ρευστότητα (εξασφαλίζεται µε τα φωσφολιπίδια)

Transcript

1 Λειτουργίες Πλασµατική µεµβράνη οριοθέτηση του κυττάρου εκλεκτική διαπερατότητα ή ηµιπερατότητα αναγνώριση και υποδοχή µηνυµάτων πρόσληψη και αποβολή ουσιών

2 Πλασµατική µεµβράνη Ιδιότητες σταθερότητα ρευστότητα (εξασφαλίζεται µε τα φωσφολιπίδια) ελαστικότητα

3 Χηµική σύσταση Λιπίδια Πλασµατική µεµβράνη Φωσφολιπίδια (δοµή µεµβράνης, εξασφάλιση ρευστότητας) Γλυκολιπίδια (αλληλεπίδραση κυττάρου-περιβάλλοντος) Χοληστερόλη (σταθεροποίηση δοµής-όχι βακτήρια ) Πρωτεΐνες (υποδοχείς, ένζυµα, µεταφορά ουσιών) Υδατάνθρακες Νερό & Μεταλλικά ιόντα

4 οµή φωσφολιπιδίου γλυκερόλη 2 µόρια λιπαρού οξέος φωσφορικού οξύ πολικό µόριο (αιθανολαµίνη, χολίνη, σερίνη) Στο µόριο του φωσφολιπιδίου τα δύο άκρα εκδηλώνουν διαφορετική συµπεριφορά έναντι του νερού. Οι υδρογονανθρακικές ουρές είναι υδρόφοβες, ενώ η φωσφορική οµάδα και όσα πολικά φορτισµένα σωµατίδια είναι ενωµένα µε αυτή σχηµατίζουν µια πολική-υδρόφιλη κεφαλή. Campbell Reece, Βιολογία, τόµος I

5 Σύµβολο φωσφολιπιδίου Η διπλοστιβάδα που σχηµατίζεται αυθόρµητα όταν τα φωσφολιπίδια βρεθούν στο νερό Campbell Reece, Βιολογία, τόµος I

6 οµή και Σύσταση Βιολογικών Μεµβρανών Υδατάνθρακας Μ ο ν τ έ λ ο ρ ε υ σ τ ο ύ Campbell Reece, Βιολογία, τόµος I µ ω σ α ϊκ ο ύ

7 Μερικές λειτουργίες των µεµβρανικών πρωτεϊνών Μεταφορά (βλ µεταφορικές πρωτεΐνες) Ενζυµική λειτουργία Μεταγωγή σήµατος (δέσµευση π.χ. ορµονών) Αναγνώριση µεταξύ των κυττάρων ιακυτταρική σύνδεση Προσκόλληση στον κυτταροσκελετό Προσκόλληση στον κυτταροσκελετό (εσωτερικό του κυττάρου) και στην εξωκυττάρια θεµέλια ουσία

8 Μεταφορά ουσιών µέσω της πλασµατικής µεµβράνης Α. Παθητική µεταφορά : η διάχυση µιας ουσίας διαµέσου µιας µεµβράνης χωρίς δαπάνη ενέργειας i. Απλή διάχυση ii. ιευκολυνόµενη διάχυση ιάχυση: η αυθόρµητη κίνηση ουσιών από περιοχές όπου η συγκέντρωσή τους είναι µεγάλη προς περιοχές στις οποίες η συγκέντρωσή τους είναι µικρή δηλαδή σύµφωνα µε την κλίση της συγκέντρωσής τους.

9 Campbell Reece, Βιολογία, τόµος I Απλή διάχυση µιας ουσίας µέσω µεµβράνης

10 ιευκολυνόµενη διάχυση: Η παρουσία µιας µεταφορικής πρωτεΐνης επιταχύνει τη διέλευση του νερού ή κάποιας ουσίας σύµφωνα µε την κλίση συγκέντρωσης τους. οι µεταφορικές πρωτεΐνες είναι: ή πρωτεΐνες δίαυλοι (π.χ. υδατοπορίνες - µεταφορά νερού) ή πρωτεΐνες φορείς(π.χ. µεταφορά γλυκόζης)

11 Campbell Reece, Βιολογία, τόµος I ιευκολυνόµενη διάχυση από πρωτεΐνη δίαυλο

12 Campbell Reece, Βιολογία, τόµος I ιευκολυνόµενη διάχυση από πρωτεΐνη-φορέα

13 Ώσµωση είναι η κίνηση των µορίων νερού µέσω µιας ηµιπερατής µεµβράνης από περιοχές στις οποίες η συγκέντρωση των διαλυµένων ουσιών είναι µικρή προς περιοχές όπου η συγκέντρωση των διαλυµένων ουσιών είναι µεγάλη. Η ώσµωση είναι ειδική περίπτωση διάχυσης Η ωσµωτική συγκέντρωση του κάθε διαλύµατος καθορίζεται από τη συγκέντρωση όλων των διαλυµένων ουσιών του διαλύµατος στο νερό

14 Ωσµωτική πίεση: : Η τάση ενός διαλύµατος να πάρει νερό από το καθαρό νερό από το οποίο χωρίζεται µε ηµιπερατή µεµβράνη Η ωσµωτική πίεση του καθαρού νερού ίση µε µηδέν Η ωσµωτική πίεση είναι ανάλογη της συγκέντρωσης των διαλυµένων ουσιών U 1 : συγκέντρωση διαλυµένων ουσιών, πλευρά Β U 2 : συγκέντρωση διαλυµένων ουσιών, πλευρά Α Το διάλυµα Α είναι υποτονικό σε σχέση µε το διάλυµα Β. Άρα το νερό θα κινηθεί από την πλευρά Α προς την πλευρά Β

15 Μεταξύ δύο διαλυµάτων µε άνιση ωσµωτική συγκέντρωση: Υπερτονικό διάλυµα χαρακτηρίζεται το διάλυµα µε τη µεγαλύτερη ωσµωτική συγκέντρωση. Υποτονικό διάλυµα χαρακτηρίζεται το διάλυµα µε τη µικρότερη ωσµωτική συγκέντρωση Ισοτονικά διαλύµατα είναι µεταξύ τους τα διαλύµατα των οποίων οι ωσµωτικές συγκεντρώσεις είναι ίσες.

16 Σηµαντικό σχόλιο Το νερό ρέει διαµέσου της µεµβράνης κινούµενο από την πλευρά όπου η συγκέντρωση των διαλυµένων ουσιών είναι χαµηλότερη (υπότονο διάλυµα) προς την πλευρά όπου η συγκέντρωση των διαλυµένων ουσιών είναι µεγαλύτερη (υπέρτονο). Αν οι συγκεντρώσεις των δύο διαλυµάτων είναι ίσες (ισότονα), το νερό δεν κινείται

17 Αντίδραση ζωικού κυττάρου (χωρίς κυτταρικό τοίχωµα) όταν µεταβάλλεται η συγκέντρωση των διαλυµένων ουσιών στο περιβάλλον. Ερυθρό αιµοσφαίριο Campbell Reece, Βιολογία, τόµος I

18 Αντίδραση φυτικού κυττάρου (κυτταρικό τοίχωµα) όταν µεταβάλλεται η συγκέντρωση των διαλυµένων ουσιών στο περιβάλλον. πλασµόλυση σπαργή

19 Β. Ενεργητική µεταφορά Ορισµένες µεταφορικές πρωτεΐνες λειτουργούν ως αντλία που µεταφέρει µια ουσία µέσω τις πλασµατική µεµβράνης από περιοχές µικρής συγκέντρωσης σε περιοχές µεγαλύτερης συγκέντρωσης (αντίθετα προς την κλίση συγκέντρωσης) µε κατανάλωση ενέργειας. Η απαιτούµενη ενέργεια για το έργο αυτό παρέχεται από το ATP Με ενεργό µεταφορά γίνεται: η µεταφορά ιόντων : αντλία Κ + - Να + Περικλής η µεταφορά µορίων : εξωκύττωση ρίλλιας ενδοκύττωση

20 Αντλία Κ + - Να + Η συγκέντρωση Να+ στο εσωτερικό µικρότερη από εξωτερικό συγκέντρωση Κ+ εσωτερικό 20 φορές µεγαλύτερη από εξωτερικό Campbell Reece, Βιολογία, τόµος I

21 Ανάµεσα στις δύο πλευρές της κυτταροπλασµατικής µεµβράνης υπάρχει διαφορά δυναµικού που οφείλεται στην άνιση κατανοµή φορτισµένων σωµατιδίων. Στην περίπτωση των κυττάρων, ο χώρος του κυτταροπλάσµατος είναι αρνητικά φορτισµένος σε σχέση µε το εξωκυττάριο υγρό. Η διαφορά δυναµικού ανάµεσα στις δύο πλευρές της µεµβράνης ονοµάζεται δυναµικό µεµβράνης (-50- έως -200 mv). Το δυναµικό µεµβράνης λειτουργεί σαν µπαταρία που επηρεάζει την κίνηση όλων των φορτισµένων ουσιών διαµέσου της µεµβράνης

22 Μεταφορά µεγάλων µορίων-σωµατιδίων ΕΞΩΚΥΤΤΩΣΗ ή εξωκυττάρωση εκκριτικά κύτταρα π.χ. κύτταρα παγκρέατος ινσουλίνη νευρικά κύτταρα ΕΝ ΟΚΥΤΤΩΣΗ ή ενδοκυττάρωση πινοκύττωση φαγοκύττωση πινοκύττωση µε υποδοχέα Και στις δύο διαδικασίες µηχανισµούς απαιτείται η κατανάλωση ενέργειας

23 Μεταφορά µεγάλων µορίων-σωµατιδίων ΕΝ ΟΚΥΤΤΩΣΗ φαγοκύττωση ενσωµάτωση σωµατιδίων, µικροοργανισµών πινοκύττωση ενσωµάτωση υγρού µε µόρια ουσιών Campbell Reece, Βιολογία, τόµος I

24 Ενδοκύττωση µε υποδοχέα Στα κύτταρα του ανθρώπου η ενσωµάτωση της χοληστερόλης γίνεται µέσω του µηχανισµού της ενδοκύττωσης µε υποδοχέα. Η χοληστερόλη χρησιµοποιείται στη σύνθεση των µεµβρανών και διαφόρων ορµονών Campbell Reece, Βιολογία, τόµος I

25 Κυτταροπλασµατικό σύστηµα µεµβρανών Υπάρχει στο ευκαρυωτικό κύτταρο όχι στο προκαρυωτικό οµή-λειτουργία Ενδοπλασµατικό ίκτυο Σύµπλεγµα Golgi Λυσοσώµατα Κενοτόπια Λειτουργίες: σύνθεση και τροποποίηση πρωτεϊνών, πολυσακχαριτών, λιπιδίων Επικοινωνία: µέσω κυστιδίων

26 Ενδοπλασµατικό ίκτυο (Ε ): εκτεταµένο µεµβρανικό δίκτυο από σωληνάρια, κυστίδια, ασκίδια 10% του χώρου του κυττάρου 50% των κυτταρικών µεµβρανών εσωτερικός χώρος: lumen σύνδεση µεµβρανών Ε µε πυρηνική και πλασµατική µεµβράνη σύνθεση µεµβράνης : φωσφολιπίδια, πρωτεΐνες-ένζυµα

27 Ενδοπλασµατικό δίκτυο (Ε ) διακρίνεται σε: αδρό ριβοσώµατα στην επιφάνεια λείο - Αδρό-λείο Ε Campbell Reece, Βιολογία, τόµος I

28 Παρένθεση Ριβοσώµατα σύµπλοκα από ριβοσωµικό RNA και πρωτεΐνη, στα οποία γίνεται η σύνθεση των πρωτεϊνών. Υπάρχουν ελεύθερα στο κυτταρόπλασµα και δεσµευµένα στο ενδοπλασµατικό δίκτυο και στην πυρηνική µεµβράνη Campbell Reece, Βιολογία, τόµος I

29 αδρό λειτουργία: σύνθεση πρωτεϊνών π.χ. εκκριτικές το παράδειγµα της ινσουλίνης λείο - σύνθεση λιπιδίων: φωσφολιπίδια,, έλαια, στεροειδή αναπαραγωγικές ορµόνες σπονδυλωτών, ορµόνες των επινεφριδίων συµµετοχή στον µεταβολισµό των υδατανθράκων στην αποτοξίνωση του κυττάρου κυττάρου (πχ βαρβιτουρικά στα ηπατικά κύτταρα), στην αποθήκευση και ρύθµιση της συγκέντρωσης του ασβεστίου π.χ. µυϊκό κύτταρο.

30 Σύµ λεγµα Golgi συστοιχία πεπλατυσµένων σάκων δισκοειδούς µορφής που εµφανίζει πολικότητα. κέντρο συσσώρευσης, επεξεργασίας, ταξινόµησης και αποστολής ιακρίνεται σε: cis πλευρά (συνορεύει µε Ε, παραλαβή των µορίων) ενδιάµεση περιοχή (µεταφορά από ένα σάκο στον άλλο) trans-πλευρά αποµάκρυνση των µορίων λειτουργία: τροποποίηση λιπιδίων τροποποίηση προϊόντων του αδρού Ε (γλυκοπρωτεϊνες) σύνθεση πολυσακχαριτών (πχ πηκτίνη)

31 Campbell Reece, Βιολογία, τόµος I Παραλαβή τροποποίηση και αποστολή από τη συσκευή Golgi

32 Λυσοσώµατα: µεµβρανικοί σάκοι που περιέχουν υδρολυτικά ένζυµα. Υπάρχουν µόνο στα ζωικά κύτταρα. ηµιουργούνται όταν διάφορα υδρολυτικά ένζυµα δηµιουργούνται στο Ε, µεταφέρονται στο σύµπλεγµα Golgi, περιβάλλονται από µεµβράνη και αποβάλλονται από την trans πλευρά σαν ξεχωριστά οργανίδια Το ph στο εσωτερικό των λυσοσωµάτων είναι όξινο και έτσι ευνοείται η δράση των ενζύµων Λειτουργία: πέψη ενδο - εξωκυτταρικών συστατικών πέψη µικροοργανισµών θρέψη κυττάρου

33 Λειτουργία λυσοσωµάτων φαγοκύττωση αυτοφαγία Campbell Reece, Βιολογία, τόµος I

34 Κενοτόπια Μεµβρανικά οργανίδια µε ποικίλες λειτουργίες στα διάφορα είδη κυττάρων Τροφικό κενοτόπιο Συσταλτό κενοτόπιο πρώτιστα, σπόγγοι, ασπόνδυλα: φαγοκυττάρωση Φαγοκύτωση συµβαίνει και στα λευκά αιµοσφαίρια για άµυνα πρώτιστα (αµοιβάδα): αποβολή περίσσειας νερού Χυµοτόπιο Φυτικό κύτταρο αποθήκη νερού, οργανικών ουσιών, ανόργανων ιόντων, άχρηστων µεταβολικών παραπροϊόντων, χρωστικών (πέταλα), ενώσεων για άµυνα του Περικλής φυτού ρίλλιας