Plazmas membrānas raksturojums, funkcijas un struktūra

The plazmas membrāna, šūnu membrāna, plazmalemma vai citoplazmas membrāna ir lipīdu rakstura struktūra, kas ieskauj un norobežo šūnas, kas ir neaizstājama tās arhitektūras sastāvdaļa. Biomembrānām piemīt īpaša struktūra ar ārpusi. Tās galvenā funkcija ir kalpot par barjeru.

Turklāt tas kontrolē daļiņu tranzītu, kas var iekļūt un iziet. Membrānas olbaltumvielas darbojas kā "molekulārās durvis" ar diezgan prasīgiem vārtiem. Membrānas sastāvam ir arī loma šūnu atpazīšanā.

Strukturāli tie ir divslāņi, ko veido dabiski sastopami fosfolipīdi, proteīni un ogļhidrāti. Līdzīgi fosfolipīds ir fosfors ar galvu un asti. Aitu veido ūdenī nešķīstošas ​​oglekļa ķēdes, tās ir sagrupētas uz iekšu.

Savukārt galvas ir polāras un dod ūdeņainu šūnu vidi. Membrānas ir ļoti stabilas struktūras. Spēki, kas tos uztur, ir van der Waals, starp tiem sastopamajiem fosfolipīdiem; tas ļauj tām stingri iesiet šūnu malu.

Tomēr tie ir arī diezgan dinamiski un šķidrumi. Membrānu īpašības atšķiras atkarībā no analizētā šūnu tipa. Piemēram, sarkanajām asins šūnām jābūt elastīgām, lai pārvietotos pa asinsvadiem. 

Turpretim neironiem membrānam (mielīna apvalks) ir vajadzīgā struktūra, lai efektīvi nodrošinātu nervu impulsu vadīšanu..

Indekss

• 1 Vispārīgi raksturlielumi
  • 1.1. Membrānas šķidrums
  • 1.2 Izliekums
  • 1.3. Lipīdu sadalījums
• 2 Funkcijas
• 3 Struktūra un sastāvs
  • 3.1. Šķidruma mozaīkas modelis
  • 3.2. Lipīdu veidi
  • 3.3. Lipīdu plostus
  • 3.4. Membrānas proteīni
• 4 Atsauces

Vispārīgās īpašības

Membrānas ir diezgan dinamiskas struktūras, kas lielā mērā atšķiras atkarībā no šūnu veida un to lipīdu sastāva. Membrānas tiek modificētas saskaņā ar šīm īpašībām šādā veidā:

Membrānas šķidrums

Membrāna nav statiska vienība, tā darbojas kā šķidrums. Struktūras mainīguma pakāpe ir atkarīga no vairākiem faktoriem, ieskaitot lipīdu sastāvu un temperatūru, kurā membrānas ir pakļautas.

Kad visas oglekļa ķēdēs esošās saites ir piesātinātas, membrāna mēdz rīkoties kā gēls un van der Waals mijiedarbība ir stabila. Un otrādi, ja ir divkāršas saites, mijiedarbība ir mazāka un mainīgums palielinās

Turklāt pastāv oglekļa ķēdes garuma ietekme. Jo ilgāk tas ir, jo vairāk mijiedarbojas ar kaimiņiem, tādējādi palielinot brīvību. Palielinoties temperatūrai, palielinās arī membrānas plūstamība.

Holesterīns ir neaizstājama loma šķidruma regulēšanā un ir atkarīga no holesterīna koncentrācijas. Kad astes ir garas, holesterīns darbojas kā imobilaizers, samazinot šķidrumu. Šī parādība notiek normālā holesterīna līmenī.

Ietekme mainās, kad holesterīna koncentrācija ir zemāka. Mijiedarbojoties ar lipīdu astēm, sekas, ko izraisa, ir to atdalīšana, samazinot šķidrumu.

Izliekums

Tāpat kā šķidrumu, membrānas izliekumu nosaka lipīdi, kas veido katra membrāna.

Izliekums ir atkarīgs no lipīda un astes galvas lieluma. Tie, kuriem ir garas astes un lielas galvas, ir plakanas; tiem, kuriem ir salīdzinoši mazākas galvas, ir tendence līknes daudz vairāk nekā iepriekšējā grupā.

Šī īpašība ir svarīga, cita starpā, membrānas evaginācijas, vezikulu veidošanās, mikrovillu parādībās.

Lipīdu sadalījums

Divām "loksnēm", kas veido katru membrānu, mēs atceramies, ka tā ir divslāņa - tajā pašā lipīdu sastāvā nav; tāpēc ir teikts, ka izplatīšana ir asimetriska. Šim faktam ir nozīmīgas funkcionālas sekas.

Konkrēts piemērs ir eritrocītu plazmas membrānas sastāvs. Šajās asins šūnās sfingomielīns un fosfatidilholīns (kas veido membrānas ar lielāku relatīvo plūsmu) tiek atrastas, saskaroties ar šūnas ārpusi..

Lipīti, kas mēdz veidot šķidrākas struktūras, saskaras ar citozolu. Šim modelim nav seko holesterīns, kas abos slāņos ir vairāk vai mazāk viendabīgs.

Funkcijas

Katras šūnas tipa membrānas funkcija ir cieši saistīta ar tās struktūru. Tomēr tās veic pamatfunkcijas.

Biomembrānas ir atbildīgas par šūnu vides norobežošanu. Līdzīgi šūnā ir membrānas nodalījumi.

Piemēram, mitohondrijus un hloroplastus ieskauj membrānas, un šīs struktūras ir iesaistītas šajos organellos notiekošajās bioķīmiskās reakcijās..

Membrānas regulē materiālu pārvietošanos uz šūnu. Pateicoties šim šķērslim, nepieciešamie materiāli var iekļūt gan pasīvi, gan aktīvi (ar nepieciešamību pēc ATP). Arī nevēlami vai toksiski materiāli netiek iekļauti.

Membrānas saglabā šūnu jonu sastāvu atbilstošos līmeņos, izmantojot osmozes un difūzijas procesus. Ūdens var brīvi pārvietoties atkarībā no tā koncentrācijas gradienta. Sāļiem un metabolītiem ir specifiski transportieri, kā arī regulē šūnu pH.

Pateicoties olbaltumvielu un kanālu klātbūtnei membrānas virsmā, blakus esošās šūnas var mijiedarboties un apmainīties ar materiāliem. Šādā veidā šūnas sanāk kopā un veidojas audi.

Visbeidzot, membrānas satur ievērojamu skaitu signālu proteīnu un cita starpā ļauj mijiedarboties ar hormoniem, neirotransmiteriem..

Struktūra un sastāvs

Membrānu pamatkomponents ir fosfolipīdi. Šīs molekulas ir amfipātiskas, tām ir polāra un apolāra zona. Polārs ļauj tām mijiedarboties ar ūdeni, bet astes ir hidrofobas oglekļa ķēdes.

Šo molekulu saistība spontāni notiek divslāņos, un hidrofobie astes mijiedarbojas viens ar otru un galvas, kas vērstas uz ārpusi.

Nelielā dzīvnieku šūnā mēs atrodam neticami lielu lipīdu skaitu, kas ir aptuveni 10⁹ molekulām Membrānu biezums ir aptuveni 7 nm. Hidrofobā iekšējā kodolā gandrīz visās membrānās ir 3 līdz 4 nm biezums.

Šķidruma mozaīkas modelis

Modelis, ko pašlaik apstrādā biomembrānas, ir pazīstams kā "šķidrā mozaīka", ko 70. gados formulēja pētnieki Singer un Nicolson. Modelis piedāvā, ka membrānas veido ne tikai lipīdi, bet arī ogļhidrāti un olbaltumvielas. Termins mozaīka attiecas uz minēto maisījumu.

Membrānas seju, kas saskaras ar šūnas ārpusi, sauc par eksoplazmas seju. Turpretī iekšējā puse ir citozols.

Šī pati nomenklatūra attiecas uz biomasām, kas veido organellus, izņemot gadījumus, kad eksoplazmas seja šajā gadījumā norāda uz šūnas iekšpusi, nevis uz ārpusi..

Lipīdi, kas veido membrānas, nav statiski. Tiem ir iespēja pārvietoties ar zināmu brīvību noteiktā reģionā, izmantojot struktūru.

Membrānas sastāv no trim galvenajiem lipīdu veidiem: fosfoglicerīdi, sfingolipīdi un steroīdi; tās ir visas amfipātiskās molekulas. Tālāk mēs detalizēti aprakstīsim katru grupu:

Lipīdu veidi

Pirmā grupa, kas sastāv no fosfoglicerīdiem, nāk no glicerīna-3-fosfāta. Aizsargs ar hidrofobu raksturu sastāv no divām taukskābju ķēdēm. Ķēdes garums ir mainīgs: tie var būt no 16 līdz 18 oglekļiem. Tajās var būt viena vai divas saites starp oglēm.

Šīs grupas apakškategoriju nosaka galvas tips, ko viņi klāt. Fosfatidilholīni ir visbiežāk sastopami un galvas satur holīnu. Citos veidos dažādas molekulas, piemēram, etanolamīns vai serīns, mijiedarbojas ar fosfātu grupu.

Vēl viena fosforlicerīdu grupa ir plazmalogēni. Lipīdu ķēde ir savienota ar glicerīnu ar estera saiti; savukārt, oglekļa ķēde, kas saistīta ar glicerīnu, ir saistīta ar ētera saiti. Viņi ir diezgan bagāti sirdī un smadzenēs.

Spingolipīdi nāk no sfingozīna. Sphingomielīns ir bagātīgs sfingolipīds. Glikolipīdus veido galvas, kas veidotas no cukuriem.

Trešā un pēdējā klases lipīdi, kas veido membrānas, ir steroīdi. Tie ir gredzeni, kas veidoti no oglēm, apvienoti četrās grupās. Holesterīns ir steroīds, kas atrodas membrānās un īpaši bagāts zīdītājiem un baktērijām.

Lipīdu plostus

Ir specifiskas eukariotisko organismu membrānu zonas, kurās koncentrējas holesterīns un sfingolipīdi. Šīs jomas ir arī pazīstamas kā plostiem lipīdu.

Šajos reģionos ir arī dažādas olbaltumvielas, kuru funkcijas ir šūnu signalizācija. Tiek uzskatīts, ka lipīdu komponenti modulē proteīnu komponentus plostos.

Membrānas proteīni

Plazmas membrānā ir nostiprināta virkne proteīnu. Tās var būt neatņemamas, nostiprinātas pie lipīdiem vai atrodas perifērijā.

Integrāli iziet cauri membrānai. Tāpēc tiem ir jābūt hidrofiliem un hidrofobiem proteīnu domēniem, lai varētu mijiedarboties ar visām sastāvdaļām.

Proteīnos, kas ir piestiprināti pie lipīdiem, oglekļa ķēde ir nostiprināta vienā no membrānas slāņiem. Olbaltumviela patiesībā neietilpst membrānā.

Visbeidzot, perifērijas nesaskaras tieši ar membrānas hidrofobo zonu. Gluži pretēji, tos var savienot ar integrētu proteīnu vai polārām galvām. Tās var atrasties abās membrānas pusēs.

Olbaltumvielu procentuālais daudzums katrā membrānā ir ļoti atšķirīgs: no 20% neironiem līdz 70% mitohondriju membrānā, jo tam nepieciešams liels daudzums olbaltumvielu elementu, lai veiktu vielmaiņas reakcijas..

Atsauces

1. Kraft, M. L. (2013). Plazmas membrānas organizācija un funkcija: pagātnes lipīdu plostu pārvietošana. Šūnas molekulārā bioloģija, 24(18), 2765-2768.
2. Lodish, H. (2002). Šūnas molekulārā bioloģija. 4. izdevums. Garland Zinātne
3. Lodish, H. (2005). Šūnu un molekulārā bioloģija. Ed. Panamericana Medical.
4. Lombard, J. (2014). Reiz šūnu membrānas: 175 gadu šūnu robežpētījumi. Bioloģija tieši, 9(1), 32.
5. Thibodeau, G. A., Patton, K.T., & Howard, K. (1998). Struktūra un funkcija. Elsevier Spānija.