מה עושה קרום התא. מבנה התא

9.5.1. אחד התפקידים העיקריים של ממברנות הוא השתתפות בהובלת חומרים. תהליך זה מסופק על ידי שלושה מנגנונים עיקריים: דיפוזיה פשוטה, דיפוזיה קלה והובלה אקטיבית (איור 9.10). זכור את התכונות החשובות ביותר של מנגנונים אלה ודוגמאות של החומרים המועברים בכל מקרה.

איור 9.10.מנגנוני הובלה של מולקולות על פני הממברנה

דיפוזיה פשוטה- הובלה של חומרים דרך הממברנה ללא השתתפות סידורים מיוחדים. הובלה מתרחשת לאורך שיפוע ריכוז ללא צריכת אנרגיה. ביומולקולות קטנות - H2O, CO2, O2, אוריאה, חומרים הידרופוביים במשקל מולקולרי נמוך מועברים באמצעות דיפוזיה פשוטה. קצב הדיפוזיה הפשוטה הוא פרופורציונלי לשיפוע הריכוז.

דיפוזיה הקלה- העברת חומרים על פני הממברנה באמצעות תעלות חלבון או חלבוני נשא מיוחדים. זה מתבצע לאורך שיפוע הריכוז ללא צריכת אנרגיה. מונוסכרידים, חומצות אמינו, נוקלאוטידים, גליצרול, חלק מהיונים מועברים. קינטיקת הרוויה אופיינית - בריכוז מסוים (מרווה) של החומר המועבר, כל מולקולות הנשא לוקחות חלק בהעברה ומהירות ההובלה מגיעה לערך הגבול.

מעבר פעיל- דורש גם השתתפות של חלבוני נשא מיוחדים, אך ההעברה מתרחשת כנגד שיפוע ריכוז ולכן דורשת אנרגיה. בעזרת מנגנון זה מועברים יוני Na+, K+, Ca2+, Mg2+ דרך קרום התא, ופרוטונים דרך הממברנה המיטוכונדריאלית. ההובלה הפעילה של חומרים מאופיינת בקינטיקה של רוויה.

9.5.2. דוגמה למערכת הובלה המבצעת הובלת יונים פעילה היא Na+,K+ -adenosine triphosphatase (Na+,K+ -ATPase או Na+,K+ -pump). חלבון זה ממוקם בעובי של ממברנת הפלזמה ומסוגל לזרז את התגובה של הידרוליזה של ATP. האנרגיה המשתחררת במהלך ההידרוליזה של מולקולת ATP 1 משמשת להעברת 3 יוני Na + מהתא לחלל החוץ תאי ו-2 יוני K + בכיוון ההפוך (איור 9.11). כתוצאה מפעולת Na + , K + -ATPase נוצר הפרש ריכוזים בין הציטוזול של התא לנוזל החוץ תאי. מכיוון שהובלת יונים אינה שווה ערך, נוצר הבדל בפוטנציאלים חשמליים. כך נוצר פוטנציאל אלקטרוכימי, שהוא סכום האנרגיה של ההפרש בפוטנציאלים החשמליים Δφ ואנרגיית ההפרש בריכוזי החומרים ΔС משני צידי הממברנה.

איור 9.11.ערכת Na+, K+ -משאבה.

9.5.3. העברה דרך ממברנות של חלקיקים ותרכובות מקרומולקולריות

יחד עם הובלה חומר אורגניויונים המבוצעים על ידי נשאים, יש בתא מנגנון מאוד מיוחד שנועד לקלוט ולהסיר תרכובות מקרומולקולריות מהתא על ידי שינוי צורת הביו-ממברנה. מנגנון כזה נקרא הובלה שלפוחית.

איור 9.12.סוגי הובלה שלפוחית: 1 - אנדוציטוזיס; 2 - אקסוציטוזיס.

במהלך העברת מקרומולקולות, מתרחשים היווצרות רצף והיתוך של שלפוחיות (שלפוחיות) המוקפות בקרום. לפי כיוון ההובלה ואופי החומרים הנישאים, הם מובחנים הסוגים הבאיםהובלה שלפוחית:

אנדוציטוזיס(איור 9.12, 1) - העברת חומרים לתוך התא. בהתאם לגודל השלפוחית ​​המתקבלת, ישנם:

אבל) פינוציטוזה - ספיגה של מקרומולקולות נוזליות ומומסות (חלבונים, פוליסכרידים, חומצות גרעין) באמצעות בועות קטנות (קוטר 150 ננומטר);

ב) פגוציטוזיס - ספיגה של חלקיקים גדולים, כגון מיקרואורגניזמים או פסולת תאים. במקרה זה נוצרות שלפוחיות גדולות הנקראות פגוזומים בקוטר של יותר מ-250 ננומטר.

פינוציטוזה אופיינית לרוב התאים האוקריוטיים, בעוד שחלקיקים גדולים נספגים על ידי תאים מיוחדים - לויקוציטים ומקרופאגים. בשלב הראשון של אנדוציטוזיס, חומרים או חלקיקים נספגים על פני הממברנה; תהליך זה מתרחש ללא צריכת אנרגיה. בשלב הבא, הממברנה עם החומר הנספג מעמיקה לתוך הציטופלזמה; הדליקות המקומיות המתקבלות של קרום הפלזמה מושכות ממשטח התא, ויוצרות שלפוחיות, אשר לאחר מכן נודדות לתוך התא. תהליך זה מחובר על ידי מערכת של מיקרופילמנטים והוא תלוי באנרגיה. השלפוחיות והפגוזומים הנכנסים לתא יכולים להתמזג עם ליזוזומים. אנזימים הכלולים בליזוזומים מפרקים חומרים הכלולים בשלפוחיות ובפגוזומים למוצרים בעלי משקל מולקולרי נמוך (חומצות אמינו, מונוסכרידים, נוקלאוטידים), המועברים לציטוזול, שם הם יכולים לשמש את התא.

אקסוציטוזיס(איור 9.12, 2) - העברת חלקיקים ותרכובות גדולות מהתא. תהליך זה, כמו אנדוציטוזיס, ממשיך עם ספיגת האנרגיה. הסוגים העיקריים של אקסוציטוזיס הם:

אבל) הַפרָשָׁה - הסרה מהתא של תרכובות מסיסות במים המשמשות או משפיעות על תאים אחרים בגוף. זה יכול להתבצע הן על ידי תאים שאינם מתמחים והן על ידי תאים של הבלוטות האנדוקריניות, רירית מערכת העיכול, המותאמים להפרשת החומרים שהם מייצרים (הורמונים, נוירוטרנסמיטורים, פרו-אנזימים), בהתאם לצרכים הספציפיים של הגוף. .

חלבונים מופרשים מסונתזים על ריבוזומים הקשורים לממברנות של הרשת האנדופלזמית המחוספסת. חלבונים אלו מועברים לאחר מכן למנגנון גולגי, שם הם עוברים שינוי, מרוכזים, ממוינים, ולאחר מכן נארזים לתוך שלפוחיות, אשר מתפצלות לתוך הציטוזול ולאחר מכן מתמזגות עם קרום הפלזמה כך שתכולת השלפוחית ​​נמצאת מחוץ לתא.

שלא כמו מקרומולקולות, חלקיקים קטנים המופרשים, כגון פרוטונים, מועברים אל מחוץ לתא באמצעות דיפוזיה מוקלת ומנגנוני הובלה פעילים.

ב) הַפרָשָׁה - הסרה מהתא של חומרים שאינם ניתנים לשימוש (לדוגמה, הסרה של חומר רטיקולרי מרטיקולוציטים במהלך אריתרופואיזיס, שהוא שריד מצטבר של אברונים). מנגנון ההפרשה, ככל הנראה, מורכב מהעובדה שבתחילה החלקיקים המופרשים נמצאים בשלפוחית ​​הציטופלזמה, אשר לאחר מכן מתמזגת עם קרום הפלזמה.

ממברנות הן צמיגות במיוחד ובו בזמן מבנים פלסטיים המקיפים את כל התאים החיים. פונקציותממברנות תאים:

1. קרום הפלזמה מהווה מחסום השומר על הרכב שונה של הסביבה החוץ-תוך-תאית.

2. ממברנות יוצרות תאים מיוחדים בתוך התא, כלומר. אברונים רבים - מיטוכונדריה, ליזוזומים, קומפלקס גולגי, רטיקולום אנדופלזמי, ממברנות גרעיניות.

3. אנזימים המעורבים בהמרת אנרגיה בתהליכים כמו זרחון חמצוני ופוטוסינתזה ממוקמים בממברנות.

מבנה והרכב של ממברנות

הבסיס של הממברנה הוא דו-שכבה שומנית, בהיווצרותה משתתפים פוספוליפידים וגליקוליפידים. דו-שכבת השומנים נוצרת על ידי שתי שורות של שומנים, שהרדיקלים ההידרופוביים שלהן מוסתרים בפנים, והקבוצות ההידרופיליות מופנות החוצה ונמצאות במגע עם המדיום המימי. נראה כי מולקולות חלבון "מומסות" בשכבת השומנים הדו-שכבתית.

מבנה שומני הממברנה

שומני ממברנה הם מולקולות אמפיפיליות, בגלל למולקולה יש גם אזור הידרופילי (ראשים קוטביים) וגם אזור הידרופובי, המיוצגים על ידי רדיקלים פחמימניים של חומצות שומן, היוצרים באופן ספונטני דו-שכבה. ישנם שלושה סוגים עיקריים של שומנים בממברנות: פוספוליפידים, גליקוליפידים וכולסטרול.

הרכב השומנים שונה. התוכן של שומנים זה או אחר, ככל הנראה, נקבע על ידי מגוון התפקודים שמבצעים שומנים אלה בממברנות.

פוספוליפידים. ניתן לחלק את כל הפוספוליפידים לשתי קבוצות - גליסטרופוספוליפידים וספינגופוספוליפידים. גליצרופוספוליפידים מסווגים כנגזרות של חומצה פוספטית. הגליצרופוספוליפידים הנפוצים ביותר הם פוספטידילכולינים ופוספטידילאתנולמינים. ספינגופוספוליפידים מבוססים על אלכוהול אמינו ספינגוזין.

גליקוליפידים. בגליקוליפידים, החלק ההידרופובי מיוצג על ידי אלכוהול סרמיד, והחלק ההידרופילי מיוצג על ידי שארית פחמימה. בהתאם לאורכו ולמבנה של חלק הפחמימות, מובחנים בין מוחין וגנגליוזידים. "ראשי" קוטביים של גליקוליפידים ממוקמים על פני השטח החיצוניים של ממברנות הפלזמה.

כולסטרול (CS). CS קיים בכל הממברנות של תאי בעלי חיים. המולקולה שלו מורכבת מליבה הידרופוביה נוקשה ושרשרת פחמימנים גמישה. קבוצת ההידרוקסיל היחידה במיקום 3 היא "הראש הקוטבי". עבור תא חיה, היחס המולארי הממוצע של כולסטרול / פוספוליפידים הוא 0.3-0.4, אך בקרום הפלזמה יחס זה גבוה בהרבה (0.8-0.9). נוכחות כולסטרול בממברנות מפחיתה את הניידות של חומצות שומן, מפחיתה את הדיפוזיה הצידית של שומנים, ולכן יכולה להשפיע על תפקודם של חלבוני הממברנה.

מאפייני ממברנה:

1. חדירות סלקטיבית. הדו-שכבה הסגורה מספקת את אחת התכונות העיקריות של הממברנה: היא אטומה לרוב המולקולות המסיסות במים, מכיוון שהן אינן מתמוססות בליבה ההידרופוביה שלה. לגזים כמו חמצן, CO 2 וחנקן יש יכולת לחדור בקלות לתוך התא בגלל גודלן הקטן של המולקולות ואינטראקציה חלשה עם ממיסים. כמו כן, מולקולות בעלות אופי שומני, למשל, הורמונים סטרואידים, חודרות בקלות דרך הדו-שכבה.

2. נזילות. הממברנות מתאפיינות בנזילות (נוזליות), יכולת תנועה של שומנים וחלבונים. שני סוגים של תנועות של פוספוליפידים אפשריים - זוהי סלטה (ב ספרות מדעיתשנקרא "כפכף") ודיפוזיה לרוחב. במקרה הראשון, מולקולות פוספוליפידים המנוגדות זו לזו בשכבה הדו-מולקולרית מתהפכות (או מסתלטת) זו לזו ומחליפות מקום בממברנה, כלומר. החוץ הופך לפנים ולהיפך. קפיצות כאלה קשורות להוצאה של אנרגיה. לעתים קרובות יותר נצפים סיבובים סביב הציר (סיבוב) ודיפוזיה לרוחב - תנועה בתוך השכבה במקביל למשטח הממברנה. מהירות התנועה של מולקולות תלויה במיקרו-צמיגות של ממברנות, אשר, בתורה, נקבעת על ידי התוכן היחסי של חומצות שומן רוויות ובלתי רוויות בהרכב השומנים. מיקרו-צמיגות נמוכה יותר אם חומצות שומן בלתי רוויות שולטות בהרכב השומנים, וגבוהה יותר אם תכולת חומצות השומן הרוויות גבוהה.

3. אסימטריה של ממברנות. המשטחים של אותה קרום שונים בהרכב השומנים, החלבונים והפחמימות (אסימטריה רוחבית). לדוגמה, פוספטידילכולינים שולטים בשכבה החיצונית, בעוד שפוספטידיל-אתנולמינים ופוספטידיל-סרינים שולטים בשכבה הפנימית. מרכיבי הפחמימות של גליקופרוטאין וגליקוליפידים מגיעים אל פני השטח החיצוניים ויוצרים כיס רציף הנקרא גליקוקליקס. אין פחמימות על פני השטח הפנימיים. חלבונים - קולטני הורמונים ממוקמים על פני השטח החיצוניים של קרום הפלזמה, והאנזימים המווסתים על ידם - אדנילט ציקלאז, פוספוליפאז C - בפנים וכו'.

חלבוני ממברנה

פוספוליפידים של ממברנה פועלים כממס לחלבוני ממברנה, ויוצרים מיקרו-סביבה שבה האחרון יכול לתפקד. חלבונים מהווים 30 עד 70% ממסת הממברנות. מספר החלבונים השונים בממברנה משתנה בין 6-8 ברטיקולום הסרקופלזמי ליותר מ-100 בממברנת הפלזמה. אלו הם אנזימים, חלבוני תחבורה, חלבונים מבניים, אנטיגנים, כולל אנטיגנים של מערכת ההיסטו-תאימות הראשית, קולטנים למולקולות שונות.

על ידי לוקליזציה בממברנה, החלבונים מחולקים לאינטגרלי (שקוע חלקית או מלאה בממברנה) והיקפי (הממוקם על פני השטח שלו). חלק מהחלבונים האינטגרליים חוצים את הממברנה פעם אחת (גליקופורין), בעוד שאחרים חוצים את הממברנה פעמים רבות. לדוגמה, קולטן הרשתית והקולטן β 2 -אדרנרגי חוצים את הדו-שכבה 7 פעמים.

חלבונים היקפיים ותחומים של חלבונים אינטגרליים הממוקמים על פני השטח החיצוניים של כל הממברנות כמעט תמיד עוברים גליקוזילציה. שאריות אוליגוסכרידים מגנים על החלבון מפני פרוטאוליזה ומעורבים גם בזיהוי ליגנד או הידבקות.

לממברנת התא יש מבנה מורכב למדישניתן לראות במיקרוסקופ אלקטרוני. באופן גס, הוא מורכב משכבה כפולה של שומנים (שומנים), שבה כלולים פפטידים (חלבונים) שונים במקומות שונים. העובי הכולל של הממברנה הוא בערך 5-10 ננומטר.

תכנית כללית של הבניין קרום תאאוניברסלי לכל היצורים החיים. עם זאת, קרומי בעלי חיים מכילים תכלילים של כולסטרול, מה שקובע את קשיחותו. ההבדל בין הממברנות של ממלכות אורגניזמים שונות נוגע בעיקר לתצורות העל-ממברניות (שכבות). אז בצמחים ופטריות מעל הממברנה (בחוץ) יש דופן תא. בצמחים הוא מורכב בעיקר מתאית, ובפטריות - מחומר הכיטין. אצל בעלי חיים, שכבת האפיממברנה נקראת גליקוקליקס.

שם נוסף לממברנת התא הוא ממברנה ציטופלזמיתאו קרום פלזמה.

מחקר מעמיק יותר של מבנה קרום התא חושף רבות מתכונותיו הקשורות לתפקודים המבוצעים.

דו-שכבת השומנים מורכבת בעיקר מפוספוליפידים. אלו שומנים שקצה אחד שלהם מכיל שאריות חומצה זרחתית, בעל תכונות הידרופיליות (כלומר, מושך מולקולות מים). הקצה השני של הפוספוליפיד הוא שרשרת של חומצות שומן בעלות תכונות הידרופוביות (לא יוצרות קשרי מימן עם מים).

מולקולות פוספוליפידים בממברנת התא מסתדרות בשתי שורות כך שה"קצוות" ההידרופוביים שלהן נמצאים בפנים וה"ראשים" ההידרופיליים בחוץ. מתברר מבנה חזק למדי המגן על תכולת התא מהסביבה החיצונית.

תכלילי חלבון בממברנת התא מחולקים בצורה לא אחידה, בנוסף, הם ניידים (שכן לפוספוליפידים בשכבה הדו-שכבה יש ניידות לרוחב). מאז שנות ה -70 של המאה העשרים, אנשים התחילו לדבר על מבנה נוזל-פסיפס של קרום התא.

בהתאם לאופן שבו החלבון הוא חלק מהממברנה, ישנם שלושה סוגים של חלבונים: אינטגרלי, חצי אינטגרלי והיקפי. חלבונים אינטגרליים עוברים בכל עובי הממברנה, וקצותיהם בולטים משני צידיו. הם מבצעים בעיקר פונקציית הובלה. בחלבונים חצי אינטגרליים, קצה אחד ממוקם בעובי הממברנה, והשני יוצא (מבחוץ או מבפנים) בצד. הם מבצעים פונקציות אנזימטיות וקולטן. חלבונים היקפיים ממוקמים על החיצוני או משטח פנימיממברנות.

המאפיינים המבניים של קרום התא מצביעים על כך שהוא המרכיב העיקרי במכלול פני השטח של התא, אך לא היחיד. מרכיביו הנוספים הם השכבה העל-ממברנית ושכבת התת-ממברנה.

הגליקוקאליקס (שכבת העל-ממברנה של בעלי חיים) נוצר על ידי אוליגוסכרידים ופוליסכרידים, כמו גם חלבונים היקפיים וחלקים בולטים של חלבונים אינטגרליים. מרכיבי הגליקוקאליקס מבצעים פונקציית קולטן.

בנוסף ל-glycocalyx, לתאי בעלי חיים יש גם תצורות על-ממברניות אחרות: ריר, כיטין, פרילמה (בדומה לממברנה).

היווצרות העל-ממברנה בצמחים ופטריות היא דופן התא.

שכבת התת-ממברנה של התא היא הציטופלזמה של פני השטח (היאלופלזמה) עם המערכת התומכת-התכווצותית של התא הכלולה בה, שהסיביים שלה מקיימים אינטראקציה עם החלבונים המרכיבים את קרום התא. אותות שונים מועברים דרך תרכובות כאלה של מולקולות.

בחוץ, התא מכוסה בממברנת פלזמה (או קרום תא חיצוני) בעובי של כ-6-10 ננומטר.

קרום התא הוא סרט צפוף של חלבונים ושומנים (בעיקר פוספוליפידים). מולקולות ליפידים מסודרות בצורה מסודרת - בניצב לפני השטח, בשתי שכבות, כך שחלקיהן המקיימים אינטראקציה אינטנסיבית עם מים (הידרופילי) מופנים החוצה, והחלקים האדישים למים (הידרופוביים) מופנים פנימה.

מולקולות חלבון ממוקמות בשכבה לא רציפה על פני המסגרת השומנית משני הצדדים. חלקם טבולים בשכבת השומנים, וחלקם עוברים דרכה ויוצרים אזורים חדירים למים. חלבונים אלו מבצעים תפקידים שונים – חלקם אנזימים, אחרים חלבוני הובלה המעורבים בהעברת חומרים מסוימים מהסביבה לציטופלזמה ולהיפך.

פונקציות בסיסיות של קרום התא

אחד הנכסים המרכזיים ממברנות ביולוגיותהיא חדירות סלקטיבית (חצי חדירות)- חלק מהחומרים עוברים דרכם בקושי, אחרים בקלות ואף לריכוז גבוה יותר. לכן, עבור רוב התאים, ריכוז יוני ה-Na בפנים נמוך בהרבה מאשר ב סביבה. עבור יוני K, היחס ההפוך אופייני: ריכוזם בתוך התא גבוה יותר מאשר מחוצה לו. לכן, יוני נא תמיד נוטים להיכנס לתא, ויוני K - לצאת החוצה. השוואת הריכוזים של יונים אלו נמנעת על ידי הימצאות בממברנה של מערכת מיוחדת הממלאת תפקיד של משאבה השואבת יוני Na מהתא ובו זמנית שואבת פנימה יוני K.

הרצון של יוני Na לנוע מבחוץ לפנים משמש להובלת סוכרים וחומצות אמינו לתוך התא. עם סילוק פעיל של יוני Na מהתא, נוצרים תנאים לכניסת גלוקוז וחומצות אמינו לתוכו.

בתאים רבים, ספיגת חומרים מתרחשת גם על ידי phagocytosis ו-pinocytosis. בְּ פגוציטוזיסהממברנה החיצונית הגמישה יוצרת שקע קטן שבו נכנס החלקיק הנלכד. שקע זה מתגבר, ומוקף בחלק מהממברנה החיצונית, החלקיק שקוע בציטופלזמה של התא. תופעת הפגוציטוזיס אופיינית לאמבה ולכמה פרוטוזואה אחרות, כמו גם לויקוציטים (פגוציטים). באופן דומה, התאים סופגים נוזלים המכילים את החומרים הדרושים לתא. תופעה זו נקראה פינוציטוזה.

הממברנות החיצוניות של תאים שונים נבדלות באופן משמעותי הן בהרכב הכימי של החלבונים והשומנים שלהם, והן בתכולתם היחסית. תכונות אלו הן הקובעות את הגיוון בפעילות הפיזיולוגית של ממברנות של תאים שונים ותפקידם בחיי התאים והרקמות.

הרשת האנדופלזמית של התא מחוברת לממברנה החיצונית. בעזרת ממברנות חיצוניות, סוגים שוניםמגעים בין-תאיים, כלומר. תקשורת בין תאים בודדים.

סוגים רבים של תאים מאופיינים בנוכחות על פני השטח שלהם מספר גדולבליטות, קפלים, מיקרוווילי. הם תורמים הן לגידול משמעותי בשטח הפנים של התאים ומשפרים את חילוף החומרים, כמו גם לקשרים חזקים יותר של תאים בודדים זה עם זה.

בְּ תאי צמחיםמחוץ לממברנת התא יש קונכיות עבות, הנראות בבירור במיקרוסקופ אופטי, המורכבות מסיבים (צלולוזה). הם יוצרים תמיכה חזקה לרקמות הצמח (עץ).

לחלק מהתאים ממקור בעלי חיים יש גם מספר מבנים חיצוניים הממוקמים על גבי קרום התא ובעלי אופי מגן. דוגמה לכך היא הכיטין של תאי הזרוע של חרקים.

פונקציות של קרום התא (בקצרה)

פוּנקצִיָה	תיאור
מחסום מגן	מפריד את האברונים הפנימיים של התא מהסביבה החיצונית
רגולטורים	הוא מסדיר את חילופי החומרים בין התוכן הפנימי של התא לבין הסביבה החיצונית.
תוחם (מידור)	הפרדת החלל הפנימי של התא לבלוקים עצמאיים (תאים)
אֵנֶרְגִיָה	- הצטברות והתמרה של אנרגיה; - תגובות קלות של פוטוסינתזה בכלורופלסטים; - ספיגה והפרשה.
קולטן (מידע)	משתתף בהיווצרות ריגוש והתנהלותו.
מָנוֹעַ	מבצע את תנועת התא או חלקיו הבודדים.

קרום תא.

קרום התא מפריד בין התוכן של כל תא לבין הסביבה החיצונית, ומבטיח את שלמותו; מסדיר את החילוף בין התא לסביבה; ממברנות תוך תאיות מחלקות את התא לתאים סגורים מיוחדים - תאים או אברונים, שבהם נשמרים תנאים סביבתיים מסוימים.

מִבְנֶה.

קרום התא הוא שכבה כפולה (דו-שכבה) של מולקולות מקבוצת השומנים (שומנים), רובן מה שנקרא שומנים מורכבים - פוספוליפידים. למולקולות ליפידים יש חלק הידרופילי ("ראש") וחלק הידרופובי ("זנב"). כאשר נוצרות ממברנות, החלקים ההידרופוביים של המולקולות פונים פנימה, בעוד שהחלקים ההידרופיליים פונים החוצה. ממברנות הן מבנים דומים מאוד באורגניזמים שונים. עובי הממברנה הוא 7-8 ננומטר. (10-9 מטר)

הידרופיליות- יכולתו של חומר להרטיב במים.
הידרופוביות- חוסר יכולת של חומר להירטב במים.

הממברנה הביולוגית כוללת גם חלבונים שונים:
- אינטגרלי (חודר דרך הממברנה)
- חצי אינטגרלי (שקוע בקצה אחד בשכבת הליפיד החיצונית או הפנימית)
- שטחי (ממוקם בחלק החיצוני או בסמוך ל הצדדים הפנימייםממברנות).
חלק מהחלבונים הם נקודות המגע של קרום התא עם שלד הציטו בתוך התא, ודופן התא (אם יש) בחוץ.

ציטושלד- פיגום תאים בתוך התא.

פונקציות.

1) מחסום- מספק חילוף חומרים מווסת, סלקטיבי, פסיבי ופעיל עם הסביבה.

2) הובלה- חומרים מועברים דרך הממברנה לתוך התא ומחוצה לו. מטריקס - מספק מיקום יחסי וכיוון מסוים של חלבוני הממברנה, אינטראקציה אופטימלית שלהם.

3) מכני- מבטיח את האוטונומיה של התא, המבנים התוך-תאיים שלו וכן את הקשר עם תאים אחרים (ברקמות) החומר הבין-תאי ממלא תפקיד חשוב בהבטחת התפקוד המכני.

4) קולטן- חלק מהחלבונים בממברנה הם קולטנים (מולקולות שבאמצעותן התא קולט אותות מסוימים).

לדוגמה, הורמונים שמסתובבים בדם פועלים רק על תאי מטרה שיש להם קולטנים התואמים להורמונים אלו. נוירוטרנסמיטורים (כימיקלים המוליכים דחפים עצביים) נקשרים גם לחלבוני קולטן ספציפיים על תאי המטרה.

הורמונים- כימיקלים לאיתותים פעילים ביולוגית.

5) אנזימטיחלבוני ממברנה הם לרוב אנזימים. לדוגמה, קרומי הפלזמה של תאי אפיתל מעיים מכילים אנזימי עיכול.

6) יישום יצירת והולכה של ביופוטנציאלים.
בעזרת הממברנה נשמר ריכוז יונים קבוע בתא: ריכוז היון K+ בתוך התא גבוה בהרבה מבחוץ וריכוז ה-Na+ נמוך בהרבה, וזה חשוב מאוד, שכן זה שומר על הבדל הפוטנציאל על פני הממברנה ויוצר דחף עצבי.

דחף עצבי – גל של עירור המועבר לאורך סיב עצב.

7) תיוג תאים- ישנם אנטיגנים על הממברנה הפועלים כסמנים - "תוויות" המאפשרות לזהות את התא. אלו הם גליקופרוטאין (כלומר, חלבונים עם שרשראות צד של אוליגוסכריד מסועפות) הממלאים תפקיד של "אנטנות". בשל שלל תצורות שרשרת הצד, ניתן ליצור סמן ספציפי לכל סוג תא. בעזרת סמנים, תאים יכולים לזהות תאים אחרים ולפעול יחד איתם, למשל, בעת יצירת איברים ורקמות. זה גם מאפשר למערכת החיסון לזהות אנטיגנים זרים.

תכונות חדירות.

לממברנות התא יש חדירות סלקטיבית: הם חודרים דרכם לאט בדרכים שונות:

• גלוקוז הוא מקור האנרגיה העיקרי.
• חומצות אמינו הן אבני הבניין המרכיבות את כל החלבונים בגוף.
• חומצות שומן - פונקציות מבניות, אנרגיה ועוד.
• גליצרול - גורם לגוף לאגור מים ומפחית את ייצור השתן.
• יונים הם אנזימים לתגובות.

יתר על כן, הקרומים עצמם מווסתים באופן פעיל תהליך זה במידה מסוימת - חומרים מסוימים עוברים, בעוד שאחרים לא. ישנם ארבעה מנגנונים עיקריים לכניסת חומרים לתא או לסילוקם מהתא אל החוץ:

מנגנוני חדירות פסיביים:

1) דיפוזיה.

גרסה של מנגנון זה היא דיפוזיה קלה, שבה מולקולה ספציפית עוזרת לחומר לעבור דרך הממברנה. למולקולה זו עשויה להיות תעלה המאפשרת רק סוג אחד של חומר לעבור דרכו.

ריכוך-תהליך החדירה ההדדית של מולקולות של חומר אחד בין מולקולות של אחר.

סְפִיגָה– תהליך של דיפוזיה חד-כיוונית דרך ממברנה חדירה למחצה של מולקולות ממס לעבר ריכוז גבוה יותר של מומס.

הקרום המקיף תא דם רגיל חדיר רק למולקולות מים, חמצן, חלק מחומרי המזון המומסים בדם ותוצרי פסולת סלולריים.

מנגנוני חדירות פעילים:

1) הובלה פעילה.

מעבר פעיל– העברה של חומר מאזור בריכוז נמוך לאזור בריכוז גבוה.

הובלה אקטיבית דורשת אנרגיה, מכיוון שהיא עוברת מאזור בריכוז נמוך לאזור בריכוז גבוה. ישנם חלבוני משאבה מיוחדים על הממברנה השואבים באופן פעיל יוני אשלגן (K+) לתא ומוציאים ממנו יוני נתרן (Na+), ATP משמש כאנרגיה.

ATP– מקור אנרגיה אוניברסלי לכולם תהליכים ביוכימיים. .(מאוחר יותר)

2) אנדוציטוזיס.

חלקיקים שמשום מה אינם מסוגלים לחצות את קרום התא, אך נחוצים לתא, יכולים לחדור אל הממברנה על ידי אנדוציטוזיס.

אנדוציטוזיס– תהליך לכידה חומר חיצוניתָא.

החדירות הסלקטיבית של הממברנה במהלך הובלה פסיבית נובעת מתעלות מיוחדות - חלבונים אינטגרליים. הם חודרים לממברנה דרך ודרך, ויוצרים מעין מעבר. ליסודות K, Na ו-Cl יש ערוצים משלהם. ביחס לשיפוע הריכוז, המולקולות של יסודות אלו נעות פנימה והחוצה מהתא. בעת גירוי נפתחות תעלות יוני הנתרן, ומתרחשת נהירה חדה של יוני נתרן לתא. זה גורם לחוסר איזון בפוטנציאל הממברנה. לאחר מכן, פוטנציאל הממברנה משוחזר. תעלות אשלגן פתוחות תמיד, דרכן נכנסים לאט יוני אשלגן לתא.

מבנה ממברנה

חֲדִירוּת

מעבר פעיל

סְפִיגָה

אנדוציטוזיס