Pada tahun 1972, teori telah dikemukakan bahawa membran separa telap mengelilingi sel dan melaksanakan beberapa tugas penting, dan struktur dan fungsi membran sel adalah isu penting mengenai fungsi semua sel dalam badan.. Teori sel menjadi meluas pada abad ke-17, bersama-sama dengan penciptaan mikroskop. Telah diketahui bahawa tisu tumbuhan dan haiwan terdiri daripada sel, tetapi disebabkan resolusi peranti yang rendah, adalah mustahil untuk melihat sebarang halangan di sekeliling sel haiwan. Pada abad ke-20, sifat kimia membran dikaji dengan lebih terperinci, didapati bahawa lipid adalah asasnya.
Struktur dan fungsi membran sel
Membran sel mengelilingi sitoplasma sel hidup, secara fizikal memisahkan komponen intrasel daripada persekitaran luaran. Kulat, bakteria dan tumbuhan juga mempunyai dinding sel yang memberikan perlindungan dan menghalang laluan molekul besar. Membran sel juga memainkan peranan dalampembentukan sitoskeleton dan melekat pada matriks ekstraselular zarah penting yang lain. Ini adalah perlu untuk memegangnya bersama-sama, membentuk tisu dan organ badan. Ciri-ciri struktur membran sel termasuk kebolehtelapan. Fungsi utama adalah perlindungan. Membran terdiri daripada lapisan fosfolipid dengan protein tertanam. Bahagian ini terlibat dalam proses seperti lekatan sel, pengaliran ion, dan sistem isyarat dan berfungsi sebagai permukaan lampiran untuk beberapa struktur ekstraselular, termasuk dinding, glikokaliks, dan sitoskeleton dalaman. Membran juga mengekalkan potensi sel dengan bertindak sebagai penapis terpilih. Ia telap secara terpilih kepada ion dan molekul organik serta mengawal pergerakan zarah.
Mekanisme biologi yang melibatkan membran sel
1. Resapan pasif: Sesetengah bahan (molekul kecil, ion), seperti karbon dioksida (CO2) dan oksigen (O2), boleh meresap melalui membran plasma. Cangkang bertindak sebagai penghalang kepada molekul dan ion tertentu yang boleh tertumpu pada kedua-dua belah pihak.
2. Saluran transmembran dan protein pengangkut: Nutrien seperti glukosa atau asid amino mesti masuk ke dalam sel, dan beberapa produk metabolik mesti keluar.
3. Endositosis ialah proses pengambilan molekul. Sedikit ubah bentuk (invaginasi) dibuat dalam membran plasma, di mana bahan yang akan diangkut ditelan. Ia memerlukantenaga dan dengan itu merupakan satu bentuk pengangkutan aktif.
4. Eksositosis: berlaku dalam pelbagai sel untuk membuang sisa bahan yang tidak tercerna yang dibawa oleh endositosis untuk merembeskan bahan seperti hormon dan enzim dan mengangkut bahan tersebut sepenuhnya melalui penghalang selular.
Struktur molekul
Membran sel ialah membran biologi, yang terdiri terutamanya daripada fosfolipid dan mengasingkan kandungan keseluruhan sel daripada persekitaran luaran. Proses pembentukan berlaku secara spontan dalam keadaan normal. Untuk memahami proses ini dan menerangkan dengan betul struktur dan fungsi membran sel, serta sifat, adalah perlu untuk menilai sifat struktur fosfolipid, yang dicirikan oleh polarisasi struktur. Apabila fosfolipid dalam persekitaran akuatik sitoplasma mencapai kepekatan kritikal, ia bergabung menjadi misel, yang lebih stabil dalam persekitaran akuatik.
Sifat membran
- Kestabilan. Ini bermakna selepas pembentukan membran tidak mungkin runtuh.
- Kekuatan. Membran lipid cukup dipercayai untuk menghalang laluan bahan kutub; kedua-dua bahan terlarut (ion, glukosa, asid amino) dan molekul yang lebih besar (protein) tidak boleh melalui sempadan yang terbentuk.
- Watak dinamik. Ini mungkin harta yang paling penting apabila mempertimbangkan struktur sel. Membran sel bolehtertakluk kepada pelbagai ubah bentuk, boleh dilipat dan dibengkokkan tanpa runtuh. Di bawah keadaan khas, seperti gabungan vesikel atau tunas, ia boleh dipecahkan, tetapi hanya sementara. Pada suhu bilik, konstituen lipidnya berada dalam gerakan malar, huru-hara, membentuk sempadan bendalir yang stabil.
Mozek Cecair
Bercakap tentang struktur dan fungsi membran sel, adalah penting untuk diperhatikan bahawa dalam pandangan moden, membran sebagai model mozek cecair telah dipertimbangkan pada tahun 1972 oleh saintis Singer dan Nicholson. Teori mereka mencerminkan tiga ciri utama struktur membran. Protein membran integral menyediakan templat mozek untuk membran, dan ia mampu pergerakan dalam satah sisi kerana sifat berubah-ubah organisasi lipid. Protein transmembran juga berpotensi mudah alih. Ciri penting struktur membran ialah asimetrinya. Apakah struktur sel? Membran sel, nukleus, protein dan sebagainya. Sel ialah unit asas kehidupan, dan semua organisma terdiri daripada satu atau lebih sel, masing-masing dengan penghalang semula jadi yang memisahkannya daripada persekitarannya. Sempadan luar sel ini juga dipanggil membran plasma. Ia terdiri daripada empat jenis molekul: fosfolipid, kolesterol, protein, dan karbohidrat. Model mozek cecair menerangkan struktur membran sel seperti berikut: fleksibel dan elastik, sama dalam konsistensi minyak sayuran, supaya semuanyamolekul individu hanya terapung dalam medium cecair, dan mereka semua mampu bergerak ke sisi dalam cangkerang itu. Mozek ialah sesuatu yang mengandungi banyak butiran yang berbeza. Dalam membran plasma, ia diwakili oleh fosfolipid, molekul kolesterol, protein dan karbohidrat.
Fosfolipid
Fosfolipid membentuk struktur asas membran sel. Molekul ini mempunyai dua hujung yang berbeza: kepala dan ekor. Hujung kepala mengandungi kumpulan fosfat dan hidrofilik. Ini bermakna ia tertarik kepada molekul air. Ekor terdiri daripada atom hidrogen dan karbon yang dipanggil rantai asid lemak. Rantai ini hidrofobik, mereka tidak suka bercampur dengan molekul air. Proses ini serupa dengan apa yang berlaku apabila anda menuangkan minyak sayuran ke dalam air, iaitu, ia tidak larut di dalamnya. Ciri-ciri struktur membran sel dikaitkan dengan apa yang dipanggil dwilapisan lipid, yang terdiri daripada fosfolipid. Kepala fosfat hidrofilik sentiasa terletak di mana terdapat air dalam bentuk cecair intrasel dan ekstrasel. Ekor hidrofobik fosfolipid dalam membran disusun sedemikian rupa sehingga menjauhkannya daripada air.
Kolesterol, protein dan karbohidrat
Apabila orang mendengar perkataan "kolesterol", orang biasanya menganggapnya buruk. Walau bagaimanapun, kolesterol sebenarnya adalah komponen yang sangat penting dalam membran sel. Molekulnya terdiri daripada empat cincin atom hidrogen dan karbon. Mereka adalah hidrofobik dan berlaku di kalangan ekor hidrofobik dalam dwilapisan lipid. Kepentingan mereka terletak padamengekalkan konsistensi, mereka menguatkan membran, menghalang crossover. Molekul kolesterol juga menghalang ekor fosfolipid daripada bersentuhan dan mengeras. Ini menjamin kecairan dan fleksibiliti. Protein membran bertindak sebagai enzim untuk mempercepatkan tindak balas kimia, bertindak sebagai reseptor untuk molekul tertentu atau mengangkut bahan merentasi membran sel.
Karbohidrat, atau sakarida, hanya terdapat pada bahagian luar sel membran sel. Bersama-sama mereka membentuk glycocalyx. Ia memberikan kusyen dan perlindungan kepada membran plasma. Berdasarkan struktur dan jenis karbohidrat dalam glycocalyx, badan boleh mengecam sel dan menentukan sama ada ia perlu ada atau tidak.
Protein membran
Struktur membran sel sel haiwan tidak dapat dibayangkan tanpa komponen penting seperti protein. Walaupun begitu, saiznya boleh menjadi jauh lebih rendah daripada komponen penting lain - lipid. Terdapat tiga protein membran utama.
- Sepadu. Mereka meliputi sepenuhnya dwi-lapisan, sitoplasma dan persekitaran ekstraselular. Mereka melakukan fungsi pengangkutan dan isyarat.
- Periferi. Protein dilekatkan pada membran oleh ikatan elektrostatik atau hidrogen pada permukaan sitoplasma atau ekstraselularnya. Mereka terlibat terutamanya sebagai cara lampiran untuk protein integral.
- Transmembrane. Mereka melaksanakan fungsi enzimatik dan isyarat, dan juga memodulasi struktur asas dwi-lapisan lipid membran.
Fungsi membran biologi
Kesan hidrofobik, yang mengawal kelakuan hidrokarbon dalam air, mengawal struktur yang dibentuk oleh lipid membran dan protein membran. Banyak sifat membran diberikan oleh pembawa dwilapisan lipid, yang membentuk struktur asas untuk semua membran biologi. Protein membran integral sebahagiannya tersembunyi dalam dwilapisan lipid. Protein transmembran mempunyai organisasi khusus asid amino dalam urutan utamanya.
Protein membran periferi sangat serupa dengan yang larut, tetapi ia juga terikat membran. Membran sel khusus mempunyai fungsi sel khusus. Bagaimanakah struktur dan fungsi membran sel mempengaruhi badan? Kefungsian keseluruhan organisma bergantung pada bagaimana membran biologi disusun. Daripada organel intrasel, interaksi ekstrasel dan antara sel membran, struktur yang diperlukan untuk organisasi dan prestasi fungsi biologi dicipta. Banyak ciri struktur dan fungsi adalah biasa kepada bakteria, sel eukariotik, dan virus bersampul. Semua membran biologi dibina di atas dwilapisan lipid, yang menentukan kehadiran beberapa ciri umum. Protein membran mempunyai banyak fungsi khusus.
- Mengawal. Membran plasma sel mentakrifkan sempadan interaksi sel dengan persekitaran.
- Pengangkutan. Membran intraselular sel dibahagikan kepada beberapa blok berfungsi dengan berbezakomposisi dalaman, setiap satunya disokong oleh fungsi pengangkutan yang diperlukan dalam kombinasi dengan kebolehtelapan kawalan.
- Transduksi isyarat. Gabungan membran menyediakan mekanisme untuk pemberitahuan vesikular intraselular dan menghalang pelbagai jenis virus daripada memasuki sel secara bebas.
Maksud dan kesimpulan
Struktur membran sel luar mempengaruhi seluruh badan. Ia memainkan peranan penting dalam melindungi integriti dengan membenarkan hanya bahan terpilih untuk menembusi. Ia juga merupakan asas yang baik untuk menambat sitoskeleton dan dinding sel, yang membantu dalam mengekalkan bentuk sel. Lipid membentuk kira-kira 50% daripada jisim membran kebanyakan sel, walaupun ini berbeza-beza bergantung pada jenis membran. Struktur membran sel luar mamalia lebih kompleks, ia mengandungi empat fosfolipid utama. Sifat penting dwilapisan lipid ialah ia berkelakuan seperti cecair dua dimensi di mana molekul individu boleh bebas berputar dan bergerak ke sisi. Kecairan sedemikian adalah sifat penting membran, yang ditentukan bergantung pada suhu dan komposisi lipid. Oleh kerana struktur cincin hidrokarbon, kolesterol memainkan peranan dalam menentukan kecairan membran. Kebolehtelapan terpilih membran biologi kepada molekul kecil membolehkan sel mengawal dan mengekalkan struktur dalamannya.
Memandangkan struktur sel (membran sel, nukleus, dan sebagainya), kita boleh membuat kesimpulan bahawabahawa badan ialah sistem kawal selia kendiri yang tidak boleh membahayakan dirinya sendiri tanpa bantuan luar dan akan sentiasa mencari cara untuk memulihkan, melindungi dan berfungsi dengan betul setiap sel.
