Карактеристике, функције и структура плазматске мембране

Тхе плазма мембрана, ћелијска мембрана, плазмалема или цитоплазматска мембрана, је структура липидне природе која окружује и ограничава ћелије, што је неопходна компонента њене архитектуре. Биомембране имају својство да затворе одређену структуру са својом спољашношћу. Његова главна функција је да служи као баријера.

Поред тога, контролише транзит честица које могу ући и изаћи. Мембрански протеини дјелују као "молекуларна врата" са прилично захтјевним чуварима. Састав мембране такође има улогу у препознавању ћелија.

Структурно, они су двослојни формирани од природно присутних фосфолипида, протеина и угљених хидрата. Аналогно томе, фосфолипид представља фосфор са главом и репом. Реп чине угљенични ланци нерастворљиви у води, они су груписани према унутра.

Насупрот томе, главе су поларне и дају окружењу водених ћелија. Мембране су изузетно стабилне структуре. Снаге које их одржавају су оне ван дер Ваалса, међу фосфолипидима који их састављају; ово им омогућава да чврсто окруже ивицу ћелија.

Међутим, они су такође прилично динамични и флуидни. Својства мембрана варирају у складу са анализираним типом ћелија. На пример, црвена крвна зрнца морају бити еластична за кретање кроз крвне судове. 

Насупрот томе, код неурона мембрана (мијелинска овојница) има потребну структуру да ефикасно омогући провођење нервног импулса.

Индек

• 1 Опште карактеристике
  • 1.1 Флуидност мембране
  • 1.2 Закривљеност
  • 1.3 Дистрибуција липида
• 2 Функције
• 3 Структура и састав
  • 3.1 Модел мозаика флуида
  • 3.2 Врсте липида
  • 3.3 Липидни сплави
  • 3.4 Мембрански протеини
• 4 Референце

Опште карактеристике

Мембране су веома динамичне структуре које се веома разликују у зависности од типа ћелије и састава њихових липида. Мембране су модификоване према овим карактеристикама на следећи начин:

Флуидност мембране

Мембрана није статички ентитет, понаша се као флуид. Степен флуидности структуре зависи од неколико фактора, укључујући састав липида и температуру на којој су мембране изложене.

Када су све везе које постоје у угљеничним ланцима засићене, мембрана тежи да се понаша као гел и ван дер Ваалс-ове интеракције су стабилне. Насупрот томе, када постоје двоструке везе, интеракције су мање и флуидност се повећава

Поред тога, постоји ефекат дужине ланца угљеника. Што је дуже, то се више интеракција дешава са њеним суседима, чиме се повећава течност. Како се температура повећава, тако се повећава и флуидност мембране.

Холестерол има незаменљиву улогу у регулацији флуидности и зависи од концентрације холестерола. Када су репови дуги, холестерол делује као имобилизатор од њих, смањујући флуидност. Овај феномен се дешава на нормалним нивоима холестерола.

Ефекат се мења када су концентрације холестерола ниже. У интеракцији са реповима липида, ефекат који узрокује је раздвајање ових, смањујући флуидност.

Закривљеност

Као и флуидност, закривљеност мембране је одређена липидима који чине сваку мембрану посебно.

Закривљеност зависи од величине главе липида и репа. Они са дугим репом и великим главама су равни; оне са релативно мањим главама имају тенденцију да кривују много више него претходна група.

Ово својство је важно код појава евагинације мембране, стварања везикула, микровила, између осталих.

Дистрибуција липида

Два "листа" која формирају сваку мембрану - памтимо да је то двослој - немају исти састав липида у њему; стога се каже да је дистрибуција асиметрична. Ова чињеница има важне функционалне посљедице.

Специфичан пример је састав плазма мембране еритроцита. У овим крвним ћелијама спхингомиелин и фосфатидилхолин (који формирају мембране са већом релативном флуидношћу) се налазе окренутим ка спољашњој страни ћелије.

Липиди који теже да формирају више флуидних структура суочавају се са цитосолом. Овај образац није праћен холестеролом, који је мање или више хомогено распоређен у оба слоја.

Функције

Функција мембране сваког типа ћелије је уско повезана са његовом структуром. Међутим, оне испуњавају основне функције.

Биомембране су одговорне за ограничавање станичне средине. Слично томе, унутар ћелије постоје мембрански одјељци.

На пример, митохондрије и хлоропласти су окружени мембранама и ове структуре су укључене у биохемијске реакције које се јављају у овим органелама.

Мембране регулишу пролаз материјала у ћелију. Захваљујући овој баријери могу ући неопходни материјали, пасивно или активно (уз потребу за АТП). Не улазе ни нежељени или токсични материјали.

Мембране одржавају ионски састав ћелије на одговарајућим нивоима, кроз процесе осмозе и дифузије. Вода може слободно да путује у зависности од градијента концентрације. Соли и метаболити имају специфичне транспортере и такође регулишу пХ ћелије.

Захваљујући присуству протеина и канала на површини мембране, суседне ћелије могу да интерагују и размењују материјале. На овај начин, ћелије се спајају и ткива се формирају.

Коначно, мембране садрже значајан број сигналних протеина и омогућавају интеракцију са хормонима, неуротрансмитерима, између осталих..

Структура и састав

Основна компонента мембрана су фосфолипиди. Ови молекули су амфипатски, имају поларну и аполарну зону. Полар им омогућава интеракцију са водом, док је реп хидрофобни угљенични ланац.

Повезивање ових молекула настаје спонтано у двослоју, при чему хидрофобни репови међусобно сарађују и главе показују према ван.

У малој животињској ћелији налазимо невероватно велики број липида, реда величине 10⁹ молекула Мембране имају дебљину од приближно 7 нм. Хидрофобна унутрашња језгра, у скоро свим мембранама, заузима дебљину од 3 до 4 нм.

Флуидни мозаички модел

Модел којим се тренутно рукују биомембране познат је као "флуидни мозаик", који су 70-их формулисали истраживачи Сингер и Ницолсон. Модел предлаже да се мембране формирају не само од липида, већ и од угљених хидрата и протеина. Термин мозаик се односи на поменуту смешу.

Лице мембране која је окренута ка спољашњој страни ћелије назива се егзоплазматско лице. Насупрот томе, унутрашња страна је цитосолна.

Ова иста номенклатура се односи на биомембране које сачињавају органеле, са изузетком да егзоплазматско лице у овом случају указује на унутрашњост ћелије, а не на спољашњу страну..

Липиди који сачињавају мембране нису статични. Оне имају способност да се крећу, са одређеним степеном слободе у одређеним регионима, кроз структуру.

Мембране се састоје од три основна типа липида: фосфоглицерида, сфинголипида и стероида; то су сви амфипатски молекули. Затим ћемо детаљно описати сваку групу:

Врсте липида

Прва група, састављена од фосфоглицерида, долази из глицерол-3-фосфата. Реп, са хидрофобним карактером, састоји се од два ланца масних киселина. Дужина ланаца је променљива: могу имати од 16 до 18 угљеника. Могу имати једноструке или двоструке везе између угљеника.

Подкласификација ове групе је дата према врсти главе коју они представљају. Фосфатидилколини су најзаступљенији и глава садржи холин. У другим типовима, различити молекули као што је етаноламин или серин ступају у интеракцију са фосфатном групом.

Друга група фосфоглицерида су плазмалогени. Липидни ланац је везан за глицерол естарском везом; заузврат, постоји угљенични ланац повезан са глицеролом помоћу етарске везе. Они су прилично богати у срцу и мозгу.

Сфинголипиди долазе из сфингозина. Спхингомиелин је обилан сфинголипид. Гликолипиде чине главе формиране од шећера.

Трећа и последња класа липида који чине мембране су стероиди. То су прстени формирани од угљеника, уједињени у групе од по четири. Холестерол је стероид присутан у мембранама и посебно богат сисарима и бактеријама.

Липидни рафтови

Постоје специфичне зоне мембрана еукариотских организама у којима су концентрисани холестерол и сфинголипиди. Ови домени су такође познати као рафтс липид.

Унутар ових региона они такође поседују различите протеине, чије су функције ћелијска сигнализација. Верује се да липидне компоненте модулирају протеинске компоненте у сплавовима.

Мембране протеин

Унутар плазма мембране је усидрен низ протеина. Оне могу бити интегралне, усидрене на липиде или се налазе на периферији.

Интеграли пролазе кроз мембрану. Због тога, они морају поседовати хидрофилне и хидрофобне протеинске домене да би били у могућности да ступају у интеракцију са свим компонентама.

У протеинима који су везани за липиде, угљенични ланац је усидрен у једном од слојева мембране. Протеин заправо не улази у мембрану.

Коначно, периферне јединице не утичу директно на хидрофобну зону мембране. Напротив, они се могу спојити помоћу интегралног протеина или поларних глава. Могу се налазити на обје стране мембране.

Проценат протеина у свакој мембрани варира у широком опсегу: од 20% у неуронима до 70% у митохондријској мембрани, јер је потребна велика количина протеинских елемената за спровођење метаболичких реакција које се тамо јављају..

Референце

1. Крафт, М. Л. (2013). Организација и функција плазма мембране: кретање прошлих сплавова. Молекуларна биологија ћелије, 24(18), 2765-2768.
2. Лодисх, Х. (2002). Молекуларна биологија ћелије. 4тх едитион. Гарланд Сциенце
3. Лодисх, Х. (2005). Ћелијска и молекуларна биологија. Ед Панамерицана Медицал.
4. Ломбард, Ј. (2014). Једном давно, ћелијске мембране: 175 година истраживања граница ћелија. Биологи дирецт, 9(1), стр.
5. Тхибодеау, Г.А., Паттон, К.Т., & Ховард, К. (1998). Структура и функција. Елсевиер Спаин.