ПЛАЗМЕНА МЕМБРАНА: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ФУНКЦИИ И СТРУКТУРА - БИОЛОГИЯ - 2026

На плазмената мембрана, клетъчната мембрана, плазмалемата или цитоплазмената мембрана, е липидната структура, която заобикаля и ограничава клетки, е незаменим компонент на тяхната архитектура. Биомембраните имат свойството да ограждат определена структура с нейната външност. Основната му функция е да служи като бариера.

Освен това той контролира транзита на частици, които могат да влизат и излизат. Мембранните протеини действат като "молекулярни порти" с доста взискателни вратари. Съставът на мембраната също играе роля в разпознаването на клетките.

В структурно отношение те са двуслойни, изградени от естествено подредени фосфолипиди, протеини и въглехидрати. По същия начин фосфолипидът представлява фосфор с глава и опашка. Опашката е изградена от въглеродни вериги, неразтворими във вода, те са групирани навътре.

Вместо това главите са полярни и се предават на водната клетъчна среда. Мембраните са изключително стабилни структури. Силите, които ги поддържат, са тези на ван дер Ваал, сред фосфолипидите, които ги съставят; това им позволява здраво да обграждат ръба на клетките.

Те обаче също са доста динамични и течни. Свойствата на мембраните варират в зависимост от анализирания тип клетки. Например, червените кръвни клетки трябва да са еластични, за да се движат през кръвоносните съдове.

За разлика от това, в невроните мембраната (миелиновата обвивка) има необходимата структура, която позволява ефективно провеждане на нервния импулс.

Основни характеристики

От Jpablo cad, от Wikimedia Commons

Мембраните са доста динамични структури, които варират значително в зависимост от типа на клетката и състава на нейните липиди. Мембраните се променят в съответствие с тези характеристики, както следва:

Мембранна течност

Мембраната не е статично образувание, тя се държи като течност. Степента на течливост на структурата зависи от няколко фактора, сред които липидният състав и температурата, на която са изложени мембраните.

Когато всички връзки, които съществуват във въглеродните вериги са наситени, мембраната има тенденция да се държи като гел и взаимодействията на ван дер Ваал са стабилни. Напротив, когато има двойни връзки, взаимодействията са по-малки и плавността се увеличава.

Освен това има ефект от дължината на въглеродната верига. Колкото по-дълго е това, толкова повече взаимодействия се осъществяват със съседите му, като по този начин се увеличава плавността. С повишаването на температурата се увеличава и плавността на мембраната.

Холестеролът играе незаменима роля в регулирането на течността и зависи от концентрациите на холестерола. Когато опашките са дълги, холестеролът действа като имобилайзер на същия, намалявайки течливостта. Това явление се проявява при нормални нива на холестерол.

Ефектът се променя, когато нивата на холестерола са по-ниски. Взаимодействайки с липидните опашки, ефектът, който предизвиква, е тяхното отделяне, намаляване на течливостта.

кривина

Подобно на флуидността, кривината на мембраната се определя от липидите, които съставляват всяка конкретна мембрана.

Кривината зависи от размера на липидната глава и опашката. Тези с дълги опашки и големи глави са плоски; тези със сравнително по-малки глави са склонни да извиват много повече от предишната група.

Това свойство е важно при мембранните евагинационни феномени, образуването на везикули, микробилите.

Разпределение на липидите

Двата "листа", които съставят всяка мембрана - не забравяйте, че тя е двуслойна - нямат еднакъв състав липиди вътре; поради тази причина се казва, че разпределението е асиметрично. Този факт има важни функционални последици.

Специфичен пример е съставът на плазмената мембрана на еритроцитите. В тези кръвни клетки се намират сфингомиелин и фосфатидилхолин (които образуват мембрани с по-голяма относителна течност), обърнати към външната страна на клетката.

Липидите, които са склонни да образуват по-течни структури, са изправени пред цитозола. Този модел не се следва от холестерола, който се разпределя повече или по-малко хомогенно в двата слоя.

Характеристика

Функцията на мембраната на всеки тип клетки е тясно свързана с нейната структура. Те обаче изпълняват основни функции.

Биомембраните са отговорни за разграничаването на клетъчната среда. По подобен начин вътре в клетката има мембранни отделения.

Например, митохондриите и хлоропластите са заобиколени от мембрани и тези структури участват в биохимичните реакции, протичащи в тези органели.

Мембраните регулират преминаването на материали в клетката. Благодарение на тази бариера, необходимите материали могат да влизат, пасивно или активно (с нужда от ATP). Също така, нежелани или токсични материали не влизат.

Мембраните поддържат йонния състав на клетката на адекватни нива, чрез процесите на осмоза и дифузия. Водата може да тече свободно в зависимост от нейния градиент на концентрация. Солите и метаболитите притежават специфични преносители и също регулират клетъчното рН.

Благодарение на наличието на протеини и канали на повърхността на мембраната, съседните клетки могат да взаимодействат и да обменят материали. По този начин клетките се обединяват и се образуват тъкани.

И накрая, мембраните съдържат значителен брой сигнални протеини и позволяват взаимодействие с хормони, невротрансмитери, наред с други.

Структура и състав

Основният компонент на мембраните са фосфолипидите. Тези молекули са амфипатични, имат полярна и аполарна зона. Полярният им позволява да взаимодействат с водата, докато опашката е хидрофобна въглеродна верига.

Асоциацията на тези молекули възниква спонтанно в бислоя, като хидрофобните опашки взаимодействат помежду си, а главите са насочени навън.

В малка животинска клетка откриваме невероятно голям брой липиди, от порядъка на 10 ⁹ молекули. Мембраните са с дебелина приблизително 7 nm. Хидрофобното вътрешно ядро ​​в почти всички мембрани заема дебелина от 3 до 4 nm.

Течен мозаечен модел

Настоящият модел на биомембрани е известен като "течна мозайка", формулиран през 70-те години от изследователите Сингър и Николсън. Моделът предлага мембраните да са направени не само от липиди, но и от въглехидрати и протеини. Терминът мозайка се отнася до тази смес.

Лицето на мембраната, която е обърната към външната страна на клетката, се нарича екзоплазмено лице. За разлика от тях вътрешното лице е цитозолът.

Същата номенклатура се прилага за биомембраните, които съставят органелите, с изключение на това, че екзоплазменото лице в този случай сочи към вътрешността на клетката, а не към външната.

Липидите, които изграждат мембраните, не са статични. Те имат способността да се движат с определена степен на свобода в определени региони през структурата.

Мембраните са изградени от три основни типа липиди: фосфоглицериди, сфинголипиди и стероиди; всички са амфипатични молекули. Ще опишем подробно всяка група по-долу:

Видове липиди

Първата група, съставена от фосфоглицериди, идва от глицерол-3-фосфат. Опашката, хидрофобна по природа, е съставена от две вериги на мастни киселини. Дължината на веригите е променлива: те могат да имат от 16 до 18 въглерода. Те могат да имат единични или двойни връзки между карбоните.

Подкласификацията на тази група се дава от вида на главата, която представят. Фосфатидилхолините са най-обилни, а главата съдържа холин. При други видове различни молекули като етаноламин или серин взаимодействат с фосфатната група.

Друга група фосфоглицериди са плазмалогени. Липидната верига е свързана с глицерола чрез естерна връзка; от своя страна, има въглеродна верига, свързана с глицерол чрез етерна връзка. Те са доста изобилни в сърцето и в мозъка.

Сфинголипидите идват от сфингозин. Сфингомиелинът е изобилен сфинголипид. Гликолипидите са изградени от глави, направени от захари.

Третият и последен клас липиди, които съставят мембрани, са стероиди. Те са пръстени, изработени от въглерод, обединени в групи от по четири. Холестеролът е стероид, присъстващ в мембраните и особено изобилен от тези на бозайници и бактерии.

Липидни салове

Има специфични области от мембраните на еукариотните организми, където са концентрирани холестерол и сфинголипиди. Тези домейни са известни още като липидни салове.

В рамките на тези региони те също съхраняват различни протеини, чиито функции са сигнализиране на клетките. Смята се, че липидните компоненти модулират протеиновите компоненти в саловете.

Мембранни протеини

Поредица от протеини са закотвени в плазмената мембрана. Те могат да бъдат интегрални, закотвени към липиди или разположени по периферията.

Интегралите минават през мембраната. Следователно, те трябва да имат хидрофилни и хидрофобни протеинови домейни, за да взаимодействат с всички компоненти.

В протеините, които са закотвени към липидите, въглеродната верига е закотвена в един от слоевете на мембраната. Протеинът всъщност не влиза в мембраната.

И накрая, периферните устройства не взаимодействат директно с хидрофобната зона на мембраната. По-скоро те могат да бъдат прикрепени с помощта на интегрален протеин или чрез полярните глави. Те могат да бъдат разположени от двете страни на мембраната.

Процентът на протеините във всяка мембрана варира в широки граници: от 20% в невроните до 70% в митохондриалната мембрана, тъй като тя се нуждае от голямо количество протеинови елементи, за да осъществи метаболитните реакции, които протичат там.

Препратки

1. Kraft, ML (2013). Организация и функция на плазмената мембрана: преминаване покрай липидните салове. Молекулярна биология на клетката, 24 (18), 2765-2768.
2. Лодиш, Х. (2002). Молекулярна биология на клетката. 4-то издание. Наука за гирляндите
3. Лодиш, Х. (2005). Клетъчна и молекулярна биология. Panamerican Medical Ed.
4. Ломбард, Дж. (2014). Някога клетъчните мембрани: 175 години изследвания на клетъчните граници. Биология директен, 9 (1), 32.
5. Thibodeau, GA, Patton, KT, & Howard, K. (1998). Структура и функция Elsevier Испания.