МЕМБРАНА ПЛАЗМЕ: КАРАКТЕРИСТИКЕ, ФУНКЦИЈЕ И СТРУКТУРА - БИОЛОГИЈА - 2025

Плазма мембране, ћелијске мембране, пласмалемма или цитоплазмични мембрана је липидне структура која окружује и разграничава ћелије, као неопходан компоненту њихове архитектуре. Биомембрене имају својство да својим спољашњошћу затварају одређену структуру. Његова главна функција је да служи као баријера.

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

Структурно су двослојни сачињени од природно сложених фосфолипида, протеина и угљених хидрата. Слично томе, фосфолипид представља фосфор с главом и репом. Реп је сачињен од угљених ланаца нерастворљивих у води, они су груписани према унутра.

Уместо тога, главе су поларне и дају се воденој ћелијској средини. Мембране су изузетно стабилне грађевине. Силе које их одржавају су силе ван дер Ваалса, међу фосфолипидима који их чине; ово им омогућава да чврсто окруже ивицу ћелија.

Међутим, такође су прилично динамичне и течне. Својства мембрана варирају у зависности од анализираног типа ћелије. На пример, црвена крвна зрнца морају бити еластична да би се кретала кроз крвне судове.

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

Опште карактеристике

Аутор Јпабло цад, са Викимедиа Цоммонс

Мембране су прилично динамичне структуре које се у великој мери разликују у зависности од типа ћелије и састава њених липида. Мембране су модификоване у складу са следећим карактеристикама:

Течност мембране

Мембрана није статички ентитет, понаша се као течност. Степен флуидности структуре зависи од више фактора, међу којима су липидни састав и температура којој су мембране изложене.

Када су све везе које постоје у угљениковим ланцима засићене, мембрана се понаша попут гела и ван дер Ваалсове интеракције су стабилне. Супротно томе, када постоје двоструке везе, интеракције су мање и флуидност расте.

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

Холестерол игра незамјењиву улогу у регулацији флуидности и зависи од концентрације холестерола. Када су редови дуги, холестерол делује као имобилизатор истог, смањујући флуидност. Ова појава се јавља при нормалном нивоу холестерола.

Ефекат се мења када је ниво холестерола нижи. Интеракцијом са липидним реповима ефекат који изазива је њихово одвајање, смањење флуидности.

Закривљеност

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

Закривљеност зависи од величине липидне главе и репа. Они с дугим реповима и великим главама су равни; оне са релативно мањим главама имају тенденцију да се крију много више него претходна група.

Ово својство је важно код феномена евагације мембране, стварања везикула, микровиллија.

Дистрибуција липида

Два "листа" која чине сваку мембрану - запамтите да је двослојни - немају исти састав липида у себи; из тог разлога се каже да је дистрибуција асиметрична. Ова чињеница има важне функционалне последице.

Специфичан пример је састав плазма мембране еритроцита. У тим крвним ћелијама налазе се сфингомијелин и фосфатидилхолин (који формирају мембране с већом релативном флуидношћу) окренуту према спољашњој ћелији.

Липиди који имају тенденцију да формирају више течне структуре суочавају се са цитосолом. Овај образац не прати холестерол, који се дистрибуира више или мање хомогено у оба слоја.

Карактеристике

Функција мембране сваке врсте ћелија уско је повезана са њеном структуром. Међутим, они испуњавају основне функције.

Биомембране су одговорне за разграничење ћелијског окружења. Слично томе, унутар ћелије постоје и мембрански одељци.

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

Мембране регулишу пролазак материјала у ћелију. Захваљујући овој баријери, потребни материјали могу ући било пасивно или активно (уз потребу за АТП-ом). Такође, нежељени или токсични материјали не улазе.

Мембране одржавају јонски састав ћелије на одговарајућим нивоима, кроз процесе осмозе и дифузије. Вода може слободно тећи у зависности од њеног градијента концентрације. Соли и метаболити поседују специфичне превознике и такође регулишу ћелијски пХ.

Захваљујући присуству протеина и канала на површини мембране, суседне ћелије могу комуницирати и размењивати материјале. На овај начин ћелије се уједињују и формирају се ткива.

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

Структура и састав

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

Асоцијација ових молекула долази спонтано у двослоју, при чему хидрофобни репови међусобно делују, а главе усмерене према нагоре.

У малој животињској ћелији налазимо невероватно велики број липида, реда од 10 ⁹ молекула. Мембране су дебљине око 7 нм. Хидрофобна унутрашња језгра, у скоро свим мембранама, заузима дебљину од 3 до 4 нм.

Течни мозаични узорак

Постојећи модел биомембрана познат је под називом "течни мозаик", који су истраживачи Сингер и Ницолсон формулисали 1970-их. Модел предлаже да се мембране направе не само од липида, већ и од угљених хидрата и протеина. Израз мозаик односи се на ову мешавину.

Лице мембране које је окренуто према спољашњој ћелији назива се егзоплазматско лице. Супротно томе, унутрашње лице је цитосолни облик.

Иста номенклатура односи се на биомембрене које чине органеле, с изузетком што егзоплазматско лице у овом случају упућује на унутрашњост ћелије, а не споља.

Липиди који чине мембране нису статични. Они имају могућност кретања, са одређеним степеном слободе у одређеним регионима, кроз структуру.

Мембране се састоје од три основна типа липида: фосфоглицериди, сфинголипиди и стероиди; сви су амфипатски молекули. Сваку групу ћемо детаљно описати у наставку:

Врсте липида

Прва група, коју чине фосфоглицериди, потиче из глицерол-3-фосфата. Реп, хидрофобан по природи, састоји се од два ланца масних киселина. Дужина ланаца је променљива: могу да имају од 16 до 18 угљеника. Могу имати једноструке или двоструке везе између угљеника.

Подкласификација ове групе је дата према врсти главе коју представљају. Фосфатидилхолини су најзаступљенији, а глава садржи холин. У другим врстама, различити молекули попут етаноламина или серина ступају у интеракцију са фосфатном групом.

Друга група фосфоглицерида су плазмалогени. Липидни ланац је повезан са глицеролом естерском везом; заузврат, постоји угљени ланац повезан са глицеролом преко етерске везе. Они су прилично обилни у срцу и мозгу.

Сфинголипиди потичу из сфингозина. Сфингомијелин је обилни сфинголипид. Гликолипиди се састоје од глава од шећера.

Трећа и последња класа липида који чине мембране су стероиди. То су прстенови направљени од угљеника, спојени у четири групе. Холестерол је стероид присутан у мембранама и посебно га има код сисара и бактерија.

Липидни сплавови

Постоје специфичне области мембране еукариотских организама у којима су концентровани холестерол и сфинголипиди. Ови домени су такође познати као сплавови липиди.

Унутар ових региона се такође налазе различити протеини, чија је функција ћелијска сигнализација. За липидне компоненте се верује да модулирају протеинске компоненте у сплавовима.

Мембрански протеини

Серија протеина је усидрена у плазма мембрани. Оне могу бити интегралне, усидрене на липидима или се налазе на периферији.

Интеграли пролазе кроз мембрану. Због тога морају имати хидрофилне и хидрофобне домене протеина да би могли комуницирати са свим компонентама.

У протеинима који су усидрени у липидима, ланац угљеника је усидрен у једном од слојева мембране. Протеин заправо не улази у мембрану.

Коначно, периферни уређаји не комуницирају директно са хидрофобном зоном мембране. Уместо тога, могу да се повежу помоћу интегралног протеина или помоћу поларних глава. Могу се налазити са обе стране мембране.

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

Референце

1. Крафт, МЛ (2013). Организација и функција плазма мембране: кретање поред липидних сплавова. Молекуларна биологија ћелије, 24 (18), 2765-2768.
2. Лодисх, Х. (2002). Молекуларна биологија ћелије. 4. издање Наука о вијенцу
3. Лодисх, Х. (2005). Ћелијска и молекуларна биологија. Панамерицан Медицал Ед.
4. Ломбард, Ј. (2014). Некада давна ћелијска мембрана: 175 година истраживања ћелијских граница. Биологи дирецт, 9 (1), 32.
5. Тхибодеау, ГА, Паттон, КТ и Ховард, К. (1998). Структура и функција Елсевиер Шпанија.