Плазмената мембрана е липиден двуслой с протеини, йонни канали и рецепторни молекули, вградени в нейната дебелина. Това е механична бариера, която отделя цитоплазмата на клетката от перицелуларното пространство, като в същото време е единствената връзка с външната среда. Следователно плазмолемата е една от най-важните структури на клетката и нейните функции й позволяват да съществува и да взаимодейства с други клетъчни групи.
Преглед на функциите на цитолемата
Плазменната мембрана във формата, в която присъства в животинска клетка, е характерна за много организми от различни царства. Бактериите и протозоите, чиито организми са представени от една клетка, имат цитоплазмена мембрана. И животните, гъбите и растенията като многоклетъчни организми не са го загубили в процеса на еволюция. Въпреки това, в различни царства на живи организмицитолемата е малко по-различна, въпреки че функциите й са все същите. Те могат да бъдат разделени на три групи: разграничителни, транспортни и комуникационни.
Групата от ограничителни функции включва механична защита на клетката, поддържане на нейната форма, защита от извънклетъчната среда. Мембраната изпълнява транспортна група функции поради наличието на специфични протеини, йонни канали и носители на определени вещества. Комуникативните функции на цитолемата включват рецепторната функция. На повърхността на мембраната има набор от рецепторни комплекси, чрез които клетката участва в механизмите на хуморален трансфер на информация. Важно е обаче плазмолемата да заобикаля не само клетката, но и някои от нейните мембранни органели. В тях тя играе същата роля като в случая на цялата клетка.
Бариерна функция
Бариерните функции на плазмената мембрана са множество. Той предпазва вътрешната среда на клетката с преобладаващата концентрация на химикали от нейната промяна. В разтвори се осъществява дифузия, тоест самоизравняване на концентрацията между среди с различно съдържание на определени вещества в тях. Плазмалемата просто блокира дифузията, като предотвратява потока на течност и йони във всяка посока. Така мембраната ограничава цитоплазмата с определена концентрация на електролити от перицелуларната среда.
Втората проява на бариерната функция на плазмената мембрана е защитата от силна киселинна и силно алкална среда. Изградена плазмена мембранатака че хидрофобните краища на липидните молекули да са обърнати навън. Поради това често прави разлика между вътреклетъчна и извънклетъчна среда с различни стойности на рН. Той е от съществено значение за клетъчния живот.
Бариерна функция на мембраните на органелите
Бариерните функции на плазмената мембрана също са различни, защото зависят от нейното местоположение. По-специално, кариолемата, тоест липидният бислой на ядрото, го предпазва от механични повреди и разделя ядрената среда от цитоплазмената. Освен това се смята, че кариолемата е неразривно свързана с мембраната на ендоплазмения ретикулум. Следователно, цялата система се разглежда като едно хранилище на наследствена информация, система за синтезиране на протеини и клъстер от пост-транслационна модификация на протеинови молекули. Мембраната на ендоплазмения ретикулум е необходима за поддържане на формата на вътреклетъчни транспортни канали, през които се движат протеиновите, липидните и въглехидратните молекули.
Митохондриалната мембрана защитава митохондриите, докато пластидната мембрана защитава хлоропластите. Лизозомната мембрана също играе ролята на бариера: вътре в лизозомата има агресивна pH среда и реактивни кислородни видове, които могат да увредят структурите вътре в клетката, ако проникнат там. Мембраната, от друга страна, е универсална бариера, която позволява на лизозомите да „усвояват“твърди частици и ограничава мястото на действие на ензимите.
Механична функция на плазмената мембрана
Механичните функции на плазмената мембрана също са хетерогенни. Първо, плазмената мембрана поддържаклетъчна форма. Второ, ограничава деформируемостта на клетката, но не предотвратява промяната във формата и течливостта. В този случай е възможно и укрепването на мембраната. Това се случва поради образуването на клетъчната стена от протисти, бактерии, растения и гъби. При животните, включително човешкия вид, клетъчната стена е най-простата и е представена само от гликокаликса.
При бактериите е гликопротеин, в растенията е целулоза, при гъбички е хитинов. Диатомите дори включват силициев диоксид (силициев оксид) в клетъчната си стена, което значително увеличава здравината и механичната устойчивост на клетката. И всеки организъм се нуждае от клетъчна стена за това. А самата плазмолема има много по-ниска здравина от слой от протеогликани, целулоза или хитин. Няма съмнение, че цитолемата играе механична роля.
Също така, механичните функции на плазмената мембрана позволяват на митохондриите, хлоропластите, лизозомите, ядрото и ендоплазмения ретикулум да функционират вътре в клетката и да се предпазват от подпрагово увреждане. Това е типично за всяка клетка, която има тези мембранни органели. Освен това плазмената мембрана има цитоплазмени израстъци, чрез които се създават междуклетъчни контакти. Това е пример за изпълнение на механичната функция на плазмената мембрана. Защитната роля на мембраната се осигурява и от естествената устойчивост и течливост на липидния двуслой.
Комуникативна функция на цитоплазмената мембрана
Транспортът и рецепцията са сред комуникативните функции. Тезии двете качества са характерни за плазмената мембрана и кариолемата. Мембраната на органелите не винаги има рецептори или е пронизана с транспортни канали, но кариолемата и цитолемата имат тези образувания. Именно чрез тях се осъществяват тези комуникативни функции.
Транспортът се осъществява чрез два възможни механизма: с изразходване на енергия, тоест по активен начин и без разход, чрез проста дифузия. Въпреки това, клетката може също да транспортира вещества чрез фагоцитоза или пиноцитоза. Това се осъществява чрез улавяне на облак от течни или твърди частици чрез издатини на цитоплазмата. Тогава клетката, сякаш с ръцете си, улавя частица или капка течност, привличайки я и образувайки цитоплазмен слой около нея.
Активен транспорт, дифузия
Активният транспорт е пример за селективно усвояване на електролити или хранителни вещества. Чрез специфични канали, представени от протеинови молекули, състоящи се от няколко субединици, вещество или хидратиран йон прониква в цитоплазмата. Йоните променят потенциалите и хранителните вещества се вграждат в метаболитните вериги. И всички тези функции на плазмената мембрана в клетката активно допринасят за нейния растеж и развитие.
Липидна разтворимост
Силно диференцирани клетки като нервни, ендокринни или мускулни клетки използват тези йонни канали за генериране на потенциали за почивка и действие. Образува се поради осмотичната и електрохимичната разлика и тъканите придобиват способността да се свиват,генерират или провеждат импулс, отговарят на сигнали или ги предават. Това е важен механизъм за обмен на информация между клетките, който е в основата на нервната регулация на функциите на целия организъм. Тези функции на плазмената мембрана на животинската клетка осигуряват регулиране на жизнената дейност, защита и движение на целия организъм.
Някои вещества могат дори да проникнат през мембраната, но това е характерно само за молекули на липофилни мастноразтворими молекули. Те просто се разтварят в двойния слой на мембраната, лесно навлизайки в цитоплазмата. Този транспортен механизъм е типичен за стероидните хормони. А хормоните на пептидната структура не са в състояние да проникнат през мембраната, въпреки че също предават информация на клетката. Това се постига благодарение на наличието на рецепторни (интегрални) молекули на повърхността на плазмалемата. Свързаните биохимични механизми на предаване на сигнала към ядрото, заедно с механизма на директно проникване на липидни вещества през мембраната, представляват по-проста система за хуморална регулация. И всички тези функции на интегралните протеини на плазмената мембрана са необходими не само на една клетка, но и на целия организъм.
Таблица с функциите на цитоплазмената мембрана
Най-визуалният начин за подчертаване на функциите на плазмената мембрана е таблица, която показва нейната биологична роля за клетката като цяло.
| Структура | Функция | Биологична роля |
| Цитоплазмена мембрана под формата на липиден бислой свъншно разположени хидрофобни краища, снабдени с рецепторни комплекси от интегрални и повърхностни протеини | Механични | Поддържа клетъчната форма, предпазва от механични подпрагови ефекти, запазва клетъчната цялост |
| Транспорт | Пренася течни капчици, твърди частици, макромолекули и хидратирани йони в клетката със или без разход на енергия | |
| Рецептор | Има рецепторни молекули на повърхността си, които служат за предаване на информация към ядрото | |
| Лепило | Поради изпъкналости на цитоплазмата, съседните клетки образуват контакти една с друга | |
| Electrogenic | Осигурява условия за генериране на потенциал за действие и потенциал за почивка на възбудимите тъкани |
Тази таблица ясно показва какви функции изпълнява плазмената мембрана. Въпреки това, само клетъчната мембрана, тоест липидният бислой, обграждащ цялата клетка, играе тези роли. Вътре в него има органели, които също имат мембрани. Техните роли трябва да бъдат очертани.
Функции на плазмената мембрана: схема
Следните органели се различават по наличието на мембрани в клетката: ядро, грапав и гладък ендоплазмен ретикулум, комплекс на Голджи, митохондрии, хлоропласти, лизозоми. Във всеки оттези органели, мембраната играе решаваща роля. Можете да го разгледате, като използвате примера на таблична схема.
| Органела и мембрана | Функция | Биологична роля |
| Ядро, ядрена мембрана | Механични | Механичните функции на плазмената мембрана на цитоплазмата на ядрото й позволяват да поддържа формата си, предотвратява появата на структурни увреждания |
| Бариера | Разделяне на нуклеоплазма и цитоплазма | |
| Транспорт | Има транспортни пори за излизане на рибозоми и информационна РНК от ядрото и навлизане на хранителни вещества, аминокиселини и азотни основи във вътрешността | |
| Митохондрия, митохондриална мембрана | Механични | Поддържане на формата на митохондриите, предотвратяване на механични повреди |
| Транспорт | Йони и енергийни субстрати се пренасят през мембраната | |
| Electrogenic | Осигурява генериране на трансмембранен потенциал, който е в основата на производството на енергия в клетката | |
| Хлоропласти, пластидна мембрана | Механични | Поддържа формата на пластидите, предотвратява механичните им повреди |
| Транспорт | Осигурява транспорт на вещества | |
| Ендоплазмен ретикулум, мембрана на мрежата | Механични и образуващи околната среда | Осигурява наличието на кухина, където протичат процесите на протеинов синтез и тяхното пост-транслационно модифициране |
| Апарат на Голджи, мембрана от везикули и цистерни | Механични и образуващи околната среда | Роля виж по-горе |
| Лизозоми, лизозомна мембрана |
Механични Бариера |
Поддържане на формата на лизозомата, предотвратяване на механични повреди и освобождаване на ензими в цитоплазмата, ограничавайки я от литични комплекси |
Мембрани на животински клетки
Това са функциите на плазмената мембрана в клетката, където тя играе важна роля за всяка органела. Освен това редица функции трябва да бъдат комбинирани в една - в защитна. По-специално, бариерните и механичните функции са комбинирани в защитна. Освен това функциите на плазмената мембрана в растителната клетка са почти идентични с тези в животинска и бактериална клетка.
Животинската клетка е най-сложната и силно диференцирана. Тук се намират много повече интегрални, полуинтегрални и повърхностни протеини. Като цяло при многоклетъчните организми структурата на мембраната винаги е по-сложна, отколкото при едноклетъчните. И какви функции изпълнява плазмената мембрана на дадена клетка определя дали тя ще бъде класифицирана като епителна, съединителна иливъзбудима тъкан.
