Sejtmembránok

A sejt szerkezeti szerveződésének alapja a membrán szerkezeti elv, vagyis a sejt főleg membránokból épül fel. Összes biológiai membránok közös szerkezeti jellemzőkkel és tulajdonságokkal rendelkeznek.

Jelenleg a membránszerkezet fluid-mozaik modellje általánosan elfogadott.

A membrán kémiai összetétele és szerkezete

A membrán alapja egy lipid kettős réteg, amely főleg képződik foszfolipidek. A lipidek a membrán kémiai összetételének átlagosan ≈40%-át teszik ki. A kettős rétegben a membránban lévő molekulák farka egymással, a poláris fejek pedig kifelé néznek, így a membrán felülete hidrofil. A lipidek határozzák meg a membránok alapvető tulajdonságait.

A lipideken kívül a membrán fehérjéket is tartalmaz (átlagosan ≈60%). Ők határozzák meg a többséget konkrét funkciókat membránok. A fehérjemolekulák nem alkotnak folyamatos réteget (280. ábra). A membránban való elhelyezkedéstől függően a következők vannak:

© perifériás fehérjék- fehérjék találhatók a külső ill belső felület lipid kettős réteg;

© félig integrált fehérjék- a lipid kettősrétegbe különböző mélységben elmerülő fehérjék;

© integrál, vagy transzmembrán fehérjék - fehérjék behatolnak a membránon keresztül, miközben érintkeznek a sejt külső és belső környezetével egyaránt.

A membránfehérjék különböző funkciókat látnak el:

© egyes molekulák szállítása;

© a membránokon lejátszódó reakciók katalízise;

© a membránok szerkezetének fenntartása;

© jelek fogadása és konvertálása a környezetből.

A membrán 2-10% szénhidrátot tartalmazhat. A membránok szénhidrát komponensét általában fehérjemolekulákhoz (glikoproteinekhez) vagy lipidekhez (glikolipidekhez) kapcsolódó oligoszacharid vagy poliszacharid láncok képviselik. Alapvetően a szénhidrátok a membrán külső felületén helyezkednek el. A szénhidrátok funkciói sejt membrán nem teljesen tisztázott, de elmondható, hogy a membrán receptor funkcióit látják el.

Az állati sejtekben a glikoproteinek epimembrán komplexet alkotnak - glikokalix, amelynek vastagsága több tíz nanométer. Extracelluláris emésztés történik benne, sok sejtreceptor található, és segítségével láthatóan sejtadhézió következik be.

A fehérjék és lipidek molekulái mozgékonyak, képesek mozogni , főleg a membrán síkjában. A membránok aszimmetrikusak , vagyis a membrán külső és belső felületének lipid és fehérje összetétele eltérő.

A plazmamembrán vastagsága átlagosan 7,5 nm.

A membrán egyik fő funkciója a szállítás, amely biztosítja az anyagcserét a sejt és a külső környezet között. A membránok szelektív áteresztőképességgel rendelkeznek, vagyis bizonyos anyagok vagy molekulák számára jól, mások számára pedig rosszul (vagy teljesen átjárhatatlanok) áteresztőek. A membránok permeabilitása különböző anyagok esetében egyaránt függ molekuláik tulajdonságaitól (polaritás, méret stb.), valamint a membránok jellemzőitől (a lipidréteg belső része hidrofób).

Létezik különféle mechanizmusok anyagok szállítása a membránon keresztül (281. ábra). Az anyagok szállításához szükséges energiafelhasználástól függően a következők vannak:

© passzív szállítás- anyagok szállítása energiafogyasztás nélkül;

© aktiv szállitás- energiát használó közlekedés.

Passzív szállítás

A passzív transzport a koncentrációk és a töltések különbségén alapul. A passzív szállítás során az anyagok mindig a magasabb koncentrációjú területről egy alacsonyabb koncentrációjú területre, azaz koncentrációgradiens mentén mozognak. Ha a molekula feltöltött, akkor a szállítását az elektromos gradiens befolyásolja. Ezért gyakran beszélünk elektrokémiai gradiensről, amely a két gradienst kombinálja. A szállítás sebessége a gradiens nagyságától függ.

Három fő passzív szállítási mechanizmus létezik:

© egyszerű diffúzió- anyagok szállítása közvetlenül a lipid kettősrétegen keresztül. Gázok, nem poláris vagy kis töltés nélküli poláris molekulák könnyen átjutnak rajta. Minél kisebb a molekula és minél jobban oldódik zsírban, annál gyorsabban jut át ​​a membránon. Érdekes módon a víz annak ellenére, hogy viszonylag oldhatatlan zsírokban, nagyon gyorsan átjárja a lipid kettős réteget. Ennek az az oka, hogy molekulája kicsi és elektromosan semleges. A víz membránokon keresztül történő diffúzióját nevezzük ozmózis.

Diffúzió membráncsatornákon keresztül. A töltött molekulák és ionok (Na +, K +, Ca 2+, Cl -) egyszerű diffúzióval nem képesek átjutni a lipid kettősrétegen, azonban áthatolnak a membránon a benne található speciális csatornaképző fehérjék miatt, amelyek vízpórusokat képeznek.

© Könnyített diffúzió- anyagok szállítása speciális segítségével

transzportfehérjék, amelyek mindegyike felelős bizonyos molekulák vagy rokon molekulacsoportok szállításáért. Kölcsönhatásba lépnek az átvitt anyag molekulájával, és valamilyen módon átmozgatják a membránon. Így cukrok, aminosavak, nukleotidok és sok más poláris molekula bejut a sejtbe.

aktiv szállitás

Az aktív transzport szükségessége akkor merül fel, ha biztosítani kell a molekulák membránon keresztüli átvitelét az elektrokémiai gradiens ellen. Ezt a transzportot a hordozófehérjék végzik, amelyek aktivitása energiafelhasználást igényel. Az energiaforrás az ATP molekulák.

Az egyik legtöbbet tanulmányozott aktív transzportrendszer a nátrium-kálium pumpa. A sejten belüli K koncentrációja sokkal magasabb, mint azon kívül, a Naé pedig fordítva. Ezért a K passzívan kidiffundál a sejtből a membrán vízpórusain keresztül, a Na pedig a sejtbe. Ugyanakkor a sejt normális működéséhez fontos a K- és Na-ionok bizonyos arányának fenntartása a citoplazmában és a külső környezetben. Ez azért lehetséges, mert a membrán a (Na + K) pumpa jelenléte miatt aktívan pumpálja a Na-t a sejtből és K-t a sejtbe. A (Na + K) szivattyú működése a cella élettartamához szükséges teljes energia közel harmadát fogyasztja.

A pumpa egy speciális, konformációs változásokra képes transzmembrán membránfehérje, melynek köszönhetően K és Na ionokat is képes magához kötni. A (Na + K) szivattyú működési ciklusa több fázisból áll (282. ábra):

© c belül a membránok a fehérjepumpához Na-ionokat és ATP-molekulát kapnak, kívülről pedig K-ionokat;

© Na-ionok egyesülnek egy fehérjemolekulával, és a fehérje ATP-áz aktivitásra tesz szert, azaz képes lesz ATP hidrolízist okozni, amihez a pumpát mozgásba hozó energia felszabadul;

© az ATP hidrolízise során felszabaduló foszfát a fehérjéhez kötődik, azaz a fehérje foszforilálódik;

© a foszforiláció konformációs változásokat okoz a fehérjében, nem képes megtartani a Na-ionokat - felszabadulnak és a sejten kívülre kerülnek;

© a fehérje új konformációja olyan, hogy K-ionok köthetők hozzá;

© a K-ionok hozzáadása a fehérje defoszforilációját okozza, aminek következtében ismét megváltozik a konformációja;

© a fehérje konformációjának változása K-ionok felszabadulásához vezet a sejten belül;

© Most a fehérje ismét készen áll Na-ionok kötésére.

Egy működési ciklus során a szivattyú 3 Na-iont pumpál ki a cellából, és 2 K-iont pumpál be.Az átvitt ionok számának különbsége abból adódik, hogy a membrán K-ionok permeabilitása nagyobb, mint a Na-ioné. ionok. Ennek megfelelően a K passzívan gyorsabban diffundál ki a sejtből, mint a Na.

nagy részecskék (például limfociták, protozoák fagocitózisa stb.);

© pinocytosis - a folyékony cseppek rögzítésének és elnyelésének folyamata a benne oldott anyagokkal.

Exocitózis- kiválasztási folyamat különféle anyagok a sejtből. Az exocitózis során a vezikula (vagy vakuólum) membránja a külső citoplazmatikus membránnal érintkezve összeolvad vele. A vezikula tartalmát a bevágáson kívül távolítják el, és membránja bekerül a külső citoplazmatikus membrán összetételébe.

Rövid leírás:

Sazonov V.F. 1_1 A sejtmembrán szerkezete [Elektronikus forrás] // Kineziológus, 2009-2018: [weboldal]. Frissítés dátuma: 2018.02.06..__.201_). _Leírják a sejtmembrán szerkezetét és működését (szinonimák: plazmalemma, plazmolemma, biomembrán, sejthártya, külső sejthártya, sejthártya, citoplazmatikus membrán). Ez a kezdeti információ szükséges mind a citológiához, mind az idegi tevékenység folyamatainak megértéséhez: idegi gerjesztés, gátlás, szinapszisok és szenzoros receptorok működése.

sejtmembrán (plazma a lemma vagy plazma ról ről lemma)

Fogalom meghatározása

A sejtmembrán (szinonimák: plazmalemma, plazmolemma, citoplazmatikus membrán, biomembrán) egy hármas lipoprotein (azaz "zsír-protein") membrán, amely elválasztja a sejtet a környezettől, és szabályozott cserét és kommunikációt végez a sejt és környezete között.

Ebben a meghatározásban nem az a lényeg, hogy a membrán választja el a sejtet a környezettől, hanem az, hogy az összeköt sejt a környezettel. A membrán az aktív a sejt szerkezete, folyamatosan működik.

A biológiai membrán foszfolipidek ultravékony bimolekuláris filmje, amely fehérjékkel és poliszacharidokkal van bevonva. Ez a sejtszerkezet képezi az élő szervezet gát-, mechanikai és mátrixtulajdonságait (Antonov VF, 1996).

A membrán figurális ábrázolása

Számomra a sejthártya egy rácsos kerítésnek tűnik, benne sok ajtóval, amely körülvesz egy bizonyos területet. Bármely kis élőlény szabadon mozoghat ide-oda ezen a kerítésen keresztül. De a nagyobb látogatók csak az ajtókon léphetnek be, és akkor sem mindenki. Különböző látogatóknak csak a saját ajtajukhoz van kulcsuk, és nem léphetnek át mások ajtaján. Tehát ezen a kerítésen keresztül folyamatosan özönlenek a látogatók oda-vissza, mert a membrán-kerítés fő funkciója kettős: elválasztani a területet a környező tértől, és egyben összekötni a környező térrel. Ehhez sok lyuk és ajtó van a kerítésen - !

A membrán tulajdonságai

1. Permeabilitás.

2. Félig áteresztőképesség (részleges permeabilitás).

3. Szelektív (szinonimája: szelektív) permeabilitás.

4. Aktív permeabilitás (szinonimája: aktív transzport).

5. Ellenőrzött permeabilitás.

Mint látható, a membrán fő tulajdonsága a különböző anyagokkal szembeni áteresztőképessége.

6. Fagocitózis és pinocitózis.

7. Exocitózis.

8. Elektromos és kémiai potenciálok jelenléte, pontosabban a membrán belső és külső oldala közötti potenciálkülönbség. Képletesen ezt lehet mondani "a membrán az ionáramlás szabályozásával "elektromos akkumulátorrá" változtatja a cellát.. Részletek: .

9. Az elektromos és kémiai potenciál változásai.

10. Ingerlékenység. A membránon elhelyezkedő speciális molekuláris receptorok kapcsolódhatnak jelző (kontroll) anyagokkal, aminek következtében a membrán és az egész sejt állapota megváltozhat. A molekuláris receptorok biokémiai reakciókat váltanak ki válaszul a ligandumok (kontroll anyagok) velük való kombinációjára. Fontos megjegyezni, hogy a jeladó anyag kívülről hat a receptorra, míg a változások a sejten belül folytatódnak. Kiderült, hogy a membrán információkat továbbított a környezetből a sejt belső környezetébe.

11. Katalitikus enzimaktivitás. Az enzimek beágyazódhatnak a membránba, vagy annak felületéhez kapcsolódnak (sejten belül és kívül is), és ott fejtik ki enzimatikus tevékenységüket.

12. A felület alakjának és területének megváltoztatása. Ez lehetővé teszi, hogy a membrán kinövéseket képezzen kifelé, vagy fordítva, behatolást a sejtbe.

13. Más sejtmembránokkal való kapcsolatteremtési képesség.

14. Tapadás - a szilárd felületekhez való ragaszkodás képessége.

A membrán tulajdonságainak rövid listája

• Áteresztőképesség.
• Endocitózis, exocitózis, transzcitózis.
• Lehetőségek.
• Ingerlékenység.
• enzimatikus aktivitás.
• Kapcsolatok.
• Tapadás.

Membrán funkciók

1. A belső tartalom hiányos elszigetelése a külső környezettől.

2. A sejtmembrán munkájában az a fő csere különféle anyagokat a sejt és az extracelluláris környezet között. Ez a membrán olyan tulajdonságának köszönhető, mint az áteresztőképesség. Ezenkívül a membrán szabályozza ezt a cserét a permeabilitásának szabályozásával.

3. A membrán másik fontos funkciója az különbséget hozva létre a kémiai és elektromos potenciálok között belső és külső oldala között. Ennek köszönhetően a sejt belsejében negatív elektromos potenciál van -.

4. A membránon keresztül is végezzük információcsere a sejt és környezete között. A membránon elhelyezkedő speciális molekuláris receptorok képesek kapcsolódni a szabályozó anyagokhoz (hormonokhoz, mediátorokhoz, modulátorokhoz), és biokémiai reakciókat indítani a sejtben, ami különféle változásokhoz vezet a sejtben vagy annak szerkezetében.

Videó:A sejtmembrán szerkezete

Videó előadás:Részletek a membrán szerkezetéről és a szállításról

Membrán szerkezet

A sejtmembrán univerzális háromrétegű szerkezet. Középső zsírrétege összefüggő, a felső és alsó fehérjeréteg egyedi fehérjeterületek mozaikjaként borítja. A zsírréteg az az alap, amely biztosítja a sejt elszigetelését a környezettől, elszigetelve azt a környezettől. Önmagában nagyon rosszul halad át a vízben oldódó anyagokon, de könnyen átjut a zsírban oldódó anyagokon. Ezért a membrán vízoldható anyagok (például ionok) áteresztőképességét speciális fehérjeszerkezetekkel kell biztosítani - és.

Az alábbiakban az érintkező sejtek valódi sejtmembránjairól készült mikrofotók találhatók, amelyeket elektronmikroszkóppal készítettek, valamint egy sematikus rajz, amely a háromrétegű membránt és fehérjerétegeinek mozaik jellegét mutatja. A kép nagyításához kattintson rá.

A sejtmembrán belső lipid (zsíros) rétegének külön képe, integrált beágyazott fehérjékkel átjárva. A felső és alsó fehérjeréteget eltávolítjuk, hogy ne zavarják a lipid kettősréteg figyelembevételét

Fenti ábra: A sejtmembrán (sejtfal) nem teljes sematikus ábrázolása a Wikipédiából.

Vegyük észre, hogy itt a külső és a belső fehérjeréteget eltávolítottuk a membránról, hogy jobban lássuk a központi zsíros kettős lipidréteget. Egy igazi sejtmembránban nagy fehérje "szigetek" lebegnek fent és lent a zsírréteg mentén (az ábrán kis golyók), és a membrán vastagabbnak, háromrétegűnek bizonyul: fehérje-zsír-fehérje . Tehát valójában olyan, mint egy szendvics két fehérje „kenyérszeletből”, közepén vastag „vaj” réteggel, pl. háromrétegű szerkezete van, nem kétrétegű.

Ezen az ábrán a kis kék és fehér golyók a lipidek hidrofil (nedvesíthető) "fejeinek", a hozzájuk kapcsolódó "húrok" pedig a hidrofób (nem nedvesíthető) "faroknak" felelnek meg. A fehérjék közül csak az integrált, end-to-end membránfehérjéket (vörös golyócskákat és sárga hélixeket) mutatjuk be. A membránon belüli sárga ovális pontok koleszterinmolekulák. A membrán külső oldalán lévő sárga-zöld gyöngyök láncai oligoszacharid láncok, amelyek a glikokalixot alkotják. A glikokalix olyan, mint egy szénhidrát ("cukor") "szösz" a membránon, amelyet a belőle kiálló hosszú szénhidrát-fehérje molekulák alkotnak.

A Living egy kis "fehérje-zsírzsák", félig folyékony zselészerű tartalommal töltve, amelybe filmek és csövek hatolnak be.

Ennek a zsáknak a falát kettős zsíros (lipid) film képezi, amelyet kívül-belül fehérjék borítanak - a sejtmembrán. Ezért azt mondják, hogy a membránnak van háromrétegű szerkezet : fehérjék-zsírok-fehérjék. A sejt belsejében sok hasonló zsírhártya is található, amelyek a belső terét részekre osztják. A sejtszerveket ugyanazok a membránok veszik körül: mag, mitokondrium, kloroplasztiszok. Tehát a membrán egy univerzális molekulaszerkezet, amely minden sejtben és minden élő szervezetben rejlik.

A bal oldalon - már nem valódi, hanem egy biológiai membrán egy darabjának mesterséges modellje: ez egy azonnali pillanatfelvétel egy zsíros foszfolipid kettősrétegről (vagyis egy kettős rétegről) a molekuláris dinamika modellezése során. A modell számítási cellája látható - 96 PQ molekula ( f oszfatidil x olin) és 2304 vízmolekula, összesen 20544 atom.

A jobb oldalon ugyanazon lipid egyetlen molekulájának vizuális modellje látható, amelyből a membránlipid kettős réteg összeáll. Felül hidrofil (vízkedvelő) feje van, alul két hidrofób (vízfélő) farka. Ennek a lipidnek egyszerű a neve: 1-szteroil-2-dokozahexaenoil-Sn-glicero-3-foszfatidilkolin (18:0/22:6(n-3)cisz PC), de nem kell megjegyeznie, hacsak nem azt tervezi, hogy tanárát elájulja tudásának mélysége.

Adhat pontosabb tudományos definíciót a sejtnek:

A biopolimerek rendezett, strukturált heterogén rendszere, amelyet egy aktív membrán határol, egyetlen anyagcsere-, energia- és információs folyamatban vesz részt, és egyben fenntartja és reprodukálja a rendszer egészét.

A sejt belsejében membránok is behatolnak, és a membránok között nem víz, hanem változó sűrűségű viszkózus gél / szol található. Ezért a sejtben kölcsönhatásba lépő molekulák nem úsznak szabadon, mint egy kémcsőben vizesoldat, de többnyire a citoszkeleton vagy az intracelluláris membránok polimer szerkezetein ülnek (immobilizálva). Ezért a kémiai reakciók a sejten belül szinte úgy mennek végbe, mint egy szilárd testben, és nem folyadékban. A sejtet körülvevő külső membránt is enzimek és molekuláris receptorok borítják, így nagyon aktív része a sejtnek.

A sejtmembrán (plazmalemma, plazmolemma) egy aktív héj, amely elválasztja a sejtet a környezettől és összeköti a környezettel. © Sazonov V.F., 2016.

A membrán ezen definíciójából az következik, hogy nem egyszerűen korlátozza a sejtet, hanem aktívan dolgozikösszekapcsolva a környezetével.

A membránokat alkotó zsír különleges, ezért molekuláit általában nem csak zsírnak, hanem lipidek, foszfolipidek, szfingolipidek. A membránfólia dupla, azaz két egymáshoz ragasztott filmből áll. Ezért a tankönyvek azt írják, hogy a sejtmembrán alapja két lipidrétegből áll (vagy " kétrétegű", azaz kettős réteg). Minden egyes lipidrétegnél az egyik oldalt meg lehet nedvesíteni vízzel, a másikat nem. Tehát ezek a filmek pontosan a nem nedvesítő oldalukkal tapadnak egymáshoz.

baktérium membrán

A Gram-negatív baktériumok prokarióta sejtjének héja több rétegből áll, az alábbi ábrán látható.
A gram-negatív baktériumok héjának rétegei:
1. A belső háromrétegű citoplazma membrán, amely érintkezik a citoplazmával.
2. Sejtfal, amely mureinból áll.
3. A külső háromrétegű citoplazmatikus membrán, amely ugyanazt a lipidrendszert tartalmazza fehérje komplexekkel, mint a belső membrán.
Gram-negatív baktériumsejtek közötti kommunikáció és külvilág egy ilyen összetett, három lépésből álló szerkezet révén nem biztosítanak előnyt a zord körülmények közötti túlélésben a kevésbé erős héjú gram-pozitív baktériumokhoz képest. Egyszerűen nem fogadják jól magas hőmérsékletek, fokozott savasság és nyomásesések.

Videó előadás:Plazma membrán. E.V. Cheval, Ph.D.

Videó előadás:A membrán mint sejthatár. A. Ilyaskin

A membrán ioncsatornáinak jelentősége

Könnyen megérthető, hogy a membrán zsírrétegén keresztül csak zsírban oldódó anyagok juthatnak be a sejtbe. Ezek zsírok, alkoholok, gázok. Például az eritrocitákban az oxigén és a szén-dioxid könnyen be- és kijut a membránon keresztül. De a víz és a vízben oldódó anyagok (például ionok) egyszerűen nem jutnak át a membránon egyetlen sejtbe sem. Ez azt jelenti, hogy speciális lyukakra van szükségük. De ha csak egy lyukat csinál a zsíros filmbe, akkor az azonnal visszahúzódik. Mit kell tenni? Megoldást találtak a természetben: speciális fehérjetranszport struktúrákat kell készíteni és át kell feszíteni a membránon. Így keletkeznek a zsírban oldhatatlan anyagok áthaladásának csatornái - a sejtmembrán ioncsatornái.

Tehát annak érdekében, hogy membránja további permeabilitási tulajdonságokat biztosítson a poláris molekulák (ionok és víz) számára, a sejt speciális fehérjéket szintetizál a citoplazmában, amelyek aztán beépülnek a membránba. Két típusuk van: transzporter fehérjék (például transzport ATP-ázok) és csatornaképző fehérjék (csatornaképzők). Ezek a fehérjék a membrán kettős zsírrétegébe ágyazódnak be, és transzporterek vagy ioncsatornák formájában transzportstruktúrákat alkotnak. Különféle vízben oldódó anyagok most már áthaladhatnak ezeken a szállítóstruktúrákon, amelyek egyébként nem tudnak átjutni a zsírhártyán.

Általában a membránba ágyazott fehérjéket is ún integrál, éppen azért, mert úgymond benne vannak a membrán összetételében, és át- és áthatolnak rajta. Más fehérjék, amelyek nem integráltak, mintegy szigeteket képeznek, amelyek "lebegnek" a membrán felszínén: vagy a külső felületén, vagy a belső felületén. Hiszen mindenki tudja, hogy a zsír jó kenőanyag, és könnyű rajta csúszni!

következtetéseket

1. Általában a membrán háromrétegű:

1) külső réteg fehérjeszigetekről

2) zsíros kétrétegű "tenger" (lipid kettős réteg), azaz. kettős lipid film

3) a fehérje "szigetek" belső rétege.

De van egy laza külső réteg is - a glikokalix, amelyet a membránból kilógó glikoproteinek képeznek. Ezek molekuláris receptorok, amelyekhez a jelátviteli vezérlők kötődnek.

2. A membránba speciális fehérjeszerkezeteket építenek be, biztosítva annak áteresztőképességét ionokkal vagy más anyagokkal szemben. Nem szabad megfeledkeznünk arról, hogy egyes helyeken a zsírtengert integrált fehérjék hatják át. És az integrál fehérjék alkotnak különlegeset szállító szerkezetek sejtmembrán (lásd az 1_2. szakasz Membrántranszport mechanizmusok). Rajtuk keresztül az anyagok bejutnak a sejtbe, és a sejtből kifelé is távoznak.

3. Az enzimfehérjék a membrán bármely oldalán (külső és belső), valamint a membránon belül is elhelyezkedhetnek, amelyek mind magának a membránnak az állapotát, mind az egész sejt életét befolyásolják.

A sejtmembrán tehát egy aktív változó szerkezet, amely az egész sejt érdekében aktívan dolgozik és összeköti azt a külvilággal, és nem csupán „védőburok”. Ez a legfontosabb tudnivaló a sejtmembránról.

Az orvostudományban a membránfehérjéket gyakran „célpontként” használják gyógyszerek. Ilyen célpontként a receptorok, ioncsatornák, enzimek, transzportrendszerek működnek. NÁL NÉL mostanában a membránon kívül célpontként gyógyászati ​​anyagok a sejtmagban rejtett génekké is válnak.

Videó:Bevezetés a sejtmembrán biofizikába: az 1. membrán szerkezete (Vladimirov Yu.A.)

Videó:A sejtmembrán története, szerkezete és funkciói: A membránok szerkezete 2 (Vladimirov Yu.A.)

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

elválasztó ( akadály) - elkülönítse a sejttartalmat a külső környezettől;

Szabályozza a sejt és a környezet közötti cserét;

Oszd fel a sejteket kompartmentekre vagy kompartmentekre, amelyeket bizonyos speciális metabolikus útvonalakra terveztek ( osztva);

Néhány kémiai reakció helyszíne (a fotoszintézis könnyű reakciói kloroplasztiszokban, oxidatív foszforiláció a légzés során a mitokondriumokban);

Kommunikáció biztosítása a többsejtű szervezetek szöveteiben lévő sejtek között;

Szállítás- transzmembrán szállítást végez.

Receptor- a külső ingereket felismerő receptorhelyek lokalizációjának helyei.

Anyagok szállítása a membránon keresztül a membrán egyik vezető funkciója, amely biztosítja az anyagcserét a sejt és a külső környezet között. Az anyagok átvitelének energiaköltségétől függően a következők vannak:

passzív transzport vagy elősegített diffúzió;

aktív (szelektív) transzport ATP és enzimek részvételével.

szállítás membrán csomagolásban. Léteznek endocitózis (a sejtbe) és exocitózis (a sejtből kifelé) – olyan mechanizmusok, amelyek nagy részecskéket és makromolekulákat szállítanak a membránon keresztül. Az endocitózis során a plazmamembrán invaginációt képez, szélei összeolvadnak, és a citoplazmába vezikula fűződik. A hólyagot egyetlen membrán határolja el a citoplazmától, amely a külső citoplazmatikus membrán része. Különbséget kell tenni a fagocitózis és a pinocitózis között. A fagocitózis a nagy, meglehetősen szilárd részecskék felszívódása. Például limfociták, protozoonok stb. fagocitózisa. A pinocitózis az a folyamat, amely során a folyékony cseppeket a benne oldott anyagokkal felfogják és felszívják.

Az exocitózis a különböző anyagok eltávolításának folyamata a sejtből. Az exocitózis során a vezikula vagy vakuólum membránja egyesül a külső citoplazmatikus membránnal. A vezikula tartalmát eltávolítják a sejtfelszínről, és a membrán bekerül a külső citoplazmatikus membránba.

A magban passzív a töltetlen molekulák transzportja a hidrogén és a töltések koncentrációjának különbsége, azaz. elektrokémiai gradiens. Az anyagok egy nagyobb gradiensű területről egy alacsonyabb gradiensű területre mozognak. A szállítási sebesség a gradiens különbségtől függ.

Az egyszerű diffúzió az anyagok szállítása közvetlenül a lipid kettősrétegen keresztül. Gázokra jellemző, nem poláris vagy kis töltés nélküli poláris molekulák, zsírokban oldódik. A víz gyorsan áthatol a kettős rétegen, mert. molekulája kicsi és elektromosan semleges. A víz membránokon keresztül történő diffúzióját ozmózisnak nevezzük.

A membráncsatornákon keresztül történő diffúzió olyan töltött molekulák és ionok (Na, K, Ca, Cl) szállítása, amelyek behatolnak a membránba, mivel speciális csatornaképző fehérjék vannak benne, amelyek vízpórusokat képeznek.

A könnyített diffúzió az anyagok szállítása speciális transzportfehérjék segítségével. Mindegyik fehérje egy szigorúan meghatározott molekuláért vagy rokon molekulák csoportjáért felelős, kölcsönhatásba lép vele, és áthalad a membránon. Például cukrok, aminosavak, nukleotidok és más poláris molekulák.

aktiv szállitás fehérjék - hordozók (ATPáz) végzik elektrokémiai gradiens ellen, energia felhasználásával. Forrása az ATP molekulák. Például a nátrium-kálium pumpa.

A kálium koncentrációja a sejten belül sokkal magasabb, mint azon kívül, és a nátrium - fordítva. Ezért a kálium- és nátriumkationok a koncentráció gradiens mentén passzívan diffundálnak a membrán vízpórusain keresztül. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a membrán permeabilitása a káliumionok számára nagyobb, mint a nátriumionoké. Ennek megfelelően a kálium gyorsabban diffundál ki a sejtből, mint a nátrium a sejtbe. A sejt normális működéséhez azonban 3 kálium- és 2 nátriumion bizonyos aránya szükséges. Ezért van a membránban egy nátrium-kálium pumpa, amely aktívan pumpálja a nátriumot a sejtből, és a káliumot a sejtbe. Ez a pumpa egy transzmembrán membránfehérje, amely képes konformációs átrendeződésekre. Ezért káliumionokat és nátriumionokat is képes magához kötni (antiport). A folyamat energiaigényes:

A nátriumionok és egy ATP-molekula a membrán belsejéből, a káliumionok pedig kívülről jutnak be a pumpás fehérjébe.

A nátriumionok egyesülnek egy fehérjemolekulával, és a fehérje ATPáz aktivitásra tesz szert, azaz. az ATP hidrolízis kiváltásának képessége, amely a szivattyút hajtó energia felszabadulásával jár együtt.

Az ATP hidrolízise során felszabaduló foszfát a fehérjéhez kötődik, azaz. fehérjét foszforilál.

A foszforiláció konformációs változást okoz a fehérjében, nem képes megtartani a nátriumionokat. Elengedik őket, és kimennek a cellán.

A fehérje új konformációja elősegíti a káliumionok hozzáadását.

A káliumionok hozzáadása a fehérje defoszforilációját okozza. Ismét megváltoztatja alakját.

A fehérje konformációjának változása a sejten belüli káliumionok felszabadulásához vezet.

A fehérje ismét készen áll arra, hogy nátriumionokat kapcsoljon magához.

Egy működési ciklus során a szivattyú 3 nátriumiont pumpál ki a cellából és 2 káliumiont.

Citoplazma- a sejt kötelező alkotóeleme, a sejt felszíni apparátusa és a sejtmag közé zárva. Ez egy összetett heterogén szerkezeti komplexum, amely a következőkből áll:

hialoplazma

organellumok (a citoplazma állandó alkotóelemei)

zárványok - a citoplazma ideiglenes komponensei.

citoplazmatikus mátrix(hialoplazma) a sejt belső tartalma - színtelen, vastag és átlátszó kolloid oldat. A citoplazmatikus mátrix komponensei a sejtben a bioszintézis folyamatait végzik, tartalmazzák az energiaképződéshez szükséges enzimeket, elsősorban az anaerob glikolízis következtében.

A citoplazmatikus mátrix alapvető tulajdonságai.

Meghatározza a sejt kolloid tulajdonságait. A vakuoláris rendszer intracelluláris membránjaival együtt erősen heterogén vagy többfázisú kolloid rendszernek tekinthető.

Biztosítja a citoplazma viszkozitásának változását, az átmenetet a gélből (vastagabb) a szolba (folyékonyabb), amely külső és belső tényezők hatására következik be.

Biztosítja a ciklózist, az amőboid mozgást, a sejtosztódást és a pigment mozgását a kromatoforokban.

Meghatározza az intracelluláris komponensek elhelyezkedésének polaritását.

Biztosítja a sejtek mechanikai tulajdonságait - rugalmasság, egyesülési képesség, merevség.

Sejtszervecskék- állandó sejtstruktúrák, amelyek biztosítják a sejt meghatározott funkcióinak ellátását. A szerkezet jellemzőitől függően a következők vannak:

membránszervecskék - membránszerkezettel rendelkeznek. Lehetnek egymembránosak (ER, Golgi apparátus, lizoszómák, növényi sejtek vakuólumai). Kettős membrán (mitokondriumok, plasztidok, mag).

Nem membránszervek - nem rendelkeznek membránszerkezettel (kromoszómák, riboszómák, sejtközpont, citoszkeleton).

Általános célú organellumok - minden sejtre jellemző: mag, mitokondrium, sejtközpont, Golgi-készülék, riboszómák, ER, lizoszómák. Ha az organellumok bizonyos típusú sejtekre jellemzőek, akkor ezeket speciális organellumoknak nevezik (például izomrostokat összehúzó myofibrillumok).

Endoplazmatikus retikulum- egyetlen folytonos szerkezet, amelynek membránja számos invaginációt és ráncot képez, amelyek tubulusoknak, mikrovakuólumoknak és nagy ciszternáknak tűnnek. Az EPS membránok egyrészt a sejtes citoplazmatikus membránhoz, másrészt a nukleáris membrán külső héjához kapcsolódnak.

Kétféle EPS létezik - durva és sima.

Durva vagy szemcsés ER-ben a ciszternák és a tubulusok riboszómákkal kapcsolódnak. a membrán külső oldala.A sima vagy agranuláris EPS-ben nincs kapcsolat a riboszómákkal. Ez a membrán belseje.

biológiai membránok- a sejteket korlátozó, funkcionálisan aktív felszíni struktúrák (sejt- vagy plazmamembránok) és intracelluláris organellumok (mitokondriumok, sejtmagok, lizoszómák, endoplazmatikus retikulum stb. membránjai) általános neve. Tartalmaznak lipideket, fehérjéket, heterogén molekulákat (glikoproteineket, glikolipideket) és az ellátott funkciótól függően számos kisebb komponenst: koenzimeket, nukleinsavakat, antioxidánsokat, karotinoidokat, szervetlen ionokat stb.

A membránrendszerek - receptorok, enzimek, transzportmechanizmusok - összehangolt működése segít fenntartani a sejt homeosztázisát, és egyben gyorsan reagálni a külső környezet változásaira.

Nak nek A biológiai membránok fő funkciói tulajdonítható:

a sejt elválasztása a környezettől és intracelluláris kompartmentek (kompartmentek) kialakulása;

sokféle anyag membránon keresztüli szállításának szabályozása és szabályozása;

részvétel a sejtközi interakciók biztosításában, a sejten belüli jelek továbbításában;

élelmiszer-energia átalakítás szerves anyag az ATP-molekulák kémiai kötési energiájába.

A plazma (sejt) membrán molekuláris felépítése minden sejtben megközelítőleg azonos: két lipidmolekula rétegből áll, amelyekben sok specifikus fehérje található. Egyes membránfehérjék enzimatikus aktivitással rendelkeznek, míg mások megkötik a tápanyagokat a környezetből, és a membránokon keresztül biztosítják azok sejtbe történő szállítását. A membránfehérjéket a membránszerkezetekkel való kapcsolatuk jellege különbözteti meg. Néhány fehérje, ún külső vagy periféria , lazán kötődik a membrán felületéhez, mások, ún belső vagy integrált , a membrán belsejébe merülnek. A perifériás fehérjék könnyen extrahálhatók, míg az integrált fehérjék csak detergensekkel vagy szerves oldószerekkel izolálhatók. ábrán. A 4. ábra a plazmamembrán szerkezetét mutatja.

Számos sejt külső, vagyis plazmamembránját, valamint az intracelluláris organellumok, például mitokondriumok, kloroplasztiszok membránjait szabad formában izoláltuk és molekuláris összetételüket vizsgáltuk. Minden membrán poláris lipideket tartalmaz tömegének 20-80%-ában, a membrán típusától függően, a többit főként a fehérjék teszik ki. Tehát az állati sejtek plazmamembránjaiban a fehérjék és lipidek mennyisége általában megközelítőleg azonos; a belső mitokondriális membrán körülbelül 80% fehérjét és csak 20% lipidet tartalmaz, míg az agysejtek mielin membránja ezzel szemben körülbelül 80% lipideket és csak 20% fehérjét tartalmaz.

Rizs. 4. A plazmamembrán felépítése

A membránok lipid része különféle poláris lipidek keveréke. A poláris lipidek, amelyek közé tartoznak a foszfoglicerolipidek, szfingolipidek, glikolipidek, nem raktározódnak a zsírsejtekben, hanem beépülnek a sejtmembránokba, és szigorúan meghatározott arányban.

A membránokban lévő összes poláris lipid folyamatosan megújul az anyagcsere során, normál körülmények között a sejtben dinamikus stacionárius állapot jön létre, amelyben a lipidszintézis sebessége megegyezik bomlásuk sebességével.

Az állati sejtek membránja főleg foszfoglicerolipideket és kisebb mértékben szfingolipideket tartalmaz; triacilglicerolok csak nyomokban találhatók. Az állati sejtek egyes membránjai, különösen a külső plazmamembrán jelentős mennyiségű koleszterint és észtereit tartalmazzák (5. ábra).

5. ábra. Membrán lipidek

Jelenleg a membránok szerkezetének általánosan elfogadott modellje az S. Singer és J. Nicholson által 1972-ben javasolt fluid mozaik modell.

Szerinte a fehérjék a lipidtengerben lebegő jéghegyekhez hasonlíthatók. Mint fentebb említettük, a membránfehérjéknek két típusa van: integrált és perifériás. Az integrált fehérjék áthatolnak a membránon amfipatikus molekulák. A perifériás fehérjék nem hatolnak át a membránon, és kevésbé erősen kapcsolódnak hozzá. A membrán fő folytonos része, vagyis mátrixa a poláris lipid kettős réteg. Normál sejthőmérsékleten a mátrix folyékony állapotban van, amit a telített és telítetlen zsírsavak bizonyos aránya biztosít a poláris lipidek hidrofób farkában.

A fluid mozaik modell azt is sugallja, hogy a membránban elhelyezkedő integrált fehérjék felületén aminosavmaradékok R-csoportjai találhatók (főleg hidrofób csoportok, amelyek miatt a fehérjék a kettősréteg központi hidrofób részében látszanak „oldódni”). Ugyanakkor a perifériás, vagy külső fehérjék felületén elsősorban hidrofil R-csoportok találhatók, amelyek elektrosztatikus erők hatására vonzódnak a lipidek hidrofil töltésű poláris fejeihez. Az integrál fehérjék – köztük az enzimek és a transzportfehérjék – csak akkor aktívak, ha a kettősréteg hidrofób részén belül helyezkednek el, ahol elnyeri az aktivitás megnyilvánulásához szükséges térbeli konfigurációt (6. ábra). Még egyszer hangsúlyozni kell, hogy nem jön létre kovalens kötés sem a kettősréteg molekulái között, sem a kettősréteg fehérjéi és lipidjei között.

6. ábra. Membránfehérjék

A membránfehérjék szabadon mozoghatnak az oldalsó síkban. A perifériás fehérjék szó szerint a kétrétegű „tenger” felszínén lebegnek, míg az integrált fehérjék, mint a jéghegyek, szinte teljesen elmerülnek a szénhidrogénrétegben.

A membránok többsége aszimmetrikus, azaz egyenlőtlen oldalaik vannak. Ez az aszimmetria a következőkben nyilvánul meg:

Először is, az a tény, hogy a bakteriális és állati sejtek plazmamembránjának belső és külső oldala eltér a poláris lipidek összetételében. Például az emberi eritrocita membránok belső lipidrétege főként foszfatidil-etanol-amint és foszfatidil-szerint, míg a külső lipidréteg foszfatidil-kolint és szfingomielint tartalmaz.

· másodszor, a membránokban lévő egyes transzportrendszerek csak egy irányban működnek. Például az eritrociták membránjában van egy szállítórendszer („pumpa”), amely Na + ionokat pumpál a sejtből a sejtbe. környezet, és K + ionok - a sejt belsejében az ATP hidrolízis során felszabaduló energia miatt.

Harmadszor, a plazmamembránok külső felülete nagyon nagy szám oligoszacharid csoportok, amelyek a glikolipidek fejei és a glikoproteinek oligoszacharid oldalláncai, míg a plazmamembrán belső felületén gyakorlatilag nincsenek oligoszacharid csoportok.

A biológiai membránok aszimmetriája megmarad annak köszönhetően, hogy az egyes foszfolipid molekulák átvitele a lipid kettősréteg egyik oldaláról a másikra energia okokból nagyon nehézkes. A poláris lipidmolekula szabadon mozoghat a kettősréteg saját oldalán, de korlátozott a képessége, hogy átugorjon a másik oldalra.

A lipidmobilitás a jelenlévő telítetlen zsírsavak relatív tartalmától és típusától függ. A zsírsavláncok szénhidrogén jellege adja a membrántulajdonságokat a folyékonyságot, a mobilitást. Cisz-telítetlen zsírsavak jelenlétében a láncok közötti kohéziós erők gyengébbek, mint a telített zsírsavak önmagukban, és a lipidek még alacsony hőmérsékleten is megőrzik nagy mobilitásukat.

A membránok külső oldalán specifikus felismerési helyek találhatók, amelyek funkciója bizonyos molekuláris jelek felismerése. Például egyes baktériumok a membránon keresztül érzékelik a koncentráció enyhe változásait tápláló, ami serkenti mozgásukat a táplálékforrás felé; ezt a jelenséget nevezik kemotaxis.

A különböző sejtek és intracelluláris organellumok membránjai szerkezetükből adódóan bizonyos specifitással rendelkeznek, kémiai összetételés funkciókat. Az eukarióta szervezetekben a következő fő membráncsoportokat különböztetjük meg:

plazmamembrán (külső sejtmembrán, plazmalemma),

a nukleáris membrán

Az endoplazmatikus retikulum

a Golgi-készülék membránjai, mitokondriumok, kloroplasztiszok, mielinhüvelyek,

gerjeszthető membránok.

A prokarióta szervezetekben a plazmamembránon kívül intracitoplazmatikus membránképződmények is találhatók, a heterotróf prokariótákban ún. mezoszómák. Ez utóbbiak a külső sejtmembránba való behatolás útján jönnek létre, és bizonyos esetekben érintkezésben maradnak vele.

eritrocita membrán fehérjékből (50%), lipidekből (40%) és szénhidrátokból (10%) áll. A szénhidrátok nagy része (93%) fehérjékhez kapcsolódik, a többi - lipidekhez. A membránban a lipidek aszimmetrikusan helyezkednek el, ellentétben a micellák szimmetrikus elrendezésével. Például a cefalin túlnyomórészt a lipidek belső rétegében található. Ez az aszimmetria nyilvánvalóan a foszfolipidek membránban történő keresztirányú mozgásának köszönhető, amelyet a membránfehérjék segítségével hajtanak végre, és az anyagcsere energiája miatt. Az eritrocita membrán belső rétegében főleg szfingomielin, foszfatidil-etanol-amin, foszfatidil-szerin, a külső rétegben foszfatidil-kolin található. Az eritrocita membrán egy integrált glikoproteint tartalmaz glikoforin 131 aminosavból álló és a membránon áthatoló fehérjét, valamint a 900 aminosavból álló úgynevezett band 3 fehérjét. A glikoforin szénhidrát komponensei az influenzavírusok, a fitohemagglutininok és számos hormon receptor funkcióját töltik be. Egy másik, kevés szénhidrátot tartalmazó, a membránon áthatoló integrált fehérjét szintén a vörösvértest membránjában találtak. Neveztetik alagút fehérje(a komponens), mivel feltételezzük, hogy csatornát képez az anionok számára. Az eritrocita membrán belső oldalához kapcsolódó perifériás fehérje az spektrin.

Mielin membránok , az idegsejtek axonjait körülvevő, többrétegűek, tartalmaznak nagyszámú lipidek (kb. 80%, fele foszfolipidek). Ezen membránok fehérjéi fontosak az egymás felett elhelyezkedő membránsók rögzítésében.

kloroplaszt membránok. A kloroplasztokat kétrétegű membrán borítja. A külső membrán némileg hasonlít a mitokondriumokhoz. Ezen a felületi membránon kívül a kloroplasztiszoknak van egy belső membránrendszere is - lamellák. A lamellák lapított hólyagokat - tilakoidokat - alkotnak, amelyek egymás felett helyezkednek el, és csomagokban (grana) gyűjtik össze, vagy a stroma membránrendszerét (stróma lamellák) alkotják. A tilakoid membrán külső oldalán lévő lamella gran és stroma koncentrált hidrofil csoportok, galakto- és szulfolipidek. A klorofillmolekula fitolikus része a golyócskába merülve érintkezik a fehérjék és lipidek hidrofób csoportjaival. A klorofill porfirin magjai főként a gran tilakoidjainak szomszédos membránjai között lokalizálódnak.

Baktériumok belső (citoplazmatikus) membránja szerkezetében hasonló a kloroplasztiszok és a mitokondriumok belső membránjához. Tartalmazza a légzési lánc enzimeit, aktív transzportot; membránkomponensek kialakításában részt vevő enzimek. A bakteriális membránok túlnyomó része a fehérjék: a fehérje/lipid arány (tömeg szerint) 3:1. A Gram-negatív baktériumok külső membránja a citoplazmatikushoz képest kisebb mennyiségben tartalmaz különféle foszfolipideket és fehérjéket. Mindkét membrán lipidösszetételében különbözik. A külső membrán fehérjéket tartalmaz, amelyek pórusokat képeznek számos kis molekulatömegű anyag behatolásához. A külső membrán jellegzetes komponense egy specifikus lipopoliszacharid is. Számos külső membránfehérje szolgál receptorként a fágok számára.

Vírus membrán. A vírusok közül a nukleokapszidot tartalmazó membránszerkezetek jellemzőek, amelyek egy fehérjéből és egy nukleinsavból állnak. A vírusok ezt a "magját" membrán (burok) veszi körül. Ezenkívül egy kettős lipidrétegből áll, benne glikoproteinekkel, amelyek főként a membrán felszínén találhatók. Számos vírusban (mikrovírus) az összes fehérje 70-80%-a bejut a membránokba, a fennmaradó fehérjéket a nukleokapszid tartalmazza.

Így a sejtmembránok nagyon összetett szerkezetek; alkotó molekulakomplexeik rendezett kétdimenziós mozaikot alkotnak, ami a membránfelület biológiai specifitását adja.

9.5.1. A membránok egyik fő funkciója az anyagok szállításában való részvétel. Ezt a folyamatot három fő mechanizmus biztosítja: egyszerű diffúzió, elősegített diffúzió és aktív transzport (9.10. ábra). Emlékezik Főbb jellemzők ezekről a mechanizmusokról és a szállított anyagok példáiról minden esetben.

9.10. ábra. A molekulák membránon keresztüli szállításának mechanizmusai

egyszerű diffúzió- anyagok átvitele a membránon keresztül speciális mechanizmusok részvétele nélkül. A transzport koncentráció gradiens mentén történik energiafogyasztás nélkül. A kisméretű biomolekulák - H2O, CO2, O2, karbamid, hidrofób kis molekulatömegű anyagok egyszerű diffúzióval kerülnek szállításra. Az egyszerű diffúzió sebessége arányos a koncentráció gradienssel.

Könnyített diffúzió- anyagok átvitele a membránon keresztül fehérjecsatornák vagy speciális hordozófehérjék segítségével. A koncentráció gradiens mentén történik energiafogyasztás nélkül. Monoszacharidok, aminosavak, nukleotidok, glicerin, néhány ion szállítódik. Jellemző a telítési kinetika - az átvitt anyag bizonyos (telítési) koncentrációjánál minden hordozómolekula részt vesz az átvitelben és a szállítási sebesség elér egy határértéket.

aktiv szállitás- speciális hordozófehérjék részvételét is igényli, de az átvitel koncentrációgradiens ellenében történik, ezért energiát igényel. Ennek a mechanizmusnak a segítségével a Na+, K+, Ca2+, Mg2+ ionok a sejtmembránon, a protonok pedig a mitokondriális membránon keresztül jutnak el. Az anyagok aktív transzportját a telítési kinetika jellemzi.

9.5.2. Az aktív iontranszportot végző transzportrendszerre példa a Na+,K+ -adenozin-trifoszfatáz (Na+,K+ -ATPáz vagy Na+,K+ -pumpa). Ez a fehérje a plazmamembrán vastagságában található, és képes katalizálni az ATP hidrolízis reakcióját. Az 1 ATP molekula hidrolízise során felszabaduló energia 3 Na + iont a sejtből az extracelluláris térbe, és 2 K + iont az ellenkező irányú átvitelére fordít (9.11. ábra). A Na +, K + -ATPáz hatására koncentrációkülönbség jön létre a sejt citoszolja és az extracelluláris folyadék között. Mivel az ionok transzportja nem egyenértékű, az elektromos potenciálok különbsége keletkezik. Így keletkezik egy elektrokémiai potenciál, amely a Δφ elektromos potenciálkülönbség energiájának és a membrán mindkét oldalán lévő ΔС anyagok koncentrációkülönbségének energiájának összege.

9.11. ábra. A Na+, K+ -szivattyú vázlata.

9.5.3. A részecskék és makromolekuláris vegyületek membránokon keresztül történő átvitele

A hordozók által végzett szerves anyagok és ionok szállítása mellett egy egészen speciális mechanizmus is működik a sejtben, amelynek célja a makromolekuláris vegyületek felszívása és eltávolítása a sejtből a biomembrán alakjának megváltoztatásával. Az ilyen mechanizmust ún hólyagos transzport.

9.12. ábra. A hólyagos transzport típusai: 1 - endocitózis; 2 - exocitózis.

A makromolekulák átvitele során a membránnal körülvett vezikulák (vezikulák) egymás utáni kialakulása és összeolvadása következik be. A szállítás iránya és az átvitt anyagok természete szerint a hólyagos transzport következő típusait különböztetjük meg:

Endocitózis(9.12. ábra, 1) - anyagok átvitele a sejtbe. A kapott vezikulák méretétől függően a következők vannak:

a) pinocytosis - folyékony és oldott makromolekulák (fehérjék, poliszacharidok, nukleinsavak) kis buborékok (150 nm átmérőjű) felhasználásával;

b) fagocitózis — nagy részecskék, például mikroorganizmusok vagy sejttörmelékek felszívódása. Ebben az esetben nagy hólyagok képződnek, amelyeket 250 nm-nél nagyobb átmérőjű fagoszómáknak neveznek.

A pinocitózis a legtöbb eukarióta sejtre jellemző, míg a nagy részecskéket speciális sejtek - leukociták és makrofágok - szívják fel. Az endocitózis első szakaszában anyagok vagy részecskék adszorbeálódnak a membrán felületén, ez a folyamat energiafelhasználás nélkül megy végbe. A következő szakaszban az adszorbeált anyagot tartalmazó membrán a citoplazmába mélyül; a plazmamembrán keletkező lokális invaginációi a sejtfelszínről csipkednek, vezikulákat képezve, amelyek aztán bevándorolnak a sejtbe. Ezt a folyamatot egy mikrofilamentumrendszer köti össze, és energiafüggő. A sejtbe belépő vezikulák és fagoszómák egyesülhetnek a lizoszómákkal. A lizoszómákban található enzimek a vezikulákban és fagoszómákban található anyagokat kis molekulatömegű termékekké (aminosavak, monoszacharidok, nukleotidok) bontják le, amelyek a citoszolba kerülnek, ahol a sejt felhasználhatja azokat.

Exocitózis(9.12., 2. ábra) - részecskék és nagy vegyületek átvitele a sejtből. Ez a folyamat az endocitózishoz hasonlóan az energia elnyelésével megy végbe. Az exocitózis fő típusai a következők:

a) kiválasztás - a vízben oldódó vegyületek eltávolítása a sejtből, amelyeket használnak, vagy amelyek a test más sejtjeit befolyásolják. Ezt mind a nem specializált sejtek, mind a sejtek végrehajthatják belső elválasztású mirigyek, nyálkás gyomor-bél traktus, az általuk termelt anyagok (hormonok, neurotranszmitterek, proenzimek) kiválasztására adaptálva a szervezet sajátos szükségleteitől függően.

A szekretált fehérjék a durva endoplazmatikus retikulum membránjaihoz kapcsolódó riboszómákon szintetizálódnak. Ezeket a fehérjéket azután a Golgi-készülékbe szállítják, ahol módosítják, koncentrálják, válogatják, majd vezikulákba csomagolják, amelyek a citoszolba hasadnak, és ezt követően egyesülnek a plazmamembránnal, így a vezikulák tartalma a sejten kívülre kerül.

A makromolekulákkal ellentétben a kis szekretált részecskék, például a protonok megkönnyített diffúziós és aktív transzportmechanizmusok segítségével kerülnek ki a sejtből.

b) kiválasztás - a fel nem használható anyagok eltávolítása a sejtből (például az eritropoézis során a retikulocitákból egy retikuláris anyag eltávolítása, amely organellumok aggregált maradványa). A kiválasztás mechanizmusa nyilvánvalóan abban áll, hogy először a kiválasztott részecskék a citoplazmatikus vezikulában vannak, amely aztán egyesül a plazmamembránnal.