Характеристики, функции и структура на плазмената мембрана

на плазмена мембрана, Клетъчната мембрана, плазмолемата или цитоплазмената мембрана е структура от липидна природа, която обгражда и ограничава клетките, което е незаменим компонент на неговата архитектура. Биомембраните притежават свойството да обхващат определена структура с външността си. Неговата основна функция е да служи като бариера.

В допълнение, той контролира транзита на частици, които могат да влизат и излизат. Мембранните протеини действат като "молекулярни врати" с доста взискателни пазачи. Съставът на мембраната също играе роля в клетъчното разпознаване.

Структурно те са двуслойни формирани от естествено срещащи се фосфолипиди, протеини и въглехидрати. Аналогично, фосфолипидът представлява фосфор с глава и опашка. Опашката се състои от въглеродни вериги, неразтворими във вода, които са групирани навътре.

Обратно, главите са полярни и дават на водната клетка среда. Мембраните са изключително стабилни структури. Силите, които ги поддържат, са тези на ван дер Ваалс, сред фосфолипидите, които ги съставят; това им позволява да заобикалят твърдо ръба на клетките.

Въпреки това, те също са доста динамични и течни. Свойствата на мембраните варират според анализирания тип клетка. Например, червените кръвни клетки трябва да бъдат еластични, за да се движат през кръвоносните съдове. 

За разлика от това, при невроните мембраната (миелиновата обвивка) има необходимата структура, за да позволи ефикасното провеждане на нервния импулс.

индекс

• 1 Общи характеристики
  • 1.1 Течливост на мембраната
  • 1.2 Кривината
  • 1.3 Липидно разпределение
• 2 Функции
• 3 Структура и състав
  • 3.1 Модел с флуидна мозайка
  • 3.2 Видове липиди
  • 3.3 Липидни салове
  • 3.4 Мембранни протеини
• 4 Препратки

Общи характеристики

Мембраните са доста динамични структури, които варират в широки граници в зависимост от типа клетка и състава на техните липиди. Мембраните се модифицират съгласно тези характеристики по следния начин:

Течливост на мембраната

Мембраната не е статична единица, тя се държи като течност. Степента на течливост на структурата зависи от няколко фактора, включително липидния състав и температурата, при която мембраните са изложени.

Когато всички връзки, които съществуват в въглеродните вериги, са наситени, мембраната има тенденция да се държи като гел и ван дер Ваалсовите взаимодействия са стабилни. Обратно, когато има двойни връзки, взаимодействията са по-малки и течността се увеличава

Освен това има ефект на дължината на въглеродната верига. Колкото по-дълго е то, толкова повече взаимодействия се случват с неговите съседи, като по този начин увеличава плавността. С повишаването на температурата течността на мембраната също се увеличава.

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

Ефектът се променя, когато концентрациите на холестерола са по-ниски. Когато взаимодейства с опашките на липидите, ефектът, който причинява, е разделянето им, намалявайки течливостта.

кривина

Подобно на флуидността, кривината на мембраната се определя от липидите, които съставляват по-специално всяка мембрана.

Кривината зависи от размера на главата на липида и опашката. Тези с дълги опашки и големи глави са плоски; онези с относително по-малки глави са склонни да извиват много повече от предишната група.

Това свойство е важно при явления на мембранна евагинация, образуване на везикули, микроврали и др.

Липидно разпределение

Двете "листове", които образуват всяка мембрана - ние помним, че това е двуслойно - нямат същия състав на липидите вътре в него; следователно 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 са открити сфингомиелин и фосфатидилхолин (които образуват мембрани с по-голяма относителна течливост), като се обърнат към външната страна на клетката..

Липидите, които са склонни да образуват повече флуидни структури, се сблъскват с цитозола. Този модел не е последван от холестерол, който се разпределя повече или по-малко хомогенно в двата слоя.

функции

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

Биомембраните са отговорни за ограничаване на клетъчната среда. По същия начин в клетката има мембранни отделения.

Например, митохондриите и хлоропластите са заобиколени от мембрани и тези структури са включени в биохимичните реакции, които се срещат в тези органели..

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

Мембраните поддържат йонния състав на клетката на подходящи нива, чрез процесите на осмоза и дифузия. Водата може да се движи свободно в зависимост от градиента на концентрация. Солите и метаболитите имат специфични транспортери и също регулират клетъчното рН.

Благодарение на присъствието на протеини и канали на повърхността на мембраната, съседните клетки могат да взаимодействат и да обменят материали. По този начин клетките се събират и се образуват тъканите.

Накрая, мембраните съдържат значителен брой сигнализиращи протеини и позволяват взаимодействие с хормони, невротрансмитери, между другото..

Структура и състав

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

Асоциацията на тези молекули се появява спонтанно в двуслой, като хидрофобните опашки взаимодействат един с друг и главите, сочещи към външната страна.

В една малка животинска клетка намираме невероятно голям брой липиди, от порядъка на 10⁹ молекули. Мембраните имат дебелина приблизително 7 nm. Хидрофобната вътрешна сърцевина в почти всички мембрани заема дебелина от 3 до 4 nm.

Модел с флуидна мозайка

Моделът, който в момента се обработва от биомембрани, е известен като "флуидна мозайка", формулирана през 70-те години от изследователи Сингър и Николсън. Моделът предполага, че мембраните се формират не само от липиди, но и от въглехидрати и протеини. Терминът мозайка се отнася до споменатата смес.

Лицето на мембраната, което е изправено пред външната страна на клетката, се нарича екзоплазмено лице. За разлика от това, вътрешната страна е цитозолната.

Същата номенклатура се прилага за биомембраните, които съставляват органелите, с изключение на това, че екзоплазмената повърхност в този случай сочи към вътрешността на клетката, а не към външната страна..

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

Мембраните са съставени от три основни вида липиди: фосфоглицериди, сфинголипиди и стероиди; всички те са амфипатни молекули. След това ще опишем подробно всяка група:

Видове липиди

Първата група, съставена от фосфоглицериди, идва от глицерол-3-фосфат. Опашката, с хидрофобен характер, се състои от две вериги от мастни киселини. Дължината на веригите е променлива: те могат да имат от 16 до 18 въглеродни атома. Те могат да имат единични или двойни връзки между въглеродите.

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

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

Сфинголипидите идват от сфингозин. Сфингомиелин е богат сфинголипид. Гликолипидите са съставени от глави, образувани от захари.

Третият и последен клас липиди, които образуват мембраните, са стероиди. Това са пръстени от въглени, обединени в групи по четири. Холестеролът е стероид, присъстващ в мембраните и особено богат на бозайници и бактерии.

Липидни салове

Има специфични зони на мембраните на еукариотните организми, където се концентрират холестерол и сфинголипиди. Тези домейни също са известни като сал липидната.

В тези райони те също така притежават различни протеини, чиито функции са клетъчно сигнализиране. Счита се, че липидните компоненти модулират протеиновите компоненти в саловете.

Мембранни протеини

В плазмената мембрана са закрепени серия протеини. Те могат да бъдат интегрални, свързани към липидите или разположени в периферията.

Интегралите преминават през мембраната. Следователно, те трябва да притежават хидрофилни и хидрофобни протеинови домени, за да могат да взаимодействат с всички компоненти.

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

Накрая, периферните не взаимодействат директно с хидрофобната зона на мембраната. Напротив, те могат да бъдат съединени посредством интегрален протеин или от 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 той се нуждае от голямо количество протеинови елементи за осъществяване на метаболитни реакции, които се срещат там..

препратки

1. Kraft, М. L. (2013). Организация и функция на плазмената мембрана: преминаване през липидни салове. Молекулярна биология на клетката, 24(18), 2765-2768.
2. Lodish, H. (2002). Молекулярна биология на клетката. 4-то издание. Garland Science
3. Lodish, H. (2005). Клетъчна и молекулярна биология. Ed. Panamericana Medical.
4. Lombard, J. (2014). Имало едно време клетъчните мембрани: 175 години изследване на клетъчните граници. Биология директна, 9(1), 32.
5. Thibodeau, G.A., Patton, K.T., & Howard, K. (1998). Структура и функция. Elsevier Испания.