다양한 물질은 어떻게 세포에 들어가나요? 제14조

"일반 생물학 및 생태학 입문. 9학년." A.A. 카멘스키(GDZ)

세포의 특성. 세포막

질문 1. 세포 외막의 기능은 무엇입니까?
외부 세포막은 이중 지질층과 단백질 분자로 구성되며, 그 중 일부는 표면에 위치하고 일부는 지질의 두 층을 모두 통과합니다. 원형질막의 기능:
1. 제한. 플라즈마 멤브레인은 어디에서나 중단 없이 폐쇄형 시스템을 형성합니다. 자유로운 끝이 없으므로 내부 내용을 분리합니다. 환경. 예를 들어, 세포막은 세포질의 내용물을 물리적, 화학적 손상으로부터 보호합니다.
2. 운송 - 다음 중 하나 필수 기능세포 안팎으로 통과하는 막의 능력과 관련됨 다양한 물질, 이는 구성의 불변성을 유지하는 데 필요합니다. 항상성 (그리스어 호모 – 유사 및 정체 – 상태).
3. 연락처. 조직과 기관의 구성에서 세포 사이에 복잡한 특수 구조, 즉 세포 간 접촉이 형성됩니다.
4. 많은 세포의 원형질막은 특별한 구조(미세융모, 섬모, 편모)를 형성할 수 있습니다.
5. 원형질막을 가로질러 전위차가 생성됩니다. 예를 들어, 포유류 적혈구의 당단백질은 표면에 음전하를 생성하여 응집(서로 달라붙는)을 방지합니다.
6. 수용체. 이는 외부에 다당류 말단이 있는 통합 단백질 분자에 의해 제공됩니다. 막에는 수많은 수용체, 즉 세포 외부에서 내부로 신호를 전달하는 역할을 하는 특수 단백질이 포함되어 있습니다. 당단백질은 개별 요인의 인식에 관여합니다. 외부 환경그리고 이러한 요인에 대한 세포의 반응에서. 예를 들어, 난자와 정자는 전체 구조의 개별 요소(“자물쇠의 열쇠”와 같은 입체화학적 결합)로 결합되는 당단백질을 통해 서로를 인식합니다. 이는 수정 이전 단계입니다.
7. 원형질막은 합성과 촉매작용에 참여할 수 있습니다. 막은 효소의 정확한 배치를 위한 기초입니다. 가수분해 효소는 다양한 생체고분자 및 유기 분자를 분해하여 막주위 또는 세포외 절단을 수행하는 당칼릭스 층에 침착될 수 있습니다. 이것이 종속영양세균과 곰팡이에서 세포외 절단이 일어나는 방식입니다. 예를 들어, 포유동물의 장 상피에서는 흡수성 상피의 브러시 경계 영역에서 수많은 다양한 효소(아밀라제, 리파제, 다양한 단백질 분해효소, 엑소가수분해효소 등)가 발견됩니다. 정수리 소화가 발생합니다.

질문 2. 다양한 물질이 어떤 경로로 세포 안으로 침투할 수 있나요?
물질은 여러 가지 방법으로 외부 세포막을 관통할 수 있습니다. 첫째, 단백질 분자로 형성된 가장 미세한 채널을 통해 물질의 이온이 작은 크기, 예를 들어 나트륨, 칼륨, 칼슘 이온. 소위 수동 수송은 확산, 삼투 및 촉진 확산을 통해 에너지 소비 없이 발생합니다. 둘째, 물질은 식세포작용이나 음세포작용에 의해 세포 안으로 들어갈 수 있습니다. 생체고분자의 큰 분자는 식균작용으로 인해 막을 통해 들어갑니다. 이 현상은 I.I. 메치니코프. 액체 방울을 포착하고 흡수하는 과정은 음세포증을 통해 발생합니다. 음식물 입자는 일반적으로 식세포작용과 음세포작용을 통해 세포로 들어갑니다.

질문 3. 음세포증은 식균작용과 어떻게 다른가요?
식세포작용(그리스어 рhagos – 삼키다, cytos – 용기)은 세포가 큰 입자(때때로 전체 세포와 그 입자)를 포획하고 흡수하는 것입니다. 이 경우 원형질막은 돌출부를 형성하고 입자를 둘러싸고 액포 형태로 입자를 세포 안으로 이동시킵니다. 이 과정은 막과 ATP 에너지의 소비와 관련이 있습니다.
Pinocytosis (그리스어 pino - 음료)는 물질이 용해된 액체 방울의 흡수입니다. 이는 막에 함입이 형성되고 막으로 둘러싸인 소포가 형성되어 안쪽으로 이동함으로써 수행됩니다. 이 과정은 또한 막과 ATP 에너지의 소비와도 연관되어 있습니다. 장 상피의 흡수 기능은 음세포증에 의해 보장됩니다.
따라서 식균 작용 동안 세포는 음식의 고체 입자를 흡수하고 음세포 작용 동안 액체 방울을 흡수합니다. 세포가 ATP 합성을 중단하면 음세포작용과 식균작용 과정이 완전히 중단됩니다.

질문 4. 식물세포에는 왜 식세포작용이 없나요?
식균작용이 일어나는 곳에서 음식 입자세포의 외막에 닿으면 함입이 형성되고 입자는 막으로 둘러싸인 세포 안으로 들어갑니다. 유 식물 세포세포막 위에는 식세포작용을 방지하는 조밀하고 비플라스틱성 섬유막이 있습니다.

배구 네트 형태의 피부와 배구 형태의 화장품 분자를 상상해보십시오. 광고에서 주장하는 것처럼 크림이 미세한 그물망을 뚫고 들어가 약속된 기적의 효과를 낼 수 있을 것이라고 생각하시나요? 어느 현대적인 방법그리고 기술은 표피 장벽을 우회하여 피부 깊은 층에 복합적인 놀라운 구성 요소를 전달할 수 있습니까? 값비싼 명품 화장품에 돈을 쓸 가치가 있나요? 아니면 모든 약속이 사기에 불과합니까? 그리고 일반 크림은 피부에 얼마나 깊이 침투할 수 있나요?

화장품과 그 성분이 효과가 있는지 이해하려면 기본 사항을 기억해야 합니다. 즉, 피부가 어떻게 구성되어 있는지, 어떤 층으로 구성되어 있는지, 피부 세포의 특성은 무엇인지 등입니다.

우리 피부는 어떻게 구성되어 있나요?

피부가 가장 대형 오르간인간의 몸. 세 개의 레이어로 구성됩니다:

표피(0.1-2.0mm).

진피(0.5-5.0mm).

피하 또는 피하 지방(2.0-100mm 이상).

피부의 첫 번째 층은 우리가 일반적으로 피부라고 부르는 표피입니다. 이 층은 미용사에게 가장 흥미로운 층입니다. 이것은 크림의 구성 요소가 작동하는 곳입니다. 주사로 투여하는 약물만이 더 깊이 침투합니다.

표피와 표피 장벽: 유익한 물질에 대한 장애물인가, 아니면 믿을 수 있는 동맹인가?

표피는 차례로 기저층, 극상층, 과립층, 각질층의 5개 층으로 구성됩니다. 각질층에는 15-20 줄의 각질 세포가 늘어서 있습니다. 죽은 뿔 세포에는 물이 10 % 이하이고 핵이 없으며 전체 부피가 강한 단백질 인 케라틴으로 채워져 있습니다.

각질세포는 다음과 같이 강하다. 충실한 친구, 단백질 다리의 도움으로 서로를 붙잡고 지질층은 벽돌의 시멘트 벽돌보다 더 강하게 이러한 세포를 결합합니다.

각질세포는 표피 장벽을 형성하는데, 이는 거북이 껍질처럼 외부로부터 피부를 보호합니다. 외부 영향– 유용하기도 하고 해롭기도 합니다. 그러나 허점이 있습니다! 화장품 성분이 표피와 진피의 살아있는 세포 속으로 침투하기 위해서는 지방층을 따라 이동해야 합니다! 이는 지방으로 구성되어 있으며 지방과 이러한 지방에 용해되는 물질에만 투과 가능하다는 것을 기억하십시오.

각질층의 장벽은 물과 수용성 물질에 대해 불투과성(보다 정확하게는 약간 투과성)입니다. 물은 외부에서 침투할 수도 없고, 밖으로 나올 수도 없습니다. 이것이 우리 피부가 탈수를 예방하는 방법입니다.

그게 다가 아니다!

물질이 지방에 용해되어야 한다는 사실 외에도 분자가 작아야 합니다. 각질세포는 백만분의 1밀리미터 단위로 측정되는 거리에 위치합니다. 아주 작은 분자만이 그 사이에 들어갈 수 있습니다.

효과가 있고 좋은 화장품은 다음과 같은 제품이라는 것이 밝혀졌습니다. 유용한 구성 요소 a) 지용성; b) 표피 장벽을 극복할 수 있지만 파괴하지는 않습니다!

지용성 물질과 저분자를 튜브나 병에 담아 포장하면 정말 좋을 것 같아요!

귀중한 콜라겐이 함유된 노화 방지 크림이나 보습 크림에 돈을 쓰는 것이 합리적입니까?

먼저 콜라겐과 엘라스틴이 생성되는 곳과 피부에 필요한 이유를 명확히합시다.

표피의 하층(진피와 접해 있는 기저층)에서 새로운 표피 세포가 탄생합니다. 그들은 위쪽으로 올라가면서 점차 노화되어 더욱 강해집니다. 그들이 표면에 도달하면 그들 사이의 결합이 약해지고 오래된 세포가 떨어져 나가기 시작합니다. 이것이 우리의 피부가 재생되는 방식입니다.

세포 분열이 느려지거나 제때에 각질이 제거되지 않으면(이를 과다각화증이라고 함) 피부가 칙칙해지고 아름다움을 잃게 됩니다. 첫 번째 경우에는 비타민 A 유도체인 레티노이드가 도움이 될 것입니다(재생 메커니즘의 속도를 높입니다). 두 번째 - 각질 제거 준비 (필링).

엘라스틴과 콜라겐으로 돌아가서 이들이 왜 유용한지 알아봅시다.

콜라겐과 엘라스틴은 피부가 주름 없이 탄탄하고 젊게 유지되도록 도와준다고 합니다. 무슨 뜻인가요?

콜라겐과 엘라스틴은 아미노산으로 구성되고 실 모양으로 꼬인 진피의 두 가지 주요 단백질입니다. 콜라겐 섬유는 나선(스프링) 모양으로 일종의 틀을 형성해 피부를 튼튼하게 만들어준다. 그리고 얇은 엘라스틴 섬유가 늘어나서 원래 상태로 돌아가는 데 도움이 됩니다.

콜라겐과 엘라스틴 섬유질이 좋아질수록 피부는 더욱 탄력있게 됩니다.

콜라겐 섬유는 정상적인 재생에 필요합니다. 왜냐하면... 새로운 세포가 피부의 기저층에서 표면층으로 더 빨리 자라도록 도와줍니다. 콜라겐의 또 다른 기능은 세포의 수분을 흡수하고 유지하는 것입니다. 하나의 콜라겐 분자는 분자 자체 크기보다 30배 더 큰 부피의 물을 담을 수 있습니다!

콜라겐 스프링이 약화되어 수분을 유지하지 못하면 중력으로 인해 피부가 처지거나 늘어나게 됩니다. 턱살, 팔자 주름, 주름 및 건조함은 부정적인 내부 변화의 외부 징후입니다.

진피에는 콜라겐과 엘라스틴 섬유 외에도 섬유아세포와 글리코사미노글리칸 물질이 포함되어 있습니다. 그들은 무엇을 하고 있나요?

우리 모두에게 친숙한 글리코사미노글리칸은 히알루론산입니다. 세포간 공간수분이 유지되는 네트워크를 형성하여 겔을 얻는다. 콜라겐과 엘라스틴의 샘은 젤 같은 히알루론산으로 가득 찬 수영장에 떠 있는 것처럼 보입니다.

그래서 콜라겐과 엘라스틴 섬유가 강한 탄력 있는 틀을 형성하고, 히알루론산의 수성겔이 피부의 볼륨감을 책임집니다.

섬유아세포는 어떤 일을 하나요?

섬유아세포는 진피의 주요 세포에 속하며 콜라겐과 엘라스틴 섬유 사이의 세포간 물질에 함유되어 있습니다. 이 세포는 콜라겐, 엘라스틴, 히알루론산, 계속해서 파괴하고 합성합니다.

사람이 나이가 들수록 수동적인 섬유아세포의 활동이 더 활발해지고 그에 따라 콜라겐과 엘라스틴 분자가 재생되는 속도가 느려집니다. 보다 정확하게는 새로운 분자의 합성만 느려지지만 파괴 과정은 같은 속도로 진행됩니다. 손상된 섬유 창고가 진피에 나타납니다. 피부는 탄력을 잃고 더욱 건조해진다.

섬유아세포는 콜라겐과 엘라스틴 공장입니다. '공장'이 제대로 작동하지 않으면 피부는 노화되기 시작한다.

합성 속도를 높이거나 콜라겐, 엘라스틴 단백질 부족을 보완할 수 있나요?

이것은 미용사들이 수년 동안 해결하려고 노력해 온 문제입니다! 이제 그들은 여러 가지 방법을 사용합니다.

• 가장 비싸고 동시에 가장 효과적인 솔루션은 주사 절차입니다. 살롱에서는 히알루론산과 콜라겐이 함유된 칵테일을 피부 아래에 주입하는 메조테라피를 제공합니다.
• RF 리프팅(Thermolifting)을 통해 좋은 결과를 얻을 수 있습니다. 이는 무선 주파수 방사선(무선 주파수)으로 피부를 2-4mm 깊이까지 가열하는 뜨거운 측정법입니다. 따뜻해지면 섬유아세포의 활동이 자극되고, 콜라겐 구조가 강해지며, 피부가 부드러워지고 젊어집니다.
• 더 간단하고 저렴한 방법은 콜라겐, 엘라스틴, 히알루론산이 함유된 크림을 사용하는 것입니다.

여기에 모순이 있습니까?

피부의 재생 과정을 일으킬 수 있는 활성 물질은 어떻게, 어떤 활성 물질이 더 깊은 층까지 침투할까요?

아시다시피 콜라겐, 엘라스틴, 히알루론산을 함유한 화장품에는 표피 장벽이 있습니다. 또한 지용성 물질과 소량의 수용성 물질은 장벽을 우회할 수 있지만 가장 작은 분자로만 가능하다는 것을 기억하십시오.

맛있는 것부터 시작해 보세요 - 콜라겐과 엘라스틴

콜라겐과 엘라스틴은 단백질이며 물이나 지방에 용해되지 않습니다. 더욱이 그들의 분자는 너무 커서 각질 비늘 사이를 비집고 들어갈 수 없습니다! 결론 - 화장품 콜라겐(및 엘라스틴)은 피부 표면에 전혀 침투하지 않고 통기성 필름을 형성합니다.

고급 화장품 사용자라면 아마도 가수분해 콜라겐과 가수분해 엘라스틴에 대해 들어보셨을 것입니다. 이 형태는 화장품 구성에서 가수분해라는 단어로 쉽게 식별됩니다. 콜라겐 가수분해물을 얻기 위해서는 효소를 사용하고, 엘라스틴 가수분해물을 얻기 위해서는 알칼리를 사용합니다. 게다가 추가 요소 - 열그리고 압력.

이러한 조건에서 강력한 단백질은 그 구성 요소인 아미노산과 펩타이드로 분해되는데 이는 사실입니다! - 피부에 스며들어요. 그러나 개별 아미노산의 경우 모든 것이 순조롭게 진행되는 것은 아닙니다. 그 이유는 다음과 같습니다.

• 완전한 단백질이 아닙니다.
• 원래 물질의 특성을 가지고 있지 않습니다.
• 섬유아세포가 자신의 콜라겐(또는 엘라스틴)을 합성하도록 강제할 수 없습니다.

따라서, "비천연" 단백질이 피부 내부에 압착되더라도 자신의 "천연" 단백질처럼 행동하지 않습니다. 즉, 피부 노화와 주름과의 싸움에서는 전혀 쓸모가 없습니다. 콜라겐 함유 크림의 확실히 유용한 점은 손상된 표피 장벽을 복원하고 표면 주름을 부드럽게 만드는 능력입니다.

다른 모든 약속은 사기입니다 마케팅 전략급여의 절반이 든다.

크림에 히알루론산이 필요한 이유는 무엇입니까?

히알루론산은 수용성이라 다른 성분과 잘 어울려요 화장품. 고분자량과 저분자량의 두 가지 유형이 있습니다.

고분자량 히알루론산은 구성이 복잡하고 거대한 분자를 가지고 있습니다. 동물 유래 히알루론산을 화장품에 첨가합니다. 분자의 크기로 인해 수분을 끌어당길 수 있습니다. 대량(슈퍼보습크림!) 하지만 스스로 피부에 침투하는 것을 막아줍니다.

고분자량 산을 전달하기 위해 주사가 사용됩니다. 이는 미용사가 주름을 채우기 위해 사용하는 것과 동일한 필러입니다.

저분자량 ​​산 – 변형됨. 분자가 작기 때문에 표피 표면에 닿지 않고 더 멀리 떨어져 깊이 작용합니다.

"히알루론산"을 수정하려면:

• 가수분해를 통해 분자를 분획으로 분해합니다.
• 실험실에서 합성.

크림, 세럼, 마스크가 이 제품으로 풍부해졌습니다.

또 다른 제품은 히알루론산나트륨입니다. 이를 얻기 위해 출발 물질의 분자를 정제하여 지방, 단백질 및 일부 산을 제거합니다. 출력은 작은 분자를 가진 물질입니다.

저분자량 ​​히알루론산은 필요한 곳으로 독립적으로 이동할 수 있습니다. 고분자량제는 외용으로 사용하거나 주사로 투여해야 합니다.

교활한 제조업체는 엄청나게 비싼 저분자 "히알루론산"을 사용하지 않으려고 노력합니다. 그리고 그들은 고분자량에 욕심을 내며 때로는 0.01%를 추가하기도 합니다. 이는 라벨에 물질을 언급할 수 있을 만큼 충분합니다.

활성 물질을 피부에 주입하는 비침습적 방법

그래서 우리는 피날레에 접근하고 있으며 크림이 표피 깊숙이 침투하지 않고 피부 표면에만 작용한다는 것을 이미 발견했습니다. 그들은 진피에 도달할 것이다 활성 물질소분자를 사용하거나 피내(피내) 주사 형태로 사용됩니다.

대안은 비주입 하드웨어와 레이저 방법, 바늘 없이도 할 수 있으며 동시에 히알루론산을 피부의 깊은 층으로 "구동"할 수 있습니다.

레이저 생체활성화(biorevitalization)가 그 예입니다. 이 기술은 피부에 바르는 고분자량 산을 처리하고 이를 수천 단위 길이의 폴리머에서 최대 10단위 길이의 짧은 사슬로 변환하는 데 기반을 두고 있습니다. 이 형태에서는 "파괴된" 산이 표피 깊숙이 침투하여 진피쪽으로 이동하면서 사슬이 레이저로 "가교"됩니다.

레이저 생체 재생의 장점은 비침습성, 환자의 편안함, 이상 반응그리고 재활 기간. 단점 - 낮은 효율성(10% 이하). 따라서 원하는 결과를 얻으려면 주사와 레이저 생체 재생이라는 두 가지 방법을 결합해야합니다.

주입 방법이 가장 합리적입니다. 이는 물질이 올바른 위치(진피)로 이동하여 효과가 있다는 보증입니다.

분명히 일부 물질은 압력 차이의 영향으로 세포막을 통해 수동적으로 흐르고, 다른 물질은 막을 통해 세포 내로 상당히 적극적으로 펌핑되며, 또 다른 물질은 막 안쪽 함입으로 인해 세포 안으로 유입됩니다.

대부분의 세포는 물, 염분 및 염분의 극도로 엄격한 비율을 유지하기에 부적합한 환경에서 살고 있습니다. 유기물, 없이는 삶이 불가능합니다. 이는 외부 세계와 세포질 사이에서 발생하는 다양한 물질의 교환을 지속적이고 매우 신중하게 조절해야 할 필요성을 수반합니다. 세포의 내부 내용물을 환경과 분리하는 장벽은 세포막입니다. 이는 두께가 천만분의 1밀리미터에 불과한 얇은 막입니다.

이 막은 많은 물질에 투과성이 있으며 그 흐름은 양방향(즉, 세포에서 세포로)으로 흐릅니다. 두께가 미미함에도 불구하고 멤브레인은 특정 구조를 가지고 있습니다. 우리가 아직 매우 모호한 생각을 가지고 있는 막의 이러한 구조와 화학적 조성은 선택적이고 매우 불균일한 투과성을 결정합니다. 막을 통과하는 물질의 통과를 보장하는 힘이 세포 주변 환경에 국한되어 있다면 "수동 수송"을 말합니다. 이것에 소비되는 에너지가 신진 대사 과정에서 세포 자체에서 생성된다면 "능동적 전달"이라고 말합니다. 세포와 환경 사이의 이러한 상호 작용은 세포의 구성을 구성하는 모든 물질의 세포 내 농도가 항상 특정 한계 내에서 유지되도록 하는 역할을 할 뿐만 아니라, 그 한계를 벗어나면 생명이 존재할 수 없습니다. 예를 들어 일부 셀에서는 신경 세포, 이러한 상호 작용은 이들 세포가 신체에서 수행하는 기능을 이행하는 데 가장 중요합니다.

또한 많은 세포는 일종의 섭취를 통해 필요한 물질을 흡수합니다. 이 과정은 식세포작용(phagocytosis) 또는 음세포작용(pinocytosis)으로 알려져 있습니다(이 단어는 각각 "먹다"와 "마시다"를 의미하는 그리스어 단어와 "세포"라는 단어에서 유래되었습니다). 이 흡수 방법을 사용하면 세포막이 외부의 물질을 세포 안으로 끌어들이는 주머니나 함입을 형성합니다. 그런 다음 이러한 함입이 풀리고 소포 또는 액포 형태의 막으로 둘러싸인 외부 환경의 물방울이 세포질을 통해 부유하기 시작합니다.

이 과정과 단순한 "삼키기"의 모든 유사성에도 불구하고 우리는 물질이 세포로 들어가는 것에 대해 말할 권리가 없습니다. 이는 "내부"라는 표현이 무엇을 의미하는지에 대한 질문을 즉시 수반하기 때문입니다. 말하자면, 거시적인 인간의 관점에서 볼 때, 우리는 음식 한 조각을 삼키자마자 그것이 우리 몸 속으로 들어갔다고 경솔하게 주장하는 경향이 있습니다. 그러나 그러한 진술은 완전히 정확하지 않습니다. 내부 소화관위상학적 의미에서는 외부 표면입니다. 음식의 진정한 흡수는 장벽의 세포에 침투할 때만 시작됩니다. 따라서 음세포작용이나 식균작용의 결과로 세포 안으로 들어간 물질은 여전히 ​​그것을 포획한 막으로 둘러싸여 있기 때문에 여전히 "외부"입니다. 진정으로 새장에 들어가서 다가가기 쉬운 사람이 되기 위해 대사 과정세포질의 성분인 경우, 그러한 물질은 어떤 방식으로든 막을 침투해야 합니다.

전체 세포막에 영향을 미치는 힘 중 하나는 농도 구배 때문입니다. 이 힘은 공간에 고르게 분포되는 경향이 있는 입자의 무작위 이동으로 인해 발생합니다. 조성은 동일하지만 농도가 다른 두 용액이 접촉하면 농도가 더 높은 영역에서 용질의 확산이 시작되고 이 확산은 모든 곳에서 농도가 동일해질 때까지 계속됩니다. 물론, 막이 용질을 투과할 수 있다면 두 용액이 막으로 분리되어 있어도 농도가 동일해집니다. 막이 용매에 대해 투과성이 있지만 용질에 대해 불투과성이라면 농도 구배는 친숙한 삼투 현상의 형태로 우리에게 나타납니다. 이 경우 용매는 막을 통과하여 다음 영역에서 이동합니다. ​용질의 농도가 낮아지고 농도가 높아지는 영역. 세포막 양쪽에 작용하는 농도 구배와 삼투압은 매우 중요합니다. 왜냐하면 세포 내 많은 물질의 농도가 외부 환경의 농도와 크게 다르기 때문입니다.

수동 수송에서 막을 통한 물질의 침투는 막의 선택적 투과성에 의해 제어됩니다. 주어진 분자에 대한 막의 투과성은 다음에 따라 달라집니다. 화학적 구성 요소그리고 이 분자의 특성과 크기; 이 경우 막은 특정 물질의 경로를 차단할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 물질이 다양한 속도로 통과하도록 허용할 수 있습니다.

적응되는 환경의 특성에 따라 다양한 유형의 세포는 투과성이 매우 다릅니다. 예를 들어, 일반 아메바와 인간 적혈구의 물 투과성은 100배 이상 다릅니다. 아메바에 대한 투과성 상수 표(1 기압의 삼투압 차이의 영향으로 1분 동안 세포막의 1제곱 미크론을 통과하는 물의 입방 미크론 수로 표시)에서 값은 0.26입니다. 즉, 투과성은 다음과 같습니다. 매우 중요하지 않습니다. 그러한 낮은 투과성의 적응적 중요성은 명백합니다. 민물, 외부와 농도의 가장 큰 차이에 직면 내부 환경따라서 그들은 이 물을 다시 펌핑하는 데 필요한 에너지를 절약하기 위해 내부 물의 흐름을 제한해야 합니다. 적혈구는 일반적으로 내부 환경과 상대적인 삼투압 평형 상태에 있는 배지인 혈장으로 둘러싸여 있기 때문에 이러한 보호 장치가 필요하지 않습니다. 물에 들어가면 세포막이 갑작스러운 물의 압력을 견딜 만큼 탄력적이지 않기 때문에 이 세포는 즉시 부풀어 오르고 매우 빠르게 터지기 시작합니다.

자연에서 일반적으로 발생하는 것처럼 용해된 물질의 분자가 특정 전하를 운반하는 이온으로 해리되면 새로운 힘이 작용하게 됩니다. 많은, 심지어는 모든 세포의 막이 외부 표면과 내부 표면 사이에 일정한 전위차를 유지하는 능력이 있다는 것은 잘 알려져 있습니다. 결과적으로 농도 구배와 함께 특정 전위 구배가 발생합니다. 추진력세포막을 통한 수동적 전달 동안.

막을 통과하는 수동 수송에 관여하는 세 번째 힘은 용매와 함께 용질을 수송하는 것입니다(용매 끌어당김). 용액이 실제로 막을 통해 흐를 수 있는 경우에만 효과가 나타납니다. 즉, 막이 다공성인 경우입니다. 이 경우 흐름 방향으로 확산되는 용질 입자의 이동은 가속화되고, 반대 방향으로 확산되는 입자의 확산은 느려집니다. 이 풀인 효과는 일반적으로 큰 역할을 하지 않지만 경우에 따라 특수한 상황들그 의미는 매우 크다.

수동적 전달과 관련된 세 가지 힘은 모두 개별적으로 또는 함께 작용할 수 있습니다. 그러나 농도 기울기, 전위 기울기 또는 끌어당김 효과 등 어떤 힘이 움직임을 유발하더라도 움직임은 항상 "아래쪽" 방향으로 발생하며 막은 수동적 장벽 역할을 합니다. 동시에 세포학에서는 많은 것이 알려져 있습니다. 중요한 예, 이 세 가지 힘 중 어느 것도 막을 통과하는 물질의 이동을 설명할 수 없는 경우입니다. 이러한 경우 운동은 "상향" 방향, 즉 수동적 전달을 유발하는 힘에 반대하여 발생하므로 세포에서 발생하는 대사 과정의 결과로 방출되는 에너지로 인해 발생해야 합니다. 이러한 능동적 전달에서 막은 더 이상 단순한 수동적 장벽이 아니라 일종의 동적 기관으로 작용합니다.

최근까지 세포막의 구조에 관해 우리가 알고 있는 모든 정보는 오로지 세포막의 투과성을 연구한 결과로 얻은 것이므로 순전히 간접적이었습니다. 예를 들어, 지질(지방)에 용해되는 많은 물질은 세포막을 쉽게 통과하는 것으로 밝혀졌습니다. 이와 관련하여 세포막에는 지질층이 포함되어 있으며 지질에 용해되는 물질은 막을 통과하여 한쪽에서는 용해되고 다른 쪽에서는 다시 방출된다는 것이 제안되었습니다. 그러나 수용성 분자도 세포막을 통과하는 것으로 밝혀졌습니다. 우리는 막의 구조가 어느 정도 체를 연상시킨다고 가정해야 했습니다. 즉, 막에는 기공이나 비지질 부분, 그리고 어쩌면 둘 다를 갖추고 있다고 가정해야 했습니다. 또한 다양한 이온이 통과하는 특성을 설명하기 위해 막에 전하를 운반하는 영역이 있다고 가정했습니다. 마지막으로, 특히 순수 지방 구성과 양립할 수 없는 막의 습윤성을 나타내는 데이터가 나타났기 때문에 단백질 성분도 이 가상의 막 구조 계획에 도입되었습니다.

이러한 관찰과 가설은 J. Danielli가 1940년에 제안한 세포막 모델에 요약되어 있습니다. 이 모델에 따르면, 막은 두 개의 단백질 층으로 덮인 지질 분자의 이중층으로 구성됩니다. 지질 분자는 서로 평행하지만 막의 평면에 수직으로 놓여 있으며, 전하를 띠지 않은 끝 부분은 서로 마주하고 전하를 띤 그룹은 막 표면을 향합니다. 이러한 전하를 띤 말단에는 막의 외부 및 내부 표면에 신경총을 형성하는 단백질 사슬로 구성된 단백질 층이 흡착되어 일정한 탄력성과 기계적 손상에 대한 저항력은 물론 낮은 표면 장력을 부여합니다. 지질 분자의 길이는 약 30옹스트롬이고, 단분자 단백질층의 두께는 10옹스트롬입니다. 따라서 Danielli는 세포막의 전체 두께가 대략 80옹스트롬이라고 믿었습니다.

전자 현미경을 사용하여 얻은 결과는 Danielli가 만든 모델의 정확성을 확인했습니다. Robertson이 얻은 전자 현미경 사진을 기반으로 연구된 "기본 막"은 모양과 크기가 Danielli의 예측과 일치하며 많은 세포에서 관찰되었습니다. 다양한 방식. 약 20옹스트롬 두께의 두 개의 더 어두운 줄무늬를 구별하는 것이 가능하며, 이는 모델의 두 단백질 층에 해당할 수 있습니다. 이 두 줄무늬는 지질층에 해당하는 35옹스트롬 두께의 더 가벼운 코어로 분리됩니다. 75옹스트롬에 해당하는 멤브레인의 총 두께는 모델에서 제공한 값과 상당히 가깝습니다.

이 모델의 일반적인 대칭을 깨지 않으면서 막의 ​​내부 표면과 외부 표면의 화학적 성질의 차이를 고려하기 위해 보완되어야 합니다. 이는 일부 관찰에서 밝혀진 막의 내부 표면과 외부 표면 사이의 화학적 구배의 존재를 설명할 수 있습니다. 또한 우리는 많은 세포가 탄수화물을 함유한 점액단백질 막으로 덮여 있으며 그 두께는 세포 유형에 따라 다르다는 것을 알고 있습니다. 이 층이 투과성에 영향을 미치는지 여부에 관계없이 다음과 같은 역할을 한다고 가정할 수 있습니다. 중요한 역할음세포증에서.

멤브레인의 이러한 구조적 특징 외에도, 말하자면 "단면"에서 투과성을 연구할 때 그 구조가 다른 방향에서 이질적인 것으로 나타났습니다. 예를 들어, 세포막은 크기가 알려진 한계를 초과하지 않는 입자를 통과시키는 동시에 점점 더 많은 입자를 유지하는 것으로 알려져 있습니다. 큰 입자, 이는 이들 막에 기공이 존재함을 시사합니다. 지금까지 전자현미경 연구를 통해 기공의 존재는 확인되지 않았다. 이러한 기공은 매우 작고 서로 매우 멀리 위치하여 전체 면적이 막 전체 표면의 1/1000을 초과하지 않는다고 가정하기 때문에 이는 놀라운 일이 아닙니다. 막을 체라고 부르면 이 체에는 구멍이 거의 없다는 점을 덧붙여야 합니다.

훨씬 더 중요한 상황은 많은 세포가 한 물질을 다른 물질과 구별할 수 있게 하는 높은 선택 능력을 설명하기 위해서는 막의 여러 부분에서 서로 다른 화학적 특이성을 가정할 필요가 있다는 것입니다. 예를 들어 일부 효소는 세포 표면에 국한되어 있다는 것이 밝혀졌습니다. 명백히 이들의 기능은 막을 통과할 수 있는 가용성 유도체로 막에 불용성인 물질을 전환시키는 것입니다. 한 물질에 투과성이 있는 세포가 다른 물질을 통과시키지 못하는 경우가 많은데, 이는 첫 번째 물질에 가깝고 분자 크기나 전기적 특성이 유사합니다.

따라서 우리는 얇은 세포막이 세포에 들어오고 나가는 물질의 이동을 적극적으로 방해하도록 설계된 다소 복잡한 장치임을 알 수 있습니다. 이러한 장치는 이러한 움직임이 주로 수행되는 데 도움이 되는 능동적 전송 프로세스에 절대적으로 필요합니다. 이러한 "상향" 방향의 움직임이 일어나기 위해서는 세포가 수동적 이동의 힘에 맞서 행동해야 합니다. 그러나 많은 과학자들의 노력에도 불구하고 세포 대사의 결과로 방출되는 에너지가 세포막을 통해 다양한 물질을 운반하는 데 사용되는 메커니즘은 아직 밝혀내지 못했습니다. 이러한 에너지 전달에는 다양한 메커니즘이 관여할 가능성이 있습니다.

활성 이온 수송 문제가 가장 큰 관심을 끌고 있습니다. 100년 전에 생물학자들은 막의 외부 표면과 내부 표면 사이에 전위차가 존재한다는 것을 알고 있었습니다. 거의 동시에 그들은 이 전위차가 이온의 수송과 분포에 영향을 미친다는 것을 알고 있었습니다. 그러나 최근에야 그들은 이러한 전위차 자체가 발생하고 활성 이온 수송에 의해 유지된다는 사실을 이해하기 시작했습니다.

이 문제의 중요성은 많은 세포의 세포질이 나트륨보다 훨씬 더 많은 칼륨을 함유하고 있음에도 불구하고 이 두 이온 함량의 비율이 정확히 반대인 환경에서 살아야 한다는 사실에서 입증됩니다. 예를 들어 혈장에는 칼륨보다 나트륨이 20배 더 많이 포함되어 있고, 적혈구에는 나트륨보다 칼륨이 20배 더 많이 포함되어 있습니다. 적혈구 막은 비록 낮기는 하지만 나트륨 및 칼륨 이온 모두에 대해 잘 정의된 수동 투과성을 가지고 있습니다. 이러한 투과성이 자유롭게 나타난다면 나트륨 이온은 세포 안으로 흘러 들어가고 칼륨 이온은 세포 밖으로 흘러나오기 시작할 것입니다. 따라서 기존 이온 비율을 유지하려면 세포는 50배 농도 구배에 대해 지속적으로 나트륨 이온을 "펌프 아웃"하고 칼륨 이온을 축적해야 합니다.

능동수송을 설명하기 위해 제안된 대부분의 모델은 일부 운반체 분자가 존재한다는 가정을 기반으로 합니다. 이러한 여전히 가상적인 운반체는 막의 한 표면에 위치한 이온과 결합하여 이러한 형태로 막을 통과한 다음 다시 막의 다른 표면에 이온을 방출한다고 가정됩니다. 이러한 화합물(이온이 부착된 운반체 분자)의 이동은 이온 자체의 이동과 대조적으로 "하향" 방향, 즉 화학적 농도 구배에 따라 발생하는 것으로 믿어집니다.

1954년 T. Shaw가 만든 그러한 모델 중 하나는 막을 통한 칼륨 및 나트륨 이온의 이동을 설명할 수 있을 뿐만 아니라 이들 사이의 연관성을 확립하는 것도 가능하게 합니다. Shaw의 모델에 따르면 칼륨 및 나트륨 이온(K + 및 Na + )은 이온 특이적 지용성 운반체(X 및 Y)에 의해 막을 통해 운반됩니다. 이 경우 형성된 화합물(CA 및 NaY)은 막을 통해 확산될 수 있는 반면, 막은 자유 운반체에 불투과성입니다. 막의 외부 표면에서 나트륨 운반체는 칼륨 운반체로 전환되어 에너지를 잃습니다. 막의 내부 표면에서 칼륨 운반체는 세포 대사 과정에서 발생하는 에너지의 수용으로 인해 다시 나트륨 운반체로 변합니다(이 에너지 공급원은 아마도 분자에 인산염 결합이 포함된 에너지가 풍부한 화합물일 것입니다).

이 모델의 가정 중 상당수는 실험적으로 확인하기 어렵고 모든 사람이 이를 받아들이는 것은 아닙니다. 그럼에도 불구하고 우리는 이 모델 자체가 능동적 전달 현상의 복잡성을 보여주기 때문에 이를 언급할 필요가 있다고 생각했습니다.

생물학자들은 세포막을 통과하는 물질의 이동과 관련된 물리적 힘의 복잡한 작용을 해독하기 오래 전에 이미 세포가 "식사하는 동안" 세포를 관찰하고 있었습니다. 안에 XIX 후반세기에 Ilya Mechnikov는 처음으로 백혈구(백혈구)가 박테리아를 잡아먹는 방식을 보고 "식세포"라는 이름을 붙였습니다. 1920년에 A. Schaeffer는 아메바가 희생자를 잡는 방법을 묘사했는데, 이 그림은 고전이 되었습니다. 덜 명확하게 표현된 음세포증 과정은 1931년에 W. Lewis에 의해 처음 발견되었습니다. 저속 촬영 사진을 사용하여 조직 배양에서 세포의 거동을 연구하는 동안 그는 세포 주변에서 세포막이 너무 격렬하게 물결 모양으로 자라는 것을 발견했습니다. 때때로 그들은 압축된 주먹처럼 닫혀 마치 거품처럼 매체의 일부를 포착했습니다. 루이스는 이 모든 것이 음주 과정과 매우 유사하다는 사실을 발견하여 이 현상에 상응하는 이름인 "음세포증"을 생각해 냈습니다.

루이스의 발견은 1934년 S. Mahet과 W. Doyle이 아메바에서 관찰한 유사한 현상을 보고한 연구를 제외하고는 처음에는 관심을 끌지 못했습니다. 음세포증은 금세기 중반에 전자현미경 연구를 통해 그러한 섭취가 훨씬 더 널리 퍼졌다는 사실이 밝혀질 때까지 단지 호기심 많은 사실로 남아 있었습니다.

아메바 및 조직 배양 세포에서는 음세포증이 관찰될 수 있습니다. 일반현미경. 전자현미경의 고해상도 덕분에 다른 많은 유형의 세포에서도 미세한 소포의 형성이 관찰되었습니다. 와 함께 생리학적 점가장 많은 것 중 하나 흥미로운 예신장과 장의 솔 상피 세포는 이런 종류입니다. 다양한 물질을 세포로 가져 오는 소포가 솔 경계의 기저부에 형성되며, 이 상피의 이름이 붙여졌습니다. 음세포증 또는 식균작용의 기본 특징은 모든 세포에서 동일합니다. 세포막의 일부가 세포 표면에서 분리되어 액포 또는 소포를 형성하며, 이는 주변에서 떨어져 나와 세포로 이동합니다.

음세포증(pinocytosis) 동안 형성된 소포의 크기는 매우 다양합니다. 아메바와 조직 배양에서 채취한 세포에서 새로 분리된 음세포 액포의 평균 직경은 1-2 마이크론입니다. 우리가 전자현미경으로 탐지할 수 있는 액포의 크기는 0.1에서 0.01 마이크론까지 다양합니다. 종종 그러한 액포는 서로 합쳐지고 크기가 자연스럽게 증가합니다. 대부분의 세포에는 수많은 다른 액포와 과립이 포함되어 있기 때문에 음세포성 액포는 일종의 "태그"가 제공되지 않으면 곧 시야에서 사라집니다. 물론 식균 작용 중에 형성된 액포는 훨씬 더 크며 전체 박테리아 세포, 원생 동물 세포 및 식세포의 경우 파괴된 조직 조각을 수용할 수 있습니다.

아메바에 대한 간단한 실험을 바탕으로, 환경에 특정 특정 물질이 존재함으로써 발생하기 때문에 화농증은 어떤 조직에서도, 언제든지 관찰될 수 없다는 것을 확신할 수 있습니다. 깨끗한 물에서는 아메바에서는 음세포증이 발생하지 않습니다. 어떤 경우에도 현미경으로는 감지할 수 없습니다. 아메바가 있는 물에 설탕이나 다른 탄수화물을 첨가하면 아무 일도 일어나지 않습니다. 염분, 단백질 또는 일부 아미노산이 첨가되면 음세포증이 시작됩니다. S. Chapman-Andersen은 아메바에서 유발된 음세포증이 원인 요인의 특성에 관계없이 약 30분 동안 지속될 수 있으며, 이 시간 동안 최대 100개의 음세포증식 채널이 형성되고 해당 수의 액포가 삼켜진다는 사실을 발견했습니다. . 그러면 음세포증가가 멈추고 3-4시간 후에만 재개될 수 있습니다. Chapman Andersen에 따르면 이는 음세포증가 30분 후에 함입이 가능한 외막의 모든 영역이 사용된다는 사실로 설명됩니다.

또한 Chapman-Andersen은 다음 문제를 해결하는 데 도움을 주었습니다. 오래된 질문즉, 생리학적 관점에서 식세포작용과 음세포작용은 동일한 과정임을 보여주었다. 그녀의 실험에서 아메바는 먼저 이러한 미생물이 가득한 환경에서 포획할 수 있는 만큼의 식용 섬모를 식균할 수 있는 기회를 얻었습니다. 그런 다음 음세포증 유발 인자가 포함된 배지로 옮겨졌습니다. 이 아메바는 단지 몇 개의 관(보통 수의 10% 미만)만 형성할 수 있다는 것이 밝혀졌습니다. 반대로, 음세포작용 능력을 모두 소진한 아메바는 일반적으로 음식으로 사용하는 유기체가 포함된 배지로 옮겨졌을 때 식작용을 하지 않았습니다. 따라서 두 경우 모두 막 표면이 제한 요소인 것으로 보입니다.

S. Bennett는 1956년에 음세포증이 세포막 표면의 유도 분자나 이온의 흡착에 의해 발생한다고 제안했습니다. 이 가정은 많은 연구자들의 연구에서 완전히 확인되었습니다. 아메바에서는 점액으로 구성되고 아메바 전체를 감싸는 특수 껍질에서 흡착이 일어난다는 것은 의심의 여지가 없습니다. 그러한 막은 다른 많은 세포에도 존재한다고 가정하므로, 모든 경우에 유사한 기능을 수행하는지 알아내는 것은 흥미로울 것입니다.

유도 물질을 세포에 도입하는 소포는 또한 일정량을 세포에 도입합니다. 액체 매질. Chapman-Andersen과 저자는 두 물질(인덕터 또는 액체) 중 어느 물질에 속하는지 확인하기 위해 "이중 라벨" 실험을 수행했습니다. 주요 역할. 유도물질로 방사성 동위원소로 표지된 단백질과 또 다른 방사성 표지가 붙은 설탕이 함유된 배지에 아메바를 넣어 흡수된 액체의 양을 확인할 수 있었습니다. 우리는 흡수를 유도하는 물질뿐만 아니라 주요 소비 물질이 단백질이라면 액포 내 단백질의 상대적 함량은 배지 내 단백질 함량보다 높아야 한다고 가정했습니다. 그래서 그것은 밝혀졌습니다. 그러나 이 현상의 규모는 우리의 예상을 크게 뛰어 넘었습니다. 총 30분 이내에 흡수된 단백질은 아메바 전체 질량의 약 25%에 해당합니다. 이것은 표면에 흡착된 물질이 음세포증 동안 세포에 가장 중요하다는 것을 나타내는 매우 인상적인 식사입니다.

그러나 액포에 들어 있는 음식물은 세포 외부에 있는 것으로 간주해야 합니다. 왜냐하면 음식물이 들어 있는 경우는 외막의 일부이기 때문입니다. 우리는 이러한 외부 환경과의 소통이 세포의 대사기관에 원료를 제공할 수 있는지, 그렇다면 어떻게 제공할 수 있는지 알아내야 합니다. 액포에서 세포질로 물질을 전달하는 가장 간단한 방법은 세포질 효소의 작용으로 막을 용해시키는 것입니다. 그러나 전자현미경 데이터는 이러한 가정을 확증하지 않습니다. 스테이크 액포를 형성하는 막이 사라지는 것을 관찰하는 것은 결코 불가능합니다.

막은 분명히 보존되어 있으므로 음세포증 연구의 주요 임무는 막의 투과성을 연구하는 것입니다. 음세포성 소포가 물을 세포질로 방출한다는 것은 의심의 여지가 없습니다. 이는 액포의 눈에 띄는 수축으로 확인됩니다. J. Marshall과 저자는 아메바에서 수축이 액포 내용물 농도의 점진적인 증가를 동반한다는 것을 보여주었습니다. 원심분리 방법을 사용하면 음세포증 후 처음 몇 시간 동안 액포의 밀도가 주변 세포질의 밀도에 비해 지속적으로 증가한다는 것이 확인되었습니다. 궁극적으로 이러한 액포는 원심분리 시 크기와 행동이 미토콘드리아와 유사한 세포질 과립으로 발전합니다.

또한 액포막은 물뿐만 아니라 포도당과 같은 저분자량 물질에도 투과성이 있다는 것이 밝혀졌습니다. Chapman-Andersen과 저자는 방사성 포도당을 사용하여 음세포증가 동안 흡수된 포도당이 빠르게 액포를 떠나 세포질 전체에 고르게 분포된다는 사실을 발견했습니다. 이 포도당이 들어갑니다. 정상적인 프로세스마치 세포에 들어간 것처럼 세포에서 일어나는 대사 평소대로- 세포 표면으로부터의 확산의 결과; 신진대사의 산물인 방사성 이산화탄소는 곧 아메바 배설물의 산물 중에 나타납니다. Chapman-Andersen과 D. Prescott은 일부 아미노산에 대해 동일한 결과를 얻었습니다. 따라서 음세포증의 도움으로 세포에 작은 분자를 가진 물질을 "공급"할 수 있다는 것은 의심의 여지가 없습니다. 큰 분자를 "공급"하는 실험은 아직 수행되지 않았습니다.

이러한 결과는 막 투과성에 일부 변화가 발생함을 시사합니다. 이 변화는 전자현미경으로는 볼 수 없습니다. 막은 음세포증 전후 모두 동일하게 나타납니다. 그러나 액포의 내벽을 둘러싸고 있는 점액 껍질이 벗겨져 그 위에 흡착된 물질과 함께 액포 중앙에 작은 덩어리 형태로 남아 있다는 보고가 있습니다.

동시에, 아마도 매우 중요한 또 다른 현상이 발생합니다. 작은 2차 액포가 1차 액포에 형성되고, 1차 액포에서 떨어져 나와 세포질로 이동합니다. 우리는 일차 액포의 내용물이 세포질 전체에 분포되는 과정에서 이 과정의 역할을 판단할 기회가 아직 없습니다. 한 가지 분명한 사실은 이러한 미세 액포의 막에서 투과성 관련 과정이 발생하더라도 세포 내부의 막 표면적이 엄청나게 증가하기 때문에 그 발생이 크게 촉진된다는 것입니다. 2차 액포도 선택적 투과성의 생성에 참여하여 1차 액포에서 일부 물질을 운반하고 나머지는 그 안에 남겨둘 가능성이 있습니다.

음세포증을 주요 원인 중 하나로 설명하려고 할 때 발생하는 주요 어려움 생리적 과정세포에서 발생하는 것은 특이성이 전혀 없다는 것입니다. 사실, 특정 박테리아를 흡수하기 위해 항체에 의해 감작된 식세포의 활동은 높은 특이성을 나타냅니다. A. Tyler는 수정 중에 난자에 의한 정자의 음세포 섭취가 발생한다고 믿습니다. 이는 난자와 정자 표면의 특정 물질의 상호 작용으로 시작되는 과정입니다. 그러나 일반적으로 말하면, 환경으로부터 흡착된 물질과 액체를 기계적으로 포집하는 것은 아마도 선택의 여지 없이 일어날 것입니다. 그 결과 쓸모 없거나 유해한 물질이 종종 세포에 들어갈 가능성이 있습니다.

아마도 어딘가에 더 선택적인 메커니즘이 있을 것입니다. 능동 또는 수동 선택이 세포에서 발견되는 액포와 소포를 둘러싸는 막에서 일어난다고 가정하는 것이 가장 쉽습니다. 이 경우 음세포증은 막을 통과하는 수송을 배제하는 과정이 아니라, 그러한 수송을 보완하는 과정으로 간주되어야 한다. 주요 임무는 광범위한 것을 만드는 것입니다. 내부 표면, 수동적 및 능동적 전달과 관련된 힘의 활동은 세포 표면 자체보다 훨씬 더 효과적으로 나타날 수 있으며 동시에 위험이 적다누출로 인한 물질 손실.

질문 1. 세포 외막의 기능은 무엇입니까?

외부 세포막은 이중 지질층과 단백질 분자로 구성되며, 그 중 일부는 표면에 위치하고 일부는 지질의 두 층을 모두 통과합니다.

외부 세포막은 다음과 같은 기능을 수행합니다. 보호 기능, 셀을 외부 환경과 분리하여 내용물의 손상을 방지합니다.

또한, 외부 세포막은 세포 안팎으로 물질의 수송을 보장하고 세포가 서로 상호 작용할 수 있도록 합니다.

질문 2. 다양한 물질이 어떤 경로로 세포 안으로 침투할 수 있나요?

물질은 여러 가지 방법으로 외부 세포막을 관통할 수 있습니다.

첫째, 단백질 분자로 형성된 가장 미세한 채널을 통해 나트륨, 칼륨, 칼슘 이온과 같은 물질의 작은 이온이 세포 안으로 들어갈 수 있습니다.

둘째, 물질은 식세포작용이나 음세포작용에 의해 세포 안으로 들어갈 수 있습니다. 음식물 입자는 대개 이런 식으로 들어갑니다.

질문 3. 음세포증은 식균작용과 어떻게 다른가요?

음세포증에서는 외막의 돌출부가 액체 방울을 포착하고 식균작용에서는 고체 입자를 포착합니다.

질문 4. 식물세포에는 왜 식세포작용이 없나요?

식균 작용 동안 음식물 입자가 세포의 외막에 닿고 입자가 막으로 둘러싸인 세포로 들어가는 곳에 함입이 형성됩니다. 식물 세포는 세포막 위에 조밀하고 비가소성인 셀룰로오스 막을 갖고 있어 식세포작용을 방지합니다.

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"동물 세포"라는 주제에 대한 7학년 생물학 시험은 교과서에 따라 V. M. Kostantinov, V. G. Babenko, V. S. Kuchmenko가 작성했습니다. 시험 작성: Gigant MBOU 중등학교 2번 생물학 교사 Galina Kirillovna Emelyanova 마을, 살스키 지구 로스토프 지역 동물 세포 소기관의 이름과 그 기능을 연결하세요. A B C D E 4 3 1 4 2 A, B, D, E 세포학은 세포의 과학, 구조,
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시험: “원핵세포” 1. 원핵생물과 진핵생물 모두에 존재하는 세포의 구조적 구성요소를 명명하십시오: A) 리소좀; D) 소포체; B) 골지체; D) 미토콘드리아. B) 외부 원형질막; 2. 대표자가 외부 원형질막을 가지고 있지 않은 체계적인 유기체 그룹을 지정하십시오. A) 원핵생물; B) 진핵생물. B) 바이러스; 3. 아래 나열된 유기체 중 한 개를 제외한 모든 유기체가 하나의 그룹으로 결합되는 특성을 결정하십시오. 그 중 "추가" 유기체를 표시하십시오. A) 이질 아메바; D) 콜레라 비브리오; B) 스피로헤타; D) 포도상 구균. B) 대장균; 4.

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막을 통한 수송은 매우 중요합니다. 왜냐하면... 그것은 다음을 제공합니다:

• 해당 pH 값 및 이온 농도
• 영양분의 전달
• 유독성 폐기물 제거
• 각종 유용물질 분비
• 신경과 근육 활동에 필요한 이온 구배를 생성합니다.

막을 통한 대사 조절은 막의 물리적, 화학적 특성과 이를 통과하는 이온 또는 분자에 따라 달라집니다.
물은 세포 안팎으로 이동하는 주요 물질입니다.

생명체와 시스템 모두에서 물의 움직임 무생물의 자연체적 흐름과 확산의 법칙을 따릅니다.

확산 징후: 각 분자는 다른 분자와 독립적으로 움직입니다. 이러한 움직임은 혼란스럽습니다. 확산은 느린 과정이다. 그러나 혈장 흐름과 대사 활동으로 인해 속도가 가속화될 수 있습니다. 일반적으로 물질은 세포의 한 부분에서 합성되고 다른 부분에서 소비됩니다. 저것. 농도 구배가 설정되고 물질이 생성 장소에서 소비 장소까지 구배를 따라 확산될 수 있습니다. 유기 분자는 일반적으로 극성입니다. 그러므로 세포막의 지질 장벽을 통해 자유롭게 확산될 수 없습니다. 그러나 이산화탄소, 산소 및 기타 지용성 물질은 막을 자유롭게 통과합니다. 물과 일부 작은 이온은 양방향으로 통과합니다.

세포막.

세포는 모든 면이 단단하게 맞는 막으로 둘러싸여 있으며, 이 막은 겉보기에 약간의 가소성으로 모양의 변화에 ​​적응합니다. 이 막을 원형질막 또는 플라스마렘마(그리스어 플라즈마 - 형태, 보조정리 - 껍질)라고 합니다.

세포막의 일반적인 특성:

1. 다양한 유형의 멤브레인은 두께가 다양하지만 대부분의 경우 멤브레인 두께는 5 - 10nm입니다. 예를 들어 원형질막의 두께는 7.5nm입니다.
2. 막은 지단백질 구조(지질 + 단백질)입니다. 일부 지질 및 단백질 분자는 외부 표면에 탄수화물 성분(글리코실 그룹)이 부착되어 있습니다. 일반적으로 막 내 탄수화물의 비율은 2~10%입니다.
3. 지질은 이중층을 형성합니다. 이는 분자에 극성 머리와 비극성 꼬리가 있다는 사실로 설명됩니다.
4. 막 단백질의 성능 다양한 기능: 물질 수송, 효소 활성, 전자 전달, 에너지 전환, 수용체 활성.
5. 당단백질의 표면에는 글리코실기(안테나와 유사한 분지형 올리고당 사슬)가 있습니다. 이러한 글리코실 그룹은 인식 메커니즘과 연관되어 있습니다.
6. 멤브레인의 양면은 구성과 특성 모두에서 서로 다를 수 있습니다.

세포막의 기능:

• 환경으로부터 세포 내용물의 제한
• 규제 대사 과정세포-환경 경계에서
• 세포 성장과 분화를 조절하는 호르몬 및 외부 신호 전달
• 세포 분열 과정에 참여.

세포내이입과 세포외이입.

세포내이입과 세포외유출은 다양한 물질이 막을 통해 세포 안으로(세포내이입) 또는 세포 밖으로(세포외유출) 운반되는 두 가지 활성 과정입니다.
세포내이입 동안 원형질막은 함입 또는 성장을 형성하고, 끈으로 묶어지면 소포 또는 액포로 변합니다. 세포내이입에는 두 가지 유형이 있습니다.
1. 식균 작용 - 고체 입자의 흡수. 식세포작용을 수행하는 특수 세포를 식세포라고 합니다.

2. 음세포증 - 액체 물질(용액, 콜로이드 용액, 현탁액)의 흡수. 이로 인해 매우 작은 기포가 형성되는 경우가 많습니다(미소음세포증).
세포외이입은 세포내이입의 반대 과정입니다. 이러한 방식으로 호르몬, 다당류, 단백질, 지방 방울 및 기타 세포 생성물이 제거됩니다. 그들은 막 경계 소포로 둘러싸여 있으며 원형질막에 접근합니다. 두 막이 융합되고 소포의 내용물이 세포 주변 환경으로 방출됩니다.

막을 통해 물질이 세포에 침투하는 유형.
분자는 단순 확산, 촉진 확산, 능동 수송이라는 세 가지 다른 과정을 통해 막을 통과합니다.

단순확산은 수동수송의 한 예이다. 그 방향은 막 양쪽의 물질 농도 차이(농도 구배)에 의해서만 결정됩니다. 단순 확산을 통해 비극성(소수성) 물질, 지용성 물질 및 전하를 띠지 않는 작은 분자(예: 물)가 세포 안으로 침투합니다.
세포에 필요한 대부분의 물질은 막에 담긴 수송 단백질(담체 단백질)을 사용하여 막을 통해 운반됩니다. 모든 수송 단백질은 막을 가로질러 연속적인 단백질 통로를 형성하는 것으로 보입니다.
운반체에 의한 수송에는 촉진 확산과 능동 수송이라는 두 가지 주요 형태가 있습니다.
촉진 확산은 농도 구배에 의해 발생하며 분자는 이 구배에 따라 이동합니다. 그러나 분자가 전하를 띠면 농도 구배와 막을 통과하는 전체 전기 구배(막 전위)에 의해 수송이 영향을 받습니다.
능동 수송은 ATP의 에너지를 사용하여 농도 구배 또는 전기화학적 구배에 반대하여 용질을 수송하는 것입니다. 물질이 반대 방향으로 확산하려는 자연스러운 경향에 반대하여 움직여야 하기 때문에 에너지가 필요합니다.

Na-K 펌프.

동물 세포에서 가장 중요하고 가장 잘 연구된 능동 수송 시스템 중 하나는 Na-K 펌프입니다. 대부분의 동물세포는 나트륨 이온과 칼륨 이온의 농도 구배를 다르게 유지합니다. 다른 측면원형질막: 낮은 농도의 나트륨 이온과 높은 농도의 칼륨 이온이 세포 내부에 남아 있습니다. Na-K 펌프를 작동하는 데 필요한 에너지는 호흡 중에 생성된 ATP 분자에 의해 공급됩니다. 전체 유기체에 대한 이 시스템의 중요성은 휴식 중인 동물에서 ATP의 1/3 이상이 이 펌프의 작동을 보장하는 데 소비된다는 사실로 입증됩니다.

Na-K 펌프 작동 모델. ㅏ.세포질의 나트륨 이온은 수송 단백질 분자와 결합합니다. 비.단백질에 인산기(P)가 추가되고 ADP가 방출되는 ATP 관련 반응입니다. 안에.인산화는 단백질 구조의 변화를 유도하여 세포 외부로 나트륨 이온을 방출합니다. G.세포외 공간의 칼륨 이온은 수송 단백질(D)에 결합하는데, 이 형태에서는 나트륨 이온보다 칼륨 이온과 결합하는 데 더 적합합니다. 이자형. 인산염 그룹단백질에서 절단되어 원래 형태로 복원되고 칼륨 이온이 세포질로 방출됩니다. 수송 단백질은 이제 세포 밖으로 또 다른 나트륨 이온을 운반할 준비가 되었습니다.