Mitkä ovat solukalvon tärkeimmät toiminnot. Kalvojen päätehtävät

Lyhyt kuvaus:

Sazonov V.F. 1_1 Solukalvon rakenne [Sähköinen resurssi] // Kinesiologi, 2009-2018: [verkkosivusto]. Päivityspäivä: 06.02.2018..__.201_). _Solukalvon rakenne ja toiminta kuvataan (synonyymit: plasmalemma, plasmolemma, biomembraani, solukalvo, ulompi solukalvo, solukalvo, sytoplasminen kalvo). Tämä alkutieto on välttämätön sekä sytologialle että hermostotoiminnan prosessien ymmärtämiselle: hermoston viritys, esto, synapsien ja sensoristen reseptorien toiminta.

solukalvo (plasma a lemma tai plasma noin lemma)

Käsitteen määritelmä

Solukalvo (synonyymit: plasmalemma, plasmolemma, sytoplasminen kalvo, biomembraani) on kolminkertainen lipoproteiini (eli "rasvaproteiini") kalvo, joka erottaa solun ympäristöstä ja suorittaa hallittua vaihtoa ja kommunikaatiota solun ja sen ympäristön välillä.

Pääasia tässä määritelmässä ei ole se, että kalvo erottaa solun ympäristöstä, vaan se, että se yhdistää solu ympäristön kanssa. Kalvo on aktiivinen solun rakenne, se toimii jatkuvasti.

Biologinen kalvo on fosfolipidien ultraohut bimolekulaarinen kalvo, joka on peitetty proteiineilla ja polysakkarideilla. Tämä solurakenne on elävän organismin este-, mekaanisten ja matriisiominaisuuksien taustalla (Antonov VF, 1996).

Kalvon kuvaannollinen esitys

Minulle solukalvo näyttää hila-aidalta, jossa on monia ovia ja joka ympäröi tiettyä aluetta. Kaikki pienet elävät olennot voivat liikkua vapaasti edestakaisin tämän aidan läpi. Mutta isommat vierailijat pääsevät sisään vain ovista, eivätkä silloinkaan kaikki. Eri vierailijoilla on avaimet vain omiin oviin, eivätkä he pääse kulkemaan muiden ihmisten ovista. Joten tämän aidan läpi kulkee jatkuvasti kävijöitä edestakaisin, koska kalvoaidan päätehtävä on kaksiosainen: erottaa alue ympäröivästä tilasta ja samalla yhdistää se ympäröivään tilaan. Tätä varten aidassa on monia reikiä ja ovia - !

Kalvon ominaisuudet

1. Läpäisevyys.

2. Puoliläpäisevyys (osittainen läpäisevyys).

3. Selektiivinen (synonyymi: selektiivinen) läpäisevyys.

4. Aktiivinen läpäisevyys (synonyymi: aktiivinen kuljetus).

5. Hallittu läpäisevyys.

Kuten näette, kalvon pääominaisuus on sen läpäisevyys eri aineiden suhteen.

6. Fagosytoosi ja pinosytoosi.

7. Eksosytoosi.

8. Sähköisten ja kemiallisten potentiaalien läsnäolo, tarkemmin sanottuna potentiaaliero kalvon sisä- ja ulkopuolen välillä. Kuvannollisesti sen voi sanoa "kalvo muuttaa kennon "sähkökakuksi" säätelemällä ionivirtoja". Yksityiskohdat: .

9. Muutokset sähköisessä ja kemiallisessa potentiaalissa.

10. Ärtyneisyys. Kalvolla sijaitsevat erityiset molekyylireseptorit voivat liittyä signaali- (kontrolli)aineisiin, minkä seurauksena kalvon ja koko solun tila voi muuttua. Molekyylireseptorit laukaisevat biokemiallisia reaktioita vasteena ligandien (kontrolliaineiden) yhdistelmälle niiden kanssa. On tärkeää huomata, että signalointiaine vaikuttaa reseptoriin ulkopuolelta, kun taas muutokset jatkuvat solun sisällä. Osoittautuu, että kalvo välitti tietoa ympäristöstä solun sisäiseen ympäristöön.

11. Katalyyttinen entsymaattinen aktiivisuus. Entsyymit voidaan upottaa kalvoon tai liittyä sen pintaan (sekä solun sisällä että ulkopuolella), ja siellä ne suorittavat entsymaattista aktiivisuuttaan.

12. Pinnan ja sen alueen muodon muuttaminen. Tämä sallii kalvon muodostaa ulospäin kasvamia tai päinvastoin tunkeutumisia soluun.

13. Kyky muodostaa kontakteja muiden solukalvojen kanssa.

14. Tarttuvuus - kyky tarttua kiinteisiin pintoihin.

Lyhyt luettelo kalvon ominaisuuksista

• Läpäisevyys.
• Endosytoosi, eksosytoosi, transsytoosi.
• Mahdollisuudet.
• Ärtyneisyys.
• entsymaattinen aktiivisuus.
• Yhteystiedot.
• Tarttuminen.

Kalvotoiminnot

1. Sisäisen sisällön epätäydellinen eristäminen ulkoinen ympäristö.

2. Pääasia solukalvon työssä on vaihto eri aineet solun ja solunulkoisen ympäristön välillä. Tämä johtuu sellaisesta kalvon ominaisuudesta kuin läpäisevyys. Lisäksi kalvo säätelee tätä vaihtoa säätelemällä sen läpäisevyyttä.

3. Toinen kalvon tärkeä tehtävä on luomalla eron kemiallisissa ja sähköisissä potentiaaleissa sen sisä- ja ulkosivujen väliin. Tästä johtuen solun sisällä on negatiivinen sähköpotentiaali -.

4. Myös kalvon läpi suoritetaan tiedonvaihto solun ja sen ympäristön välillä. Kalvolla sijaitsevat erityiset molekyylireseptorit voivat sitoutua kontrolliaineisiin (hormonit, välittäjät, modulaattorit) ja laukaista solussa biokemiallisia reaktioita, jotka johtavat erilaisiin muutoksiin solussa tai sen rakenteissa.

Video:Solukalvon rakenne

Videoluento:Yksityiskohdat kalvon rakenteesta ja kuljetuksesta

Kalvorakenne

Solukalvolla on universaali kolmikerroksinen rakenne. Sen keskirasvakerros on jatkuva, ja ylempi ja alempi proteiinikerros peittävät sen yksittäisten proteiinialueiden mosaiikkina. Rasvakerros on perusta, joka varmistaa solun eristämisen ympäristöstä, eristäen sen ympäristöstä. Itse se läpäisee vesiliukoiset aineet erittäin huonosti, mutta helposti rasvaliukoiset. Siksi kalvon läpäisevyys vesiliukoisille aineille (esimerkiksi ioneille) on varustettava erityisillä proteiinirakenteilla - ja.

Alla on mikrovalokuvia kosketuksissa olevien solujen todellisista solukalvoista, jotka on saatu elektronimikroskoopilla, sekä kaaviokuva, joka näyttää kolmikerroksisen kalvon ja sen proteiinikerrosten mosaiikkiluonteen. Voit suurentaa kuvaa napsauttamalla sitä.

Erillinen kuva solukalvon sisäisestä lipidikerroksesta (rasvakerroksesta), joka on läpäissyt integroidut proteiinit. Ylempi ja alempi proteiinikerros poistetaan, jotta ne eivät häiritse lipidikaksoiskerroksen huomioon ottamista

Kuva yllä: Epätäydellinen kaavamainen esitys solukalvosta (soluseinämästä) Wikipediasta.

Huomaa, että ulompi ja sisäinen proteiinikerros on poistettu kalvosta tässä, jotta voimme paremmin nähdä keskeisen rasvakaksoislipidikerroksen. Oikeassa solukalvossa suuret proteiini "saaret" kelluvat rasvakalvon ylä- ja alapuolella (kuvassa pienet pallot), ja kalvo osoittautuu paksummaksi, kolmikerroksiseksi: proteiini-rasva-proteiini . Joten se on itse asiassa kuin voileipä kahdesta proteiini "leipäviipaleesta", jonka keskellä on paksu kerros "voita". on kolmikerroksinen rakenne, ei kaksikerroksinen.

Tässä kuvassa pienet siniset ja valkoiset pallot vastaavat lipidien hydrofiilisiä (kostuttavia) "päitä" ja niihin kiinnitetyt "nauhat" vastaavat hydrofobisia (ei-kostuvia) "häntäjä". Proteiineista vain integraalit päästä päähän -kalvoproteiinit (punaiset pallokset ja keltaiset heliksit) esitetään. Keltaiset soikeat pisteet kalvon sisällä ovat kolesterolimolekyylejä Kalvon ulkopuolella olevat keltaiset helmiketjut ovat oligosakkaridiketjuja, jotka muodostavat glykokalyksin. Glycocalyx on kuin hiilihydraatti ("sokeri") "nukka" kalvolla, joka muodostuu siitä ulkonevista pitkistä hiilihydraatti-proteiinimolekyyleistä.

Living on pieni "proteiini-rasvapussi", joka on täytetty puolinestemäisellä hyytelömäisellä sisällöllä, joka läpäisee kalvot ja putket.

Tämän pussin seinät muodostuvat kaksoisrasvakalvosta (lipidi), joka on peitetty sisältä ja ulkoa proteiineilla - solukalvolla. Siksi kalvolla sanotaan olevan kolmikerroksinen rakenne : proteiinit-rasvat-proteiinit. Solun sisällä on myös monia samanlaisia ​​rasvakalvoja, jotka jakavat sen sisäisen tilan osastoihin. Soluorganelleja ympäröivät samat kalvot: ydin, mitokondriot, kloroplastit. Joten kalvo on universaali molekyylirakenne, joka on luontainen kaikille soluille ja kaikille eläville organismeille.

Vasemmalla - ei enää todellinen, vaan keinotekoinen malli biologisen kalvon palasta: tämä on välitön tilannekuva rasvaisen fosfolipidikaksoiskerroksesta (eli kaksoiskerroksesta) sen molekyylidynamiikan mallinnusprosessissa. Mallin laskentasolu on esitetty - 96 PQ-molekyyliä ( f osfatidili X oliiini) ja 2304 vesimolekyyliä, yhteensä 20544 atomia.

Oikealla on visuaalinen malli saman lipidin yhdestä molekyylistä, josta kalvolipidikaksoiskerros kootaan. Sillä on hydrofiilinen (vettä rakastava) pää yläosassa ja kaksi hydrofobista (vettä pelkäävää) häntää alaosassa. Tällä lipidillä on yksinkertainen nimi: 1-steroyyli-2-dokosaheksaenoyyli-Sn-glysero-3-fosfatidyylikoliini (18:0/22:6(n-3)cis PC), mutta sinun ei tarvitse muistaa sitä ulkoa, ellet aiot saada opettajasi pyörtymään tietosi syvyydestä.

Voit antaa solulle tarkemman tieteellisen määritelmän:

on järjestetty, jäsennelty heterogeeninen biopolymeerien järjestelmä, jota rajoittaa aktiivinen kalvo ja joka osallistuu yhteen aineenvaihdunta-, energia- ja tietoprosesseja ja myös koko järjestelmän ylläpito ja toistaminen kokonaisuutena.

Solun sisällä tunkeutuvat myös kalvot, ja kalvojen välissä ei ole vettä, vaan viskoosia geeliä/soolia, jonka tiheys vaihtelee. Siksi solussa olevat vuorovaikutuksessa olevat molekyylit eivät kellu vapaasti, kuten vesiliuoksella varustetussa koeputkessa, vaan istuvat (immobilisoituneet) enimmäkseen sytoskeleton tai solunsisäisten kalvojen polymeerirakenteiden päällä. Ja siksi kemialliset reaktiot tapahtuvat solun sisällä melkein kuin kiinteässä kappaleessa, eivät nesteessä. Solua ympäröivä ulkokalvo on myös entsyymien ja molekyylireseptoreiden peitossa, mikä tekee siitä erittäin aktiivisen osan solua.

Solukalvo (plasmalemma, plasmolemma) on aktiivinen kuori, joka erottaa solun ympäristöstä ja yhdistää sen ympäristöön. © Sazonov V.F., 2016.

Tästä kalvon määritelmästä seuraa, että se ei yksinkertaisesti rajoita solua, vaan aktiivisesti työskentelemässä yhdistää sen ympäristöönsä.

Kalvot muodostava rasva on erityistä, joten sen molekyylejä ei yleensä kutsuta vain rasvaksi, vaan lipidit, fosfolipidit, sfingolipidit. Kalvokalvo on kaksinkertainen, eli se koostuu kahdesta yhteen liimatusta kalvosta. Siksi oppikirjat kirjoittavat, että solukalvon pohja koostuu kahdesta lipidikerroksesta (tai " kaksikerroksinen", eli kaksoiskerros). Jokaisen yksittäisen lipidikerroksen toinen puoli voi kastua vedellä, toinen ei. Joten nämä kalvot tarttuvat toisiinsa juuri niiden kostumattomien puolten kautta.

bakteerien kalvo

Gram-negatiivisten bakteerien prokaryoottisolun kuori koostuu useista kerroksista, jotka näkyvät alla olevassa kuvassa.
Gram-negatiivisten bakteerien kuoren kerrokset:
1. Kolmikerroksinen sisäkalvo, joka on kosketuksessa sytoplasman kanssa.
2. Soluseinä, joka koostuu mureiinista.
3. Ulompi kolmikerroksinen sytoplasminen kalvo, jossa on sama lipidien järjestelmä proteiinikompleksien kanssa kuin sisäkalvo.
Gram-negatiivisten bakteerisolujen viestintä ulkomaailmaan tällaisen monimutkaisen kolmivaiheisen rakenteen kautta ei anna niille etua selviytyä ankarissa olosuhteissa verrattuna grampositiivisiin bakteereihin, joilla on vähemmän tehokas kuori. He eivät vain ota sitä hyvin korkeita lämpötiloja, lisääntynyt happamuus ja paineen lasku.

Videoluento:Plasmakalvo. E.V. Cheval, Ph.D.

Videoluento:Kalvo solun rajana. A. Iljaskin

Kalvon ionikanavien merkitys

On helppo ymmärtää, että vain rasvaliukoiset aineet pääsevät soluun kalvon rasvakalvon kautta. Nämä ovat rasvoja, alkoholeja, kaasuja. Esimerkiksi punasoluissa happi ja hiilidioksidi kulkevat helposti sisään ja ulos suoraan kalvon läpi. Mutta vesi ja vesiliukoiset aineet (esimerkiksi ionit) eivät yksinkertaisesti pääse kalvon läpi mihinkään soluun. Tämä tarkoittaa, että he tarvitsevat erityisiä reikiä. Mutta jos teet vain reiän rasvakalvoon, se kiristyy välittömästi takaisin. Mitä tehdä? Luonnosta löytyi ratkaisu: on tarpeen tehdä erityisiä proteiininkuljetusrakenteita ja venyttää niitä kalvon läpi. Näin saadaan kanavat rasvaan liukenemattomien aineiden kulkua varten - solukalvon ionikanavat.

Antaakseen kalvolleen ylimääräisiä läpäisevyyden ominaisuuksia polaarisille molekyyleille (ioneille ja vedelle), solu syntetisoi sytoplasmassa erityisiä proteiineja, jotka sitten integroidaan kalvoon. Niitä on kahta tyyppiä: kuljettajaproteiineja (esimerkiksi kuljetus-ATPaasit) ja kanavaa muodostavat proteiinit (kanavanmuodostajat). Nämä proteiinit on upotettu kalvon kaksoisrasvakerrokseen ja muodostavat kuljetusrakenteita kuljettajien tai ionikanavien muodossa. Erilaiset vesiliukoiset aineet voivat nyt kulkea näiden kuljetusrakenteiden läpi, jotka muuten eivät pääse rasvakalvokalvon läpi.

Yleensä kalvoon upotettuja proteiineja kutsutaan myös kiinteä, juuri siksi, että ne sisältyvät ikään kuin kalvon koostumukseen ja tunkeutuvat sen läpi ja läpi. Muut proteiinit, jotka eivät ole yhtenäisiä, muodostavat ikään kuin saaria, jotka "kelluvat" kalvon pinnalla: joko sen ulkopintaa tai sisäpintaa pitkin. Kaikkihan tietävät, että rasva on hyvä voiteluaine ja sen päällä on helppo liukua!

johtopäätöksiä

1. Yleensä kalvo on kolmikerroksinen:

1) proteiini "saarten" ulkokerros,

2) rasvainen kaksikerroksinen "meri" (lipidikaksoiskerros), ts. kaksoislipidikalvo

3) proteiini "saarten" sisäkerros.

Mutta on myös löysä ulkokerros - glykokaliksi, joka muodostuu kalvosta ulos työntyvien glykoproteiinien avulla. Ne ovat molekyylireseptoreita, joihin signalointikontrollit sitoutuvat.

2. Kalvoon on rakennettu erityisiä proteiinirakenteita, jotka varmistavat sen läpäisevyyden ioneille tai muille aineille. Emme saa unohtaa, että joissakin paikoissa rasvameri on tunkeutunut integroitujen proteiinien läpi. Ja kiinteät proteiinit muodostavat erityisiä kuljetusrakenteet solukalvo (katso kohta 1_2 Kalvon kuljetusmekanismit). Niiden kautta aineet tulevat soluun, ja ne myös poistuvat solusta ulos.

3. Entsyymiproteiinit voivat sijaita kalvon millä tahansa puolella (ulko- ja sisäpuolella) sekä kalvon sisällä, mikä vaikuttaa sekä itse kalvon tilaan että koko solun elämään.

Solukalvo on siis aktiivinen muuttuva rakenne, joka toimii aktiivisesti koko solun edun mukaisesti ja yhdistää sen ulkomaailmaan, eikä ole vain "suojakuori". Tämä on tärkein asia, joka tiedetään solukalvosta.

Lääketieteessä kalvoproteiineja käytetään usein lääkkeiden "kohteina". Reseptorit, ionikanavat, entsyymit, kuljetusjärjestelmät toimivat tällaisina kohteina. AT viime aikoina kalvon lisäksi myös soluytimeen kätkeytyneet geenit tulevat lääkkeiden kohteiksi.

Video:Johdatus solukalvon biofysiikkaan: kalvon 1 rakenne (Vladimirov Yu.A.)

Video:Solukalvon historia, rakenne ja toiminnot: Kalvojen rakenne 2 (Vladimirov Yu.A.)

© 2010-2018 Sazonov V.F., © 2010-2016 kineziolog.bodhy.

Kaikki maan elävät organismit koostuvat soluista, ja jokaista solua ympäröi suojaava kuori - kalvo. Kalvon toiminnot eivät kuitenkaan rajoitu organellien suojaamiseen ja solujen erottamiseen toisesta. Solukalvo on monimutkainen mekanismi, joka osallistuu suoraan lisääntymiseen, uusiutumiseen, ravitsemukseen, hengitykseen ja moniin muihin tärkeisiin solutoimintoihin.

Termiä "solukalvo" on käytetty noin sata vuotta. Sana "kalvo" latinasta käännettynä tarkoittaa "filmiä". Mutta solukalvon tapauksessa olisi oikeampaa puhua kahden tietyllä tavalla toisiinsa kytketyn kalvon yhdistelmästä, ja lisäksi näiden kalvojen eri puolilla on erilaisia ​​ominaisuuksia.

Solukalvo (cytolemma, plasmalemma) on kolmikerroksinen lipoproteiini (rasva-proteiini) -kuori, joka erottaa jokaisen solun viereisistä soluista ja ympäristöstä ja suorittaa hallitun vaihdon solujen ja ympäristön välillä.

Ratkaisevaa tässä määritelmässä ei ole se, että solukalvo erottaa solun toisistaan, vaan se, että se varmistaa sen vuorovaikutuksen muiden solujen ja ympäristön kanssa. Kalvo on erittäin aktiivinen, jatkuvasti toimiva solun rakenne, jolle luonto määrää monia toimintoja. Artikkelistamme opit kaiken solukalvon koostumuksesta, rakenteesta, ominaisuuksista ja toiminnoista sekä solukalvojen toiminnan häiriöiden aiheuttamasta vaarasta ihmisten terveydelle.

Solukalvotutkimuksen historia

Vuonna 1925 kaksi saksalaista tiedemiestä, Gorter ja Grendel, pystyivät suorittamaan monimutkaisen kokeen ihmisen punasoluilla, erytrosyyteillä. Osmoottisen shokin avulla tutkijat saivat niin sanotut "varjot" - punaisten verisolujen tyhjät kuoret, laittoivat ne sitten yhteen kasaan ja mittasivat pinta-alan. Seuraava vaihe oli laskea lipidien määrä solukalvossa. Asetonin avulla tutkijat erottivat lipidejä "varjoista" ja totesivat, että ne olivat juuri tarpeeksi kaksinkertaiseen jatkuvaan kerrokseen.

Kokeen aikana tehtiin kuitenkin kaksi vakavaa virhettä:

Asetonin käyttö ei salli kaikkien lipidien eristämistä kalvoista;

"Varjojen" pinta-ala laskettiin kuivapainolla, mikä on myös virheellinen.

Koska ensimmäinen virhe antoi miinuksen laskelmissa ja toinen - plus, kokonaistulos osoittautui yllättävän tarkoksi, ja saksalaiset tiedemiehet ottivat mukaan tieteellinen maailma Tärkein löytö on solukalvon lipidikaksoiskerros.

Vuonna 1935 toinen tutkijapari, Danielly ja Dawson, tulivat pitkien sappikalvojen kokeiden jälkeen siihen tulokseen, että proteiineja on läsnä solukalvoissa. Ei ollut muuta tapaa selittää, miksi näillä kalvoilla on niin suuri pintajännitys. Tiedemiehet ovat esitelleet yleisölle kaavamaisen mallin voileivän kaltaisesta solukalvosta, jossa leipäviipaleiden roolia hoitavat homogeeniset lipidi-proteiinikerrokset ja niiden välissä öljyn sijaan tyhjyys.

Vuonna 1950 ensimmäisen elektronimikroskoopin avulla Danielly-Dawsonin teoria vahvistettiin osittain - kaksi lipidi- ja proteiinipäistä koostuvaa kerrosta näkyivät selvästi solukalvon mikrokuvissa, ja niiden välissä oli läpinäkyvä tila, joka oli täynnä vain lipidien ja proteiinien hännät.

Vuonna 1960 amerikkalainen mikrobiologi J. Robertson kehitti näiden tietojen ohjaamana teorian solukalvojen kolmikerroksisesta rakenteesta, joka pitkään aikaan pidetään ainoana oikeana. Tieteen kehittyessä syntyi kuitenkin yhä enemmän epäilyksiä näiden kerrosten homogeenisuudesta. Termodynamiikan kannalta tällainen rakenne on erittäin epäedullinen - solujen olisi erittäin vaikeaa kuljettaa aineita sisään ja ulos koko "sandwich" -osan läpi. Lisäksi on todistettu, että eri kudosten solukalvoilla on eri paksuus ja erilainen kiinnitystapa, mikä johtuu elinten erilaisista toiminnoista.

Vuonna 1972 mikrobiologit S.D. Laulaja ja G.L. Nicholson pystyi selittämään kaikki Robertsonin teorian epäjohdonmukaisuudet solukalvon uuden nestemosaiikkimallin avulla. Tutkijat ovat havainneet, että kalvo on heterogeeninen, epäsymmetrinen, täynnä nestettä ja sen solut ovat jatkuvassa liikkeessä. Ja sen muodostavilla proteiineilla on erilainen rakenne ja tarkoitus, lisäksi ne sijaitsevat eri tavalla suhteessa kalvon bilipidikerrokseen.

Solukalvot sisältävät kolmenlaisia ​​proteiineja:

Perifeerinen - kiinnitetty kalvon pintaan;

puolikiinteä- tunkeutua osittain bilipidikerrokseen;

Integraali - läpäisee kalvon kokonaan.

Perifeeriset proteiinit liittyvät kalvon lipidien päihin sähköstaattisen vuorovaikutuksen kautta, eivätkä ne koskaan muodosta jatkuvaa kerrosta, kuten aiemmin uskottiin. Ja puoliintegraaliset ja integraaliset proteiinit kuljettavat happea ja ravinteita soluun sekä poistavat hajoamista sen tuotteita ja muita tärkeitä ominaisuuksia, joista opit myöhemmin.

Solukalvo suorittaa seuraavat toiminnot:

Barrier - kalvon läpäisevyys eri tyyppisille molekyyleille ei ole sama.Solukalvon ohittamiseksi molekyylillä on oltava tietty koko, kemialliset ominaisuudet ja sähkövaraus. Haitalliset tai sopimattomat molekyylit eivät yksinkertaisesti pääse soluun solukalvon estetoiminnasta johtuen. Esimerkiksi peroksidireaktion avulla kalvo suojaa sytoplasmaa sille vaarallisilta peroksideilta;

Kuljetus - kalvon läpi kulkee passiivinen, aktiivinen, säädelty ja selektiivinen vaihto. Passiivinen aineenvaihdunta soveltuu hyvin pienistä molekyyleistä koostuville rasvaliukoisille aineille ja kaasuille. Tällaiset aineet tunkeutuvat soluun ja ulos solusta ilman energiankulutusta, vapaasti diffuusion kautta. Solukalvon aktiivinen kuljetustoiminto aktivoituu tarvittaessa, mutta vaikeasti kuljetettavia aineita täytyy kuljettaa soluun tai sieltä ulos. Esimerkiksi ne, joilla on suuri molekyylikoko tai jotka eivät pysty ylittämään bilipidikerrosta hydrofobisuuden vuoksi. Sitten proteiinipumput alkavat toimia, mukaan lukien ATPaasi, joka on vastuussa kalium-ionien imeytymisestä soluun ja natriumionien poistamisesta siitä. Säännelty kuljetus on välttämätöntä eritys- ja käymistoiminnoille, kuten kun solut tuottavat ja erittävät hormoneja tai mahanestettä. Kaikki nämä aineet poistuvat soluista erityisten kanavien kautta ja tietyssä tilavuudessa. Ja selektiivinen kuljetustoiminto liittyy hyvin kiinteästi oleviin proteiineihin, jotka tunkeutuvat kalvoon ja toimivat kanavana tiukasti määriteltyjen molekyylityyppien sisään- ja ulostulolle;

Matriisi - solukalvo määrittää ja kiinnittää organellien sijainnin suhteessa toisiinsa (ydin, mitokondriot, kloroplastit) ja säätelee niiden välistä vuorovaikutusta;

Mekaaninen - tarjoaa yhden solun rajoituksen toisesta ja samalla aika on oikea solujen yhdistäminen homogeeniseen kudokseen ja elinten vastustuskyky muodonmuutokselle;

Suojaava - sekä kasveissa että eläimissä solukalvo toimii perustana suojakehyksen rakentamiselle. Esimerkki olisi kovapuu, tiheä kuori, piikikäs piikkejä. Eläinmaailmassa on myös monia esimerkkejä solukalvojen suojatoiminnasta - kilpikonnankuori, kitiinikuori, sorkat ja sarvet;

Energia - fotosynteesin ja soluhengityksen prosessit olisivat mahdottomia ilman solukalvon proteiinien osallistumista, koska solut vaihtavat energiaa proteiinikanavien avulla;

Reseptori – solukalvoon upotetuilla proteiineilla voi olla toinen tärkeä tehtävä. Ne toimivat reseptoreina, joiden kautta solu vastaanottaa signaalin hormoneista ja välittäjäaineista. Ja tämä puolestaan ​​​​on välttämätöntä hermoimpulssien johtamiselle ja hormonaalisten prosessien normaalille kululle;

Entsymaattinen - toinen tärkeä toiminto, joka on ominaista joillekin solukalvojen proteiineille. Esimerkiksi suoliston epiteelissä ruoansulatusentsyymejä syntetisoidaan tällaisten proteiinien avulla;

Biopotentiaali- kalium-ionien pitoisuus solun sisällä on paljon korkeampi kuin sen ulkopuolella, ja natriumionien pitoisuus on päinvastoin suurempi ulkopuolella kuin sisällä. Tämä selittää potentiaalisen eron: varaus on negatiivinen solun sisällä, positiivinen ulkopuolella, mikä edistää aineiden liikkumista soluun ja ulos missä tahansa kolmesta aineenvaihduntatyypistä - fagosytoosi, pinosytoosi ja eksosytoosi;

Merkintä - solukalvojen pinnalla on niin sanottuja "leimoja" - antigeenejä, jotka koostuvat glykoproteiineista (proteiinit, joihin on kiinnitetty haarautuneita oligosakkaridisivuketjuja). Koska sivuketjuilla voi olla valtavasti erilaisia ​​konfiguraatioita, jokainen solutyyppi saa oman ainutlaatuisen leimansa, jonka avulla muut kehon solut voivat tunnistaa ne "näön perusteella" ja reagoida niihin oikein. Siksi esimerkiksi ihmisen immuunisolut, makrofagit, tunnistavat helposti kehoon joutuneen vieraan (infektion, viruksen) ja yrittävät tuhota sen. Sama tapahtuu sairaiden, mutatoituneiden ja vanhojen solujen kanssa - niiden solukalvon etiketti muuttuu ja keho pääsee eroon niistä.

Solujen vaihto tapahtuu kalvojen läpi, ja se voidaan suorittaa kolmen päätyyppisen reaktion kautta:

Fagosytoosi on soluprosessi, jossa kalvoon upotetut fagosyyttisolut sieppaavat ja sulattavat ravinteiden kiinteitä hiukkasia. Ihmiskehossa fagosytoosia suorittavat kahden tyyppisten solujen kalvot: granulosyytit (rakeiset leukosyytit) ja makrofagit (immuunitappajasolut);

Pinosytoosi on prosessi, jossa solukalvon pinnalla sen kanssa kosketuksiin joutuvia nestemäisiä molekyylejä vangitaan. Pinosytoosityypin mukaista ravintoa varten solu kasvattaa kalvolleen ohuita pörröisiä kasvaimia antennien muodossa, jotka ikään kuin ympäröivät nestepisaran, ja muodostuu kupla. Ensinnäkin tämä vesikkeli työntyy kalvon pinnan yläpuolelle, ja sitten se "niellään" - se piiloutuu solun sisään ja sen seinät sulautuvat solukalvon sisäpinnan kanssa. Pinosytoosia esiintyy melkein kaikissa elävissä soluissa;

Eksosytoosi on käänteinen prosessi, jossa solun sisään muodostuu rakkuloita, joissa on eritystoiminnallista nestettä (entsyymi, hormoni), ja se on jotenkin poistettava solusta ympäristöön. Tätä varten kupla sulautuu ensin solukalvon sisäpinnan kanssa, sitten pullistuu ulospäin, puhkeaa, karkottaa sisällön ja sulautuu jälleen kalvon pintaan, tällä kertaa ulkopuolelta. Eksosytoosia tapahtuu esimerkiksi suoliston epiteelin ja lisämunuaiskuoren soluissa.

Solukalvot sisältävät kolme luokkaa lipidejä:

fosfolipidit;

Glykolipidit;

Kolesteroli.

Fosfolipidit (rasvojen ja fosforin yhdistelmä) ja glykolipidit (rasvojen ja hiilihydraattien yhdistelmä) puolestaan ​​koostuvat hydrofiilisestä päästä, josta lähtee kaksi pitkää hydrofobista häntää. Mutta kolesteroli vie joskus näiden kahden hännän välisen tilan eikä anna niiden taipua, mikä tekee joidenkin solujen kalvoista jäykkiä. Lisäksi kolesterolimolekyylit virtaviivaistavat solukalvojen rakennetta ja estävät polaaristen molekyylien siirtymisen solusta toiseen.

Mutta tärkein komponentti, kuten edellisestä solukalvojen toiminnasta käy ilmi, ovat proteiinit. Niiden koostumus, tarkoitus ja sijainti ovat hyvin erilaisia, mutta niissä on jotain yhteistä, joka yhdistää ne kaikki: rengasmaiset lipidit sijaitsevat aina solukalvojen proteiinien ympärillä. Nämä ovat erityisiä rasvoja, jotka ovat selkeästi rakenteellisia, stabiileja, sisältävät enemmän tyydyttyneitä rasvahappoja koostumuksessaan ja jotka vapautuvat kalvoista "sponsoroitujen" proteiinien mukana. Tämä on eräänlainen henkilökohtainen suojakuori proteiineille, joita ilman ne eivät yksinkertaisesti toimisi.

Solukalvon rakenne on kolmikerroksinen. Keskellä on suhteellisen homogeeninen nestemäinen bilipidikerros, jonka molemmilta puolilta proteiinit peittävät eräänlaisella mosaiikilla, joka tunkeutuu osittain paksuuteen. Toisin sanoen olisi väärin ajatella, että solukalvojen ulommat proteiinikerrokset ovat jatkuvia. Proteiinit niiden lisäksi monimutkaiset toiminnot, joita tarvitaan kalvossa kulkemaan solujen sisällä ja kuljettamaan niistä ulos ne aineet, jotka eivät pysty tunkeutumaan rasvakerrokseen. Esimerkiksi kalium- ja natriumionit. Heille tarjotaan erityisiä proteiinirakenteita - ionikanavia, joista keskustelemme yksityiskohtaisemmin alla.

Jos katsot solukalvoa mikroskoopin läpi, näet pienimpien pallomaisten molekyylien muodostaman lipidien kerroksen, jota pitkin meren tavoin suuret proteiinisolut kelluvat. erilaisia ​​muotoja. Täsmälleen samat kalvot jakavat jokaisen solun sisäisen tilan osastoihin, joissa tuma, kloroplastit ja mitokondriot sijaitsevat mukavasti. Jos solun sisällä ei olisi erillisiä "huoneita", organellit tarttuisivat yhteen eivätkä pystyisi suorittamaan toimintojaan oikein.

Solu on joukko kalvoilla jäsenneltyjä ja rajattuja organelleja, jotka ovat mukana energia-, aineenvaihdunta-, informaatio- ja lisääntymisprosesseissa, jotka varmistavat organismin elintärkeän toiminnan.

Kuten tästä määritelmästä voidaan nähdä, kalvo on minkä tahansa solun tärkein toiminnallinen komponentti. Sen merkitys on yhtä suuri kuin ytimen, mitokondrioiden ja muiden soluelinten merkitys. Ja kalvon ainutlaatuiset ominaisuudet johtuvat sen rakenteesta: se koostuu kahdesta yhteen kiinnitetystä kalvosta erityisellä tavalla. Kalvossa olevat fosfolipidimolekyylit sijaitsevat niin, että hydrofiiliset päät ovat ulospäin ja hydrofobiset hännät sisäänpäin. Siksi kalvon toinen puoli kastuu vedellä, kun taas toinen ei. Joten nämä kalvot on liitetty toisiinsa ei-kostuvilla sivuilla sisäänpäin, muodostaen bilipidikerroksen, jota ympäröivät proteiinimolekyylit. Tämä on solukalvon "sandwich"-rakenne.

Solukalvojen ionikanavat

Tarkastellaanpa yksityiskohtaisemmin ionikanavien toimintaperiaatetta. Mihin niitä tarvitaan? Tosiasia on, että vain rasvaliukoiset aineet voivat tunkeutua vapaasti lipidikalvon läpi - nämä ovat itse kaasuja, alkoholeja ja rasvoja. Joten esimerkiksi punasoluissa tapahtuu jatkuvaa hapen ja hiilidioksidin vaihtoa, ja tätä varten kehomme ei tarvitse turvautua muihin temppuihin. Mutta entä sitten, kun on välttämätöntä kuljettaa solukalvon läpi vesiliuokset kuten natrium- ja kaliumsuolat?

Tällaisille aineille olisi mahdotonta tasoittaa tietä bilipidikerrokseen, koska reiät kiristyvät välittömästi ja tarttuisivat takaisin yhteen, sellainen on minkä tahansa rasvakudoksen rakenne. Mutta luonto, kuten aina, löysi tien ulos tilanteesta ja loi erityisiä proteiininkuljetusrakenteita.

Johtavia proteiineja on kahta tyyppiä:

Kuljettimet ovat puoli-integroituja proteiinipumppuja;

Kanavanmuodostajat ovat integroituja proteiineja.

Ensimmäisen tyypin proteiinit upotetaan osittain solukalvon bilipidikerrokseen ja katsovat ulos päällään, ja halutun aineen läsnä ollessa ne alkavat käyttäytyä kuin pumppu: ne houkuttelevat molekyyliä ja imevät sen sisään. solu. Ja toisen tyyppisillä proteiineilla, integraalisilla, on pitkänomainen muoto ja ne sijaitsevat kohtisuorassa solukalvon bilipidikerrokseen nähden, tunkeutuen sen läpi ja läpi. Niiden kautta, kuten tunneleiden kautta, aineet, jotka eivät pysty läpäisemään rasvaa, siirtyvät soluun ja sieltä ulos. Ionikanavien kautta kaliumionit tunkeutuvat soluun ja kerääntyvät siihen, kun taas natriumionit päinvastoin tuodaan ulos. Sähköpotentiaaleissa on ero, joten se on välttämätöntä oikea toiminta kaikki solut kehossamme.

Tärkeimmät johtopäätökset solukalvojen rakenteesta ja toiminnasta

Teoria näyttää aina mielenkiintoiselta ja lupaavalta, jos sitä voidaan soveltaa hyödyllisesti käytännössä. Ihmiskehon solukalvojen rakenteen ja toimintojen löytäminen antoi tutkijoille mahdollisuuden tehdä todellista läpimurtoa tieteessä yleensä ja erityisesti lääketieteessä. Ei ole sattumaa, että olemme pohtineet ionikanavia niin yksityiskohtaisesti, koska juuri tässä piilee vastaus yhteen aikamme tärkeimmistä kysymyksistä: miksi ihmiset sairastuvat yhä useammin onkologiaan?

Syöpä vaatii maailmanlaajuisesti noin 17 miljoonaa ihmistä vuosittain ja on neljänneksi yleisin kuolinsyy. WHO:n mukaan syövän ilmaantuvuus kasvaa tasaisesti, ja vuoden 2020 loppuun mennessä se voi nousta 25 miljoonaan vuodessa.

Mikä selittää todellisen syöpäepidemian, ja mitä tekemistä solukalvojen toiminnalla on sen kanssa? Sanot: syy on huonossa ympäristötilanteessa, aliravitsemus, huonoja tapoja ja raskas perinnöllisyys. Ja tietysti olet oikeassa, mutta jos puhumme ongelmasta yksityiskohtaisemmin, syynä on ihmiskehon happamoituminen. Yllä luetellut negatiiviset tekijät johtavat solukalvojen hajoamiseen, estävät hengitystä ja ravintoa.

Jos plussan pitäisi olla, muodostuu miinus, eikä solu voi toimia normaalisti. Mutta syöpäsolut eivät tarvitse happea tai emäksistä ympäristöä - ne pystyvät käyttämään anaerobista ravintoa. Siksi terveet solut mutatoituvat hapen nälänhädän ja epätasapainoisen pH-tason olosuhteissa, jotka haluavat sopeutua ympäristöön ja niistä tulee syöpäsoluja. Näin ihminen sairastuu syöpään. Tämän välttämiseksi sinun on vain juotava tarpeeksi puhdasta vettä päivittäin ja luovuttava syöpää aiheuttavista aineista ruoassa. Mutta yleensä ihmiset ovat hyvin tietoisia haitallisista tuotteista ja korkealaatuisen veden tarpeesta eivätkä tee mitään - he toivovat, että ongelmat ohittavat heidät.

Tietäen eri solujen solukalvojen rakenteen ja toiminnan ominaisuudet, lääkärit voivat käyttää tätä tietoa kohdennettujen, kohdennettujen terapeuttisten vaikutusten aikaansaamiseen kehossa. Monet nykyaikaiset lääkkeet, jotka joutuvat kehoomme, etsivät oikeaa "kohdetta", joka voi olla ionikanavia, entsyymejä, reseptoreita ja solukalvojen biomarkkereita. Tällä hoitomenetelmällä voit saavuttaa parempia tuloksia minimaalisilla sivuvaikutuksilla.

Uusimman sukupolven antibiootit, kun ne vapautuvat vereen, eivät tapa kaikkia soluja peräkkäin, vaan etsivät tarkalleen patogeenin soluja keskittyen sen solukalvoissa oleviin markkereihin. Uusimmat migreenilääkkeet, triptaanit, kaventavat vain aivojen tulehtuneita verisuonia, mutta eivät juuri vaikuta sydämeen ja perifeerisiin verenkiertoelimistö. Ja he tunnistavat tarvittavat suonet tarkasti solukalvojensa proteiinien perusteella. Tällaisia ​​esimerkkejä on monia, joten voimme luottavaisin mielin sanoa, että tieto solukalvojen rakenteesta ja toiminnoista on modernin kehityksen perusta. lääketiede ja säästää miljoonia ihmishenkiä joka vuosi.

Koulutus: Moskovan lääketieteellinen instituutti. I. M. Sechenov, erikoisala - "Lääketiede" vuonna 1991, vuonna 1993 "Ammattitaudit", vuonna 1996 "terapia".

Elävän organismin perusrakenneyksikkö on solu, joka on solukalvon ympäröimä erilaistunut osa sytoplasmasta. Ottaen huomioon, että solu suorittaa monia tärkeitä toimintoja, kuten lisääntyminen, ravitsemus, liike, kuoren on oltava muovinen ja tiheä.

Solukalvon löytämisen ja tutkimuksen historia

Vuonna 1925 Grendel ja Gorder tekivät onnistuneen kokeen tunnistaakseen punasolujen "varjot" eli tyhjät kuoret. Useista tehdyistä törkeistä virheistä huolimatta tutkijat löysivät lipidikaksoiskerroksen. Heidän työtään jatkoivat Danielli, Dawson vuonna 1935, Robertson vuonna 1960. Monien vuosien työn ja väitteiden kertymisen tuloksena Singer ja Nicholson loivat vuonna 1972 nestemosaiikkimallin kalvorakenteesta. Lisäkokeet ja -tutkimukset vahvistivat tutkijoiden teokset.

Merkitys

Mikä on solukalvo? Tätä sanaa alettiin käyttää yli sata vuotta sitten, latinasta käännettynä se tarkoittaa "kalvoa", "ihoa". Joten määritä solun raja, joka on luonnollinen este sisäisen sisällön ja ulkoisen ympäristön välillä. Solukalvon rakenne viittaa puoliläpäisevyyteen, jonka ansiosta kosteus ja ravinteet ja hajoamistuotteet voivat kulkea sen läpi vapaasti. Tätä kuorta voidaan kutsua solun organisaation päärakennekomponentiksi.

Harkitse solukalvon päätoimintoja

1. Erottelee solun sisäisen sisällön ja ulkoisen ympäristön komponentit.

2. Auttaa ylläpitämään solun jatkuvaa kemiallista koostumusta.

3. Säätelee oikeaa aineenvaihduntaa.

4. Tarjoaa solujen välisen yhteyden.

5. Tunnistaa signaalit.

6. Suojaustoiminto.

"Plasma Shell"

Ulompi solukalvo, jota kutsutaan myös plasmakalvoksi, on ultramikroskooppinen kalvo, joka on 5-7 nanometriä paksu. Se koostuu pääasiassa proteiiniyhdisteistä, fosfolidista, vedestä. Kalvo on elastinen, imee helposti vettä ja palauttaa nopeasti eheytensä vaurioiden jälkeen.

Poikkeaa yleismaailmallisesta rakenteesta. Tämä kalvo on raja-asemassa, osallistuu selektiivisen läpäisevyyden prosessiin, hajoamistuotteiden erittymiseen, syntetisoi niitä. Suhde "naapureihin" ja sisäisen sisällön luotettava suojaus vaurioilta tekee siitä tärkeän komponentin sellaisessa asiassa kuin solun rakenne. Eläinorganismien solukalvo osoittautuu joskus peittyneeksi ohuimmalla kerroksella - glykokaliksilla, joka sisältää proteiineja ja polysakkarideja. Kalvon ulkopuolella olevia kasvisoluja suojaa soluseinä, joka toimii tukena ja säilyttää muotonsa. Sen koostumuksen pääkomponentti on kuitu (selluloosa) - polysakkaridi, joka on veteen liukenematon.

Siten ulompi solukalvo suorittaa korjaus-, suoja- ja vuorovaikutusta muiden solujen kanssa.

Solukalvon rakenne

Tämän liikkuvan kuoren paksuus vaihtelee kuudesta kymmeneen nanometriin. Solun solukalvolla on erityinen koostumus, jonka perustana on lipidikaksoiskerros. Veden suhteen inertit hydrofobiset hännät sijaitsevat sisäpuolella, kun taas hydrofiiliset päät, jotka ovat vuorovaikutuksessa veden kanssa, on käännetty ulospäin. Jokainen lipidi on fosfolipidi, joka on seurausta aineiden, kuten glyserolin ja sfingosiinin, vuorovaikutuksesta. Lipiditelinettä ympäröivät tiiviisti proteiinit, jotka sijaitsevat epäjatkuvassa kerroksessa. Jotkut niistä upotetaan lipidikerrokseen, loput kulkevat sen läpi. Tämän seurauksena muodostuu vettä läpäiseviä alueita. Näiden proteiinien suorittamat toiminnot ovat erilaisia. Osa niistä on entsyymejä, loput kuljetusproteiineja, jotka kuljettavat erilaisia ​​aineita ulkoympäristöstä sytoplasmaan ja päinvastoin.

Solukalvo läpäisee integraalisten proteiinien ja liittyy läheisesti niihin, kun taas yhteys perifeerisiin proteiineihin on heikompi. Näillä proteiineilla on tärkeä tehtävä, joka on ylläpitää kalvon rakennetta, vastaanottaa ja muuntaa signaaleja ympäristöstä, kuljettaa aineita ja katalysoida kalvoilla tapahtuvia reaktioita.

Yhdiste

Solukalvon perusta on bimolekulaarinen kerros. Jatkuvuutensa ansiosta kennossa on sulku- ja mekaanisia ominaisuuksia. Eri elämänvaiheissa tämä kaksoiskerros voi hajota. Tämän seurauksena muodostuu hydrofiilisten huokosten rakenteellisia vikoja. Tässä tapauksessa täysin kaikki sellaisen komponentin, kuten solukalvon, toiminnot voivat muuttua. Tässä tapauksessa ydin voi kärsiä ulkoisista vaikutuksista.

Ominaisuudet

Solun solukalvolla on mielenkiintoisia ominaisuuksia. Sujuvuuden vuoksi tämä kuori ei ole jäykkä rakenne, ja suurin osa sen koostumuksen muodostavista proteiineista ja lipideistä liikkuu vapaasti kalvon tasolla.

Yleensä solukalvo on epäsymmetrinen, joten proteiini- ja lipidikerrosten koostumus on erilainen. Eläinsolujen plasmakalvojen ulkopuolella on glykoproteiinikerros, joka suorittaa reseptori- ja signaalitoimintoja ja jolla on myös tärkeä rooli solujen yhdistämisprosessissa kudokseksi. Solukalvo on polaarinen ulkopuolella varaus on positiivinen ja sisäpuolella negatiivinen. Kaiken edellä mainitun lisäksi solukalvolla on selektiivinen näkemys.

Tämä tarkoittaa, että veden lisäksi soluun pääsee vain tietty ryhmä molekyylejä ja liuenneiden aineiden ioneja. Aineen, kuten natriumin, pitoisuus useimmissa soluissa on paljon pienempi kuin ulkoisessa ympäristössä. Kaliumioneille on ominaista erilainen suhde: niiden lukumäärä solussa on paljon suurempi kuin ympäristössä. Tässä suhteessa natriumioneilla on taipumus tunkeutua solukalvon läpi, ja kaliumioneja taipumus vapautua ulkopuolelle. Näissä olosuhteissa kalvo aktivoi erityisen järjestelmän, joka suorittaa "pumppaavan" roolin ja tasoittaa aineiden pitoisuutta: natriumioneja pumpataan ulos solun pinnalle ja kaliumioneja pumpataan sisäänpäin. Tämä ominaisuus osa solukalvon tärkeimpiä toimintoja.

Tällä natrium- ja kalium-ionien taipumuksella liikkua sisäänpäin pinnasta on suuri rooli sokerin ja aminohappojen kuljettamisessa soluun. Prosessissa, jossa natriumioneja poistetaan aktiivisesti solusta, kalvo luo olosuhteet uusille glukoosin ja aminohappojen sisäänvirtaukselle. Päinvastoin, prosessissa, jossa kaliumioneja siirretään soluun, hajoamistuotteiden "kuljettajien" lukumäärä solun sisältä ulkoiseen ympäristöön täydentyy.

Miten solu ravitsee solukalvon läpi?

Monet solut ottavat vastaan ​​aineita prosessien, kuten fagosytoosin ja pinosytoosin, kautta. Ensimmäisellä joustavalla vaihtoehdolla ulkokalvo syntyy pieni syvennys, jossa siepattu hiukkanen sijaitsee. Sitten syvennyksen halkaisija kasvaa, kunnes ympäröity hiukkanen tulee solun sytoplasmaan. Fagosytoosin kautta ruokitaan joitain alkueläimiä, kuten amebaa, sekä verisoluja - leukosyytit ja fagosyytit. Samoin solut imevät nestettä, joka sisältää tarvittavan hyödyllistä materiaalia. Tätä ilmiötä kutsutaan pinosytoosiksi.

Ulkokalvo on tiiviisti yhteydessä solun endoplasmiseen retikulumiin.

Monissa peruskudoskomponenteissa kalvon pinnalla on ulkonemia, taitoksia ja mikrovilloja. Tämän kuoren ulkopuolella olevat kasvisolut peitetään toisella, paksulla ja selvästi näkyvillä mikroskoopilla. Kuitu, josta ne on valmistettu, auttaa muodostamaan tukea kasvikudoksille, kuten puulle. Eläinsoluilla on myös useita ulkoisia rakenteita, jotka sijaitsevat solukalvon päällä. Ne ovat luonteeltaan yksinomaan suojaavia, esimerkkinä tästä on hyönteisten sisäsolujen sisältämä kitiini.

Solukalvon lisäksi on solunsisäinen kalvo. Sen tehtävänä on jakaa solu useisiin erikoistuneisiin suljettuihin osastoihin - osastoihin tai organelleihin, joissa on säilytettävä tietty ympäristö.

Siten on mahdotonta yliarvioida sellaisen elävän organismin perusyksikön komponentin roolia solukalvona. Rakenne ja toiminta viittaavat merkittävään laajenemiseen kokonaisalue solun pinta, mikä parantaa aineenvaihduntaprosesseja. Tämä molekyylirakenne koostuu proteiineista ja lipideistä. Kalvo erottaa solun ulkoisesta ympäristöstä ja varmistaa sen eheyden. Sen avulla solujen väliset sidokset säilyvät riittävän vahvalla tasolla muodostaen kudoksia. Tässä suhteessa voimme päätellä, että yksi tärkeimmistä rooleista solussa on solukalvolla. Sen rakenne ja sen suorittamat toiminnot ovat radikaalisti erilaisia ​​eri soluissa niiden tarkoituksesta riippuen. Näiden ominaisuuksien avulla saavutetaan monenlaisia ​​solukalvojen fysiologisia aktiivisuuksia ja niiden rooleja solujen ja kudosten olemassaolossa.

1 - fosfolipidimolekyylin polaarinen pää

2 - fosfolipidimolekyylin rasvahappopyrstö

3 - kiinteä proteiini

4 - perifeerinen proteiini

5 - puoliintegroitu proteiini

6 - glykoproteiini

7 - glykolipidi

Ulompi solukalvo on luontainen kaikille soluille (eläimille ja kasveille), sen paksuus on noin 7,5 (jopa 10) nm ja se koostuu lipidi- ja proteiinimolekyyleistä.

Tällä hetkellä solukalvon rakentamisen neste-mosaiikkimalli on laajalle levinnyt. Tämän mallin mukaan lipidimolekyylit on järjestetty kahteen kerrokseen, jolloin niiden vettä hylkivät päät (hydrofobiset - rasvaliukoiset) ovat vastakkain ja vesiliukoiset (hydrofiiliset) - reunaan. Proteiinimolekyylit on upotettu lipidikerrokseen. Jotkut niistä sijaitsevat lipidiosan ulko- tai sisäpinnalla, toiset ovat osittain upotettuja tai tunkeutuvat kalvon läpi ja läpi.

Kalvotoiminnot :

Suojaava, raja, este;

Kuljetus;

Reseptori - suoritetaan proteiinien kustannuksella - reseptorit, joilla on selektiivinen kyky tietyille aineille (hormonit, antigeenit jne.), ovat kemiallisia vuorovaikutuksia niiden kanssa, johtavat signaaleja solun sisällä;

Osallistu solujen välisten kontaktien muodostukseen;

Ne tarjoavat joidenkin solujen liikkeen (amoeboidiliike).

Eläinsoluissa on ohut kerros glykokaliksia ulomman solukalvon päällä. Se on hiilihydraattien kompleksi lipidien ja hiilihydraattien ja proteiinien kanssa. Glykokaliksi osallistuu solujen välisiin vuorovaikutuksiin. Useimpien soluorganellien sytoplasmisilla kalvoilla on täsmälleen sama rakenne.

Kasvisoluissa sytoplasmisen kalvon ulkopuolella. soluseinä koostuu selluloosasta.

Aineiden kuljetus sytoplasman kalvon läpi .

On olemassa kaksi päämekanismia aineiden pääsylle soluun tai ulos solusta ulos:

1. Passiivinen kuljetus.

2. Aktiivinen kuljetus.

Passiivinen aineiden kuljetus tapahtuu ilman energiankulutusta. Esimerkki tällaisesta kuljetuksesta on diffuusio ja osmoosi, jossa molekyylien tai ionien liike tapahtuu korkean pitoisuuden alueelta pienemmän pitoisuuden alueelle, esimerkiksi vesimolekyylien.

Aktiivinen kuljetus - tämän tyyppisessä kuljetuksessa molekyylit tai ionit tunkeutuvat kalvoon pitoisuusgradienttia vastaan, mikä vaatii energiaa. Esimerkki aktiivisesta kuljetuksesta on natrium-kaliumpumppu, joka pumppaa aktiivisesti natriumia ulos solusta ja imee kaliumioneja ulkoisesta ympäristöstä siirtäen ne soluun. Pumppu on erityinen kalvoproteiini, joka saa sen liikkeelle ATP:n kanssa.

Aktiivinen kuljetus ylläpitää vakiona solutilavuutta ja kalvopotentiaalia.

Aineita voidaan kuljettaa endosytoosin ja eksosytoosin kautta.

Endosytoosi - aineiden tunkeutuminen soluun, eksosytoosi - ulos solusta.

Endosytoosin aikana plasmakalvo muodostaa invaginaatiota tai kasvamia, jotka sitten ympäröivät aineen ja muuttuvat irti rakkuloiksi.

Endosytoosia on kahta tyyppiä:

1) fagosytoosi - kiinteiden hiukkasten (fagosyyttisolujen) imeytyminen,

2) pinosytoosi - nestemäisen materiaalin imeytyminen. Pinosytoosi on tyypillistä ameboidialkueläimille.

Eksosytoosin avulla soluista poistetaan erilaisia ​​aineita: sulamattomat ruokajäännökset poistetaan ruoansulatusvakuoleista, niiden nestemäinen salaisuus poistuu erityssoluista.

Sytoplasma -(sytoplasma + ydinmuoto protoplasma). Sytoplasma koostuu vesipitoisesta jauhemaisesta aineesta (sytoplasminen matriisi, hyaloplasma, sytosoli) ja siinä olevista erilaisista organelleista ja sulkeumuksista.

Sisällytykset – solujen jätetuotteet. Inkluusioryhmiä on 3 - troofiset, erittävät (rauhassolut) ja erityiset (pigmentti) arvot.

Organellit - Nämä ovat pysyviä sytoplasman rakenteita, jotka suorittavat tiettyjä toimintoja solussa.

Eristä organellit yleinen merkitys ja erityistä. Erityisiä löytyy useimmista soluista, mutta niitä on merkittävä määrä vain soluissa, jotka suorittavat tietyn toiminnon. Näitä ovat suolen epiteelisolujen mikrovillit, henkitorven ja keuhkoputkien epiteelin värekarvot, siimot, myofibrillit (tarjoavat lihasten supistumista jne.).

Yleisesti tärkeitä organelleja ovat EPS, Golgi-kompleksi, mitokondriot, ribosomit, lysosomit, solukeskuksen sentriolit, peroksisomit, mikrotubulukset, mikrofilamentit. Kasvisolut sisältävät plastideja ja vakuoleja. Yleisesti tärkeät organellit voidaan jakaa organelleihin, joilla on kalvorakenne ja ei-membraanirakenne.

Kalvorakenteen omaavat organellit ovat kaksikalvoisia ja yksikalvoisia. Kaksikalvoisia soluja ovat mitokondriot ja plastidit. Yksikalvoon - endoplasminen verkkokalvo, Golgi-kompleksi, lysosomit, peroksisomit, vakuolit.

Kalvottomat organellit: ribosomit, solukeskus, mikrotubulukset, mikrofilamentit.

Mitokondriot – Nämä ovat pyöreitä tai soikeita organelleja. Ne koostuvat kahdesta kalvosta: sisäisestä ja ulkoisesta. Sisäkalvossa on kasvaimia - cristae, jotka jakavat mitokondriot osastoihin. Osastot on täytetty aineella - matriisilla. Matriisi sisältää DNA:ta, mRNA:ta, tRNA:ta, ribosomeja, kalsium- ja magnesiumsuoloja. Tässä tapahtuu proteiinien biosynteesi. Mitokondrioiden päätehtävä on energian synteesi ja sen kerääminen ATP-molekyyleihin. Uusia mitokondrioita muodostuu soluun vanhojen jakautumisen seurauksena.

plastidit – pääasiassa kasvisoluissa esiintyviä organelleja. Niitä on kolmea tyyppiä: vihreää pigmenttiä sisältävät kloroplastit; kromoplastit (punaiset, keltaiset, oranssit pigmentit); leukoplastit (värittömät).

Kloroplastit pystyvät syntetisoitumaan vihreän pigmentin klorofyllin ansiosta eloperäinen aine epäorgaanisista, auringon energiaa hyödyntäen.

Kromoplastit antavat kukille ja hedelmille kirkkaita värejä.

Leukoplastit pystyvät keräämään vararavinteita: tärkkelystä, lipidejä, proteiineja jne.

Endoplasminen verkkokalvo ( EPS ) on monimutkainen järjestelmä tyhjiä ja kanavia, joita kalvot rajoittavat. On sileä (agranular) ja karkea (rakeinen) EPS. Smoothin kalvolla ei ole ribosomeja. Se sisältää lipidien, lipoproteiinien synteesin, myrkyllisten aineiden kerääntymisen ja poistamisen solusta. Rakeisen EPS:n kalvoilla on ribosomeja, joissa syntetisoidaan proteiineja. Sitten proteiinit tulevat Golgi-kompleksiin ja sieltä ulos.

Golgi-kompleksi (Golgi-laite) on pino litistettyjä kalvopusseja - säiliöitä ja niihin liittyvää kuplajärjestelmää. Säiliöiden pinoa kutsutaan diktyosomiksi.

Golgi-kompleksin toiminnot : proteiinien modifikaatio, polysakkaridisynteesi, aineiden kuljetus, solukalvon muodostuminen, lysosomien muodostuminen.

Lysosomit – ovat kalvoon sitoutuneita vesikkelejä, jotka sisältävät entsyymejä. Ne suorittavat aineiden solunsisäistä pilkkomista ja jaetaan primääriseen ja sekundaariseen. Primaariset lysosomit sisältävät entsyymejä inaktiivisessa muodossa. Organelleihin pääsyn jälkeen erilaisia ​​aineita entsyymit aktivoituvat ja ruoansulatusprosessi alkaa - nämä ovat toissijaisia ​​lysosomeja.

Peroksisomit näyttävät kupilta, joita rajoittaa yksi kalvo. Ne sisältävät entsyymejä, jotka hajottavat vetyperoksidia, joka on myrkyllistä soluille.

Vacuoles – Nämä ovat kasvisoluorganelleja, jotka sisältävät solumehua. Solumahla voi sisältää ylimääräisiä ravinteita, pigmenttejä ja jätetuotteita. Vakuolit osallistuvat turgoripaineen muodostukseen, vesi-suola-aineenvaihdunnan säätelyyn.

Ribosomit – organellit, jotka koostuvat suurista ja pienistä alayksiköistä. Ne voivat sijaita joko ER:ssä tai vapaasti solussa muodostaen polysomeja. Ne koostuvat rRNA:sta ja proteiinista, ja niitä tuotetaan tumassa. Proteiinisynteesi tapahtuu ribosomeissa.

Solukeskus – löytyy eläinten, sienten, alempien kasvien soluista ja puuttuu korkeammista kasveista. Se koostuu kahdesta sentriolista ja säteilypallosta. Sentrioli on muodoltaan ontto sylinteri, jonka seinämä koostuu 9 mikrotubulusten tripletistä. Jakautuessaan solut muodostavat mitoottisen karan lankoja, jotka varmistavat mitoosin anafaasissa olevien kromatidien ja homologisten kromosomien hajoamisen meioosin aikana.

mikrotubulukset – eripituisia putkimaisia ​​muodostelmia. Ne ovat osa sentrioleja, mitoottista karaa, flagellaa, värejä, suorittavat tukitoiminnon, edistävät solunsisäisten rakenteiden liikkumista.

Mikrofilamentit – rihmamaisia ​​ohuita muodostumia, jotka sijaitsevat kaikkialla sytoplasmassa, mutta niitä on erityisen paljon solukalvon alla. Yhdessä mikrotubulusten kanssa ne muodostavat solun sytoskeleton, määrittävät sytoplasman virtauksen, rakkuloiden, kloroplastien ja muiden organellien solunsisäiset liikkeet.

solujen evoluutio

Solujen evoluutiossa on kaksi vaihetta:

1. Kemiallinen.

2. Biologinen.

Kemiallinen vaihe alkoi noin 4,5 miljardia vuotta sitten. Ultraviolettisäteilyn, säteilyn, salamapurkausten (energialähteiden) vaikutuksesta aluksi yksinkertainen kemialliset yhdisteet- monomeerit ja sitten monimutkaisemmat - polymeerit ja niiden kompleksit (hiilihydraatit, lipidit, proteiinit, nukleiinihapot).

Solujen muodostumisen biologinen vaihe alkaa probiontien ilmestymisellä - erillisillä monimutkaisilla järjestelmillä, jotka kykenevät lisääntymään itseään, itsesäätelyyn ja luonnonvalinta. Probiontit ilmestyivät 3-3,8 miljardia vuotta sitten. Ensimmäiset prokaryoottisolut, bakteerit, syntyivät probionteista. Eukaryoottisolut kehittyivät prokaryooteista (1-1,4 miljardia vuotta sitten) kahdella tavalla:

1) Useiden prokaryoottisten solujen symbioosilla - tämä on symbioottinen hypoteesi;

2) Solukalvon invaginaatiolla. Invaginaatiohypoteesin ydin on, että prokaryoottisolu sisälsi useita genomeja kiinnittyneenä solukalvoon. Sitten tapahtui invaginaatio - invaginaatio, solukalvon irtoaminen, ja nämä genomit muuttuivat mitokondrioiksi, kloroplasteiksi ja ytimeksi.

Solujen erilaistuminen ja erikoistuminen .

Erilaistuminen on erityyppisten solujen ja kudosten muodostumista kehityksen aikana monisoluinen organismi. Yksi hypoteeseista liittyy erilaistumiseen geenien ilmentymiseen aikana yksilöllistä kehitystä. Ekspressio on prosessi, jossa tietyt geenit muutetaan työksi, mikä luo olosuhteet ohjatulle aineiden synteesille. Siksi kudokset kehittyvät ja erikoistuvat suuntaan tai toiseen.

Samanlaisia ​​tietoja.

Kalvot suorittavat useita erilaisia ​​toimintoja:

kalvot määrittävät organellin tai solun muodon;

este: ohjaa liukoisten aineiden (esimerkiksi ionien Na+, K+, Cl-) vaihtoa sisä- ja ulkoosaston välillä;

energiaa: ATP-synteesi mitokondrioiden sisäkalvoilla ja fotosynteesi kloroplastikalvoissa; muodostavat pinnan virtaukselle kemialliset reaktiot(fosforylaatio mitokondriokalvoilla);

ovat rakenne, joka tunnistaa kemialliset signaalit (hormoni- ja välittäjäainereseptorit sijaitsevat kalvolla);

osallistua solujen väliseen vuorovaikutukseen ja edistää solujen liikkumista.

kuljettaa kalvon läpi. Kalvolla on selektiivinen läpäisevyys liukoisille aineille, mikä on välttämätöntä:

solun erottaminen solunulkoisesta ympäristöstä;

varmistetaan tarvittavien molekyylien (kuten lipidien, glukoosin ja aminohappojen) tunkeutuminen soluun ja pysyminen siinä sekä aineenvaihduntatuotteiden (mukaan lukien tarpeettomat) poistaminen solusta;

transmembraanisen ionigradientin ylläpitäminen.

Solunsisäisillä organelleilla voi myös olla selektiivisesti läpäisevä kalvo. Esimerkiksi lysosomeissa kalvo säilyttää vetyionien (H+) pitoisuuden 1000-10000 kertaa suurempana kuin sytosolissa.

Kuljetus kalvon läpi voi olla passiivinen, kevyt tai aktiivinen.

Passiivinen kuljetus on molekyylien tai ionien liikettä pitoisuutta tai sähkökemiallista gradienttia pitkin. Tämä voi olla yksinkertaista diffuusiota, kuten kaasujen (esimerkiksi O 2 ja CO 2) tai yksinkertaisten molekyylien (etanoli) tapauksessa, jotka tunkeutuvat plasmakalvon läpi. Yksinkertaisessa diffuusiossa solunulkoiseen nesteeseen liuenneet pienet molekyylit liukenevat peräkkäin kalvoon ja sitten solunsisäiseen nesteeseen. Tämä prosessi on epäspesifinen, kun taas kalvon läpi tunkeutumisnopeus määräytyy molekyylin hydrofobisuuden asteen, toisin sanoen sen rasvaliukoisuuden, mukaan. Diffuusionopeus lipidikaksoiskerroksen läpi on suoraan verrannollinen hydrofobisuuteen sekä transmembraaniseen pitoisuusgradienttiin tai sähkökemialliseen gradienttiin.

Helpotettu diffuusio on molekyylien nopeaa liikkumista kalvon läpi spesifisten kalvoproteiinien, joita kutsutaan permeaaseiksi, avulla. Tämä prosessi on spesifinen, se etenee nopeammin kuin yksinkertainen diffuusio, mutta sillä on kuljetusnopeusrajoitus.

Helpotettu diffuusio on yleensä ominaista vesiliukoisille aineille. Useimmat (elleivät kaikki) kalvonkuljettajat ovat proteiineja. Kantajien spesifistä toimintamekanismia helpotetun diffuusion aikana ei ole tutkittu tarpeeksi. Ne voivat esimerkiksi saada aikaan siirtoa kalvossa pyörivällä liikkeellä. Viime aikoina on ilmestynyt tietoa, että kantajaproteiinit muuttavat konformaatiotaan joutuessaan kosketuksiin kuljetetun aineen kanssa, minkä seurauksena kalvoon avautuu omituisia "portteja" tai kanavia. Nämä muutokset johtuvat energiasta, joka vapautuu kuljetetun aineen sitoutuessa proteiiniin. Myös reletyypin siirto on mahdollista. Tässä tapauksessa kantaja itse pysyy liikkumattomana ja ionit kulkeutuvat sitä pitkin hydrofiilisestä sidoksesta toiseen.

Antibiootti gramicidiini voi toimia mallina tämän tyyppiselle kantajalle. Kalvon lipidikerroksessa sen pitkä lineaarinen molekyyli on spiraalin muotoinen ja muodostaa hydrofiilisen kanavan, jonka läpi K-ioni voi kulkeutua gradienttia pitkin.

Luonnollisten kanavien olemassaolosta biologisissa kalvoissa on saatu kokeellista näyttöä. Kuljetusproteiineille on ominaista korkea spesifisyys kalvon läpi kuljetettavan aineen suhteen, ja ne muistuttavat monilta ominaisuuksiltaan entsyymejä. Ne ovat erittäin herkkiä pH:lle, niitä estävät kilpailevasti yhdisteet, jotka ovat rakenteeltaan samanlaisia ​​kuin siirretty aine, ja ei-kilpailevasti - aineet, jotka muuttavat tiettyjä proteiinien funktionaalisia ryhmiä.

Helpotettu diffuusio eroaa tavallisesta nopeuden lisäksi myös kyllästymiskyvyn suhteen. Aineiden siirtymisnopeuden kasvu tapahtuu suhteessa pitoisuusgradientin kasvuun vain tiettyihin rajoihin saakka. Jälkimmäisen määrää kantajan "voima".

Aktiivinen kuljetus on ionien tai molekyylien liikettä kalvon läpi pitoisuusgradienttia vasten ATP-hydrolyysin energian vuoksi. Aktiivista ioninsiirtoa on kolme päätyyppiä:

natrium-kaliumpumppu - Na + /K + -adenosiinitrifosfataasi (ATPaasi), joka kuljettaa Na +:n ulos ja K +:n sisällä;

kalsium (Ca 2+) -pumppu - Ca 2+ -ATPaasi, joka kuljettaa Ca 2+:aa solusta tai sytosolista sarkoplasmiseen retikulumiin;

protonipumppu - H + -ATPaasi. Aktiivisen kuljetuksen luomia ionigradientteja voidaan käyttää muiden molekyylien, kuten tiettyjen aminohappojen ja sokereiden, aktiiviseen kuljettamiseen (sekundaarinen aktiivinen kuljetus).

Yhteiskuljetus- tämä on ionin tai molekyylin kuljetusta yhdistettynä toisen ionin siirtoon. Symport- molempien molekyylien samanaikainen siirto yhteen suuntaan; antiportti- molempien molekyylien samanaikainen siirto vastakkaisiin suuntiin. Jos kuljetus ei liity toisen ionin siirtoon, tätä prosessia kutsutaan yksiportti. Yhteiskuljetus on mahdollista sekä helpotetulla diffuusiolla että aktiivisen kuljetuksen aikana.

Glukoosia voidaan kuljettaa helpotetun diffuusion avulla symport-tavalla. Ionit Cl - ja HCO 3 - kuljetetaan erytrosyyttien kalvon läpi helpotetun diffuusion avulla kantajalla nimeltä band 3, antiportin tyypin mukaan. Tässä tapauksessa Cl - ja HCO 3 - siirtyvät vastakkaisiin suuntiin, ja siirtosuunnan määrää vallitseva pitoisuusgradientti.

Ionien aktiivinen kuljetus pitoisuusgradienttia vastaan ​​vaatii energiaa, joka vapautuu ATP:n hydrolyysissä ADP:ksi: ATP ADP + F (epäorgaaninen fosfaatti). Aktiiviselle kuljetukselle, samoin kuin helpotulle diffuusiolle, on tunnusomaista: spesifisyys, maksiminopeuden rajoitus (eli kineettinen käyrä saavuttaa tasanteen) ja inhibiittorien läsnäolo. Esimerkki on Na+/K+-ATPaasin suorittama ensisijainen aktiivinen kuljetus. Tämän antiport-fragmenttijärjestelmän toiminta edellyttää Na+-, K+- ja magnesium-ionien läsnäoloa. Sitä on lähes kaikissa eläinsoluissa, ja sen pitoisuus on erityisen korkea kiihtyvissä kudoksissa (esimerkiksi hermoissa ja lihaksissa) ja soluissa, jotka osallistuvat aktiivisesti Na +:n liikkumiseen plasmakalvon läpi (esim. munuaisten ja sylkirauhasten kortikaalinen kerros).

Itse ATPaasientsyymi on oligomeeri, joka koostuu kahdesta 110 kDa:n -alayksiköstä ja 2 glykoproteiini-alayksiköstä, kumpikin 55 kDa. ATP-hydrolyysin aikana tapahtuu -alayksikössä olevan tietyn aspartaattitähteen palautuva fosforylaatio, jolloin muodostuu -aspartamyyliä. Fosforylaatio vaatii Na+:aa ja Mg2+:aa, mutta ei K+:aa, kun taas defosforylaatio vaatii K+:aa, mutta ei Na+:aa tai Mg2+:aa. Proteiinikompleksin kaksi konformaatiotilaa, joilla on eri energiatasot, kuvataan, joita yleensä merkitään E 1 ja E 2, joten ATPaasi on myös ns. tyypin E kantaja 1 - E 2 . esimerkiksi sydämen glykosidit digoksiini ja ouabain ouabaiinia käytetään laajasti kokeellisissa tutkimuksissa natriumpumpun tutkimiseen, koska se liukenee hyvin veteen.

Yleisesti hyväksytty ajatus Na + /K + -ATPaasin työstä on seuraava. Na- ja ATP-ionit kiinnittyvät ATPaasimolekyyliin Mg 2+:n läsnä ollessa. Na-ionien sitoutuminen laukaisee ATP:n hydrolyysireaktion, joka johtaa ADP:n muodostumiseen ja entsyymin fosforyloituneeseen muotoon. Fosforylaatio indusoi entsymaattisen proteiinin siirtymisen uuteen konformaatiotilaan, ja Na-pitoinen kohta tai kohdat osoittautuvat ulkoiseen ympäristöön päin. Tässä Na + vaihtuu K +:ksi, koska entsyymin fosforyloituneelle muodolle on ominaista korkea affiniteetti K-ioneja kohtaan Entsyymin käänteinen siirtyminen alkuperäiseen konformaatioon käynnistyy fosforyyliryhmän hydrolyyttisellä pilkkoutumisella. epäorgaaninen fosfaatti, ja siihen liittyy K+:n vapautuminen solun sisäosaan. Entsyymin defosforyloitu aktiivinen kohta pystyy kiinnittämään uuden ATP-molekyylin, ja sykli toistuu.

Pumpun toiminnan seurauksena kennoon joutuvien K- ja Na-ionien määrät eivät ole keskenään yhtä suuret. Kolmelle erittyneelle Na-ionille on kaksi K-ionia, joissa on samanaikaisesti yksi ATP-molekyylin hydrolyysi. Kalvon vastakkaisilla puolilla olevan kanavan avautuminen ja sulkeminen sekä Na:n ja K:n sitoutumisen tehokkuuden vaihteleva muutos saadaan aikaan ATP-hydrolyysin energialla. Kuljetetut ionit - Na ja K - tämän entsymaattisen reaktion kofaktorit. Teoriassa on mahdollista kuvitella laaja valikoima tällä periaatteella toimivia pumppuja, vaikka tällä hetkellä niistä tunnetaan vain muutama.

glukoosin kuljetus. Glukoosikuljetus voi tapahtua sekä helpotettuna diffuusiona että aktiivisena kuljetuksena, ensimmäisessä tapauksessa se etenee yhtenäisenä, toisessa - symporttina. Glukoosi voidaan kuljettaa punasoluihin helpotetun diffuusion avulla. Michaelis-vakio (Km) glukoosin kuljetukselle erytrosyytteihin on noin 1,5 mmol/L (eli tällä glukoosipitoisuudella noin 50 % käytettävissä olevista permeaasimolekyyleistä sitoutuu glukoosimolekyyleihin). Koska glukoosin pitoisuus ihmisen veressä on 4-6 mmol / l, sen erytrosyyttien imeytyminen tapahtuu melkein maksiminopeudella. Permeaasin spesifisyys näkyy jo siinä, että L-isomeeri ei juuri kulje erytrosyytteihin, toisin kuin D-galaktoosi ja D-mannoosi, mutta niiden suurempia pitoisuuksia tarvitaan kuljetusjärjestelmän puolikyllästymisen saavuttamiseksi. Kun glukoosi on joutunut soluun, se fosforyloituu, eikä se enää pysty poistumaan solusta. Glukoosin permeaasia kutsutaan myös D-heksoosipermeaasiksi. Se on kiinteä kalvoproteiini molekyylipaino 45 kD.

Glukoosia voi kuljettaa myös Na + -riippuvainen symport-järjestelmä, joka löytyy useiden kudosten plasmakalvoista, mukaan lukien munuaisten tubulukset ja suoliston epiteeli. Tässä tapauksessa yksi glukoosimolekyyli kuljetetaan helpotetun diffuusion avulla pitoisuusgradienttia vasten ja yksi Na-ioni kuljetetaan pitoisuusgradienttia pitkin. Koko järjestelmä toimii lopulta Na + /K + -ATPAasin pumppaustoiminnon kautta. Siten symport on toissijainen aktiivinen kuljetusjärjestelmä. Aminohapot kulkeutuvat samalla tavalla.

Ca 2+ -pumppu on E1-E2-tyypin aktiivinen kuljetusjärjestelmä, joka koostuu integraalisesta kalvoproteiinista, joka Ca 2+ -siirtoprosessissa fosforyloituu aspartaattitähteestä. Jokaisen ATP-molekyylin hydrolyysin aikana siirtyy kaksi Ca 2+ -ionia. Eukaryoottisoluissa Ca 2+ voi sitoutua kalsiumia sitovaan proteiiniin, jota kutsutaan nimellä kalmoduliini, ja koko kompleksi sitoutuu Ca 2+ -pumppuun. Ca 2+ -sitovia proteiineja ovat myös troponiini C ja parvalbumiini.

Ca-ionit, kuten Na-ionit, poistetaan aktiivisesti soluista Ca 2+ -ATPaasilla. Erityisesti suuri määrä kalsiumpumpun proteiinit sisältävät endoplasmisen retikulumin kalvot. ATP:n hydrolyysiin ja Ca 2+:n siirtymiseen johtava kemiallisten reaktioiden ketju voidaan kirjoittaa seuraavina yhtälöinä:

2Ca n + ATP + E1 Ca2 - E - P + ADP

Ca 2 - E - P 2Ca ulko + PO 4 3 - + E 2

Missä on San - Ca2 +, joka sijaitsee ulkopuolella;

Ca ext - Ca 2+ sijaitsee sisällä;

E 1 ja E 2 - kantajaentsyymin erilaiset konformaatiot, joiden siirtyminen yhdestä toiseen liittyy ATP-energian käyttöön.

Järjestelmää H +:n aktiiviseksi poistamiseksi sytoplasmasta tukevat kahden tyyppiset reaktiot: elektroninkuljetusketjun (pelkistysketjun) aktiivisuus ja ATP-hydrolyysi. Molemmat - sekä redox- että hydrolyyttiset H+-pumput - sijaitsevat kalvoissa, jotka pystyvät muuttamaan valoa tai kemiallinen energia H+-energiaksi (eli prokaryoottien plasmakalvoihin, kloroplastien ja mitokondrioiden konjugoituviin kalvoihin). H + ATPaasin ja / tai redox-ketjun työn seurauksena protonit siirtyvät ja kalvolle ilmestyy protoni-moottorivoima (H +). Vetyionien sähkökemiallista gradienttia, kuten tutkimukset osoittavat, voidaan käyttää useiden metaboliittien - anionien, aminohappojen, sokereiden jne. - konjugoituun kuljetukseen (sekundaarinen aktiivinen kuljetus).

Plasmakalvon aktiivisuus liittyy suuren molekyylipainon omaavien kiinteiden ja nestemäisten aineiden imeytymiseen soluun, - fagosytoosi ja pinosytoosi(Gerch. fagos- on , pinot- juoda, cytos- solu). Solukalvo muodostaa taskuja eli invaginaatioita, jotka imevät aineita ulkopuolelta. Sitten tällaiset invaginaatiot sidotaan pois ja ympäröivät kalvolla ulkoisen ympäristön pisara (pinosytoosi) tai kiinteitä hiukkasia (fagosytoosi). Pinosytoosia havaitaan monissa erilaisissa soluissa, erityisesti niissä elimissä, joissa tapahtuu absorptioprosesseja.