Informace

12.3.E: Struktura a funkce plazmatických membrán (cvičení) - biologie


5.1: Součásti a struktura

Mezi nejpropracovanější funkce plazmatické membrány patří schopnost přenášet signály pomocí komplexních integrálních proteinů známých jako receptory. Tyto membránové receptory poskytují extracelulární připojovací místa pro efektory, jako jsou hormony a růstové faktory, a aktivují kaskády intracelulární odezvy, když jsou jejich efektory vázány.

Kontrolní otázky

Kterou složku plazmatické membrány lze nalézt buď na jejím povrchu, nebo zapuštěnou do membránové struktury?

  1. protein
  2. cholesterolu
  3. uhlohydrát
  4. fosfolipid

A

Která charakteristika fosfolipidu přispívá k tekutosti membrány?

  1. jeho hlava
  2. cholesterolu
  3. ocas nasycených mastných kyselin
  4. dvojné vazby v ocasu mastné kyseliny

D

Jaká je primární funkce sacharidů připojených k vnějšímu povrchu buněčných membrán?

  1. identifikace buňky
  2. pružnost membrány
  3. posílení membrány
  4. kanály přes membránu

A

Odpověď zdarma

Proč je výhodné, aby buněčná membrána měla tekutý charakter?

Tekutinová charakteristika buněčné membrány umožňuje buňce větší flexibilitu, než kdyby byla membrána tuhá. Umožňuje také pohyb membránových komponent, nutný pro některé typy membránového transportu.

Proč mají fosfolipidy tendenci se spontánně orientovat do něčeho, co připomíná membránu?

Hydrofobní nepolární oblasti se musí vzájemně sladit, aby struktura měla minimální potenciální energii a v důsledku toho vyšší stabilitu. Fosfolipidy mastných kyselin se nemohou mísit s vodou, ale „hlava“ fosfátu molekuly ano. Hlava se tedy orientuje na vodu a ocas na jiné lipidy.

5.2: Pasivní doprava

Plazmatické membrány musí umožnit určitým látkám vniknout do buňky a opustit ji, a zabránit vstupu některých škodlivých materiálů a některých základních materiálů. Jinými slovy, plazmatické membrány jsou selektivně propustné - umožňují průchod některým látkám, jiným nikoli. Pokud by tuto selektivitu ztratili, buňka by se již nedokázala udržet a byla by zničena. Některé buňky vyžadují větší množství specifických látek než jiné buňky.

Kontrolní otázky

Voda se pohybuje přes osmózu _________________

  1. v celé cytoplazmě
  2. z oblasti s vysokou koncentrací dalších rozpuštěných látek do nižší
  3. z oblasti s vysokou koncentrací vody do oblasti s nižší koncentrací
  4. z oblasti s nízkou koncentrací vody do oblasti s vyšší koncentrací

C

Hlavní hnací pohyb v difúzi je __________.

  1. teplota
  2. velikost částic
  3. koncentrační gradient
  4. povrchová plocha membrány

C

Jakému problému čelí organismy, které žijí ve sladké vodě?

  1. Jejich těla mají tendenci přijímat příliš mnoho vody.
  2. Nemají žádný způsob, jak kontrolovat jejich tonicitu.
  3. Pouze slaná voda dělá problémy zvířatům, která v ní žijí.
  4. Jejich těla mají tendenci ztrácet příliš mnoho vody pro své prostředí.

A

Odpověď zdarma

Diskutujte, proč rychlost difúze ovlivňují následující: velikost molekuly, teplota, hustota roztoku a vzdálenost, kterou je třeba urazit.

Těžké molekuly se pohybují pomaleji než lehčí. K jejich přesunu je zapotřebí více energie v médiu. Zvýšení nebo snížení teploty zvyšuje nebo snižuje energii v médiu, což ovlivňuje pohyb molekul. Čím hustší je řešení, tím hůře se jím molekuly pohybují, což způsobuje zpomalení difúze v důsledku tření. Živé buňky vyžadují stálý přísun živin a stálou rychlost odstraňování odpadu. Pokud je vzdálenost, kterou tyto látky potřebují urazit, příliš velká, difúze nemůže účinně přesouvat živiny a odpadní materiály, aby udržela život.

Proč se voda pohybuje přes membránu?

Voda se pohybuje membránou v osmóze, protože přes membránu rozpuštěné látky a rozpouštědla existuje koncentrační gradient. Rozpustená látka se nemůže efektivně pohybovat, aby vyrovnala koncentraci na obou stranách membrány, takže se voda pohybuje, aby této rovnováhy dosáhla.

Oba pravidelné intravenózní roztoky podávané v medicíně, normální fyziologický roztok a laktátový Ringerův roztok, jsou izotonické. Proč je toto důležité?

Injekce izotonických roztoků zajišťuje, že nedojde k narušení osmotické rovnováhy a že žádná voda nebude odebírána z tkání nebo do nich přidávána z krve.

5.3: Aktivní transport

Aktivní transportní mechanismy vyžadují využití energie buňky, obvykle ve formě adenosintrifosfátu (ATP). Pokud se látka musí přesunout do buňky proti jejímu koncentračnímu gradientu - to znamená, že pokud je koncentrace látky uvnitř buňky větší než její koncentrace v extracelulární tekutině (a naopak) - buňka musí k pohybu látky použít energii. Některé aktivní transportní mechanismy přesouvají materiály s malou molekulovou hmotností, jako jsou ionty, přes membránu.

Kontrolní otázky

Aktivní transport musí fungovat nepřetržitě, protože __________.

  1. plazmatické membrány se opotřebovávají
  2. ne všechny membrány jsou amfifilní
  3. usnadněná doprava je proti aktivní přepravě
  4. difúze se neustále pohybuje rozpuštěnými látkami v opačných směrech

D

Jak čerpadlo sodíku a draslíku způsobí, že vnitřek článku bude záporně nabitý?

  1. vyloučením aniontů
  2. taháním aniontů
  3. vyloučením více kationtů, než je přijato
  4. přijetím a vyloučením stejného počtu kationtů

C

Jak se nazývá kombinace elektrického gradientu a koncentračního gradientu?

  1. potenciální gradient
  2. elektrický potenciál
  3. koncentrační potenciál
  4. elektrochemický gradient

D

Odpověď zdarma

Kde buňka získává energii pro aktivní transportní procesy?

Buňka získává energii z ATP produkovaného vlastním metabolismem k napájení aktivních transportních procesů, jako je aktivita pump.

Jak čerpadlo sodíku a draslíku přispívá k čistému zápornému náboji vnitřku článku?

Čerpadlo sodík-draslík vytlačuje tři (kladné) Na+ ionty na každé dva (kladné) K+ ionty, které pumpuje, takže buňka ztrácí kladný náboj v každém cyklu pumpy.

5.4: Hromadná doprava

Kromě pohybu malých iontů a molekul přes membránu musí buňky také odstraňovat a přijímat větší molekuly a částice (příklady viz tabulka 5.4.1). Některé buňky jsou dokonce schopné pohltit celé jednobuněčné mikroorganismy. Možná jste správně předpokládali, že příjem a uvolňování velkých částic buňkou vyžaduje energii. Velká částice však nemůže projít membránou, a to ani s energií dodávanou buňkou.

Kontrolní otázky

Co se stane s membránou váčku po exocytóze?

  1. Opouští celu.
  2. Je rozebrán buňkou.
  3. Spojí se a stane se součástí plazmatické membrány.
  4. Znovu se použije v jiném případě exocytózy.

C

Který transportní mechanismus může přivést celé buňky do buňky?

  1. pinocytóza
  2. fagocytóza
  3. usnadněná doprava
  4. primární aktivní transport

B

V čem důležitém se liší receptorem zprostředkovaná endocytóza od fagocytózy?

  1. Přepravuje jen malé množství tekutiny.
  2. Nezahrnuje sevření membrány.
  3. Přináší pouze specificky cílenou látku.
  4. Přináší látky do buňky, zatímco fagocytóza látky odstraňuje.

C

Odpověď zdarma

Proč je důležité, aby v plazmatických membránách byly různé druhy proteinů pro transport materiálů do buňky a ven z buňky?

Proteiny umožňují buňce vybrat si, jaká sloučenina bude transportována, splňovat potřeby buňky a nepřinášet nic jiného.

Proč mají ionty přes svou malou velikost obtížný průchod plazmatickými membránami?

Ionty jsou nabité, a proto jsou hydrofilní a nemohou se spojovat s lipidovou částí membrány. Ionty musí být transportovány nosnými proteiny nebo iontovými kanály.


Fyzická bariéra

Plazmatická membrána obklopuje všechny buňky a fyzicky odděluje cytoplazmu, což je materiál, který buňku tvoří, od extracelulární tekutiny mimo buňku. To chrání všechny složky buňky před vnějším prostředím a umožňuje, aby se v buňce a mimo ni vyskytovaly oddělené činnosti.

Plazmatická membrána poskytuje buňce strukturální podporu. Upevňuje cytoskelet, což je síť proteinových vláken uvnitř buňky, která drží všechny části buňky na svém místě. To dává buňce její tvar. Některé organismy, jako jsou rostliny a houby, mají kromě membrány také buněčnou stěnu. Buněčná stěna se skládá z molekul, jako je celulóza. Poskytuje buňce dodatečnou podporu, a proto rostlinné buňky neprasknou jako buňky živočišné, pokud do nich difunduje příliš mnoho vody.

Selektivní propustnost

Plazmatické membrány jsou selektivně propustné (nebo polopropustné), což znamená, že jimi mohou procházet pouze určité molekuly. Voda, kyslík a oxid uhličitý mohou snadno procházet membránou. Obecně ionty (např. Sodík, draslík) a polární molekuly nemohou procházet membránou, ale musí procházet specifickými kanály nebo póry v membráně, místo aby volně procházely. Tímto způsobem může membrána řídit rychlost, kterou mohou určité molekuly vstupovat do buňky a z ní vystupovat.

Endocytóza a exocytóza

Endocytóza je, když buňka pohltí relativně větší obsah než jednotlivé ionty nebo molekuly, které procházejí kanály. Prostřednictvím endocytózy může buňka přijmout velké množství molekul nebo dokonce celé bakterie z extracelulární tekutiny. Exocytóza je, když buňka uvolní tyto materiály. Buněčná membrána hraje v obou těchto procesech důležitou roli. Tvar samotné membrány se mění, aby molekulám umožnil vstup nebo výstup z buňky. Také vytváří vakuoly, malé bublinky membrány, které mohou transportovat mnoho molekul najednou, za účelem transportu materiálů na různá místa v buňce.

Signalizace buňky

Fosfolipidy

Membrána je částečně tvořena molekulami nazývanými fosfolipidy, které se spontánně uspořádají do dvojité vrstvy s hydrofilními („milujícími vodu“) hlavami na vnější straně a hydrofobními („nenávidícími vodou“) ocasy uvnitř. Tyto interakce s vodou umožňují plazmatické membrány.

Bílkoviny

Proteiny jsou zaklíněny mezi lipidy, které tvoří membránu, a tyto transmembránové proteiny umožňují molekulám, které by jinak nemohly vstoupit do buňky, projít vytvořením kanálů, pórů nebo bran. Buňka tímto způsobem řídí tok těchto molekul při jejich vstupu a výstupu. Proteiny v buněčné membráně hrají roli v mnoha dalších funkcích, jako je buněčná signalizace, rozpoznávání buněk a aktivita enzymů.

Sacharidy

Sacharidy se také nacházejí konkrétně v plazmatické membráně, většina sacharidů v membráně je součástí glykoproteinů, které se tvoří, když se sacharid naváže na protein. Glykoproteiny hrají roli v interakcích mezi buňkami, včetně buněčné adheze, což je proces, kterým se buňky navzájem spojují.

Tekutý mozaikový model

Technicky je buněčná membrána kapalina. Při pokojové teplotě má přibližně stejnou konzistenci jako rostlinný olej. Lipidy, proteiny a uhlohydráty v plazmatické membráně se mohou volně šířit buněčnou membránou, v podstatě se vznášejí po jejím povrchu. Toto je známé jako model tekuté mozaiky, který vytvořil S.J. Singer a G.L.Nicolson v roce 1972.


Fosfolipidy a plazmatická membrána

Fosfolipidy tvoří základ plazmatické membrány. Základní struktura fosfolipidu zahrnuje a hydrofobní (voděodolný) ocas a a hydrofilní (vodu milující) hlava. Fosfolipid se skládá z glycerolu plus negativně nabité fosfátové skupiny, které oba tvoří hlavu, a dvou mastných kyselin, které nenesou náboj.

Přestože jsou k hlavě připojeny dvě mastné kyseliny, jsou spojeny dohromady jako jeden „ocas“. Tyto hydrofilní a hydrofobní konce umožňují a dvouvrstvá aby se vytvořil v plazmatické membráně. Dvouvrstva má dvě vrstvy fosfolipidů uspořádané ocasy uvnitř a hlavami na vnější straně.


Podívejte se na video: C++. Урок 5. Отличия С и C++ (Listopad 2021).