Κυτταρική μεμβράνη - η δομή και η λειτουργία της κυτταρικής μεμβράνης

Πίνακας περιεχομένων:

Κυτταρική μεμβράνη - η δομή και η λειτουργία της κυτταρικής μεμβράνης
Κυτταρική μεμβράνη - η δομή και η λειτουργία της κυτταρικής μεμβράνης
Anonim

Κυτταρική μεμβράνη

κυτταρική μεμβράνη
κυτταρική μεμβράνη

Όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί στη Γη αποτελούνται από κύτταρα και κάθε κύτταρο περιβάλλεται από ένα προστατευτικό κέλυφος - μια μεμβράνη. Ωστόσο, οι λειτουργίες της μεμβράνης δεν περιορίζονται στην προστασία των οργανιδίων και στο διαχωρισμό ενός κυττάρου από το άλλο. Η κυτταρική μεμβράνη είναι ένας πολύπλοκος μηχανισμός που εμπλέκεται άμεσα στην αναπαραγωγή, την αναγέννηση, τη διατροφή, την αναπνοή και πολλές άλλες σημαντικές λειτουργίες του κυττάρου.

Ο όρος "κυτταρική μεμβράνη" χρησιμοποιείται εδώ και περίπου εκατό χρόνια. Η λέξη "μεμβράνη" σε μετάφραση από τα λατινικά σημαίνει "ταινία". Αλλά στην περίπτωση μιας κυτταρικής μεμβράνης, θα ήταν πιο σωστό να μιλάμε για συνδυασμό δύο μεμβρανών που συνδέονται μεταξύ τους με συγκεκριμένο τρόπο, επιπλέον, διαφορετικές πλευρές αυτών των μεμβρανών έχουν διαφορετικές ιδιότητες.

Η κυτταρική μεμβράνη (cytolemma, plasmalemma) είναι μια μεμβράνη τριών στρωμάτων λιποπρωτεΐνης (λίπος-πρωτεΐνη) που διαχωρίζει κάθε κύτταρο από τα γειτονικά κύτταρα και το περιβάλλον και πραγματοποιεί μια ελεγχόμενη ανταλλαγή μεταξύ των κυττάρων και του περιβάλλοντος.

Ο καθοριστικός παράγοντας σε αυτόν τον ορισμό δεν είναι ότι η κυτταρική μεμβράνη διαχωρίζει ένα κύτταρο από το άλλο, αλλά ότι διασφαλίζει την αλληλεπίδρασή του με άλλα κύτταρα και το περιβάλλον. Η μεμβράνη είναι μια πολύ ενεργή, διαρκώς λειτουργική δομή του κυττάρου, στην οποία έχουν ανατεθεί πολλές λειτουργίες από τη φύση. Από το άρθρο μας, θα μάθετε τα πάντα για τη σύνθεση, τη δομή, τις ιδιότητες και τις λειτουργίες της κυτταρικής μεμβράνης, καθώς και για τον κίνδυνο που ενέχει για την ανθρώπινη υγεία οι διαταραχές στη λειτουργία των κυτταρικών μεμβρανών.

Ιστορικό έρευνας κυτταρικής μεμβράνης

Το 1925, δύο Γερμανοί επιστήμονες, ο Γκόρτερ και ο Γκρέντελ, μπόρεσαν να πραγματοποιήσουν ένα πολύπλοκο πείραμα σε ανθρώπινα ερυθρά αιμοσφαίρια, ερυθροκύτταρα. Χρησιμοποιώντας οσμωτικό σοκ, οι ερευνητές έλαβαν τις λεγόμενες «σκιές» - άδεια κελύφη ερυθρών αιμοσφαιρίων, στη συνέχεια τα έβαλαν σε ένα σωρό και μέτρησαν την επιφάνεια. Το επόμενο βήμα ήταν να υπολογιστεί η ποσότητα των λιπιδίων στην κυτταρική μεμβράνη. Χρησιμοποιώντας ακετόνη, οι επιστήμονες απομόνωσαν τα λιπίδια από τις «σκιές» και διαπίστωσαν ότι ήταν αρκετά για ένα διπλό συνεχές στρώμα.

Ωστόσο, κατά τη διάρκεια του πειράματος, έγιναν δύο χοντρά λάθη:

  • Η χρήση ακετόνης δεν επιτρέπει την απομόνωση όλων των λιπιδίων από τις μεμβράνες.
  • Η επιφάνεια των "σκιών" υπολογίστηκε με ξηρό βάρος, το οποίο είναι επίσης λάθος.

Επειδή το πρώτο σφάλμα έδωσε ένα μείον στους υπολογισμούς και το δεύτερο έδωσε ένα συν, το συνολικό αποτέλεσμα αποδείχθηκε εκπληκτικά ακριβές και οι Γερμανοί επιστήμονες έφεραν την πιο σημαντική ανακάλυψη στον επιστημονικό κόσμο - τη λιπιδική διπλή στιβάδα της κυτταρικής μεμβράνης.

Το 1935 ένα άλλο ζεύγος ερευνητών, η Danielle και ο Dawson, μετά από μακρά πειράματα σε διλιπιδικά φιλμ κατέληξαν στο συμπέρασμα σχετικά με την παρουσία πρωτεϊνών στις κυτταρικές μεμβράνες. Δεν υπήρχε άλλος τρόπος να εξηγηθεί γιατί αυτές οι μεμβράνες έχουν τόσο υψηλή επιφανειακή τάση. Οι επιστήμονες παρουσίασαν στο κοινό ένα σχηματικό μοντέλο κυτταρικής μεμβράνης, παρόμοιο με ένα σάντουιτς, όπου ομοιογενή στρώματα λιπιδίων-πρωτεϊνών παίζουν το ρόλο των φετών ψωμιού και ανάμεσά τους αντί για λάδι υπάρχει κενό.

Το 1950, με τη βοήθεια του πρώτου ηλεκτρονικού μικροσκοπίου, η θεωρία Danielly-Dawson επιβεβαιώθηκε εν μέρει - μικροφωτογραφίες της κυτταρικής μεμβράνης έδειξαν ξεκάθαρα δύο στρώματα που αποτελούνταν από λιπίδιο και πρωτεΐνη κεφάλια, και ανάμεσα τους είναι ένας διαφανής χώρος γεμάτος μόνο με ουρές λιπιδίων και πρωτεϊνών.

Το 1960, με γνώμονα αυτά τα δεδομένα, ο Αμερικανός μικροβιολόγος J. Robertson ανέπτυξε μια θεωρία για τη δομή τριών στρωμάτων των κυτταρικών μεμβρανών, η οποία για μεγάλο χρονικό διάστημα θεωρούνταν η μόνο ένα αληθινό. Ωστόσο, καθώς η επιστήμη αναπτύχθηκε, όλο και περισσότερες αμφιβολίες γεννήθηκαν για την ομοιογένεια αυτών των στρωμάτων. Από την άποψη της θερμοδυναμικής, μια τέτοια δομή είναι εξαιρετικά δυσμενής - θα ήταν πολύ δύσκολο για τα κύτταρα να μεταφέρουν ουσίες μέσα και έξω μέσω ολόκληρου του "σάντουιτς". Επιπλέον, έχει αποδειχθεί ότι οι κυτταρικές μεμβράνες διαφορετικών ιστών έχουν διαφορετικό πάχος και διαφορετικές μεθόδους προσκόλλησης, οι οποίες οφείλονται σε διαφορετικές λειτουργίες των οργάνων.

Το 1972 μικροβιολόγοι S. D. Singer και G. L. Ο Nicholson μπόρεσε να εξηγήσει όλες τις ασυνέπειες της θεωρίας του Robertson με τη βοήθεια ενός νέου, υγρού-μωσαϊκού μοντέλου της κυτταρικής μεμβράνης. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι η μεμβράνη είναι ετερογενής, ασύμμετρη, γεμάτη με υγρό και τα κύτταρα της βρίσκονται σε συνεχή κίνηση. Και οι πρωτεΐνες που αποτελούν τη σύνθεσή του έχουν διαφορετική δομή και σκοπό, επιπλέον, βρίσκονται διαφορετικά σε σχέση με το διλιπιδικό στρώμα της μεμβράνης.

Υπάρχουν τρεις τύποι πρωτεϊνών στις κυτταρικές μεμβράνες:

  • Περιφερικό - προσαρτημένο στην επιφάνεια της μεμβράνης;
  • Ημιολοκληρωμένο – διεισδύει μερικώς στο διλιπιδικό στρώμα;
  • Integral – διεισδύουν πλήρως στη μεμβράνη.

Οι περιφερειακές πρωτεΐνες συνδέονται με τις κεφαλές των λιπιδίων της μεμβράνης μέσω ηλεκτροστατικής αλληλεπίδρασης και δεν σχηματίζουν ποτέ ένα συνεχές στρώμα, όπως πίστευαν προηγουμένως. Και οι ημι-ολοκληρωμένες και ενσωματωμένες πρωτεΐνες χρησιμεύουν για τη μεταφορά οξυγόνου και θρεπτικών ουσιών στο κύτταρο, καθώς και για την απομάκρυνση των προϊόντων αποσύνθεσης από αυτό, και για πολλές άλλες σημαντικές λειτουργίες, για τις οποίες θα μάθετε αργότερα.

Ιδιότητες και λειτουργίες της κυτταρικής μεμβράνης

Ιδιότητες και λειτουργίες της κυτταρικής μεμβράνης
Ιδιότητες και λειτουργίες της κυτταρικής μεμβράνης

Η κυτταρική μεμβράνη εκτελεί τις ακόλουθες λειτουργίες:

  • Φραγμός - η διαπερατότητα της μεμβράνης για διαφορετικούς τύπους μορίων δεν είναι η ίδια. Για να παρακαμφθεί η κυτταρική μεμβράνη, το μόριο πρέπει να έχει συγκεκριμένο μέγεθος, χημικές ιδιότητες και ηλεκτρική χρέωση. Τα επιβλαβή ή ακατάλληλα μόρια, λόγω της λειτουργίας φραγμού της κυτταρικής μεμβράνης, απλά δεν μπορούν να εισέλθουν στο κύτταρο. Για παράδειγμα, με τη βοήθεια της αντίδρασης υπεροξειδίου, η μεμβράνη προστατεύει το κυτταρόπλασμα από επικίνδυνα υπεροξείδια·
  • Μεταφορά - η παθητική, ενεργητική, ρυθμιζόμενη και επιλεκτική ανταλλαγή περνά μέσα από τη μεμβράνη. Ο παθητικός μεταβολισμός είναι κατάλληλος για λιποδιαλυτές ουσίες και αέρια που αποτελούνται από πολύ μικρά μόρια. Τέτοιες ουσίες διεισδύουν μέσα και έξω από το κύτταρο χωρίς δαπάνη ενέργειας, ελεύθερα, με διάχυση. Η λειτουργία ενεργού μεταφοράς της κυτταρικής μεμβράνης ενεργοποιείται όταν είναι απαραίτητο, αλλά οι ουσίες που είναι δύσκολο να μεταφερθούν πρέπει να μεταφερθούν μέσα ή έξω από το κύτταρο. Για παράδειγμα, εκείνοι με μεγάλο μοριακό μέγεθος ή δεν μπορούν να διασχίσουν το διλιπιδικό στρώμα λόγω υδροφοβικότητας. Στη συνέχεια, οι αντλίες πρωτεΐνης αρχίζουν να λειτουργούν, συμπεριλαμβανομένης της ΑΤΡάσης, η οποία είναι υπεύθυνη για την απορρόφηση ιόντων καλίου στο κύτταρο και την εκτόξευση ιόντων νατρίου από αυτό. Η ρυθμιζόμενη μεταφορά είναι απαραίτητη για τις λειτουργίες έκκρισης και ζύμωσης, όπως όταν τα κύτταρα παράγουν και εκκρίνουν ορμόνες ή γαστρικό υγρό. Όλες αυτές οι ουσίες φεύγουν από τα κύτταρα μέσω ειδικών καναλιών και σε δεδομένο όγκο. Και η λειτουργία επιλεκτικής μεταφοράς σχετίζεται με τις πολύ ενσωματωμένες πρωτεΐνες που διεισδύουν στη μεμβράνη και χρησιμεύουν ως κανάλι για την είσοδο και την έξοδο αυστηρά καθορισμένων τύπων μορίων·
  • Matrix - η κυτταρική μεμβράνη καθορίζει και καθορίζει τη θέση των οργανιδίων μεταξύ τους (πυρήνας, μιτοχόνδρια, χλωροπλάστες) και ρυθμίζει την αλληλεπίδραση μεταξύ τους·
  • Μηχανική - εξασφαλίζει τον περιορισμό ενός κυττάρου από το άλλο και, ταυτόχρονα, τη σωστή σύνδεση των κυττάρων σε έναν ομοιογενή ιστό και την αντίσταση των οργάνων στην παραμόρφωση.
  • Προστατευτικό - τόσο στα φυτά όσο και στα ζώα, η κυτταρική μεμβράνη χρησιμεύει ως βάση για την κατασκευή ενός προστατευτικού πλαισίου. Ένα παράδειγμα είναι το σκληρό ξύλο, η πυκνή φλούδα, τα φραγκοσυκιά. Στο ζωικό βασίλειο, υπάρχουν επίσης πολλά παραδείγματα της προστατευτικής λειτουργίας των κυτταρικών μεμβρανών - κέλυφος χελώνας, χιτινώδες κέλυφος, οπλές και κέρατα·
  • Ενέργεια - οι διαδικασίες της φωτοσύνθεσης και της κυτταρικής αναπνοής θα ήταν αδύνατες χωρίς τη συμμετοχή των πρωτεϊνών της κυτταρικής μεμβράνης, επειδή μέσω των πρωτεϊνικών καναλιών τα κύτταρα ανταλλάσσουν ενέργεια.
  • Υποδοχέας- οι πρωτεΐνες που είναι ενσωματωμένες στην κυτταρική μεμβράνη μπορεί να έχουν μια άλλη σημαντική λειτουργία. Χρησιμεύουν ως υποδοχείς μέσω των οποίων το κύτταρο λαμβάνει ένα σήμα από ορμόνες και νευροδιαβιβαστές. Και αυτό, με τη σειρά του, είναι απαραίτητο για τη διεξαγωγή των νευρικών ερεθισμάτων και τη φυσιολογική πορεία των ορμονικών διεργασιών·
  • Ενζυματική είναι μια άλλη σημαντική λειτουργία που είναι εγγενής σε ορισμένες πρωτεΐνες της κυτταρικής μεμβράνης. Για παράδειγμα, στο εντερικό επιθήλιο, τα πεπτικά ένζυμα συντίθενται με τη βοήθεια τέτοιων πρωτεϊνών·
  • Βιοδυναμικό - η συγκέντρωση των ιόντων καλίου μέσα στο κύτταρο είναι πολύ υψηλότερη από ό,τι έξω και η συγκέντρωση των ιόντων νατρίου, αντίθετα, έξω είναι μεγαλύτερη από ό,τι μέσα. Αυτό εξηγεί τη διαφορά δυναμικού: μέσα στο κύτταρο το φορτίο είναι αρνητικό, έξω είναι θετικό, γεγονός που συμβάλλει στη μετακίνηση των ουσιών μέσα στο κύτταρο και έξω σε οποιονδήποτε από τους τρεις τύπους μεταβολισμού - φαγοκυττάρωση, πινοκύττωση και εξωκυττάρωση·
  • Ετικέτα - στην επιφάνεια των κυτταρικών μεμβρανών υπάρχουν οι λεγόμενες «ετικέτες» - αντιγόνα που αποτελούνται από γλυκοπρωτεΐνες (πρωτεΐνες με διακλαδισμένες πλευρικές αλυσίδες ολιγοσακχαρίτη συνδεδεμένες σε αυτές). Δεδομένου ότι οι πλευρικές αλυσίδες μπορούν να έχουν μια τεράστια ποικιλία διαμορφώσεων, κάθε τύπος κυττάρου λαμβάνει τη δική του μοναδική ετικέτα που επιτρέπει σε άλλα κύτταρα του σώματος να τις αναγνωρίζουν «βλέποντας» και να ανταποκρίνονται σωστά σε αυτές. Γι' αυτό, για παράδειγμα, τα ανθρώπινα κύτταρα του ανοσοποιητικού, τα μακροφάγα, αναγνωρίζουν εύκολα έναν ξένο που έχει εισέλθει στο σώμα (μόλυνση, ιός) και προσπαθούν να τον καταστρέψουν. Το ίδιο συμβαίνει με τα άρρωστα, μεταλλαγμένα και παλιά κύτταρα - η ετικέτα στην κυτταρική τους μεμβράνη αλλάζει και το σώμα τα απαλλάσσεται.

Η κυτταρική ανταλλαγή λαμβάνει χώρα μεταξύ των μεμβρανών και μπορεί να πραγματοποιηθεί χρησιμοποιώντας τρεις κύριους τύπους αντιδράσεων:

  • Φαγοκυττάρωση είναι μια κυτταρική διαδικασία κατά την οποία τα φαγοκυτταρικά κύτταρα που είναι ενσωματωμένα στη μεμβράνη συλλαμβάνουν και αφομοιώνουν στερεά σωματίδια θρεπτικών ουσιών. Στο ανθρώπινο σώμα, η φαγοκυττάρωση πραγματοποιείται από μεμβράνες δύο τύπων κυττάρων: κοκκιοκύτταρα (κοκκιώδη λευκοκύτταρα) και μακροφάγα (κύτταρα δολοφονίας του ανοσοποιητικού)·
  • Πινοκυττάρωση - η διαδικασία σύλληψης της επιφάνειας της κυτταρικής μεμβράνης μορίων υγρού σε επαφή με αυτήν. Για τη διατροφή με τον τύπο της πινοκύτωσης, το κύτταρο αναπτύσσει λεπτές χνουδωτές εκφύσεις με τη μορφή κεραιών στη μεμβράνη του, οι οποίες, όπως ήταν, περιβάλλουν μια σταγόνα υγρού και λαμβάνεται μια φυσαλίδα. Πρώτα, αυτό το κυστίδιο προεξέχει πάνω από την επιφάνεια της μεμβράνης και στη συνέχεια "καταπίνεται" - κρύβεται μέσα στο κύτταρο και τα τοιχώματά του συγχωνεύονται με την εσωτερική επιφάνεια της κυτταρικής μεμβράνης. Η πινοκυττάρωση εμφανίζεται σχεδόν σε όλα τα ζωντανά κύτταρα·
  • Εξωκυττάρωση είναι μια αντίστροφη διαδικασία κατά την οποία σχηματίζονται κυστίδια με εκκριτικό λειτουργικό υγρό (ένζυμο, ορμόνη) μέσα στο κύτταρο και πρέπει με κάποιο τρόπο να αφαιρεθεί από το κύτταρο στο περιβάλλον. Για να γίνει αυτό, το κυστίδιο συγχωνεύεται πρώτα με την εσωτερική επιφάνεια της κυτταρικής μεμβράνης, στη συνέχεια διογκώνεται προς τα έξω, σκάει, διώχνει το περιεχόμενο και συγχωνεύεται ξανά με την επιφάνεια της μεμβράνης, αυτή τη φορά από το εξωτερικό. Η εξωκυττάρωση λαμβάνει χώρα, για παράδειγμα, στα κύτταρα του εντερικού επιθηλίου και του φλοιού των επινεφριδίων.

Δομή της κυτταρικής μεμβράνης

Οι κυτταρικές μεμβράνες περιέχουν τρεις κατηγορίες λιπιδίων:

  • Φωσφολιπίδια;
  • γλυκολιπίδια;
  • Χοληστερόλη.
Η δομή της κυτταρικής μεμβράνης
Η δομή της κυτταρικής μεμβράνης

Τα φωσφολιπίδια (ένας συνδυασμός λιπών και φωσφόρου) και γλυκολιπίδια (συνδυασμός λιπών και υδατανθράκων), με τη σειρά τους, αποτελούνται από μια υδρόφιλη κεφαλή, από την οποία εκτείνονται δύο μακριές υδρόφοβες ουρές. Αλλά η χοληστερόλη μερικές φορές καταλαμβάνει το χώρο μεταξύ αυτών των δύο ουρών και δεν τους επιτρέπει να λυγίσουν, γεγονός που κάνει τις μεμβράνες ορισμένων κυττάρων άκαμπτες. Επιπλέον, τα μόρια της χοληστερόλης ρυθμίζουν τη δομή των κυτταρικών μεμβρανών και εμποδίζουν τη μεταφορά πολικών μορίων από το ένα κύτταρο στο άλλο.

Αλλά το πιο σημαντικό συστατικό, όπως μπορείτε να δείτε από την προηγούμενη ενότητα σχετικά με τις λειτουργίες των κυτταρικών μεμβρανών, είναι οι πρωτεΐνες. Η σύνθεση, ο σκοπός και η θέση τους είναι πολύ διαφορετικές, αλλά υπάρχει κάτι κοινό που τα ενώνει όλα: τα δακτυλιοειδή λιπίδια βρίσκονται πάντα γύρω από τις πρωτεΐνες των κυτταρικών μεμβρανών. Πρόκειται για ειδικά λίπη που είναι σαφώς δομημένα, σταθερά, έχουν περισσότερα κορεσμένα λιπαρά οξέα στη σύστασή τους και απελευθερώνονται από τις μεμβράνες μαζί με «χορηγούμενες» πρωτεΐνες. Αυτό είναι ένα είδος ατομικού προστατευτικού κελύφους για πρωτεΐνες, χωρίς το οποίο απλά δεν θα λειτουργούσαν.

Η δομή της κυτταρικής μεμβράνης είναι τριών στρωμάτων. Ένα σχετικά ομοιογενές υγρό διλιπιδικό στρώμα βρίσκεται στη μέση και οι πρωτεΐνες το καλύπτουν και στις δύο πλευρές με ένα είδος μωσαϊκού, που διεισδύει εν μέρει στο πάχος. Δηλαδή, θα ήταν λάθος να πιστεύουμε ότι οι εξωτερικές πρωτεϊνικές στοιβάδες των κυτταρικών μεμβρανών είναι συνεχείς. Οι πρωτεΐνες, εκτός από τις πολύπλοκες λειτουργίες τους, χρειάζονται στη μεμβράνη για να περάσουν μέσα στα κύτταρα και να μεταφέρουν έξω από αυτά τις ουσίες που αδυνατούν να διεισδύσουν στο στρώμα λίπους. Για παράδειγμα, ιόντα καλίου και νατρίου. Για αυτούς, παρέχονται ειδικές δομές πρωτεΐνης - κανάλια ιόντων, τα οποία θα συζητήσουμε λεπτομερέστερα παρακάτω.

Αν κοιτάξετε την κυτταρική μεμβράνη μέσα από ένα μικροσκόπιο, μπορείτε να δείτε ένα στρώμα λιπιδίων που σχηματίζεται από τα μικρότερα σφαιρικά μόρια, πάνω στο οποίο, όπως στη θάλασσα, επιπλέουν μεγάλα πρωτεϊνικά κύτταρα διαφόρων σχημάτων. Οι ίδιες ακριβώς μεμβράνες χωρίζουν τον εσωτερικό χώρο κάθε κυττάρου σε διαμερίσματα στα οποία βρίσκονται άνετα ο πυρήνας, οι χλωροπλάστες και τα μιτοχόνδρια. Εάν δεν υπήρχαν ξεχωριστά «δωμάτια» μέσα στο κύτταρο, τα οργανίδια θα κολλούσαν μεταξύ τους και δεν θα μπορούσαν να εκτελέσουν σωστά τις λειτουργίες τους.

Κύτταρο είναι ένα σύνολο οργανιδίων δομημένων και διαχωρισμένων από μεμβράνες, το οποίο εμπλέκεται σε ένα σύμπλεγμα ενεργειακών, μεταβολικών, πληροφοριακών και αναπαραγωγικών διεργασιών που διασφαλίζουν τη ζωτική δραστηριότητα του οργανισμού.

Όπως μπορείτε να δείτε από αυτόν τον ορισμό, η μεμβράνη είναι το πιο σημαντικό λειτουργικό συστατικό οποιουδήποτε κυττάρου. Η σημασία του είναι τόσο μεγάλη όσο αυτή του πυρήνα, των μιτοχονδρίων και άλλων κυτταρικών οργανιδίων. Και οι μοναδικές ιδιότητες της μεμβράνης οφείλονται στη δομή της: αποτελείται από δύο φιλμ κολλημένα μεταξύ τους με ειδικό τρόπο. Τα μόρια των φωσφολιπιδίων στη μεμβράνη βρίσκονται με υδρόφιλες κεφαλές προς τα έξω και υδρόφοβες ουρές προς τα μέσα. Επομένως, η μία πλευρά της μεμβράνης βρέχεται από νερό, ενώ η άλλη όχι. Έτσι, αυτές οι μεμβράνες συνδέονται μεταξύ τους με μη διαβρέξιμες πλευρές προς τα μέσα, σχηματίζοντας ένα διλιπιδικό στρώμα που περιβάλλεται από μόρια πρωτεΐνης. Αυτή είναι η ίδια η δομή "σάντουιτς" της κυτταρικής μεμβράνης.

Κανάλια ιόντων των κυτταρικών μεμβρανών

Ας εξετάσουμε λεπτομερέστερα την αρχή λειτουργίας των διαύλων ιόντων. Σε τι χρειάζονται; Το γεγονός είναι ότι μόνο οι λιποδιαλυτές ουσίες μπορούν να διεισδύσουν ελεύθερα μέσω της λιπιδικής μεμβράνης - αυτά είναι αέρια, αλκοόλες και λίπη. Έτσι, για παράδειγμα, στα ερυθρά αιμοσφαίρια υπάρχει μια συνεχής ανταλλαγή οξυγόνου και διοξειδίου του άνθρακα, και για αυτό το σώμα μας δεν χρειάζεται να καταφύγει σε πρόσθετα κόλπα. Τι γίνεται όμως όταν καθίσταται απαραίτητη η μεταφορά υδατικών διαλυμάτων, όπως τα άλατα νατρίου και καλίου, μέσω της κυτταρικής μεμβράνης;

Θα ήταν αδύνατο να ανοίξει ο δρόμος για τέτοιες ουσίες στο διλιπιδικό στρώμα, αφού οι τρύπες θα σφίγγονταν αμέσως και θα κολλούσαν μεταξύ τους, όπως είναι η δομή οποιουδήποτε λιπώδους ιστού. Όμως η φύση, όπως πάντα, βρήκε διέξοδο από την κατάσταση και δημιούργησε ειδικές δομές μεταφοράς πρωτεϊνών.

Υπάρχουν δύο τύποι αγώγιμων πρωτεϊνών:

  • Μεταφορείς – ημι-ολοκληρωμένες πρωτεΐνες αντλίας;
  • Channelformers – ολοκληρωμένες πρωτεΐνες.

Οι πρωτεΐνες του πρώτου τύπου είναι μερικώς βυθισμένες στο διλιπιδικό στρώμα της κυτταρικής μεμβράνης και κοιτάζουν έξω με το κεφάλι τους και, παρουσία της σωστής ουσίας, αρχίζουν να συμπεριφέρονται σαν αντλία: προσελκύουν ένα μόριο και ρουφήξτε το στο κελί. Και οι πρωτεΐνες του δεύτερου τύπου, αναπόσπαστες, έχουν επίμηκες σχήμα και βρίσκονται κάθετα στο διλιπιδικό στρώμα της κυτταρικής μεμβράνης, διαπερνώντας το διαμέσου και διαμέσου. Μέσα από αυτά, όπως και μέσα από σήραγγες, ουσίες που δεν μπορούν να περάσουν μέσα από το λίπος κινούνται μέσα και έξω από το κύτταρο. Είναι μέσω των διαύλων ιόντων που τα ιόντα καλίου διεισδύουν στο κύτταρο και συσσωρεύονται σε αυτό, ενώ τα ιόντα νατρίου, αντίθετα, εξέρχονται. Υπάρχει διαφορά στα ηλεκτρικά δυναμικά, τόσο απαραίτητη για την καλή λειτουργία όλων των κυττάρων στο σώμα μας.

[Οδηγίες βίντεο] Η δομή της πλασματικής μεμβράνης του κυττάρου:

Τα σημαντικότερα συμπεράσματα σχετικά με τη δομή και τις λειτουργίες των κυτταρικών μεμβρανών

Η θεωρία φαίνεται πάντα ενδιαφέρουσα και πολλά υποσχόμενη εάν μπορεί να εφαρμοστεί χρήσιμα στην πράξη. Η ανακάλυψη της δομής και των λειτουργιών των κυτταρικών μεμβρανών του ανθρώπινου σώματος επέτρεψε στους επιστήμονες να κάνουν μια πραγματική ανακάλυψη στην επιστήμη γενικά και στην ιατρική ειδικότερα. Δεν είναι τυχαίο που σταθήκαμε τόσο λεπτομερώς στα κανάλια ιόντων, γιατί εδώ βρίσκεται η απάντηση σε ένα από τα πιο σημαντικά ερωτήματα της εποχής μας: γιατί οι άνθρωποι αρρωσταίνουν όλο και περισσότερο από ογκολογία;

Ο καρκίνος απαιτεί περίπου 17 εκατομμύρια ζωές παγκοσμίως κάθε χρόνο και είναι η τέταρτη κύρια αιτία όλων των θανάτων. Σύμφωνα με τον ΠΟΥ, η συχνότητα του καρκίνου αυξάνεται σταθερά και μέχρι το τέλος του 2020 θα μπορούσε να φτάσει τα 25 εκατομμύρια ετησίως.

Τι εξηγεί την πραγματική επιδημία του καρκίνου και τι σχέση έχει με αυτήν η λειτουργία των κυτταρικών μεμβρανών; Θα πείτε: ο λόγος είναι σε κακές περιβαλλοντικές συνθήκες, υποσιτισμός, κακές συνήθειες και βαριά κληρονομικότητα. Και, φυσικά, θα έχετε δίκιο, αλλά αν μιλήσουμε για το πρόβλημα με περισσότερες λεπτομέρειες, τότε ο λόγος είναι η οξίνιση του ανθρώπινου σώματος. Οι αρνητικοί παράγοντες που αναφέρονται παραπάνω οδηγούν σε διαταραχή των κυτταρικών μεμβρανών, αναστέλλουν την αναπνοή και τη διατροφή.

Όπου πρέπει να υπάρχει ένα συν, σχηματίζεται ένα μείον και το κύτταρο δεν μπορεί να λειτουργήσει κανονικά. Αλλά τα καρκινικά κύτταρα δεν χρειάζονται ούτε οξυγόνο ούτε αλκαλικό περιβάλλον - είναι σε θέση να χρησιμοποιήσουν έναν αναερόβιο τύπο διατροφής. Επομένως, σε συνθήκες πείνας με οξυγόνο και επίπεδα pH εκτός κλίμακας, τα υγιή κύτταρα μεταλλάσσονται, θέλοντας να προσαρμοστούν στο περιβάλλον και γίνονται καρκινικά κύτταρα. Έτσι παθαίνει ο άνθρωπος καρκίνο. Για να το αποφύγετε αυτό, χρειάζεται απλώς να πίνετε αρκετό καθαρό νερό καθημερινά και να εγκαταλείψετε τις καρκινογόνες ουσίες στα τρόφιμα. Αλλά, κατά κανόνα, οι άνθρωποι γνωρίζουν καλά τα επιβλαβή προϊόντα και την ανάγκη για ποιοτικό νερό και δεν κάνουν τίποτα - ελπίζουν ότι τα προβλήματα θα τους παρακάμψουν.

Γνωρίζοντας τα χαρακτηριστικά της δομής και των λειτουργιών των κυτταρικών μεμβρανών διαφορετικών κυττάρων, οι γιατροί μπορούν να χρησιμοποιήσουν αυτές τις πληροφορίες για να παρέχουν στοχευμένα, στοχευμένα θεραπευτικά αποτελέσματα στο σώμα. Πολλά σύγχρονα φάρμακα, μπαίνοντας στον οργανισμό μας, αναζητούν τον κατάλληλο «στόχο», που μπορεί να είναι δίαυλοι ιόντων, ένζυμα, υποδοχείς και βιοδείκτες των κυτταρικών μεμβρανών. Αυτή η μέθοδος θεραπείας σας επιτρέπει να επιτύχετε καλύτερα αποτελέσματα με ελάχιστες παρενέργειες.

Τα αντιβιοτικά τελευταίας γενιάς, όταν εισέρχονται στην κυκλοφορία του αίματος, δεν σκοτώνουν όλα τα κύτταρα στη σειρά, αλλά αναζητούν ακριβώς τα κύτταρα του παθογόνου, εστιάζοντας σε δείκτες στις κυτταρικές του μεμβράνες. Τα νεότερα φάρμακα κατά της ημικρανίας, οι τριπτάνες, συστέλλουν μόνο τα φλεγμονώδη αγγεία του εγκεφάλου, ενώ δεν έχουν σχεδόν καμία επίδραση στην καρδιά και στο περιφερικό κυκλοφορικό σύστημα. Και αναγνωρίζουν τα απαραίτητα αγγεία ακριβώς από τις πρωτεΐνες των κυτταρικών τους μεμβρανών. Υπάρχουν πολλά τέτοια παραδείγματα, επομένως μπορούμε να πούμε με σιγουριά ότι η γνώση για τη δομή και τις λειτουργίες των κυτταρικών μεμβρανών αποτελεί τη βάση της ανάπτυξης της σύγχρονης ιατρικής επιστήμης και σώζει εκατομμύρια ζωές κάθε χρόνο.

Συνιστάται: