БИОМЕМБРАНЕ: СТРУКТУРА И ФУНКЦИЈЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

У биомембранес су структуре, веома динамична и селективна углавном липида природу, део ћелија свих живих бића. У суштини, они су одговорни за успостављање граница између живота и ванћелијског простора, осим што на контролисан начин одлучују шта може ући и изаћи из ћелије.

Својства мембране (попут флуидности и пропусности) директно се одређују типом липида, засићеношћу и дужином ових молекула. Свака врста ћелија има мембрану са карактеристичним саставом липида, протеина и угљених хидрата, што јој омогућава да обавља своје функције.

Извор: изведбени рад: Дхатфиелд (разговор) Целл_мембране_детаилед_диаграм_3.свг: * изведбени рад: Дхатфиелд (разговор) Целл_мембране_детаилед_диаграм.свг: ЛадиофХатс Мариана Руиз

Структура

Тренутно прихваћени модел за опис структуре биолошких мембрана назива се „течни мозаик“. Развили су га 1972. године истраживачи С. Јон Сингер и Гартх Ницолсон.

Мозаик је сједињење различитих хетерогених елемената. У случају мембрана, ови елементи садрже различите врсте липида и протеина. Ове компоненте нису статичне: напротив, за мембрану је карактеристично да је изузетно динамична, где су липиди и протеини у сталном покрету. '

У неким случајевима можемо пронаћи угљене хидрате усидрене на неким протеинима или на липидима који формирају мембрану. Затим ћемо истражити главне компоненте мембране.

-Лидиди

Липиди су биолошки полимери сачињени од угљеничних ланаца, чија је главна карактеристика нерастворљивост у води. Иако испуњавају више биолошких функција, најистакнутија је њихова структурна улога у мембранама.

Липиди који су способни да формирају биолошке мембране састоје се од аполарног дела (нерастворљивог у води) и поларног дела (растворљивог у води). Ове врсте молекула су познате и као амфипатски. Ови молекули су фосфолипиди.

Како се липиди понашају у води?

Кад фосфолипиди дођу у контакт с водом, поларни дио је онај који заправо долази у контакт с њом. Супротно томе, хидрофобни „репови“ међусобно делују, покушавајући да избегну течност. У раствору, липиди могу да стекну два облика организације: мицеле или липидни двослојеви.

Мицеле су мали агрегати липида, где су поларне главе групиране „гледајући“ у воду, а репови су груписани унутар сфере. Билајери, као што им име каже, су два слоја фосфолипида где су главе окренуте према води, а репови сваког од слојева међусобно делују.

Ове формације настају спонтано. Односно, није потребна никаква енергија за покретање стварања мицела или слојева.

Ово амфипатско својство је, без сумње, најважније од одређених липида, јер је омогућило поделу живота.

Нису све мембране исте

Нису све биолошке мембране исте по свом липидном саставу. Оне се разликују у погледу дужине угљеничног ланца и засићености међу њима.

Под засићеношћу мислимо на број веза које постоје између угљеника. Када постоје двоструке или троструке везе, ланац је незасићен.

Липидни састав мембране ће одредити њена својства, посебно флуидност. Када постоје двоструке или троструке везе, угљени ланци се „увијају“, стварајући просторе и смањујући паковање липидних репова.

Кинк смањује контактну површину са суседним реповима (конкретно силе интеракције ван дер Ваалс), слабећи баријеру.

Супротно томе, када се повећава засићеност ланца, ван дер Ваалсове интеракције су много јаче, повећавајући густину и снагу мембране. Слично томе, снага баријере може се повећати ако се ланац угљоводоника повећава у дужину.

Холестерол је друга врста липида која настаје фузијом четири прстена. Присуство овог молекула такође помаже да се модулира флуидност и пропусност мембране. На ова својства могу утицати и спољне променљиве, попут температуре.

-Протеини

У нормалној ћелији, нешто мање од половине састава мембране су протеини. Они се могу наћи уграђене у липидну матрицу на више начина: потпуно уроњени, то јест, интегрални; или периферно, где је само део протеина усидрен за липиде.

Протеине неки молекули користе као канале или транспортере (активног или пасивног пута) како би помогли великим, хидрофилним молекулама да пређу селективну баријеру. Најупечатљивији пример је протеин који делује као натријум-калијум пумпа.

-Угљени хидрати

Угљикохидрати се могу везати за два горе поменута молекула. Обично се налазе око ћелије и играју улогу у општем ћелијском обележавању, препознавању и комуникацији.

На пример, ћелије имунолошког система користе ову врсту обележавања да разликују шта је њихово од онога што је страно и тако знају која ћелија треба да буде нападнута, а која не.

Карактеристике

Поставите ограничења

Како су утврђене границе живота? Кроз биомембране. Мембране биолошког порекла одговорне су за разграничење ћелијског простора у свим облицима живота. Ово својство одељка је од суштинске важности за стварање живих система.

На овај начин се у ћелији може створити другачије окружење, са потребним концентрацијама и покретима материјала који су оптимални за органска бића.

Поред тога, биолошке мембране такође успостављају ограничења унутар ћелије, поређајући типичне делове еукариотских ћелија: митохондрије, хлоропласте, вакуоле итд.

Селективност

Живе ћелије захтевају константан улазак и излазак одређених елемената, на пример измену јона са ванћелијском околином и излучивање отпадних материја, између осталог.

Природа мембране чини је пропусном за неке супстанце и непробојну за друге. Из тог разлога, мембрана заједно са протеинима унутар ње делује као врста молекуларног "вратара" који оркестрира размену материјала са околином.

Мали молекули, који нису поларни, могу без проблема да пређу преко мембране. Супротно томе, што је већи молекул и поларнији, тежина пролаза се пропорционално повећава.

Дајући конкретан пример, молекул кисеоника може да прође кроз биолошку мембрану милијарду пута брже од хлоридног јона.

Референце

1. Фрееман, С. (2016). Биолошка наука. Пеарсон.
2. Каисер, ЦА, Криегер, М., Лодисх, Х., & Берк, А. (2007). Молекуларна ћелијска биологија. ВХ Фрееман.
3. Пена, А. (2013). Ћелијске мембране. Фонд економске културе.
4. Сингер, СЈ, & Ницолсон, ГЛ (1972). Текући мозаични модел структуре ћелијских мембрана. Наука, 175 (4023), 720-731.
5. Стеин, В. (2012). Кретање молекула преко ћелијских мембрана. Елсевиер.