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

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

Numerosas moléculas de proteína estão imersas na camada bilipídica. Alguns deles estão 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, passa seletivamente as substâncias necessárias para a célula e remove produtos metabólicos e também fornece comunicação entre as células.

A função de barreira, delimitadora da membrana fornece uma dupla camada de lipídios. Não permite que o conteúdo da célula se espalhe, misture com meio Ambiente ou fluido intercelular, e impede a penetração de substâncias perigosas na célula.

Algumas das funções mais importantes do cito membrana de plasma realizado à custa das proteínas nele imersas. Com a ajuda de proteínas receptoras, ele pode perceber várias irritações em sua superfície. As proteínas de transporte formam os canais mais finos através do qual potássio, cálcio e outros íons de pequeno diâmetro passam para dentro e para fora da célula. Proteínas - fornecem processos vitais em si.

Grandes partículas de alimentos que são incapazes de passar por canais finos de membrana entram na célula por fagocitose ou pinocitose. O nome comum para esses processos é endocitose.

Como ocorre a endocitose - a penetração de grandes partículas de alimentos na célula

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

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

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

As células vegetais cobertas sobre a membrana com uma camada sólida da parede celular não são capazes de fagocitose.

O processo inverso da endocitose é a exocitose. Substâncias sintetizadas (por exemplo, hormônios) são empacotadas em vesículas de membrana, aproximam-se, são incorporadas a ela e o conteúdo da vesícula é ejetado da célula. Assim, a célula também pode se livrar de produtos metabólicos desnecessários.

A membrana plasmática, ou membrana plasmática, é a camada superficial estruturada da célula, formada pelo citoplasma vital. Essa estrutura periférica determina a conexão da célula com o ambiente, sua regulação e proteção. Sua superfície geralmente possui saliências e dobras, o que contribui para a conexão das células entre si.

A parte viva da célula é um sistema estruturado, ordenado e limitado por membrana de biopolímeros e estruturas de membrana interna envolvidas na totalidade dos processos metabólicos e energéticos que mantêm e reproduzem todo o sistema como um todo.

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

Por papel biológico proteínas de membrana podem ser divididos em três grupos: enzimas, proteínas receptoras e proteínas estruturais. Diferentes tipos de membranas geralmente têm seu próprio conjunto de proteínas enzimáticas. As proteínas receptoras, via de regra, estão contidas nas membranas de superfície para a recepção de hormônios, reconhecimento da superfície de células vizinhas, vírus, etc. As proteínas estruturais estabilizam as membranas e participam da formação de complexos polienzimáticos. Uma parte 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 é representado por glicerolipídios, esfingolipídios, colesterol, etc. A principal característica dos lipídios de membrana é sua anfipaticidade, ou seja, a presença de dois grupos de qualidade diferente em sua composição. A parte não polar (hidrofóbica) é representada por resíduos de ácidos graxos superiores. O papel do grupo hidrofílico polar é desempenhado pelos 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 de estruturais, os fosfolipídios também desempenham funções específicas - eles participam da transferência de elétrons, determinam a semipermeabilidade das membranas, ajudam a estabilizar a conformação ativa das moléculas enzimáticas criando uma estrutura hidrofóbica

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

As membranas de alguns tipos de células têm uma estrutura assimétrica e propriedades funcionais desiguais. Assim, algumas substâncias tóxicas exercem grande influência no lado externo da membrana; a metade externa da camada bilicida de eritrócitos contém mais lipídios contendo colina. A assimetria também se manifesta em diferentes espessuras das camadas da membrana interna e externa.

Uma propriedade importante das estruturas da membrana celular é a sua capacidade de auto-montagem após um efeito destrutivo de certa intensidade. A capacidade de se regenerar grande importância em reações adaptativas de células de organismos vivos.

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

muitas vezes formando estruturas globulares - um tipo de mosaico de membranas - caracterizadas por um certo dinamismo da estrutura (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 em 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 um microscópio eletrônico.

A composição química da membrana plasmática que cobre as células vegetais e animais é quase a mesma. Sua organização e ordenação estrutural determinam uma função tão vital das membranas como a permeabilidade do piso - a capacidade de passar seletivamente para dentro da célula e para fora dela várias moléculas e íons. Devido a isso, uma concentração apropriada de íons é criada e mantida na célula e eventos osmóticos ocorrem. As condições também são criadas para o funcionamento normal das células em um ambiente que pode diferir em concentração do conteúdo celular.

As membranas, como os principais elementos estruturais da 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 citoplasmática, formando um retículo endoplasmático através do qual substâncias são transportadas. Eles contêm enzimas e sistemas importantes para transportar ativamente substâncias para dentro da célula e removê-las da célula. A membrana celular, como organelas celulares individuais, é um complexo molecular específico que desempenha várias funções.

Devido às suas características físico-químicas, biológicas e estruturais, as membranas função principal barreira molecular protetora - realiza a regulação dos processos de movimento de substâncias em diferentes direções. O papel das membranas processos de energia, transmissão de impulsos nervosos, reações fotossintéticas, etc.

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

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

Devido ao fato de os lipídios serem insolúveis em água, as membranas com seus conteúdos são formadas onde é necessário criar uma interface com o meio aquoso, por exemplo, na superfície da célula, na superfície do vacúolo ou no retículo endoplasmático. É possível que a formação de camadas lipídicas nas membranas também seja biologicamente conveniente no caso de condições elétricas desfavoráveis ​​na célula, para criar camadas isolantes (dielétricas) no caminho dos elétrons.

A permeação de substâncias através da membrana é endocitose, que se baseia na capacidade da célula de absorver ativamente ou absorver nutrientes do ambiente na forma de pequenas bolhas de fluido (pinocitose) ou partículas sólidas (fagocitose).

A estrutura submicroscópica da membrana determina a formação ou retenção em um certo nível da diferença de potenciais elétricos entre seus lados externo e interno. Há muitas evidências de que esses potenciais estão envolvidos na penetração de substâncias através da membrana plasmática.

Acontece com mais facilidade transporte passivo de substâncias através de membranas; que se baseia no fenômeno de difusão ao longo de um gradiente de concentrações ou potenciais eletroquímicos. É realizado através dos poros das membranas, 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 usando sistemas especiais de transporte, os chamados transportadoras(translocadores). São proteínas específicas de membrana ou complexos funcionais de lipoproteínas que têm a capacidade de se ligar temporariamente às moléculas necessárias em um lado da membrana, transferi-las e liberá-las no outro lado. Essa difusão mediada facilitada por meio 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, em seguida, outra substância transporta na direção oposta / tal processo é chamado difusão da troca.

O transporte transmembranar de íons também é efetivamente realizado por alguns antibióticos - valinomicina, gramicidina, nigericina e outros ionóforos.

Difundido transporte ativo de substâncias através de membranas. Sua característica é a capacidade de transferir substâncias contra o gradiente de concentração, o que inevitavelmente requer custos de energia. Normalmente, esse tipo de transferência transmembrana usa a energia do ATP. Quase todos os tipos de membranas possuem proteínas de transporte especiais com atividade ATPase, como K + -Ma + -ATPase.

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

O glicocálice, ou complexo supramembranar, estando em contato direto com o meio externo, desempenha um papel importante na função receptora do aparelho de superfície das células (fagocitose do bolo alimentar). Também pode desempenhar funções especiais (a glicoproteína dos eritrócitos de mamíferos cria uma carga negativa em sua superfície, o que impede sua aglutinação). O glicocálice das células salinas e as células das seções de reabsorção dos túbulos osmorreguladores e excretores epiteliais são fortemente desenvolvidos.

Os componentes hidratos de carbono do glicocálice, pela extraordinária variedade de ligações químicas e localização da superfície, são marcadores que dão especificidade ao “padrão” da superfície de cada célula, individualizam-na e, assim, garantem o “reconhecimento” uma da outra por células. Acredita-se que os receptores de compatibilidade tecidual também estejam concentrados no glicocálice.

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

Modificações da membrana plasmática. A membrana plasmática de muitas células geralmente possui estruturas superficiais diversas e especializadas. Nesse caso, seções da célula organizadas de forma complexa são formadas: 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 a ajuda de formações ultramicroscópicas na forma de protuberâncias e saliências, zonas de aderências de outras estruturas de comunicação mecânica entre células, especialmente expressas em tecidos limítrofes tegumentares. Eles garantiram a formação e desenvolvimento de tecidos e órgãos de organismos multicelulares.

As microvilosidades são numerosas protuberâncias do citoplasma delimitadas pela membrana plasmática. Muitas microvilosidades foram encontradas na superfície das células do epitélio intestinal e renal. Aumentam a área de contato com o substrato e o ambiente.

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

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

A evolução de muitos órgãos sensoriais receptores em 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 semelhantes a cílios e contendo numerosas dobras de membrana com pigmento sensível à luz. Outros tipos de células receptoras (químicas, auditivas, etc.) também formam estruturas complexas devido a excrescências citoplasmáticas, revestidas por uma membrana plasmática.

Um tipo específico de conexões intercelulares são os plasmodesmos de células vegetais, que são túbulos submicroscópicos penetrando membranas e revestidos por uma membrana plasmática, que assim 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. Plasmamodesma são formados durante a divisão celular, quando a parede celular primária é formada. Funcionalmente, os plasmodesmos integram as células vegetais do corpo em um único sistema de interação - simplast. Com sua ajuda, é assegurada a circulação intercelular de soluções contendo nutrientes orgânicos, íons, gotas lipídicas, partículas virais, etc. Biopotenciais e outras informações também são transmitidas através de plasmodesmos.

Fonte---

Bogdanova, T. L. Manual de Biologia / T.L. Bogdanova [e d.b.]. - K.: Naukova Dumka, 1985. - 585 p.

Palestra número 4.

Número de horas: 2

membrana de plasma

1.

2.

3. Contatos intercelulares.

1. A estrutura da membrana plasmática

A membrana plasmática, ou plasmalema, é uma estrutura periférica superficial que limitaa célula do lado de fora e proporcionando sua conexão com outras células e o ambiente extracelular. Tem uma espessuracerca de 10nm. Entre outras membranas celulares, o plasmalema é o mais espesso. Quimicamente, a membrana plasmática é complexo lipoproteico. 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 representativos encontrados na membrana plasmática são os fosfolipídios, as esfingomielinas e o colesterol. Nas células vegetais, o colesterol é substituído por fitosterol. De acordo com seu papel biológico, as proteínas do plasmalema podem ser divididas em proteínas enzimáticas, proteínas receptoras e estruturais. Os carboidratos do plasmalema fazem parte do plasmalema em estado ligado (glicolipídeos e glicoproteínas).

Atualmente é geralmente aceito modelo de estrutura de mosaico fluido membrana biológica. De acordo com este modelo, a base estrutural da membrana é formada por uma dupla camada de fosfolipídios incrustados com proteínas. As caudas das moléculas se enfrentam em uma dupla camada, enquanto as cabeças polares ficam 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, algumas estão imersas na camada lipídica). A maioria das proteínas não está associada a lipídios de membrana; eles parecem flutuar em um "lago de lipídios". Portanto, as moléculas de proteína são capazes de se mover ao longo da membrana, reunir-se em grupos ou, inversamente, dispersar-se na superfície da membrana. Isso sugere que a membrana plasmática não é uma formação estática e congelada.

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

A membrana plasmática está em constante renovação. Isso ocorre através da formação de pequenas bolhas de sua superfície na célula e incorporando vacúolos de dentro da célula na membrana. Assim, na célula há um fluxo constante de elementos de membrana: da membrana plasmática para o citoplasma (endocitose) e o fluxo de estruturas de membrana do citoplasma para a superfície celular (exocitose). Na circulação de membranas, o papel principal é atribuído ao 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 várias funções importantes:

1) Barreira.A função de barreira da membrana plasmática élimitando a livre difusão de substâncias de célula para célula, evitandovazamento de rotação do conteúdo solúvel em água da célula. Mas desdecomo a célula deve receber os nutrientes necessários, vocêdividem produtos metabólicos finais, regulamconcentrações de íons, então formou mecanismos especiais para a transferência de substâncias através da membrana celular.

2) Transporte.A função de transporte é Garantir a entrada e saída de várias substâncias para dentro e para fora da célula. Uma propriedade importante da membrana é permeabilidade seletiva, ou semipermeabilidade. Passa facilmente em água e solúvel em águagases e repele moléculas polares, como glicose ou aminoácidos.

Existem vários mecanismos para o transporte de substâncias através da membrana:

transporte passivo;

transporte Ativo;

transporte em embalagens de membrana.

Transporte passivo. Difusão -este é o movimento de partículas do meio, levando à transferência desubstâncias de uma área onde sua concentração é alta para uma área com baixa concentraçãoção. Durante o transporte por difusão, a membrana funciona como uma barreira osmótica. A taxa de difusão depende do valormoléculas e sua relativa solubilidade em gorduras. Quanto menos vezesmedidas de moléculas e quanto mais solúveis em gordura (lipofílicas), mais rápido elas se moverão através da bicamada lipídica.A difusão pode ser neutro(transferência de não cobradomoléculas) e leve(com a ajuda de proteínas especiaisnarizes). A difusão facilitada é mais rápida que a difusão neutra.Penetração máximaa água tem a capacidadecomo suas moléculas são pequenas e sem carga. Difusão da água pelas célulasmembrana é chamada osmo peixe-gatoSupõe-se que na célulamembrana para penetraçãoágua e alguns íons essencialmenteexistem "poros" especiais. O número delespequeno, e o diâmetro écerca de 0,3-0,8 nm. Difundem-se mais rapidamente através da membrana bem, facilmente solúvel em lipídios bicamada de uma molécula, por exemplo O, e moléculas polares não carregadasly de pequeno diâmetro (SO, mo chevin).

Transporte de moléculas polares (comaçúcares, aminoácidos), implementadoentregue com a ajuda de transporte de membrana especialproteínas é chamado difusão facilitada. Tais proteínas sãosão encontrados em todos os tipos de membranas biológicas, e cada Qualquer proteína é projetada para transferir moléculas de uma determinada classe sa. As proteínas de transporte são transmembrana, sua cadeia polipeptídica atravessa a bicamada lipídica várias vezes, formando tem através de passagens. Isso garante a transferência desubstâncias através da membrana sem contato direto com ela.Existem duas classes principais de proteínas de transporte: esquilos- transportadores (transportadores) e formador de canais proteínas (brancocanais ki). As proteínas transportadoras transportam moléculas através da membrana alterando primeiro sua configuração. As proteínas formadoras de canais formam membranas preenchidas água dos poros. Quando os poros estão abertos, moléculas de substâncias específicas(geralmente íons inorgânicos de tamanho e carga adequados) passam por eles. Se a molécula da substância transportada não tem carga, então a direção do transporte é determinada pelo gradiente de concentração. Se a molécula é carregada, então em seu transporte, além do gradiente, con concentração, a carga elétrica da membrana também afeta (membranapotencial). O lado interno do plasmalema é geralmente 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 o movimento de substâncias contra um gradiente eletroquímico. É sempre realizado por proteínas trans.porteiros e parentes próximos zan com fonte de energianossa. Na transferência de proteínas chiki tem parcelas encadernação com transportesubstância suscetível. Quanto mais tal tkov se comunica com as coisasquanto maior a velocidadecrescimento do transporte. A transferência seletiva de uma substância é chamada de uniporte. A transferência de várias substâncias é realizada kotran sistemas esportivos. Se a transferência for em uma direção -isto é simporte, se em oposição antiport. Então,por exemplo, a glicose é transportada do fluido extracelular para a célula de maneira uniportal. A transferência de glicose e Na 4 do trato intestinal outúbulos dos rins, respectivamente, para as células do intestino ou sangue é realizado simportalmente, e a transferência de C1 ~ e HCO "é antiport. Presumivelmente Supõe-se que durante a transferência, a conformação reversível mudanças no transportador, o que permite que as substâncias conectadas a ele se movam.

Um exemplo de uma proteína transportadora usada para transportesubstâncias, a energia liberada durante a hidrólise do ATP éN / D + -K + bomba, encontrados na membrana plasmática de todas as células. Na+-K A bomba funciona com o princípio de anti-porta, bombeamento wai Na "da célula e para o interior da célula contra seus efeitos eletroquímicos gradientes. Gradiente Na+ cria pressão osmótica, mantém o volume celular e assegura o transporte de açúcares e aminoácidosnoácidos. O funcionamento desta bomba consome um terço de toda a energia necessária para a atividade vital das células.Ao estudar o mecanismo de ação Na + - K + bomba foi instaladasabe-se que é uma enzima ATPase e uma enzima transmembrana proteína tegra. Na presença Na+ e ATP sob a ação de ATP-O fosfato terminal é separado do ATP e ligado ao resíduoácido aspártico na molécula de ATPase. Molécula de Fos ATPaseforilado, muda sua configuração e Na+ é derivado de células. Após a retirada N / D K" é sempre transportado da célula para dentro da célula. Para fazer isso, o fosfato previamente ligado é clivado da ATPase na presença de K. A enzima é desfosforilada, restaura sua configuração e K1 é "bombeado" para dentro da célula.

A ATPase é formada por duas subunidades, grande e pequena.A grande subunidade consiste em milhares de resíduos de aminoácidos,atravessando a bicamada várias vezes. Tem um catalisador atividade e é capaz de ser reversivelmente fosforilado e desfosforadoperfurado. Grande subunidade no lado citoplasmáticonão tem sítios de ligação Na+ e ATP, e no exterior -sítios de ligação de K+ e ouabaína. A subunidade pequena églicoproteína e sua função ainda não é conhecida.

Na+-K a bomba tem um efeito electrogénico. Ele remove trêsíon carregado positivamente Na f fora da célula e introduz doisíon K Como resultado, uma corrente flui através da membrana, formando um elétronpotencial rico com valor negativo na parte interna da célula em relação à sua superfície externa. Na "-K + a bomba regula o volume da célula, controla a concentração de substânciasdentro da célula, mantém a pressão osmótica, participa na criação do potencial de membrana.

Transporte em embalagens de membrana. Transferência através da membrana de macromoléculas (proteínas, ácidos nucleicos)lote, polissacarídeos, lipoproteínas) e outras partículas é realizada através da formação sequencial e fusão devesículas ligadas à membrana (vesículas). Processo de transporte vesicularpassa por duas etapas. inicialmentemembrana da vesícula e plasmalemaficar juntos e depois mesclar.Para a passagem do estágio 2, é necessáriodimo para que as moléculas de água sejam vocêsão aglomerados por bicamadas lipídicas interativas, que se aproximam umas das outras até uma distância de 1-5 nm. Considera que este processo é ativadoespecial proteínas de fusão(elas isolado até agora apenas de vírus). O transporte vesicular temcaracterística importante - macromoléculas absorvidas ou secretadas,contidos em vesículas, geralmente nãomisturável com outras macromolescélulas ou organelas celulares. Pu vesículas podem se fundir com membranas, que fornecemtroca chivaet de macromoléculas entredu espaço extracelular eo conteúdo da célula. De forma similarmacromoléculas são transferidas de um compartimento celular para outro.

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

pinocitoseproporciona absorção de líquidos e dissolvidossubstâncias na forma de pequenas bolhas ( d =150nm). Fagocitose -é a absorção de partículas grandes, microorganismoschamada ou fragmentos de organelas, células. Ao mesmo tempo, formamXia grandes vesículas, fagossomos ou vacúolos ( d -250 nm ou mais). No função fagocítica protozoário - uma forma de nutrição. Nos mamíferos, a função fagocítica é realizada por macrófagos e células neutras.perfis que protegem o corpo contra infecções, absorvendo micróbios invasores. Os macrófagos também estão envolvidos na utilizaçãoção de células velhas ou danificadas e seus fragmentos (no corpomacrófagos humanos ingerem mais de 100 eritrídeos antigos diariamenterócitos). A fagocitose começa apenas quando a partícula ingeridaliga-se à superfície do fagócito e ativacélulas receptoras nye. Associando partículas com res específicosreceptores de membrana causa a formação de pseudópodes, quecenteio envolve a partícula e, fundindo-se nas bordas, forma uma bolha -fagossomo.Formação de fagossomas e fagocitose propriamente ditacaminha apenas se no processo de envolver a partículaestá constantemente em contato com os receptores do plasmalema, como se "estagnação relâmpago piscando."

Uma parte significativa do material absorvido pela célula pordocitose, termina nos lisossomos. Partículas grandes, incluindoTenha esperança fagossomos que se fundem com os lisossomos para formar fagolisossomos. Líquido e macromoléculas absorvidos durantepinocitose, são inicialmente transferidos para endossomos, quefundem-se com lisossomos para formar endolisossomos. eu estou presente várias enzimas hidrolíticas presentes nos lisossomosro destruir macromoléculas. produtos de hidrólise (aminoácidoslotes, açúcares, nucleotídeos) são transportados dos lisossomos para o citosol, onde são usados ​​pela célula. A maioria dos componentes da membrana vesículas endocíticas de fagossomos e endossomos retornam por exocitose para a membrana plasmática e lá re-desaparecem.lise. O principal significado biológico da endocitose é há um recebimento de blocos de construção devido a digestão de macromoléculas nos lisossomos.

A absorção de substâncias nas células eucarióticas começa noregiões especializadas da membrana plasmática, as chamadasnós somos X fossas bordadas. Em micrografias eletrônicasdepressões parecem invaginações da membrana plasmática, citoplasmacujo lado do tapete é coberto com uma camada fibrosa. camada comofaria fronteira com pequenos poços plaz malemmas. As fossas ocupam cerca de 2% dosobre a superfície da membrana celularsomos eucariontes. Dentro de um minuto as fossas crescem cada vez mais fundo Xia, são atraídos para a jaula e então, estreitando na base, dividido,formando vesículas franjadas.Foi estabelecido que a partir defibroblasto de membranatov dentro de um minuto de flococerca de um quarto demembranas na forma de pu com bordas zyrkov. Bolhas perdem rápido sua fronteira e adquirir um caminhocapacidade de se fundir com o lisossomo.

A endocitose pode ser não específico(constitutivo)e específico(receptor).No endocitose inespecífica a célula assumeabsorve substâncias completamente estranhas a ele, por exemplo, partículas de fuligem,corantes. Primeiro, as partículas são depositadas no glicocálice plasmalema. Especialmente bem precipitado (adsorvido) em grupos de proteínas carregados positivamente, uma vez que o glicocálice carrega carga negativa. Em seguida, a morfologia celular mudamembranas. Pode afundar, formando invaginações(invaginação), ou, inversamente, formar excrescências, que parecem se somar, separando pequenos volumes meio líquido. A formação de invaginações é mais característica para células do epitélio intestinal, amebas e excrescências - para fagócitos e fibroblastos. Esses processos podem ser bloqueados por inibidoresrespirando. As vesículas resultantes são endossomos primários que podem se fundir entre si, aumentando de tamanho. No futuro, eles se juntarão misturam-se com lisossomos, transformando-se em um endolisossomo - um digestor novo vacúolo. A intensidade da pinocitose inespecífica em fase líquida atéloucamente alto. Os macrófagos formam até 125, e as células epiteliais finamenteº intestino até mil pinossom por minuto. A abundância de pinossomas leva ao fato de que o plasmalema é rapidamente gasto na formação de múltiplosa presença de pequenos vacúolos. A recuperação da membrana é bastante rápida.tro durante a reciclagem no processo de exocitose devido ao retorno de wakuoles e sua incorporação no plasmalema. Nos macrófagos, todo o plasmaA membrana clássica é substituída em 30 minutos e nos fibroblastos em 2 horas.

Uma maneira mais eficiente de absorver do fluido extracelularmacromoléculas específicas do osso é pt específico docitose(mediado por receptores). As macromoléculas nestese ligam a receptores complementares na superfícieas células se acumulam na fossa delimitada e, em seguida, 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 ao receptortoros são chamados ligantes. Com a ajuda do receptor endocitose em muitas células animais é a absorçãocolesterol extracelular meio Ambiente.

A membrana plasmática participa da remoção de substâncias da célula (exocitose). Neste caso, os vacúolos se aproximam do plasmalema. Nos pontos de contato, o plasmolema 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. Assim, na membrana plasmática alguns ciliados ciliares apresentam certas áreas com o arranjo correto de grandes glóbulos de proteínas integrais. Nomucocistos e tricocistos de ciliados completamente prontos para secreção, na parte superior do plasmalema há uma corola de glóbulos integraisproteínas. Essas seções da membrana de mucocistos e tricocistos de soprikaaderir à superfície da célula.Uma exocitose peculiar é observada em neutrófilos. Eles falamsóbrio em certas condições lançamento no ambientesoprar seus lisossomos. Em alguns casos, são formados pequenos crescimentos do plasmalema contendo lisossomos, que então se desprendem e passam para o meio ambiente. Em outros casos, há invaginação do plasmalema profundamente na célula e sua captura de lisossomos, localizados nyh longe da superfície da célula.

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

Função receptora do plasmalema. Este do principal, universal para todas as células, é refunção receptora do plasmalema. Ele define a interaçãocélulas entre si e com o ambiente.

Toda a variedade de interações intercelulares informacionais pode ser representada esquematicamente como uma cadeia dereações sinal-receptor-segundo mensageiro-resposta (conceito sinal-resposta).Sinais transmitem informações de célula para célulanovas moléculas que são produzidas em algumas células eafetar fisicamente outras pessoas sensíveis ao sinal (células-mi sheni). Molécula de sinal - intermediário primário vinculativo etsya com receptores localizados nas células-alvo, reagem apenas para determinados sinais. Moléculas de sinal - ligantes- aproximam-se de seu receptor como uma chave de uma fechadura. Ligando-mi para receptores de membrana (receptores de plasmalema) émoléculas hidrofílicas, hormônios peptídicos, neuromídia tori, citocinas, anticorpos e para receptores nucleares - gordura moléculas solúveis, hormônios esteróides e tireoidianos, vitamina DComo receptores no topoAs células podem atuar como proteínasmembranas ou elementos glicocalíticosca - polissacarídeos e glicoproteínas.Acredita-se que a sensibilidadepara separar áreas de substâncias, espalharsan ao longo da superfície da célula oubranas em pequenas bandas. Sim, emsuperfície das células procarióticase células animais há limitesum número fixo de lugares com os quais eles podemligar partículas virais. memeesquilos (portadores e canaly) aprender, interagir e transferirusar apenas certas substâncias.Os receptores celulares estão envolvidostransmissão de sinais da superfície da célula para o interior.Diversidade e especificidadeuma vala de receptores na superfície da célulaleva a um sistema muito complexosomos marcadores para distinguirpróprias células de estranhos. Células semelhantesinteragem entre si, suas superfícies podem ficar juntas (conjugação emprotozoários, formação de tecidos em organismos multicelulares). As células não percebemmarcadores comuns, bem como aqueles que diferem emboro de marcadores determinantessão dilacerados ou rejeitados.Após a formação do complexo receptor-ligante,proteínas transmembranares: conversor de proteínas, potenciador de proteínas.Como resultado, o receptor muda sua conformação e interaçãonão com precursor celular do segundo mensageiro ka- mensageiro.Os mensageiros podem ser cálcio ionizado, fosfolipopara C, adenilato ciclase, guanilato ciclase. Influenciado pelo mensageiroativação de enzimas envolvidas na síntese monofosfatos cíclicos - AMP ou HMF. Estes últimos alteram o ativoA presença de dois tipos de enzimas proteína quinase no citoplasma da célula, levando à fosforilação de inúmeras proteínas intracelulares.

A formação mais comum de AMPc, sob a ação dea secreção de vários hormônios - tiroxina, cortisona, progesterona, aumenta, a quebra de glicogênio no fígado e nos músculos aumenta,frequência e força cardíaca, osteodestruição, absorção de água nos túbulos do néfron.

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

Sob a ação do cGMP, a secreção de insulina pelo pâncreas, histamina pelos mastócitos, serotoninabócitos, o tecido muscular liso é reduzido.

Em muitos casos, após a formação do complexo receptor-ligantehá uma mudança no potencial de membrana, que por sua vez leva a uma mudança na permeabilidade do plasmalema ealguns processos na célula.

A membrana plasmática contém receptores específicos tori respondendo a fatores físicos. Assim, nas bactérias fotossintéticas, as clorofilas estão localizadas na superfície da célula,reagindo à luz. Em animais fotossensíveis no plasmaExiste todo um sistema de proteínas fogorreceptoras na membrana cáustica -rodopsinas, com a qual o estímulo luminoso transformaé convertido em um sinal químico e, em seguida, em um impulso elétrico.

3. Contatos intercelulares

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

§ Contato simples.Um simples contato é encontrado entre a maioria das células de várias origens adjacentes umas às outras. Representa a convergência das membranas plasmáticas das células vizinhas a uma distância de 15-20 nm. Neste caso, ocorre a interação das camadas de glicocálice de células vizinhas.

§ Contato apertado (fechado). Com essa conexão, as camadas externas das duas membranas plasmáticas ficam o mais próximas possível. A reaproximação é tão densa que há uma espécie de fusão de seções das membranas plasmáticas de duas células vizinhas. A fusão das membranas não ocorre em toda a área de contato estreito, mas é uma série de pontos de convergência das membranas. O papel do contato apertado é conectar mecanicamente as células umas às outras. Essa área é impenetrável para macromoléculas e íons e, portanto, bloqueia, delimita as lacunas intercelulares (e, junto com elas, o ambiente interno do corpo) do ambiente externo.

§ O patch de adesão, ou desmossoma. O desmossoma é uma pequena área de até 0,5 µm de diâmetro. Na zona do desmossoma do lado do citoplasma, há uma área de fibrilas finas. O papel funcional dos desmossomos está principalmente na conexão mecânica entre as células.

§ Contato da lacuna, 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. Na estrutura dos plasmolemas, estão localizados complexos proteicos especiais (conexons). Uma conexão na membrana plasmática da célula é precisamente oposta por uma conexão na membrana plasmática da célula vizinha. Como resultado, um canal é formado de uma célula para outra. Os conexons 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. As sinapses são áreas de contato entre duas células especializadas na transmissão unidirecional 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, um grande número de pequenos vacúolos (vesículas sinápticas) contendo o neurotransmissor são revelados. No momento da passagem do impulso nervoso, as vesículas sinápticas ejetam o neurotransmissor na fenda sináptica. O mediador interage com os sítios receptores da membrana pós-sináptica, o que acaba levando à transmissão de um impulso nervoso. Além de transmitir um impulso nervoso, as sinapses fornecem uma conexão rígida entre as superfícies de duas células em interação.

§ Plasmodesma.Este tipo de comunicação intercelular é encontrado em plantas. Os plasmodesmos são canais tubulares finos que conectam duas células adjacentes. O diâmetro desses canais é geralmente de 40-50 nm. Os plasmodesmos passam através da parede celular que separa as células. Em células jovens, o número de plasmodesmos pode ser muito alto (até 1000 por célula). Com o envelhecimento das células, seu número diminui devido a rupturas com o aumento da espessura da parede celular. O papel funcional dos plasmodesmos é garantir a circulação intercelular de soluções contendo nutrientes, íons e outros compostos. Plasmodesmata infecta células com vírus de plantas.

Estruturas especializadas da membrana plasmática

O plasmalema de muitas células animais forma excrescências 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 o topo arredondado. As microvilosidades são características das células epiteliais, mas também são encontradas em células de outros tecidos. As microvilosidades têm cerca de 100 nm de diâmetro. Seu número e comprimento são diferentes em diferentes tipos de células. O significado das microvilosidades está em um aumento significativo na área da 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 atividade vital. Em cada célula ocorre o metabolismo e a conversão de energia. A divisão celular está subjacente aos processos de crescimento e reprodução dos organismos. Assim, a célula é uma unidade de estrutura, desenvolvimento e reprodução dos organismos.

A célula só pode existir como um sistema integral, indivisível em partes. A integridade celular é fornecida por membranas biológicas. Uma célula é um elemento de um sistema de nível superior - um organismo. Partes e organelas de uma célula, consistindo de moléculas complexas, são sistemas completos posto inferior.

Uma célula é um sistema aberto conectado com o meio ambiente através da troca de matéria e energia. Este é um sistema funcional em que cada molécula desempenha determinadas funções. A célula tem estabilidade, capacidade de autorregulação e autorreprodução.

A célula é um sistema autônomo. O sistema genético controlador 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 cláusulas 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 substância não celular, como se pensava anteriormente.

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

A teoria celular moderna inclui as seguintes disposições:

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

2) as células de organismos de diferentes reinos da vida selvagem são semelhantes em estrutura, composição química, metabolismo e as principais manifestações de 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 compostos de tecidos.

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

Inventado nos anos 40. século 20 Um microscópio eletrônico dá ampliação de dezenas e centenas de milhares de vezes. O microscópio eletrônico usa um fluxo de elétrons em vez de luz e campos eletromagnéticos em vez de lentes. Portanto, o microscópio eletrônico fornece uma imagem clara em ampliações muito maiores. Com a ajuda de tal microscópio, foi possível estudar a estrutura das organelas celulares.

A estrutura e composição das organelas celulares é estudada usando o método centrifugação. Tecidos esmagados com membranas celulares destruídas são colocados em tubos de ensaio e girados em uma centrífuga em alta velocidade. O método é baseado no fato de que diferentes organelas celulares têm diferentes massas e densidades. Organelas mais densas são precipitadas em um tubo de ensaio quando baixas velocidades 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, de uma ou mais células em um meio nutritivo especial, você pode obter um grupo do mesmo tipo de células animais ou vegetais e até cultivar uma planta inteira. Usando este método, você pode obter uma resposta para a questão de como vários tecidos e órgãos do corpo são formados a partir de uma célula.

As principais provisões da teoria celular foram formuladas pela primeira vez por M. Schleiden e T. Schwann. Uma célula é uma unidade de estrutura, vida, reprodução e desenvolvimento de todos os organismos vivos. Para estudar as células, são utilizados métodos de microscopia, centrifugação, cultura de células e tecidos, etc.

Células de fungos, plantas e animais têm muito em comum não apenas na composição química, mas também na estrutura. Quando uma célula é examinada ao microscópio, várias estruturas são visíveis nela - organelas. 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 pode ver: a membrana é formada por duas camadas de lipídios, e as moléculas de proteína penetram na espessura da membrana.

A principal função da membrana plasmática transporte. Garante o fornecimento de nutrientes à célula e a remoção de produtos metabólicos dela.

Uma propriedade importante da membrana é permeabilidade seletiva, ou semi-permeabilidade, permite que a célula interaja com o ambiente: apenas certas substâncias entram e saem dele. Pequenas moléculas de água e algumas outras substâncias entram na célula por difusão, em parte através dos poros da membrana.

Açúcares, ácidos orgânicos, sais são dissolvidos no citoplasma, a seiva celular dos vacúolos das células vegetais. Além disso, sua concentração na célula é muito maior do que no meio ambiente. Quão mais concentração dessas substâncias na célula, mais ela absorve água. Sabe-se que a água é constantemente consumida pela célula, devido ao que a concentração de seiva celular aumenta e a água entra novamente na célula.

A entrada de moléculas maiores (glicose, aminoácidos) na célula é proporcionada pelas proteínas transportadoras da membrana, que, combinando-se com as moléculas das substâncias transportadas, as transportam através da membrana. Enzimas que quebram o ATP estão envolvidas neste processo.

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

Figura 2. A estrutura da membrana plasmática.
1 - esquilos perfurantes, 2 - esquilos submersos, 3 - esquilos externos

Figura 3. Esquema de pinocitose e fagocitose.

Moléculas ainda maiores de proteínas e polissacarídeos entram na célula por fagocitose (do grego. fagos- devorando e papagaios- vaso, célula) e gotas de líquido - por pinocitose (do grego. pinot- beber e papagaios) (Fig. 3).

As células animais, ao contrário das células vegetais, são circundadas por um "casaco de pele" macio e flexível, formado principalmente por moléculas de polissacarídeos, que, ao se ligarem a algumas proteínas e lipídios da membrana, envolvem a célula por fora. A composição dos polissacarídeos é específica para diferentes tecidos, devido aos quais as células "reconhecem" umas às outras e se conectam.

As células vegetais não têm esse "casaco de pele". Eles têm uma membrana cheia de poros acima da membrana plasmática. parede celular composto predominantemente por celulose. Os fios do citoplasma se estendem de célula em célula através dos poros, conectando as células umas às outras. É assim que a conexão entre as células é realizada 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 têm parede celular, apenas composição química seu outro. Nos fungos, consiste em uma substância semelhante à quitina.

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

Você sabe que a maior parte da célula é citoplasma. Consiste em água, aminoácidos, proteínas, carboidratos, ATP, íons de substâncias não orgânicas. O citoplasma contém o núcleo e as organelas da célula. Nela, as substâncias se movem de uma parte da célula para outra. O citoplasma garante a interação de todas as organelas. É aqui que ocorrem as reações químicas.

Todo o citoplasma é permeado por finos microtúbulos de proteínas, formando citoesqueleto celular devido ao qual mantém a sua forma permanente. O citoesqueleto da célula 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 arredondadas (veja a Fig. 1), as moléculas de substâncias orgânicas complexas são quebradas em moléculas mais simples com a ajuda de enzimas hidrolíticas. Por exemplo, as proteínas são decompostas em aminoácidos, polissacarídeos em monossacarídeos, gorduras em glicerol 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 contidas neles podem digerir a própria célula. Portanto, às vezes os lisossomos são chamados de "ferramentas para matar a célula".

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 bastonetes, filamentosas ou esféricas, delimitadas do citoplasma por duas membranas (Fig. 4). A membrana externa é lisa, enquanto a membrana interna forma dobras - cristas que aumentam sua superfície. As enzimas envolvidas nas reações de oxidação de substâncias orgânicas em dióxido de carbono e água estão localizadas na membrana interna. Nesse caso, é liberada energia, que é armazenada pela célula em moléculas de ATP. Portanto, as mitocôndrias são chamadas de "potências" 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 proteínas - nos ribossomos. O que é um EPS? Este é um sistema de túbulos e cisternas, cujas paredes são formadas por uma membrana. Permeiam todo o citoplasma. Através dos canais ER, as substâncias se movem para diferentes partes da célula.

Há um EPS liso e áspero. Carboidratos e lipídios são sintetizados na superfície do EPS liso com a participação de enzimas. A rugosidade do EPS é dada por pequenos corpos arredondados localizados nele - ribossomos(ver Fig. 1), que estão envolvidos na síntese de proteínas.

A síntese de substâncias orgânicas ocorre em plastídios encontrada 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. Esquema da estrutura do cloroplasto.
1.- membrana externa; 2.- membrana interna; 3.- conteúdo interno do cloroplasto; 4. - dobras da membrana interna, recolhidas em "pilhas" e formando grana.

Em plastídios incolores - leucoplastos(do grego. leuco- branco e plastos- criado) o amido se acumula. Os tubérculos de batata são muito ricos em leucoplastos. A cor amarela, laranja e vermelha é dada a frutas e flores cromoplastos(do grego. cromada- cor e plastos). Eles sintetizam os pigmentos envolvidos na fotossíntese, - carotenóides. Na vida vegetal, a importância cloroplastos(do grego. cloros- esverdeado e plastos) - plastídios verdes. Na figura 6, você pode ver que os cloroplastos são cobertos por duas membranas: externa e interna. A membrana interna forma dobras; entre as dobras há bolhas empilhadas em pilhas - grãos. Os grãos contêm moléculas de clorofila que estão envolvidas na fotossíntese. Cada cloroplasto contém cerca de 50 grãos dispostos em um padrão quadriculado. Este arranjo garante a iluminação máxima de cada grão.

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

Nas células vegetais, parte dos nutrientes de reserva, bem como os produtos de decomposição, 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 não ocupam mais de 5% de seu volume.

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

Na Figura 7 você vê um sistema de cavidades cercado por uma membrana. isto complexo de Golgi, que desempenha várias funções na célula: participa do acúmulo e transporte de substâncias, sua remoção da célula, a formação de lisossomos, a membrana celular. Por exemplo, as moléculas de celulose entram na cavidade do complexo de Golgi, que, com a ajuda de bolhas, se movem para a superfície da célula e são incluídas na membrana celular.

A maioria das células se reproduz por divisão. Este processo envolve centro celular. Consiste em dois centríolos circundados por citoplasma denso (ver Fig. 1). No início da divisão, os centríolos divergem em direção aos pólos da célula. Os filamentos de proteínas divergem deles, que se conectam aos cromossomos e garantem sua distribuição uniforme entre duas células-filhas.

Todas as organelas da célula estão intimamente interligadas. Por exemplo, as moléculas de proteína são sintetizadas nos ribossomos, são transportadas através dos canais ER para partes diferentes células, e as proteínas são destruídas nos lisossomos. As moléculas recém-sintetizadas são usadas para construir estruturas celulares ou acumular no citoplasma e 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 DA CÉLULA

O papel mais importante na atividade vital e divisão celular de fungos, plantas e animais pertence ao núcleo e aos cromossomos localizados nele. 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 tem uma forma arredondada ou forma oval. É coberto com uma concha composta por duas membranas. A membrana nuclear possui poros através dos quais ocorre a troca de substâncias entre o núcleo e o citoplasma. O núcleo é preenchido com suco nuclear, que contém os nucléolos e os cromossomos.

Nucléolos são "oficinas para a produção" de ribossomos, que são formados a partir de RNA ribossômico formado no núcleo e proteínas sintetizadas no citoplasma.

A principal função do núcleo - o armazenamento e transmissão de informações hereditárias - está associada à cromossomos. Cada tipo de organismo tem 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. peixe-gato- 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 geralmente têm um conjunto duplo de cromossomos. É chamado diplóide e denotado 2 n. Então, uma pessoa tem 23 pares de cromossomos, ou seja, 2 n= 46. As células sexuais contêm metade do número de cromossomos. é solteiro ou haplóide, conjunto. Pessoa 1 n = 23.

Todos os cromossomos em células somáticas, ao contrário dos cromossomos nas células sexuais, são pareados. Os cromossomos que compõem um par são idênticos entre si. Os cromossomos pareados são chamados homólogo. Os cromossomos que pertencem a diferentes pares 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, no trevo vermelho e ervilhas 2 n= 14. No entanto, seus cromossomos diferem em forma, tamanho, composição de nucleotídeos das moléculas de DNA.

Arroz. 8. Um conjunto de cromossomos em células de Drosophila.

Arroz. 9. A estrutura do cromossomo.

Para entender o papel dos cromossomos na transmissão de informações hereditárias, é necessário conhecer sua estrutura e composição química.

Os cromossomos de uma célula que não se divide se parecem com fios longos e finos. Cada cromossomo antes da divisão celular consiste em dois fios idênticos - cromátides, que são conectados entre as aletas de constrição - (Fig. 9).

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

Todas as células, exceto as bactérias, têm um núcleo contendo nucléolos e cromossomos. Cada espécie é caracterizada por um conjunto específico de cromossomos: número, forma e tamanho. Nas células somáticas da maioria dos organismos, o conjunto de cromossomos é diplóide, nas células sexuais é haploide. Cromossomos pareados são chamados de homólogos. Os cromossomos são formados por DNA e proteínas. As moléculas de DNA fornecem armazenamento e transmissão de informações hereditárias de célula para célula e de organismo para organismo.

Tendo trabalhado com esses tópicos, você deve ser capaz de:

1. Diga em que casos é necessário usar um microscópio de luz (estrutura), um microscópio eletrônico de transmissão.
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 o meio ambiente.
3. Definir os processos: difusão, difusão facilitada, transporte ativo, endocitose, exocitose e osmose. Aponte as diferenças entre esses processos.
4. Cite as funções das estruturas e indique em quais células (plantas, 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 principais diferenças entre células procarióticas e eucarióticas.

Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. "Biologia Geral". Moscou, "Iluminismo", 2000

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

MEMBRANA PLASMÁTICA, ESTRUTURA E FUNÇÕES. ESTRUTURAS FORMADAS PELA MEMBRANA PLASMÁTICA

Começaremos a histologia estudando a célula eucariótica, que é o sistema mais simples dotado de vida. Ao examinar uma célula em um microscópio de luz, obtemos informações sobre seu tamanho, forma e essas informações estão associadas à presença de limites limitados por membrana nas células. Com o desenvolvimento da microscopia eletrônica (ME), nossa compreensão da membrana como uma linha divisória claramente definida entre a célula e o meio ambiente mudou, pois descobriu-se que na superfície da célula há estrutura complexa, composto pelos seguintes 3 componentes:

1. componente supramembranar(glicocalix) (5 - 100 nm);

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

3. Componente de submembrana(20-40 nm).

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

Membrana de plasma. O estudo da membrana plasmática em condições de EM levou à conclusão de que sua organização estrutural é uniforme, na qual tem a forma de uma linha trilaminar, onde as camadas interna e externa são eletrodensas, e a camada mais larga localizada entre elas aparece ser transparente ao elétron. Este tipo de organização estrutural da membrana indica sua heterogeneidade química. Sem tocar na discussão sobre esta questão, 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 de grupos hidrofílicos e hidrofóbicos em sua composição. A natureza anfipática dos lipídios da membrana promove a formação de uma bicamada lipídica. Ao mesmo tempo, dois domínios são distinguidos em fosfolipídios de membrana:

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

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

Tipos de lipídios de membrana: A principal classe de lipídios nas membranas biológicas são os fosfolipídios, eles formam a estrutura de uma membrana biológica. Veja a fig.1

Arroz. 1: Tipos de lipídios de membrana

Biomembranasé uma camada dupla lipídios anfifílicos (bicamada lipídica). Em um meio aquoso, essas moléculas anfifílicas formam espontaneamente uma bicamada, na qual as partes hidrofóbicas das moléculas são orientadas umas para as outras e as partes hidrofílicas são orientadas para a água. Veja a fig. 2

Arroz. 2: Diagrama da estrutura de uma biomembrana

A composição das membranas inclui lipídios dos seguintes tipos:

1. Fosfolipídios;

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

3. Glicolipídeos.

Colesterol (CL)- está localizado na membrana principalmente na zona média da bicamada, é anfifílico e hidrofóbico (com exceção de 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 de embalagem para lipídios anfifílicos:

1. Bicamadas(membrana lipídica);

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

3. Micelas- a terceira variante da organização dos lipídios anfifílicos - uma bolha, cuja parede é formada por uma única 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 apartamento 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, enquanto 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

Integrais (proteínas transmembranares):

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

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

3.Proteínas de membrana associadas a lipídios;

4. Proteínas de membrana, associados a carboidratos.

Arroz. 3: Proteínas de membrana

Proteínas periféricas:

Não imerso na bicamada lipídica e não ligado covalentemente a ela. Eles são mantidos juntos por interações iônicas. As proteínas periféricas estão associadas a proteínas integrais na membrana por meio de interação - proteína-proteína interações.

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

2.fibronectina, localizada na superfície externa da membrana.

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

a) proteínas de canal iônico;

b) proteínas receptoras.

MAS proteínas de membrana periférica (fibrilar, globular) executam as seguintes funções:

a) externo (receptor e proteínas de adesão);

b) interno - proteínas do citoesqueleto (espectrina, anquirina), proteínas do sistema de segundos mediadores.

canais iônicos são canais formados por proteínas integrais; eles formam um pequeno poro através do qual os íons passam ao longo do gradiente eletroquímico. A maioria canais famosos são canais para Na, K, Ca, Cl.

Há também canais de água aquoporinas (eritrócitos, rim, olho).

componente supramembranar - glicocálice, espessura 50 nm. Estas são regiões de carboidratos de glicoproteínas e glicolipídios que fornecem uma carga negativa. Sob EM há uma camada solta de densidade moderada cobrindo a superfície externa do plasmalema. A composição do glicocálice, além dos componentes de carboidratos, inclui proteínas de membrana periférica (semi-integrais). Suas áreas funcionais estão localizadas na zona supra-membrana - são imunoglobulinas. Veja a fig. quatro

Função do glicocálice:

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 submembranares

Componente de submembrana - a zona mais externa do citoplasma, geralmente tem uma rigidez relativa e esta zona é especialmente rica em filamentos (d = 5-10 nm). Supõe-se que as proteínas integrais que compõem a membrana celular estejam 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, actina e miosina localizadas nesta zona também se agregam, o que indica a participação de filamentos de actina na regulação da forma celular.