مواضيع المحاضرة:
background image

 

 

18

 

 

A plasma membrane enclose every cell : 

1-  Unicellular organism. 
2-  Multicellular organism. 

 

It is the edge of life; the boundary that separates the living cell from its nonliving 
surrounding (8 nm thick).   

 

 Biological membranes are selectively Permeable 

 

EVOLUTION OF MEMBRANE MODELES

A-  The Davson- Danieli model 1935 was a sandwiched –a phospholipids bilayer 

between two protein layers. With later modifications, this model was widely 
accepted until 1970. 

 

Not all the membranes look alike in EM, they have different functions, differ in 
chemical composition and structure. 

 

In 1972 , S. Singer and G. Nicolson proposed that membrane proteins are dispersed 
and individually inserted into the phospholipids bilayer  ,so the membrane is a 
mosaic of protein molecules  bobbing in a fluid bilayer of phospholipids: hence the 
term fluid mosaic model  

 

Fluid ----- not static, not solid sheets of molecules, molecules exchanging places with 
neighbors. 

 

Mosaics of structure and function—The P M and the M of the various organelles 
have their unique collections of proteins ex. 50 kinds of proteins found  in P M of R. 
Blood.   

 

Part of membrane is fluid phospholipids - bilayers in which protein molecules are 
either partially or wholly embedded. The mosaic distribution (an irregular pattern) of 
proteins is supported by E.M. of freeze-fractured membrane. 

 

In a membrane, the hydrophilic heads of the phospholipids molecules face the 
intracellular and extra cellular fluids. The hydrophobic tails face each other in the 
membrane interior. 
 

Phospholipids is an amphipathic molecule( has both a hydrophilic region & 
hydrophobic )

 

The other types of lipids in P.m.*Glycolipids the hydrophilic head is a variety of 
sugars joined to form a straight or branch chain 


background image

 

 

19

 

 

And *Cholesterol reduces the permeability of the membrane to most biological 
molecules; helps to keep the membrane fluid by hindering close packing of pho. 
Lipids.  
  

 

The fluidity of a phospholipids bilayer has the consistency of olive oil. Phospholipid 
moves along the plan the membrane quite rapidly, proteins are much larger than 
lipids.  

 

 

 


background image

 

 

21

 

Proteins: 

 

Transmembrane proteins have hydrophilic region embedded within the have 
hydrophilic region embedded within the membrane and hydrophilic regions that 
project from both surfaces of the bilayer: 

 

Many P.M. proteins are glycoproteins (have an attached carbohydrate chains). 

 

Other proteins, on the cytoplasmic side or the other surface side of the membrane 
*Peripheral membrane proteins

 

The plasma membrane is asymmetrical; the two halves are not identical. 

 

The carbohydrate chains of the glycolipids and glycoproteins form a carbohydrate 
coat that envelops the outer surface of the plasma membrane. 

 

The carbohydrate chains of the glycolipids and glycoproteins serve as the 
"fingerprints
" of the cells .The glycolipids and glycoproteins vary from species  to 
species , from individual to other of the same species and from cell to cell in the same 
individual . 

 

They make cell-cell recognition possible (the ability of a cell to determine if other 
cells it encounters are alike or different from itself). Transplanted tissues are often 
rejected by the body
. This because the immune system is able to recognize that 
tissue as foreign tissues. cells don't have the same glycolipids and glycoprotein , so 
they are involved in marking the cells as belonging to a particular individual and 
tissue. 

 

Thus, the entire outside surface of the cell has a loose carbohydrate coat called the 
Glycocalyx .
 

 

The important functions of carbohydrate moieties :

 

1-  Many  of  them  have  a  negative  electrical  charge  that  repels  other  negative  

objects . 

2-   The  glycoclyx  of  some  cells  attaches  to  the  glycoclyx  of  the  other  cells,  thus 

attaching cells to one other 

3-   Many  of  carbohydrates  act  as  receptor  substances  for  binding  hormones  ex. 

Insulin; 

4-   Some carbohydrate moieties enter into immune reactions . 

 

Table 3.2 Functions of the Glycocalyx  

  Protection: Cushions the plasma membrane and protects it from physical and 

chemical injury. 


background image

 

 

21

 

  Immunity to Infection: Enables the immune system to recognize and selectively 

attack foreign organisms 

  Defense Against Cancer :Changes in the glycocalyx of cancerous cells enable the 

immune system to recognize and destroy them 

  Transplant Compatibility: Forms the basis for compatibility of blood transfusions, 

tissue grafts, and organ transplants 

  Cell Adhesion :Binds cells together so that tissues do not fall apart 
  Fertilization: Enables sperm to recognize and bind to eggs 
  Embryonic Development: Guides embryonic cells to their destinations in the body.  

 

How molecules cross the plasma membrane: 

 

Plasma membrane is Semi permeable (allow some molecule to pass through it) some 
molecules (lipid- soluble compound, water and gases) diffuses across the membrane 
from the area of higher concentration to the area of lower concentration. No ATP 
requires. 

 

The diffusion of water across differentially permeable membrane is called Osmosis. 

 

Osmosis occurs in living organism. ex. Water is absorbed from the human large 
intestine , is retained by the kidneys , and is taken up by blood. 

 

Tonicity: the strength of a solution in relationship to Osmosis. 
 

 

 

Other molecules are transported across the membrane by carrier proteins Facilitated 
transport, 
a carrier proteins assists the movement of a molecule down its 
concentration gradient .No energy is required. 

 

 Active transport  , a carrier proteins acts as a pump that causes a substance  to move 
against its concentration gradient .The Na

+

--  K

+

 pump carries 3Na

+

 to the outside of 

the cell and K to the inside of the cell. Energy in the form of ATP molecules is 
required for active transport to occur  


background image

 

 

22

 

 


background image

 

 

23

 

 

 

 


background image

 

 

24

 

Functional Systems of the Cell: 

 

What about the transport of molecules such as Polysaccharides or Polynucleotide? 

 

They can enter and exit a membrane by Exocytosis and Endocytosis. 

 

Endocytosis:   
A-  phagocytosis    
B-  Pinocytosis   
C-  Receptor – mediated endocytosis  

 

Pinocytosis is the only means by which most large macromolecules, such as most 
protein molecules, can enter cells. In fact, the rate at which pinocytotic vesicles form 
is usually enhanced when such macromolecules attach to the cell membrane 

Figure 

2-11

 demonstrates the successive steps of pinocytosis, showing three molecules of 

protein attaching to the membrane. These molecules usually attach to specialized 
protein receptors on the surface of the membrane that are specific for the type of 
protein that is to be absorbed. The receptors generally are concentrated in small pits 
on the outer surface of the cell membrane, called coated pits. On the inside of the 
cell membrane beneath these pits is to be absorbed. On the inside of the cell 
membrane beneath these pits is a latticework of fibrillar protein calledclathrin, as 
well as other proteins, perhaps including contractile filaments of actin and myosin 
 

 

 

 

The protein molecules have bound with the receptors, the surface properties of the 
local membrane change in such a way that the entire pit invaginates inward and the 
fibrillar proteins surrounding the invaginating pit cause its borders to close over the 
attached proteins, as well as over a small amount of extracellular fluid. Immediately 
thereafter, the invaginated portion of the membrane breaks away from the surface 
of the cell, forming a pinocytotic vesicle inside the cytoplasm of the cell. 


background image

 

 

25

 

 

 

Phagocytosis

   Phagocytosis occurs in much the same way as pinocytosis, except that it involves 

large particles rather than molecules. Only certain cells have the capability of 
phagocytosis, most notably the tissue macrophages and some of the white blood 
cells. 

   Phagocytosis is initiated when a particle such as a bacterium, a dead cell, or tissue 

debris binds with receptors on the surface of the phagocyte. In the case of bacteria, 
each bacterium is usually already attached to a specific antibody, and it is the 
antibody that attaches to the phagocyte receptors,. This intermediation of antibodies 
is called opsonization.

 

 

Phagocytosis occurs in the following steps

 

The cell membrane receptors attach to the surface ligands of the particle. 

 

The edges of the membrane around the points of attachment evaginate outward 
within a fraction of a second to surround the entire particle; then, progressively more 
and more membrane receptors attach to the particle ligands. All this occurs suddenly 
in a zipper-like manner to form a closed phagocytic vesicle. 

 

Actin and other contractile fibrils in the cytoplasm surround the phagocytic vesicle 
and contract around its outer edge, pushing the vesicle to the interior. 


background image

 

 

26

 

 

The contractile proteins then pinch the stem of the vesicle so completely that the 
vesicle separates from the cell membrane, leaving the vesicle in the cell interior in 
the same way that pinocytotic vesicles are formed. 

 

 

Locomotion of Cells

 

 THE most important type of movement that occurs in the body is that of the muscle 
cells in skeletal, cardiac, and smooth muscle, which constitute almost 50 percent of 
the entire body mass. Two other types of movement-ameboidlocomotion and ciliary 
movement
-occur in other cells. 
 

Ameboid Movement  

 

Typically, ameboid locomotion begins with protrusion of pseudopodium from one 
end of the cell. The pseudopodium project far out, away from the cell body, and 
partially secures itself in a new tissue area. Then the remainder of the cell is pulled 
toward the pseudopodium. 

Figure 2-16

 demonstrates this process, showing an 

elongated cell, the right-hand end of which is a protruding pseudopodium. The 
membrane of this end of the cell is continually moving forward, and the membrane 
at the left-hand end of the cell is continually following along as the cell moves. 
 

 

 


background image

 

 

27

 

Types of Cells That Exhibit Ameboid Locomotion: 

 

The most common cells are the white blood cells when they move out of the blood 
into the tissues to form tissue macrophages. Other types of cells, fibroblasts move 
into a damaged area to help repair the damage and even the germinal cells of the 
skin,, move toward a cut area to repair the opening. Finally, cell locomotion is  
especially important in development of the embryo and fetus after fertilization of an 
ovum. For instance, embryonic cells often must migrate long distances from their 
sites of origin to new areas during development of special structures. 

 

Cilia and Ciliary Movements 

 

 A second type of cellular motion, ciliary movement, is a whiplike movement of cilia 
on the surfaces of cells. This occurs in only two places in the human body: on the 
surfaces of the respiratory airways and on the inside surfaces of the uterine tubes 
(fallopian tubes) of the reproductive tract. In the nasal cavity and lower respiratory 
airways, the whiplike motion of cilia causes a layer of mucus to move at a rate of 
about 1 cm/min toward the pharynx, in this way continually clearing these 
passageways of mucus and particles that have become trapped in the mucus. In the 
uterine tubes, the cilia cause slow movement of fluid from the ostium of the uterine 
tube toward the uterus cavity; this movement of fluid transports the ovum from the 
ovary to the uterus. 

 

The cilium moves forward with a sudden, rapid whiplike stroke 10 to 20 times per 
second, bending sharply where it projects from the surface of the cell. Then it moves 
backward slowly to its initial position. The rapid forward-thrusting, whiplike 
movement pushes the fluid lying adjacent to the cell in the direction that the cilium 
moves; the slow, dragging movement in the backward direction has almost no effect 
on fluid movement. As a result, the fluid is continually propelled in the direction of 
the fast-forward stroke. Because most ciliated cells have large numbers of cilia on 
their surfaces and because all the cilia are oriented in the same direction, this is an 
effective means for moving fluids from one part of the surface to another. 

 


background image

 

 

28

 

ANIMAL CELLS HAVE AN EXTRACELLULLAR MATRIX

 

Is a meshwork of insoluble proteins with carbohydrate chains (glycoprotiens). 

 

The Ex. Matrix fills the spaces between animal cells & supports them. 

 

The Ex. Matrix influences the development, migration, shape& function of the cells 
.Collagen & Elastin fibers are the structural component of extra cellular matrix. 

 

Fibroectins & laminins are two adhesive proteins that play a dynamic role in 
influencing the behavior of the cells. They form "highways" that direct the migration 
of cell during development. Laminins were found to be necessary for the production 
of the milk by the mammary gland cell. 

  Proteoglycan are glycoproteins that are composed of carbohydrate chains 

containing amino sugars .Pro. Provide a packing gel that joins the various proteins in 
the matrix. 

 

Animal cells have Junction: 

Three types of junctions are seen between animal cells.                                                                 

1)  Adhesion junctions ( desmosom )                                                                                          

Desmosomes spot weld adjacent animal cells together .It found in heart , stomach & 

bladder . 

 

 


background image

 

 

29

 

2) Tight Junction 

 

  Seal membranes of adjacent animal cells together, preventing substances from 
moving through the spaces between the cells; in the intestine the digestive juices 
stay out of the body, and the kidneys the urine stay within the kidney tubules. 
 

 

3)  Gap junctions 

 

Are proteins complexes form channels in membranes, allowing communication 
between cytoplasm of adjacent animal cells by channel is lined by six plasma 
membrane proteins; in heart muscle & smooth muscle, because they permit a flow of 
ions that is required for the cells to contract. 
 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Mostafa Altae
المشاهدات: لقد قام 9 أعضاء و 114 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل