PLAZEMSKA MEMBRANA: ZNAČILNOSTI, FUNKCIJE IN ZGRADBA - BIOLOGIJA - 2026

Plazemske membrane, celične membrane, plasmalemma ali citoplazemskega membrana, ki je na lipidno struktura, ki obdaja in omejuje celice, pri čemer je nujen sestavni del njihove strukture. Biomembrane imajo lastnost, da z zunanjostjo obdajo določeno strukturo. Njegova glavna funkcija je, da služi kot pregrada.

Poleg tega nadzoruje tranzit delcev, ki lahko vstopajo in izstopajo. Membranski proteini delujejo kot "molekularna vrata" s precej zahtevnimi vratarji. Sestava membrane ima tudi vlogo pri prepoznavanju celic.

Strukturno so dvoslojni sestavljeni iz naravno urejenih fosfolipidov, beljakovin in ogljikovih hidratov. Podobno fosfolipid predstavlja fosfor z glavo in repom. Rep je sestavljen iz ogljikovih verig, netopnih v vodi, ki so združene navznoter.

Namesto tega so glave polarne in oddajajo vodnemu celičnemu okolju. Membrane so izjemno stabilne strukture. Sile, ki jih vzdržujejo, so sile van der Waalsa, med fosfolipidi, ki jih sestavljajo; to jim omogoča, da trdno obkrožijo rob celic.

Vendar so tudi precej dinamični in tekoči. Lastnosti membran se razlikujejo glede na analizirano vrsto celice. Na primer, rdeče krvne celice morajo biti elastične, da se premikajo po krvnih žilah.

Nasprotno pa ima membrana (mielinska ovojnica) pri nevronih potrebno strukturo, ki omogoča učinkovito izvajanje živčnega impulza.

Splošne značilnosti

Avtor Jpablo cad, iz Wikimedia Commons

Membrane so precej dinamične strukture, ki se zelo razlikujejo glede na vrsto celice in sestavo njenih lipidov. Membrane so spremenjene v skladu s temi lastnostmi, kot sledi:

Pretočnost membrane

Membrana ni statična entiteta, obnaša se kot tekočina. Stopnja fluidnosti strukture je odvisna od več dejavnikov, med njimi lipidne sestave in temperature, ki so ji membrane izpostavljene.

Ko so vse vezi, ki obstajajo v ogljikovih verigah, nasičene, se membrana ponaša kot gel in interakcije van der Waalsa so stabilne. Nasprotno, ko obstajajo dvojne vezi, so interakcije manjše in fluidnost narašča.

Poleg tega obstaja učinek dolžine ogljikove verige. Čim dlje je, več interakcij se zgodi s sosedi, s čimer se poveča tekočnost. Z višanjem temperature se povečuje tudi fluidnost membrane.

Holesterol ima nepogrešljivo vlogo pri uravnavanju tekočnosti in je odvisen od koncentracije holesterola. Ko so čakalne vrste dolge, holesterol deluje kot imobilizator, ki zmanjšuje pretočnost. Ta pojav se pojavi pri normalni ravni holesterola.

Učinek se spremeni, ko je raven holesterola nižja. Pri interakciji z lipidnimi repi je učinek, ki ga povzroči, njihovo ločevanje, zmanjšanje pretočnosti.

Zakrivljenost

Tako kot pretočnost tudi ukrivljenost membrane določajo lipidi, ki sestavljajo vsako posebno membrano.

Zakrivljenost je odvisna od velikosti lipidne glave in repa. Tisti z dolgimi repi in velikimi glavami so ravne; tiste s sorazmerno manjšimi glavami se ponavadi krivijo veliko bolj kot prejšnja skupina.

Ta lastnost je pomembna pri pojavljanju membranskih izpustov, tvorbi veziklov, mikrovilulija.

Porazdelitev lipida

Dva "lista", ki sestavljata vsako membrano - ne pozabite, da je dvoslojna - v notranjosti nimata enake sestave lipidov; iz tega razloga pravijo, da je porazdelitev asimetrična. To dejstvo ima pomembne funkcionalne posledice.

Poseben primer je sestava plazemske membrane eritrocitov. V teh krvnih celicah najdemo sfingomijelin in fosfatidilholin (ki tvorita membrane z večjo relativno pretočnostjo), ki se nahajajo na zunanji strani celice.

Lipidi, ki nagibajo k oblikovanju bolj tekočih struktur, se soočajo s citosolom. Temu vzorcu ne sledi holesterol, ki se bolj ali manj homogeno porazdeli v obe plasti.

Lastnosti

Funkcija membrane vsake vrste celic je tesno povezana z njeno strukturo. Vendar pa izpolnjujejo osnovne funkcije.

Biomembrane so odgovorne za razmejitev celičnega okolja. Podobno so znotraj celice membranski oddelki.

Na primer, mitohondriji in kloroplasti so obdani z membranami in te strukture so vključene v biokemične reakcije, ki se dogajajo v teh organelah.

Membrane uravnavajo prehod materiala v celico. Zahvaljujoč tej oviri lahko potrebni materiali vstopijo pasivno ali aktivno (s potrebo po ATP). Prav tako ne vstopijo neželeni ali strupeni materiali.

Membrane vzdržujejo ionsko sestavo celice na ustreznih nivojih, skozi procese osmoze in difuzije. Voda lahko prosto teče, odvisno od njenega koncentracijskega gradienta. Soli in presnovki imajo specifične prenašalce in prav tako uravnavajo celični pH.

Zahvaljujoč prisotnosti beljakovin in kanalov na površini membrane lahko sosednje celice medsebojno komunicirajo in izmenjujejo materiale. Na ta način se celice združijo in tvorijo tkiva.

Nazadnje imajo membrane večje število signalnih beljakovin in med drugim omogočajo interakcijo s hormoni, nevrotransmiterji.

Struktura in sestava

Osnovna sestavina membran so fosfolipidi. Te molekule so amfipatične, imajo polarno in apolarno cono. Polar jim omogoča interakcijo z vodo, medtem ko je rep hidrofobna ogljikova veriga.

Združitev teh molekul se v dvosloju pojavi spontano, hidrofobni repi se med seboj prepletajo, glave pa usmerjajo navzven.

V majhni živalski celici najdemo neverjetno veliko lipidov, po vrstnem redu 10 ⁹ molekul. Membrane so debele približno 7 nm. Hidrofobno notranje jedro skoraj v vseh membranah zavzema debelino od 3 do 4 nm.

Vzorec tekočega mozaika

Trenutni model biomembranov je znan kot "tekoči mozaik", ki sta ga v 70. letih prejšnjega stoletja oblikovala raziskovalca Singer in Nicolson. Model predlaga, da membrane niso samo lipidi, ampak tudi ogljikovi hidrati in beljakovine. Izraz mozaik se nanaša na to mešanico.

Obraz membrane, ki je obrnjen proti zunanji strani celice, se imenuje eksoplazemski obraz. V nasprotju s tem je notranji obraz citosolni.

Ta ista nomenklatura velja za biomembrene, ki sestavljajo organele, z izjemo, da eksoplazemski obraz v tem primeru kaže na notranjost celice in ne na zunanjost.

Lipidi, ki sestavljajo membrane, niso statični. Te se lahko z določeno mero svobode v določenih regijah gibljejo skozi strukturo.

Membrane sestavljajo tri temeljne vrste lipidov: fosfogliceridi, sfingolipidi in steroidi; vse so amfipatične molekule. Vsako skupino bomo podrobno opisali v nadaljevanju:

Vrste lipidov

Prva skupina, ki jo sestavljajo fosfogliceridi, izvira iz glicerol-3-fosfata. Rep, hidrofobne narave, je sestavljen iz dveh verig maščobnih kislin. Dolžina verig je spremenljiva: lahko imajo od 16 do 18 ogljikov. Lahko imajo enojne ali dvojne vezi med ogljiki.

Podrazvrstitev te skupine je navedena glede na vrsto glave, ki jo predstavljajo. Fosfatidilholini so najbolj obilni, glava pa vsebuje holin. Pri drugih vrstah različne molekule, kot je etanolamin ali serin, delujejo s fosfatno skupino.

Druga skupina fosfogliceridov so plazmageni. Lipidna veriga je povezana z glicerolom z estrsko vezjo; Po drugi strani je ogljikova veriga povezana z glicerolom preko eterske vezi. V srcu in možganih jih je precej v izobilju.

Sfingolipidi izvirajo iz sfingozina. Sfingomijelin je bogat sfingolipid. Glikolipidi so sestavljeni iz glav iz sladkorjev.

Tretji in zadnji razred lipidov, ki sestavljajo membrane, so steroidi. So prstani iz ogljika, združeni v štiri skupine. Holesterol je steroid, ki je prisoten v membranah in še posebej bogat v sesalcih in bakterijah.

Lipidni splavi

Obstajajo posebna območja membran evkariontskih organizmov, kjer so koncentrirani holesterol in sfingolipidi. Te domene so znane tudi kot lipidni splavi.

V teh regijah so tudi različne beljakovine, katerih funkcije so celična signalizacija. Verjamejo, da lipidni sestavni deli modulirajo beljakovinske komponente na splavih.

Membranski proteini

V plazemski membrani je zasidrana vrsta beljakovin. Ti so lahko sestavni, pritrjeni na lipidov ali pa se nahajajo na obodu.

Integrali gredo skozi membrano. Zato morajo imeti domene hidrofilnih in hidrofobnih beljakovin, da lahko komunicirajo z vsemi komponentami.

V beljakovinah, ki so zasidrane na lipidih, je ogljikova veriga zasidrana v eni od plasti membrane. Protein dejansko ne vstopi v membrano.

Nazadnje, periferne naprave ne vplivajo neposredno na hidrofobno cono membrane. Namesto tega jih lahko pritrdimo s pomočjo beljakovin ali s polarnimi glavami. Lahko se nahajajo na obeh straneh membrane.

Odstotek beljakovin v vsaki membrani se zelo razlikuje: od 20% v nevronih do 70% v mitohondrijski membrani, saj potrebuje veliko količino beljakovinskih elementov za izvajanje presnovnih reakcij, ki se tam pojavijo.

Reference

1. Kraft, ML (2013). Organizacija in funkcija plazemskih membran: premikanje mimo lipidnih splavov. Molekularna biologija celice, 24 (18), 2765-2768.
2. Lodish, H. (2002). Molekularna biologija celice. 4. izdaja. Znanost o garlandu
3. Lodish, H. (2005). Celična in molekularna biologija. Panamerican Medical Ed.
4. Lombard, J. (2014). Nekoč celične membrane: 175 let raziskovanja mej celic. Biology direct, 9 (1), 32.
5. Thibodeau, GA, Patton, KT in Howard, K. (1998). Struktura in delovanje. Elsevier Španija.