MEMBRANA PLAZME: KARAKTERISTIKE, FUNKCIJE I STRUKTURA - BIOLOGIJA - 2026

Plazma membrane, stanične membrane, plasmalemma ili citoplazmatski membrana je lipidni struktura koja okružuje i koja omeđuje stanica, kao neizostavni sastojak njihove arhitekture. Biomembrene imaju svojstvo zatvaranja određene strukture svojom vanjštinom. Njegova glavna funkcija je služiti kao prepreka.

Pored toga, kontrolira tranzit čestica koje mogu ući i izaći. Membranski proteini djeluju kao "molekularna vrata" sa prilično zahtjevnim vratarima. Sastav membrane također ima ulogu u prepoznavanju stanica.

Strukturno su dvoslojni sačinjeni od prirodno složenih fosfolipida, proteina i ugljikohidrata. Slično tome, fosfolipid predstavlja fosfor s glavom i repom. Rep se sastoji od ugljikovih lanaca netopljivih u vodi, oni su grupirani prema unutra.

Umjesto toga, glave su polarne i daju se vodenom staničnoj sredini. Membrane su izuzetno stabilne građevine. Sile koje ih održavaju su sile van der Waalsa, među fosfolipidima koji ih čine; to im omogućuje da čvrsto okruže rub ćelija.

Međutim, također su prilično dinamični i fluidni. Svojstva membrana razlikuju se prema analiziranom staničnom tipu. Na primjer, crvena krvna zrnca moraju biti elastična kako bi se kretala kroz krvne žile.

Suprotno tome, u neuronima membrana (mijelinska ovojnica) ima potrebnu strukturu da omogući učinkovito provođenje živčanog impulsa.

Opće karakteristike

Autor Jpablo cad, iz Wikimedia Commons

Membrane su prilično dinamične strukture koje se uvelike razlikuju ovisno o vrsti stanice i sastavu njenih lipida. Membrane se modificiraju u skladu s ovim karakteristikama kako slijedi:

Tekućina membrane

Membrana nije statički entitet, ponaša se poput tekućine. Stupanj fluidnosti strukture ovisi o nekoliko čimbenika, među kojima su lipidni sastav i temperatura kojoj su membrane izložene.

Kad su sve veze koje postoje u ugljikovim lancima zasićene, membrana se ponaša poput gela i van der Waalsove interakcije su stabilne. Naprotiv, kad postoje dvostruke veze, interakcije su manje i fluidnost raste.

Uz to, postoji učinak duljine ugljikovog lanca. Što je duže, to se više interakcija događa sa susjedima, povećavajući tečnost. Kako temperatura raste, tako se povećava i fluidnost membrane.

Holesterol igra nezamjenjivu ulogu u regulaciji fluidnosti i ovisi o koncentraciji kolesterola. Kad su redovi dugi, kolesterol djeluje kao sredstvo za imobilizaciju, smanjujući fluidnost. Ova pojava se javlja kod normalne razine kolesterola.

Učinak se mijenja kada je razina kolesterola niža. Interakcijom s lipidnim repovima učinak koji uzrokuje je njihovo odvajanje, smanjenje fluidnosti.

krivina

Poput fluidnosti, zakrivljenost membrane određena je lipidima koji čine svaku pojedinu membranu.

Zakrivljenost ovisi o veličini lipidne glave i repa. Oni s dugim repovima i velikim glavama su ravni; one s razmjerno manjim glavama imaju tendenciju mnogo više u odnosu na prethodnu skupinu.

Ovo svojstvo važno je u fenomenima evagacije membrane, stvaranju vezikula, mikrovillija.

Raspodjela lipida

Dva "lista" koja čine svaku membranu - zapamtite da je dvoslojna - nemaju isti sastav lipida u sebi; Iz tog razloga se kaže da je distribucija asimetrična. Ova činjenica ima važne funkcionalne posljedice.

Specifičan primjer je sastav plazma membrane eritrocita. U tim krvnim stanicama sfingomijelin i fosfatidilholin (koji tvore membrane s većom relativnom fluidnošću) nalaze se prema vanjskoj strani stanice.

Lipidi koji imaju tendenciju da formiraju više tekuće strukture suočavaju se s citosolu. Ovaj obrazac ne prati kolesterol koji se distribuira više ili manje homogeno u oba sloja.

Značajke

Funkcija membrane svake vrste stanica usko je povezana s njenom strukturom. Međutim, oni ispunjavaju osnovne funkcije.

Biomembrene su odgovorne za ograničavanje stanične okoline. Slično tome, unutar ćelije postoje membranski odjeljci.

Na primjer, mitohondriji i kloroplasti su okruženi membranama i ove strukture su uključene u biokemijske reakcije koje se događaju u tim organelama.

Membrane reguliraju prolazak materijala u ćeliju. Zahvaljujući ovoj prepreci, potrebni materijali mogu ući pasivno ili aktivno (uz potrebu za ATP-om). Također, neželjeni ili toksični materijali ne ulaze.

Membrane održavaju ionski sastav stanice na odgovarajućim razinama, procesima osmoze i difuzije. Voda može slobodno teći ovisno o njezinu gradijentu koncentracije. Soli i metaboliti posjeduju specifične transportere i također reguliraju stanični pH.

Zahvaljujući prisutnosti proteina i kanala na površini membrane, susjedne stanice mogu komunicirati i razmjenjivati ​​materijale. Na taj se način stanice ujedinjuju i formiraju se tkiva.

Konačno, membrane sadrže značajan broj signalnih proteina i omogućuju međusobnu interakciju s hormonima, neurotransmiterima.

Struktura i sastav

Osnovna komponenta membrane su fosfolipidi. Te su molekule amfipatičke, imaju polarnu i apolarnu zonu. Polar im omogućuje interakciju s vodom, dok je rep hidrofobni ugljikov lanac.

Spajanje ovih molekula događa se spontano u dvosloju, pri čemu hidrofobni repovi djeluju međusobno, a glave su usmjerene prema van.

U maloj životinjskoj stanici nalazimo nevjerojatno velik broj lipida, reda od 10 ⁹ molekula. Membrane su debljine oko 7 nm. Hidrofobna unutarnja jezgra, u gotovo svim membranama, zauzima debljinu od 3 do 4 nm.

Uzorak tekućeg mozaika

Postojeći model biomembrana poznat je pod nazivom "tekući mozaik", a formulirali su ga 1970-ih istraživači Singer i Nicolson. Model predlaže da se membrane sastoje ne samo od lipida, već i od ugljikohidrata i proteina. Izraz mozaik odnosi se na ovu smjesu.

Lice membrane koja je okrenuta prema vanjskoj stanici naziva se lice egzoplazme. Suprotno tome, unutarnje lice je citosolno.

Ista nomenklatura odnosi se na biomembrene koje čine organele, s izuzetkom što egzoplazmatsko lice u ovom slučaju upućuje na unutrašnjost stanice, a ne na vanjsku.

Lipidi koji čine membrane nisu statični. Oni se mogu kretati kroz određeni stupanj slobode u određenim regijama kroz strukturu.

Membrane se sastoje od tri temeljna tipa lipida: fosfogliceridi, sfingolipidi i steroidi; sve su amfipatičke molekule. U nastavku ćemo detaljno opisati svaku grupu:

Vrste lipida

Prva skupina, koju čine fosfogliceridi, potječe iz glicerol-3-fosfata. Rep, hidrofobnog karaktera, sastoji se od dva lanca masnih kiselina. Duljina lanaca je promjenjiva: mogu imati od 16 do 18 ugljika. Mogu imati jednostruke ili dvostruke veze između ugljika.

Podklasifikacija ove skupine daje se prema vrsti glave koju predstavljaju. Fosfatidilkolini su najzastupljeniji, a glava sadrži holin. U drugim vrstama, različite molekule kao što su etanolamin ili serin međusobno djeluju s fosfatnom skupinom.

Druga skupina fosfoglicerida su plazmageni. Lipidni lanac povezan je s glicerolom esterskom vezom; zauzvrat, postoji ugljikov lanac povezan glicerol eterskom vezom. Dosta ih je u srcu i u mozgu.

Sfingolipidi potječu od sfingozina. Sfingomijelin je obilni sfingolipid. Glikolipidi se sastoje od glava od šećera.

Treća i posljednja klasa lipida koji čine membrane su steroidi. Oni su prstenovi napravljeni od ugljika, spojeni u četiri skupine. Kolesterol je steroid prisutan u membranama, a posebno ga ima u sisavaca i bakterija.

Lipidni splavi

Postoje posebna područja membrane eukariotskih organizama u kojima su koncentrirani kolesterol i sfingolipidi. Te su domene poznate i kao splavi lipidi.

Unutar tih regija nalaze se i različiti proteini, čija je funkcija stanična signalizacija. Vjeruje se da lipidni sastojci moduliraju proteinske komponente u splavovima.

Membranski proteini

Niz proteina je usidren unutar plazma membrane. One mogu biti integralne, usidrene na lipidima ili se nalaze na periferiji.

Integrali prolaze kroz membranu. Zbog toga moraju imati hidrofilne i hidrofobne domene proteina da bi mogli komunicirati sa svim komponentama.

U proteinima koji su usidreni u lipidima, ugljikov lanac je usidren u jednom od slojeva membrane. Protein zapravo ne ulazi u membranu.

Na kraju, periferni uređaji ne komuniciraju izravno s hidrofobnom zonom membrane. Umjesto toga, mogu se spojiti pomoću integralnog proteina ili pomoću polarnih glava. Mogu se nalaziti s obje strane membrane.

Postotak proteina u svakoj membrani uvelike varira: od 20% u neuronima do 70% u mitohondrijskoj membrani, jer joj je potrebna velika količina proteinskih elemenata za provođenje metaboličkih reakcija koje se tamo događaju.

Reference

1. Kraft, ML (2013). Organizacija i funkcija plazma membrane: kretanje pored lipidnih splavova. Molekularna biologija stanice, 24 (18), 2765-2768.
2. Lodish, H. (2002). Molekularna biologija stanice. 4. izdanje. Znanost o vijencu
3. Lodish, H. (2005). Stanična i molekularna biologija. Panamerican Medical Ed.
4. Lombard, J. (2014). Nekada davne stanične membrane: 175 godina istraživanja staničnih granica. Biology direct, 9 (1), 32.
5. Thibodeau, GA, Patton, KT i Howard, K. (1998). Struktura i funkcija Elsevier Španjolska.