Bunková membrána, tiež nazývaná plazmalema, cytolema alebo plazmatická membrána, je molekulárna štruktúra, elastickej povahy, ktorá pozostáva z rôznych proteínov a lipidov. Oddeľuje obsah akejkoľvek bunky od vonkajšieho prostredia, čím reguluje jej ochranné vlastnosti, a tiež zabezpečuje výmenu medzi vonkajším prostredím a bezprostredným vnútorným obsahom bunky.

Plazmalema je priečka umiestnená vo vnútri, priamo za membránou. Rozdeľuje bunku na určité kompartmenty, ktoré sú nasmerované do kompartmentov alebo organel. Obsahujú špeciálne podmienky prostredia. Bunková stena úplne pokrýva celú bunkovú membránu. Vyzerá to ako dvojitá vrstva molekúl.

Základné informácie

Zloženie plazmalemy sú fosfolipidy alebo, ako sa tiež nazývajú, komplexné lipidy. Fosfolipidy majú niekoľko častí: chvost a hlavu. Odborníci nazývajú hydrofóbne a hydrofilné časti: v závislosti od štruktúry živočíšnej alebo rastlinnej bunky. Oblasti nazývané hlava smerujú dovnútra bunky a chvosty smerom von. Plazmalemy majú nemennú štruktúru a sú veľmi podobné v rôznych organizmoch; Najčastejšie môže byť výnimkou archaea, ktorej priečky pozostávajú z rôznych alkoholov a glycerolu.

Hrúbka plazmy je približne 10 nm.

Existujú priečky, ktoré sa nachádzajú na vonkajšej alebo vonkajšej strane časti susediacej s membránou - nazývajú sa povrchové. Niektoré typy proteínov môžu byť jedinečnými kontaktnými bodmi pre bunkovú membránu a membránu. Vo vnútri bunky sa nachádza cytoskelet a vonkajšia stena. Určité typy integrálnych proteínov môžu byť použité ako kanály v iónových transportných receptoroch (paralelne s nervovými zakončeniami).

Ak použijete elektrónový mikroskop, môžete získať údaje, na základe ktorých môžete zostaviť schému štruktúry všetkých častí bunky, ako aj hlavných komponentov a membrán. Horné zariadenie bude pozostávať z troch podsystémov:

• komplexná supramembránová inklúzia;
• podporno-kontraktilný aparát cytoplazmy, ktorý bude mať submembránovú časť.

Tento aparát zahŕňa cytoskelet bunky. Cytoplazma s organelami a jadrom sa nazýva jadrový aparát. Cytoplazmatická alebo inými slovami plazmatická bunková membrána sa nachádza pod bunkovou membránou.

Slovo „membrána“ pochádza z latinského slova membrum, ktoré možno preložiť ako „koža“ alebo „plášť“. Termín bol navrhnutý pred viac ako 200 rokmi a častejšie sa používal na označenie okrajov bunky, ale v období, keď sa začali používať rôzne elektronické zariadenia, sa zistilo, že plazmatické cytolemy tvoria mnoho rôznych prvkov membrány. .

Prvky sú najčastejšie štrukturálne, ako napríklad:

• mitochondrie;
• lyzozómy;
• plastidy;
• priečky.

Jedna z prvých hypotéz týkajúcich sa molekulárneho zloženia plazmalemy bola predložená v roku 1940 britským vedeckým inštitútom. Už v roku 1960 William Roberts navrhol svetu hypotézu „Elementárnej membrány“. Predpokladala, že všetky bunkové plazmalemy pozostávajú z určitých častí a v skutočnosti sú vytvorené podľa všeobecného princípu pre všetky ríše organizmov.

Začiatkom sedemdesiatych rokov 20. storočia bolo objavených množstvo údajov, na základe ktorých v roku 1972 vedci z Austrálie navrhli nový mozaikovo-kvapalný model bunkovej štruktúry.

Štruktúra plazmatickej membrány

Model z roku 1972 je všeobecne uznávaný dodnes. To znamená, že v modernej vede sa rôzni vedci pracujúci so škrupinou spoliehajú na teoretickú prácu „Štruktúra biologickej membrány modelu tekutej mozaiky“.

Proteínové molekuly sú spojené s lipidovou dvojvrstvou a úplne prenikajú celou membránou – integrálne proteíny (jeden z bežných názvov je transmembránové proteíny).

Škrupina obsahuje rôzne sacharidové zložky, ktoré budú vyzerať ako polysacharidový alebo sacharidový reťazec. Reťazec bude zase spojený lipidmi a proteínmi. Reťazce spojené proteínovými molekulami sa nazývajú glykoproteíny a molekulami lipidov - glykozidy. Sacharidy sú umiestnené na vonkajšej strane membrány a fungujú ako receptory v živočíšnych bunkách.

Glykoproteín – predstavuje komplex supramembránových funkcií. Nazýva sa tiež glykokalyx (z gréckych slov glyk a kalix, čo znamená „sladký“ a „pohár“). Komplex podporuje bunkovú adhéziu.

Funkcie plazmatickej membrány

Bariéra

Pomáha oddeliť vnútorné zložky bunkovej hmoty od tých látok, ktoré sú vonkajšie. Chráni telo pred vstupom rôznych látok, ktoré by mu boli cudzie, a pomáha udržiavať vnútrobunkovú rovnováhu.

Doprava

Bunka má svoj vlastný „pasívny transport“ a využíva ho na zníženie spotreby energie. Transportná funkcia funguje v nasledujúcich procesoch:

• endocytóza;
• exocytóza;
• metabolizmus sodíka a draslíka.

Na vonkajšej strane membrány sa nachádza receptor, v mieste ktorého dochádza k miešaniu hormónov a rôznych regulačných molekúl.

Pasívna doprava- proces, pri ktorom látka prechádza membránou bez vynaloženia energie. Inými slovami, látka sa dodáva z oblasti bunky s vysokou koncentráciou na stranu, kde bude koncentrácia nižšia.

Existujú dva typy:

• Jednoduchá difúzia- je súčasťou malých neutrálnych molekúl H2O, CO2 a O2 a niektorých hydrofóbnych organických látok s nízkou molekulovou hmotnosťou, a preto bez problémov prechádzajú cez membránové fosfolipidy. Tieto molekuly môžu prenikať membránou, kým koncentračný gradient nie je stabilný a nezmenený.
• Uľahčená difúzia- charakteristický pre rôzne hydrofilné molekuly. Môžu tiež prechádzať cez membránu podľa koncentračného gradientu. Proces sa však uskutoční pomocou rôznych proteínov, ktoré vytvoria špecifické kanály iónových zlúčenín v membráne.

Aktívna doprava- ide o pohyb rôznych komponentov cez stenu membrány na rozdiel od gradientu. Takýto prenos si vyžaduje značné výdavky na energetické zdroje v bunke. Aktívna doprava je najčastejšie hlavným zdrojom spotreby energie.

Existuje niekoľko odrôd aktívny transport za účasti nosných proteínov:

• Sodno-draselná pumpa. Príjem potrebných minerálov a stopových prvkov bunkou.
• Endocytóza- proces, pri ktorom bunka zachytáva pevné častice (fagocytóza) alebo rôzne kvapky akejkoľvek tekutiny (pinocytóza).
• Exocytóza- proces, pri ktorom sa určité častice uvoľňujú z bunky do vonkajšieho prostredia. Tento proces je protiváhou endocytózy.

Termín "endocytóza" pochádza z gréckych slov "enda" (zvnútra) a "ketóza" (pohár, nádoba). Proces charakterizuje zachytávanie vonkajších zlúčenín bunkou a uskutočňuje sa počas výroby membránových vezikúl. Tento termín zaviedol v roku 1965 Christian Bayles, profesor cytológie v Belgicku, ktorý študoval príjem rôznych látok bunkami cicavcov, ako aj fagocytózu a pinocytózu.

Fagocytóza

Vyskytuje sa, keď bunka zachytáva určité pevné častice alebo živé bunky. A pinocytóza je proces, pri ktorom sú kvapôčky tekutiny zachytené bunkou. Fagocytóza (z gréckych slov „požierač“ a „zásobník“) je proces, pri ktorom sa zachytávajú a absorbujú veľmi malé živé predmety, ako aj pevné časti rôznych jednobunkových organizmov.

Objav procesu patrí fyziológovi z Ruska - Vjačeslavovi Ivanovičovi Mečnikovovi, ktorý určil samotný proces, pričom robil rôzne testy s hviezdicami a drobnými dafniami.

Výživa jednobunkových heterotrofných organizmov je založená na ich schopnosti tráviť a tiež zachytávať rôzne častice.

Mechnikov opísal algoritmus na absorpciu baktérií amébou a všeobecný princíp fagocytózy:

• adhézia - prilepenie baktérií na bunkovú membránu;
• absorpcia;
• tvorba vezikuly s bakteriálnou bunkou;
• odzátkovaní fľaše.

Na základe toho sa proces fagocytózy skladá z nasledujúcich etáp:

1. Absorbovaná častica je pripojená k membráne.
2. Obklopenie absorbovanej častice membránou.
3. Tvorba membránového vezikula (fagozómu).
4. Oddelenie membránového vezikula (fagozómu) do vnútra bunky.
5. Kombinácia fagozómu a lyzozómu (trávenie), ako aj vnútorný pohyb častíc.

Dá sa pozorovať úplné alebo čiastočné trávenie.

Pri čiastočnom trávení sa najčastejšie tvorí zvyškové teliesko, ktoré nejaký čas zostane vo vnútri bunky. Tie zvyšky, ktoré nie sú natrávené, sú z bunky odstránené (evakuované) exocytózou. Počas procesu evolúcie sa táto funkcia predispozície fagocytózy postupne oddelila a prešla z rôznych jednobunkových buniek do špecializovaných buniek (ako je tráviaca bunka v coelenterátoch a hubách) a potom na špecializované bunky u cicavcov a ľudí.

Lymfocyty a leukocyty v krvi sú predisponované k fagocytóze. Samotný proces fagocytózy si vyžaduje veľké množstvo energie a je priamo spojený s aktivitou vonkajšej bunkovej membrány a lyzozómu, kde sa nachádzajú tráviace enzýmy.

Pinocytóza

Pinocytóza je zachytenie tekutiny obsahujúcej rôzne látky bunkovým povrchom. Objav fenoménu pinocytózy patrí vedcovi Fitzgeraldovi Lewisovi. Táto udalosť sa odohrala v roku 1932.

Pinocytóza je jedným z hlavných mechanizmov, pri ktorých do bunky vstupujú vysokomolekulárne zlúčeniny, napríklad rôzne glykoproteíny alebo rozpustné proteíny. Pinocytotická aktivita je zase nemožná bez fyziologického stavu bunky a závisí od jej zloženia a zloženia prostredia. Najaktívnejšiu pinocytózu môžeme pozorovať u améb.

U ľudí sa pinocytóza pozoruje v črevných bunkách, krvných cievach, obličkových tubuloch a tiež v rastúcich oocytoch. Na znázornenie procesu pinocytózy, ktorý sa bude uskutočňovať pomocou ľudských leukocytov, je možné vytvoriť výčnelok plazmatickej membrány. V tomto prípade budú časti rozviazané a oddelené. Proces pinocytózy vyžaduje energiu.

Etapy procesu pinocytózy:

1. Na vonkajšej bunkovej plazmaleme sa objavujú tenké výrastky, ktoré obklopujú kvapôčky kvapaliny.
2. Táto časť vonkajšieho obalu sa stáva tenšou.
3. Tvorba membránového vezikula.
4. Stena sa preráža (zlyháva).
5. Vezikula sa pohybuje v cytoplazme a môže sa zlúčiť s rôznymi vezikulami a organelami.

Exocytóza

Termín pochádza z gréckych slov „exo“ - vonkajší, vonkajší a „cytóza“ - nádoba, pohár. Proces zahŕňa uvoľňovanie určitých častíc bunkou do vonkajšieho prostredia. Proces exocytózy je opakom pinocytózy.

Počas procesu ekocytózy bubliny intracelulárnej tekutiny vychádzajú z bunky a presúvajú sa na vonkajšiu membránu bunky. Obsah vo vnútri vezikúl sa môže uvoľniť von a bunková membrána sa spojí s membránou vezikúl. Väčšina makromolekulárnych spojení teda nastane týmto spôsobom.

Exocytóza vykonáva množstvo úloh:

• dodanie molekúl do vonkajšej bunkovej membrány;
• transport látok, ktoré budú potrebné pre rast a zväčšenie plochy membrány v bunke, napríklad určitých proteínov alebo fosfolipidov;
• uvoľňovanie alebo spájanie rôznych častí;
• odstránenie škodlivých a toxických produktov, ktoré sa objavujú počas metabolizmu, napríklad kyselina chlorovodíková vylučovaná bunkami žalúdočnej sliznice;
• transport pepsinogénu, ako aj signálnych molekúl, hormónov či neurotransmiterov.

Špecifické funkcie biologických membrán:

• generovanie impulzu vyskytujúceho sa na nervovej úrovni vo vnútri neurónovej membrány;
• syntéza polypeptidov, ako aj lipidov a sacharidov hrubého a hladkého retikula endoplazmatického retikula;
• zmena svetelnej energie a jej premena na chemickú energiu.

Video

Z nášho videa sa dozviete veľa zaujímavých a užitočných vecí o štruktúre bunky.

Nedostali ste odpoveď na svoju otázku? Navrhnite autorom tému.

Plazmatická membrána má osobitné postavenie, pretože obmedzuje bunku zvonku a je priamo spojená s extracelulárnym prostredím. Má hrúbku asi 10 nm a je najhrubšou z bunkových membrán. Hlavnými zložkami sú bielkoviny (viac ako 60 %), lipidy (asi 40 %) a sacharidy (asi 1 %). Rovnako ako všetky ostatné bunkové membrány sa syntetizuje v ER kanáloch.

Funkcie plazmalemy.

Doprava.

Plazmatická membrána je semipermeabilná, t.j. selektívne rôzne molekuly ním prechádzajú rôznou rýchlosťou. Existujú dva spôsoby transportu látok cez membránu: pasívny a aktívny transport.

Pasívna doprava. Pasívny transport alebo difúzia nevyžaduje energiu. Nenabité molekuly difundujú pozdĺž koncentračného gradientu; transport nabitých molekúl závisí od koncentračného gradientu vodíkových protónov a transmembránového potenciálu rozdielu, ktoré sa spájajú a vytvárajú elektrochemický protónový gradient. Vnútorný cytoplazmatický povrch membrány nesie spravidla negatívny náboj, čo uľahčuje prenikanie kladne nabitých iónov do bunky. Existujú dva typy difúzie: jednoduchá a uľahčená.

Jednoduchá difúzia je typická pre malé neutrálne molekuly (H 2 O, CO 2, O 2), ako aj pre hydrofóbne nízkomolekulárne organické látky. Tieto molekuly môžu prechádzať bez akejkoľvek interakcie s membránovými proteínmi cez membránové póry alebo kanály, pokiaľ je zachovaný koncentračný gradient.

Uľahčená difúzia je charakteristická pre hydrofilné molekuly, ktoré sú transportované cez membránu aj po koncentračnom gradiente, avšak pomocou špeciálnych membránových nosných proteínov podľa princípu uniport.

Uľahčená difúzia je vysoko selektívna, pretože nosný proteín má väzbové centrum komplementárne k transportovanej látke a prenos je sprevádzaný konformačnými zmenami v proteíne. Jeden z možných mechanizmov uľahčenej difúzie je nasledujúci: transportný proteín (translokáza) naviaže látku, potom sa priblíži k opačnej strane membrány, uvoľní túto látku, prevezme svoju pôvodnú konformáciu a je opäť pripravený vykonávať transportnú funkciu. Málo sa vie o tom, ako sa samotný proteín pohybuje. Ďalší možný transportný mechanizmus zahŕňa účasť niekoľkých transportných proteínov. V tomto prípade sa pôvodne naviazaná zlúčenina sama presúva z jedného proteínu na druhý, postupne sa viaže s jedným alebo druhým proteínom, až kým neskončí na opačnej strane membrány.

Aktívna doprava. K takémuto transportu dochádza, keď k transportu dochádza proti koncentračnému gradientu. Vyžaduje to energetický výdaj bunky. Aktívny transport slúži na akumuláciu látok vo vnútri bunky. Zdrojom energie je často ATP. Pre aktívny transport je okrem zdroja energie nevyhnutná účasť membránových proteínov. Jeden z aktívnych transportných systémov v živočíšnych bunkách je zodpovedný za transport iónov Na a K + cez bunkovú membránu. Tento systém je tzv Na + - K*-čerpadlo. Je zodpovedný za udržiavanie zloženia vnútrobunkového prostredia, v ktorom je koncentrácia iónov K + vyššia ako iónov Na *.

Koncentračný gradient oboch iónov je udržiavaný prenosom K + do bunky a Na + von. Oba transporty prebiehajú proti koncentračnému gradientu. Toto rozloženie iónov určuje obsah vody v bunkách, excitabilitu nervových buniek a svalových buniek a ďalšie vlastnosti normálnych buniek. Na + -K + - pumpa je proteín - transportná ATPáza. Molekula tohto enzýmu je oligomér a preniká cez membránu. Počas úplného cyklu prevádzky pumpy sa 3 ióny Na + prenesú z bunky do medzibunkovej látky a 2 ióny K + sa prenesú v opačnom smere pomocou energie molekuly ATP. Existujú transportné systémy na prenos vápenatých iónov (Ca 2+ -ATPázy), protónové pumpy (H + -ATPázy) atď.

Aktívny prenos látky cez membránu, ktorý sa uskutočňuje v dôsledku energie koncentračného gradientu inej látky, sa nazýva zjednodušiť. Transportná ATPáza má v tomto prípade väzbové centrá pre obe látky. Antiport je pohyb látky proti jej koncentračnému gradientu. V tomto prípade sa iná látka pohybuje v opačnom smere pozdĺž svojho koncentračného gradientu. Symport a antiport (kotransport) sa môžu vyskytnúť počas absorpcie aminokyselín z čreva a reabsorpcie glukózy z primárneho moču s využitím energie gradientu koncentrácie iónov Na + vytvoreného Na +, K + -ATPázou.

Dva ďalšie typy transportu sú endocytóza a exocytóza.

Endocytóza- zachytávanie veľkých častíc bunkou. Existuje niekoľko spôsobov endocytózy: pinocytóza a fagocytóza. Zvyčajne pod pinocytóza pochopiť príjem kvapalných koloidných častíc bunkou, pod fagocytóza- zachytávanie teliesok (hustších a väčších častíc až po iné bunky). Mechanizmus pino- a fagocytózy je odlišný.

Vo všeobecnosti sa vstup pevných častíc alebo kvapiek kvapaliny do bunky zvonku nazýva heterofágia. Tento proces je najrozšírenejší u prvokov, ale je veľmi dôležitý aj u ľudí (ako aj u iných cicavcov). Heterofágia zohráva významnú úlohu pri obrane organizmu (segmentované neutrofily - granulocyty; makrofagocyty), reštrukturalizácii kostného tkaniva (osteoklasty), tvorbe tyroxínu folikulmi štítnej žľazy, reabsorpcii bielkovín a iných makromolekúl v proximálnom nefrone a i. procesy.

Pinocytóza.

Aby sa externé molekuly dostali do bunky, musia byť najprv naviazané na glykokalyxové receptory (súbor molekúl spojených s povrchovými membránovými proteínmi) (obr.).

V mieste takejto väzby sa pod plazmalemou nachádzajú molekuly klatrínového proteínu. Plazmatická membrána spolu s molekulami pripojenými zvonku a podloženými klatrínom na strane cytoplazmy začína invaginovať. Invaginácia sa prehlbuje, jej okraje sa približujú a potom zatvárajú. Výsledkom je, že bublina obsahujúca zachytené molekuly sa odštiepi od plazmalemy. Clathrin na svojom povrchu vyzerá ako nerovný okraj na elektrónových mikrosnímkach, a preto sa takéto bubliny nazývajú ohraničené.

Klathrin zabraňuje prichyteniu vezikúl k intracelulárnym membránam. Preto môžu byť ohraničené vezikuly voľne transportované v bunke presne do tých oblastí cytoplazmy, kde by sa mal ich obsah použiť. Takto sa do jadra dostávajú najmä steroidné hormóny. Obyčajne ohraničené vezikuly sa však čoskoro po odštiepení od plazmalemy zbavia svojho okraja. Klathrin je transportovaný do plazmalemy a môže sa opäť podieľať na reakciách endocytózy.

V blízkosti povrchu bunky v cytoplazme sa nachádzajú trvalejšie vezikuly – endozómy. Ohraničené vezikuly vylučujú klatrín a spájajú sa s endozómami, čím sa zväčšuje objem a povrch endozómov. Potom sa nadbytočná časť endozómov odštiepi vo forme nového vezikula, v ktorom nie sú žiadne látky, ktoré vstupujú do bunky, zostávajú v endozóme. Nová vezikula cestuje na povrch bunky a spája sa s membránou. Výsledkom je, že strata plazmalemy, ktorá nastala pri oddelení ohraničenej vezikuly, sa obnoví a jej receptory sa tiež vrátia do plazmalemy.

Endozómy sú ponorené do cytoplazmy a spájajú sa s membránami lyzozómu. Látky prichádzajúce vo vnútri takéhoto sekundárneho lyzozómu podliehajú rôznym biochemickým transformáciám. Po dokončení procesu sa membrána lyzozómu môže rozpadnúť na fragmenty a produkty rozpadu a obsah lyzozómu sa stanú dostupnými pre intracelulárne metabolické reakcie. Napríklad aminokyseliny sú viazané tRNA a dodávané do ribozómov a glukóza môže vstúpiť do Golgiho komplexu alebo do tubulov agranulárneho ER.

Hoci endozómy nemajú klatrínovú hranicu, nie všetky sa spájajú s lyzozómami. Niektoré z nich sú nasmerované z jedného bunkového povrchu na druhý (ak bunky tvoria epitelovú vrstvu). Tam sa endozómová membrána spojí s plazmalemou a obsah sa odstráni von. V dôsledku toho sa látky prenášajú cez bunku z jedného prostredia do druhého bez zmien. Tento proces sa nazýva transcytóza. Proteínové molekuly, najmä imunoglobulíny, sa môžu tiež prenášať transcytózou.

Fagocytóza.

Ak má veľká častica na svojom povrchu molekulárne skupiny, ktoré môžu byť rozpoznané bunkovými receptormi, naviaže sa. Nie vždy platí, že cudzie častice samotné majú takéto skupiny. Keď sa však dostanú do tela, obklopia ich molekuly imunoglobulínov (opsoníny), ktoré sa vždy nachádzajú ako v krvi, tak aj v medzibunkovom prostredí. Imunoglobulíny sú vždy rozpoznávané fagocytovými bunkami.

Keď sa opsoníny pokrývajúce cudziu časticu naviažu na fagocytové receptory, aktivuje sa jej povrchový komplex. Aktínové mikrofilamenty začínajú interagovať s myozínom a mení sa konfigurácia bunkového povrchu. Okolo častice sa rozprestierajú výrastky cytoplazmy fagocytov. Pokrývajú povrch častice a spájajú sa nad ním. Vonkajšie vrstvy výrastkov sa spájajú a uzatvárajú povrch bunky.

Hlboké vrstvy výrastkov tvoria membránu okolo absorbovanej častice - a fagozóm. Fagozóm sa spája s lyzozómami, čo vedie k ich komplexu - heterolyzozóm (heterozóm, alebo fagolyzozóm). V ňom dochádza k lýze zachytených zložiek častice. Niektoré z produktov lýzy sa odstránia z heterozómu a bunka ich využije, zatiaľ čo niektoré nemusia byť prístupné pôsobeniu lyzozomálnych enzýmov. Tieto zvyšky tvoria zvyškové telá.

Schopnosť fagocytózy majú potenciálne všetky bunky, no v organizme sa týmto smerom špecializuje len niekoľko. Ide o neutrofilné leukocyty a makrofágy.

Exocytóza.

Ide o odstraňovanie látok z bunky. Po prvé, veľké molekulárne zlúčeniny sú segregované v Golgiho komplexe vo forme transportných vezikúl. Tie sú za účasti mikrotubulov nasmerované na povrch bunky. Membrána vezikuly je zapustená do plazmalemy a obsah vezikuly sa objaví mimo bunky (obr.) Vezikula môže splynúť s plazmalemou bez akýchkoľvek ďalších signálov. Táto exocytóza sa nazýva konštitutívny. Takto sa z bunky odstráni väčšina produktov jej vlastného metabolizmu. Mnohé bunky sú však navrhnuté tak, aby syntetizovali špeciálne zlúčeniny - sekréty, ktoré sa používajú v iných častiach tela. Aby sa transportná vezikula so sekrétom spojila s plazmalemou, sú potrebné signály zvonka. Až potom dôjde k zlúčeniu a tajomstvo bude zverejnené. Táto exocytóza sa nazýva nastaviteľné. Signálne molekuly, ktoré podporujú odstraňovanie sekrétov, sa nazývajú liberíny (uvoľňujúce faktory), a tie, ktoré bránia vylučovaniu - statíny.

Funkcie receptorov.

Poskytujú ich najmä glykoproteíny umiestnené na povrchu plazmalemy a schopné viazať sa na svoje ligandy. Ligand zodpovedá svojmu receptoru ako kľúč k zámku. Väzba ligandu na receptor spôsobuje zmenu v konformácii polypeptidu. S touto zmenou v transmembránovom proteíne sa vytvorí komunikácia medzi extra- a intracelulárnym prostredím.

Typy receptorov.

Receptory spojené s proteínovým iónovým kanálom. Interagujú so signálnou molekulou, ktorá dočasne otvára alebo zatvára kanál na prechod iónov. (Napríklad receptor pre neurotransmiter acetylcholín je proteín pozostávajúci z 5 podjednotiek, ktoré tvoria iónový kanál. V neprítomnosti acetylcholínu je kanál uzavretý a po pripojení sa otvára a umožňuje priechod sodíkových iónov).

Katalytické receptory. Pozostávajú z extracelulárnej časti (samotný receptor) a intracelulárnej cytoplazmatickej časti, ktorá funguje ako prolinkázový enzým (napríklad receptory rastového hormónu).

receptory spojené s G proteínom. Sú to transmembránové proteíny pozostávajúce z receptora interagujúceho s ligandom a G proteínu (regulačný proteín spojený s guanozíntrifosfátom), ktorý prenáša signál na membránovo viazaný enzým (adenylátcykláza) alebo iónový kanál. V dôsledku toho sa aktivujú cyklické AMP alebo ióny vápnika. (Takto funguje systém adenylátcyklázy. Napríklad v pečeňových bunkách je receptor pre hormón inzulín. Nadbunková časť receptora sa viaže na inzulín. To spôsobí aktiváciu vnútrobunkovej časti - enzýmu adenylátcyklázy. Syntetizuje cyklický AMP z ATP, ktorý reguluje rýchlosť rôznych intracelulárnych procesov, čo spôsobuje aktiváciu alebo inhibíciu týchto alebo iných metabolických enzýmov).

Receptory, ktoré vnímajú fyzikálne faktory. Napríklad fotoreceptorový proteín rodopsín. Keď je svetlo absorbované, mení svoju konformáciu a vyvoláva nervový impulz.

Prednáška č.4.

Počet hodín: 2

Plazmatická membrána

1.

2.

3. Medzibunkové kontakty.

1. Štruktúra plazmatickej membrány

Plazmová membrána alebo plazmalema, je povrchová periférna štruktúra, ktorá obmedzujebunku vonku a zabezpečenie jej spojenia s ostatnými bunkami a extracelulárnym prostredím. Má hrúbkupribližne 10 nm. Spomedzi ostatných bunkových membrán je plazmalema najhrubšia. Chemicky je plazmatická membrána lipoproteínový komplex. Hlavnými zložkami sú lipidy (asi 40%), bielkoviny (viac ako 60%) a sacharidy (asi 2-10%).

Lipidy zahŕňajú veľkú skupinu organických látok, ktoré sú zle rozpustné vo vode (hydrofóbnosť) a dobre rozpustné v organických rozpúšťadlách a tukoch (lipofilita).Typické lipidy nachádzajúce sa v plazmatickej membráne sú fosfolipidy, sfingomyelíny a cholesterol. V rastlinných bunkách je cholesterol nahradený fytosterolom. Na základe ich biologickej úlohy možno proteíny plazmalemy rozdeliť na enzýmové proteíny, receptorové a štruktúrne proteíny. Sacharidy plazmy sú súčasťou plazmalemy vo viazanom stave (glykolipidy a glykoproteíny).

V súčasnosti je to všeobecne akceptované tekutinovo-mozaikový model štruktúry biologickej membrány. Podľa tohto modelu je štrukturálny základ membrány tvorený dvojitou vrstvou fosfolipidov obalenou proteínmi. Chvosty molekúl smerujú k sebe v dvojitej vrstve, zatiaľ čo polárne hlavy zostávajú vonku a vytvárajú hydrofilné povrchy. Proteínové molekuly netvoria súvislú vrstvu, sú umiestnené v lipidovej vrstve, ponorené do rôznych hĺbok (sú tam periférne proteíny, niektoré proteíny prenikajú cez membránu, niektoré sú ponorené do lipidovej vrstvy). Väčšina proteínov nie je spojená s membránovými lipidmi, t.j. Zdá sa, že plávajú v „lipidovom jazere“. Preto sú proteínové molekuly schopné pohybovať sa po membráne, zostavovať sa do skupín alebo naopak rozptýliť sa po povrchu membrány. To naznačuje, že plazmatická membrána nie je statická, zmrazená formácia.

Mimo plazmalemy je supramembránová vrstva - glykokalyx. Hrúbka tejto vrstvy je asi 3-4 nm. Glykokalyx sa nachádza takmer vo všetkých živočíšnych bunkách. Je spojená s plazmalemou glykoproteínový komplex. Sacharidy tvoria dlhé, rozvetvené reťazce polysacharidov spojených s proteínmi a lipidmi plazmatickej membrány. Glykokalyx môže obsahovať enzýmové proteíny, ktoré sa podieľajú na extracelulárnom rozklade rôznych látok. Produkty enzymatickej aktivity (aminokyseliny, nukleotidy, mastné kyseliny atď.) sú transportované cez plazmatickú membránu a absorbované bunkami.

Plazmatická membrána sa neustále obnovuje. K tomu dochádza oddelením malých bubliniek z jej povrchu do bunky a zapustením vakuol z vnútra bunky do membrány. V bunke teda dochádza k neustálemu toku membránových prvkov: z plazmatickej membrány do cytoplazmy (endocytóza) a tok membránových štruktúr z cytoplazmy na povrch bunky (exocytóza). V membránovom obrate hrá vedúcu úlohu systém membránových vakuol Golgiho komplexu.

4. Funkcie plazmatickej membrány. Mechanizmy transportu látok cez plazmalemu. Receptorová funkcia plazmalemy

Plazmatická membrána plní niekoľko dôležitých funkcií:

1) Bariéra.Bariérovou funkciou plazmatickej membrány jeobmedzenie voľnej difúzie látok z bunky do bunky, zamedzenierotujúci únik vo vode rozpustného obsahu buniek. Ale odvtedyvaša bunka musí dostávať potrebné živiny, vyrozdeliť konečné produkty metabolizmu, regulovať intracelulárneAk je koncentrácia iónov vysoká, potom sa vytvorili špeciálne mechanizmy na prenos látok cez bunkovú membránu.

2) Doprava.Transportná funkcia zahŕňa zabezpečenie vstupu a výstupu rôznych látok do bunky a von z bunky. Dôležitou vlastnosťou membrány je selektívna priepustnosť, alebo polopriepustnosť. Ľahko prechádza vodou a vodnými roztokmiplynov a odpudzuje polárne molekuly ako je glukóza resp aminokyseliny.

Existuje niekoľko mechanizmov na transport látok cez membránu:

pasívna doprava;

aktívny transport;

preprava v membránovom obale.

Pasívna doprava. Difúzia -ide o pohyb častíc média, ktorý vedie k prenosu energielátky z oblasti, kde je ich koncentrácia vysoká, do oblasti s nízkou koncentrácioucie. Počas difúzneho transportu funguje membrána ako osmotická bariéra. Rýchlosť difúzie závisí od veľkostimolekuly a ich relatívna rozpustnosť v tukoch. Čím menej krátmiery molekúl a čím sú rozpustnejšie v tukoch (lipofilnejšie), tým rýchlejšie sa budú pohybovať cez lipidovú dvojvrstvu.Difúzia môže byť neutrálny(prevod neúčtovanýchmolekuly) a ľahký(pomocou špeciálnych bielkovíndopravcovia). Rýchlosť uľahčenej difúzie je vyššia ako rýchlosť neutrálnej difúzie.Maximálna penetráciaVoda má schopnosťako sú jeho molekuly malé a nenabité. Difúzia vody cez bunkymembrána sa nazýva osmo sumcaPredpokladá sa, že v bunkáchmembrána na penetráciuvoda a niektoré ióny súexistujú špeciálne „póry“. Ich početje malý a priemer jepribližne 0,3-0,8 nm. Difunduje najrýchlejšie cez membránu dobre, ľahko rozpustný v lipidoch dvojvrstva molekuly, ako je O, a nenabité polárne molekulylúhy s malým priemerom (SO, mo Chevina).

Prenos polárnych molekúl (scukry, aminokyseliny), najmävyrobené pomocou špeciálnej membránovej dopravybielkoviny sa nazývajú uľahčená difúzia. Takéto proteíny sa nachádzajúnachádzajúce sa vo všetkých typoch biologických membrán a každá je špecifická Tento proteín je určený na transport molekúl určitej triedy sa. Transportné proteíny sú transmembránové; ich polypeptidový reťazec niekoľkokrát prechádza cez lipidovú dvojvrstvu, pričom sa tvorí Má priechodné priechody. Tým je zabezpečený prenos konkrétnychlátky cez membránu bez priameho kontaktu s ňou.Existujú dve hlavné triedy transportných proteínov: veveričky- dopravcovia (prepravcovia) A formovanie kanálov proteíny (bieleki kanály). Nosné proteíny transportujú molekuly cez membránu, pričom najprv menia svoju konfiguráciu. Proteíny tvoriace kanály tvoria vyplnené membrány vodné póry. Keď sú póry otvorené, molekuly špecifických látok(zvyčajne anorganické ióny vhodnej veľkosti a náboja) nimi prechádzajú. Ak molekula transportovanej látky nemá náboj, tak smer transportu je určený koncentračným gradientom. Ak je molekula nabitá, závisí okrem gradientu aj jej transport centralizácia, elektrický náboj membrány (membránypotenciál). Vnútorná strana plazmalemy je zvyčajne nabitá z negatívne vo vzťahu k vonkajšiemu. Membránový potenciál uľahčuje prienik kladne nabitých iónov do bunky a zabraňuje prechodu záporne nabitých iónov.

Aktívna doprava. Aktívny transport je pohyb látok proti elektrochemickému gradientu. Vykonávajú ho vždy trans proteínyvrátnici a úzko spriaznení zan so zdrojom energiegii. Pri prenose bielkovín sú tam parcely viazanie na prepravutitrovanej látky.Čím viac takýchto lekcií tkov kontaktuje vectým vyššia sadzbarast dopravy. Selektívny prenos jednej látky sa nazýva uniport. Uskutočňuje sa prenos niekoľkých látok Kotran športové systémy. Ak prevod ide jedným smerom -Toto zjednodušiť, ak je to naopak - antiport. takže,napríklad glukóza je transportovaná uniportálne z extracelulárnej tekutiny do bunky. Prenos glukózy a Na 4 z črevnej dutiny respobličkových tubulov, v uvedenom poradí, do črevných buniek alebo krvi prebieha symportálne a prenos C12 a HCO je antiportorálny. Predpokladá sa, že pri prenose vznikajú reverzibilné konformačné zmeny. zmeny v transportéri, ktorý umožňuje pohyb látok s ním spojených.

Príklad nosného proteínu použitého na transportlátok, energia uvoľnená pri hydrolýze ATP jeNa + -K + čerpadlo, nachádza v plazmatickej membráne všetkých buniek. Na+-K čerpadlo pracuje na princípe antiport, čerpanie vaya Na „ von z bunky a K t do bunky proti ich elektrochemikáliám prechody. Gradient Na+ vytvára osmotický tlak, udržuje objem buniek a zabezpečuje transport cukrov a aminokyselínnoacidy Prevádzka tohto čerpadla spotrebuje tretinu všetkej energie potrebnej na fungovanie buniek.Pri štúdiu mechanizmu účinku Na+ - K+ bolo nainštalované čerpadloUkazuje sa, že ide o enzým ATPázu a transmembránový proteín. integrálny proteín. V prítomnosti Na+ a ATP pod vplyvom ATP-Koncový fosfát sa oddelí od ATP a pridá sa k zvyškukyselina asparágová na molekule ATPázy. molekula ATPázy fosforyláty, mení svoju konfiguráciu a Na+ sa odstráni z bunky. Po stiahnutí Na K" sa vždy transportuje z bunky do bunky. Za týmto účelom sa predtým naviazaný fosfát odštiepi z ATPázy v prítomnosti K. Enzým sa defosforyluje, obnoví sa jeho konfigurácia a K 1 sa "napumpuje" do bunky.

ATPáza je tvorená dvoma podjednotkami, veľkou a malou.Veľká podjednotka pozostáva z tisícok aminokyselinových zvyškov,niekoľkonásobné prekročenie dvojvrstvy. Má katalyzátor aktivitu a môžu byť reverzibilne fosforylované a defosforizovanérealizovať. Veľká podjednotka na cytoplazmatickej stranenemá plochy na viazanie Na+ a ATP a navonok -väzbové miesta pre K+ a ouabaín. Malá podjednotka jeglykoproteínu a jeho funkcia zatiaľ nie je známa.

Na+-K čerpadlo má elektrogénny účinok. Odstráni trikladne nabitý ión Na f z klietky a prináša dveión K Výsledkom je, že cez membránu preteká prúd, ktorý vytvára elektróduric potenciál so zápornou hodnotou vo vnútri bunky vzhľadom na jej vonkajší povrch. Na"-K+ pumpa reguluje bunkový objem, riadi koncentráciu látokvnútri bunky, udržiava osmotický tlak, podieľa sa na tvorbe membránového potenciálu.

Preprava v membránovom obale. Prenos makromolekúl (proteínov, nukleových kyselín) cez membránumnožstvo, polysacharidy, lipoproteíny) a iné častice sa uskutočňujú prostredníctvom postupnej tvorby a fúzie obklopenýchvezikuly viazané na membránu (vezikuly). Proces vezikulárneho transportuprebieha v dvoch etapách. Na začiatkumembrána vezikuly a plazmalémadržať spolu a potom zlúčiť.Na uskutočnenie 2. fázy je to nevyhnutnéKiežby ste boli molekulami vodysú preplnené interakčnými lipidovými dvojvrstvami, ktoré sa približujú na vzdialenosť 1-5 nm. počíta Xia, že tento proces sa aktivuješpeciálne fúzne proteíny(Oni izolované doteraz len od vírusov). Vezikulárna doprava mádôležitá vlastnosť - absorbované alebo vylučované makromolekuly,umiestnené v bublinách, zvyčajne niezmiešať s inými makromolcules alebo organely bunky. Pu pupienky sa môžu zlúčiť so špecifickým chemické membrány, ktoré poskytujúuľahčuje výmenu makromolekúl medzimedzi extracelulárnym priestorom aobsah bunky. Podobnemakromolekuly sa prenášajú z jedného bunkového kompartmentu do druhého.

Transport makromolekúl a častíc do bunky je tzv endo cytóza.V tomto prípade sú prepravované látky obalenéity plazmatickej membrány vzniká vezikula (vakuola), ktoráktorý sa pohybuje vo vnútri bunky. V závislosti od veľkosti obrázkapri tvorbe vezikúl existujú dva typy endocytózy - pinocytóza a fagocytóza.

Pinocytózazabezpečuje absorpciu tekutiny a rozpustenúlátky vo forme malých bubliniek ( d = 150 nm). fagocytóza -ide o absorpciu veľkých častíc, mikroorganizmovhovor alebo fragmenty organel, buniek. V tomto prípade sa tvoriaexistujú veľké vezikuly, fagozómy alebo vakuoly ( d -250 nm alebo viac). U prvoky fagocytárna funkcia – forma výživy. U cicavcov fagocytárnu funkciu vykonávajú makrofágy arofilov, ktoré chránia telo pred infekciou absorbovaním napadajúcich mikróbov. Na recyklácii sa podieľajú aj makrofágystarých alebo poškodených buniek a ich zvyškov (v teleľudské makrofágy spotrebujú viac ako 100 starých eritíd dennerocyty). Fagocytóza začína až vtedy, keď je častica pohltenása viaže na povrch fagocytu a aktivuje špecializovanény receptorových buniek. Väzba častíc na špecifické látkymembránových receptorov spôsobuje vznik pseudopódií, ktoréObalujú časticu a na okrajoch sa spájajú a vytvárajú bublinu -fagozóm.Nastáva tvorba fagozómu a samotná fagocytózasa pohybuje iba vtedy, ak počas obalovacieho procesu časticaneustále kontakty s plazmalemovými receptormi, akoby „stagnovali“ blikajúci blesk."

Značná časť materiálu absorbovaného bunkou cez endocytóza, končí svoju cestu v lyzozómoch. Vrátane veľkých častícsa tešia fagozómy, ktoré sa potom spoja s lyzozómami a vytvoria sa fagolyzozómy. Kvapalina a makromolekuly absorbované počaspinocytóza, sa spočiatku prenášajú do endozómov, ktoré sú tzvfúzujú s lyzozómami za vzniku endolyzozómov. Som prítomný rôzne hydrolytické enzýmy rýchlo prítomné v lyzozómochro ničí makromolekuly. Produkty hydrolýzy (aminokyselinyšarže, cukry, nukleotidy) sú transportované z lyzozómov do cytosólu, kde ich bunka využíva. Väčšina membránových komponentov endocytické vezikuly z fagozómov a endozómov sa vracajú exocytózou do plazmatickej membrány a tam sa redistribuujúsú lyzované. Hlavný biologický význam endocytózy je je možné získať stavebné bloky vďaka intracelulárnemu trávenie makromolekúl v lyzozómoch.

Absorpcia látok v eukaryotických bunkách začína vcializované oblasti plazmatickej membrány, tzvsme X ohraničené jamy. Na elektrónových mikrofotografiáchjamky vyzerajú ako invaginácie plazmatickej membrány, cytoplazmyktorého matná strana je pokrytá vláknitou vrstvou. Vrstva akoby ohraničovali malé jamy námestia Malemmas. Jamy zaberajú asi 2 % obj.povrchu bunkovej membránynás eukaryoty. Do minúty diery rastú, kopú sa hlbšie a hlbšie Xia, sú vtiahnutí do klietky a potom, zužujúci sa na základni, odštiepený,tvoria ohraničené bubliny.Zistilo sa, že z námestiamembrána fibroblastovej rohožeSúdruh do jednej minúty vločkaasi štvrtina sa nalejemembrány vo forme ohraničeného PU Zyrkov. Bubliny rýchlo zmiznú ich hranicu a získať cestuschopnosť fúzie s lyzozómom.

Endocytóza môže byť nešpecifické(konštitutívny)A špecifické(receptor).O nešpecifická endocytóza bunka preberá aabsorbuje látky úplne cudzie, napríklad častice sadzí,farbivá. Najprv sa častice uložia na glykokalyx. plazmatické membrány. Obzvlášť dobre sa ukladajú (adsorbujú). kladne nabité skupiny bielkovín, keďže glykokalyx nesie záporný náboj. Potom sa zmení morfológia bunkymembrány. Môže sa buď potopiť a vytvoriť invaginácie(invaginácie), alebo naopak vytvárať výrastky, ktoré sa zdajú skladať a oddeľovať malé objemy tekuté médium. Typickejší je vznik intususcepcií pre črevné epitelové bunky, améby a výrastky - pre fagocyty a fibroblasty. Tieto procesy môžu byť blokované inhibítormidýchanie. Výsledné vezikuly sú primárne endozómy a môžu odtekať výmena medzi sebou, zväčšovanie veľkosti. Neskôr sa spoja interagujú s lyzozómami a menia sa na endolyzozóm - tráviaci nová vakuola. Intenzita nešpecifickej pinocytózy v kvapalnej fáze ažcelkom vysoko. Makrofágy tvoria až 125 a epitelové bunky tenkéčrevá až tisíc pinôt za minútu. Množstvo pinozómov vedie k tomu, že plazmalema sa rýchlo vynakladá na tvorbu mnohýchmalých vakuol. Obnova membrány je pomerne rýchlatro počas recyklácie počas exocytózy v dôsledku návratu vacuoly a ich integrácia do plazmalemy. Makrofágy majú všetku plazmuChemická membrána sa vymení za 30 minút a vo fibroblastoch za 2 hodiny.

Efektívnejší spôsob absorpcie z extracelulárnej tekutinymakromolekúl špecifických pre kosti je špecifické en docytóza(sprostredkované receptormi). Zároveň makromolekulysa viažu na komplementárne receptory na povrchubunky sa hromadia v ohraničenej jamke a potom, tvoriac endozóm, sú ponorené do cytosólu. Endocytóza receptora zabezpečuje akumuláciu špecifických makromolekúl na svojom receptore.Molekuly, ktoré sa viažu na povrch plazmalemy s receptormitorus sa nazývajú ligandy. Použitie receptora dochádza k absorpcii endocytózy v mnohých živočíšnych bunkáchcholesterol z extracelulárnehoživotné prostredie.

Plazmatická membrána sa podieľa na odstraňovaní látok z bunky (exocytóza). V tomto prípade sa vakuoly približujú k plazmaleme. V miestach kontaktu sa plazmatická membrána a membrána vakuoly spájajú a obsah vakuoly sa dostáva do prostredia.U niektorých prvokov sú miesta na bunkovej membráne pre exocytózu vopred určené. Takže v plazmatickej membráne Niektoré ciliáty majú určité oblasti so správnym usporiadaním veľkých guľôčok integrálnych proteínov. Umukocysty a trichocysty nálevníkov sú úplne pripravené na sekréciu na hornej časti plazmalemy je lem integrálnych globúlbielkoviny. Tieto oblasti membrány mukocyst a trichocyst susediapriľnú k povrchu bunky.U neutrofilov sa pozoruje druh exocytózy. Oni súsa môže za určitých podmienok dostať do životného prostrediaurobiť moje lyzozómy. V niektorých prípadoch sa vytvoria malé výrastky plazmalemy obsahujúce lyzozómy, ktoré sa potom odlomia a presunú do média. V iných prípadoch sa pozoruje invaginácia plazmalemy hlboko do bunky a jej zachytenie lyzozómami, lokalizované nachádza ďaleko od povrchu bunky.

Procesy endocytózy a exocytózy sa uskutočňujú za účasti systému fibrilárnych zložiek cytoplazmy spojených s plazmalemou.

Receptorová funkcia plazmalemy. Toto je ten jeden z hlavných, univerzálny pre všetky bunky, je rereceptorová funkcia plazmalemy. Definuje interakciubunky navzájom a s vonkajším prostredím.

Celý rad informačných medzibunkových interakcií možno schematicky znázorniť ako reťazec sekvenčnýchreakcie signál-receptor-druhý posol-odpoveď (koncept signál-odozva).Signály prenášajú informácie z bunky do bunkymolekuly, ktoré sú produkované v určitých bunkách a špeciálnefyzicky ovplyvňovať iné bunky citlivé na signál (bunky) sheni). Signálna molekula - primárny sprostredkovateľ viazanie interaguje s receptormi umiestnenými na cieľových bunkách, reaguje vysielať len na určité signály. Signálne molekuly - ligandy - pasuje na svoj receptor ako kľúč k zámku. Ligand-pre membránové receptory (plazmalemové receptory) súhydrofilné molekuly, peptidové hormóny, neuromediálne- tory, cytokíny, protilátky a pre jadrové receptory – tuk Rímske molekuly, steroidné hormóny a hormóny štítnej žľazy, vitamín DAko receptory navrchuproteín môže pôsobiť ako bunkamembrány alebo prvky glykokalyxca - polysacharidy a glykoproteíny.Predpokladá sa, že sú citlivé naplochy, roztrúsenésan na povrchu bunky alebo sbrány do malých zón. Áno, napovrchu prokaryotických bunieka živočíšnych buniek existujú limityobmedzený počet miest, s ktorými môžuviažu vírusové častice. Memeprísahať proteíny (transportéry a canaly) rozpoznávať, interagovať a prenášaťprenášať len určité látky.Bunkové receptory sa podieľajú naprenos signálov z povrchu bunky do nej.Rozmanitosť a špecifickosťpriekopa receptorov na povrchu bunkyvedie k vytvoreniu veľmi zložitého systémumáme značky, ktoré nám umožňujú rozlišovaťvaše bunky od ostatných. Podobné bunkyinteragujú navzájom, ich povrchy sa môžu zlepiť (konjugáciaprvoky, tvorba tkaniva u mnohobunkových organizmov). Nevnímam bunkybežné markery, ako aj tie, ktoré sa líšia vbór determinantných markerovdržať sa alebo odmietnuť.Po vytvorení komplexu receptor-ligand sa aktivujútransmembránové proteíny: transformačný proteín, enhancerový proteín.Výsledkom je, že receptor mení svoju konformáciu a interakciuexistuje s prekurzorom druhého posla umiestneného v bunke ka - posol.Sprostredkovatelia môžu byť ionizovaný vápnik, fosfolipidpre C adenylátcyklázu, guanylátcyklázu. Pod vplyvom poslaaktivujú sa enzýmy zapojené do syntézy cyklické monofosfáty - AMP alebo GMF. Ten druhý mení aktívumprítomnosť dvoch typov proteínkinázových enzýmov v bunkovej cytoplazme, čo vedie k fosforylácii mnohých intracelulárnych proteínov.

Najčastejší je vznik cAMP, vplyvom koktorý zvyšuje sekréciu radu hormónov - tyroxínu, kortizónu, progesterónu, zvyšuje odbúravanie glykogénu v pečeni a svaloch,tep a sila, osteodeštrukcia, reverz absorpcia vody v nefrónových tubuloch.

Aktivita systému adenylátcyklázy je veľmi vysoká - syntéza cAMP vedie k desaťtisícovému zvýšeniu signálu.

Pod vplyvom cGMP sa zvyšuje sekrécia inzulínu pankreasom, histamínu žírnymi bunkami a serotonínu trombocytmibocyty, kontrakcie tkaniva hladkého svalstva.

V mnohých prípadoch, keď sa vytvorí komplex receptor-liganddochádza k zmene membránového potenciálu, čo následne vedie k zmene permeability plazmalemy a metabolickejniektoré procesy v bunke.

Špecifické receptory sú umiestnené na plazmatickej membráne tory, ktoré reagujú na fyzikálne faktory. Vo fotosyntetických baktériách sa teda chlorofyly nachádzajú na bunkovom povrchu,reagujúce na svetlo. U fotosenzitívnych zvierat v plazmeMozgová membrána obsahuje celý systém fogoreceptorových proteínov -rodopsíny, pomocou ktorých sa svetelný podnet transformuje premenený na chemický signál a potom na elektrický impulz.

3. Medzibunkové kontakty

V mnohobunkových živočíšnych organizmoch sa na tvorbe podieľa plazmalema medzibunkové spojenia poskytujúce medzibunkové interakcie. Existuje niekoľko typov takýchto štruktúr.

§ Jednoduchý kontakt.K jednoduchému kontaktu dochádza medzi väčšinou susedných buniek rôzneho pôvodu. Predstavuje konvergenciu plazmatických membrán susedných buniek vo vzdialenosti 15-20 nm. V tomto prípade dochádza k interakcii vrstiev glykokalyxu susedných buniek.

§ Tesný (uzavretý) kontakt. Pri tomto spojení sú vonkajšie vrstvy oboch plazmatických membrán čo najbližšie. Zblíženie je také blízke, že akoby sa spájali úseky plazmalemy dvoch susedných buniek. Fúzia membrán sa nevyskytuje v celej oblasti tesného kontaktu, ale predstavuje sériu bodových prístupov membrán. Úlohou tesného spojenia je mechanické spojenie buniek medzi sebou. Táto oblasť je nepriepustná pre makromolekuly a ióny, a preto uzatvára a vymedzuje medzibunkové medzery (a s nimi aj vnútorné prostredie tela) od vonkajšieho prostredia.

§ Kohézny bod alebo desmosóma. Desmozóm je malá oblasť s priemerom do 0,5 mikrónu. V desmozómovej zóne na cytoplazmatickej strane je oblasť tenkých fibríl. Funkčnou úlohou desmozómov je najmä mechanická komunikácia medzi bunkami.

§ Gap junction alebo nexus. Pri tomto type kontaktu sú plazmatické membrány susedných buniek oddelené medzerou 2-3 nm na vzdialenosť 0,5-3 µm. Štruktúra plazmatických membrán obsahuje špeciálne proteínové komplexy (konexóny). Jeden konexón na plazmatickej membráne bunky je presne oproti konexónu na plazmatickej membráne susednej bunky. Výsledkom je vytvorenie kanála z jednej bunky do druhej. Konexóny sa môžu sťahovať, meniť priemer vnútorného kanála, a tým sa podieľať na regulácii transportu molekúl medzi bunkami. Tento typ spojenia sa nachádza vo všetkých skupinách tkanív. Funkčnou úlohou medzerového spojenia je transport iónov a malých molekúl z bunky do bunky. V srdcovom svale sa teda excitácia, ktorá je založená na procese zmeny iónovej permeability, prenáša z bunky do bunky cez nexus.

§ Synaptický kontakt alebo synapsia. Synapsie sú oblasti kontaktu medzi dvoma bunkami špecializovanými na jednostranný prenos excitácie alebo inhibície z jedného prvku na druhý. Tento typ spojenia je charakteristický pre nervové tkanivo a vyskytuje sa tak medzi dvoma neurónmi, ako aj medzi neurónom a nejakým iným prvkom. Membrány týchto buniek sú oddelené medzibunkovým priestorom – synaptickou štrbinou širokou asi 20-30 nm. Membrána v oblasti synaptického kontaktu jednej bunky sa nazýva presynaptická, druhá - postsynaptická. V blízkosti presynaptickej membrány sa deteguje obrovské množstvo malých vakuol (synaptických vezikúl) obsahujúcich vysielač. V momente prechodu nervového vzruchu synaptické vezikuly uvoľnia vysielač do synaptickej štrbiny. Mediátor interaguje s receptorovými miestami postsynaptickej membrány, čo v konečnom dôsledku vedie k prenosu nervového impulzu. Okrem prenosu nervových impulzov poskytujú synapsie pevné spojenie medzi povrchmi dvoch interagujúcich buniek.

§ Plazmodesmata.Tento typ medzibunkovej komunikácie sa nachádza v rastlinách. Plazmodesmata sú tenké rúrkové kanály, ktoré spájajú dve susedné bunky. Priemer týchto kanálov je zvyčajne 40-50 nm. Plazmodesmata prechádzajú cez bunkovú stenu, ktorá oddeľuje bunky. V mladých bunkách môže byť počet plazmodesmat veľmi veľký (až 1000 na bunku). Ako bunky starnú, ich počet sa znižuje v dôsledku prasknutia, keď sa zväčšuje hrúbka bunkovej steny. Funkčnou úlohou plazmodesmat je zabezpečiť medzibunkovú cirkuláciu roztokov obsahujúcich živiny, ióny a iné zlúčeniny. Prostredníctvom plasmodesmata sú bunky infikované rastlinnými vírusmi.

Špecializované štruktúry plazmatickej membrány

Plazmalema mnohých živočíšnych buniek tvorí výrastky rôznych štruktúr (mikrovilly, mihalnice, bičíky). Najčastejšie sa nachádza na povrchu mnohých živočíšnych buniek mikroklky. Tieto výrastky cytoplazmy ohraničené plazmalemou majú tvar valca so zaobleným vrcholom. Mikroklky sú charakteristické pre epitelové bunky, ale nachádzajú sa aj v bunkách iných tkanív. Priemer mikroklkov je asi 100 nm. Ich počet a dĺžka sa líšia medzi rôznymi typmi buniek. Význam mikroklkov je výrazne zväčšiť povrch buniek. To je dôležité najmä pre bunky zapojené do absorpcie. V črevnom epiteli je teda až 2x108 mikroklkov na 1 mm2 povrchu.

Článok je zhrnutím lekcie a primárneho upevnenia nových vedomostí (kurz „Všeobecná biológia“, 10. ročník, podľa programu V.B. Zakharova).

Úlohy:

1. formovanie poznatkov o štruktúre, vlastnostiach a funkciách vnútornej vrstvy bunkovej membrány - plazmatickej membrány (a na jej príklade aj iných bunkových membrán), s použitím mydlovej bubliny ako modelu.
2. vývoj koncepcie súladu štruktúry s vykonávanými funkciami.
3. primárne upevnenie získaných vedomostí pomocou úloh vo formáte jednotnej štátnej skúšky.

Vybavenie:

1. tabuľka „Štruktúra rastlinných a živočíšnych buniek podľa svetelného a elektrónového mikroskopu“.
2. saponátový roztok (na výrobu mydlových bublín), plastová hadička, tenká ihla na šitie.
3. kresba na tabuľu: molekulárne modely<Obrázok 1 >.
4. didaktické materiály s úlohami vo formáte jednotnej štátnej skúšky.

Počas vyučovania

učiteľ: V poslednej lekcii sme vykonali laboratórnu prácu „Plasmolýza a deplazmolýza v kožných bunkách cibule“, počas ktorej sme sa zoznámili so zaujímavými javmi. Aká je ich podstata?

študenti: Keď sa rastlinné tkanivo (epidermis cibuľových šupín) umiestnilo do hypertonického roztoku chloridu sodného (NaCl), nedošlo k difúzii tohto roztoku do buniek, ale k uvoľneniu vody z bunkových vakuol smerom k hypertonickému roztoku NaCl, aby na vyrovnanie koncentrácií iónov na oboch stranách bunkovej membrány. Zároveň sa zmenšil objem vakuol a celej cytoplazmy ako celku, čo viedlo k oddeleniu cytoplazmy od bunkovej steny – plazmolýze. Pri vracaní skúmaného tkaniva do čistej vody sme tiež nepozorovali uvoľňovanie rozpustených látok z vakuol, ale len zatekanie vody z okolitého priestoru do bunky, do vakuol s bunkovou šťavou, čo viedlo k obnove tzv. objem bunky k jej predchádzajúcim hraniciam – deplazmolýza.

učiteľ: Aký záver možno vyvodiť z experimentu?

študenti: Pravdepodobne bunkový povrch voľne prepúšťa vodu v oboch smeroch, ale zachováva ióny Na + a Cl -, ktoré sú súčasťou kuchynskej soli.

učiteľ: Nehnuteľnosť, ktorú sme objavili, sa volá selektívna priepustnosť alebo semipermeability plazmatickej membrány.

Čo je plazmatická membrána (alebo plazmatická membrána), aká je jej štruktúra, vlastnosti a funkcie, musíme pochopiť v dnešnej lekcii. Ako sme sa dohodli, lekciu budú viesť vaši súdruhovia, ktorí si pripravili prednášku o bunkových membránach. Vašou úlohou je zapísať si pri počúvaní základné informácie o bunkových membránach. Získané vedomosti budete musieť aplikovať zodpovedaním testovej otázky na konci hodiny.

Prednášajúci 1. Membránová štruktúra.

Plazmatická membrána je prítomná vo všetkých bunkách (u živočíchov pod glykokalyxou a u iných organizmov pod bunkovou stenou), zabezpečuje interakciu bunky s prostredím. Plazmalema tvorí pohyblivý povrch bunky, ktorá môže mať výrastky a invaginácie, robí vlnové kmitavé pohyby a makromolekuly sa v nej neustále pohybujú.

Napriek týmto neustálym zmenám zostáva bunka vždy obklopená tesnou membránou. Plazmatická membrána je tenký film s hrúbkou menšou ako 10 nm. Aj keď sa jej hrúbka zväčší o 1 milión krát, dostaneme hodnotu len okolo 1 cm, pričom ak sa celá bunka zväčší 1 milión krát, jej veľkosť bude porovnateľná s dosť veľkým publikom.

Membrána obsahuje dva hlavné typy molekúl: fosfolipidy, formovanie dvojvrstvový v hrúbke membrány, a veveričky na jeho povrchoch. Tieto molekuly sú držané pohromade nekovalentnými interakciami. Tento sendvičový membránový model navrhli americkí vedci Danieli a Dawson v roku 1935. S príchodom elektrónového mikroskopu sa to potvrdilo a trochu upravilo. Momentálne akceptované model fluidnej mozaikovej membrány, podľa ktorého molekuly bielkovín plávajúce v tekutej lipidovej dvojvrstve v nej tvoria akúsi mozaiku. Diagram tohto moderného modelu, ktorý v roku 1972 navrhli Singer a Nicholson, je uvedený v učebnici.

Niektoré bielkoviny majú na svojom vonkajšom povrchu kovalentne pripojené sacharidy, ktoré sa tvoria glykoproteíny– zvláštne molekulárne antény, ktoré sú receptormi. Glykoproteíny sa podieľajú na rozpoznávaní vonkajších signálov prichádzajúcich z prostredia alebo z iných častí samotného tela a na reakcii buniek na ich vplyv. Takéto vzájomné rozpoznávanie je nevyhnutným štádiom pred oplodnením, ako aj adhéziou buniek v procese diferenciácie tkanív. S rozpoznávaním súvisí aj regulácia transportu molekúl a iónov cez membránu, ako aj imunitná odpoveď, v ktorej zohrávajú úlohu antigénov glykoproteíny.

Prednášajúci 2.Vlastnosti membrány.

Aby sme pochopili, aké vlastnosti majú tieto mikroskopické štruktúry, zoberme si ako model mydlovú bublinu. Faktom je, že molekuly mydla a fosfolipidov, ktoré tvoria membrány, majú podobnú štruktúru<Obrázok 1>. Mydlá (soli mastných kyselín) majú vo svojej štruktúre hydrofilná hlava(z nabitej karboxylovej skupiny) a dlhé hydrofóbny chvost. Fosfolipidy, ktoré tvoria membrány, majú tiež hydrofóbny chvost (z dvoch reťazcov mastných kyselín) a veľkú hydrofilnú hlavu obsahujúcu negatívne nabitú skupinu kyseliny fosforečnej.

Ryža. 1. Modely molekúl.

Keď sa látky podobnej štruktúry zmiešajú s vodou, ich molekuly spontánne nadobudnú nasledujúcu konfiguráciu: hydrofilné hlavy sú ponorené do vody a hydrofóbne chvosty neprichádzajú do kontaktu s vodou, sú v kontakte iba navzájom a s inými hydrofóbnymi látkami, ktoré môže byť okolo, napríklad so vzduchom . Molekuly mydla aj fosfolipidové molekuly, ktoré sa nachádzajú na hranici medzi dvoma prostrediami podobnej povahy, sú schopné tvoriť dvojvrstvu. Niektoré z dôležitých vlastností biologických membrán (ako mydlových bublín), ktoré sú uvedené nižšie, sú vysvetlené štruktúrou lipidovej dvojvrstvy.

A) Mobilita.

Lipidová dvojvrstva je v podstate tekutá formácia, v ktorej rovine sa molekuly môžu voľne pohybovať - ​​„tečú“ bez straty kontaktov v dôsledku vzájomnej príťažlivosti ( „lektor“ demonštruje prúdenie tekutiny v stene mydlovej bubliny visiacej na plastovej trubici). Hydrofóbne chvosty sa môžu po sebe voľne posúvať.

b) Samouzamykacia schopnosť.

„Prednášajúci“ ukazuje, ako sa po prepichnutí mydlovej bubliny a následnom odstránení ihly okamžite obnoví celistvosť jej steny. Vďaka tejto schopnosti sa bunky môžu spájať spojením svojich plazmatických membrán (napríklad pri vývoji svalového tkaniva). Rovnaký účinok sa pozoruje pri rozrezaní bunky na dve časti mikronožom, po ktorom je každá časť obklopená uzavretou plazmatickou membránou.

V) Selektívna priepustnosť.

To znamená nepriepustnosť pre molekuly rozpustné vo vode v dôsledku olejového filmu, ktorý tvoria hydrofóbne konce molekúl fosfolipidov. Na fyzické preniknutie do takejto fólie musí byť samotná látka hydrofóbna, alebo sa môže pretlačiť náhodnými medzerami vytvorenými v dôsledku molekulárnych pohybov (malé molekuly, ako sú molekuly vody).

Proteíny, ktoré prenikajú cez celú hrúbku membrány, alebo sa nachádzajú na jej vonkajšom a vnútornom povrchu, napomáhajú bunkovej výmene látok s okolím. Proteínové molekuly zabezpečujú selektívny transport látok cez membránu, sú to enzýmy, navyše sa vo vnútri proteínových molekúl alebo medzi susednými molekulami vytvárajú póry, cez ktoré voda a niektoré ióny pasívne vstupujú do buniek.

Prednášajúci 3. Funkcie plazmatickej membrány.

Na čo slúži bunke štruktúra s takouto štruktúrou a vlastnosťami? Ukazuje sa, že ona:

1. Dáva bunkám tvar a chráni pred fyzikálnym a chemickým poškodením.
2. Vďaka svojej pohyblivosti, schopnosti vytvárať výrastky a výbežky, uskutočňuje kontakt a interakciu buniek v tkanivách a orgánoch.
3. Oddeľuje bunkové prostredie od vonkajšieho prostredia a zachováva ich odlišnosti.
4. Je to druh indikátora bunkového typu vzhľadom na skutočnosť, že proteíny a sacharidy na povrchu membrán a rôznych buniek nie sú rovnaké.
5. Reguluje výmenu medzi bunkou a prostredím, selektívne zabezpečuje transport živín do bunky a odvod konečných produktov látkovej premeny smerom von.

Lektor 4. Chcem vám povedať, ako sa to deje transport cez plazmatickú membránu a podobne cez iné bunkové membrány. Transport môže byť pasívny, ktorý nevyžaduje energiu, a aktívny, energeticky závislý, počas ktorého sa spotrebúva energia, ktorá je výsledkom hydrolýzy molekúl ATP.

1. Difúzia.

Toto je pasívny proces; pohyb látok nastáva z oblasti s vysokou koncentráciou do oblasti s nízkou koncentráciou. Plyny a lipofilné (rozpustné v tukoch) molekuly difundujú rýchlo, ióny a malé polárne molekuly (glukóza, aminokyseliny, mastné kyseliny) difundujú pomaly. Difúziu urýchľujú póry v molekulách bielkovín.

Typ difúzie je osmóza– pohyb vody cez membránu.

2. Endocytóza.

Ide o aktívny transport látok cez membránu do bunky (exocytóza – von z bunky). V závislosti od povahy látky prenášanej cez membránu sa rozlišujú dva typy týchto procesov: ak sa prenáša hustá látka - fagocytóza(z gréckeho „phagos“ - požierať a „cytos“ - bunka), ak kvapky kvapaliny obsahujúce rôzne látky v rozpustenom alebo suspendovanom stave, potom - pinocytóza(z gréckeho „pino“ - nápoj a „cytos“ - bunka).

Princíp prenosu je v oboch prípadoch rovnaký: v mieste, kde sa povrch bunky dostane do kontaktu s časticou alebo kvapkou látky, sa membrána prehne, vytvorí priehlbinu a obklopí časticu alebo kvapku kvapaliny, ktorá je ponorená. v „membránovom obale“ vo vnútri bunky. Vytvára sa tu tráviaca vakuola a v nej sa trávia organické látky vstupujúce do bunky. Fagocytóza je rozšírená u zvierat a pinocytózu vykonávajú bunky zvierat, rastlín, húb, baktérií a modrozelených rias.

3. Aktívny transport pomocou membránovo zabudovaných enzýmov.

K prenosu dochádza proti koncentračnému gradientu s výdajom energie, napríklad draselné ióny vstupujú („pumpujú“) do bunky a sodíkové ióny sú odstraňované („pumpované“) von z bunky. Táto práca je sprevádzaná akumuláciou rozdielu elektrického potenciálu na membráne. Takéto bunkové transportné systémy sa zvyčajne nazývajú „ čerpadlá" Transport aminokyselín a cukrov prebieha podobne.

závery:

1. Plazmalema je tenký, asi 10 nm hrubý, film na povrchu bunky. Zahŕňa lipoproteínové štruktúry (lipidy a proteíny).
2. Niektoré povrchové molekuly proteínov majú pripojené sacharidové molekuly (sú spojené s rozpoznávacím mechanizmom).
3. Membránové lipidy spontánne tvoria dvojvrstvu. To určuje selektívnu priepustnosť membrány.
4. Membránové proteíny plnia rôzne funkcie a výrazne uľahčujú transport cez membránu.
5. Membránové lipidy a proteíny sa dokážu pohybovať v rovine membrány, vďaka čomu nie je povrch bunky dokonale hladký.

Na konsolidáciu informácií získaných v lekcii sa študentom ponúkajú úlohy vo formáte jednotnej štátnej skúšky.

časť "A"

Vyberte jednu správnu odpoveď.

A1. Štruktúra a funkcie plazmatickej membrány sú určené molekulami, ktoré ju tvoria:

1) glykogén a škrob
2) DNA a ATP
3) proteíny a lipidy
4) vláknina a glukóza

A2. Plazmatická membrána nevykonáva funkciu:

1) transport látok
2) ochrana buniek
3) interakcia s inými bunkami
4) syntéza bielkovín

A3. Sacharidy zahrnuté v štruktúre bunkovej membrány vykonávajú tieto funkcie:

1) transport látok
2) receptor
3) vytvorenie dvojitej vrstvy membrány
4) fotosyntéza

A4. Proteíny obsiahnuté v štruktúre bunkovej membrány vykonávajú nasledujúce funkcie:

1) konštrukcia
2) ochranný
3) doprava
4) všetky špecifikované funkcie

A5. Fagocytóza je:

1) absorpcia tekutiny bunkou
2) zachytávanie pevných častíc
3) transport látok cez membránu
4) zrýchlenie biochemických reakcií

A6. Hydrofilné povrchy membrán sú tvorené:

1) nepolárne chvosty lipidov
2) polárne hlavy lipidov
3) proteíny
4) sacharidy

A7. Prechod iónov Na + a K + cez membránu prebieha cez:

1) difúzia
2) osmóza
3) aktívny prevod
4) nerealizované

A8. Cez lipidovú vrstvu membrány voľne prechádzajú:

1) voda
2) vysielať
3) glukóza
4) škrob

časť "B"

1) aktívny transport spotrebúva energiu
2) fagocytóza je typ endocytózy
3) difúzia je typ aktívneho transportu
4) bunková stena rastlín pozostáva z celulózy
5) osmóza je difúzia vody
6) pinocytóza je typ fagocytózy
7) plazmalema pozostáva z troch vrstiev lipidov
8) živočíšna bunka nemá bunkovú stenu
9) plazmalema zabezpečuje komunikáciu medzi bunkou a jej prostredím

časť "C"

Úlohy s bezplatnou podrobnou odpoveďou

C1. Čo znamená endocytóza:

a) pre prvoky a nižšie bezstavovce?
b) pre vysoko organizované zvieratá a ľudí?

C2. Aký je fyzikálny základ vakuolárneho transportu v bunke?

C3. Aký je biologický význam nepravidelností na povrchu plazmalemy niektorých buniek (mikrovilly, mihalnice atď.)?

C4. Elektrický rejnok a elektrický úhor omráčia svoju korisť výbojmi niekoľkých stoviek voltov. Aké vlastnosti bunkových plazmatických membrán podporujú možnosť vytvárania takýchto výbojov?

C5. Ako funguje plazmalema, aby bunke poskytla „identifikačný preukaz“?

Odpovede na úlohy.

Časť "A".

1–3, 2–4, 3–2, 4–4, 5–2, 6–2, 7–3, 8–2.

Časť "B".

1, 2, 4, 5, 8, 9 – „áno“; 3, 6, 7 – „nie“

Časť "C".

1a. Možnosť vstupu potravy do buniek a ďalšie trávenie v lyzozómoch.

1b. Fagocytárna aktivita leukocytov má veľký význam pri ochrane tela pred patogénnymi baktériami a inými nežiaducimi časticami. Pinocytóza v renálnych tubulárnych bunkách vedie k absorpcii proteínov z primárneho moču.

2. Hlavnými vlastnosťami lipidových dvojvrstiev je schopnosť membrán uzatvárať sa.

3. Zväčšenie povrchu bunky na výmenu medzi bunkou a jej prostredím.

4. Prítomnosť enzýmových systémov, ktoré vykonávajú aktívny transport („pumpy“), vedie k redistribúcii nábojov na plazmaleme a k vytvoreniu rozdielu membránového potenciálu.

5. Na tento účel existuje na povrchu membrány množstvo špecifických chemických skupín – „antény“, ktorými sú najčastejšie glykoproteíny.

Vonkajšia časť bunky je pokrytá plazmatickou membránou (alebo vonkajšou bunkovou membránou) s hrúbkou asi 6-10 nm.

Bunková membrána je hustý film proteínov a lipidov (hlavne fosfolipidov). Molekuly lipidov sú usporiadané usporiadane - kolmo na povrch, v dvoch vrstvách tak, že ich časti, ktoré intenzívne interagujú s vodou (hydrofilné), smerujú smerom von a ich časti inertné voči vode (hydrofóbne) smerujú dovnútra.

Proteínové molekuly sú umiestnené v nespojitej vrstve na povrchu lipidového rámca na oboch stranách. Niektoré z nich sú ponorené do lipidovej vrstvy a niektoré ňou prechádzajú a vytvárajú oblasti priepustné pre vodu. Tieto proteíny plnia rôzne funkcie – niektoré z nich sú enzýmy, iné sú transportné proteíny podieľajúce sa na prenose určitých látok z prostredia do cytoplazmy a v opačnom smere.

Základné funkcie bunkovej membrány

Jednou z hlavných vlastností biologických membrán je selektívna permeabilita (semipermeabilita)- niektoré látky cez ne prechádzajú ťažko, iné ľahko a dokonca smerom k vyšším koncentráciám U väčšiny buniek je teda koncentrácia iónov Na vo vnútri výrazne nižšia ako v prostredí. Opačný vzťah je typický pre ióny K: ich koncentrácia vo vnútri bunky je vyššia ako vonku. Preto ióny Na majú vždy tendenciu prenikať do bunky a ióny K majú vždy tendenciu vystupovať. Vyrovnaniu koncentrácií týchto iónov bráni prítomnosť špeciálneho systému v membráne, ktorý hrá úlohu pumpy, ktorá pumpuje Na ióny von z bunky a súčasne pumpuje K ióny dovnútra.

Tendencia Na iónov pohybovať sa zvonku dovnútra sa využíva na transport cukrov a aminokyselín do bunky. Aktívnym odstraňovaním iónov Na z bunky sa vytvárajú podmienky pre vstup glukózy a aminokyselín do bunky.

V mnohých bunkách sú látky absorbované aj fagocytózou a pinocytózou. O fagocytóza pružná vonkajšia membrána tvorí malú priehlbinu, do ktorej zachytená častica padá. Toto vybranie sa zväčšuje a častica je obklopená časťou vonkajšej membrány a je ponorená do cytoplazmy bunky. Fenomén fagocytózy je charakteristický pre améby a niektoré ďalšie prvoky, ako aj leukocyty (fagocyty). Bunky absorbujú tekutiny obsahujúce látky potrebné pre bunku podobným spôsobom. Tento jav bol tzv pinocytóza.

Vonkajšie membrány rôznych buniek sa výrazne líšia v chemickom zložení ich proteínov a lipidov, ako aj v ich relatívnom obsahu. Práve tieto vlastnosti určujú rozmanitosť fyziologickej aktivity membrán rôznych buniek a ich úlohu v živote buniek a tkanív.

Endoplazmatické retikulum bunky je spojené s vonkajšou membránou. Pomocou vonkajších membrán sa uskutočňujú rôzne typy medzibunkových kontaktov, t.j. komunikácia medzi jednotlivými bunkami.

Mnoho typov buniek je charakterizovaných prítomnosťou veľkého počtu výbežkov, záhybov a mikroklkov na ich povrchu. Prispievajú jednak k výraznému zväčšeniu povrchu buniek a zlepšeniu metabolizmu, ako aj k pevnejšiemu prepojeniu medzi jednotlivými bunkami navzájom.

Rastlinné bunky majú na vonkajšej strane bunkovej membrány hrubé membrány, dobre viditeľné pod optickým mikroskopom, pozostávajúce z vlákna (celulózy). Vytvárajú silnú oporu pre rastlinné pletivá (drevo).

Niektoré živočíšne bunky majú tiež množstvo vonkajších štruktúr umiestnených na vrchnej časti bunkovej membrány a majú ochranný charakter. Príkladom je chitín integumentárnych buniek hmyzu.

Funkcie bunkovej membrány (stručne)