplasma berbutir. Pada licin - sintesis lipid
radas golgi struktur membran tunggal. Sistem buih, tangki, di mana produk sintesis dan pereputan terletak Menyediakan pembungkusan dan penyingkiran bahan dari sel, membentuk lisosom primer
Lisosom Struktur sel sfera membran tunggal. Mengandungi enzim hidrolitik Menyediakan pecahan bahan makromolekul, pencernaan intrasel
Ribosom Struktur berbentuk cendawan bukan membran. Terdiri daripada subunit kecil dan besar Terkandung dalam nukleus, sitoplasma dan pada retikulum endoplasma berbutir. Mengambil bahagian dalam biosintesis protein.
Mitokondria Organel bujur dua membran. membran luar licin, bentuk dalaman cristae. diisi dengan matriks. Terdapat DNA mitokondria, RNA, ribosom. Struktur separa autonomi Mereka adalah stesen tenaga sel. Mereka menyediakan proses pernafasan - pengoksidaan oksigen bahan organik. Sintesis ATP sedang dijalankan
Plastid Kloroplas ciri sel tumbuhan. Organel bujur dua membran, separa autonomi. Di dalamnya dipenuhi dengan stroma, di mana grana berada. Grana terbentuk daripada struktur membran - tilakoid. Mempunyai DNA, RNA, ribosom Fotosintesis berlaku. Pada membran tilakoid, tindak balas fasa cahaya berlaku, dalam stroma - fasa gelap. Sintesis karbohidrat
Kromoplast Organel sfera dua membran. Mengandungi pigmen: merah, oren, kuning. Terbentuk daripada kloroplas Memberi warna pada bunga dan buah. Dibentuk pada musim luruh daripada kloroplas, berikan daun warna kuning
Leucoplasts Plastid sfera tidak ternoda dua membran. Dalam cahaya mereka boleh berubah menjadi kloroplas Menyimpan nutrien dalam bentuk bijirin kanji
Pusat Sel struktur bukan membran. Terdiri daripada dua sentriol dan sentriol Membentuk gelendong pembahagian sel, mengambil bahagian dalam pembahagian. Sel berganda selepas pembahagian
Vakuol ciri sel tumbuhan. Rongga membran dipenuhi dengan sap sel Mengawal tekanan osmotik sel. Mengumpul nutrien dan bahan buangan sel
Nukleus Komponen utama sel. Dikelilingi oleh membran nuklear berliang dwilapisan. dipenuhi dengan karyoplasma. Mengandungi DNA dalam bentuk kromosom (kromatin) Mengawal semua proses dalam sel. Menyediakan penghantaran maklumat keturunan. Bilangan kromosom adalah tetap bagi setiap spesies. Menyokong replikasi DNA dan sintesis RNA
nukleolus Pembentukan gelap dalam nukleus, tidak dipisahkan daripada karyoplasma Tapak pembentukan ribosom
Organel pergerakan. Silia. Flagela Pertumbuhan sitoplasma yang dikelilingi oleh membran Menyediakan pergerakan sel, penyingkiran zarah debu (epitelium bersilia)

Peranan paling penting dalam aktiviti penting dan pembahagian sel kulat, tumbuhan dan haiwan adalah kepunyaan nukleus dan kromosom yang terletak di dalamnya. Kebanyakan sel organisma ini mempunyai nukleus tunggal, tetapi terdapat juga sel multinukleus, seperti sel otot. Nukleus terletak di dalam sitoplasma dan mempunyai bentuk bulat atau bujur. Ia ditutup dengan cangkang yang terdiri daripada dua membran. Membran nuklear mempunyai liang di mana pertukaran bahan antara nukleus dan sitoplasma berlaku. Nukleus dipenuhi dengan jus nuklear, yang mengandungi nukleolus dan kromosom.

Nukleolus adalah "bengkel untuk pengeluaran" ribosom, yang terbentuk daripada RNA ribosom yang terbentuk dalam nukleus dan protein yang disintesis dalam sitoplasma.

Fungsi utama nukleus - penyimpanan dan penghantaran maklumat keturunan - dikaitkan dengan kromosom. Setiap jenis organisma mempunyai set kromosomnya sendiri: nombor, bentuk dan saiz tertentu.

Semua sel badan kecuali sel seks dipanggil somatik(dari bahasa Yunani. ikan keli- badan). Sel-sel organisma daripada spesies yang sama mengandungi set kromosom yang sama. Sebagai contoh, pada manusia, setiap sel badan mengandungi 46 kromosom, dalam lalat buah Drosophila - 8 kromosom.

Sel somatik biasanya mempunyai set kromosom berganda. Ia dikenali sebagai diploid dan dilambangkan 2 n. Jadi, seseorang mempunyai 23 pasang kromosom, iaitu 2 n= 46. Sel jantina mengandungi separuh daripada banyak kromosom. Adakah ia bujang atau haploid, kit. Orang 1 n = 23.

Semua kromosom dalam sel somatik, tidak seperti kromosom dalam sel kuman, berpasangan. Kromosom yang membentuk satu pasangan adalah sama antara satu sama lain. Kromosom berpasangan dipanggil homolog. Kromosom yang dimiliki pasangan yang berbeza dan berbeza dalam bentuk dan saiz, dipanggil tidak homolog(Gamb. 8).

Dalam sesetengah spesies, bilangan kromosom mungkin sama. Sebagai contoh, dalam semanggi merah dan kacang 2 n= 14. Walau bagaimanapun, kromosom mereka berbeza dalam bentuk, saiz, komposisi nukleotida molekul DNA.

nasi. 8. Satu set kromosom dalam sel Drosophila.

nasi. 9. Struktur kromosom.

Untuk memahami peranan kromosom dalam penghantaran maklumat keturunan, adalah perlu untuk membiasakan diri dengan struktur dan komposisi kimia mereka.

Kromosom sel tidak membahagi kelihatan seperti benang nipis yang panjang. Setiap kromosom sebelum pembahagian sel terdiri daripada dua benang yang sama - kromatid, yang disambungkan antara sirip penyempitan - (Rajah 9).

Kromosom terdiri daripada DNA dan protein. Oleh kerana komposisi nukleotida DNA berbeza antara jenis yang berbeza, komposisi kromosom adalah unik untuk setiap spesies.

Setiap sel kecuali bakteria mempunyai nukleus yang mengandungi nukleolus dan kromosom. Setiap spesies dicirikan oleh set kromosom tertentu: nombor, bentuk dan saiz. Dalam sel somatik kebanyakan organisma, set kromosom adalah diploid, dalam sel seks ia adalah haploid. Kromosom berpasangan dipanggil homolog. Kromosom terdiri daripada DNA dan protein. Molekul DNA menyediakan penyimpanan dan penghantaran maklumat keturunan dari sel ke sel dan dari organisma ke organisma.

Setelah menyelesaikan topik ini, anda seharusnya dapat:

  1. Beritahu dalam kes apa yang perlu menggunakan mikroskop cahaya (struktur), mikroskop elektron penghantaran.
  2. Huraikan struktur membran sel dan terangkan hubungan antara struktur membran dan keupayaannya untuk menukar bahan antara sel dan persekitaran.
  3. Tentukan proses: resapan, resapan dipermudah, pengangkutan aktif, endositosis, eksositosis dan osmosis. Tunjukkan perbezaan antara proses ini.
  4. Namakan fungsi struktur dan nyatakan di mana sel (tumbuhan, haiwan atau prokariotik) terletak: nukleus, membran nuklear, nukleoplasma, kromosom, membran plasma, ribosom, mitokondria, dinding sel, kloroplas, vakuol, lisosom, retikulum endoplasma licin ( agranular) dan kasar (granular), pusat sel, radas golgi, cilium, flagellum, mesosome, pili atau fimbriae.
  5. Namakan sekurang-kurangnya tiga tanda di mana sel tumbuhan boleh dibezakan daripada sel haiwan.
  6. Senaraikan perbezaan utama antara sel prokariotik dan eukariotik.

Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. "Biologi Am". Moscow, "Pencerahan", 2000

  • Topik 1. "Membran plasma." §1, §8 ms 5;20
  • Topik 2. "Sangkar." §8-10 ms 20-30
  • Topik 3. "Sel prokariotik. Virus." §11 ms 31-34

Membran sel

Asas organisasi struktur sel adalah prinsip struktur membran, iaitu, sel terutamanya dibina daripada membran. Semua membran biologi mempunyai persamaan ciri struktur dan harta benda.

Pada masa ini, model cecair-mosaik struktur membran diterima umum.

Komposisi kimia dan struktur membran

Asas membran adalah lipid dwilapisan, terbentuk terutamanya fosfolipid. Purata lipid ≈40% komposisi kimia selaput. Dalam dwilapisan, ekor molekul dalam membran berhadapan antara satu sama lain dan kepala kutub menghadap ke luar, jadi permukaan membran adalah hidrofilik. Lipid menentukan sifat asas membran.

Sebagai tambahan kepada lipid, membran mengandungi protein (secara purata ≈60%). Mereka menentukan kebanyakan fungsi spesifik membran. Molekul protein tidak membentuk lapisan berterusan (Rajah 280). Bergantung pada penyetempatan dalam membran, terdapat:

© protein periferi- protein terletak di bahagian luar atau permukaan dalam lipid dwilapisan;

© protein separa integral- protein yang direndam dalam dwilapisan lipid pada kedalaman yang berbeza;

© integral, atau protein transmembran - protein menembusi membran melalui, semasa bersentuhan dengan kedua-dua persekitaran luaran dan dalaman sel.

Protein membran boleh melakukan pelbagai fungsi:

© pengangkutan molekul tertentu;

© pemangkinan tindak balas yang berlaku pada membran;

© mengekalkan struktur membran;

© menerima dan menukar isyarat daripada persekitaran.


Membran mungkin mengandungi dari 2 hingga 10% karbohidrat. Komponen karbohidrat membran biasanya diwakili oleh rantai oligosakarida atau polisakarida yang dikaitkan dengan molekul protein (glikoprotein) atau lipid (glikolipid). Karbohidrat terutamanya terletak di permukaan luar selaput. Fungsi karbohidrat membran sel belum dijelaskan sepenuhnya, namun boleh dikatakan ia menyediakan fungsi reseptor membran.

Dalam sel haiwan, glikoprotein membentuk kompleks epimembran - glycocalyx, mempunyai ketebalan beberapa puluh nanometer. Pencernaan ekstraselular berlaku di dalamnya, banyak reseptor sel terletak, dan dengan bantuannya, nampaknya, lekatan sel berlaku.

Molekul protein dan lipid adalah mudah alih, boleh bergerak , terutamanya dalam satah membran. Membran adalah tidak simetri , iaitu komposisi lipid dan protein permukaan luar dan dalam membran adalah berbeza.

Ketebalan membran plasma adalah purata 7.5 nm.

Salah satu fungsi utama membran adalah pengangkutan, memastikan pertukaran bahan antara sel dan persekitaran luaran. Membran mempunyai sifat kebolehtelapan terpilih, iaitu, ia telap dengan baik kepada sesetengah bahan atau molekul dan kurang telap (atau tidak telap sepenuhnya) kepada yang lain. Kebolehtelapan membran untuk bahan yang berbeza bergantung pada sifat molekulnya (kekutuban, saiz, dll.), Dan pada ciri-ciri membran (bahagian dalam lapisan lipid adalah hidrofobik).

Terdapat pelbagai mekanisme untuk pengangkutan bahan merentasi membran (Rajah 281). Bergantung kepada keperluan untuk menggunakan tenaga untuk pengangkutan bahan, terdapat:

© Pengangkutan pasif- pengangkutan bahan tanpa penggunaan tenaga;

© pengangkutan aktif- pengangkutan yang menggunakan tenaga.

Pengangkutan pasif

Pengangkutan pasif adalah berdasarkan perbezaan kepekatan dan cas. Dalam pengangkutan pasif, bahan sentiasa bergerak dari kawasan kepekatan yang lebih tinggi ke kawasan kepekatan yang lebih rendah, iaitu, sepanjang kecerunan kepekatan. Jika molekul dicas, maka pengangkutannya dipengaruhi oleh kecerunan elektrik. Oleh itu, seseorang sering bercakap tentang kecerunan elektrokimia, menggabungkan kedua-dua kecerunan bersama. Kelajuan pengangkutan bergantung pada magnitud kecerunan.

Terdapat tiga mekanisme pengangkutan pasif utama:

© resapan mudah- pengangkutan bahan terus melalui dwilapisan lipid. Gas, molekul kutub bukan kutub atau kecil tidak bercas mudah melaluinya. Lebih kecil molekul dan lebih banyak larut lemak, lebih cepat ia akan melintasi membran. Menariknya, air, walaupun agak tidak larut dalam lemak, meresap dwilapisan lipid dengan cepat. Ini kerana molekulnya kecil dan neutral elektrik. Peresapan air merentasi membran dipanggil osmosis.

Resapan melalui saluran membran. Molekul dan ion bercas (Na +, K +, Ca 2+, Cl -) tidak dapat melalui dwilapisan lipid melalui resapan mudah, namun, ia menembusi membran kerana kehadiran di dalamnya protein pembentuk saluran khas yang membentuk liang air.

© Penyebaran yang dipermudahkan- pengangkutan bahan dengan bantuan khas

protein pengangkutan, setiap satunya bertanggungjawab untuk pengangkutan molekul atau kumpulan molekul tertentu yang berkaitan. Mereka berinteraksi dengan molekul bahan yang dipindahkan dan dalam beberapa cara memindahkannya melalui membran. Oleh itu, gula, asid amino, nukleotida dan banyak molekul polar lain diangkut ke dalam sel.

pengangkutan aktif

Keperluan untuk pengangkutan aktif timbul apabila ia diperlukan untuk memastikan pemindahan molekul merentasi membran terhadap kecerunan elektrokimia. Pengangkutan ini dijalankan oleh protein pembawa, yang aktivitinya memerlukan perbelanjaan tenaga. Sumber tenaga ialah molekul ATP.



Salah satu sistem pengangkutan aktif yang paling banyak dikaji ialah pam natrium-kalium. Kepekatan K di dalam sel jauh lebih tinggi daripada di luarnya, dan Na adalah sebaliknya. Oleh itu, K secara pasif meresap keluar dari sel melalui liang air membran, dan Na ke dalam sel. Pada masa yang sama, untuk fungsi normal sel, adalah penting untuk mengekalkan nisbah tertentu ion K dan Na dalam sitoplasma dan dalam persekitaran luaran. Ini mungkin kerana membran, disebabkan oleh kehadiran pam (Na + K), secara aktif mengepam Na keluar dari sel dan K ke dalam sel. Operasi pam (Na + K) menggunakan hampir satu pertiga daripada jumlah tenaga yang diperlukan untuk hayat sel.


Pam adalah protein membran transmembran khas yang mampu mengubah konformasi, yang mana ia boleh melekatkan kedua-dua ion K dan Na pada dirinya sendiri. Kitaran operasi pam (Na + K) terdiri daripada beberapa fasa (Rajah 282):

© dari bahagian dalam membran, ion Na dan molekul ATP memasuki protein pam, dan dari luar - ion K;

© Ion Na bergabung dengan molekul protein, dan protein memperoleh aktiviti ATPase, iaitu, ia memperoleh keupayaan untuk menyebabkan hidrolisis ATP, disertai dengan pembebasan tenaga yang menggerakkan pam;

© fosfat yang dikeluarkan semasa hidrolisis ATP dilekatkan pada protein, iaitu, protein terfosforilasi;

© fosforilasi menyebabkan perubahan konformasi dalam protein, ia tidak dapat mengekalkan ion Na - ia dilepaskan dan pergi ke luar sel;

© konformasi baru protein adalah sedemikian rupa sehingga memungkinkan untuk melekatkan ion K padanya;

© penambahan ion K menyebabkan defosforilasi protein, akibatnya ia sekali lagi mengubah bentuknya;

© perubahan dalam bentuk protein membawa kepada pembebasan ion K di dalam sel;

© Kini protein itu sekali lagi bersedia untuk melekatkan ion Na pada dirinya sendiri.

Dalam satu kitaran operasi, pam mengepam keluar 3 ion Na dari sel dan mengepam dalam 2 ion K. Perbezaan dalam bilangan ion yang dipindahkan adalah disebabkan oleh fakta bahawa kebolehtelapan membran untuk ion K adalah lebih tinggi daripada Na. ion. Oleh itu, K secara pasif meresap keluar dari sel lebih cepat daripada Na ke dalam sel.

zarah besar (contohnya, fagositosis limfosit, protozoa, dll.);

© pinositosis - proses menangkap dan menyerap titisan cecair dengan bahan terlarut di dalamnya.

Eksositosis- proses penyingkiran pelbagai bahan daripada sel. Semasa eksositosis, membran vesikel (atau vakuol), apabila bersentuhan dengan membran sitoplasma luar, bergabung dengannya. Kandungan vesikel dikeluarkan di luar takuk, dan membrannya termasuk dalam komposisi membran sitoplasma luar.



 


Baca:



Anggaran kos - apakah itu?

Anggaran kos - apakah itu?

Pengenalan Pembinaan perusahaan, bangunan, struktur dan kemudahan lain dijalankan mengikut projek. Projek pembinaan adalah kompleks grafik,...

“Ia tidak begitu sukar untuk menyelesaikan rumah bermasalah”

“Ia tidak begitu sukar untuk menyelesaikan rumah bermasalah”

Berapa ramai pemegang ekuiti yang telah menderita Secara keseluruhan, di Rusia setakat Februari 2018, terdapat hampir 40 ribu pemegang ekuiti yang ditipu yang telah melabur dalam 836...

Buku rujukan perubatan geotar L threonine arahan untuk digunakan

Buku rujukan perubatan geotar L threonine arahan untuk digunakan

L-THREONINE FEEDER Nama (lat.) L-threonine gred suapan Komposisi dan bentuk pelepasan Ia adalah serbuk kristal putih yang mengandungi...

Faedah dan kepentingan asid hidroamino threonine untuk tubuh manusia Arahan penggunaan Threonine

Faedah dan kepentingan asid hidroamino threonine untuk tubuh manusia Arahan penggunaan Threonine

Dia menentukan peraturannya sendiri. Orang ramai semakin menggunakan pembetulan diet dan, tentu saja, sukan, yang boleh difahami. Lagipun, dalam keadaan besar ...

imej suapan RSS