BIOMEMBRENE: STRUKTURA I FUNKCIJE - BIOLOGIJA - 2026

U biomembrana su strukture, vrlo dinamičan i selektivno uglavnom lipidne prirode, dio stanicama svih živih bića. U biti su zaduženi za uspostavljanje granica između života i izvanstaničnog prostora, osim što na kontrolirani način odlučuju što može ući i izaći iz stanice.

Svojstva membrane (poput fluidnosti i propusnosti) izravno se određuju tipom lipida, zasićenošću i duljinom tih molekula. Svaka vrsta stanica ima membranu s karakterističnim sastavom lipida, proteina i ugljikohidrata, što joj omogućava da obavlja svoje funkcije.

Izvor: izvedbeni rad: Dhatfield (razgovor) Cell_membrane_detailed_diagram_3.svg: * izvedbeni rad: Dhatfield (razgovor) Cell_membrane_detailed_diagram.svg: LadyofHats Mariana Ruiz

Struktura

Trenutačno prihvaćeni model za opis strukture bioloških membrana naziva se "fluidni mozaik". Razvili su ga 1972. godine istraživači S. Jon Singer i Garth Nicolson.

Mozaik je sjedinjenje različitih heterogenih elemenata. U slučaju membrane, ti elementi sadrže različite vrste lipida i proteina. Ove komponente nisu statične: naprotiv, za membranu je karakteristično da je izuzetno dinamična, gdje su lipidi i proteini u stalnom gibanju. '

U nekim slučajevima možemo pronaći ugljikohidrate usidrene na nekim proteinima ili lipidima koji tvore membranu. Zatim ćemo istražiti glavne komponente membrane.

-Lipids

Lipidi su biološki polimeri sastavljeni od ugljikovih lanaca, čija je glavna karakteristika netopljivost u vodi. Iako ispunjavaju više bioloških funkcija, najistaknutija je njihova strukturna uloga u membranama.

Lipidi koji su sposobni formirati biološke membrane sastoje se od apolarnog dijela (netopljivog u vodi) i polarnog dijela (topljivog u vodi). Ove vrste molekula poznate su kao amfipatičke. Te su molekule fosfolipidi.

Kako se lipidi ponašaju u vodi?

Kad fosfolipidi dođu u kontakt s vodom, polarni dio je onaj koji zapravo dolazi u kontakt s njom. Suprotno tome, hidrofobni "repovi" međusobno djeluju, pokušavajući pobjeći od tekućine. U otopini, lipidi mogu dobiti dva oblika organizacije: micele ili lipidni dvoslojevi.

Micele su mali agregati lipida, gdje su polarne glave grupirane "gledajući" u vodu, a repovi su grupirani unutar sfere. Bilajeri, kao što im ime govori, dva su sloja fosfolipida gdje su glave okrenute prema vodi, a repovi svakog od slojeva međusobno djeluju.

Te se formacije pojavljuju spontano. Odnosno, nije potrebna nikakva energija za pokretanje stvaranja micela ili dvoslojnih.

Ovo je amfipatsko svojstvo bez sumnje najvažnije od određenih lipida jer je omogućilo raspodjelu života.

Nisu sve membrane iste

Nisu sve biološke membrane iste po svom lipidnom sastavu. One se razlikuju u odnosu na duljinu ugljikovog lanca i zasićenost među njima.

Pod zasićenjem mislimo na broj veza koje postoje između ugljika. Kad postoje dvostruke ili trostruke veze, lanac je nezasićen.

Lipidni sastav membrane će odrediti njegova svojstva, posebno fluidnost. Kad postoje dvostruke ili trostruke veze, ugljikovi se lanci "uvijaju", stvarajući prostore i smanjujući pakiranje lipidnih repova.

Kinks smanjuje kontaktnu površinu sa susjednim repovima (konkretno sile interakcije van der Waals), slabeći barijeru.

Suprotno tome, kada se povećava zasićenost lanca, van der Waalsove interakcije znatno su jače, povećavajući gustoću i čvrstoću membrane. Slično tome, jačina barijere može se povećati ako se ugljikovodični lanac povećava u duljini.

Kolesterol je druga vrsta lipida koja nastaje fuzijom četiri prstena. Prisutnost ove molekule također pomaže u moduliranju fluidnosti i propusnosti membrane. Na ta svojstva mogu utjecati i vanjske varijable, poput temperature.

-Proteins

U normalnoj stanici, nešto manje od polovine sastava membrane su proteini. One se mogu naći ugrađene u lipidnu matricu na više načina: potpuno uronjene, to jest, integralne; ili periferno, gdje je samo dio proteina usidren za lipide.

Proteine ​​neki molekuli koriste kao kanale ili transportere (aktivnog ili pasivnog puta) kako bi pomogli velikim hidrofilnim molekulama da pređu selektivnu barijeru. Najupečatljiviji primjer je protein koji djeluje kao natrijevo-kalijska pumpa.

-Carbohydrates

Dvije spomenute molekule mogu se spojiti ugljikohidrati. Obično se nalaze oko stanice i igraju ulogu u općem staničnom obilježavanju, prepoznavanju i komunikaciji.

Na primjer, stanice imunološkog sustava koriste ovu vrstu obilježavanja da bi razlikovale ono što je vlastito od onoga što je strano i tako znale koja bi stanica trebala biti napadnuta, a koja ne.

Značajke

Postavite ograničenja

Kako su utvrđene granice života? Kroz biomembrene. Membrane biološkog podrijetla odgovorne su za razgraničenje staničnog prostora u svim oblicima života. Ovo svojstvo dijeljenja ključno je za stvaranje živih sustava.

Na taj način može se stvoriti drugačije okruženje unutar ćelije, s potrebnim koncentracijama i pokretima materijala koji su optimalni za organska bića.

Uz to, biološke membrane također uspostavljaju ograničenja unutar stanice, a potiču iz tipičnih odjeljaka eukariotskih stanica: mitohondrije, kloroplasti, vakuole itd.

selektivnost

Žive ćelije zahtijevaju stalan ulazak i izlazak određenih elemenata, na primjer ionsku izmjenu s izvanćelijskim okolišem i izlučivanje otpadnih tvari.

Priroda membrane čini je propusnom za određene tvari i neprobojnu za druge. Iz tog razloga, membrana zajedno s proteinima unutar nje djeluje kao svojevrsni molekularni "vratar" koji orkestrira razmjenu materijala s okolinom.

Male molekule, koje nisu polarne, mogu bez problema prelaziti membranu. Suprotno tome, što je veća molekula i polarnija je, težina prolaska proporcionalno raste.

Dajući konkretan primjer, molekula kisika može proći kroz biološku membranu milijardu puta brže od kloridnog iona.

Reference

1. Freeman, S. (2016). Biološka znanost. Pearson.
2. Kaiser, CA, Krieger, M., Lodish, H., & Berk, A. (2007). Molekularna stanična biologija. WH Freeman.
3. Peña, A. (2013). Stanične membrane. Fond ekonomske kulture.
4. Singer, SJ, & Nicolson, GL (1972). Tekući mozaički model strukture staničnih membrana. Znanost, 175 (4023), 720-731.
5. Stein, W. (2012). Kretanje molekula po staničnim membranama. Elsevier.