PLAZMINĖ MEMBRANA: CHARAKTERISTIKOS, FUNKCIJOS IR STRUKTŪRA - BIOLOGIJA - 2025

Plazmos membrana, ląstelės membrana, plazmolemos arba citoplazmiškai membrana, yra lipidų struktūra, kuri supa ir atriboja ląsteles, yra neatskiriama jų architektūra. Biomembranos turi savybę uždengti tam tikrą struktūrą išore. Pagrindinė jo funkcija yra tarnauti kaip kliūtis.

Be to, jis kontroliuoja dalelių, kurios gali patekti ir išeiti, tranzitą. Membranos baltymai veikia kaip „molekuliniai vartai“ gana reikliems vartų sargams. Membranos sudėtis taip pat turi reikšmės ląstelių atpažinimui.

Struktūriškai jie yra dvisluoksniai, kuriuos sudaro natūraliai išdėstyti fosfolipidai, baltymai ir angliavandeniai. Panašiai fosfolipidas žymi fosforą su galva ir uodega. Uodega sudaryta iš vandenyje netirpių anglies grandinių, kurios yra sugrupuotos į vidų.

Vietoj to, galvos yra polinės ir suteikia vandeninei ląstelių aplinkai. Membranos yra ypač stabilios struktūros. Tarp jas sudarančių fosfolipidų jas palaiko van der Waals jėgos; tai leidžia jiems tvirtai apsupti ląstelių kraštus.

Tačiau jie taip pat yra gana dinamiški ir skysti. Membranų savybės skiriasi priklausomai nuo analizuojamos ląstelės tipo. Pavyzdžiui, raudonieji kraujo kūneliai turi būti elastingi, kad galėtų judėti per kraujagysles.

Priešingai, neuronuose membrana (mielino apvalkalas) turi reikiamą struktūrą, leidžiančią efektyviai atlikti nervinį impulsą.

Bendrosios savybės

Autorius: Jpablo cad, iš „Wikimedia Commons“

Membranos yra gana dinamiškos struktūros, kurios labai skiriasi priklausomai nuo ląstelės tipo ir jos lipidų sudėties. Membranos pagal šias charakteristikas modifikuojamos taip:

Membranos sklandumas

Membrana nėra statinis subjektas, ji elgiasi kaip skystis. Struktūros sklandumo laipsnis priklauso nuo kelių veiksnių, tarp jų lipidų sudėties ir membranų veikimo temperatūros.

Kai visos jungtys, esančios anglies grandinėse, yra prisotintos, membrana linkusi elgtis kaip gelis, o van der Waals sąveika yra stabili. Priešingai, kai yra dvigubi ryšiai, sąveika būna mažesnė, o sklandumas padidėja.

Be to, turi įtakos anglies grandinės ilgis. Kuo jis ilgesnis, tuo daugiau sąveikos vyksta su kaimynais, taigi padidėja sklandumas. Kylant temperatūrai, membranos sklandumas taip pat didėja.

Cholesterolis vaidina nepakeičiamą vaidmenį reguliuojant skysčių apykaitą ir priklauso nuo cholesterolio koncentracijos. Kai eilės ilgos, cholesterolis veikia kaip imobilaizeris, mažinantis jo sklandumą. Šis reiškinys atsiranda esant normaliam cholesterolio kiekiui.

Poveikis pasikeičia, kai cholesterolio kiekis yra mažesnis. Sąveikaudamas su lipidų uodegomis, jos sukeliamas poveikis yra jų atsiskyrimas, mažinantis sklandumą.

Kreivumas

Kaip ir sklandumas, membranos kreivumą lemia lipidai, sudarantys kiekvieną konkrečią membraną.

Kreivumas priklauso nuo lipidinės galvos ir uodegos dydžio. Tie, su ilgomis uodegomis ir didelėmis galvomis, yra plokšti; tie, kurių galvos yra santykinai mažesnės, linkę lenkti daug daugiau nei ankstesnė grupė.

Ši savybė yra svarbi membranos evakacijos reiškiniuose, pūslelių formavime, mikroplėvelėse.

Lipidų pasiskirstymas

Dviejų „lakštų“, sudarančių kiekvieną membraną, atminkite, kad tai yra dvisluoksnis sluoksnis, kurio lipidų sudėtis nėra vienoda; dėl šios priežasties sakoma, kad pasiskirstymas yra asimetriškas. Šis faktas turi svarbių funkcinių padarinių.

Konkretus pavyzdys yra eritrocitų plazminės membranos sudėtis. Šiose kraujo ląstelėse shingomielinas ir fosfatidilcholinas (kurie sudaro didesnio santykinio skysčio membranas) yra nukreipti į ląstelės išorę.

Lipidai, linkę formuoti skystesnes struktūras, susiduria su citozoliu. Šio modelio neseka cholesterolis, kuris yra paskirstomas daugiau ar mažiau vienodai abiejuose sluoksniuose.

funkcijos

Kiekvieno tipo ląstelių membranos funkcija yra glaudžiai susijusi su jos struktūra. Tačiau jie atlieka pagrindines funkcijas.

Biomembranos yra atsakingos už ląstelių aplinkos nubrėžimą. Panašiai ląstelėje yra membraniniai skyriai.

Pavyzdžiui, mitochondrijos ir chloroplastai yra apsupti membranų ir šios struktūros dalyvauja šiose organelėse vykstančiose biocheminėse reakcijose.

Membranos reguliuoja medžiagų patekimą į ląstelę. Dėl šios užtvaros pasyviai arba aktyviai gali patekti reikalingos medžiagos (prireikus ATP). Taip pat nepatenka nepageidaujamos ar toksiškos medžiagos.

Membranos palaiko pakankamą joninę ląstelės sudėtį per osmoso ir difuzijos procesus. Vanduo gali laisvai tekėti priklausomai nuo jo koncentracijos gradiento. Druskos ir metabolitai turi specifinius pernešėjus ir taip pat reguliuoja ląstelių pH.

Dėl baltymų ir kanalų, esančių membranos paviršiuje, kaimyninės ląstelės gali sąveikauti ir keistis medžiagomis. Tokiu būdu ląstelės susivienija ir susidaro audiniai.

Galiausiai membranose yra nemažai signalinių baltymų ir jos, be kita ko, gali sąveikauti su hormonais, neuromediatoriais.

Struktūra ir sudėtis

Pagrindinis membranų komponentas yra fosfolipidai. Šios molekulės yra amfipatinės, jos turi polinę ir apolinę zoną. Poliaras leidžia jiems sąveikauti su vandeniu, o uodega - hidrofobine anglies grandine.

Šių molekulių asociacija vyksta spontaniškai dvisluoksnyje, hidrofobinės uodegos sąveikauja viena su kita, o galvos nukreiptos į išorę.

Nedidelėje gyvūno ląstelėje randame neįtikėtinai daug lipidų, kurių skaičius yra 10 ⁹ molekulių. Membranos yra maždaug 7 nm storio. Beveik visose membranose esanti hidrofobinė vidinė šerdis užima 3–4 nm storį.

Skystas mozaikos raštas

Dabartinis biomembranų modelis yra žinomas kaip „skysta mozaika“, kurią aštuntajame dešimtmetyje suformulavo tyrėjai Singeris ir Nicolsonas. Modelis siūlo membranas gaminti ne tik iš lipidų, bet ir iš angliavandenių bei baltymų. Terminas mozaika reiškia šį mišinį.

Membranos veidas, nukreiptas į ląstelės išorę, vadinamas egzoplazminiu veidu. Priešingai, vidinis veidas yra citozolinis.

Ta pati nomenklatūra taikoma biomembranoms, sudarančioms organelius, išskyrus tai, kad egzoplazminis veidas šiuo atveju nukreiptas į ląstelės vidų, o ne į išorę.

Lipidai, sudarantys membranas, nėra statiniai. Jie turi galimybę tam tikruose regionuose laisvai judėti per struktūrą.

Membranos yra sudarytos iš trijų pagrindinių tipų lipidų: fosfogliceridų, sfingolipidų ir steroidų; visos yra amfipatinės molekulės. Toliau išsamiai apibūdinsime kiekvieną grupę:

Lipidų tipai

Pirmoji grupė, sudaryta iš fosfogliceridų, yra iš glicerolio-3-fosfato. Uodega, hidrofobinio pobūdžio, sudaryta iš dviejų riebalų rūgščių grandinių. Grandinių ilgis yra įvairus: jos gali turėti nuo 16 iki 18 anglies. Jie gali turėti viengubas arba dvigubas jungtis tarp anglies.

Šios grupės poklasifikacija suteikiama pagal galvos tipą. Gausiausi yra fosfatidilcholinai, o galvoje yra cholino. Kitų tipų, skirtingos molekulės, tokios kaip etanolaminas arba serinas, sąveikauja su fosfato grupe.

Kita fosfogliceridų grupė yra plazmalogenai. Lipidų grandinė yra sujungta su gliceroliu esteriniu ryšiu; savo ruožtu yra anglies grandinė, sujungta su gliceroliu per eterinę jungtį. Jų yra gana daug širdyje ir smegenyse.

Sfingolipidai gaunami iš sfingozino. Sfingomielinas yra gausus sfingolipidas. Glikolipidus sudaro galvos, pagamintos iš cukraus.

Trečioji ir paskutinė lipidų, sudarančių membranas, klasė yra steroidai. Jie yra žiedai, sudaryti iš anglies, sujungti į keturias grupes. Cholesterolis yra steroidas, esantis membranose, ypač gausu žinduolių ir bakterijų.

Lipidiniai plaustai

Yra tam tikros eukariotinių organizmų membranų sritys, kuriose yra sukoncentruotas cholesterolis ir sfingolipidai. Šie domenai taip pat žinomi kaip lipidų plaustai.

Šiuose regionuose jie taip pat turi skirtingus baltymus, kurių funkcijos signalizuoja ląstelę. Manoma, kad lipidų komponentai moduliuoja plausto baltymų komponentus.

Membraniniai baltymai

Plazmos membranoje yra įtvirtinta daugybė baltymų. Jie gali būti integruoti, pritvirtinti prie lipidų arba būti periferijoje.

Integralai eina per membraną. Todėl jie turi turėti hidrofilinius ir hidrofobinius baltymų domenus, kad galėtų sąveikauti su visais komponentais.

Baltymuose, kurie yra pritvirtinti prie lipidų, anglies grandinė yra įtvirtinta viename iš membranos sluoksnių. Baltymai iš tikrųjų nepatenka į membraną.

Galiausiai periferiniai įrenginiai tiesiogiai nesąveikauja su membranos hidrofobine zona. Atvirkščiai, jie gali būti prijungti integruoto baltymo arba poliarinių galvučių pagalba. Jie gali būti išdėstyti abiejose membranos pusėse.

Baltymų procentas kiekvienoje membranoje labai skiriasi: nuo 20% neuronuose iki 70% mitochondrijų membranoje, nes jame vykstančioms metabolinėms reakcijoms vykdyti reikalingas didelis kiekis baltymo elementų.

Nuorodos

1. Kraft, ML (2013). Plazminės membranos organizacija ir funkcija: lipidų plaustų judėjimas. Ląstelės molekulinė biologija, 24 (18), 2765–2768.
2. Lodish, H. (2002). Ląstelės molekulinė biologija. 4-asis leidimas. Girlianda mokslas
3. Lodish, H. (2005). Ląstelių ir molekulių biologija. Panamerican Medical Ed.
4. Lombard, J. (2014). Kažkada ląstelių membranos: 175 metai atlikti ląstelių ribų tyrimai. Tiesioginė biologija, 9 (1), 32.
5. Thibodeau, GA, Patton, KT ir Howard, K. (1998). Struktūra ir funkcijos. Elsevier Ispanija.