9.5.1. 막의 주요 기능 중 하나는 물질 수송에 참여하는 것입니다. 이 과정은 단순 확산, 촉진 확산 및 능동 수송의 세 가지 주요 메커니즘에 의해 제공됩니다(그림 9.10). 이러한 메커니즘의 가장 중요한 특징과 각 경우에 운반되는 물질의 예를 기억하십시오.
그림 9.10.막을 가로지르는 분자 수송 메커니즘
단순확산- 참여 없이 막을 통한 물질 수송 특별 조치. 수송은 에너지 소비 없이 농도 구배를 따라 발생합니다. 작은 생체 분자 - H2O, CO2, O2, 요소, 소수성 저분자량 물질은 단순 확산에 의해 운반됩니다. 단순 확산 속도는 농도 구배에 비례합니다.
촉진 확산- 단백질 채널 또는 특수 운반 단백질을 사용하여 막을 가로질러 물질을 전달합니다. 에너지 소비 없이 농도 구배를 따라 수행됩니다. 단당류, 아미노산, 뉴클레오티드, 글리세롤, 일부 이온이 수송됩니다. 포화 역학은 특징적입니다. 전달 된 물질의 특정 (포화) 농도에서 모든 담체 분자가 전달에 참여하고 전달 속도가 한계 값에 도달합니다.
능동 수송- 또한 특별한 운반체 단백질의 참여가 필요하지만 농도 구배에 대해 이동이 일어나므로 에너지가 필요합니다. 이 메커니즘의 도움으로 Na+, K+, Ca2+, Mg2+ 이온은 세포막을 통해 전달되고 양성자는 미토콘드리아 막을 통해 전달됩니다. 물질의 능동 수송은 포화 역학이 특징입니다.
9.5.2. 활성 이온 수송을 수행하는 수송 시스템의 예는 Na+,K+ -아데노신 트리포스파타제(Na+,K+ -ATPase 또는 Na+,K+ -펌프)입니다. 이 단백질은 원형질막의 두께에 위치하며 ATP 가수분해 반응을 촉매할 수 있습니다. ATP 1분자가 가수분해되는 동안 방출된 에너지는 3개의 Na + 이온을 세포에서 세포외 공간으로, 2개의 K + 이온을 반대 방향으로 옮기는 데 사용됩니다(그림 9.11). Na + , K + -ATPase의 작용으로 세포의 세포질과 세포외액 사이에 농도차가 생긴다. 이온의 이동은 동등하지 않기 때문에 전위차가 발생합니다. 따라서 전위차 Δφ의 에너지와 멤브레인 양쪽의 물질 농도 ΔС 에너지의 합인 전기 화학적 전위가 발생합니다.
그림 9.11. Na+, K+ -펌프의 계획.
9.5.3. 입자 및 고분자 화합물의 막을 통한 전달
교통수단과 함께 유기물그리고 운반체에 의해 수행되는 이온, 생체막의 모양을 변경하여 세포에서 거대 분자 화합물을 흡수하고 제거하도록 설계된 세포에는 매우 특별한 메커니즘이 있습니다. 이러한 메커니즘을 소포 수송.
그림 9.12.소포 수송 유형: 1 - 세포 내이입; 2 - 엑소사이토시스.
거대분자의 이동 과정에서 막으로 둘러싸인 소포(vesicle)의 순차적인 형성과 융합이 일어난다. 운송 방향과 운송 물질의 성질에 따라 구별됩니다. 다음 유형소포 수송:
세포내이입(그림 9.12, 1) - 물질을 세포로 옮김. 결과 소포의 크기에 따라 다음이 있습니다.
하지만) 음세포증 - 작은 기포(직경 150nm)를 사용하여 액체 및 용해된 거대분자(단백질, 다당류, 핵산)의 흡수;
비) 식균 작용 — 미생물 또는 세포 파편과 같은 큰 입자의 흡수. 이 경우 직경이 250nm 이상인 포식소체라고 하는 큰 소포가 형성됩니다.
Pinocytosis는 대부분의 진핵 세포의 특징이며 큰 입자는 백혈구 및 대식 세포와 같은 특수 세포에 흡수됩니다. 엔도사이토시스(endocytosis)의 첫 번째 단계에서는 물질이나 입자가 멤브레인 표면에 흡착되며 이 과정은 에너지 소비 없이 발생합니다. 다음 단계에서 흡착된 물질이 있는 막은 세포질로 깊어집니다. 원형질막의 결과적인 국소 함입은 세포 표면에서 묶여 소포를 형성한 다음 세포로 이동합니다. 이 프로세스는 마이크로필라멘트 시스템으로 연결되며 에너지에 따라 달라집니다. 세포에 들어가는 소포와 식세포는 리소좀과 합쳐질 수 있습니다. 리소좀에 함유된 효소는 소포체 및 식균체에 함유된 물질을 저분자량 생성물(아미노산, 단당류, 뉴클레오티드)로 분해하고, 이는 세포에서 사용할 수 있는 세포질로 운반됩니다.
엑소사이토시스(그림 9.12, 2) - 세포에서 입자와 큰 화합물의 이동. 이 과정은 엔도사이토시스와 마찬가지로 에너지 흡수로 진행됩니다. 엑소사이토시스의 주요 유형은 다음과 같습니다.
하지만) 분비 - 신체의 다른 세포에 사용되거나 영향을 미치는 수용성 화합물을 세포에서 제거합니다. 그것은 신체의 특정 요구에 따라 그들이 생산하는 물질 (호르몬, 신경 전달 물질, 전구 효소)의 분비에 적합한 비 전문화 된 세포와 내분비선 세포, 위장관 점막 모두에 의해 수행 될 수 있습니다 .
분비된 단백질은 거친 소포체의 막과 관련된 리보솜에서 합성됩니다. 그런 다음 이 단백질은 골지체로 운반되어 변형되고, 농축되고, 분류된 다음 소포로 포장됩니다. 소포는 세포질로 절단되고 이어서 원형질막과 융합하여 소포의 내용물이 세포 외부에 있도록 합니다.
거대 분자와 달리 양성자와 같은 작은 분비 입자는 촉진 확산 및 능동 수송 메커니즘을 사용하여 세포 밖으로 수송됩니다.
비) 배설 - 세포에서 사용할 수 없는 물질 제거(예: 소기관의 응집된 잔여물인 적혈구 생성 동안 망상적혈구에서 망상 물질 제거). 배설의 메커니즘은 분명히 배설된 입자가 처음에는 세포질 소포에 있고 그 다음 원형질막과 합쳐진다는 사실에 있습니다.
막은 매우 점성이 있으며 동시에 모든 살아있는 세포를 둘러싸고 있는 플라스틱 구조입니다. 기능세포막:
1. 원형질막은 세포외 및 세포내 환경의 다른 구성을 유지하는 장벽입니다.
2. 막은 세포 내부에 특수 구획을 형성합니다. 수많은 소기관 - 미토콘드리아, 리소좀, 골지 복합체, 소포체, 핵막.
3. 산화적 인산화 및 광합성과 같은 과정에서 에너지 전환에 관여하는 효소는 막에 국한되어 있습니다.
막의 구조와 구성
막의 기초는 인지질과 당지질이 형성되는 지질 이중층입니다. 지질 이중층은 소수성 라디칼이 내부에 숨겨져 있고 친수성 그룹이 바깥쪽으로 향하여 수성 매체와 접촉하는 두 줄의 지질에 의해 형성됩니다. 단백질 분자는 지질 이중층에서 "용해"된 것으로 보입니다.
막 지질의 구조
막지질은 양친매성 분자이기 때문에 분자는 친수성 영역(극성 머리)과 소수성 영역을 모두 가지고 있으며, 지방산의 탄화수소 라디칼로 표시되어 자발적으로 이중층을 형성합니다. 막에는 인지질, 당지질 및 콜레스테롤의 세 가지 주요 유형의 지질이 있습니다.
지질 구성이 다릅니다. 하나 또는 다른 지질의 함량은 분명히 막에서 이러한 지질이 수행하는 다양한 기능에 의해 결정됩니다.
인지질. 모든 인지질은 글리세로인지질과 스핑고인지질의 두 그룹으로 나눌 수 있습니다. 글리세로인지질은 포스파티딘산의 유도체로 분류됩니다. 가장 흔한 글리세로인지질은 포스파티딜콜린과 포스파티딜에탄올아민입니다. 스핑고인지질은 아미노 알코올 스핑고신을 기반으로 합니다.
당지질. 당지질에서 소수성 부분은 알코올 세라마이드로 표시되고 친수성 부분은 탄수화물 잔기로 표시됩니다. 탄수화물 부분의 길이와 구조에 따라 세레브로사이드와 강글리오사이드가 구분됩니다. 당지질의 극성 "머리"는 원형질막의 외부 표면에 있습니다.
콜레스테롤(CS). CS는 동물 세포의 모든 막에 존재합니다. 그 분자는 단단한 소수성 코어와 유연한 탄화수소 사슬로 구성되어 있습니다. 3-위치에 있는 유일한 수산기는 "극성 머리"입니다. 동물 세포의 경우 콜레스테롤/인지질의 평균 몰비는 0.3-0.4이지만 원형질막에서는 이 비율이 훨씬 더 높습니다(0.8-0.9). 막에 콜레스테롤이 존재하면 지방산의 이동성이 감소하고 지질의 측면 확산이 감소하므로 막 단백질의 기능에 영향을 줄 수 있습니다.
막 속성:
1. 선택적 투과성. 폐쇄 이중층은 막의 주요 특성 중 하나를 제공합니다. 소수성 코어에서 용해되지 않기 때문에 대부분의 수용성 분자에 대해 불투과성입니다. 산소, CO 2 및 질소와 같은 가스는 분자의 크기가 작고 용매와의 약한 상호 작용으로 인해 세포에 쉽게 침투하는 능력이 있습니다. 또한 스테로이드 호르몬과 같은 지질 성질의 분자는 이중층을 쉽게 관통합니다.
2. 유동성. 막은 유동성(유동성), 지질과 단백질이 움직이는 능력이 특징입니다. 인지질의 두 가지 유형의 움직임이 가능합니다. 이것은 재주 넘기입니다 (에서 과학 문학"플립 플롭"이라고 함) 및 측면 확산. 첫 번째 경우, 이분자층에서 서로 대향하는 인지질 분자는 서로를 향해 뒤집히고(또는 공중제비) 막의 위치를 변경합니다. 외부가 내부가 되고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 이러한 점프는 에너지 소비와 관련이 있습니다. 더 자주 축을 중심으로 한 회전(회전)과 측면 확산이 관찰됩니다. 즉, 막 표면에 평행한 층 내 이동입니다. 분자의 이동 속도는 멤브레인의 미세 점도에 따라 달라지며, 이는 차례로 지질의 포화 및 불포화 지방산의 상대적 함량에 의해 결정됩니다. 미세 점도는 불포화 지방산이 지질 구성에서 우세하면 낮고 포화 지방산의 함량이 높으면 높아집니다.
3. 막의 비대칭. 동일한 막의 표면은 지질, 단백질 및 탄수화물의 구성이 다릅니다(횡방향 비대칭). 예를 들어, 포스파티딜콜린은 외층에 우세한 반면 포스파티딜에탄올아민과 포스파티딜세린은 내층에 우세합니다. 당단백질과 당지질의 탄수화물 성분은 외부 표면으로 나와 글리코칼릭스(glycocalyx)라고 하는 연속적인 주머니를 형성합니다. 내부 표면에는 탄수화물이 없습니다. 단백질 - 호르몬 수용체는 원형질막의 외부 표면에 위치하며 이에 의해 조절되는 효소 - 아데닐산 사이클라제, 포스포리파제 C - 내부 등에 있습니다.
막 단백질
막 인지질은 막 단백질의 용매로 작용하여 막 단백질이 기능할 수 있는 미세 환경을 만듭니다. 단백질은 막 질량의 30~70%를 차지합니다. 막에 있는 서로 다른 단백질의 수는 근형질 세망의 6-8개에서 원형질막의 100개 이상까지 다양합니다. 이들은 효소, 수송 단백질, 구조 단백질, 주요 조직 적합성 시스템의 항원을 포함한 항원, 다양한 분자에 대한 수용체입니다.
막의 국소화에 의해 단백질은 통합(막에 부분적으로 또는 완전히 잠김)과 주변(표면에 위치)으로 나뉩니다. 일부 통합 단백질은 막을 한 번 통과하는 반면(글리코포린), 다른 단백질은 여러 번 막을 통과합니다. 예를 들어, 망막 광수용체와 β2-아드레날린성 수용체는 이중층을 7번 교차합니다.
모든 막의 외부 표면에 위치한 말초 단백질 및 통합 단백질 도메인은 거의 항상 글리코실화되어 있습니다. 올리고당 잔기는 단백질 분해로부터 단백질을 보호하고 리간드 인식 또는 접착에도 관여합니다.
세포막은 다소 복잡한 구조를 가지고 있습니다전자현미경으로 볼 수 있는 것. 대략적으로 말하면 지질(지방)의 이중층으로 구성되어 있으며, 그 안에 서로 다른 펩타이드(단백질)가 서로 다른 위치에 포함되어 있습니다. 멤브레인의 총 두께는 약 5-10 nm입니다.
건물의 일반 계획 세포막모든 생물에 보편적입니다. 그러나 동물성 막에는 강성을 결정하는 콜레스테롤이 포함되어 있습니다. 다른 유기체 왕국의 막 사이의 차이는 주로 막 위 형성(층)과 관련이 있습니다. 따라서 세포막(외부) 위에 있는 식물과 곰팡이에는 세포벽이 있습니다. 식물에서는 주로 셀룰로오스로 구성되며 곰팡이에서는 키틴 물질로 구성됩니다. 동물에서 외막층은 글리코칼릭스(glycocalyx)라고 합니다.
세포막의 다른 이름은 세포질막또는 원형질막.
세포막 구조에 대한 더 깊은 연구는 수행되는 기능과 관련된 많은 기능을 보여줍니다.
지질 이중층은 주로 인지질로 구성됩니다. 이들은 지방이며 한쪽 끝에 잔류 물이 포함되어 있습니다. 인산, 친수성 특성(즉, 물 분자를 끌어당김)이 있습니다. 인지질의 두 번째 끝은 소수성 특성(물과 수소 결합을 형성하지 않음)을 갖는 지방산 사슬입니다.
세포막의 인지질 분자는 소수성 "끝"이 내부에 있고 친수성 "머리"가 외부에 있도록 두 줄로 정렬됩니다. 외부 환경으로부터 세포의 내용물을 보호하는 상당히 강력한 구조로 밝혀졌습니다.
세포막의 단백질 내포물은 고르지 않게 분포되어 있으며 이동성이 있습니다(이중층의 인지질은 측면 이동성을 갖기 때문에). XX 세기의 70 년대부터 사람들은 세포막의 유체 모자이크 구조.
단백질이 막의 일부인 방식에 따라 통합, 반 통합 및 말초의 세 가지 유형의 단백질이 있습니다. 통합 단백질은 멤브레인의 전체 두께를 통과하고 그 끝이 멤브레인의 양쪽에 튀어 나옵니다. 그들은 주로 운송 기능을 수행합니다. 반 통합 단백질에서 한쪽 끝은 막의 두께에 있고 두 번째 끝은 바깥 쪽 또는 안쪽에서 나옵니다. 그들은 효소 및 수용체 기능을 수행합니다. 말초 단백질은 외부 또는 내면막.
세포막의 구조적 특징은 그것이 세포 표면 복합체의 주요 구성 요소이지만 유일한 것은 아니라는 것을 나타냅니다. 그것의 다른 구성요소는 상부막층과 하부막층이다.
글리코칼릭스(동물의 막상층)는 올리고당과 다당류, 말초 단백질 및 통합 단백질의 돌출 부분에 의해 형성됩니다. glycocalyx의 구성 요소는 수용체 기능을 수행합니다.
glycocalyx 외에도 동물 세포에는 점액, 키틴, 주변막(막과 유사)과 같은 다른 막 위 형성이 있습니다.
식물과 균류의 상부막 형성은 세포벽입니다.
세포의 막하층은 세포막을 구성하는 단백질과 상호작용하는 피브릴이 포함된 세포의 지지 수축 시스템이 있는 표면 세포질(hyaloplasm)입니다. 이러한 분자 화합물을 통해 다양한 신호가 전달됩니다.
외부에서 세포는 약 6-10 nm 두께의 원형질막(또는 외부 세포막)으로 덮여 있습니다.
세포막은 단백질과 지질(주로 인지질)의 조밀한 막입니다. 지질 분자는 두 개의 층으로 표면에 수직인 순서로 배열되어 있어 물과 집중적으로 상호작용하는 부분(친수성)은 바깥쪽으로 향하고 물에 불활성인 부분(소수성)은 안쪽으로 향하게 됩니다.
단백질 분자는 양쪽의 지질 골격 표면의 비연속적인 층에 위치합니다. 그들 중 일부는 지질층에 잠겨 있고 일부는 지질층을 통과하여 물이 투과할 수 있는 영역을 형성합니다. 이 단백질은 다양한 기능을 수행합니다. 그 중 일부는 효소이고 다른 일부는 특정 물질을 환경에서 세포질로 또는 그 반대로 전달하는 데 관련된 수송 단백질입니다.
세포막의 기본 기능
주요 속성 중 하나 생체막선택적 투자율(반투과성)- 어떤 물질은 어렵게 통과하고 어떤 물질은 쉽게 더 높은 농도로 통과하므로 대부분의 세포에서 내부의 Na 이온 농도는 내부보다 훨씬 낮습니다. 환경. K 이온의 경우 역 비율이 특징적입니다. 세포 내부의 농도가 외부보다 높습니다. 따라서 Na 이온은 항상 세포로 들어가고 K 이온은 외부로 나가는 경향이 있습니다. 이러한 이온 농도의 균등화는 Na 이온을 세포 밖으로 펌핑하고 동시에 K 이온을 내부로 펌핑하는 펌프 역할을 하는 특수 시스템의 멤브레인에 존재함으로써 방지됩니다.
Na 이온이 외부에서 내부로 이동하려는 욕구는 당과 아미노산을 세포로 운반하는 데 사용됩니다. 세포에서 Na 이온을 적극적으로 제거하면 포도당과 아미노산이 세포로 들어갈 수 있는 조건이 만들어집니다.
많은 세포에서 물질의 흡수는 식균 작용과 음세포 작용에 의해서도 발생합니다. ~에 식균 작용유연한 외막은 포획된 입자가 들어가는 작은 함몰부를 형성합니다. 이 오목부가 증가하고 외막의 일부로 둘러싸인 입자가 세포의 세포질에 잠겨 있습니다. 식균 작용 현상은 백혈구(식세포)뿐만 아니라 아메바 및 일부 다른 원생동물의 특징입니다. 유사하게, 세포는 세포에 필요한 물질을 함유한 액체를 흡수합니다. 이 현상을 음세포증.
다양한 세포의 외막은 단백질과 지질의 화학적 조성과 상대적 함량이 크게 다릅니다. 다양한 세포 막의 생리적 활동의 다양성과 세포 및 조직의 삶에서의 역할을 결정하는 것은 이러한 기능입니다.
세포의 소포체는 외막에 연결됩니다. 외막의 도움으로, 다른 유형세포간 접촉, 즉 개별 세포 간의 통신.
많은 유형의 세포는 표면에 존재하는 것이 특징입니다. 큰 수돌출부, 주름, 미세 융모. 그들은 세포 표면적의 상당한 증가에 기여하고 신진 대사를 개선 할뿐만 아니라 개별 세포가 서로 더 강하게 결합합니다.
~에 식물 세포세포막 외부에는 섬유 (셀룰로오스)로 구성된 광학 현미경으로 명확하게 볼 수있는 두꺼운 껍질이 있습니다. 그들은 식물 조직(목재)을 강력하게 지지합니다.
동물 기원의 일부 세포는 또한 세포막 상단에 위치하며 보호 특성을 갖는 다수의 외부 구조를 가지고 있습니다. 예를 들어 곤충의 외피 세포의 키틴이 있습니다.
세포막의 기능(간략히)
| 함수 | 설명 |
|---|---|
| 보호 장벽 | 세포의 내부 소기관을 외부 환경과 분리 |
| 규제 | 그것은 세포의 내부 내용물과 외부 환경 사이의 물질 교환을 조절합니다. |
| 구분(구분화) | 세포 내부 공간을 독립 블록(구획)으로 분리 |
| 에너지 | - 에너지의 축적 및 변환; - 엽록체에서 광합성의 가벼운 반응; - 흡수와 분비. |
| 수용체(정보) | 여기와 그 행위의 형성에 참여하십시오. |
| 모터 | 세포 또는 그 개별 부분의 움직임을 수행합니다. |
인터넷이 사람에게 미치는 영향
발작 유형 어린이의 긴장성 간대 발작
직업 인터넷 프로젝트 매니저
전립선염에 대한 최고의 치료법
유선의 유행병의 증상 및 치료