Biomembranska struktura in funkcije

The Biomembrane So v glavnem lipidne, zelo dinamične in selektivne naravne strukture, ki so del celic vseh živih bitij. V bistvu so odgovorni za vzpostavitev mej med življenjem in zunajceličnim prostorom, poleg tega, da se na nadzorovan način odločajo, kaj lahko vstopi in zapusti celico.

Membranske lastnosti (na primer fluidnost in prepustnost) so neposredno določene z vrsto lipidov, nasičenosti in dolžine teh molekul. Vsaka vrsta celice ima membrano z značilno sestavo lipidov, beljakovin in ogljikovih hidratov, kar mu omogoča opravljanje svojih funkcij.

Vir: Derivatno delo: Dhatfield (pogovor) Cell_Membrane_detailed_diagram_3.SVG: *Izvedeno delo: Dhatfield (pogovor) Cell_Membrane_detailed_diagram.SVG: Ladyofhats Mariana Ruiz [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licence/by-sa/3.0)] [TOC]

Struktura

Model, ki je trenutno sprejet za opis strukture bioloških membran, se imenuje "tekoči mozaik". Leta 1972 so ga razvili raziskovalci. Jon Singer in Garth Nicolson.

Mozaik je združitev različnih heterogenih elementov. V primeru membran ti elementi vključujejo različne vrste lipidov in beljakovin. Te komponente niso statične: nasprotno je za membrano izjemno dinamično, kjer so lipidi in beljakovine v stalnem gibanju.'

V nekaterih primerih lahko najdemo zasidrane ogljikove hidrate na nekatere beljakovine ali lipide, ki tvorijo membrano. Nato bomo raziskali glavne komponente membran.

-Lipidi

Lipidi so biološki polimeri, ki jih tvorijo ogljikove verige, katerih glavna značilnost je netopnost v vodi. Čeprav izpolnjujejo več bioloških funkcij, je najbolj vrhunec njihova strukturna vloga v membranah.

Lipidi, ki lahko tvorijo biološke membrane, so sestavljeni iz apolarne (netopne vode) in polarja (topna voda). Te vrste molekul so znane kot amfipatični. Te molekule so fosfolipidi.

Kako se lipidi obnašajo v vodi?

Ko fosfolipidi pridejo v stik z vodo, je polarni del tisti, ki resnično pride v stik z njo. V nasprotju s tem hidrofobni "repi" medsebojno delujejo in poskušajo ubežati tekočini. V raztopini lahko lipidi pridobijo dva organizacijska vzorca: micele ali lipidi bicapas.

Miceli so majhni lipidni agregati, kjer so polarne glave združene "gledajo" v vodi in čakalne vrste to počnejo znotraj krogle. Bilapas, kot že ime pove, sta dve plasti fosfolipidov, kjer glave dajo v vodo, in repi vsake plasti medsebojno delujejo.

Te formacije se na nek način pojavljajo spontano. To pomeni, da ni potrebna energija, ki poganja tvorbo micelov ali bikapov.

Ta amfipatična lastnost je brez dvoma najpomembnejša od nekaterih lipidov, saj je omogočila razdelitev življenja.

Niso vse membrane enake

Glede na svojo lipidno sestavo niso vse biološke membrane enake. Ti se razlikujejo glede na dolžino ogljikove verige in nasičenosti med njimi.

Z nasičenost Se nanašamo na število povezav, ki obstajajo med ogljikovimi. Ko obstajajo dvojne ali trojne povezave, je veriga nenasičena.

Lipidna sestava membrane bo določila njegove lastnosti, zlasti njegovo pretočnost. Ko obstajajo dvojne ali trojne vezi, so ogljikove verige "zasukane", ki ustvarjajo presledke in zmanjšajo embalažo lipidnih linij.

Zasuk zmanjšuje kontaktno površino s sosednjimi repi (natančneje interakcijske sile van der Waals), kar oslabi pregrado.

V nasprotju s tem, ko se poveča verižna nasičenost, so interakcije van der Waalsa veliko močnejše, kar povečuje gostoto in moč membrane. Na enak način se lahko poveča moč pregrade, če se ogljikovodična veriga poveča v dolžini.

Holesterol je še ena vrsta lipidov, ki jo tvori zlitje štirih obročev. Prisotnost te molekule prav tako pomaga modulirati fluidnost in prepustnost membrane. Na te lastnosti lahko vplivajo tudi zunanje spremenljivke, kot je temperatura.

-Beljakovine

V normalni celici je nekaj manj kot polovica sestave membrane beljakovine. Te je mogoče v lipidno matrico vgraditi na več načinov: popolnoma potopljen, torej integral; ali periferno, kjer je le del beljakovin zasidran na lipide.

Beljakovine uporabljajo nekatere molekule, kot so kanali ali prevozniki (aktivna ali pasivna pot) za pomoč velikim in hidrofilnim molekulam prečkajo selektivno pregrado. Najbolj izstopajoč primer je beljakovine, ki deluje kot bomba natrijeve-potasij.

-Ogljikovi hidrati

Ogljikovi hidrati je mogoče zasidrati na dve omenjeni molekuli. Običajno obkrožajo celico in igrajo vlogo pri označevanju, prepoznavanju in celični komunikaciji na splošno.

Na primer, celice imunskega sistema uporabljajo to vrsto oznake za razlikovanje drugih drugih in tako vedo, katero celico je treba napasti in katere ne.

Funkcije

Nastavljene omejitve

Kako se vzpostavljajo meje življenja? Skozi biomembrane. Membrane biološkega izvora so odgovorne za razmejitev celičnega prostora v vseh oblikah življenja. Ta lastnost razdelitve je nepogrešljiva za ustvarjanje živih sistemov.

Na ta način lahko znotraj celice ustvarimo drugačno okolje, s koncentracijami in gibi potrebnih materialov, ki so optimalni za organska bitja.

Poleg tega biološke membrane vzpostavljajo tudi meje znotraj celice, ki izvirajo iz značilnih predelkov evkariontskih celic: mitohondrije, kloroplasti, vakuole itd.

Selektivnost

Žive celice zahtevajo stalen izhod in vnos nekaterih elementov, na primer izmenjava ionov z zunajceličnim okoljem in izločanje odpadnih snovi, med drugim.

Narava membrane je prepustna za nekatere snovi in ​​vodoodporno za druge. Zaradi tega membrana skupaj z beljakovinami v notranjosti deluje kot nekakšen molekularni "vratar", ki orkestrira izmenjavo materialov s medijem.

Molekule majhnih velikosti, ki niso polarne, lahko membrano prečkajo brez neprijetnosti. V nasprotju s tem je večja molekula in bolj polarna je težava prehoda sorazmerno povečana.

Da bi navedli natančen primer, lahko molekula kisika potuje z biološko membrano milijardokrat hitreje kot kloridni ion.

Reference

1. Freeman, s. (2016). Biološka znanost. Pearson.
2. Kaiser, c. Do., Krieger, m., Lodish, h., & Berk, do. (2007). Biologija molekulskih celic. WH Freeman.
3. Peña, a. (2013). Celične membrane. Sklad ekonomske kulture.
4. Pevka, s. J., & Nicolson, g. L. (1972). Tekoči mozaični model strukture celičnih membran. Znanost, 175(4023), 720–731.
5. Stein, w. (2012). Gibanje molekul po celičnih membranah. Elsevier.