Tem uma espessura de 8-12 nm, por isso é impossível examiná-lo com um microscópio óptico. A estrutura da membrana é estudada em microscópio eletrônico.

A membrana plasmática é formada por duas camadas de lipídios - uma camada bilipídica ou bicamada. Cada molécula consiste em uma cabeça hidrofílica e uma cauda hidrofóbica, e nas membranas biológicas os lipídios estão localizados com a cabeça para fora e a cauda para dentro.

Numerosas moléculas de proteína estão imersas na camada bilipídica. Alguns deles estão localizados na superfície da membrana (externa ou interna), outros penetram na membrana.

Funções da membrana plasmática

A membrana protege o conteúdo da célula contra danos, mantém a forma da célula, permite seletivamente a entrada de substâncias necessárias na célula e remove produtos metabólicos, além de garantir a comunicação entre as células.

A função barreira e delimitadora da membrana é fornecida por uma dupla camada de lipídios. Impede que o conteúdo da célula se espalhe e se misture com ambiente ou fluido intercelular e evita a penetração de substâncias perigosas na célula.

Uma série de funções mais importantes do cito membrana de plasma realizado devido às proteínas imersas nele. Com a ajuda de proteínas receptoras, ele pode perceber diversas irritações em sua superfície. Forma de proteínas de transporte os melhores canais, através do qual o potássio, o cálcio e outros íons de pequeno diâmetro entram e saem da célula. As proteínas fornecem processos vitais no próprio corpo.

Grandes partículas de alimentos que não conseguem passar pelos canais de membrana fina entram na célula por fagocitose ou pinocitose. O nome geral para esses processos é endocitose.

Como ocorre a endocitose - a penetração de grandes partículas de alimento na célula?

A partícula alimentar entra em contato com a membrana externa da célula e uma invaginação se forma neste ponto. Então a partícula, cercada por uma membrana, entra na célula, uma vesícula digestiva é formada e as enzimas digestivas penetram na vesícula resultante.

Os glóbulos brancos que podem capturar e digerir bactérias estranhas são chamados de fagócitos.

No caso da pinocitose, a invaginação da membrana captura não partículas sólidas, mas gotículas de líquido com substâncias nela dissolvidas. Esse mecanismo é uma das principais formas de entrada de substâncias na célula.

As células vegetais cobertas por uma camada dura de parede celular no topo da membrana não são capazes de fagocitose.

O processo reverso da endocitose é a exocitose. As substâncias sintetizadas (por exemplo, hormônios) são embaladas em vesículas de membrana, aproximam-se da membrana, são incorporadas a ela e o conteúdo da vesícula é liberado da célula. Dessa forma, a célula pode se livrar de produtos metabólicos desnecessários.

A membrana plasmática, ou plasmalema, é uma camada superficial estruturada de uma célula formada por citoplasma vital. Esta estrutura periférica determina a ligação da célula com o meio ambiente, a sua regulação e proteção. Sua superfície costuma apresentar protuberâncias e dobras, o que facilita a conexão das células entre si.

A parte viva da célula é um sistema estruturado, ordenado e ligado à membrana de biopolímeros e estruturas de membrana interna envolvidas em um conjunto de processos metabólicos e energéticos que mantêm e reproduzem todo o sistema como um todo.

Uma característica importante é que a célula não possui membranas abertas com extremidades livres. As membranas celulares sempre limitam cavidades ou áreas, fechando-as por todos os lados, apesar do tamanho e da forma complexa das estruturas da membrana. As membranas incluem proteínas (até 60%), lipídios (cerca de 40%) e alguns carboidratos.

Por papel biológico proteínas de membrana podem ser divididas em três grupos: enzimas, proteínas receptoras e proteínas estruturais. Diferentes tipos de membranas geralmente possuem seu próprio conjunto de proteínas enzimáticas. As proteínas receptoras, via de regra, estão contidas nas membranas superficiais para recepção de hormônios, reconhecimento da superfície de células vizinhas, vírus, etc. As proteínas estruturais estabilizam as membranas e participam da formação de complexos multienzimáticos. Uma parcela significativa das moléculas de proteínas interage com outros componentes da membrana - moléculas lipídicas - por meio de ligações iônicas e hidrofóbicas.

Composto lipídios, incluído nas membranas celulares, é diverso e representado por glicerolipídios, esfingolipídios, colesterol, etc. A principal característica dos lipídios da membrana é a sua anfipático, ou seja, a presença de dois grupos de qualidade diferente em sua composição. A parte apolar (hidrofóbica) é representada por resíduos de ácidos graxos superiores. O papel do grupo hidrofílico polar é desempenhado por resíduos de ácido fosfórico (fosfolipídios), ácido sulfúrico (sulfolipídios), galactose (galactolipídios). A fosfatidilcolina (lecitina) está mais frequentemente presente nas membranas celulares.

Um papel importante pertence aos fosfolipídios como componentes que determinam as propriedades elétricas, osmóticas ou de troca catiônica das membranas. Além das funções estruturais, os fosfolipídios também desempenham funções específicas - participam da transferência de elétrons, determinam a semipermeabilidade das membranas e ajudam a estabilizar a conformação ativa das moléculas enzimáticas, criando uma camada hidrofóbica.

Separação de moléculas lipídicas em duas partes funcionalmente distintas - não polar, sem carregar cargas (caudas de ácidos graxos) e uma cabeça polar carregada - determina suas propriedades específicas e orientação mútua.

As membranas de alguns tipos de células possuem estrutura assimétrica e propriedades funcionais desiguais. Assim, algumas substâncias tóxicas têm grande efeito na parte externa da membrana; a metade externa da camada bilicida dos glóbulos vermelhos contém mais lipídios contendo colina. A assimetria também se manifesta em diferentes espessuras das camadas interna e externa da membrana.

Uma propriedade importante das estruturas da membrana celular é sua capacidade de automontagem após uma influência destrutiva de certa intensidade. A capacidade de reparar tem grande importância nas reações adaptativas de células de organismos vivos.

De acordo com o modelo clássico de estrutura da membrana, as moléculas de proteína estão localizadas nos lados interno e externo da camada lipídica, que por sua vez consiste em duas camadas orientadas. Segundo novos dados, além das moléculas lipídicas, as cadeias laterais hidrofóbicas das moléculas proteicas também participam da construção de uma camada hidrofóbica. As proteínas não apenas cobrem a camada lipídica, mas também fazem parte dela,

muitas vezes formando estruturas globulares - um tipo de membrana em mosaico - caracterizadas por uma certa estrutura dinâmica (Fig. 49).

O quadro microanatômico de alguns tipos de membranas é caracterizado pela presença de constrições proteicas entre as camadas proteicas externas da camada lipídica ou micelas lipídicas ao longo de toda a espessura da membrana (Fig. 49, e, h). A espessura das membranas varia de 6 a 10 nm e só pode ser observada com microscópio eletrônico.

A composição química da membrana plasmática que cobre as células vegetais e animais é quase a mesma. Sua organização estrutural e ordem determinam uma função vital das membranas como a permeabilidade - a capacidade de permitir seletivamente que várias moléculas e íons entrem e saiam da célula. Graças a isso, uma concentração adequada de íons e ocorrem fenômenos osmóticos. Também são criadas condições para o funcionamento normal das células em um meio que pode diferir em concentração do conteúdo celular.

As membranas, como principais elementos estruturais de uma célula, determinam as propriedades de quase todas as suas organelas conhecidas: circundam o núcleo, formam a estrutura dos cloroplastos, das mitocôndrias e do aparelho de Golgi, penetram na massa do citoplasma, formando o retículo endoplasmático através quais substâncias são transportadas. Eles contêm enzimas e sistemas importantes para a transferência ativa de substâncias para a célula e sua remoção da célula. A membrana celular, assim como as organelas individuais da célula, representa certos complexos moleculares que desempenham várias funções.

Devido às suas características físico-químicas, biológicas e estruturais, as membranas desempenham função principal barreira molecular protetora - regula os processos de movimento de substâncias em diferentes direções. O papel das membranas é muito importante processos energéticos, transmissão de impulsos nervosos, reações fotossintéticas, etc.

Devido à organização macromolecular da célula, os processos de catabolismo e anabolismo nela são separados. Assim, a oxidação de aminoácidos, lipídios e carboidratos ocorre nas mitocôndrias, enquanto os processos biossintéticos ocorrem em diversas formações estruturais do citoplasma (cloroplastos, retículo endoplasmático, aparelho de Golgi).

As membranas, independentemente da sua natureza química e morfológica, são um meio eficaz de localização de processos na célula. São eles que dividem o protoplasto em zonas volumétricas distintas, ou seja, permitem que diferentes reações ocorram em uma célula e evitam a mistura das substâncias resultantes. Esta propriedade de uma célula ser, por assim dizer, dividida em áreas separadas com diferentes atividades metabólicas é chamada compartimentação.

Pelo fato dos lipídios serem insolúveis em água, formam-se membranas com seu conteúdo onde é necessário criar uma interface com o meio aquoso, por exemplo, na superfície de uma célula, na superfície de um vacúolo ou retículo endoplasmático. É possível que a formação de camadas lipídicas nas membranas também seja biologicamente aconselhável no caso de condições elétricas desfavoráveis ​​​​na célula, para criar camadas isolantes (dielétricas) no caminho do movimento dos elétrons.

A penetração de substâncias através da membrana se deve a endocitose, que se baseia na capacidade da célula de absorver ou absorver ativamente nutrientes do meio ambiente na forma de pequenas bolhas de líquido (pinocitose) ou partículas sólidas (fagocitose).

A estrutura submicroscópica da membrana determina a formação ou retenção em um certo nível de uma diferença de potencial elétrico entre seus lados externo e interno. Existem muitas evidências da participação desses potenciais nos processos de penetração de substâncias através da membrana plasmática.

Ocorre mais facilmente transporte passivo de substâncias através de membranas; que se baseia no fenômeno de difusão ao longo de um gradiente de concentração ou potencial eletroquímico. É realizada através dos poros da membrana, ou seja, aquelas áreas ou zonas contendo proteínas com predominância de lipídios que são permeáveis ​​a certas moléculas e são uma espécie de peneiras moleculares (canais seletivos).

No entanto, a maioria das substâncias penetra nas membranas utilizando sistemas de transporte especiais, os chamados transportadoras(translocadores). São proteínas de membrana específicas ou complexos funcionais de lipoproteínas que têm a capacidade de se ligar temporariamente às moléculas necessárias de um lado da membrana, transferi-las e liberá-las do outro lado. Esta difusão mediada facilitada com a ajuda de transportadores garante o transporte de substâncias através da membrana na direção do gradiente de concentração. Se o mesmo transportador facilita o transporte em uma direção e depois transporta outra substância na direção oposta, esse processo é denominado difusão de troca.

O transporte iônico transmembrana também é realizado de forma eficaz por alguns antibióticos - valinomicina, gramicidina, nigericina e outros ionóforos.

Amplamente divulgado transporte ativo de substâncias através de membranas. Sua característica é a possibilidade de transportar substâncias contra um gradiente de concentração, o que inevitavelmente requer gasto de energia. Normalmente, a energia ATP é usada para realizar esse tipo de transporte transmembrana. Quase todos os tipos de membranas contêm proteínas de transporte especiais com atividade ATPase, como K + -Ma + -ATPase.

Glicocálice. Muitas células têm uma camada na parte externa da membrana plasmática chamada glicocálice. Inclui moléculas ramificadas de polissacarídeos associadas a proteínas de membrana (glicoproteínas), bem como lipídios (glicolipídeos) (Fig. 50). Esta camada desempenha muitas funções que complementam as das membranas.

O glicocálix, ou complexo supramembrana, por estar em contato direto com o meio externo, desempenha um papel importante na função receptora do aparelho superficial das células (fagocitose do bolo alimentar). Também pode desempenhar funções especiais (uma glicoproteína dos glóbulos vermelhos de mamíferos cria uma carga negativa na sua superfície, o que impede a sua aglutinação). O glicocálice das células salinas e das células das seções de reabsorção dos túbulos osmorreguladores e excretores epiteliais é altamente desenvolvido.

Os carboidratos componentes do glicocálice, devido à extrema diversidade de ligações químicas e localização superficial, são marcadores que conferem especificidade ao “padrão” da superfície de cada célula, individualizando-a, e assim garantem que as células “se reconheçam”. Acredita-se que os receptores de histocompatibilidade também estejam concentrados no glicocálix.

Foi estabelecido que as enzimas hidrolíticas são adsorvidas no glicocálice das microvilosidades das células epiteliais intestinais. Esta posição fixa dos biocatalisadores cria a base para um tipo de digestão qualitativamente diferente - a chamada digestão parietal: Uma característica do glicocálix é a alta taxa de renovação das estruturas moleculares superficiais, o que determina a maior plasticidade funcional e filogenética das células e a possibilidade de controle genético de adaptação às condições ambientais.

Modificações da membrana plasmática. A membrana plasmática de muitas células geralmente possui estruturas superficiais variadas e especializadas. Nesse caso, formam-se áreas da célula complexamente organizadas: a) vários tipos de contatos intercelulares (interações); b) microvilosidades; c) cílios; d) flagelos, e) processos de células sensíveis, etc.

As conexões intercelulares (contatos) são formadas com o auxílio de formações ultramicroscópicas na forma de protuberâncias e saliências, zonas de adesão de outras estruturas de comunicação mecânica entre células, especialmente pronunciadas nos tecidos da borda tegumentar. Eles garantiram a formação e o desenvolvimento de tecidos e órgãos de organismos multicelulares.

Microvilosidades são numerosas extensões do citoplasma delimitadas pela membrana plasmática. Muitas microvilosidades são encontradas na superfície das células epiteliais intestinais e renais. Aumentam a área de contato com o substrato e o meio ambiente.

Os cílios são numerosas estruturas superficiais da membrana plasmática com a função de movimentar as células no espaço e alimentá-las (cílios na superfície das células dos ciliados, rotíferos, epitélio ciliado do trato respiratório, etc.).

Os flagelos são formações longas e pequenas que permitem que células e organismos se movam em um ambiente líquido (flagelados unicelulares de vida livre, espermatozoides, embriões de invertebrados, muitas bactérias, etc.).

A evolução de muitos órgãos sensoriais receptores de animais invertebrados é baseada em uma célula equipada com flagelos, cílios ou seus derivados. Assim, os receptores de luz da retina (cones e bastonetes) são diferenciados de estruturas que se assemelham a cílios e contêm numerosas dobras de membrana com pigmento sensível à luz. Outros tipos de células receptoras (químicas, auditivas, etc.) também formam estruturas complexas devido a projeções citoplasmáticas cobertas por uma membrana plasmática.

Um tipo específico de conexões intercelulares são os plasmodesmos de células vegetais, que são túbulos submicroscópicos que penetram nas membranas e são revestidos por uma membrana plasmática, que passa de uma célula para outra sem interrupção. Os plasmodesmos geralmente contêm elementos tubulares de membrana que conectam as cisternas do retículo endoplasmático das células vizinhas. As células plasmáticas são formadas durante a divisão celular, quando a membrana celular primária é formada. Funcionalmente, os plasmodesmos integram as células vegetais do corpo em um único sistema de interação - simplástico. Com a ajuda deles, também é garantida a circulação intercelular de soluções contendo nutrientes orgânicos, íons, gotículas lipídicas, partículas virais, etc. Biopotenciais e outras informações.

Fonte---

Bogdanova, T.L. Manual de biologia / T.L. Bogdanov [e outros]. –K.: Naukova Dumka, 1985.- 585 p.

Palestra nº 4.

Número de horas: 2

Membrana de plasma

1.

2.

3. Contatos intercelulares.

1. Estrutura da membrana plasmática

Membrana plasmática, ou plasmalema, é uma estrutura periférica superficial que limitacélula fora e garantindo sua conexão com outras células e o ambiente extracelular. Tem uma espessuracerca de 10 nm. Entre outras membranas celulares, o plasmalema é o mais espesso. Quimicamente, a membrana plasmática é complexo lipoprotéico. Os principais componentes são lipídios (cerca de 40%), proteínas (mais de 60%) e carboidratos (cerca de 2-10%).

Os lipídios incluem um grande grupo de substâncias orgânicas que apresentam baixa solubilidade em água (hidrofobicidade) e boa solubilidade em solventes orgânicos e gorduras (lipofilicidade).Os lipídios típicos encontrados na membrana plasmática são fosfolipídios, esfingomielinas e colesterol. Nas células vegetais, o colesterol é substituído por fitoesterol. Com base no seu papel biológico, as proteínas da membrana plasmática podem ser divididas em proteínas enzimáticas, receptoras e proteínas estruturais. Os carboidratos do plasmalema fazem parte do plasmalema em um estado ligado (glicolipídios e glicoproteínas).

Atualmente é geralmente aceito modelo de mosaico fluido da estrutura membrana biológica. Segundo este modelo, a base estrutural da membrana é formada por uma dupla camada de fosfolipídios incrustados de proteínas. As caudas das moléculas ficam voltadas uma para a outra em uma camada dupla, enquanto as cabeças polares permanecem do lado de fora, formando superfícies hidrofílicas. As moléculas de proteína não formam uma camada contínua; elas estão localizadas na camada lipídica, mergulhando em diferentes profundidades (existem proteínas periféricas, algumas proteínas penetram na membrana, outras estão imersas na camada lipídica). A maioria das proteínas não está associada aos lipídios da membrana, ou seja, eles parecem flutuar em um “lago lipídico”. Portanto, as moléculas de proteína são capazes de se mover ao longo da membrana, agrupar-se em grupos ou, inversamente, espalhar-se na superfície da membrana. Isto sugere que a membrana plasmática não é uma formação estática e congelada.

Fora do plasmalema existe uma camada supramembrana - glicocálice. A espessura desta camada é de cerca de 3-4 nm. O glicocálice é encontrado em quase todas as células animais. Está associado ao plasmalema complexo glicoproteico. Os carboidratos formam cadeias longas e ramificadas de polissacarídeos associados a proteínas e lipídios da membrana plasmática. O glicocálix pode conter proteínas enzimáticas envolvidas na degradação extracelular de várias substâncias. Os produtos da atividade enzimática (aminoácidos, nucleotídeos, ácidos graxos, etc.) são transportados através da membrana plasmática e absorvidos pelas células.

A membrana plasmática é constantemente renovada. Isso ocorre destacando pequenas bolhas de sua superfície na célula e incorporando vacúolos de dentro da célula na membrana. Assim, há um fluxo constante de elementos de membrana na célula: da membrana plasmática para o citoplasma (endocitose) e o fluxo de estruturas de membrana do citoplasma para a superfície celular (exocitose). Na renovação da membrana, o papel principal é desempenhado pelo sistema de vacúolos de membrana do complexo de Golgi.

4. Funções da membrana plasmática. Mecanismos de transporte de substâncias através do plasmalema. Função receptora do plasmalema

A membrana plasmática desempenha uma série de funções importantes:

1) Barreira.A função de barreira da membrana plasmática élimitando a difusão livre de substâncias de célula para célula, evitandovazamento rotativo de conteúdo celular solúvel em água. Mas desdesua célula deve receber os nutrientes necessários, vocêdividem os produtos finais do metabolismo, regulam os processos intracelularesSe a concentração de íons for alta, foram formados mecanismos especiais para a transferência de substâncias através da membrana celular.

2) Transporte.A função de transporte inclui garantindo a entrada e saída de diversas substâncias dentro e fora da célula. Uma propriedade importante da membrana é permeabilidade seletiva, ou semipermeabilidade. Passa facilmente água e soluções aquosasgases e repele moléculas polares, como glicose ou aminoácidos.

Existem vários mecanismos para transportar substâncias através da membrana:

transporte passivo;

transporte Ativo;

transporte em embalagens de membrana.

Transporte passivo. Difusão -este é o movimento das partículas do meio, levando à transferência de energiasubstâncias de uma área onde sua concentração é alta para uma área com baixa concentraçãoção. Durante o transporte de difusão, a membrana funciona como uma barreira osmótica. A taxa de difusão depende da magnitudemoléculas e sua relativa solubilidade em gorduras. Quanto menos vezesmedidas de moléculas e quanto mais solúveis em gordura (lipofílicas) forem, mais rapidamente se moverão através da bicamada lipídica.A difusão pode ser neutro(transferência de não cobradamoléculas) e leve(com a ajuda de proteínas especiaistransportadoras). A taxa de difusão facilitada é maior que a da difusão neutra.Penetração máximaA água tem a capacidade decomo suas moléculas são pequenas e sem carga. Difusão de água através das célulasa membrana é chamada osmo peixe-gatoSupõe-se que nas célulasmembrana para penetraçãoágua e alguns íonsexistem “poros” especiais. O número delesé pequeno e o diâmetro écerca de 0,3-0,8 nm. Difunde-se mais rapidamente através da membrana bem, facilmente solúvel em lipídios bicamada de uma molécula, como O, e moléculas polares sem cargalixívias de pequeno diâmetro (SO, mo Chevina).

Transferência de moléculas polares (comaçúcares, aminoácidos), especialmentefabricado usando transporte de membrana especialproteínas são chamadas difusão facilitada. Tais proteínas são encontradasencontrado em todos os tipos de membranas biológicas, e cada específico Esta proteína é projetada para transportar moléculas de uma determinada classe sa. As proteínas transportadoras são transmembranares; sua cadeia polipeptídica atravessa diversas vezes a bicamada lipídica, formando-se. Tem passagens. Isso garante a transferência de informações específicassubstâncias através da membrana sem contato direto com ela.Existem duas classes principais de proteínas de transporte: esquilos- transportadores (transportadores) E formação de canal proteínas (brancocanais ki). As proteínas transportadoras transportam moléculas através da membrana, primeiro alterando sua configuração. Proteínas formadoras de canais formam membranas preenchidas poros de água. Quando os poros estão abertos, moléculas de substâncias específicas(geralmente íons inorgânicos de tamanho e carga adequados) passam através deles. Se a molécula da substância transportada não tiver carga, então a direção do transporte é determinada pelo gradiente de concentração. Se a molécula estiver carregada, então seu transporte, além do gradiente, depende centralização, a carga elétrica da membrana (membranapotencial). O lado interno do plasmalema geralmente é carregado de negativo em relação ao exterior. O potencial de membrana facilita a penetração de íons carregados positivamente na célula e impede a passagem de íons carregados negativamente.

Transporte Ativo. O transporte ativo é a transferência de substâncias contra um gradiente eletroquímico. É sempre realizado por proteínas transcarregadores e estreitamente relacionados zan com fonte de energiagi. Na transferência de proteínas há parcelas vinculativo ao transportesubstância titulada. Quanto mais essas lições tkov contata a coisaquanto maior a taxacrescimento dos transportes. A transferência seletiva de uma substância é chamada uniporto. A transferência de diversas substâncias é realizada Kotran sistemas esportivos. Se a transferência for em uma direção -Esse simportar, se for oposto – antiporto. Então,por exemplo, a glicose é transferida do fluido extracelular para a célula uniportalmente. A transferência de glicose e Na 4 da cavidade intestinal outúbulos renais, respectivamente, para as células intestinais ou para o sangue é realizada de forma simportal, e a transferência de C1~ e HCO é antiportoral. Supõe-se que durante a transferência surgem alterações conformacionais reversíveis. mudanças no transportador, que permite a movimentação de substâncias a ele ligadas.

Um exemplo de proteína transportadora usada para transportesubstâncias, a energia liberada durante a hidrólise do ATP éN / D + -Bomba K +, encontrado na membrana plasmática de todas as células. Na+-K a bomba opera com base no princípio de antiporte, bombeando vaya na "fora da célula e K t para dentro da célula contra seu eletroquímico gradientes. Gradiente Na+ cria pressão osmótica, mantém o volume celular e garante o transporte de açúcares e aminoácidosnoácidos O funcionamento desta bomba consome um terço de toda a energia necessária ao funcionamento das células.Ao estudar o mecanismo de ação Na+ - K+ a bomba foi instaladaÉ demonstrado que é uma enzima ATPase e uma proteína transmembrana. proteína integral. Na presença Na+ e ATP sob a influência de ATP-O fosfato terminal é separado do ATP e adicionado ao restanteácido aspártico em uma molécula de ATPase. Molécula de ATPase fosforila, muda sua configuração e O Na+ é removido células. Após a retirada N / D K" é sempre transportado de célula para célula. Para fazer isso, o fosfato previamente ligado é clivado da ATPase na presença de K. A enzima é desfosforilada, restaura sua configuração e K 1 é "bombeado" para dentro da célula.

A ATPase é formada por duas subunidades, grande e pequena.A subunidade grande consiste em milhares de resíduos de aminoácidos,cruzando a bicamada várias vezes. Tem um catalisador atividade e pode ser reversivelmente fosforilada e desfosforizadapara ser realizado. Grande subunidade no lado citoplasmáticonão possui áreas para encadernação Na+ e ATP, e por fora -sítios de ligação para K+ e ouabaína. A pequena subunidade églicoproteína e sua função ainda não são conhecidas.

Na+-K a bomba tem um efeito eletrogênico. Ele remove trêsíon carregado positivamente Naf da gaiola e traz doisíon K Como resultado, uma corrente flui através da membrana, formando um eletrodopotencial rico com valor negativo no interior da célula em relação à sua superfície externa. Na"-K+ a bomba regula o volume celular, controla a concentração de substânciasdentro da célula, mantém a pressão osmótica, participa da criação do potencial de membrana.

Transporte em embalagem de membrana. Transferência de macromoléculas (proteínas, ácidos nucléicos) através da membranalote, polissacarídeos, lipoproteínas) e outras partículas são realizadas através da formação sequencial e fusão de rodeadosvesículas ligadas à membrana (vesículas). Processo de transporte vesicularocorre em duas etapas. No iniciomembrana vesicular e plasmalemaficar juntos e depois mesclar.Para que a etapa 2 ocorra é necessárioEu queria que vocês fossem moléculas de águaestão lotados por bicamadas lipídicas em interação, que se aproximam a uma distância de 1-5 nm. Conta Xia que este processo está sendo ativadoespecial proteínas de fusão(Eles isolado até agora apenas de vírus). O transporte vesicular temcaracterística importante - macromoléculas absorvidas ou secretadas,localizado em bolhas, geralmente nãomisture com outro macromolcélulas ou organelas da célula. Pu espinhas podem se fundir com o específico membranas químicas, que fornecemfacilita a troca de macromoléculas entreentre o espaço extracelular econteúdo da célula. Da mesma maneiramacromoléculas são transferidas de um compartimento celular para outro.

O transporte de macromoléculas e partículas para dentro da célula é chamado endo citose.Neste caso, as substâncias transportadas são envoltasda membrana plasmática, forma-se uma vesícula (vacúolo), queque se move dentro da célula. Dependendo do tamanho da imagemformando vesículas, existem dois tipos de endocitose - pinocitose e fagocitose.

Pinocitosegarante a absorção de líquidos e dissolvidossubstâncias na forma de pequenas bolhas ( d =150nm). Fagocitose -esta é a absorção de grandes partículas, microorganismoschamada ou fragmentos de organelas, células. Neste caso eles formamexistem grandes vesículas, fagossomas ou vacúolos ( d -250 nm ou mais). você função fagocítica dos protozoários - forma de nutrição. Nos mamíferos, a função fagocítica é realizada por macrófagos erofils, que protegem o corpo contra infecções, absorvendo micróbios invasores. Os macrófagos também estão envolvidos na reciclagemções de células velhas ou danificadas e seus detritos (no corpomacrófagos humanos absorvem diariamente mais de 100 erites antigasrócitos). A fagocitose começa apenas quando a partícula engolfadaliga-se à superfície do fagócito e ativaquaisquer células receptoras. Ligação de partículas a substâncias específicasreceptores de membrana causa a formação de pseudópodes, queEles envolvem a partícula e, fundindo-se nas bordas, formam uma bolha -fagossomo.A formação de um fagossomo e a própria fagocitose ocorremse move apenas se, durante o processo de envolvimento, a partículacontata constantemente os receptores do plasmalema, como se estivesse “estagnado” relâmpago piscando."

Uma porção significativa do material absorvido pela célula via endocitose, termina sua jornada nos lisossomos. Grandes partículas incluídasestão ansiosos para fagossomas, que então se fundem com os lisossomos e formam fagolisossomos. Líquido e macromoléculas absorvidas durantepinocitose, são inicialmente transferidos para endossomos, que sãoeles se fundem com os lisossomos para formar endolisossomos. Estou presente várias enzimas hidrolíticas presentes nos lisossomos rapidamentepara destruir macromoléculas. Produtos de hidrólise (aminoácidoslotes, açúcares, nucleotídeos) são transportados dos lisossomos para o citosol, onde eles são usados ​​pela célula. A maioria dos componentes da membrana Vesículas endocitóticas de fagossomas e endossomos retornam via exocitose para a membrana plasmática e são redistribuídas láestão lisados. O principal significado biológico da endocitose éé possível obter blocos de construção devido à intracelular digestão de macromoléculas nos lisossomos.

A absorção de substâncias nas células eucarióticas começa noáreas especializadas da membrana plasmática, as chamadasnós somos X poços delimitados. Em micrografias eletrônicasas fossas parecem invaginações da membrana plasmática, citoplasmacujo lado fosco é coberto por uma camada fibrosa. Camada comomargearia os pequenos poços da praça Malemmas. Os poços ocupam cerca de 2% vol.a superfície da membrana celularnós, eucariotos. Dentro de um minuto os buracos crescem, eles cavam cada vez mais fundo Xia, são atraídos para a jaula e então, afinando na base, dividido,formando bolhas com bordas.Foi estabelecido que da praçamembrana de fibroblastoCamarada dentro de um minuto em flocoscerca de um quarto é derramadomembranas em forma de PU com bordas Zyrkov. As bolhas desaparecem rapidamente sua fronteira e adquirir um caminhocapacidade de se fundir com o lisossomo.

A endocitose pode ser inespecífico(constitutivo)E específico(receptor).No endocitose inespecífica a célula assume o controle eabsorve substâncias completamente estranhas a ele, por exemplo, partículas de fuligem,corantes. Primeiro, as partículas são depositadas no glicocálice. plasmalemas. Eles são especialmente bem depositados (adsorvidos) por grupos de proteínas carregados positivamente, uma vez que o glicocálix carrega carga negativa. Então a morfologia da célula mudamembranas. Pode afundar, formando invaginações(invaginações), ou, inversamente, para formar conseqüências, que parecem dobrar-se, separando pequenos volumes meio líquido. A formação de intussuscepções é mais típica para células epiteliais intestinais, amebas e protuberâncias - para fagócitos e fibroblastos. Esses processos podem ser bloqueados com inibidoresrespirando. As vesículas resultantes são endossomos primários e podem drenar trocando entre si, aumentando de tamanho. Mais tarde eles se conectarão interagir com os lisossomos, transformando-se em um endolisossomo - digestivo novo vacúolo. A intensidade da pinocitose inespecífica em fase líquida atébastante alto. Os macrófagos formam até 125 e as células epiteliais são finamenteintestinos até mil pinos por minuto. A abundância de pinossomos leva ao fato de que o plasmalema é rapidamente gasto na formação de muitosde pequenos vacúolos. A restauração da membrana é bastante rápidatro durante a reciclagem durante a exocitose devido ao retorno de vacúolos e sua integração no plasmalema. Os macrófagos possuem todo o plasmaA membrana química é substituída em 30 minutos e nos fibroblastos em 2 horas.

Forma mais eficiente de absorção do fluido extracelularmacromoléculas específicas do osso são específico pt docitose(mediado por receptor). Ao mesmo tempo, macromoléculasligam-se a receptores complementares na superfícieas células se acumulam na fosseta delimitada e, então, formando um endossomo, são imersas no citosol. A endocitose do receptor garante o acúmulo de macromoléculas específicas em seu receptor.Moléculas que se ligam na superfície do plasmalema com receptorestoro são chamados ligantes. Usando o receptor endocitose em muitas células animais ocorre absorçãocolesterol extracelular ambiente.

A membrana plasmática participa da remoção de substâncias da célula (exocitose). Nesse caso, os vacúolos se aproximam do plasmalema. Nos pontos de contato, a membrana plasmática e a membrana do vacúolo se fundem e o conteúdo do vacúolo entra no ambiente.Em alguns protozoários, os locais na membrana celular para exocitose são predeterminados. Então, na membrana plasmática Alguns ciliados ciliados apresentam certas áreas com o arranjo correto de grandes glóbulos de proteínas integrais. vocêmucocistos e tricocistos de ciliados estão completamente prontos para secreção na parte superior do plasmalema há uma borda de glóbulos integrais;proteínas. Essas áreas da membrana dos mucocistos e tricocistos são adjacentesaderir à superfície celular.Uma espécie de exocitose é observada em neutrófilos. Eles sãocapaz de certas condições liberar no meio ambientefazer meus lisossomos. Em alguns casos, formam-se pequenas protuberâncias do plasmalema contendo lisossomos, que então se rompem e passam para o meio. Em outros casos, observa-se invaginação do plasmalema profundamente na célula e sua captura pelos lisossomos, localizados localizado longe da superfície celular.

Os processos de endocitose e exocitose são realizados com a participação de um sistema de componentes fibrilares do citoplasma associados ao plasmalema.

Função receptora do plasmalema. É esse um dos principais, universal para todas as células, é refunção receptora do plasmalema. Ele define interaçãocélulas entre si e com o ambiente externo.

Toda a variedade de interações intercelulares informativas pode ser representada esquematicamente como uma cadeia de interações sequenciaisreações sinal-receptor-segundo mensageiro-resposta (conceito resposta de sinal).Sinais transmitem informações de célula para célulamoléculas que são produzidas em certas células e especiaisinfluenciar fisicamente outras células sensíveis ao sinal (células) sheni). Molécula sinal - intermediário primário amarrando interage com receptores localizados nas células-alvo, reage transmitindo apenas para certos sinais. Moléculas sinal - ligantes- ajusta-se ao seu receptor como a chave de uma fechadura. Ligando-para receptores de membrana (receptores de plasmalema) sãomoléculas hidrofílicas, hormônios peptídicos, neuromedia- tores, citocinas, anticorpos e para receptores nucleares - gordura Moléculas romanas, hormônios esteróides e tireoidianos, vitamina DComo receptores no topoproteína pode atuar como uma célulamembranas ou elementos do glicocáliceca - polissacarídeos e glicoproteínas.Acredita-se que eles sejam sensíveis aáreas, espalhadassan na superfície da célula ou combranas em pequenas zonas. Sim, emsuperfície das células procarióticase células animais há limitesum número limitado de lugares com os quais eles podemligar partículas virais. Memesjurar proteínas (transportadores e canaly) reconhecer, interagir e transferirtransportar apenas certas substâncias.Os receptores celulares estão envolvidos emtransmitir sinais da superfície da célula para ela.Diversidade e especificidadefosso de receptores na superfície celularleva à criação de um sistema muito complexotemos marcadores que nos permitem distinguirsuas células de outras pessoas. Células semelhantesinteragem entre si, suas superfícies podem ficar juntas (conjugaçãoprotozoários, formação de tecidos em organismos multicelulares). Eu não percebo célulasmarcadores comuns, bem como aqueles que diferem emboro de marcadores determinantesapegue-se ou rejeite.Após a formação do complexo receptor-ligante, eles são ativadosproteínas transmembrana: proteína transformadora, proteína potenciadora.Como resultado, o receptor muda sua conformação e interaçãoexiste com o precursor do segundo mensageiro localizado na célula ka - mensageiro.Os mensageiros podem ser cálcio ionizado, fosfolipídiospara C, adenilato ciclase, guanilato ciclase. Sob a influência do mensageiroenzimas envolvidas na síntese são ativadas monofosfatos cíclicos - AMP ou GMF. Este último altera o ativoa presença de dois tipos de enzimas proteína quinase no citoplasma celular, levando à fosforilação de numerosas proteínas intracelulares.

O mais comum é a formação de AMPc, sob influência de coque aumenta a secreção de vários hormônios - tiroxina, cortisona, progesterona, aumenta a degradação do glicogênio no fígado e nos músculos,freqüência cardíaca e força, osteodestruição, reversão absorção de água nos túbulos do néfron.

A atividade do sistema adenilato ciclase é muito alta - a síntese de AMPc leva a um aumento de dez milésimos no sinal.

Sob a influência do GMPc, a secreção de insulina pelo pâncreas, de histamina pelos mastócitos e de serotonina pelo trom aumentabócitos, o tecido muscular liso se contrai.

Em muitos casos, quando um complexo receptor-ligante é formadohá uma mudança no potencial de membrana, que por sua vez leva a uma mudança na permeabilidade do plasmalema e metabólicoalguns processos na célula.

Receptores específicos estão localizados na membrana plasmática fatores que respondem a fatores físicos. Assim, nas bactérias fotossintéticas, as clorofilas estão localizadas na superfície celular,responsivo à luz. Em animais fotossensíveis no plasmaA membrana cerebral contém todo um sistema de proteínas fotorreceptoras -rodopsinas, com a ajuda das quais o estímulo luminoso transforma convertido em um sinal químico e depois em um impulso elétrico.

3. Contatos intercelulares

Em organismos animais multicelulares, o plasmalema participa da formação conexões intercelulares, proporcionando interações intercelulares. Existem vários tipos de tais estruturas.

§ Contato simples.O contato simples ocorre entre a maioria das células adjacentes de diferentes origens. Representa a convergência das membranas plasmáticas das células vizinhas a uma distância de 15-20 nm. Nesse caso, ocorre a interação das camadas do glicocálice das células vizinhas.

§ Contato apertado (fechado). Com esta conexão, as camadas externas dos dois plasmalemas são aproximadas tanto quanto possível. A aproximação é tão próxima que é como se as seções do plasmalema de duas células vizinhas estivessem se fundindo. A fusão da membrana não ocorre em toda a área de contato estreito, mas representa uma série de convergências pontuais de membranas. O papel da junção estreita é conectar mecanicamente as células umas às outras. Esta área é impermeável a macromoléculas e íons e, portanto, fecha e delimita as lacunas intercelulares (e com elas o ambiente interno do corpo) do ambiente externo.

§ Ponto de coesão ou desmossomo. O desmossomo é uma pequena área com diâmetro de até 0,5 µm. Na zona do desmossomo, no lado citoplasmático, há uma área de fibrilas finas. O papel funcional dos desmossomos é principalmente a comunicação mecânica entre as células.

§ Junção comunicante ou nexo. Com esse tipo de contato, as membranas plasmáticas das células vizinhas são separadas por um intervalo de 2 a 3 nm em uma distância de 0,5 a 3 µm. A estrutura das membranas plasmáticas contém complexos proteicos especiais (conexões). Uma conexão na membrana plasmática de uma célula é exatamente oposta por uma conexão na membrana plasmática de uma célula adjacente. Como resultado, um canal é formado de uma célula para outra. Os connexons podem se contrair, alterando o diâmetro do canal interno, e assim participar da regulação do transporte de moléculas entre as células. Este tipo de conexão é encontrado em todos os grupos de tecidos. O papel funcional da junção comunicante é transportar íons e pequenas moléculas de célula para célula. Assim, no músculo cardíaco, a excitação, que se baseia no processo de alteração da permeabilidade iônica, é transmitida de célula para célula através do nexo.

§ Contato sináptico ou sinapse. Sinapses são áreas de contato entre duas células especializadas na transmissão unilateral de excitação ou inibição de um elemento para outro. Esse tipo de conexão é característico do tecido nervoso e ocorre tanto entre dois neurônios quanto entre um neurônio e algum outro elemento. As membranas dessas células são separadas por um espaço intercelular - uma fenda sináptica com cerca de 20-30 nm de largura. A membrana na área de contato sináptico de uma célula é chamada pré-sináptica, a outra - pós-sináptica. Perto da membrana pré-sináptica, é detectado um grande número de pequenos vacúolos (vesículas sinápticas) contendo o transmissor. No momento da passagem de um impulso nervoso, as vesículas sinápticas liberam o transmissor na fenda sináptica. O mediador interage com os locais receptores da membrana pós-sináptica, o que acaba levando à transmissão de um impulso nervoso. Além de transmitir impulsos nervosos, as sinapses fornecem uma conexão rígida entre as superfícies de duas células em interação.

§ Plasmodesmos.Este tipo de comunicação intercelular é encontrado nas plantas. Plasmodesmos são canais tubulares finos que conectam duas células adjacentes. O diâmetro desses canais é geralmente de 40 a 50 nm. Os plasmodesmos passam através da parede celular que separa as células. Nas células jovens, o número de plasmodesmos pode ser muito grande (até 1.000 por célula). À medida que as células envelhecem, o seu número diminui devido a rupturas à medida que a espessura da parede celular aumenta. O papel funcional dos plasmodesmos é garantir a circulação intercelular de soluções contendo nutrientes, íons e outros compostos. Através dos plasmodesmos, as células são infectadas com vírus de plantas.

Estruturas especializadas da membrana plasmática

O plasmalema de muitas células animais forma protuberâncias de várias estruturas (microvilosidades, cílios, flagelos). Mais frequentemente encontrado na superfície de muitas células animais microvilosidades. Essas protuberâncias do citoplasma, delimitadas pelo plasmalema, têm a forma de um cilindro com topo arredondado. As microvilosidades são características das células epiteliais, mas também são encontradas em células de outros tecidos. O diâmetro das microvilosidades é de cerca de 100 nm. Seu número e comprimento variam entre os diferentes tipos de células. O significado das microvilosidades é aumentar significativamente a área de superfície celular. Isto é especialmente importante para as células envolvidas na absorção. Assim, no epitélio intestinal existem até 2x10 8 microvilosidades por 1 mm 2 de superfície.

A grande maioria dos organismos que vivem na Terra consiste em células que são muito semelhantes em sua composição química, estrutura e funções vitais. O metabolismo e a conversão de energia ocorrem em todas as células. A divisão celular é a base dos processos de crescimento e reprodução dos organismos. Assim, a célula é uma unidade de estrutura, desenvolvimento e reprodução dos organismos.

Uma célula só pode existir como um sistema integral, indivisível em partes. A integridade celular é garantida por membranas biológicas. Uma célula é um elemento de um sistema de categoria superior - um organismo. As partes e organelas de uma célula, constituídas por moléculas complexas, são sistemas completos classificação inferior.

A célula é um sistema aberto conectado ao meio ambiente pela troca de substâncias e energia. É um sistema funcional no qual cada molécula desempenha funções específicas. A célula tem estabilidade, capacidade de autorregulação e autorreprodução.

A célula é um sistema autônomo. O sistema genético de controle de uma célula é representado por macromoléculas complexas - ácidos nucléicos (DNA e RNA).

Em 1838-1839 Os biólogos alemães M. Schleiden e T. Schwann resumiram o conhecimento sobre a célula e formularam a posição principal da teoria celular, cuja essência é que todos os organismos, tanto vegetais quanto animais, consistem em células.

Em 1859, R. Virchow descreveu o processo de divisão celular e formulou uma das disposições mais importantes da teoria celular: “Cada célula vem de outra célula”. Novas células são formadas como resultado da divisão da célula-mãe, e não de uma substância não celular, como se pensava anteriormente.

A descoberta de ovos de mamíferos pelo cientista russo K. Baer em 1826 levou à conclusão de que a célula está na base do desenvolvimento de organismos multicelulares.

A teoria celular moderna inclui as seguintes disposições:

1) célula - unidade de estrutura e desenvolvimento de todos os organismos;

2) células de organismos de diferentes reinos da natureza viva são semelhantes em estrutura, composição química, metabolismo e manifestações básicas da atividade vital;

3) novas células são formadas como resultado da divisão da célula-mãe;

4) em um organismo multicelular, as células formam tecidos;

5) os órgãos são constituídos por tecidos.

Com a introdução de métodos modernos de pesquisa biológica, física e química na biologia, tornou-se possível estudar a estrutura e o funcionamento de vários componentes da célula. Um dos métodos para estudar células é microscopia. Um microscópio óptico moderno amplia objetos 3.000 vezes e permite ver as maiores organelas celulares, observar o movimento do citoplasma e a divisão celular.

Inventado na década de 40. Século XX Um microscópio eletrônico fornece ampliação de dezenas e centenas de milhares de vezes. Um microscópio eletrônico usa um fluxo de elétrons em vez de luz e campos eletromagnéticos em vez de lentes. Portanto, um microscópio eletrônico produz imagens nítidas com ampliações muito maiores. Usando esse microscópio, foi possível estudar a estrutura das organelas celulares.

A estrutura e composição das organelas celulares são estudadas pelo método centrifugação. Tecidos picados com membranas celulares destruídas são colocados em tubos de ensaio e girados em uma centrífuga em alta velocidade. O método baseia-se no fato de que diferentes organoides celulares têm massa e densidade diferentes. Organelas mais densas precipitam in vitro quando velocidades baixas centrifugação, menos densa - em alta. Essas camadas são estudadas separadamente.

Amplamente utilizado método de cultura de células e tecidos, que consiste no fato de que a partir de uma ou mais células em um meio nutriente especial pode-se obter um grupo do mesmo tipo de células animais ou vegetais e até fazer crescer uma planta inteira. Usando este método, você pode obter uma resposta à questão de como vários tecidos e órgãos do corpo são formados a partir de uma célula.

Os princípios básicos da teoria celular foram formulados pela primeira vez por M. Schleiden e T. Schwann. Uma célula é uma unidade de estrutura, atividade vital, reprodução e desenvolvimento de todos os organismos vivos. Para estudar células, são utilizados métodos de microscopia, centrifugação, cultura de células e tecidos, etc.

As células de fungos, plantas e animais têm muito em comum não só na composição química, mas também na estrutura. Ao examinar uma célula ao microscópio, várias estruturas são visíveis nela - organoides. Cada organela desempenha funções específicas. Existem três partes principais em uma célula: a membrana plasmática, o núcleo e o citoplasma (Figura 1).

Membrana de plasma separa a célula e seu conteúdo do ambiente. Na Figura 2 você vê: a membrana é formada por duas camadas de lipídios, e as moléculas de proteínas penetram na espessura da membrana.

Função principal da membrana plasmática transporte. Garante o fluxo de nutrientes para a célula e a remoção de produtos metabólicos dela.

Uma propriedade importante da membrana é permeabilidade seletiva, ou semipermeabilidade, permite que a célula interaja com o meio ambiente: apenas certas substâncias entram e são retiradas dela. Pequenas moléculas de água e algumas outras substâncias penetram na célula por difusão, parcialmente através dos poros da membrana.

Açúcares, ácidos orgânicos e sais são dissolvidos no citoplasma, a seiva celular dos vacúolos de uma célula vegetal. Além disso, sua concentração na célula é muito maior do que no meio ambiente. Como mais concentração dessas substâncias na célula, mais água ela absorve. Sabe-se que a água é constantemente consumida pela célula, com isso a concentração da seiva celular aumenta e a água entra novamente na célula.

A entrada de moléculas maiores (glicose, aminoácidos) na célula é garantida por proteínas transportadoras de membrana, que, combinadas com as moléculas das substâncias transportadas, as transportam através da membrana. Este processo envolve enzimas que decompõem o ATP.

Figura 1. Diagrama generalizado da estrutura de uma célula eucariótica.
(para ampliar a imagem, clique na imagem)

Figura 2. Estrutura da membrana plasmática.
1 - proteínas perfurantes, 2 - proteínas submersas, 3 - proteínas externas

Figura 3. Diagrama de pinocitose e fagocitose.

Moléculas ainda maiores de proteínas e polissacarídeos entram na célula por fagocitose (do grego. fagos- devorando e kitos- vaso, célula) e gotas de líquido - por pinocitose (do grego. pinot- eu bebo e kitos) (Figura 3).

As células animais, diferentemente das células vegetais, são circundadas por uma “capa” macia e flexível formada principalmente por moléculas de polissacarídeos, que, unindo-se a algumas proteínas e lipídios da membrana, circundam a célula por fora. A composição dos polissacarídeos é específica para diferentes tecidos, por isso as células “reconhecem” umas às outras e se conectam entre si.

As células vegetais não possuem esse “revestimento”. Eles têm uma membrana plasmática repleta de poros acima deles. membrana celular, consistindo predominantemente de celulose. Através dos poros, fios de citoplasma se estendem de célula em célula, conectando as células umas às outras. É assim que a comunicação entre as células é alcançada e a integridade do corpo é alcançada.

A membrana celular nas plantas desempenha o papel de um esqueleto forte e protege a célula contra danos.

A maioria das bactérias e todos os fungos possuem parede celular, apenas composição química o outro dela. Nos fungos, consiste em uma substância semelhante à quitina.

As células de fungos, plantas e animais têm estrutura semelhante. Uma célula tem três partes principais: o núcleo, o citoplasma e a membrana plasmática. A membrana plasmática é composta por lipídios e proteínas. Garante a entrada de substâncias na célula e sua liberação da célula. Nas células das plantas, fungos e na maioria das bactérias existe uma membrana celular acima da membrana plasmática. Ela atua função protetora e desempenha o papel de um esqueleto. Nas plantas, a parede celular consiste em celulose e, nos fungos, é feita de uma substância semelhante à quitina. As células animais são cobertas por polissacarídeos que proporcionam contatos entre células do mesmo tecido.

Você sabia que a parte principal da célula é citoplasma. Consiste em água, aminoácidos, proteínas, carboidratos, ATP e íons de substâncias inorgânicas. O citoplasma contém o núcleo e as organelas da célula. Nele, as substâncias se movem de uma parte da célula para outra. O citoplasma garante a interação de todas as organelas. As reações químicas acontecem aqui.

Todo o citoplasma é permeado por finos microtúbulos proteicos que formam citoesqueleto celular, graças ao qual mantém uma forma constante. O citoesqueleto celular é flexível, pois os microtúbulos são capazes de mudar de posição, mover-se de uma extremidade e encurtar da outra. Várias substâncias entram na célula. O que acontece com eles na gaiola?

Nos lisossomos - pequenas vesículas de membrana redonda (ver Fig. 1), moléculas de substâncias orgânicas complexas são decompostas em moléculas mais simples com a ajuda de enzimas hidrolíticas. Por exemplo, as proteínas são decompostas em aminoácidos, os polissacarídeos em monossacarídeos, as gorduras em glicirina e ácidos graxos. Para esta função, os lisossomos são frequentemente chamados de “estações digestivas” da célula.

Se a membrana dos lisossomos for destruída, as enzimas neles contidas podem digerir a própria célula. Portanto, os lisossomos são às vezes chamados de “armas que matam células”.

A oxidação enzimática de pequenas moléculas de aminoácidos, monossacarídeos, ácidos graxos e álcoois formados nos lisossomos em dióxido de carbono e água começa no citoplasma e termina em outras organelas - mitocôndria. As mitocôndrias são organelas em forma de bastonete, filamentosas ou esféricas, delimitadas do citoplasma por duas membranas (Fig. 4). A membrana externa é lisa e a interna forma dobras - cristas, que aumentam sua superfície. A membrana interna contém enzimas que participam da oxidação de substâncias orgânicas em dióxido de carbono e água. Isso libera energia que é armazenada pela célula nas moléculas de ATP. Portanto, as mitocôndrias são chamadas de “centrais elétricas” da célula.

Na célula, as substâncias orgânicas não são apenas oxidadas, mas também sintetizadas. A síntese de lipídios e carboidratos é realizada no retículo endoplasmático - EPS (Fig. 5), e de proteínas - nos ribossomos. O que é EPS? Trata-se de um sistema de túbulos e cisternas cujas paredes são formadas por uma membrana. Eles permeiam todo o citoplasma. As substâncias se movem através dos canais RE para diferentes partes da célula.

Existe EPS suave e áspero. Na superfície do RE liso, carboidratos e lipídios são sintetizados com a participação de enzimas. A rugosidade do ER é dada pelos pequenos corpos redondos localizados nele - ribossomos(ver Fig. 1), que estão envolvidos na síntese de proteínas.

A síntese de substâncias orgânicas também ocorre em plastídios, que são encontrados apenas em células vegetais.

Arroz. 4. Esquema da estrutura das mitocôndrias.
1.- membrana externa; 2.- membrana interna; 3.- dobras da membrana interna - cristas.

Arroz. 5. Esquema da estrutura do EPS bruto.

Arroz. 6. Diagrama da estrutura de um cloroplasto.
1.- membrana externa; 2.- membrana interna; 3.- conteúdo interno do cloroplasto; 4.- dobras da membrana interna, reunidas em “pilhas” e formando grana.

Em plastídios incolores - leucoplastos(do grego leucos- branco e plastos- criado) o amido se acumula. Os tubérculos de batata são muito ricos em leucoplastos. As cores amarela, laranja e vermelha são atribuídas às frutas e flores. cromoplastos(do grego cromo- cor e plastos). Eles sintetizam pigmentos envolvidos na fotossíntese - carotenóides. Na vida vegetal, é especialmente importante cloroplastos(do grego cloro- esverdeado e plastos) - plastídios verdes. Na Figura 6 você vê que os cloroplastos são cobertos por duas membranas: uma externa e uma interna. A membrana interna forma dobras; entre as dobras há bolhas empilhadas - grãos. Granas contêm moléculas de clorofila, que estão envolvidas na fotossíntese. Cada cloroplasto possui cerca de 50 grãos dispostos em padrão xadrez. Este arranjo garante a iluminação máxima de cada face.

No citoplasma, proteínas, lipídios e carboidratos podem se acumular na forma de grãos, cristais e gotículas. Esses inclusão- reserva nutrientes que são utilizados pela célula conforme necessidade.

Nas células vegetais, alguns dos nutrientes de reserva, bem como os produtos de degradação, acumulam-se na seiva celular dos vacúolos (ver Fig. 1). Eles podem representar até 90% do volume de uma célula vegetal. As células animais possuem vacúolos temporários que ocupam no máximo 5% do seu volume.

Arroz. 7. Esquema da estrutura do complexo de Golgi.

Na Figura 7 você vê um sistema de cavidades rodeadas por uma membrana. Esse complexo de Golgi, que desempenha diversas funções na célula: participa do acúmulo e transporte de substâncias, sua retirada da célula, formação dos lisossomos e da membrana celular. Por exemplo, moléculas de celulose entram na cavidade do complexo de Golgi, que, por meio de vesículas, movem-se para a superfície celular e são incluídas na membrana celular.

A maioria das células se reproduz por divisão. Participando deste processo centro celular. Consiste em dois centríolos rodeados por um citoplasma denso (ver Fig. 1). No início da divisão, os centríolos movem-se em direção aos pólos da célula. Deles emanam fios de proteínas, que se conectam aos cromossomos e garantem sua distribuição uniforme entre as duas células-filhas.

Todas as organelas celulares estão intimamente interligadas. Por exemplo, as moléculas de proteína são sintetizadas nos ribossomos e transportadas através dos canais do RE para partes diferentes células e nos lisossomas as proteínas são destruídas. Moléculas recém-sintetizadas são usadas para construir estruturas celulares ou se acumulam no citoplasma e nos vacúolos como nutrientes de reserva.

A célula está cheia de citoplasma. O citoplasma contém o núcleo e várias organelas: lisossomos, mitocôndrias, plastídios, vacúolos, RE, centro celular, complexo de Golgi. Eles diferem em sua estrutura e funções. Todas as organelas do citoplasma interagem entre si, garantindo o funcionamento normal da célula.

Tabela 1. ESTRUTURA CELULAR

O papel mais importante na atividade vital e na divisão das células de fungos, plantas e animais pertence ao núcleo e aos cromossomos nele localizados. A maioria das células desses organismos possui um único núcleo, mas também existem células multinucleadas, como as células musculares. O núcleo está localizado no citoplasma e possui formato redondo ou forma oval. É coberto por uma concha composta por duas membranas. O envelope nuclear possui poros por onde ocorre a troca de substâncias entre o núcleo e o citoplasma. O núcleo é preenchido com suco nuclear, no qual estão localizados os nucléolos e os cromossomos.

Nucléolos- são “oficinas de produção” de ribossomos, que são formados a partir do RNA ribossômico produzido no núcleo e de proteínas sintetizadas no citoplasma.

A principal função do núcleo - armazenamento e transmissão de informações hereditárias - está associada a cromossomos. Cada tipo de organismo possui seu próprio conjunto de cromossomos: um certo número, forma e tamanho.

Todas as células do corpo, exceto as células sexuais, são chamadas somático(do grego soma- corpo). As células de um organismo da mesma espécie contêm o mesmo conjunto de cromossomos. Por exemplo, em humanos, cada célula do corpo contém 46 cromossomos, na mosca da fruta Drosophila - 8 cromossomos.

As células somáticas, via de regra, possuem um conjunto duplo de cromossomos. É chamado diplóide e é denotado por 2 n. Então, uma pessoa tem 23 pares de cromossomos, ou seja, 2 n= 46. As células sexuais contêm metade dos cromossomos. É solteiro ou haplóide, conjunto. Pessoa tem 1 n = 23.

Todos os cromossomos em células somáticas, ao contrário dos cromossomos nas células germinativas, são pareados. Os cromossomos que compõem um par são idênticos entre si. Os cromossomos emparelhados são chamados homólogo. Os cromossomos que pertencem a pares diferentes e diferem em forma e tamanho são chamados não homólogo(Fig. 8).

Em algumas espécies, o número de cromossomos pode ser o mesmo. Por exemplo, o trevo vermelho e as ervilhas têm 2 n= 14. No entanto, seus cromossomos diferem na forma, tamanho e composição de nucleotídeos das moléculas de DNA.

Arroz. 8. Conjunto de cromossomos em células de Drosophila.

Arroz. 9. Estrutura cromossômica.

Para compreender o papel dos cromossomos na transmissão da informação hereditária, é necessário familiarizar-se com sua estrutura e composição química.

Os cromossomos de uma célula que não se divide parecem fios longos e finos. Antes da divisão celular, cada cromossomo consiste em duas fitas idênticas - cromátide, que estão conectados entre as cinturas da cintura - (Fig. 9).

Os cromossomos são compostos de DNA e proteínas. Como a composição de nucleotídeos do DNA varia entre as espécies, a composição dos cromossomos é única para cada espécie.

Cada célula, exceto as bacterianas, possui um núcleo no qual estão localizados os nucléolos e os cromossomos. Cada espécie é caracterizada por um determinado conjunto de cromossomos: número, forma e tamanho. Nas células somáticas da maioria dos organismos o conjunto de cromossomos é diplóide, nas células sexuais é haplóide. Cromossomos emparelhados são chamados de homólogos. Os cromossomos são compostos de DNA e proteínas. As moléculas de DNA garantem o armazenamento e a transmissão de informações hereditárias de célula para célula e de organismo para organismo.

Depois de trabalhar nesses tópicos, você deverá ser capaz de:

1. Explique em quais casos um microscópio óptico (estrutura) ou um microscópio eletrônico de transmissão deve ser usado.
2. Descreva a estrutura da membrana celular e explique a relação entre a estrutura da membrana e sua capacidade de trocar substâncias entre a célula e seu ambiente.
3. Definir os processos: difusão, difusão facilitada, transporte ativo, endocitose, exocitose e osmose. Indique as diferenças entre esses processos.
4. Nomeie as funções das estruturas e indique em quais células (vegetais, animais ou procarióticas) elas estão localizadas: núcleo, membrana nuclear, nucleoplasma, cromossomos, membrana plasmática, ribossomo, mitocôndria, parede celular, cloroplasto, vacúolo, lisossomo, retículo endoplasmático liso (agranular) e rugoso (granular), centro celular, aparelho de Golgi, cílio, flagelo, mesossoma, pili ou fímbrias.
5. Cite pelo menos três sinais pelos quais uma célula vegetal pode ser distinguida de uma célula animal.
6. Liste as diferenças mais importantes entre células procarióticas e eucarióticas.

Ivanova TV, Kalinova GS, Myagkova A.N. "Biologia Geral". Moscou, "Iluminismo", 2000

• Tópico 1. "Membrana plasmática". §1, §8 páginas 5;20
• Tópico 2. "Gaiola". §8-10 pp. 20-30
• Tópico 3. "Célula procariótica. Vírus." §11 pp.31-34

MEMBRANA PLASMA, ESTRUTURA E FUNÇÕES. ESTRUTURAS FORMADAS POR UMA MEMBRANA PLASMA

Começamos a histologia estudando a célula eucariótica, que é o sistema mais simples dotado de vida. Ao examinar uma célula ao microscópio óptico, obtemos informações sobre seu tamanho, forma, e essas informações estão associadas à presença de limites ligados à membrana nas células. Com o desenvolvimento da microscopia eletrônica (EM), nossas ideias sobre a membrana como uma linha divisória claramente definida entre a célula e o meio ambiente mudaram, porque descobriu-se que na superfície da célula existe estrutura complexa, consistindo nos seguintes 3 componentes:

1. Componente supramembrana(glicocálice) (5 - 100 nm);

2. Membrana de plasma(8 - 10nm);

3. Componente submembrana(20 - 40nm).

Ao mesmo tempo, os componentes 1 e 3 são variáveis ​​e dependem do tipo de célula. A estrutura mais estática parece ser a estrutura da membrana plasmática, que consideraremos.

Membrana de plasma. O estudo do plasmalema sob condições EM levou à conclusão de que sua organização estrutural é uniforme, na qual tem o aspecto de uma linha trilaminar, onde as camadas interna e externa são eletrodensas, e a camada mais larga localizada entre elas parece ser eletrotransparente. Este tipo de organização estrutural da membrana indica sua heterogeneidade química. Sem tocar na discussão sobre esse assunto, estipularemos que o plasmalema é composto por três tipos de substâncias: lipídios, proteínas e carboidratos.

Lipídios, que fazem parte das membranas, têm propriedades anfifílicas devido à presença em sua composição de grupos hidrofílicos e hidrofóbicos. A natureza anfipática dos lipídios da membrana promove a formação de uma bicamada lipídica. Neste caso, dois domínios são distinguidos nos fosfolipídios de membrana:

A) fosfato - a cabeça da molécula, as propriedades químicas deste domínio determinam sua solubilidade em água e é denominado hidrofílico;

b) cadeias acil, que são ácidos graxos esterificados - estes são domínio hidrofóbico.

Tipos de lipídios de membrana: A principal classe de lipídios nas membranas biológicas são os fosfolipídios; Veja a Fig.1

Arroz. 1: Tipos de lipídios de membrana

Biomembranas- é uma camada dupla lipídios anfifílicos (bicamada lipídica). Num ambiente aquoso, tais moléculas anfifílicas formam espontaneamente uma bicamada, na qual as partes hidrofóbicas das moléculas estão orientadas uma para a outra e as partes hidrofílicas para a água. Veja a fig. 2

Arroz. 2: Esquema da estrutura da biomembrana

As membranas contêm os seguintes tipos de lipídios:

1. Fosfolipídios;

2. Esfingolipídios- “cabeças” + 2 “caudas” hidrofóbicas;

3. Glicolipídios.

Colesterol (CL)- está localizado na membrana principalmente na zona intermediária da bicamada, é anfifílico e hidrofóbico (exceto para um grupo hidroxila). A composição lipídica afeta as propriedades das membranas: a relação proteína/lipídio é próxima de 1:1, porém, as bainhas de mielina são enriquecidas em lipídios e as membranas internas são enriquecidas em proteínas.

Métodos para empacotar lipídios anfifílicos:

1. Bicamadas(membrana lipídica);

2. Lipossomas- esta é uma vesícula com duas camadas de lipídios, enquanto as superfícies interna e externa são polares;

3. Micelas- a terceira variante da organização dos lipídios anfifílicos é uma vesícula, cuja parede é formada por uma camada de lipídios, enquanto suas extremidades hidrofóbicas estão voltadas para o centro da micela e seu ambiente interno não é aquoso, mas hidrofóbico.

A forma mais comum de empacotamento de moléculas lipídicas é a sua formação plano bicamada de membrana. Lipossomas e micelas são formas de transporte rápido que garantem a transferência de substâncias para dentro e para fora da célula. Na medicina, os lipossomas são usados ​​para transportar substâncias solúveis em água e as micelas são usadas para transportar substâncias solúveis em gordura.

Proteínas de membrana

1. Integral (incluído nas camadas lipídicas);

2. Periférico. Veja a fig. 3

Integral (proteínas transmembrana):

1. Monotópico- (por exemplo, glicoforina. Eles atravessam a membrana 1 vez) e são receptores, enquanto seu domínio externo - extracelular - pertence à parte de reconhecimento da molécula;

2.Politópico- penetram repetidamente na membrana - também são proteínas receptoras, mas ativam a via de transmissão do sinal para dentro da célula;

3.Proteínas de membrana associadas a lipídios;

4. Proteínas de membrana, relacionado a carboidratos.

Arroz. 3: Proteínas de membrana

Proteínas periféricas:

Eles não estão incorporados na bicamada lipídica nem ligados covalentemente a ela. Eles são mantidos juntos por interações iônicas. Proteínas periféricas estão associadas a proteínas integrais na membrana devido à interação - proteína-proteína interações.

1. Espectrina, que está localizado na superfície interna da célula;

2.Fibronectina, localizado na superfície externa da membrana.

Proteínas - geralmente constituem até 50% da massa da membrana. Em que proteínas integrais executar as seguintes funções:

a) proteínas de canais iônicos;

b) proteínas receptoras.

A proteínas de membrana periférica (fibrilar, globular) desempenham as seguintes funções:

a) externo (proteínas receptoras e de adesão);

b) interno - proteínas do citoesqueleto (espectrina, anquirina), proteínas do sistema segundo mensageiro.

Canais iônicos- são canais formados por proteínas integrais, formam um pequeno poro por onde passam os íons ao longo de um gradiente eletroquímico; Maioria canais famosos- estes são canais para Na, K, Ca, Cl.

Existem também canais de água - estes são aquaporinas (eritrócitos, rim, olho).

Componente supramembrana - glicocálice, espessura 50 nm. Estas são regiões de carboidratos de glicoproteínas e glicolipídios que fornecem uma carga negativa. Sob o EM há uma camada solta de densidade moderada cobrindo a superfície externa do plasmalema. Além dos componentes de carboidratos, o glicocálix contém proteínas de membrana periférica (semi-integrais). Suas áreas funcionais estão localizadas na zona supramembrana - são as imunoglobulinas. Veja a fig. 4

Função do glicocálix:

1. Desempenhe um papel receptores;

2. Reconhecimento intercelular;

3. Interações intercelulares(interações adesivas);

4. Receptores de histocompatibilidade;

5. Zona de adsorção enzimática(digestão parietal);

6. Receptores hormonais.

Arroz. 4: Glicocálice e proteínas submembrana

Componente submembrana - a zona mais externa do citoplasma, geralmente apresenta relativa rigidez e esta zona é especialmente rica em filamentos (d = 5-10 nm). Supõe-se que as proteínas integrais que constituem a membrana celular estão direta ou indiretamente associadas aos filamentos de actina situados na zona submembrana. Ao mesmo tempo, foi comprovado experimentalmente que durante a agregação de proteínas integrais, a actina e a miosina localizadas nesta zona também se agregam, o que indica a participação dos filamentos de actina na regulação da forma celular.