Karakteristike, funkcije i struktura plazmatske membrane



plazma membrana, stanična membrana, plazmalema ili citoplazmatska membrana je struktura lipidne prirode koja okružuje i ograničava stanice, što je neizostavna komponenta njezine arhitekture. Biomembrane imaju svojstvo zatvaranja određene strukture svojim vanjštinama. Njegova glavna funkcija je da služi kao barijera.

Osim toga, kontrolira prolaz čestica koje mogu ući i izaći. Membranski proteini djeluju kao "molekularna vrata" s vrlo zahtjevnim vratarima. Sastav membrane također ima ulogu u staničnom prepoznavanju.

Strukturno, to su dvoslojevi nastali prirodnim fosfolipidima, proteinima i ugljikohidratima. Analogno tome, fosfolipid predstavlja fosfor s glavom i repom. Rep čine ugljični lanci netopljivi u vodi, oni su grupirani prema unutra.

Nasuprot tome, glave su polarne i daju okruženju vodenih stanica. Membrane su izuzetno stabilne strukture. Snage koje ih održavaju su one van der Waalsa, među fosfolipidima koji ih sastavljaju; to im omogućuje da čvrsto okruže rub stanica.

Međutim, oni su također vrlo dinamični i fluidni. Svojstva membrana variraju prema analiziranom tipu stanica. Na primjer, crvena krvna zrnca moraju biti elastična za kretanje kroz krvne žile. 

Nasuprot tome, u neuronima membrana (mijelinska ovojnica) ima potrebnu strukturu za učinkovito dopuštanje provođenja impulsa živaca.

indeks

  • 1 Opće karakteristike
    • 1.1. Fluidnost membrane
    • 1.2 Zakrivljenost
    • 1.3 Distribucija lipida
  • 2 Funkcije
  • 3 Struktura i sastav
    • 3.1 Model mozaika tekućine
    • 3.2 Vrste lipida
    • 3.3 Lipidni splavi
    • 3.4 Membranski proteini
  • 4 Reference

Opće karakteristike

Membrane su vrlo dinamične strukture koje se uvelike razlikuju ovisno o tipu stanice i sastavu njihovih lipida. Membrane su modificirane prema ovim karakteristikama na sljedeći način:

Fluidnost membrane

Membrana nije statički entitet, ponaša se kao tekućina. Stupanj fluidnosti strukture ovisi o nekoliko faktora, uključujući sastav lipida i temperaturu pri kojoj su membrane izložene.

Kada su sve veze koje postoje u ugljikovim lancima zasićene, membrana se ponaša poput gela, a van der Waalsova interakcija je stabilna. Nasuprot tome, kada postoje dvostruke veze, interakcije su manje i fluidnost se povećava

Nadalje, postoji učinak duljine lanca ugljika. Što je duže, to se više događa s njegovim susjedima, što povećava tečnost. Kako temperatura raste, tako se povećava i fluidnost membrane.

Kolesterol ima nezamjenjivu ulogu u regulaciji fluidnosti i ovisi o koncentracijama kolesterola. Kada su repovi dugi, kolesterol djeluje kao imobilizator od njih, smanjujući fluidnost. Ova pojava se događa na normalnoj razini kolesterola.

Učinak se mijenja kada su koncentracije kolesterola niže. U interakciji s repovima lipida, učinak koji uzrokuje je odvajanje tih, smanjujući fluidnost.

zavoj

Kao i fluidnost, zakrivljenost membrane određena je lipidima koji čine svaku membranu posebno.

Zakrivljenost ovisi o veličini glave lipida i repa. Oni s dugim repom i velikim glavama su ravni; one s relativno manjim glavama imaju tendenciju krivulje mnogo više nego prethodna skupina.

Ovo svojstvo je važno kod pojava evaginacije membrane, stvaranja vezikula, mikrovila, između ostalih.

Distribucija lipida

Dva "lista" koja tvore svaku membranu - sjetimo se da je to dvosloj - nemaju isti sastav lipida u njemu; stoga se kaže da je raspodjela asimetrična. Ova činjenica ima važne funkcionalne posljedice.

Specifičan primjer je sastav plazmatske membrane eritrocita. U tim krvnim stanicama sphingomijelin i fosfatidilkolin (koji tvore membrane s većom relativnom fluidnošću) nalaze se okrenutim prema vanjskoj strani stanice.

Lipidi koji nastoje formirati više tekućih struktura suočeni su s citosolom. Ovaj uzorak ne slijedi kolesterol, koji je više ili manje homogeno raspoređen u oba sloja.

funkcije

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

Biomembrane su odgovorne za ograničavanje stanične okoline. Slično tome, unutar stanice postoje membranski odjeljci.

Na primjer, mitohondrije i kloroplasti okruženi su membranama i te su strukture uključene u biokemijske reakcije koje se javljaju u ovim organelama.

Membrane reguliraju prolaz materijala u ćeliju. Zahvaljujući ovoj prepreci mogu ući potrebni materijali, pasivno ili aktivno (uz potrebu za ATP). Ne ulaze ni neželjeni ili otrovni materijali.

Membrane održavaju ionski sastav stanice na odgovarajućim razinama, kroz procese osmoze i difuzije. Voda može slobodno putovati ovisno o gradijentu koncentracije. Soli i metaboliti imaju specifične transportere i također reguliraju staničnu pH vrijednost.

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

Konačno, membrane nose značajan broj signalnih proteina i dopuštaju interakciju s hormonima, neurotransmiterima, među ostalima..

Struktura i sastav

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

Povezanost tih molekula nastaje spontano u dvosloju, pri čemu hidrofobni repovi međusobno djeluju i glave pokazuju prema van..

U maloj životinjskoj stanici nalazimo nevjerojatno velik broj lipida, reda veličine 109 molekule. Membrane imaju debljinu od približno 7 nm. Hidrofobna unutarnja jezgra, u gotovo svim membranama, zauzima debljinu od 3 do 4 nm.

Model s tekućim mozaikom

Model kojim se trenutno bave biomembrane poznat je kao "fluidni mozaik", koji su 70-ih formulirali istraživači Singer i Nicolson. Model predlaže da se membrane formiraju ne samo od lipida, već i od ugljikohidrata i proteina. Izraz mozaik odnosi se na navedenu smjesu.

Lice membrane koja je okrenuta prema vanjskoj strani stanice naziva se egzoplazmatsko lice. Nasuprot tome, unutarnja strana je citosolna.

Ista nomenklatura primjenjuje se na biomembrane koje sačinjavaju organele, uz iznimku da egzoplazmatsko lice u ovom slučaju ukazuje na unutrašnjost stanice, a ne na vanjsku površinu..

Lipidi koji čine membrane nisu statični. Oni imaju sposobnost kretanja, s određenim stupnjem slobode u određenim regijama, kroz strukturu.

Membrane se sastoje od tri temeljna tipa lipida: fosfoglicerida, sfingolipida i steroida; sve su to amfipatske molekule. Zatim ćemo detaljno opisati svaku grupu:

Vrste lipida

Prva skupina, sastavljena od fosfoglicerida, dolazi 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 jednu ili dvostruku vezu između ugljika.

Podklasifikacija ove skupine dana je prema vrsti glave koju predstavljaju. Fosfatidilkolini su najzastupljeniji i glava sadrži kolin. U drugim tipovima, različite molekule kao što je etanolamin ili serin stupaju u interakciju s fosfatnom skupinom.

Druga skupina fosfoglicerida su plazmalogeni. Lipidni lanac je vezan na glicerol pomoću esterske veze; zauzvrat, postoji ugljikov lanac povezan s glicerolom pomoću eterske veze. Vrlo su bogati u srcu i mozgu.

Sfingolipidi dolaze iz sfingozina. Sfingomijelin je obilan sfingolipid. Glikolipide čine glave formirane od šećera.

Treći i posljednji razred lipida koji čine membrane su steroidi. To su prsteni formirani od ugljika, ujedinjeni u skupine po četiri. Kolesterol je steroid prisutan u membranama i osobito bogat sisavcima i bakterijama.

Lipidni splavi

Postoje specifične zone membrana eukariotskih organizama u kojima su koncentrirani kolesterol i sfingolipidi. Ove domene su također poznate kao splav lipida.

Unutar tih područja također se nalaze različiti proteini čije su funkcije stanična signalizacija. Vjeruje se da lipidne komponente moduliraju proteinske komponente u splavovima.

Membranski proteini

Unutar plazmatske membrane nalazi se niz proteina. Oni mogu biti integralni, usidreni na lipide ili smješteni na periferiji.

Integrali prolaze kroz membranu. Zbog toga, oni moraju imati hidrofilne i hidrofobne proteinske domene da bi mogli interakirati sa svim komponentama.

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

Napokon, periferne ne djeluju izravno na hidrofobnu zonu membrane. Naprotiv, mogu se spojiti pomoću integralnog proteina ili pomoću polarnih glava. Mogu se nalaziti na obje strane membrane.

Postotak proteina u svakoj membrani varira u širokom rasponu: od 20% u neuronima do 70% u mitohondrijskoj membrani, budući da treba veliku količinu proteinskih elemenata za provođenje metaboličkih reakcija koje se tamo događaju..

reference

  1. Kraft, M. L. (2013). Organizacija i funkcija plazmatskih membrana: kretanje uz lipidne splavove. Molekularna biologija stanice, 24(18), 2765-2768.
  2. Lodish, H. (2002). Molekularna biologija stanice. 4. izdanje. Znanost o Garlandu
  3. Lodish, H. (2005). Stanična i molekularna biologija. Ed Panamericana Medical.
  4. Lombard, J. (2014). Jednom davno, stanične membrane: 175 godina istraživanja granica stanica. Biologija izravna, 9(1), 32.
  5. Thibodeau, G.A., Patton, K.T., & Howard, K. (1998). Struktura i funkcija. Elsevier Španjolska.