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Zytoplasma- ein obligatorischer Teil der Zelle, eingeschlossen zwischen der Plasmamembran und dem Zellkern; ist unterteilt in Hyaloplasma (die Hauptsubstanz des Zytoplasmas), Organellen (permanente Bestandteile des Zytoplasmas) und Einschlüsse (temporäre Bestandteile des Zytoplasmas). Chemische Zusammensetzung des Zytoplasmas: Die Basis ist Wasser (60-90 % der Gesamtmasse des Zytoplasmas), verschiedene organische und anorganische Verbindungen. Das Zytoplasma reagiert alkalisch. Besonderheit Zytoplasma einer eukaryotischen Zelle - ständige Bewegung ( Zyklose). Der Nachweis erfolgt vor allem durch die Bewegung von Zellorganellen, beispielsweise Chloroplasten. Wenn die Bewegung des Zytoplasmas stoppt, stirbt die Zelle, da sie ihre Funktionen nur dann erfüllen kann, wenn sie in ständiger Bewegung ist.

Hyaloplasma ( Zytosol) ist eine farblose, schleimige, dicke und transparente kolloidale Lösung. Darin finden alle Stoffwechselvorgänge statt, es sorgt für die Verbindung des Zellkerns und aller Organellen. Abhängig vom Vorherrschen des flüssigen Anteils oder großer Moleküle im Hyaloplasma werden zwei Formen des Hyaloplasmas unterschieden: Sol- mehr flüssiges Hyaloplasma und Gel- dickeres Hyaloplasma. Zwischen ihnen sind gegenseitige Übergänge möglich: Das Gel wird zum Sol und umgekehrt.

Funktionen des Zytoplasmas:

1. Zusammenführung aller Zellkomponenten in einem einzigen System,
2. Umgebung für den Ablauf vieler biochemischer und physiologischer Prozesse,
3. Umgebung für die Existenz und Funktion von Organellen.

Zellmembranen

Zellmembranen begrenzen eukaryontische Zellen. In jeder Zellmembran können mindestens zwei Schichten unterschieden werden. Die innere Schicht grenzt an das Zytoplasma und wird durch dargestellt Plasmamembran(Synonyme - Plasmalemma, Zellmembran, Zytoplasmamembran), über der sich die äußere Schicht bildet. In einer tierischen Zelle ist es dünn und heißt Glykokalyx(gebildet durch Glykoproteine, Glykolipide, Lipoproteine), in einer Pflanzenzelle - dick, genannt Zellwand(gebildet aus Zellulose).

Alle biologischen Membranen haben etwas gemeinsam Strukturmerkmale und Eigenschaften. Es ist derzeit allgemein anerkannt Fluidmosaikmodell der Membranstruktur. Die Basis der Membran ist eine Lipiddoppelschicht, die hauptsächlich aus Phospholipiden besteht. Phospholipide sind Triglyceride, bei denen ein Fettsäurerest durch einen Phosphorsäurerest ersetzt ist; Der Abschnitt des Moleküls, der den Phosphorsäurerest enthält, wird als hydrophiler Kopf bezeichnet, die Abschnitte, die die Fettsäurereste enthalten, werden als hydrophobe Schwänze bezeichnet. In der Membran sind Phospholipide streng geordnet angeordnet: Die hydrophoben Schwänze der Moleküle sind einander zugewandt und die hydrophilen Köpfe zeigen nach außen, zum Wasser hin.

Neben Lipiden enthält die Membran Proteine ​​(durchschnittlich ≈ 60 %). Sie bestimmen die meisten spezifischen Funktionen der Membran (Transport bestimmter Moleküle, Katalyse von Reaktionen, Empfang und Umwandlung von Signalen). Umfeld usw.). Es gibt: 1) periphere Proteine(befindet sich auf der äußeren oder inneren Oberfläche der Lipiddoppelschicht), 2) semi-integrale Proteine(in unterschiedlicher Tiefe in die Lipiddoppelschicht eingetaucht), 3) Integrale oder Transmembranproteine(Durchdringen Sie die Membran und berühren Sie dabei sowohl die äußere als auch die innere Umgebung der Zelle). Integrale Proteine ​​werden in einigen Fällen als kanalbildende Proteine ​​oder Kanalproteine ​​bezeichnet, da sie als hydrophile Kanäle betrachtet werden können, durch die polare Moleküle in die Zelle gelangen (die Lipidkomponente der Membran würde sie nicht durchlassen).

A – hydrophiler Phospholipidkopf; B – hydrophobe Phospholipidschwänze; 1 – hydrophobe Regionen der Proteine ​​E und F; 2 – hydrophile Regionen von Protein F; 3 – verzweigte Oligosaccharidkette, die an ein Lipid in einem Glykolipidmolekül gebunden ist (Glykolipide kommen seltener vor als Glykoproteine); 4 – verzweigte Oligosaccharidkette, die an ein Protein in einem Glykoproteinmolekül gebunden ist; 5 – hydrophiler Kanal (funktioniert als Pore, durch die Ionen und einige polare Moleküle passieren können).

Die Membran kann Kohlenhydrate enthalten (bis zu 10 %). Die Kohlenhydratkomponente von Membranen wird durch Oligosaccharid- oder Polysaccharidketten dargestellt, die mit Proteinmolekülen (Glykoproteinen) oder Lipiden (Glykolipiden) verbunden sind. Kohlenhydrate befinden sich hauptsächlich auf der Außenfläche der Membran. Kohlenhydrate übernehmen Rezeptorfunktionen der Membran. In tierischen Zellen bilden Glykoproteine ​​einen supramembranösen Komplex, die Glykokalyx, die mehrere zehn Nanometer dick ist. Es enthält viele Zellrezeptoren und mit seiner Hilfe kommt es zur Zelladhäsion.

Protein-, Kohlenhydrat- und Lipidmoleküle sind mobil und können sich in der Membranebene bewegen. Dicke Plasmamembran- ca. 7,5 nm.

Funktionen von Membranen

Membranen erfüllen folgende Funktionen:

1. Trennung des Zellinhalts von der äußeren Umgebung,
2. Regulierung des Stoffwechsels zwischen Zelle und Umwelt,
3. Unterteilung der Zelle in Kompartimente („Kompartimente“),
4. Ort der Lokalisierung von „enzymatischen Förderern“,
5. Gewährleistung der Kommunikation zwischen Zellen im Gewebe vielzelliger Organismen (Adhäsion),
6. Signalerkennung.

Das Wichtigste Membraneigenschaft— selektive Durchlässigkeit, d. h. Membranen sind für einige Substanzen oder Moleküle hochpermeabel und für andere schlecht (oder völlig undurchlässig). Diese Eigenschaft liegt zugrunde Regulierungsfunktion Membranen, die den Stoffaustausch zwischen der Zelle und der äußeren Umgebung gewährleisten. Der Vorgang, bei dem Stoffe durch die Zellmembran gelangen, wird als bezeichnet Transport von Stoffen. Es gibt: 1) Passiver Transport- der Prozess des Durchleitens von Stoffen ohne Energieverbrauch; 2) aktiver Transport- der Prozess des Durchgangs von Stoffen, der unter Energieaufwand erfolgt.

Bei Passiver Transport Stoffe bewegen sich von einem Bereich höherer Konzentration in einen Bereich niedrigerer, d.h. entlang des Konzentrationsgradienten. In jeder Lösung gibt es Lösungsmittel und gelöste Moleküle. Der Vorgang der Bewegung gelöster Stoffmoleküle wird als Diffusion bezeichnet, die Bewegung von Lösungsmittelmolekülen als Osmose. Wenn das Molekül geladen ist, wird sein Transport auch durch den elektrischen Gradienten beeinflusst. Daher spricht man oft von einem elektrochemischen Gradienten, bei dem beide Gradienten miteinander kombiniert werden. Die Transportgeschwindigkeit hängt von der Größe des Gefälles ab.

Folgende Arten des passiven Transports können unterschieden werden: 1) einfache Verbreitung— Transport von Stoffen direkt durch die Lipiddoppelschicht (Sauerstoff, Kohlendioxid); 2) Diffusion durch Membrankanäle— Transport durch kanalbildende Proteine ​​(Na +, K +, Ca 2+, Cl -); 3) erleichterte Verbreitung- Transport von Stoffen mithilfe spezieller Transportproteine, die jeweils für die Bewegung bestimmter Moleküle oder Gruppen verwandter Moleküle (Glukose, Aminosäuren, Nukleotide) verantwortlich sind; 4) Osmose— Transport von Wassermolekülen (in allen biologischen Systemen ist Wasser das Lösungsmittel).

Notwendigkeit aktiver Transport tritt auf, wenn es notwendig ist, den Transport von Molekülen durch eine Membran gegen einen elektrochemischen Gradienten sicherzustellen. Dieser Transport erfolgt durch spezielle Trägerproteine, deren Aktivität einen Energieaufwand erfordert. Die Energiequelle sind ATP-Moleküle. Der aktive Transport umfasst: 1) Na + /K + -Pumpe (Natrium-Kalium-Pumpe), 2) Endozytose, 3) Exozytose.

Betrieb der Na + /K + -Pumpe. Für eine normale Funktion muss die Zelle ein bestimmtes Verhältnis von K+- und Na+-Ionen im Zytoplasma und in der äußeren Umgebung aufrechterhalten. Die Konzentration von K + innerhalb der Zelle sollte deutlich höher sein als außerhalb und Na + – umgekehrt. Es ist zu beachten, dass Na + und K + frei durch die Membranporen diffundieren können. Die Na + /K + -Pumpe wirkt dem Konzentrationsausgleich dieser Ionen entgegen und pumpt aktiv Na + aus der Zelle und K + in die Zelle. Die Na + /K + -Pumpe ist ein Transmembranprotein, das zu Konformationsänderungen fähig ist und dadurch sowohl K + als auch Na + anbinden kann. Der Betriebszyklus der Na + /K + -Pumpe kann in folgende Phasen unterteilt werden: 1) Verbindung von Na + mit innen Membranen, 2) Phosphorylierung des Pumpproteins, 3) Freisetzung von Na + im extrazellulären Raum, 4) Anlagerung von K + von der Außenseite der Membran, 5) Dephosphorylierung des Pumpproteins, 6) Freisetzung von K + im intrazellulärer Raum. Fast ein Drittel der für die Zellfunktion erforderlichen Energie wird für den Betrieb der Natrium-Kalium-Pumpe aufgewendet. In einem Betriebszyklus pumpt die Pumpe 3Na+ aus der Zelle und pumpt 2K+ hinein.

Endozytose- der Prozess der Aufnahme großer Partikel und Makromoleküle durch die Zelle. Es gibt zwei Arten der Endozytose: 1) Phagozytose- Einfangen und Absorbieren großer Partikel (Zellen, Zellteile, Makromoleküle) und 2) Pinozytose— Erfassung und Absorption von flüssigem Material (Lösung, kolloidale Lösung, Suspension). Das Phänomen der Phagozytose wurde von I.I. entdeckt. Mechnikov im Jahr 1882. Während der Endozytose bildet die Plasmamembran eine Einstülpung, ihre Ränder verschmelzen und Strukturen, die durch eine einzelne Membran vom Zytoplasma abgegrenzt sind, werden in das Zytoplasma eingeschnürt. Viele Protozoen und einige Leukozyten sind zur Phagozytose fähig. Pinozytose wird in Darmepithelzellen und im Endothel von Blutkapillaren beobachtet.

Exozytose- ein zur Endozytose umgekehrter Prozess: die Entfernung verschiedener Substanzen aus der Zelle. Bei der Exozytose verschmilzt die Vesikelmembran mit der äußeren Zytoplasmamembran, der Inhalt der Vesikel wird aus der Zelle entfernt und ihre Membran wird in die äußere Zytoplasmamembran eingeschlossen. Auf diese Weise werden Hormone aus den Zellen der endokrinen Drüsen entfernt; bei Protozoen werden unverdaute Nahrungsreste entfernt.

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Zellmembran– Dies ist die Struktur, die die Außenseite der Zelle bedeckt. Es wird auch Zytolemma oder Plasmalemma genannt.

Diese Formation besteht aus einer Bilipidschicht (Doppelschicht) mit darin eingebauten Proteinen. Die Kohlenhydrate, aus denen das Plasmalemma besteht, liegen in gebundenem Zustand vor.

Die Verteilung der Hauptbestandteile des Plasmalemmas ist wie folgt: Mehr als die Hälfte der chemischen Zusammensetzung besteht aus Proteinen, ein Viertel wird von Phospholipiden eingenommen und ein Zehntel ist Cholesterin.

Zellmembran und ihre Typen

Die Zellmembran ist ein dünner Film, dessen Basis aus Schichten von Lipoproteinen und Proteinen besteht.

Je nach Lokalisation werden Membranorganellen unterschieden, die in pflanzlichen und tierischen Zellen einige Merkmale aufweisen:

• Mitochondrien;
• Kern;
• endoplasmatisches Retikulum;
• Golgi-Komplex;
• Lysosomen;
• Chloroplasten (in Pflanzenzellen).

Es gibt auch eine innere und äußere (Plasmolemma-)Zellmembran.

Struktur der Zellmembran

Die Zellmembran enthält Kohlenhydrate, die sie in Form einer Glykokalyx umhüllen. Dabei handelt es sich um eine supramembranäre Struktur, die eine Barrierefunktion übernimmt. Die hier befindlichen Proteine ​​befinden sich in einem freien Zustand. Ungebundene Proteine ​​​​sind an enzymatischen Reaktionen beteiligt und sorgen für den extrazellulären Abbau von Substanzen.

Proteine ​​der Zytoplasmamembran werden durch Glykoproteine ​​repräsentiert. Aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung werden Proteine, die vollständig (über ihre gesamte Länge) in der Lipidschicht eingeschlossen sind, als integrale Proteine ​​​​klassifiziert. Auch peripher und erreicht keine der Oberflächen des Plasmalemmas.

Erstere fungieren als Rezeptoren und binden an Neurotransmitter, Hormone und andere Substanzen. Insertionsproteine ​​sind für den Aufbau von Ionenkanälen notwendig, durch die der Transport von Ionen und hydrophilen Substraten erfolgt. Letztere sind Enzyme, die intrazelluläre Reaktionen katalysieren.

Grundlegende Eigenschaften der Plasmamembran

Die Lipiddoppelschicht verhindert das Eindringen von Wasser. Lipide sind hydrophobe Verbindungen, die in der Zelle durch Phospholipide repräsentiert werden. Die Phosphatgruppe ist nach außen gerichtet und besteht aus zwei Schichten: der äußeren, die auf die extrazelluläre Umgebung gerichtet ist, und der inneren, die den intrazellulären Inhalt abgrenzt.

Wasserlösliche Bereiche werden hydrophile Köpfe genannt. Die Fettsäurestellen werden in Form hydrophober Schwänze in die Zelle geleitet. Der hydrophobe Teil interagiert mit benachbarten Lipiden und sorgt so für deren Bindung aneinander. Die Doppelschicht weist in verschiedenen Bereichen eine selektive Durchlässigkeit auf.

In der Mitte ist die Membran also für Glukose und Harnstoff undurchlässig; hydrophobe Substanzen passieren hier ungehindert: Kohlendioxid, Sauerstoff, Alkohol. Wichtig enthält Cholesterin, dessen Gehalt bestimmt die Viskosität des Plasmalemmas.

Funktionen der äußeren Zellmembran

Die Eigenschaften der Funktionen sind in der Tabelle kurz aufgeführt:

Welche Bedeutung hat die Zellmembran?

Die Zellmembran ist an der Aufrechterhaltung der Homöostase aufgrund der hohen Selektivität der in die Zelle ein- und austretenden Substanzen beteiligt (in der Biologie wird dies selektive Permeabilität genannt).

Auswüchse des Plasmalemmas unterteilen die Zelle in Kompartimente (Kompartimente), die für die Ausführung bestimmter Funktionen verantwortlich sind. Speziell entwickelte Membranen, die dem Fluid-Mosaik-Muster entsprechen, gewährleisten die Integrität der Zelle.

Zelle Dabei handelt es sich nicht nur um Flüssigkeiten, Enzyme und andere Substanzen, sondern auch um hochorganisierte Strukturen, sogenannte intrazelluläre Organellen. Organellen sind für eine Zelle nicht weniger wichtig als ihre chemischen Bestandteile. Somit kann bei Fehlen von Organellen wie Mitochondrien der Energievorrat entzogen werden Nährstoffe, wird sofort um 95 % sinken.

Die meisten Organellen einer Zelle sind bedeckt Membranen besteht hauptsächlich aus Lipiden und Proteinen. Es gibt Zellmembranen, endoplasmatisches Retikulum, Mitochondrien, Lysosomen und den Golgi-Apparat.

Lipide sind in Wasser unlöslich und bilden daher eine Barriere in der Zelle, die die Bewegung von Wasser und wasserlöslichen Substanzen von einem Kompartiment in ein anderes verhindert. Proteinmoleküle machen die Membran jedoch durch spezielle Strukturen, sogenannte Poren, für verschiedene Substanzen durchlässig. Viele andere Membranproteine ​​sind Enzyme, die zahlreiche chemische Reaktionen katalysieren, die in den folgenden Kapiteln besprochen werden.

Zellmembran (oder Plasmamembran). ist eine dünne, flexible und elastische Struktur mit einer Dicke von nur 7,5–10 nm. Es besteht hauptsächlich aus Proteinen und Lipiden. Das ungefähre Verhältnis seiner Bestandteile ist wie folgt: Proteine ​​– 55 %, Phospholipide – 25 %, Cholesterin – 13 %, andere Lipide – 4 %, Kohlenhydrate – 3 %.

Lipidschicht der Zellmembran verhindert das Eindringen von Wasser. Die Basis der Membran ist eine Lipiddoppelschicht – ein dünner Lipidfilm, der aus zwei Monoschichten besteht und die Zelle vollständig bedeckt. Proteine ​​sind in Form großer Kügelchen überall in der Membran verteilt.

Lipiddoppelschicht besteht hauptsächlich aus Phospholipidmolekülen. Ein Ende eines solchen Moleküls ist hydrophil, d. h. wasserlöslich (eine Phosphatgruppe befindet sich daran), die andere ist hydrophob, d.h. nur in Fetten löslich (es enthält eine Fettsäure).

Aufgrund der Tatsache, dass der hydrophobe Teil des Moleküls Phospholipid Phospholipide stoßen Wasser ab, werden aber von ähnlichen Teilen derselben Moleküle angezogen und haben die natürliche Eigenschaft, sich entlang der Dicke der Membran aneinander zu binden, wie in Abb. 2-3. Der hydrophile Teil mit der Phosphatgruppe bildet zwei Membranoberflächen: die äußere, die mit der extrazellulären Flüssigkeit in Kontakt steht, und die innere, die mit der intrazellulären Flüssigkeit in Kontakt steht.

Mitte der Lipidschicht undurchlässig für Ionen und wässrige Lösungen von Glucose und Harnstoff. Fettlösliche Substanzen wie Sauerstoff, Kohlendioxid und Alkohol hingegen dringen leicht in diesen Bereich der Membran ein.

Moleküle Cholesterin, das Teil der Membran ist, gehört von Natur aus ebenfalls zu den Lipiden, da ihre Steroidgruppe in Fetten gut löslich ist. Diese Moleküle scheinen in der Lipiddoppelschicht gelöst zu sein. Ihr Hauptzweck besteht darin, die Durchlässigkeit (oder Undurchlässigkeit) von Membranen für wasserlösliche Bestandteile zu regulieren flüssige Medien Körper. Darüber hinaus ist Cholesterin der Hauptregulator der Membranviskosität.

Zellmembranproteine. In der Abbildung sind in der Lipiddoppelschicht kugelförmige Partikel zu sehen – dabei handelt es sich um Membranproteine, bei denen es sich größtenteils um Glykoproteine ​​handelt. Es gibt zwei Arten von Membranproteinen: (1) integrale Proteine, die die Membran durchdringen; (2) peripher, die nur über eine ihrer Oberflächen hinausragen, ohne die andere zu erreichen.

Viele integrale Proteine bilden Kanäle (oder Poren), durch die Wasser und wasserlösliche Substanzen, insbesondere Ionen, in die intra- und extrazelluläre Flüssigkeit diffundieren können. Aufgrund der Selektivität der Kanäle diffundieren manche Stoffe besser als andere.

Andere integrale Proteine fungieren als Trägerproteine ​​und transportieren Substanzen, für die die Lipiddoppelschicht undurchlässig ist. Manchmal wirken Trägerproteine ​​in die entgegengesetzte Richtung zur Diffusion; ein solcher Transport wird als aktiver Transport bezeichnet. Einige integrale Proteine ​​sind Enzyme.

Integrale Membranproteine können auch als Rezeptoren für wasserlösliche Substanzen, einschließlich Peptidhormone, dienen, da die Membran für sie undurchlässig ist. Die Wechselwirkung eines Rezeptorproteins mit einem bestimmten Liganden führt zu Konformationsänderungen im Proteinmolekül, was wiederum die enzymatische Aktivität des intrazellulären Abschnitts des Proteinmoleküls oder die Übertragung eines Signals vom Rezeptor in die Zelle mithilfe von a stimuliert Zweiter Bote. Somit sind in die Zellmembran eingebettete integrale Proteine ​​daran beteiligt, Informationen über die äußere Umgebung in die Zelle zu übertragen.

Moleküle peripherer Membranproteine oft mit integralen Proteinen verbunden. Die meisten peripheren Proteine ​​sind Enzyme oder übernehmen die Rolle des Vermittlers des Stofftransports durch Membranporen.

Universelle biologische Membran besteht aus einer Doppelschicht aus Phospholipidmolekülen mit einer Gesamtdicke von 6 Mikrometern. In diesem Fall sind die hydrophoben Schwänze der Phospholipidmoleküle nach innen gerichtet, einander zugewandt, und die polaren hydrophilen Köpfe sind nach außen von der Membran gerichtet, in Richtung Wasser. Lipide sorgen für die grundlegenden physikalisch-chemischen Eigenschaften von Membranen, insbesondere für deren Flüssigkeit bei Körpertemperatur. In dieser Lipiddoppelschicht sind Proteine ​​eingebettet.

Sie sind unterteilt in Integral(die gesamte Lipiddoppelschicht durchdringen), halbintegral(dringen bis zur Hälfte der Lipiddoppelschicht ein) oder Oberfläche (befindet sich auf der inneren oder äußeren Oberfläche der Lipiddoppelschicht).

In diesem Fall sind Proteinmoleküle mosaikartig in der Lipiddoppelschicht angeordnet und können aufgrund der Fluidität der Membranen wie Eisberge im „Lipidmeer“ „schweben“. Entsprechend ihrer Funktion können diese Proteine ​​sein strukturell(eine bestimmte Membranstruktur beibehalten), Rezeptor(Bilden Sie Rezeptoren für biologisch aktive Substanzen), Transport(Transport von Stoffen durch die Membran) und enzymatisch(bestimmte chemische Reaktionen katalysieren). Dies ist derzeit die bekannteste flüssiges Mosaikmodell Die biologische Membran wurde 1972 von Singer und Nikolson vorgeschlagen.

Membranen übernehmen in der Zelle eine Abgrenzungsfunktion. Sie unterteilen die Zelle in Kompartimente, in denen unabhängig voneinander Prozesse und chemische Reaktionen ablaufen können. Beispielsweise sind die aggressiven hydrolytischen Enzyme von Lysosomen, die in der Lage sind, die meisten organischen Moleküle abzubauen, durch eine Membran vom Rest des Zytoplasmas getrennt. Wird es zerstört, kommt es zur Selbstverdauung und zum Zelltod.

Haben Gesamtplan Strukturen unterscheiden sich verschiedene biologische Zellmembranen in ihrer chemischen Zusammensetzung, Organisation und ihren Eigenschaften, abhängig von den Funktionen der Strukturen, die sie bilden.

Plasmamembran, Struktur, Funktionen.

Zytolemma ist eine biologische Membran, die die Zelle von außen umgibt. Dies ist die dickste (10 nm) und am komplexesten organisierte Zellmembran. Es basiert auf einer universellen, außen beschichteten biologischen Membran Glykokalyx und von innen, von der Seite des Zytoplasmas, Submembranschicht(Abb. 2-1B). Glykokalyx(3-4 nm dick) wird durch die äußeren Kohlenhydratbereiche komplexer Proteine ​​dargestellt – Glykoproteine ​​und Glykolipide, aus denen die Membran besteht. Diese Kohlenhydratketten fungieren als Rezeptoren, die dafür sorgen, dass die Zelle benachbarte Zellen und Interzellularsubstanz erkennt und mit ihnen interagiert. Zu dieser Schicht gehören auch Oberflächen- und semiintegrale Proteine, deren funktionelle Bereiche in der Supramembranzone liegen (z. B. Immunglobuline). Die Glykokalyx enthält Histokompatibilitätsrezeptoren, Rezeptoren für viele Hormone und Neurotransmitter.

Submembranöse, kortikale Schicht gebildet aus Mikrotubuli, Mikrofibrillen und kontraktilen Mikrofilamenten, die Teil des Zytoskeletts der Zelle sind. Die Submembranschicht erhält die Form der Zelle, sorgt für ihre Elastizität und sorgt für Veränderungen der Zelloberfläche. Dadurch ist die Zelle an Endo- und Exozytose, Sekretion und Bewegung beteiligt.

Das Zytolemma leistet viele Funktionen:

1) Abgrenzen (das Zytolemma trennt, grenzt die Zelle von der Umgebung ab und stellt ihre Verbindung mit der äußeren Umgebung sicher);

2) Erkennung anderer Zellen durch diese Zelle und Bindung an sie;

3) Erkennung der interzellulären Substanz durch die Zelle und Bindung an ihre Elemente (Fasern, Basalmembran);

4) Transport von Substanzen und Partikeln in das und aus dem Zytoplasma;

5) Interaktion mit Signalmolekülen (Hormone, Mediatoren, Zytokine) aufgrund des Vorhandenseins spezifischer Rezeptoren für sie auf seiner Oberfläche;

1. sorgt durch die Verbindung des Zytolemmas mit den kontraktilen Elementen des Zytoskeletts für die Zellbewegung (Bildung von Pseudopodien).

Das Zytolemma enthält zahlreiche Rezeptoren, durch die biologisch aktive Substanzen ( Liganden, Signalmoleküle, erste Botenstoffe: Hormone, Mediatoren, Wachstumsfaktoren) wirken auf die Zelle. Rezeptoren sind genetisch bedingte makromolekulare Sensoren (Proteine, Glyko- und Lipoproteine), die in das Zytolemma eingebaut oder innerhalb der Zelle lokalisiert sind und auf die Wahrnehmung spezifischer Signale chemischer oder physikalischer Natur spezialisiert sind. Biologisch aktive Substanzen verursachen bei der Interaktion mit einem Rezeptor eine Kaskade biochemischer Veränderungen in der Zelle, die sich in eine spezifische physiologische Reaktion (Änderung der Zellfunktion) umwandeln.

Alle Rezeptoren haben einen allgemeinen Strukturplan und bestehen aus drei Teilen: 1) Supramembran, die mit der Substanz (Ligand) interagiert; 2) intramembranös, führt die Signalübertragung durch und 3) intrazellulär, eingetaucht in das Zytoplasma.

Arten von interzellulären Kontakten.

Das Zytolemma ist auch an der Bildung spezieller Strukturen beteiligt - interzelluläre Verbindungen, Kontakte, die eine enge Interaktion zwischen benachbarten Zellen gewährleisten. Unterscheiden einfach Und Komplex interzelluläre Verbindungen. IN einfach An interzellulären Übergängen nähern sich die Zytolemmen der Zellen auf einen Abstand von 15–20 nm an und die Moleküle ihrer Glykokalyx interagieren miteinander (Abb. 2–3). Manchmal dringt der Vorsprung des Zytolemmas einer Zelle in die Aussparung einer benachbarten Zelle ein und bildet gezackte und fingerartige Verbindungen („Schlossverbindungen“).

Komplex Es gibt verschiedene Arten interzellulärer Verbindungen: verriegeln, ineinandergreifen Und Kommunikation(Abb. 2-3). ZU Verriegelung Verbindungen umfassen enger Kontakt oder Sperrzone. Dabei bilden die integralen Proteine ​​der Glykokalyx benachbarter Zellen in ihren apikalen Teilen eine Art zelluläres Netzwerk entlang des Umfangs benachbarter Epithelzellen. Dadurch werden die interzellulären Lücken geschlossen und von der äußeren Umgebung abgegrenzt (Abb. 2-3).

Reis. 2-3. Verschiedene Arten interzellulärer Verbindungen.

1. Einfache Verbindung.
2. Enge Verbindung.
3. Klebegürtel.
4. Desmosom.
5. Hemidesmosom.
6. Steckplatz-(Kommunikations-)Verbindung.
7. Mikrovilli.

(Laut Yu. I. Afanasyev, N. A. Yurina).

ZU zusammenhängend, Verankerungsverbindungen umfassen Klebstoff Gürtel Und Desmosomen. Klebegürtel befindet sich um die apikalen Teile einschichtiger Epithelzellen. In dieser Zone interagieren die integralen Glykoproteine ​​der Glykokalyx benachbarter Zellen miteinander, und Submembranproteine, einschließlich Bündel von Aktin-Mikrofilamenten, nähern sich ihnen aus dem Zytoplasma. Desmosomen (Haftstellen)– paarige Strukturen mit einer Größe von etwa 0,5 Mikrometern. In ihnen interagieren die Glykoproteine ​​​​des Zytolemmas benachbarter Zellen eng, und von der Seite der Zellen in diesen Bereichen werden Bündel von Zwischenfilamenten des Zellzytoskeletts in das Zytolemma eingewebt (Abb. 2-3).

ZU Kommunikationsverbindungen enthalten Gap Junctions (Nexus) und Synapsen. Nexus haben eine Größe von 0,5-3 Mikrometern. In ihnen kommen die Zytolemmen benachbarter Zellen näher an 2-3 nm heran und verfügen über zahlreiche Ionenkanäle. Durch sie können Ionen von einer Zelle zur anderen gelangen und so beispielsweise Erregungen zwischen Myokardzellen übertragen. Synapsen sind charakteristisch für Nervengewebe und treten zwischen Nervenzellen sowie zwischen Nerven- und Effektorzellen (Muskel, Drüse) auf. Sie haben einen synaptischen Spalt, in dem beim Durchgang eines Nervenimpulses ein Neurotransmitter aus dem präsynaptischen Teil der Synapse freigesetzt wird, der den Nervenimpuls an eine andere Zelle weiterleitet (weitere Einzelheiten finden Sie im Kapitel „Nervengewebe“).

Aufgrund ihrer funktionellen Eigenschaften kann die Zellmembran in 9 Funktionen unterteilt werden, die sie ausführt.
Funktionen der Zellmembran:
1. Transport. Transportiert Stoffe von Zelle zu Zelle;
2. Barriere. Hat selektive Durchlässigkeit, sorgt für den notwendigen Stoffwechsel;
3. Rezeptor. Einige in der Membran vorkommende Proteine ​​sind Rezeptoren;
4. Mechanisch. Gewährleistet die Autonomie der Zelle und ihrer mechanischen Strukturen;
5. Matrix. Bietet optimale Interaktion und Ausrichtung von Matrixproteinen;
6. Energie. Membranen enthalten Energieübertragungssysteme während der Zellatmung in Mitochondrien;
7. Enzymatisch. Membranproteine ​​​​sind manchmal Enzyme. Zum Beispiel Darmzellmembranen;
8. Markierung. Die Membran enthält Antigene (Glykoproteine), die eine Zellidentifizierung ermöglichen;
9. Generieren. Führt die Erzeugung und Leitung von Biopotentialen durch.

Wie eine Zellmembran aussieht, können Sie am Beispiel des Aufbaus einer tierischen Zelle oder Pflanzenzelle sehen.

Die Abbildung zeigt den Aufbau der Zellmembran.
Zu den Bestandteilen der Zellmembran gehören verschiedene Proteine Zellmembran (globulär, peripher, oberflächlich) sowie Zellmembranlipide (Glykolipid, Phospholipid). Auch in der Struktur der Zellmembran gibt es Kohlenhydrate, Cholesterin, Glykoprotein und Protein Alpha-Helix.

Zusammensetzung der Zellmembran

Die Hauptzusammensetzung der Zellmembran umfasst:
1. Proteine ​​– verantwortlich für verschiedene Eigenschaften der Membran;
2. Lipide drei Typen(Phospholipide, Glykolipide und Cholesterin), die für die Membransteifigkeit verantwortlich sind.
Zellmembranproteine:
1. Kugelförmiges Protein;
2. Oberflächenprotein;
3. Peripheres Protein.

Der Hauptzweck der Zellmembran

Der Hauptzweck der Zellmembran:
1. Den Austausch zwischen der Zelle und der Umgebung regulieren;
2. Trennen Sie den Inhalt einer Zelle von der äußeren Umgebung und stellen Sie so deren Integrität sicher.
3. Intrazelluläre Membranen unterteilen die Zelle in spezielle geschlossene Kompartimente – Organellen oder Kompartimente, in denen sie aufbewahrt werden bestimmte Bedingungen Umfeld.

Zellmembranstruktur

Die Struktur der Zellmembran ist eine zweidimensionale Lösung kugelförmiger Integralproteine, die in einer flüssigen Phospholipidmatrix gelöst sind. Dieses Modell der Membranstruktur wurde 1972 von den beiden Wissenschaftlern Nicholson und Singer vorgeschlagen. Die Basis der Membranen ist also eine bimolekulare Lipidschicht mit einer geordneten Anordnung der Moleküle, wie Sie in sehen können.