غشاء در سلول چیست؟ غشای سلول خارجی چه وظایفی را انجام می دهد؟ ساختار غشای سلولی بیرونی. انتقال غیرفعال برخی از مواد از طریق غشای سلولی چگونه انجام می شود؟

همه موجودات زنده، بسته به ساختار سلول، به سه گروه تقسیم می شوند (شکل 1 را ببینید):

1. پروکاریوت ها (غیر هسته ای)

2. یوکاریوت ها (هسته ای)

3. ویروس ها (غیر سلولی)

برنج. 1. موجودات زنده

در این درس ما شروع به مطالعه ساختار سلول های موجودات یوکاریوتی خواهیم کرد که شامل گیاهان، قارچ ها و حیوانات می شود. سلول‌های آنها در مقایسه با سلول‌های پروکاریوت‌ها از نظر ساختار بزرگ‌تر و پیچیده‌تر هستند.

همانطور که مشخص است، سلول ها قادر به فعالیت مستقل هستند. آنها می توانند ماده و انرژی را با محیط مبادله کنند و همچنین رشد کنند و تولید مثل کنند، بنابراین ساختار درونی سلول بسیار پیچیده است و در درجه اول به عملکردی که سلول در یک ارگانیسم چند سلولی انجام می دهد بستگی دارد.

اصول ساخت تمام سلول ها یکسان است. بخش های اصلی زیر را می توان در هر سلول یوکاریوتی تشخیص داد (شکل 2 را ببینید):

1. غشای بیرونی که محتویات سلول را از محیط خارجی جدا می کند.

2. سیتوپلاسم با اندامک.

برنج. 2. قسمت های اصلی یک سلول یوکاریوتی

اصطلاح غشاء حدود صد سال پیش برای اشاره به مرزهای سلول پیشنهاد شد، اما با توسعه میکروسکوپ الکترونی مشخص شد که غشای سلولی بخشی از عناصر ساختاری سلول است.

در سال 1959، J.D. Robertson فرضیه ای را در مورد ساختار غشای ابتدایی تنظیم کرد که بر اساس آن غشای سلولی حیوانات و گیاهان بر اساس یک نوع ساخته می شوند.

در سال 1972، سینگر و نیکلسون آن را پیشنهاد کردند، که اکنون به طور کلی پذیرفته شده است. بر اساس این مدل، اساس هر غشایی یک لایه دولایه از فسفولیپیدها است.

فسفولیپیدها (ترکیبات حاوی یک گروه فسفات) دارای مولکول هایی هستند که از یک سر قطبی و دو دم غیر قطبی تشکیل شده است (شکل 3 را ببینید).

برنج. 3. فسفولیپید

در دولایه فسفولیپیدی، باقی مانده های اسید چرب آبگریز به سمت داخل، و سرهای آب دوست، از جمله باقی مانده اسید فسفریک، به سمت بیرون هستند (شکل 4 را ببینید).

برنج. 4. دولایه فسفولیپیدی

دولایه فسفولیپید به عنوان یک ساختار پویا ارائه می شود که لیپیدها می توانند حرکت کنند و موقعیت خود را تغییر دهند.

یک لایه دوگانه از لیپیدها عملکرد مانع غشاء را فراهم می کند و از پخش شدن محتویات سلول جلوگیری می کند و از ورود مواد سمی به سلول جلوگیری می کند.

وجود یک غشای مرزی بین سلول و محیط مدت ها قبل از ظهور میکروسکوپ الکترونی شناخته شده بود. شیمی دانان فیزیک وجود غشای پلاسمایی را انکار کردند و معتقد بودند که رابطی بین محتویات زنده کلوئیدی و محیط وجود دارد، اما ففر (گیاه شناس آلمانی و فیزیولوژیست گیاهی) وجود آن را در سال 1890 تایید کرد.

در آغاز قرن گذشته، اورتون (فیزیولوژیست و زیست شناس بریتانیایی) کشف کرد که میزان نفوذ بسیاری از مواد به گلبول های قرمز خون با حلالیت آنها در لیپیدها رابطه مستقیم دارد. در همین راستا، دانشمند پیشنهاد کرد که غشاء حاوی مقدار زیادی لیپید و مواد است که در آن حل شده، از آن عبور کرده و در سمت دیگر غشاء قرار می گیرد.

در سال 1925، گورتر و گرندل (زیست شناسان آمریکایی) لیپیدها را از غشای سلولی گلبول های قرمز جدا کردند. آنها لیپیدهای حاصل را با ضخامت یک مولکول روی سطح آب توزیع کردند. معلوم شد که سطح اشغال شده توسط لایه لیپیدی دو برابر مساحت خود گلبول قرمز است. بنابراین، این دانشمندان به این نتیجه رسیدند که غشای سلولی نه از یک، بلکه از دو لایه لیپید تشکیل شده است.

داوسون و دانیلی (زیست شناسان انگلیسی) در سال 1935 پیشنهاد کردند که در غشای سلولی، لایه دو مولکولی لیپیدی بین دو لایه مولکول پروتئین قرار می گیرد (شکل 5 را ببینید).

برنج. 5. مدل غشایی پیشنهاد شده توسط داوسون و دنیلی

با ظهور میکروسکوپ الکترونی، فرصت برای آشنایی با ساختار غشاء باز شد و سپس مشخص شد که غشاهای سلول های جانوری و گیاهی شبیه ساختاری سه لایه هستند (شکل 6 را ببینید).

برنج. 6. غشای سلولی زیر میکروسکوپ

در سال 1959، زیست شناس J.D. Robertson، با ترکیب داده های موجود در آن زمان، فرضیه ای را در مورد ساختار "غشاء اولیه" مطرح کرد، که در آن ساختاری مشترک برای همه غشاهای بیولوژیکی فرض کرد.

فرضیه های رابرتسون در مورد ساختار "غشاء اولیه"

1. همه غشاها ضخامتی در حدود 7.5 نانومتر دارند.

2. در یک میکروسکوپ الکترونی، همه آنها سه لایه به نظر می رسند.

3. ظاهر سه لایه غشاء دقیقاً نتیجه آرایش پروتئین ها و لیپیدهای قطبی است که توسط مدل داوسون و دانیلی ارائه شده است - لایه دولایه لیپیدی مرکزی بین دو لایه پروتئین قرار گرفته است.

این فرضیه در مورد ساختار "غشاء اولیه" دستخوش تغییرات مختلفی شد و در سال 1972 مطرح شد. مدل غشای موزاییکی سیال(نگاه کنید به شکل 7)، که اکنون به طور کلی پذیرفته شده است.

برنج. 7. مدل غشایی مایع موزاییکی

مولکول های پروتئین در دولایه لیپیدی غشاء غوطه ور می شوند و یک موزاییک متحرک را تشکیل می دهند. بر اساس محل قرارگیری آنها در غشاء و روش برهمکنش با دو لایه لیپیدی، پروتئین ها را می توان به موارد زیر تقسیم کرد:

- سطحی (یا محیطی)پروتئین های غشایی مرتبط با سطح آبدوست دولایه لیپیدی؛

- انتگرال (غشایی)پروتئین های تعبیه شده در ناحیه آبگریز دولایه.

پروتئین های انتگرال در درجه ای که در ناحیه آبگریز لایه دوتایی جاسازی می شوند متفاوت هستند. آنها را می توان به طور کامل زیر آب فرو برد ( انتگرال) یا نیمه غرق شده ( نیمه انتگرال، و همچنین می تواند از طریق ( گذرنده).

پروتئین های غشایی را می توان با توجه به عملکردشان به دو گروه تقسیم کرد:

- ساختاریپروتئین ها آنها بخشی از غشای سلولی هستند و در حفظ ساختار خود شرکت می کنند.

- پویاپروتئین ها آنها روی غشاها قرار دارند و در فرآیندهای روی آن شرکت می کنند.

سه دسته از پروتئین های پویا وجود دارد.

1. گیرنده. با کمک این پروتئین ها، سلول تأثیرات مختلفی را بر روی سطح خود درک می کند. به این معنا که آنها به طور خاص ترکیباتی مانند هورمون ها، انتقال دهنده های عصبی و سموم را در قسمت بیرونی غشا متصل می کنند که به عنوان سیگنالی برای تغییر فرآیندهای مختلف در داخل سلول یا خود غشاء عمل می کند.

2. حمل و نقل. این پروتئین ها مواد خاصی را در سراسر غشاء منتقل می کنند و همچنین کانال هایی را تشکیل می دهند که از طریق آن یون های مختلف به داخل و خارج سلول منتقل می شوند.

3. آنزیمی. اینها پروتئین های آنزیمی هستند که در غشاء قرار دارند و در فرآیندهای شیمیایی مختلف شرکت می کنند.

انتقال مواد از طریق غشاء

دولایه های لیپیدی تا حد زیادی در برابر بسیاری از مواد نفوذ ناپذیر هستند، بنابراین مقدار زیادی انرژی برای انتقال مواد در سراسر غشاء مورد نیاز است و تشکیل ساختارهای مختلف نیز لازم است.

دو نوع حمل و نقل وجود دارد: غیرفعال و فعال.

حمل و نقل غیرفعال

انتقال غیرفعال انتقال مولکول ها در طول یک گرادیان غلظت است. یعنی فقط با تفاوت غلظت ماده منتقل شده در طرفین مخالف غشاء تعیین می شود و بدون مصرف انرژی انجام می شود.

دو نوع حمل و نقل غیرفعال وجود دارد:

- انتشار ساده(نگاه کنید به شکل 8)، که بدون مشارکت یک پروتئین غشایی رخ می دهد. مکانیسم انتشار ساده انتقال غشایی گازها (اکسیژن و دی اکسید کربن)، آب و برخی یون های آلی ساده را انجام می دهد. انتشار ساده نرخ پایینی دارد.

برنج. 8. انتشار ساده

- انتشار را تسهیل کرد(نگاه کنید به شکل 9) با ساده تفاوت دارد زیرا با مشارکت پروتئین های حامل اتفاق می افتد. این فرآیند خاص است و با سرعت بیشتری نسبت به انتشار ساده رخ می دهد.

برنج. 9. انتشار تسهیل شده

دو نوع پروتئین ناقل غشایی شناخته شده است: پروتئین های حامل (ترانسلوکازها) و پروتئین های سازنده کانال. پروتئین های حمل و نقل، مواد خاصی را متصل می کنند و آنها را در طول شیب غلظت خود در سراسر غشاء حمل می کنند، و بنابراین، این فرآیند، مانند انتشار ساده، نیازی به مصرف انرژی ATP ندارد.

ذرات غذا نمی توانند از غشاء عبور کنند و با اندوسیتوز وارد سلول می شوند (شکل 10 را ببینید). در طی اندوسیتوز، غشای پلاسمایی انواژیناسیون ها و برجستگی ها را تشکیل می دهد و ذرات غذای جامد را جذب می کند. یک واکوئل (یا وزیکول) در اطراف بولوس غذا تشکیل می شود که سپس از غشای پلاسمایی جدا می شود و ذره جامد در واکوئل به داخل سلول می رسد.

برنج. 10. اندوسیتوز

دو نوع اندوسیتوز وجود دارد.

1. فاگوسیتوز- جذب ذرات جامد سلول های تخصصی که فاگوسیتوز را انجام می دهند نامیده می شوند فاگوسیت ها.

2. پینوسیتوز- جذب مواد مایع (محلول، محلول کلوئیدی، سوسپانسیون).

اگزوسیتوز(شکل 11 را ببینید) روند معکوس اندوسیتوز است. موادی که در سلول سنتز می شوند، مانند هورمون ها، در وزیکول های غشایی که در غشای سلولی قرار می گیرند، بسته بندی می شوند، در آن جاسازی می شوند و محتویات وزیکول از سلول آزاد می شود. به همین ترتیب، سلول می تواند از شر مواد زائدی که به آن نیاز ندارد خلاص شود.

برنج. 11. اگزوسیتوز

حمل و نقل فعال

بر خلاف انتشار تسهیل شده، انتقال فعال حرکت مواد در برابر یک گرادیان غلظت است. در این حالت مواد از ناحیه ای با غلظت کمتر به ناحیه ای با غلظت بالاتر حرکت می کنند. از آنجایی که این حرکت در جهت مخالف انتشار عادی رخ می دهد، سلول باید انرژی را در این فرآیند صرف کند.

در میان نمونه های حمل و نقل فعال، بهترین مورد مطالعه شده پمپ سدیم-پتاسیم است. این پمپ با استفاده از انرژی ATP، یون های سدیم را از سلول خارج می کند و یون های پتاسیم را به داخل سلول پمپ می کند.

1. ساختاری (غشای سلولی سلول را از محیط جدا می کند).

2. انتقال (مواد از طریق غشای سلولی منتقل می شوند و غشای سلولی یک فیلتر بسیار انتخابی است).

3. گیرنده (گیرنده های واقع در سطح غشاء تأثیرات خارجی را درک می کنند و این اطلاعات را در داخل سلول منتقل می کنند و به آن اجازه می دهند به سرعت به تغییرات محیط پاسخ دهد).

علاوه بر موارد فوق، غشاء همچنین عملکردهای متابولیکی و تبدیل انرژی را انجام می دهد.

عملکرد متابولیک

غشاهای بیولوژیکی به طور مستقیم یا غیرمستقیم در فرآیندهای تبدیل متابولیک مواد در سلول شرکت می کنند، زیرا بیشتر آنزیم ها با غشاها مرتبط هستند.

محیط لیپیدی آنزیم ها در غشاء شرایط خاصی را برای عملکرد آنها ایجاد می کند، محدودیت هایی را بر فعالیت پروتئین های غشایی اعمال می کند و بنابراین تأثیر تنظیمی بر فرآیندهای متابولیک دارد.

تابع تبدیل انرژی

مهمترین عملکرد بسیاری از غشاهای زیستی، تبدیل یک نوع انرژی به شکل دیگر است.

غشاهای تبدیل کننده انرژی شامل غشای داخلی میتوکندری و تیلاکوئیدهای کلروپلاست هستند (شکل 12 را ببینید).

برنج. 12. میتوکندری و کلروپلاست

کتابشناسی - فهرست کتب

1. Kamensky A.A.، Kriksunov E.A.، Pasechnik V.V. زیست شناسی عمومی 10-11 کلاس Bustard، 2005.
2. زیست شناسی. پایه 10. زیست شناسی عمومی. سطح پایه / P.V. ایژفسکی، O.A. کورنیلووا، T.E. Loshchilina و دیگران - ویرایش 2، تجدید نظر شده. - Ventana-Graf, 2010. - 224 pp.
3. بلایف D.K. زیست شناسی پایه 10-11. زیست شناسی عمومی. یک سطح پایه از. - ویرایش یازدهم، کلیشه. - م.: آموزش و پرورش، 2012. - 304 ص.
4. آگافونوا I.B.، Zakharova E.T.، Sivoglazov V.I. زیست شناسی پایه 10-11. زیست شناسی عمومی. یک سطح پایه از. - چاپ ششم، اضافه کنید. - بوستارد، 2010. - 384 ص.

1. Ayzdorov.ru ().
2. Youtube.com().
3. Doctor-v.ru ().
4. Animals-world.ru ().

مشق شب

1. ساختار غشای سلولی چیست؟
2. لیپیدها با توجه به چه خواصی قادر به تشکیل غشا هستند؟
3. پروتئین ها با توجه به چه وظایفی می توانند در انتقال مواد از غشا شرکت کنند؟
4. وظایف غشای پلاسما را فهرست کنید.
5. انتقال غیرفعال از طریق یک غشاء چگونه اتفاق می افتد؟
6. انتقال فعال از طریق غشاء چگونه اتفاق می افتد؟
7. وظیفه پمپ سدیم پتاسیم چیست؟
8. فاگوسیتوز، پینوسیتوز چیست؟

غشاهای بیولوژیکی- نام عمومی برای ساختارهای سطحی فعال عملکردی که سلول ها (غشاء سلولی یا پلاسمایی) و اندامک های داخل سلولی (غشاهای میتوکندری، هسته ها، لیزوزوم ها، شبکه آندوپلاسمی و غیره) را محدود می کنند. آنها حاوی لیپیدها، پروتئین ها، مولکول های ناهمگن (گلیکوپروتئین ها، گلیکولیپیدها) و بسته به عملکرد انجام شده، اجزای جزئی متعددی هستند: کوآنزیم ها، اسیدهای نوکلئیک، آنتی اکسیدان ها، کاروتنوئیدها، یون های معدنی و غیره.

عملکرد هماهنگ سیستم های غشایی - گیرنده ها، آنزیم ها، مکانیسم های انتقال - به حفظ هموستاز سلولی کمک می کند و در عین حال به سرعت به تغییرات در محیط خارجی پاسخ می دهد.

به عملکردهای اساسی غشاهای بیولوژیکی را می توان نسبت داد:

· جداسازی سلول از محیط و تشکیل محفظه های درون سلولی (محفظه).

· کنترل و تنظیم حمل و نقل انواع زیادی از مواد از طریق غشا.

مشارکت در تضمین فعل و انفعالات بین سلولی، انتقال سیگنال به سلول.

· تبدیل انرژی مواد آلی غذا به انرژی پیوندهای شیمیایی مولکول های ATP.

سازمان مولکولی غشای پلاسما (سلولی) تقریباً در همه سلول ها یکسان است: از دو لایه مولکول های چربی با بسیاری از پروتئین های خاص تشکیل شده است. برخی از پروتئین های غشایی دارای فعالیت آنزیمی هستند، در حالی که برخی دیگر مواد مغذی را از محیط متصل می کنند و آنها را از طریق غشا به داخل سلول منتقل می کنند. پروتئین های غشایی به دلیل ماهیت ارتباط آنها با ساختارهای غشایی متمایز می شوند. برخی از پروتئین ها به نام خارجی یا محیطی ، به طور سست به سطح غشاء متصل می شوند، دیگران نامیده می شوند داخلی یا یکپارچه ، در داخل غشاء غوطه ور شده است. پروتئین های محیطی به راحتی استخراج می شوند، در حالی که پروتئین های انتگرال را فقط می توان با استفاده از مواد شوینده یا حلال های آلی جدا کرد. در شکل شکل 4 ساختار غشای پلاسمایی را نشان می دهد.

غشاهای خارجی یا پلاسمایی بسیاری از سلول ها و همچنین غشای اندامک های درون سلولی، به عنوان مثال، میتوکندری، کلروپلاست، به شکل آزاد جدا شده و ترکیب مولکولی آنها مورد مطالعه قرار گرفت. همه غشاها حاوی لیپیدهای قطبی در مقادیری از 20 تا 80 درصد جرم خود هستند که مابقی عمدتاً پروتئین هستند. بنابراین، در غشای پلاسمایی سلول های حیوانی، مقدار پروتئین ها و لیپیدها، به عنوان یک قاعده، تقریباً یکسان است. غشای داخلی میتوکندری حاوی حدود 80٪ پروتئین و فقط 20٪ چربی است، در حالی که غشای میلین سلول های مغز، برعکس، حاوی حدود 80٪ لیپید و فقط 20٪ پروتئین است.

برنج. 4. ساختار غشای پلاسمایی

قسمت لیپیدی غشاء مخلوطی از انواع لیپیدهای قطبی است. لیپیدهای قطبی که شامل فسفوگلیسرولیپیدها، اسفنگولیپیدها و گلیکولیپیدها می شوند، در سلول های چربی ذخیره نمی شوند، اما در غشاهای سلولی و به نسبت های کاملاً مشخصی ادغام می شوند.

تمام لیپیدهای قطبی در غشاها به طور مداوم در طول فرآیند متابولیک در شرایط عادی تجدید می شوند، یک حالت ثابت پویا در سلول ایجاد می شود که در آن سرعت سنتز لیپید برابر با سرعت فروپاشی آنها است.

غشاهای سلولهای حیوانی عمدتاً حاوی فسفوگلیسرولیپیدها و به میزان کمتری اسفنگولیپیدها هستند. تری اسیل گلیسرول ها فقط در مقادیر کمی یافت می شوند. برخی از غشاهای سلول های حیوانی، به ویژه غشای پلاسمایی خارجی، حاوی مقادیر قابل توجهی کلسترول و استرهای آن هستند (شکل 5).

شکل 5. لیپیدهای غشایی

در حال حاضر، مدل عمومی پذیرفته شده ساختار غشایی، مدل موزاییک سیال است که در سال 1972 توسط S. Singer و J. Nicholson پیشنهاد شد.

بر اساس آن، پروتئین ها را می توان به کوه های یخی شناور در دریای لیپیدی تشبیه کرد. همانطور که در بالا ذکر شد، 2 نوع پروتئین غشایی وجود دارد: انتگرال و محیطی. پروتئین های انتگرال از طریق غشاء نفوذ می کنند مولکول های آمفی پاتیک. پروتئین های محیطی به غشاء نفوذ نمی کنند و کمتر به آن متصل می شوند. بخش پیوسته اصلی غشاء، یعنی ماتریس آن، دولایه لیپیدی قطبی است. در دمای طبیعی سلول، ماتریکس در حالت مایع است که با نسبت معینی بین اسیدهای چرب اشباع و غیر اشباع در دم آبگریز لیپیدهای قطبی تضمین می شود.

مدل موزاییک مایع همچنین فرض می‌کند که روی سطح پروتئین‌های انتگرال واقع در غشاء، گروه‌های R از بقایای اسیدهای آمینه (عمدتاً گروه‌های آبگریز، که به نظر می‌رسد پروتئین‌ها در بخش مرکزی آبگریز لایه دوتایی حل می‌شوند، وجود دارد. ). در همان زمان، بر روی سطح پروتئین های محیطی یا خارجی، عمدتاً گروه های R آبدوست وجود دارد که به دلیل نیروهای الکترواستاتیک به سرهای قطبی باردار آبدوست لیپیدها جذب می شوند. پروتئین‌های انتگرال، که شامل آنزیم‌ها و پروتئین‌های انتقالی می‌شوند، تنها در صورتی فعال هستند که در داخل قسمت آبگریز لایه پشت سر هم قرار گیرند، جایی که پیکربندی فضایی لازم برای تجلی فعالیت را به دست می‌آورند (شکل 6). باید بار دیگر تاکید کرد که پیوندهای کووالانسی نه بین مولکول‌های دولایه و نه بین پروتئین‌ها و لیپیدهای دولایه تشکیل نمی‌شود.

شکل 6. پروتئین های غشایی

پروتئین های غشایی می توانند آزادانه در صفحه جانبی حرکت کنند. پروتئین های محیطی به معنای واقعی کلمه بر روی سطح دولایه "دریا" شناور هستند، در حالی که پروتئین های انتگرال مانند کوه های یخ تقریباً به طور کامل در لایه هیدروکربنی غوطه ور هستند.

در بیشتر موارد، غشاها نامتقارن هستند، یعنی دارای اضلاع نابرابر هستند. این عدم تقارن در موارد زیر آشکار می شود:

· اولاً این که دو طرف داخلی و خارجی غشای پلاسمایی سلولهای باکتریایی و حیوانی در ترکیب لیپیدهای قطبی متفاوت است. به عنوان مثال، لایه چربی داخلی غشای گلبول قرمز انسان عمدتاً حاوی فسفاتیدیل اتانول آمین و فسفاتیدیل سرین است و لایه بیرونی حاوی فسفاتیدیل کولین و اسفنگومیلین است.

ثانیاً، برخی از سیستم های حمل و نقل در غشاها فقط در یک جهت عمل می کنند. به عنوان مثال، در غشای گلبول های قرمز یک سیستم انتقال ("پمپ") وجود دارد که یون های Na + را از سلول به محیط و یون های K + را به دلیل انرژی آزاد شده در طول هیدرولیز ATP به داخل سلول پمپ می کند.

ثالثاً، سطح بیرونی غشای پلاسمایی حاوی تعداد بسیار زیادی گروه الیگوساکارید است که عبارتند از سرهای گلیکولیپیدی و زنجیره های جانبی الیگوساکاریدی گلیکوپروتئین ها، در حالی که در سطح داخلی غشای پلاسمایی عملاً هیچ گروه اولیگوساکاریدی وجود ندارد.

عدم تقارن غشاهای بیولوژیکی به این دلیل حفظ می شود که انتقال مولکول های فسفولیپیدی منفرد از یک طرف دو لایه لیپیدی به طرف دیگر به دلایل انرژی بسیار دشوار است. یک مولکول لیپید قطبی قادر است آزادانه در سمت خود از دولایه حرکت کند، اما در توانایی خود برای پرش به سمت دیگر محدود است.

تحرک لیپیدها به محتوای نسبی و نوع اسیدهای چرب غیراشباع موجود بستگی دارد. ماهیت هیدروکربنی زنجیره های اسیدهای چرب به ویژگی های غشایی سیالیت و تحرک می دهد. در حضور اسیدهای چرب غیراشباع سیس، نیروهای پیوستگی بین زنجیره‌ها نسبت به اسیدهای چرب اشباع به تنهایی ضعیف‌تر است و لیپیدها حتی در دماهای پایین بسیار متحرک می‌مانند.

در قسمت بیرونی غشاها نواحی شناسایی خاصی وجود دارد که وظیفه آنها شناسایی سیگنال های مولکولی خاص است. به عنوان مثال، از طریق غشاء است که برخی از باکتری ها تغییرات جزئی در غلظت یک ماده مغذی را درک می کنند، که حرکت آنها را به سمت منبع غذایی تحریک می کند. این پدیده نامیده می شود کموتاکسی.

غشاهای سلول های مختلف و اندامک های درون سلولی به دلیل ساختار، ترکیب شیمیایی و عملکردشان دارای ویژگی خاصی هستند. گروه های اصلی غشاهای زیر در موجودات یوکاریوتی متمایز می شوند:

غشای پلاسما (غشای سلول خارجی، پلاسمالما)،

· غشای هسته ای،

شبکه آندوپلاسمی،

غشاهای دستگاه گلژی، میتوکندری، کلروپلاست، غلاف میلین،

غشاهای تحریک پذیر

در موجودات پروکاریوتی، علاوه بر غشای پلاسمایی، تشکیلات غشایی داخل سیتوپلاسمی در پروکاریوت های هتروتروف وجود دارد مزوزوم هادومی در اثر نفوذ غشای سلولی بیرونی تشکیل می شود و در برخی موارد تماس با آن را حفظ می کند.

غشای گلبول قرمزشامل پروتئین ها (50%)، چربی ها (40%) و کربوهیدرات ها (10%). بخش عمده کربوهیدرات ها (93%) با پروتئین ها و بقیه با لیپیدها مرتبط هستند. در غشاء، لیپیدها به طور نامتقارن قرار گرفته اند، برخلاف آرایش متقارن در میسل ها. به عنوان مثال، سفالین عمدتا در لایه چربی داخلی یافت می شود. این عدم تقارن ظاهراً به دلیل حرکت عرضی فسفولیپیدها در غشاء که با کمک پروتئین های غشایی و به دلیل انرژی متابولیک انجام می شود حفظ می شود. لایه داخلی غشای گلبول قرمز عمدتا حاوی اسفنگومیلین، فسفاتیدیل اتانول آمین، فسفاتیدیل سرین و لایه بیرونی حاوی فسفاتیدیل کولین است. غشای گلبول قرمز حاوی یک گلیکوپروتئین جدایی ناپذیر است گلیکوفورین، متشکل از 131 باقی مانده اسید آمینه و نفوذ کننده به غشاء و به اصطلاح پروتئین باند 3 شامل 900 باقی مانده اسید آمینه است. اجزای کربوهیدرات گلیکوفورین یک عملکرد گیرنده برای ویروس های آنفولانزا، فیتوهماگلوتینین ها و تعدادی از هورمون ها انجام می دهند. پروتئین جدایی ناپذیر دیگری در غشای گلبول قرمز یافت شد که حاوی کربوهیدرات های کمی بود و به غشاء نفوذ می کرد. او نامیده می شود پروتئین تونل(مولفه a)، زیرا اعتقاد بر این است که کانالی برای آنیون ها تشکیل می دهد. یک پروتئین محیطی مرتبط با قسمت داخلی غشای گلبول قرمز است اسپکترین

غشاهای میلین ، اطراف آکسون های نورون ها، چند لایه هستند، آنها حاوی مقدار زیادی لیپید هستند (حدود 80٪، نیمی از آنها فسفولیپیدها هستند). پروتئین های این غشاها برای تثبیت نمک های غشایی که روی هم قرار گرفته اند مهم هستند.

غشاهای کلروپلاستی. کلروپلاست ها با یک غشای دو لایه پوشانده شده اند. غشای بیرونی شباهت هایی با غشای میتوکندری دارد. علاوه بر این غشای سطحی، کلروپلاست ها دارای یک سیستم غشایی داخلی هستند - لاملا. لاملاها یا وزیکول های مسطح - تیلاکوئیدها را تشکیل می دهند که یکی بالای دیگری قرار دارند و در بسته ها (گراناها) جمع می شوند یا یک سیستم غشای استرومایی (لاملاهای استرومایی) را تشکیل می دهند. لاملاهای گرانا و استروما در سمت بیرونی غشای تیلاکوئید گروه های آبدوست متمرکز، گالاکتو- و سولفولیپیدها هستند. قسمت فیتول مولکول کلروفیل در گلبول غوطه ور شده و با گروه های آبگریز پروتئین ها و لیپیدها در تماس است. هسته های پورفیرین کلروفیل عمدتاً بین غشاهای تماسی تیلاکوئیدهای گرانا قرار دارند.

غشای داخلی (سیتوپلاسمی) باکتریساختار آن شبیه غشای داخلی کلروپلاست و میتوکندری است. آنزیم های زنجیره تنفسی و حمل و نقل فعال در آن موضعی هستند. آنزیم هایی که در تشکیل اجزای غشایی نقش دارند. جزء غالب غشاهای باکتری پروتئین ها هستند: نسبت پروتئین به چربی (بر حسب وزن) 3:1 است. غشای خارجی باکتری های گرم منفی در مقایسه با غشای سیتوپلاسمی حاوی مقدار کمتری از فسفولیپیدها و پروتئین های مختلف است. هر دو غشا در ترکیب چربی متفاوت هستند. غشای خارجی حاوی پروتئین هایی است که منافذی را برای نفوذ بسیاری از مواد کم مولکولی تشکیل می دهند. یک جزء مشخصه غشای خارجی نیز یک لیپوپلی ساکارید خاص است. تعدادی از پروتئین های غشای خارجی به عنوان گیرنده برای فاژها عمل می کنند.

غشای ویروس.در بین ویروس ها، ساختار غشایی مشخصه آنهایی است که حاوی یک نوکلئوکپسید است که از پروتئین و اسید نوکلئیک تشکیل شده است. این "هسته" ویروس ها توسط یک غشاء (پاکت) احاطه شده است. همچنین از یک لایه دولایه لیپیدی با گلیکوپروتئین های جاسازی شده تشکیل شده است که عمدتاً در سطح غشاء قرار دارند. در تعدادی از ویروس ها (میکروویروس ها)، 70-80٪ از تمام پروتئین ها در غشاها وجود دارد.

بنابراین، غشاهای سلولی ساختارهای بسیار پیچیده ای هستند. کمپلکس های مولکولی تشکیل دهنده آنها یک موزاییک دو بعدی منظم را تشکیل می دهند که ویژگی بیولوژیکی را به سطح غشاء می بخشد.

طبیعت موجودات و سلول‌های زیادی را خلق کرده است، اما با وجود این، ساختار و بیشتر عملکرد غشاهای بیولوژیکی یکسان است که این امکان را می‌دهد تا ساختار آنها را بررسی کرده و ویژگی‌های کلیدی آنها را بدون گره خوردن به نوع خاصی از سلول بررسی کنیم.

غشا چیست؟

غشاها یک عنصر محافظ هستند که بخشی جدایی ناپذیر از سلول هر موجود زنده است.

واحد ساختاری و عملکردی همه موجودات زنده روی کره زمین سلول است. فعالیت زندگی آن به طور جدایی ناپذیری با محیطی که با آن انرژی، اطلاعات و ماده مبادله می کند، مرتبط است. بنابراین انرژی غذایی لازم برای عملکرد سلول از بیرون می آید و صرف عملکردهای مختلف آن می شود.

ساختار ساده ترین واحد ساختاری یک موجود زنده: غشای اندامک، اجزاء مختلف. اطراف آن را غشایی احاطه کرده است که درون آن هسته و تمام اندامک ها قرار دارند. اینها میتوکندری، لیزوزوم، ریبوزوم، شبکه آندوپلاسمی هستند. هر عنصر ساختاری غشای خاص خود را دارد.

نقش در فعالیت سلولی

غشای بیولوژیکی نقشی محوری در ساختار و عملکرد یک سیستم زندگی ابتدایی ایفا می کند. تنها سلولی که توسط یک غشای محافظ احاطه شده است به درستی می تواند ارگانیسم نامیده شود. فرآیندی مانند متابولیسم نیز به دلیل وجود غشاء انجام می شود. اگر یکپارچگی ساختاری آن مختل شود، این منجر به تغییر در وضعیت عملکردی بدن به عنوان یک کل می شود.

غشای سلولی و وظایف آن

سیتوپلاسم سلول را از محیط خارجی یا از غشاء جدا می کند. غشای سلولی عملکرد مناسب عملکردهای خاص، اختصاصی بودن تماس های بین سلولی و تظاهرات ایمنی را تضمین می کند و تفاوت بین غشایی در پتانسیل الکتریکی را حفظ می کند. این شامل گیرنده هایی است که می توانند سیگنال های شیمیایی - هورمون ها، واسطه ها و سایر اجزای فعال بیولوژیکی را درک کنند. این گیرنده ها توانایی دیگری به آن می دهند - تغییر فعالیت متابولیک سلول.

عملکرد غشاء:

1. انتقال فعال مواد.

2. انتقال غیرفعال مواد:

2.1. انتشار ساده است.

2.2. انتقال از طریق منافذ

2.3. انتقال با انتشار یک حامل همراه با یک ماده غشایی یا با انتقال یک ماده در طول زنجیره مولکولی حامل انجام می شود.

3. انتقال غیر الکترولیت ها به دلیل انتشار ساده و آسان.

ساختار غشای سلولی

اجزای غشای سلولی لیپیدها و پروتئین ها هستند.

لیپیدها: فسفولیپیدها، فسفاتیدیل اتانول آمین، اسفنگومیلین، فسفاتیدیلینوزیتول و فسفاتیدیل سرین، گلیکولیپیدها. نسبت لیپیدها 40-90٪ است.

پروتئین ها: محیطی، انتگرال (گلیکوپروتئین ها)، اسپکترین، اکتین، اسکلت سلولی.

عنصر ساختاری اصلی یک لایه دوگانه از مولکول های فسفولیپید است.

غشای سقف: تعریف و نوع شناسی

برخی از آمار. در قلمرو فدراسیون روسیه، غشاء نه چندان دور به عنوان یک ماده سقف استفاده شده است. سهم سقف های غشایی از تعداد کل دال های سقف نرم تنها 1.5 درصد است. سقف های قیر و ماستیک در روسیه رواج بیشتری یافته است. اما در اروپای غربی سهم سقف های غشایی 87 درصد است. تفاوت محسوس است.

به عنوان یک قاعده، غشاء به عنوان ماده اصلی هنگام پوشش سقف برای سقف های مسطح ایده آل است. برای کسانی که شیب زیاد دارند کمتر مناسب است.

حجم تولید و فروش سقف ممبران در بازار داخلی روند رشد مثبتی دارد. چرا؟ دلایل بیش از حد واضح است:

• عمر سرویس حدود 60 سال است. فقط تصور کنید، فقط مدت گارانتی استفاده که توسط سازنده ایجاد شده است، به 20 سال می رسد.
• نصب آسان. برای مقایسه: نصب سقف قیر 1.5 برابر بیشتر از نصب سقف غشایی طول می کشد.
• سهولت کار تعمیر و نگهداری.

ضخامت غشاهای سقف می تواند 0.8-2 میلی متر باشد و وزن متوسط ​​یک متر مربع 1.3 کیلوگرم است.

خواص غشاهای سقف:

• قابلیت ارتجاعی؛
• استحکام - قدرت؛
• مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش و سایر محیط های تهاجمی؛
• مقاومت در برابر سرما؛
• مقاوم در برابر آتش.

سه نوع غشای سقف وجود دارد. ویژگی اصلی طبقه بندی نوع مواد پلیمری است که پایه بوم را تشکیل می دهد. بنابراین، غشاهای سقف عبارتند از:

• متعلق به گروه EPDM، بر اساس مونومر اتیلن-پروپیلن-دی ان پلیمریزه شده، یا به عبارت ساده، مزایا: استحکام بالا، کشش، مقاومت در برابر آب، سازگاری با محیط زیست، هزینه کم ساخته می شوند. معایب: تکنولوژی چسب برای اتصال ورق ها با استفاده از نوار مخصوص، استحکام کم اتصالات. دامنه کاربرد: به عنوان یک ماده ضد آب برای کف تونل ها، منابع آب، تأسیسات ذخیره سازی زباله، مخازن مصنوعی و طبیعی و غیره استفاده می شود.
• غشاهای PVC اینها پوسته هایی هستند که در تولید آنها از پلی وینیل کلرید به عنوان ماده اصلی استفاده می شود. مزایا: مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش، مقاومت در برابر آتش، طیف گسترده ای از رنگ پارچه های غشایی. معایب: مقاومت کم در برابر مواد قیر، روغن ها، حلال ها. مواد مضر را در جو آزاد می کند؛ رنگ بوم به مرور زمان محو می شود.
• TPO ساخته شده از الفین های ترموپلاستیک آنها می توانند تقویت شوند یا تقویت نشده باشند. اولی به مش پلی استر یا پارچه فایبرگلاس مجهز شده است. مزایا: سازگاری با محیط زیست، دوام، قابلیت ارتجاعی بالا، مقاومت در برابر دما (در دماهای بالا و پایین)، اتصالات جوشی درزهای پارچه. معایب: رده قیمت بالا، عدم وجود تولید کننده در بازار داخلی.

غشای پروفیل: ویژگی ها، عملکردها و مزایا

غشاهای پروفیل یک نوآوری در بازار ساخت و ساز هستند. این غشاء به عنوان یک ماده ضد آب استفاده می شود.

ماده مورد استفاده در تولید پلی اتیلن است. دومی در دو نوع وجود دارد: پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) و پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE).

مشخصات فنی غشاهای LDPE و HDPE

فهرست مطالب
استحکام کششی (MPa)
کشیدگی کششی (%)
چگالی (kg/cu.m.)
مقاومت فشاری (MPa)
استحکام ضربه (بریدگی) (KJ/m²)
مدول الاستیسیته خمشی (MPa)
سختی (MRa)
دمای عملیاتی (˚С)	از 60- تا 80+	از 60- تا 80+
میزان جذب آب روزانه (%)

غشای پروفیل ساخته شده از پلی اتیلن فشار بالا دارای سطح خاصی است - جوش های توخالی. ارتفاع این سازندها می تواند از 7 تا 20 میلی متر متغیر باشد. سطح داخلی غشاء صاف است. این امکان خم شدن بدون مشکل مصالح ساختمانی را فراهم می کند.

تغییر شکل بخش های جداگانه غشاء مستثنی است، زیرا فشار به دلیل وجود همان برآمدگی ها در کل منطقه آن به طور مساوی توزیع می شود. از ژئوممبران می توان به عنوان عایق تهویه استفاده کرد. در این صورت تبادل حرارت آزاد در داخل ساختمان تضمین می شود.

مزایای غشاهای پروفیلی:

• افزایش قدرت؛
• مقاومت در برابر حرارت؛
• مقاومت در برابر تأثیرات شیمیایی و بیولوژیکی؛
• عمر طولانی (بیش از 50 سال)؛
• سهولت نصب و نگهداری؛
• قیمت قابل قبول.

غشاهای پروفیلی در سه نوع تولید می شوند:

• با پارچه تک لایه؛
• با پارچه دو لایه = ژئوتکستایل + غشای زهکشی؛
• با پارچه سه لایه = سطح لغزنده + ژئوتکستایل + غشای زهکشی.

یک غشای پروفیل تک لایه برای محافظت از عایق رطوبتی اصلی، نصب و برچیدن بتن آماده سازی دیوارهای با رطوبت بالا استفاده می شود. یک محافظ دو لایه در هنگام نصب استفاده می شود که از سه لایه تشکیل شده است و در خاک های مستعد یخ زدگی و در خاک های عمیق استفاده می شود.

مناطق استفاده از غشاهای زهکشی

غشای پروفیلی کاربرد خود را در زمینه های زیر پیدا می کند:

1. عایق رطوبتی اساسی فونداسیون. محافظت قابل اعتمادی را در برابر تأثیر مخرب آب های زیرزمینی، سیستم های ریشه گیاهان، فرونشست خاک و آسیب های مکانیکی ارائه می دهد.
2. زهکشی دیوار فونداسیون. اثرات آب های زیرزمینی و نزولات جوی را با انتقال آنها به سیستم های زهکشی خنثی می کند.
3. نوع افقی - محافظت در برابر تغییر شکل به دلیل ویژگی های ساختاری.
4. مشابه آماده سازی بتن. در مورد کارهای ساختمانی در ساخت و ساز ساختمان ها در منطقه ای با آب زیرزمینی کم، در مواردی که از عایق رطوبتی افقی برای محافظت در برابر رطوبت مویرگی استفاده می شود، استفاده می شود. همچنین از جمله وظایف غشای پروفیل می توان به جلوگیری از عبور مایع سیمان به داخل زمین اشاره کرد.
5. تهویه سطوح دیوار با سطوح رطوبت بالا. قابل نصب در داخل و خارج اتاق. در حالت اول، گردش هوا فعال می شود و در حالت دوم، رطوبت و دمای مطلوب تضمین می شود.
6. سقف معکوس استفاده شده است.

غشای سوپردیفیوژن

غشای سوپردیفیوژن یک ماده نسل جدید است که هدف اصلی آن محافظت از عناصر ساختار سقف در برابر باد، بارش و بخار است.

تولید مواد محافظ بر اساس استفاده از مواد غیر بافته، الیاف متراکم با کیفیت بالا است. غشاهای سه لایه و چهار لایه در بازار داخلی محبوب هستند. بررسی‌های کارشناسان و مصرف‌کنندگان تأیید می‌کند که هرچه یک سازه بر اساس لایه‌های بیشتری باشد، عملکردهای محافظتی آن قوی‌تر می‌شود و در نتیجه راندمان انرژی اتاق به طور کلی بالاتر است.

بسته به نوع سقف، ویژگی های طراحی آن و شرایط آب و هوایی، تولید کنندگان توصیه می کنند که به یک یا نوع دیگری از غشای انتشار ترجیح دهند. بنابراین، آنها برای سقف های شیبدار سازه های پیچیده و ساده، برای سقف های شیبدار با حداقل شیب، برای سقف های با پوشش درز و غیره وجود دارند.

غشای superdiffusion مستقیماً روی لایه عایق حرارتی قرار می گیرد، کفپوش ساخته شده از تخته. نیازی به شکاف تهویه نیست. این ماده با منگنه های مخصوص یا میخ های فولادی محکم می شود. لبه‌های ورق‌های پخش به هم متصل می‌شوند و حتی در شرایط شدید نیز می‌توان کار را انجام داد: در باد شدید و غیره.

علاوه بر این، پوشش مورد نظر می تواند به عنوان یک پوشش موقت سقف مورد استفاده قرار گیرد.

غشاهای PVC: ماهیت و هدف

غشاهای PFC یک ماده سقفی هستند که از پلی وینیل کلراید ساخته شده و خاصیت کشسانی دارند. چنین مواد سقف مدرن به طور کامل جایگزین آنالوگ های رول قیر شده است که دارای یک اشکال قابل توجه است - نیاز به نگهداری و تعمیر سیستماتیک. امروزه ویژگی های مشخصه غشاهای PVC امکان استفاده از آنها را هنگام انجام تعمیرات سقف های مسطح قدیمی فراهم می کند. هنگام نصب سقف های جدید نیز از آنها استفاده می شود.

سقف ساخته شده از این ماده به راحتی قابل استفاده است و نصب آن بر روی هر نوع سطحی، در هر زمان از سال و در هر شرایط آب و هوایی قابل انجام است. غشاء PVC دارای خواص زیر است:

• استحکام - قدرت؛
• پایداری در مواجهه با اشعه ماوراء بنفش، انواع مختلف بارش، بارهای نقطه ای و سطحی.

به لطف ویژگی های منحصر به فرد خود است که غشاهای پی وی سی سال ها به طور صادقانه به شما خدمت می کنند. طول عمر چنین سقفی برابر با طول عمر خود ساختمان است، در حالی که مصالح رول سقفی نیاز به تعمیرات منظم و در برخی موارد، برچیدن کامل و نصب طبقه جدید دارند.

ورق های غشایی پی وی سی با جوش گرم به یکدیگر متصل می شوند که دمای آن در محدوده 400-600 درجه سانتیگراد می باشد. این اتصال کاملاً مهر و موم شده است.

مزایای غشاهای PVC

مزایای آنها آشکار است:

• انعطاف پذیری سیستم سقف، که به بهترین وجه برای پروژه ساخت و ساز مناسب است.
• درز اتصال بادوام و بدون هوا بین صفحات غشایی؛
• تحمل ایده آل در برابر تغییرات آب و هوایی، شرایط آب و هوایی، دما، رطوبت؛
• افزایش نفوذپذیری بخار، که باعث تبخیر رطوبت انباشته شده در فضای زیر سقف می شود.
• بسیاری از گزینه های رنگ؛
• خواص آتش سوزی؛
• توانایی حفظ خواص و ظاهر اصلی خود برای مدت طولانی؛
• غشای PVC یک ماده کاملاً سازگار با محیط زیست است که توسط گواهی های مربوطه تأیید شده است.
• فرآیند نصب مکانیزه است، بنابراین زمان زیادی نمی برد.
• قوانین عملیاتی امکان نصب اضافات مختلف معماری را مستقیماً در بالای سقف غشایی PVC فراهم می کند.
• نصب تک لایه باعث صرفه جویی در هزینه شما می شود.
• سهولت نگهداری و تعمیر.

پارچه غشایی

پارچه ممبران از دیرباز در صنعت نساجی شناخته شده است. کفش و لباس از این ماده ساخته شده است: بزرگسالان و کودکان. غشاء اساس پارچه غشایی است که به شکل یک فیلم پلیمری نازک ارائه می شود و دارای ویژگی هایی مانند ضد آب و نفوذپذیری بخار است. برای تولید این ماده، این فیلم با لایه های محافظ بیرونی و داخلی پوشانده شده است. ساختار آنها توسط خود غشاء تعیین می شود. این کار به منظور حفظ تمام خواص مفید حتی در صورت آسیب انجام می شود. به عبارت دیگر، لباس های غشایی با قرار گرفتن در معرض بارش به صورت برف یا باران خیس نمی شوند، اما در عین حال کاملا اجازه می دهند بخار از بدن به محیط بیرونی عبور کند. این توان به پوست اجازه تنفس می دهد.

با توجه به تمام موارد فوق، می توان نتیجه گرفت که لباس زمستانی ایده آل از چنین پارچه ای ساخته می شود. غشای پایه پارچه می تواند:

• با منافذ؛
• بدون منافذ؛
• ترکیب شده.

غشاها که دارای ریز منافذ زیادی هستند حاوی تفلون هستند. ابعاد چنین منافذی حتی به اندازه یک قطره آب هم نمی رسد، بلکه از یک مولکول آب بزرگتر است که نشان دهنده مقاومت در برابر آب و توانایی حذف عرق است.

غشاهایی که منافذ ندارند معمولا از پلی اورتان ساخته می شوند. لایه داخلی آنها تمام ترشحات عرق و چربی بدن انسان را متمرکز کرده و آنها را به بیرون می راند.

ساختار غشاء ترکیبی دلالت بر وجود دو لایه دارد: متخلخل و صاف. این پارچه ویژگی های باکیفیت بالایی دارد و سالیان سال دوام می آورد.

به لطف این مزایا، لباس‌ها و کفش‌هایی که از پارچه‌های غشایی ساخته می‌شوند و برای پوشیدن در فصل زمستان در نظر گرفته شده‌اند، بادوام، اما سبک وزن هستند و از یخ زدگی، رطوبت و گرد و غبار محافظت می‌کنند. آنها به سادگی برای بسیاری از انواع فعال تفریحات زمستانی و کوهنوردی غیرقابل جایگزین هستند.

غشای سلولی: ساختار و عملکرد آنها

غشاها ساختارهای بسیار چسبناک و در عین حال پلاستیکی هستند که تمام سلول های زنده را احاطه کرده اند. وظایف غشای سلولی:

1. غشای پلاسمایی مانعی است که ترکیب متفاوت محیط خارج و داخل سلولی را حفظ می کند.

2. غشاها محفظه های تخصصی را در داخل سلول تشکیل می دهند، یعنی. اندامک های متعدد - میتوکندری، لیزوزوم، مجموعه گلژی، شبکه آندوپلاسمی، غشای هسته ای.

3. آنزیم های دخیل در تبدیل انرژی در فرآیندهایی مانند فسفوریلاسیون اکسیداتیو و فتوسنتز در غشاها موضعی می شوند.

ساختار غشایی

در سال 1972، سینگر و نیکلسون مدل موزاییکی سیال ساختار غشایی را پیشنهاد کردند. طبق این مدل، غشاهای فعال محلول دو بعدی پروتئین های انتگرال کروی هستند که در یک ماتریس فسفولیپید مایع حل شده اند. بنابراین، اساس غشاها یک لایه لیپیدی دو مولکولی با آرایش منظم مولکول ها است.

در این حالت، لایه آبدوست توسط سر قطبی فسفولیپیدها (یک باقیمانده فسفات با کولین، اتانول آمین یا سرین متصل به آن) و همچنین قسمت کربوهیدراتی گلیکولیپیدها تشکیل می شود. و لایه آبگریز از رادیکال های هیدروکربنی اسیدهای چرب و اسفنگوزین، فسفولیپیدها و گلیکولیپیدها تشکیل شده است.

خواص غشا:

1. نفوذپذیری انتخابی. دولایه بسته یکی از ویژگی های اصلی غشاء را فراهم می کند: برای اکثر مولکول های محلول در آب نفوذ ناپذیر است، زیرا آنها در هسته آبگریز آن حل نمی شوند. گازهایی مانند اکسیژن، CO 2 و نیتروژن به دلیل کوچک بودن مولکول ها و برهمکنش ضعیف با حلال ها، این قابلیت را دارند که به راحتی به داخل سلول نفوذ کنند. مولکول های دارای ماهیت لیپیدی مانند هورمون های استروئیدی نیز به راحتی به لایه های دوتایی نفوذ می کنند.

2. نقدینگی. دولایه لیپیدی دارای ساختار کریستالی مایع است، زیرا لایه لیپیدی به طور کلی مایع است، اما دارای مناطق انجماد، مشابه ساختارهای کریستالی است. اگرچه موقعیت مولکول های چربی مرتب شده است، اما آنها توانایی حرکت را حفظ می کنند. دو نوع حرکت فسفولیپید ممکن است: سالتو (که در ادبیات علمی "فلیپ فلاپ" نامیده می شود) و انتشار جانبی. در حالت اول، مولکول های فسفولیپیدی که در لایه دو مولکولی مخالف یکدیگر هستند، به سمت یکدیگر می چرخند (یا طناب می زنند) و جای خود را در غشاء تغییر می دهند، یعنی. بیرون تبدیل به درون می شود و بالعکس. چنین جهش هایی مستلزم صرف انرژی است و به ندرت اتفاق می افتد. بیشتر اوقات، چرخش در اطراف محور (چرخش) و انتشار جانبی مشاهده می شود - حرکت در لایه موازی با سطح غشاء.

3. عدم تقارن غشاء. سطوح همان غشاء در ترکیب لیپیدها، پروتئین ها و کربوهیدرات ها متفاوت است (عدم تقارن عرضی). به عنوان مثال، فسفاتیدیل کولین ها در لایه بیرونی غالب هستند، در حالی که فسفاتیدیل اتانول آمین ها و فسفاتیدیل سرین ها در لایه داخلی غالب هستند. اجزای کربوهیدرات گلیکوپروتئین ها و گلیکولیپیدها به سطح بیرونی می آیند و ساختاری پیوسته به نام گلیکوکالیکس را تشکیل می دهند. هیچ کربوهیدراتی در سطح داخلی وجود ندارد. پروتئین ها - گیرنده های هورمونی در سطح خارجی غشای پلاسمایی قرار دارند و آنزیم هایی که آنها را تنظیم می کنند - آدنیلات سیکلاز، فسفولیپاز C - در سطح داخلی و غیره.

پروتئین های غشایی

فسفولیپیدهای غشایی به عنوان یک حلال برای پروتئین های غشایی عمل می کنند و یک ریزمحیط ایجاد می کنند که در آن دومی می تواند عمل کند. تعداد پروتئین های مختلف در غشاء از 6-8 در شبکه سارکوپلاسمی تا بیش از 100 در غشای پلاسمایی متغیر است. اینها آنزیم ها، پروتئین های حمل و نقل، پروتئین های ساختاری، آنتی ژن ها، از جمله آنتی ژن های سیستم اصلی سازگاری بافتی، گیرنده های مولکول های مختلف هستند.

بر اساس محل قرارگیری آنها در غشاء، پروتئین ها به دو دسته انتگرال (به طور جزئی یا کامل غوطه ور در غشاء) و محیطی (واقع در سطح آن) تقسیم می شوند. برخی از پروتئین های انتگرال غشا را چندین بار بخیه می زنند. به عنوان مثال، گیرنده نور شبکیه و گیرنده β2-آدرنرژیک 7 بار از دو لایه عبور می کنند.

انتقال ماده و اطلاعات از طریق غشاها

غشاهای سلولی پارتیشن های محکم بسته نیستند. یکی از وظایف اصلی غشاها تنظیم انتقال مواد و اطلاعات است. حرکت غشایی مولکول های کوچک 1) با انتشار، غیرفعال یا تسهیل شده، و 2) با انتقال فعال انجام می شود. حرکت غشایی مولکول های بزرگ 1) توسط اندوسیتوز و 2) توسط اگزوسیتوز انجام می شود. انتقال سیگنال در سراسر غشاء با استفاده از گیرنده های موضعی در سطح خارجی غشای پلاسما انجام می شود. در این مورد، سیگنال یا دچار دگرگونی می شود (به عنوان مثال، گلوکاگون cAMP)، یا درونی می شود، همراه با اندوسیتوز (به عنوان مثال، گیرنده LDL - LDL).

انتشار ساده نفوذ مواد به داخل یک سلول در امتداد یک گرادیان الکتروشیمیایی است. در این حالت نیازی به هزینه انرژی نیست. سرعت انتشار ساده با 1) گرادیان غلظت غشایی ماده و 2) حلالیت آن در لایه آبگریز غشاء تعیین می شود.

با انتشار تسهیل شده، مواد در طول یک گرادیان غلظت، بدون مصرف انرژی، اما با کمک پروتئین های حامل غشایی خاص، در سراسر غشاء منتقل می شوند. بنابراین، انتشار تسهیل شده در تعدادی از پارامترها با انتشار غیرفعال متفاوت است: 1) انتشار تسهیل شده با گزینش پذیری بالا مشخص می شود، زیرا پروتئین حامل دارای یک مرکز فعال مکمل ماده در حال انتقال است. 2) سرعت انتشار تسهیل شده می تواند به یک فلات برسد، زیرا تعداد مولکول های حامل محدود است.

برخی از پروتئین های انتقال دهنده به سادگی ماده ای را از یک طرف غشاء به سمت دیگر منتقل می کنند. به این انتقال ساده، یونیپورت غیرفعال می گویند. نمونه‌ای از یونیپورت GLUT است - ناقل گلوکز که گلوکز را از طریق غشای سلولی انتقال می‌دهد. پروتئین های دیگر به عنوان سیستم های انتقال همزمان عمل می کنند که در آن حمل و نقل یک ماده به انتقال همزمان یا متوالی ماده دیگر بستگی دارد، یا در یک جهت، به نام سمپورت غیرفعال، یا در جهت مخالف، به نام ضد پورت غیرفعال. ترانسلوکازهای غشای میتوکندری داخلی، به ویژه ترانسلوکاز ADP/ATP، با مکانیسم آنتی پورت غیرفعال عمل می کنند.

در طول حمل و نقل فعال، انتقال یک ماده در برابر گرادیان غلظت اتفاق می افتد و بنابراین با هزینه های انرژی مرتبط است. اگر انتقال لیگاندها از طریق غشاء با مصرف انرژی ATP همراه باشد، به چنین انتقالی انتقال فعال اولیه می گویند. یک مثال Na + K + -ATPase و Ca 2 + -ATPase است که در غشای پلاسمایی سلولهای انسانی و H + ,K + -ATPase مخاط معده قرار دارند.

حمل و نقل فعال ثانویه انتقال برخی از مواد در برابر گرادیان غلظت به انتقال همزمان یا متوالی Na + (یون‌های سدیم) در طول گرادیان غلظت بستگی دارد. علاوه بر این، اگر لیگاند در همان جهت Na + منتقل شود، این فرآیند سمپورت فعال نامیده می شود. با توجه به مکانیسم سمپت فعال، گلوکز از مجرای روده، جایی که غلظت آن پایین است، جذب می شود. اگر لیگاند در جهت مخالف یون های سدیم منتقل شود، این فرآیند آنتی پورت فعال نامیده می شود. یک مثال مبدل Na + ,Ca 2 + غشای پلاسمایی است.

سلول- یک واحد ساختاری و عملکردی خود تنظیم کننده بافت ها و اندام ها. نظریه سلولی ساختار اندام ها و بافت ها توسط شلیدن و شوان در سال 1839 ایجاد شد. متعاقباً با کمک میکروسکوپ الکترونی و اولتراسانتریفیوژ، می توان ساختار تمام اندامک های اصلی سلول های حیوانی و گیاهی را روشن کرد. 1).

برنج. 1. طرح ساختار یک سلول حیوانی

قسمت های اصلی یک سلول سیتوپلاسم و هسته هستند. هر سلول توسط یک غشای بسیار نازک احاطه شده است که محتویات آن را محدود می کند.

غشای سلولی نامیده می شود غشای پلاسماییو با نفوذپذیری انتخابی مشخص می شود. این خاصیت باعث می شود که مواد مغذی و عناصر شیمیایی لازم به داخل سلول نفوذ کنند و محصولات اضافی آن را ترک کنند. غشای پلاسمایی از دو لایه مولکول های لیپیدی حاوی پروتئین های خاص تشکیل شده است. لیپیدهای اصلی غشاء فسفولیپیدها هستند. آنها حاوی فسفر، یک سر قطبی و دو دم غیر قطبی اسیدهای چرب با زنجیره بلند هستند. لیپیدهای غشایی شامل کلسترول و استرهای کلسترول هستند. مطابق با مدل ساختار موزاییک مایع، غشاها حاوی اجزایی از پروتئین و مولکول‌های لیپیدی هستند که می‌توانند نسبت به لایه دوتایی مخلوط شوند. هر نوع غشای هر سلول حیوانی دارای ترکیب لیپیدی نسبتا ثابت خود است.

پروتئین های غشایی با توجه به ساختارشان به دو نوع انتگرال و محیطی تقسیم می شوند. پروتئین های محیطی را می توان از غشاء بدون تخریب آن جدا کرد. چهار نوع پروتئین غشایی وجود دارد: پروتئین های حمل و نقل، آنزیم ها، گیرنده ها و پروتئین های ساختاری. برخی از پروتئین های غشایی دارای فعالیت آنزیمی هستند، برخی دیگر مواد خاصی را متصل می کنند و انتقال آنها را به داخل سلول تسهیل می کنند. پروتئین ها چندین مسیر را برای حرکت مواد در غشاها فراهم می کنند: آنها منافذ بزرگی را تشکیل می دهند که از چندین زیر واحد پروتئین تشکیل شده است که به مولکول های آب و یون ها اجازه می دهد بین سلول ها حرکت کنند. کانال های یونی را تشکیل می دهند که برای حرکت انواع خاصی از یون ها در سراسر غشاء تحت شرایط خاص تخصص دارند. پروتئین های ساختاری با لایه لیپیدی داخلی مرتبط هستند و اسکلت سلولی را فراهم می کنند. اسکلت سلولی استحکام مکانیکی غشای سلولی را فراهم می کند. در غشاهای مختلف، پروتئین ها بین 20 تا 80 درصد جرم را تشکیل می دهند. پروتئین های غشایی می توانند آزادانه در صفحه جانبی حرکت کنند.

این غشاء همچنین حاوی کربوهیدرات هایی است که می توانند به صورت کووالانسی به لیپیدها یا پروتئین ها متصل شوند. سه نوع کربوهیدرات غشایی وجود دارد: گلیکولیپیدها (گانگلیوزیدها)، گلیکوپروتئین ها و پروتئوگلیکان ها. بیشتر لیپیدهای غشایی در حالت مایع هستند و سیالیت خاصی دارند، یعنی. توانایی حرکت از یک منطقه به منطقه دیگر. در سمت بیرونی غشاء مکان‌های گیرنده‌ای وجود دارد که هورمون‌های مختلف را به هم متصل می‌کنند. سایر نواحی خاص غشاء نمی توانند پروتئین های خاصی و ترکیبات مختلف بیولوژیکی فعال را که برای این سلول ها بیگانه هستند، تشخیص داده و متصل کنند.

فضای داخلی سلول با سیتوپلاسم پر شده است، که در آن بیشتر واکنش های متابولیسم سلولی کاتالیز شده توسط آنزیم انجام می شود. سیتوپلاسم از دو لایه تشکیل شده است: لایه داخلی به نام آندوپلاسم و لایه محیطی اکتوپلاسم که ویسکوزیته بالایی دارد و فاقد گرانول است. سیتوپلاسم شامل تمام اجزای یک سلول یا اندامک است. مهم ترین اندامک های سلولی شبکه آندوپلاسمی، ریبوزوم ها، میتوکندری ها، دستگاه گلژی، لیزوزوم ها، ریز رشته ها و میکروتوبول ها، پراکسی زوم ها هستند.

شبکه آندوپلاسمیسیستمی از کانال ها و حفره های به هم پیوسته است که در کل سیتوپلاسم نفوذ می کند. انتقال مواد از محیط و داخل سلول ها را تضمین می کند. شبکه آندوپلاسمی همچنین به عنوان انباری برای یون های Ca 2+ داخل سلولی عمل می کند و به عنوان محل اصلی سنتز لیپید در سلول عمل می کند.

ریبوزوم ها -ذرات کروی میکروسکوپی با قطر 10-25 نانومتر. ریبوزوم ها آزادانه در سیتوپلاسم قرار دارند یا به سطح خارجی غشاهای شبکه آندوپلاسمی و غشای هسته متصل می شوند. آنها با RNA پیام رسان و انتقال دهنده تعامل دارند و سنتز پروتئین در آنها اتفاق می افتد. آنها پروتئین هایی را سنتز می کنند که وارد سیسترنا یا دستگاه گلژی می شوند و سپس در خارج آزاد می شوند. ریبوزوم ها که آزادانه در سیتوپلاسم قرار دارند، پروتئین را برای استفاده توسط خود سلول سنتز می کنند و ریبوزوم های مرتبط با شبکه آندوپلاسمی پروتئینی را تولید می کنند که از سلول دفع می شود. ریبوزوم ها پروتئین های عملکردی مختلفی را سنتز می کنند: پروتئین های حامل، آنزیم ها، گیرنده ها، پروتئین های اسکلت سلولی.

دستگاه گلژیتوسط سیستمی از لوله ها، مخازن و وزیکول ها تشکیل شده است. این با شبکه آندوپلاسمی مرتبط است و مواد فعال بیولوژیکی که در اینجا وارد می شوند به صورت فشرده در وزیکول های ترشحی ذخیره می شوند. دومی به طور مداوم از دستگاه گلژی جدا می شود، به غشای سلولی منتقل می شود و با آن ادغام می شود و مواد موجود در وزیکول ها از طریق فرآیند اگزوسیتوز از سلول خارج می شوند.

لیزوزوم ها -ذرات احاطه شده با غشاء با اندازه 0.25-0.8 میکرون. آنها حاوی آنزیم های متعددی هستند که در تجزیه پروتئین ها، پلی ساکاریدها، چربی ها، اسیدهای نوکلئیک، باکتری ها و سلول ها نقش دارند.

پراکسی زوم هاتشکیل شده از شبکه آندوپلاسمی صاف، شبیه لیزوزوم ها و حاوی آنزیم هایی است که تجزیه پراکسید هیدروژن را کاتالیز می کند که تحت تأثیر پراکسیدازها و کاتالاز تجزیه می شود.

میتوکندریحاوی غشاهای بیرونی و داخلی هستند و "ایستگاه انرژی" سلول هستند. میتوکندری ها ساختارهایی گرد یا کشیده با غشای دوتایی هستند. غشای داخلی چین هایی را تشکیل می دهد که به داخل میتوکندری - cristae بیرون زده اند. سنتز ATP در آنها اتفاق می افتد، اکسیداسیون بسترهای چرخه کربس و بسیاری از واکنش های بیوشیمیایی رخ می دهد. مولکول های ATP تولید شده در میتوکندری به تمام قسمت های سلول منتشر می شوند. میتوکندری ها حاوی مقدار کمی DNA، RNA و ریبوزوم هستند و با مشارکت آنها، تجدید و سنتز میتوکندری های جدید اتفاق می افتد.

میکروفیلامنت هاآنها رشته های پروتئینی نازکی هستند که از میوزین و اکتین تشکیل شده اند و دستگاه انقباضی سلول را تشکیل می دهند. ریز رشته ها در تشکیل چین ها یا برآمدگی های غشای سلولی و همچنین در حرکت ساختارهای مختلف درون سلول ها نقش دارند.

میکروتوبول هااساس اسکلت سلولی را تشکیل می دهند و استحکام آن را تامین می کنند. اسکلت سلولی به سلول ها ظاهر و شکل مشخص آنها را می دهد و به عنوان محلی برای اتصال اندامک های داخل سلولی و اجسام مختلف عمل می کند. در سلول‌های عصبی، دسته‌هایی از میکروتوبول‌ها در انتقال مواد از بدن سلولی به انتهای آکسون‌ها نقش دارند. با مشارکت آنها، دوک میتوزی در طول تقسیم سلولی عمل می کند. آنها نقش عناصر حرکتی را در پرزها و تاژک ها را در یوکاریوت ها بازی می کنند.

هستهساختار اصلی سلول است، در انتقال ویژگی های ارثی و در سنتز پروتئین ها شرکت می کند. هسته توسط یک غشای هسته ای احاطه شده است که حاوی منافذ هسته ای بسیاری است که از طریق آن مواد مختلف بین هسته و سیتوپلاسم مبادله می شود. درون آن یک هسته وجود دارد. نقش مهم هسته در سنتز RNA ریبوزومی و پروتئین های هیستون ثابت شده است. قسمت های باقی مانده از هسته حاوی کروماتین است که از DNA، RNA و تعدادی پروتئین خاص تشکیل شده است.

وظایف غشای سلولی

غشاهای سلولی نقش مهمی در تنظیم متابولیسم درون سلولی و بین سلولی دارند. دارای نفوذپذیری انتخابی هستند. ساختار خاص آنها به آنها اجازه می دهد تا عملکردهای مانع، حمل و نقل و نظارتی را ارائه دهند.

عملکرد مانعخود را در محدود کردن نفوذ ترکیبات محلول در آب از طریق غشاء نشان می دهد. غشاء نسبت به مولکول های بزرگ پروتئین و آنیون های آلی نفوذ ناپذیر است.

عملکرد تنظیمیغشاها برای تنظیم متابولیسم داخل سلولی در پاسخ به تأثیرات شیمیایی، بیولوژیکی و مکانیکی هستند. تأثیرات مختلفی توسط گیرنده های غشایی خاص با تغییر بعدی در فعالیت آنزیم درک می شود.

عملکرد حمل و نقلاز طریق غشاهای بیولوژیکی می توان به صورت غیرفعال (نشر، فیلتراسیون، اسمز) یا با استفاده از حمل و نقل فعال انجام داد.

انتشار -حرکت یک گاز یا ماده محلول در امتداد غلظت و گرادیان الکتروشیمیایی. سرعت انتشار به نفوذپذیری غشای سلولی و همچنین گرادیان غلظت برای ذرات بدون بار و گرادیان الکتریکی و غلظت برای ذرات باردار بستگی دارد. انتشار سادهاز طریق دولایه لیپیدی یا از طریق کانال ها رخ می دهد. ذرات باردار بر اساس گرادیان الکتروشیمیایی حرکت می کنند و ذرات بدون بار بر اساس گرادیان شیمیایی حرکت می کنند. به عنوان مثال، اکسیژن، هورمون های استروئیدی، اوره، الکل و غیره با انتشار ساده از لایه لیپیدی غشا نفوذ می کنند. یون ها و ذرات مختلف از طریق کانال ها حرکت می کنند. کانال های یونی توسط پروتئین ها تشکیل می شوند و به کانال های دروازه ای و غیر بسته تقسیم می شوند. بسته به گزینش پذیری، بین کابل های انتخاب کننده یون که فقط به یک یون اجازه عبور می دهد و کانال هایی که گزینش پذیری ندارند، تمایز قائل می شوند. کانال ها دارای دهانه و فیلتر انتخابی و کانال های کنترل شده دارای مکانیزم دروازه هستند.

انتشار تسهیل شده -فرآیندی که در آن مواد با استفاده از پروتئین های انتقال غشایی خاص از طریق غشاء منتقل می شوند. به این ترتیب اسیدهای آمینه و مونوساکاریدها به داخل سلول نفوذ می کنند. این نوع حمل و نقل بسیار سریع اتفاق می افتد.

اسمز -حرکت آب از طریق غشا از محلولی با فشار اسمزی کمتر به محلولی با فشار اسمزی بالاتر.

حمل و نقل فعال -انتقال مواد در برابر گرادیان غلظت با استفاده از ATPaseهای حمل و نقل (پمپ های یونی). این انتقال با صرف انرژی صورت می گیرد.

پمپ های Na + /K + -، Ca 2 + - و H + - به میزان بیشتری مورد مطالعه قرار گرفته اند. پمپ ها روی غشای سلولی قرار دارند.

یک نوع حمل و نقل فعال است اندوسیتوزو اگزوسیتوزبا استفاده از این مکانیسم ها، مواد بزرگتر (پروتئین ها، پلی ساکاریدها، اسیدهای نوکلئیک) که نمی توانند از طریق کانال ها منتقل شوند، منتقل می شوند. این انتقال بیشتر در سلول های اپیتلیال روده، لوله های کلیوی و اندوتلیوم عروقی دیده می شود.

دردر اندوسیتوز، غشای سلولی هجوم هایی به داخل سلول ایجاد می کند که پس از آزاد شدن به وزیکول تبدیل می شود. در طی اگزوسیتوز، وزیکول ها با محتویاتشان به غشای سلولی منتقل شده و با آن ادغام می شوند و محتویات وزیکول ها در محیط خارج سلولی رها می شوند.

ساختار و عملکرد غشای سلولی

برای درک فرآیندهایی که وجود پتانسیل های الکتریکی در سلول های زنده را تضمین می کند، ابتدا باید ساختار غشای سلولی و خواص آن را بدانید.

در حال حاضر، مدل موزاییکی مایع غشاء که در سال 1972 توسط S. Singer و G. Nicholson ارائه شده است، به طور گسترده پذیرفته شده است. در ضخامت غشاء غوطه ور شده و گروه های آبدوست قطبی به سمت بیرون جهت گیری می کنند. به محیط آبی اطراف (شکل 2).

پروتئین های غشایی بر روی سطح غشا قرار دارند یا می توانند در اعماق مختلف در منطقه آبگریز جاسازی شوند. برخی از پروتئین ها غشاء را می پوشانند و گروه های مختلف آبدوست از همان پروتئین در دو طرف غشای سلولی یافت می شوند. پروتئین های موجود در غشای پلاسما نقش بسیار مهمی ایفا می کنند: آنها در تشکیل کانال های یونی شرکت می کنند، نقش پمپ های غشایی و انتقال دهنده های مواد مختلف را بازی می کنند و همچنین می توانند یک عملکرد گیرنده را انجام دهند.

وظایف اصلی غشای سلولی: مانع، حمل و نقل، تنظیم کننده، کاتالیزوری.

عملکرد مانع محدود کردن انتشار ترکیبات محلول در آب از طریق غشا است که برای محافظت از سلول ها در برابر مواد سمی خارجی و حفظ محتوای نسبتاً ثابت مواد مختلف در داخل سلول ها ضروری است. بنابراین، غشای سلولی می تواند انتشار مواد مختلف را 100000-10000000 برابر کند کند.

برنج. 2. نمودار سه بعدی مدل مایع موزاییکی غشای سینگر نیکلسون

به تصویر کشیده شده است پروتئین های انتگرال کروی تعبیه شده در یک دولایه لیپیدی. برخی از پروتئین ها کانال های یونی هستند، برخی دیگر (گلیکوپروتئین ها) حاوی زنجیره های جانبی الیگوساکارید هستند که در شناسایی سلول ها در بین یکدیگر و در بافت بین سلولی نقش دارند. مولکول های کلسترول نزدیک به سرهای فسفولیپید هستند و بخش های مجاور "دم" را ثابت می کنند. بخش های داخلی دم مولکول فسفولیپید در حرکت محدود نیستند و مسئول سیالیت غشا هستند (Bretscher, 1985).

غشاء شامل کانال هایی است که یون ها از طریق آنها نفوذ می کنند. کانال ها می توانند وابسته به ولتاژ یا مستقل از پتانسیل باشند. کانال های وابسته به ولتاژهنگامی که اختلاف پتانسیل تغییر می کند باز می شود و مستقل بالقوه(تنظیم هورمونی) هنگامی که گیرنده ها با مواد تعامل دارند باز می شوند. کانال ها را می توان به لطف دروازه ها باز یا بسته کرد. دو نوع دروازه در غشا تعبیه شده است: فعال سازی(در عمق کانال) و غیر فعال سازی(روی سطح کانال). دروازه می تواند در یکی از سه حالت باشد:

• حالت باز (هر دو نوع دروازه باز هستند)؛
• حالت بسته (دروازه فعال سازی بسته)؛
• وضعیت غیر فعال سازی (دروازه غیرفعال سازی بسته).

یکی دیگر از ویژگی های مشخصه غشاها، توانایی انتقال انتخابی یون های معدنی، مواد مغذی و محصولات متابولیکی مختلف است. سیستم های انتقال غیرفعال و فعال (حمل و نقل) مواد وجود دارد. منفعلانتقال از طریق کانال های یونی با یا بدون کمک پروتئین های حامل انجام می شود و نیروی محرکه آن تفاوت در پتانسیل الکتروشیمیایی یون ها بین فضای داخل و خارج سلولی است. گزینش پذیری کانال های یونی با پارامترهای هندسی و ماهیت شیمیایی گروه هایی که دیواره های کانال و دهانه آن را پوشانده اند تعیین می شود.

در حال حاضر، کانال هایی که به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته اند، کانال هایی هستند که به طور انتخابی به یون های Na + ، K + ، Ca 2 + و همچنین به آب (به اصطلاح آکواپورین ها) نفوذپذیر هستند. قطر کانال های یونی بر اساس مطالعات مختلف 0.5-0.7 نانومتر است. ظرفیت کانال می تواند متفاوت باشد 10 7 - 10 8 یون در ثانیه می تواند از یک کانال یونی عبور کند.

فعالحمل و نقل با صرف انرژی اتفاق می افتد و به اصطلاح توسط پمپ های یونی انجام می شود. پمپ های یونی ساختارهای پروتئینی مولکولی هستند که در غشایی تعبیه شده اند و یون ها را به سمت پتانسیل الکتروشیمیایی بالاتر منتقل می کنند.

پمپ ها با استفاده از انرژی هیدرولیز ATP کار می کنند. در حال حاضر Na+/K+ - ATPase، Ca 2+ - ATPase، H + - ATPase، H + /K + - ATPase، Mg 2+ - ATPase که به ترتیب حرکت یون های Na +، K +، Ca 2+ را تضمین می کنند. به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته است، H+، Mg 2+ جدا شده یا کونژوگه (Na+ و K+؛ H+ و K+). مکانیسم مولکولی انتقال فعال به طور کامل شناخته نشده است.