Se on yhteinen kaikille solukalvoille. Mikä on solukalvon tehtävä - sen ominaisuudet ja toiminnot

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 erilaiset ominaisuudet.

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 solut 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 plussan, kokonaistulos osoittautui yllättävän tarkaksi, ja saksalaiset tiedemiehet toivat tieteelliseen maailmaan tärkeimmän löydön - solukalvon lipidikaksoiskerroksen.

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 esittäneet yleisölle kaavamaisen mallin voileivän kaltaisesta solukalvosta, jossa leipäviipaleiden roolia hoitavat homogeeniset lipidiproteiinikerrokset ja niiden välissä öljyn sijaan tyhjyys.

Vuonna 1950 ensimmäisen elektronimikroskoopin avulla Danielly-Dawsonin teoria vahvistettiin osittain - solukalvon mikrokuvat osoittivat selvästi kaksi kerrosta, jotka koostuivat lipidi- ja proteiinipäistä ja niiden välissä läpinäkyvä tila, joka oli täynnä vain lipidien pyrstöjä ja proteiinit.

Vuonna 1960 amerikkalainen mikrobiologi J. Robertson kehitti näiden tietojen ohjaamana teorian solukalvojen kolmikerroksisesta rakenteesta, jota pidettiin pitkään ainoana todellisena. 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:

Este - kalvon läpäisevyys erityyppisille 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 on kuljettava 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 integroituihin 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 - varmistaa yhden solun rajoittamisen toisesta ja samalla solujen oikean liittämisen homogeeniseen kudokseen ja elinten vastustuskyvyn muodonmuutoksille;

Suojaava - sekä kasveissa että eläimissä solukalvo toimii perustana suojakehyksen rakentamiselle. Esimerkkinä kova puu, 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: solun sisällä varaus on negatiivinen, ulkopuolella positiivinen, 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 toiminnoista 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. Proteiineja tarvitaan monimutkaisten toimintojensa lisäksi kalvossa kulkemaan solujen sisällä ja kuljettamaan niistä pois ne aineet, jotka eivät pysty tunkeutumaan rasvakerrokseen. Esimerkiksi kalium- ja natriumionit. Heille tarjotaan erityisiä proteiinirakenteita - ionikanavia, joista keskustelemme yksityiskohtaisemmin alla.

Kun katsot solukalvoa mikroskoopin läpi, näet pienimpien pallomaisten molekyylien muodostaman lipidien kerroksen, jota pitkin meren tapaan kelluvat suuret erimuotoiset proteiinisolut. 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 kalvosta, jotka on liimattu yhteen 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 silloin, kun on välttämätöntä kuljettaa vesiliuoksia, kuten natrium- ja kaliumsuoloja, solukalvon läpi?

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 eroja, jotka ovat niin välttämättömiä kehomme kaikkien solujen asianmukaiselle toiminnalle.

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 huonoissa ympäristöolosuhteissa, aliravitsemuksessa, huonoissa tavoissa ja vakavassa perinnöllisyydessä. 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 epäskaalan pH-tasojen olosuhteissa, jotka haluavat sopeutua ympäristöön ja muuttuvat syöpäsoluiksi. 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, supistavat vain aivojen tulehtuneita verisuonia, mutta ne eivät juuri vaikuta sydämeen ja perifeeriseen verenkiertoelimistöön. Ja he tunnistavat tarvittavat suonet tarkasti solukalvojensa proteiinien perusteella. Tällaisia ​​esimerkkejä on monia, joten voimme varmuudella sanoa, että tieto solukalvojen rakenteesta ja toiminnoista on nykyajan lääketieteen kehityksen perusta ja säästää miljoonia ihmishenkiä joka vuosi.

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

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 O 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 viestintää 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 kasvaimia tai päinvastoin invaginaatioita 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 ulkoisesta ympäristöstä.

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) "häntiä". 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 aktiivisen kalvon rajoittama järjestetty, jäsennelty heterogeeninen biopolymeerien järjestelmä, joka osallistuu yhteen aineenvaihdunta-, energia- ja informaatioprosessien sarjaan sekä ylläpitää ja tuottaa koko järjestelmää 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. Ne sietävät yhtä huonosti korkeita lämpötiloja, korkeaa happamuutta ja paineen laskua.

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. Viime aikoina huumeiden kohteiksi ovat nousseet kalvon lisäksi myös solun tumaan kätketyt geenit.

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.

Ulkopuolelta solu on peitetty plasmakalvolla (tai ulommalla solukalvolla), jonka paksuus on noin 6-10 nm.

Solukalvo on tiheä proteiinien ja lipidien (pääasiassa fosfolipidien) kalvo. Lipidimolekyylit on järjestetty järjestykseen - kohtisuoraan pintaan, kahteen kerrokseen, niin että niiden osat, jotka ovat intensiivisesti vuorovaikutuksessa veden kanssa (hydrofiiliset), suuntautuvat ulospäin ja osat, jotka ovat inerttejä veden suhteen (hydrofobiset), suuntautuvat sisäänpäin.

Proteiinimolekyylit sijaitsevat epäjatkuvassa kerroksessa lipidirungon pinnalla molemmilla puolilla. Osa niistä on upotettu lipidikerrokseen ja osa kulkee sen läpi muodostaen vettä läpäiseviä alueita. Nämä proteiinit suorittavat erilaisia ​​​​toimintoja - jotkut niistä ovat entsyymejä, toiset ovat kuljetusproteiineja, jotka osallistuvat tiettyjen aineiden siirtämiseen ympäristöstä sytoplasmaan ja päinvastoin.

Solukalvon perustoiminnot

Yksi biologisten kalvojen pääominaisuuksista on selektiivinen läpäisevyys (puoliläpäisevyys)- jotkut aineet kulkevat niiden läpi vaikeasti, toiset helposti ja jopa korkeampaan pitoisuuteen, joten useimpien solujen sisällä olevien Na-ionien pitoisuus on paljon pienempi kuin ympäristössä. K-ioneille on ominaista käänteinen suhde: niiden pitoisuus solun sisällä on korkeampi kuin sen ulkopuolella. Siksi Na-ioneilla on aina taipumus päästä soluun ja K-ioneilla mennä ulos. Näiden ionien pitoisuuksien tasaamista estää kalvossa oleva erityinen järjestelmä, joka toimii pumpun roolissa, joka pumppaa Na-ioneja ulos solusta ja pumppaa samanaikaisesti K-ioneja sisään.

Na-ionien halua liikkua ulkopuolelta sisälle käytetään sokereita ja aminohappoja kuljettamaan soluun. Na-ionien aktiivisella poistamisella solusta luodaan olosuhteet glukoosin ja aminohappojen pääsylle siihen.

Monissa soluissa aineiden imeytyminen tapahtuu myös fagosytoosin ja pinosytoosin kautta. klo fagosytoosi joustava ulkokalvo muodostaa pienen syvennyksen, johon siepattu hiukkanen menee sisään. Tämä syvennys kasvaa, ja ulkokalvon osan ympäröimänä partikkeli upotetaan solun sytoplasmaan. Fagosytoosin ilmiö on tyypillinen ameballe ja joillekin muille alkueläimille sekä leukosyyteille (fagosyyteille). Samoin solut imevät nesteitä, jotka sisältävät solulle välttämättömiä aineita. Tätä ilmiötä on kutsuttu pinosytoosi.

Eri solujen ulkokalvot eroavat merkittävästi sekä niiden proteiinien ja lipidien kemiallisesta koostumuksesta että niiden suhteellisesta pitoisuudesta. Juuri nämä ominaisuudet määräävät eri solujen kalvojen fysiologisen aktiivisuuden monimuotoisuuden ja niiden roolin solujen ja kudosten elämässä.

Solun endoplasminen verkkokalvo on yhteydessä ulkokalvoon. Ulkokalvojen avulla toteutetaan erilaisia ​​solujen välisiä kontakteja, ts. viestintää yksittäisten solujen välillä.

Monille solutyypeille on ominaista, että niiden pinnalla on suuri määrä ulkonemia, taitoksia, mikrovilliä. Ne lisäävät merkittävästi solujen pinta-alaa ja parantavat aineenvaihduntaa sekä vahvistavat yksittäisten solujen sidoksia keskenään.

Solukalvon ulkopuolella kasvisoluissa on paksuja, optisessa mikroskoopissa selvästi näkyviä kalvoja, jotka koostuvat selluloosasta (selluloosasta). Ne luovat vahvan tuen kasvien kudoksille (puulle).

Joillakin eläinperäisillä soluilla on myös joukko ulkoisia rakenteita, jotka sijaitsevat solukalvon päällä ja joilla on suojaava luonne. Esimerkki on hyönteisten sisäsolujen kitiini.

Solukalvon toiminnot (lyhyesti)

Ei ole mikään salaisuus, että kaikki planeetallamme elävät olennot koostuvat soluistaan, näistä lukemattomista "" orgaanisista aineista. Soluja puolestaan ​​ympäröi erityinen suojakalvo - kalvo, jolla on erittäin tärkeä rooli solun elämässä, ja solukalvon toiminnot eivät rajoitu solun suojaamiseen, vaan edustavat monimutkaisinta asiaan liittyvää mekanismia. solujen lisääntymisessä, ravinnossa ja uudistamisessa.

Mikä on solukalvo

Sana "kalvo" itsessään on käännetty latinasta "kalvoksi", vaikka kalvo ei ole vain eräänlainen kalvo, johon solu on kääritty, vaan yhdistelmä kahdesta toisiinsa yhdistetystä kalvosta, joilla on erilaiset ominaisuudet. Itse asiassa solukalvo on kolmikerroksinen lipoproteiini (rasvaproteiini) -kuori, joka erottaa jokaisen solun viereisistä soluista ja ympäristöstä ja suorittaa hallitun vaihdon solujen ja ympäristön välillä, tämä on akateeminen määritelmä siitä, mikä solu on kalvo on.

Kalvon arvo on yksinkertaisesti valtava, koska se ei vain erota solua toisesta, vaan myös varmistaa solun vuorovaikutuksen sekä muiden solujen että ympäristön kanssa.

Solukalvotutkimuksen historia

Kaksi saksalaista tiedemiestä Gorter ja Grendel antoivat tärkeän panoksen solukalvon tutkimukseen vuonna 1925. Silloin he onnistuivat suorittamaan monimutkaisen biologisen kokeen punasoluilla - erytrosyyteillä, jonka aikana tutkijat saivat niin sanotut "varjot", tyhjät punasolujen kuoret, jotka taitettiin yhdeksi pinoksi ja mitasivat pinta-alan sekä myös laskenut niissä olevien lipidien määrän. Saatujen lipidien määrän perusteella tutkijat tulivat siihen tulokseen, että niitä riittää juuri solukalvon kaksoiskerrokseen.

Vuonna 1935 toinen solukalvotutkijapari, tällä kertaa amerikkalaiset Daniel ja Dawson, määritteli pitkien kokeiden jälkeen proteiinipitoisuuden solukalvossa. Muuten oli mahdotonta selittää, miksi kalvolla on niin suuri pintajännitys. Tiedemiehet esittelivät taitavasti voileivän muodossa olevan mallin solukalvosta, jossa leivän roolia ovat homogeeniset lipidi-proteiinikerrokset, ja niiden välissä voin sijasta on tyhjyys.

Vuonna 1950, Danielin ja Dawsonin elektronisen teorian tultua voimaan, oli jo mahdollista vahvistaa käytännön havaintoja - solukalvon mikrokuvissa lipidi- ja proteiinipäiden kerrokset ja myös tyhjä tila niiden välillä olivat selvästi näkyvissä.

Vuonna 1960 amerikkalainen biologi J. Robertson kehitti teorian solukalvojen kolmikerroksisesta rakenteesta, jota pidettiin pitkään ainoana oikeana, mutta tieteen kehittyessä sen erehtymättömyydestä alkoi ilmaantua epäilyksiä. Joten esimerkiksi solujen näkökulmasta olisi vaikeaa ja työlästä kuljettaa tarvittavat hyödylliset aineet koko "voileivän" läpi.

Ja vasta vuonna 1972 amerikkalaiset biologit S. Singer ja G. Nicholson pystyivät selittämään Robertsonin teorian epäjohdonmukaisuudet solukalvon uuden nestemosaiikkimallin avulla. Erityisesti he havaitsivat, että solukalvo ei ole koostumukseltaan homogeeninen, lisäksi se on epäsymmetrinen ja täynnä nestettä. Lisäksi solut ovat jatkuvassa liikkeessä. Ja pahamaineisilla proteiineilla, jotka muodostavat solukalvon, on erilaiset rakenteet ja toiminnot.

Solukalvon ominaisuudet ja toiminnot

Katsotaanpa nyt, mitä toimintoja solukalvo suorittaa:

Solukalvon estetoiminto - kalvo todellisena rajavartijana vartioi solun rajoja, viivyttää, päästää läpi haitallisia tai yksinkertaisesti sopimattomia molekyylejä

Solukalvon kuljetustoiminto - kalvo ei ole vain rajavartija solun porteilla, vaan myös eräänlainen tullitarkastuspiste, jonka kautta hyödyllisten aineiden vaihto muiden solujen ja ympäristön kanssa kulkee jatkuvasti.

Matriisitoiminto - se on solukalvo, joka määrittää sijainnin suhteessa toisiinsa, säätelee niiden välistä vuorovaikutusta.

Mekaaninen toiminta - vastaa yhden solun rajoittamisesta toisesta ja samanaikaisesti solujen oikeasta liittämisestä toisiinsa, niiden muodostumisesta homogeeniseksi kudokseksi.

Solukalvon suojaava toiminta on perusta solun suojakilven rakentamiselle. Luonnossa tätä toimintoa voidaan kuvata esimerkiksi kovapuulla, tiheällä kuorella, suojakuorella, kaikki kalvon suojaavan toiminnon ansiosta.

Entsymaattinen toiminto on toinen tärkeä toiminto, jota jotkut soluproteiinit suorittavat. Esimerkiksi tämän toiminnon ansiosta ruoansulatusentsyymien synteesi tapahtuu suoliston epiteelissä.

Lisäksi kaiken tämän lisäksi solukalvon läpi tapahtuu soluaineenvaihdunta, joka voi tapahtua kolmen eri reaktion kautta:

• Fagosytoosi on solujen vaihto, jossa kalvoon upotetut fagosyyttisolut sieppaavat ja sulattavat erilaisia ​​ravintoaineita.
• Pinosytoosi - on solukalvon, sen kanssa kosketuksissa olevien nestemolekyylien sieppausprosessi. Tätä varten kalvon pinnalle muodostuu erityisiä lonkeroita, jotka näyttävät ympäröivän nestepisaran muodostaen kuplan, jonka kalvo myöhemmin "nielee".
• Eksosytoosi - on käänteinen prosessi, kun solu vapauttaa eritystoiminnallista nestettä kalvon läpi pintaan.

Solukalvon rakenne

Solukalvossa on kolme lipidien luokkaa:

• fosfolipidit (ne ovat yhdistelmä rasvoja ja fosforia),
• glykolipidit (rasvojen ja hiilihydraattien yhdistelmä),
• kolesteroli.

Fosfolipidit ja glykolipidit puolestaan ​​koostuvat hydrofiilisestä päästä, johon ulottuu kaksi pitkää hydrofobista häntää. Kolesteroli puolestaan ​​vie tilan näiden pyrstöjen väliin, estäen niitä taipumasta, kaikki tämä joissakin tapauksissa tekee tiettyjen solujen kalvosta erittäin jäykkä. Kaiken tämän lisäksi kolesterolimolekyylit säätelevät solukalvon rakennetta.

Mutta olipa kuinka tahansa, tärkein osa solukalvon rakennetta on proteiini, tai pikemminkin erilaiset proteiinit, joilla on useita tärkeitä rooleja. Huolimatta kalvon sisältämien proteiinien monimuotoisuudesta, niitä yhdistää jokin - rengasmaiset lipidit sijaitsevat kaikkien kalvoproteiinien ympärillä. Rengasmaiset lipidit ovat erityisiä rakenteellisia rasvoja, jotka toimivat eräänlaisena suojakuorena proteiineille, joita ilman ne eivät yksinkertaisesti toimisi.

Solukalvon rakenteessa on kolme kerrosta: solukalvon perusta on homogeeninen nestemäinen lipidikerros. Proteiinit peittävät sen molemmin puolin kuin mosaiikki. Juuri proteiinit toimivat yllä kuvattujen toimintojen lisäksi myös erikoisina kanavina, joiden kautta kalvon läpi kulkevat aineet, jotka eivät pysty tunkeutumaan kalvon nestekerrokseen. Näitä ovat esimerkiksi kalium- ja natriumionit, joiden tunkeutumiseen kalvon läpi luonto tarjoaa erityisiä solukalvojen ionikanavia. Toisin sanoen proteiinit tarjoavat solukalvojen läpäisevyyden.

Jos katsomme solukalvoa mikroskoopin läpi, näemme lipidikerroksen, joka muodostuu pienistä pallomaisista molekyyleistä, joiden päällä proteiinit kelluvat kuin meressä. Nyt tiedät, mitkä aineet ovat osa solukalvoa.

Solukalvo, video

Ja lopuksi opetusvideo solukalvosta.

Solun rakenne

Soluteoria.

Suunnitelma

Solu on elävän organismin perusrakenneyksikkö.

1. Soluteoria.

2. Solun rakenne.

3. Solun evoluutio.

Vuonna 1665 R. Hooke löysi ensin kasvisolut. Vuonna 1674 A. Leeuwenhoek löysi eläinsolun. Vuonna 1839 T. Schwann ja M. Schleiden muotoilivat soluteorian. Soluteorian pääasiallinen kanta oli, että solu on elävien järjestelmien rakenteellinen ja toiminnallinen perusta. Mutta he uskoivat virheellisesti, että solut muodostuvat rakenteettomasta aineesta. Vuonna 1859 R. Virchow osoitti, että uusia soluja muodostuu vain jakamalla aiemmat.

Soluteorian perussäännökset :

1) Solu on kaikkien elävien olentojen rakenteellinen ja toiminnallinen yksikkö. Kaikki elävät organismit koostuvat soluista.

2) Kaikki solut ovat pohjimmiltaan samanlaisia ​​kemialliselta koostumukseltaan ja aineenvaihduntaprosesseilta.

3) Uusia soluja muodostuu jakamalla olemassa olevia.

4) Kaikki solut tallentavat ja toteuttavat perinnöllistä tietoa samalla tavalla.

5) Monisoluisen organismin elintärkeä toiminta kokonaisuudessaan johtuu sen muodostavien solujen vuorovaikutuksesta.

Rakenteen mukaan erotetaan 2 tyyppiä soluja:

prokaryootit

eukaryootit

Prokaryootteja ovat bakteerit ja sinilevät. Prokaryootit eroavat eukaryooteista seuraavasti: niillä ei ole kalvoorganelleja eukaryoottisolussa (mitokondriot, endoplasminen verkkokalvo, lysosomit, Golgi-kompleksi, kloroplastit).

Tärkein ero on, että niissä ei ole kalvon ympäröimää ydintä. Prokaryoottista DNA:ta edustaa yksi laskostunut pyöreä molekyyli. Prokaryooteista puuttuu myös solukeskuksen sentrioleja, joten ne eivät koskaan jakautu mitoosilla. Niille on ominaista amitoosi - suora nopea jakautuminen.

Eukaryoottisolut ovat yksi- ja monisoluisten organismien soluja. Ne koostuvat kolmesta pääkomponentista:

Solukalvo, joka ympäröi solua ja erottaa sen ulkoisesta ympäristöstä;

Sytoplasma, joka sisältää vettä, mineraalisuoloja, orgaanisia yhdisteitä, organelleja ja sulkeumia;

Ydin, joka sisältää solun geneettisen materiaalin.

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.

Erottele yleisen tärkeät ja erityiset organellit. 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 vihreän pigmentin klorofyllin ansiosta syntetisoimaan orgaanisia aineita epäorgaanisista auringon energian avulla.

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. Eri aineiden organelleihin saapumisen jälkeen entsyymit aktivoituvat ja ruoansulatusprosessi alkaa - nämä ovat sekundaarisia 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 kromatidien ja homologisten kromosomien hajoamisen mitoosin anafaasissa 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.