BIOMEMBRANOS: STRUKTŪRA IR FUNKCIJOS - BIOLOGIJA - 2025

Į biomembranes yra struktūros, labai dinamišku ir atrankiniu daugiausia lipidų pobūdį, dalis iš visų gyvų būtybių ląstelėmis. Iš esmės jie yra atsakingi už ribų tarp gyvenimo ir tarpląstelinės erdvės nustatymą, be to, kontroliuojamu būdu nusprendžia, kas gali patekti į ląstelę ir iš jos išeiti.

Membranos savybes (tokias kaip sklandumas ir pralaidumas) tiesiogiai lemia lipidų tipas, šių molekulių įsotinimas ir ilgis. Kiekvienas ląstelių tipas turi membraną su būdingu lipidų, baltymų ir angliavandenių kompozicija, leidžiančia jai atlikti savo funkcijas.

Šaltinis: išvestinis darbas: Dhatfield (aptarimas) Cell_membrane_detailed_diagram_3.svg: * Išvestinis darbas: Dhatfield (aptarimas) Cell_membrane_detailed_diagram.svg: LadyofHats Mariana Ruiz

Struktūra

Šiuo metu priimtas biologinių membranų struktūros apibūdinimo modelis vadinamas „skysta mozaika“. Ją 1972 m. Sukūrė tyrinėtojai S. Jon Singer ir Garth Nicolson.

Mozaika yra skirtingų nevienalyčių elementų sąjunga. Membranų atveju šie elementai turi įvairių tipų lipidus ir baltymus. Šie komponentai nėra statiniai: priešingai, membrana pasižymi ypač dinamiška, kai lipidai ir baltymai yra nuolat judantys “.

Kai kuriais atvejais angliavandeniai gali būti pritvirtinti prie kai kurių baltymų arba prie lipidų, sudarančių membraną. Toliau apžiūrėsime pagrindinius membranų komponentus.

-Lipidai

Lipidai yra biologiniai polimerai, sudaryti iš anglies grandinių, kurių pagrindinė savybė yra netirpumas vandenyje. Nors jie atlieka daugybę biologinių funkcijų, ryškiausias yra jų struktūrinis vaidmuo membranose.

Lipidus, galinčius formuoti biologines membranas, sudaro apoliarinė dalis (netirpi vandenyje) ir polinė dalis (tirpi vandenyje). Šios rūšies molekulės yra žinomos kaip amfipatinės. Šios molekulės yra fosfolipidai.

Kaip lipidai elgiasi vandenyje?

Kai fosfolipidai liečiasi su vandeniu, iš tikrųjų su juo liečiasi polinė dalis. Priešingai, hidrofobinės „uodegos“ sąveikauja viena su kita, bandydamos ištrūkti iš skysčio. Tirpale lipidai gali įgyti du organizmo modelius: micelių arba lipidų dvisluoksnių sluoksnių.

Micelės yra mažos lipidų sankaupos, kuriose polinės galvos yra sugrupuotos „žiūrint“ į vandenį, o uodegos yra sugrupuotos sferos viduje. Dilgėliai, kaip rodo jų pavadinimas, yra du fosfolipidų sluoksniai, kai galvos yra nukreiptos į vandenį, o kiekvieno sluoksnio uodegos sąveikauja viena su kita.

Šios formacijos įvyksta savaime. T. y., Norint gauti micelių ar dvisluoksnių sluoksnių, nereikia energijos.

Ši amfipatinė savybė, be abejonės, yra svarbiausia tam tikrų lipidų, nes ji leido suskirstyti gyvenimą.

Ne visos membranos yra vienodos

Kalbant apie jų lipidų sudėtį, ne visos biologinės membranos yra vienodos. Jie skiriasi priklausomai nuo anglies grandinės ilgio ir įsotinimo tarp jų.

Iki soties turime omenyje jungčių, esančių tarp anglies, skaičių. Kai yra dvigubos ar trigubos jungtys, grandinė yra neprisotinta.

Membranos lipidų sudėtis lems jos savybes, ypač jos sklandumą. Kai yra dvigubos ar trigubos jungtys, anglies grandinės „susisuka“, sukurdamos tarpus ir sumažindamos lipidų uodegų įpakavimą.

Susitraukimai sumažina sąlyčio paviršių su kaimyninėmis uodegomis (ypač van der Waals sąveikos jėgomis), silpnindami barjerą.

Priešingai, kai padidėja grandinės įsotinimas, van der Waals sąveika yra daug stipresnė, todėl padidėja membranos tankis ir stiprumas. Panašiai barjero stipris gali būti padidintas, jei angliavandenilių grandinė ilgėja.

Cholesterolis yra dar viena lipidų rūšis, susidaranti susiliejus keturiems žiedams. Šios molekulės buvimas taip pat padeda modifikuoti membranos sklandumą ir pralaidumą. Šias savybes taip pat gali paveikti išoriniai kintamieji, tokie kaip temperatūra.

-Proteinai

Normalioje ląstelėje šiek tiek mažiau nei pusė membranos yra baltymai. Jie gali būti įterpti į lipidų matricą įvairiais būdais: visiškai panardinti, tai yra neatsiejami; arba periferiškai, kai tik dalis baltymų yra pritvirtinti prie lipidų.

Kai kurios molekulės naudoja baltymus kaip kanalus arba pernešėjus (aktyvaus arba pasyvaus kelio), kad padėtų didelėms hidrofilinėms molekulėms pereiti per selektyvųjį barjerą. Ryškiausias pavyzdys yra baltymai, kurie veikia kaip natrio-kalio pompa.

- Angliavandeniai

Angliavandeniai gali būti prijungti prie dviejų aukščiau paminėtų molekulių. Paprastai jie yra aplink ląstelę ir vaidina bendrą ląstelės žymėjimą, atpažinimą ir ryšį.

Pavyzdžiui, imuninės sistemos ląstelės naudoja tokio tipo žymėjimą, kad atskirtų, kas yra jų pačių, nuo to, kas yra svetima, ir taip žino, kurią ląstelę reikia pulti, o kurią ne.

funkcijos

Nustatykite ribas

Kaip nustatomos gyvenimo ribos? Per biomembranas. Biologinės kilmės membranos yra atsakingos už ląstelių erdvės ribų nustatymą visomis gyvybės formomis. Ši savybė suskaidyti gyvybiškai svarbioms sistemoms yra būtina.

Tokiu būdu ląstelės viduje gali būti sukurta kitokia aplinka, turinti reikiamas medžiagų koncentracijas ir judesius, optimalius organinėms būtybėms.

Be to, biologinės membranos taip pat nustato ribas ląstelės viduje, sudarydamos tipinius eukariotinių ląstelių skyrius: mitochondrijas, chloroplastus, vakuolius ir kt.

Atrankumas

Gyvoms ląstelėms reikalingas nuolatinis tam tikrų elementų patekimas ir išėjimas, pavyzdžiui, jonų mainai su tarpląsteline aplinka ir, be kita ko, išskyrimas iš atliekų.

Dėl membranos prigimties ji yra pralaidi tam tikroms medžiagoms ir nepralaidi kitoms. Dėl šios priežasties membrana kartu su joje esančiais baltymais veikia kaip savotiškas molekulinis „vartininkas“, organizuojantis medžiagų mainus su aplinka.

Mažos, nepolinės, molekulės gali kirsti membraną be jokių problemų. Priešingai, kuo didesnė molekulė ir polinė ji, tuo sunkiau praeiti.

Pateikiant konkretų pavyzdį, deguonies molekulė gali per biologinę membraną keliauti milijardą kartų greičiau nei chlorido jonas.

Nuorodos

1. Freeman, S. (2016). Biologijos mokslas. Pearsonas.
2. Kaiser, CA, Krieger, M., Lodish, H., & Berk, A. (2007). Molekulinių ląstelių biologija. WH Freeman.
3. Peña, A. (2013). Ląstelių membranos. Ekonominės kultūros fondas.
4. Dainininkas, SJ, ir Nicolson, GL (1972). Skystas mozaikinis ląstelių membranų struktūros modelis. Mokslas, 175 (4023), 720–731.
5. Stein, W. (2012). Molekulių judėjimas per ląstelių membranas. Elsevier.