BIOMEMBRANE: ZGRADBA IN FUNKCIJE - BIOLOGIJA - 2026

V biomembrane so strukture, je zelo dinamična in selektivno predvsem lipidov narave, del celicah vseh živih bitij. V bistvu so odgovorni za določitev meja med življenjem in zunajceličnim prostorom, poleg tega, da na kontroliran način odločajo, kaj lahko vstopi in zapusti celico.

Lastnosti membrane (na primer fluidnost in prepustnost) neposredno določajo vrsta lipidov, nasičenost in dolžina teh molekul. Vsaka vrsta celic ima membrano z značilno sestavo lipidov, beljakovin in ogljikovih hidratov, kar ji omogoča, da opravlja svoje funkcije.

Vir: izpeljano delo: Dhatfield (pogovor) Cell_membrane_detailed_diagram_3.svg: * izpeljano delo: Dhatfield (pogovor) Cell_membrane_detailed_diagram.svg: LadyofHats Mariana Ruiz

Struktura

Trenutno sprejeti model za opis strukture bioloških membran se imenuje "tekoči mozaik". Razvila sta ga leta 1972 raziskovalca S. Jon Singer in Garth Nicolson.

Mozaik je združitev različnih heterogenih elementov. V primeru membran ti elementi vsebujejo različne vrste lipidov in beljakovin. Te komponente niso statične: nasprotno, za membrano je značilno, da je izjemno dinamična, kjer so lipidi in beljakovine v stalnem gibanju. "

V nekaterih primerih lahko najdemo ogljikove hidrate, zasidrane na nekaterih beljakovinah ali lipidih, ki tvorijo membrano. Nato bomo raziskali glavne sestavine membran.

-Lididi

Lipidi so biološki polimeri, sestavljeni iz ogljikovih verig, katerih glavna značilnost je netopnost v vodi. Čeprav izpolnjujejo več bioloških funkcij, najbolj izstopa njihova strukturna vloga v membranah.

Lipidi, ki lahko tvorijo biološke membrane, so sestavljeni iz apolarnega dela (netopnega v vodi) in polarnega dela (topnega v vodi). Te vrste molekul so znane kot amfipatične. Te molekule so fosfolipidi.

Kako se lipidi obnašajo v vodi?

Ko fosfolipidi pridejo v stik z vodo, je polarni del tisti, ki dejansko pride v stik z njo. V nasprotju s tem hidrofobni "repi" medsebojno delujejo in poskušajo ubežati tekočini. V raztopini lahko lipidi pridobijo dva vzorca organizacije: micele ali lipidne dvoplaste.

Micele so majhni agregati lipidov, kjer se polarne glave skupaj "gledajo" v vodo in repi to storijo med seboj znotraj krogle. Dvoslojni, kot pove že njihovo ime, sta dva sloja fosfolipidov, kjer se glave obrnejo proti vodi, repi vsake plasti pa se medsebojno povezujejo.

Te tvorbe nastanejo spontano. To pomeni, da ni potrebna nobena energija, ki bi spodbudila nastanek micelov ali dvoslojev.

Ta amfipatična lastnost je brez dvoma najpomembnejša od določenih lipidov, saj je omogočila delitev življenja.

Niso vse membrane enake

Niso vse biološke membrane enake glede na lipidno sestavo. Te se razlikujejo glede na dolžino ogljikove verige in nasičenost med njimi.

Z nasičenostjo mislimo na število vezi, ki obstajajo med ogljiki. Kadar obstajajo dvojne ali trojne vezi, je veriga nenasičena.

Lipidna sestava membrane bo določila njegove lastnosti, zlasti njeno fluidnost. Ko obstajajo dvojne ali trojne vezi, se ogljikove verige "zvijejo", kar ustvarja presledke in zmanjšuje pakiranje lipidnih repov.

Pregibi zmanjšujejo kontaktno površino s sosednjimi repi (zlasti sile interakcije van der Waals) in slabijo pregrado.

V nasprotju s tem, ko se poveča nasičenost verige, so van der Waalsove interakcije veliko močnejše, kar poveča gostoto in moč membrane. Podobno se lahko poveča moč pregrade, če se ogljikovodikova veriga poveča v dolžino.

Holesterol je druga vrsta lipidov, ki nastane z zlivanjem štirih obročev. Prisotnost te molekule pomaga tudi pri modulaciji fluidnosti in prepustnosti membrane. Na te lastnosti lahko vplivajo tudi zunanje spremenljivke, kot je temperatura.

-Proteini

V normalni celici je nekaj manj kot polovica sestave membrane beljakovin. Te lahko najdemo v lipidni matriki vgrajene na več načinov: popolnoma potopljene, torej integralne; ali periferno, kjer je le del beljakovin zasidran na lipidih.

Beljakovine nekatere molekule uporabljajo kot kanale ali prenašalce (aktivne ali pasivne poti), da pomagajo velikim, hidrofilnim molekulam prestopiti selektivno oviro. Najbolj presenetljiv primer je beljakovina, ki deluje kot natrijeva-kalijeva črpalka.

Ogljikovi hidrati

Ogljikovi hidrati se lahko pritrdijo na zgoraj navedeni dve molekuli. Navadno jih najdemo okoli celice in igrajo vlogo pri splošnem celičnem označevanju, prepoznavanju in komunikaciji.

Na primer, celice imunskega sistema uporabljajo to vrsto označevanja, da ločijo svoje lastno od tujega in tako vedo, katero celico je treba napasti in katero ne.

Lastnosti

Postavite omejitve

Kako se postavljajo meje življenja? Skozi biomembrane. Membrane biološkega izvora so odgovorne za razmejitev celičnega prostora v vseh oblikah življenja. Ta lastnost razdelitve je bistvena za generiranje živih sistemov.

Na ta način se v notranjosti celice lahko ustvari drugačno okolje s potrebnimi koncentracijami in premiki materialov, ki so optimalni za organska bitja.

Poleg tega biološke membrane tudi znotraj celice vzpostavijo meje, ki izvirajo iz značilnih oddelkov evkariontskih celic: mitohondrije, kloroplasti, vakuole itd.

Selektivnost

Žive celice zahtevajo stalen vstop in izstop določenih elementov, na primer ionsko izmenjavo z zunajceličnim okoljem in izločanje odpadnih snovi.

Zaradi narave membrane je prepustna za nekatere snovi in ​​neprepustna za druge. Zaradi tega membrana skupaj z beljakovinami v njej deluje kot nekakšen molekularni "vratar", ki orkestrira izmenjavo materialov z okoljem.

Majhne molekule, ki niso polarne, lahko brez problema prečkajo membrano. V nasprotju s tem, večja kot je molekula in bolj polarna, težje prehoda se sorazmerno poveča.

Če določimo primer, lahko molekula kisika skozi biološko membrano potuje milijardo krat hitreje kot kloridni ion.

Reference

1. Freeman, S. (2016). Biološka znanost. Pearson.
2. Kaiser, CA, Krieger, M., Lodish, H., & Berk, A. (2007). Molekularna celična biologija. WH Freeman.
3. Peña, A. (2013). Celične membrane. Sklad ekonomske kulture.
4. Singer, SJ, & Nicolson, GL (1972). Tekoči mozaični model strukture celičnih membran. Znanost, 175 (4023), 720-731.
5. Stein, W. (2012). Gibanje molekul po celičnih membranah. Elsevier.