Štruktúra a funkcie biomembrán

Ten Biomembrány Sú to hlavne lipidové, veľmi dynamické a selektívne prírodné štruktúry, ktoré sú súčasťou buniek všetkých živých bytostí. V podstate sú zodpovední za stanovenie limitov medzi životom a extracelulárnym priestorom, okrem toho, že sa kontrolovaným spôsobom rozhodujú o tom, čo môže vstúpiť a opustiť bunku.

Membránové vlastnosti (ako je plynulosť a priepustnosť) sú priamo určené typom lipidov, saturácie a dĺžky týchto molekúl. Každý typ bunky má membránu s charakteristickým zložením lipidov, proteínov a uhľohydrátov, čo jej umožňuje vykonávať svoje funkcie.

Zdroj: Derivative Work: Dhatfield (talk) Cell_membrane_Detailed_Diagram_3.SVG: *Derivative Work: dhatfield (talk) cell_membrane_detailed_diagram.SVG: Ladyofhats Mariana Ruiz [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/3.0)] [TOC]

Štruktúra

Model, ktorý je v súčasnosti akceptovaný na opis štruktúry biologických membrán, sa nazýva „tekutá mozaika“. Bol vyvinutý v roku 1972 vedcami s. Jon Singer a Garth Nicolson.

Mozaika je spojením rôznych heterogénnych prvkov. V prípade membrán tieto prvky zahŕňajú rôzne typy lipidov a proteínov. Tieto komponenty nie sú statické: naopak, membrána sa vyznačuje extrémne dynamickými, kde lipidy a proteíny sú v neustálom pohybe.'

V niektorých prípadoch nájdeme ukotvené uhľohydráty s niektorými proteínmi alebo lipidmi, ktoré tvoria membránu. Ďalej preskúmame hlavné komponenty membrán.

-Lipidy

Lipidy sú biologické polyméry tvorené uhlíkovými reťazcami, ktorých hlavnou charakteristikou je nerozpustnosť vody. Aj keď plnia viac biologických funkcií, najvýznamnejšou je ich štrukturálna úloha v membránach.

Lipidy, ktoré sú schopné formovať biologické membrány, sa skladajú z apolárnej (nerozpustnej vody) a polárneho (vodného rozpustného). Tieto typy molekúl sú známe ako amfipatické. Tieto molekuly sú fosfolipidy.

Ako sa správajú lipidy vo vode?

Keď fosfolipidy prídu do styku s vodou, polárna časť je tá, ktorá s ňou skutočne prichádza do kontaktu. Naopak, hydrofóbne „chvosty“ interagujú medzi sebou a snažia sa uniknúť z tekutiny. V roztoku môžu lipidy získať dva organizačné vzory: micely alebo lipidové bicapy.

Miclá sú malé lipidové agregáty, kde sú polárne hlavy zoskupené „vyzerajú“ vo vode a fronty to robia spolu vo vnútri gule. Bilapas, ako už názov napovedá, sú dve vrstvy fosfolipidov, kde hlavy dávajú vodu, a chvosty každej z vrstiev vzájomne interagujú.

Tieto formácie sa vyskytujú spôsobom spontánna. To znamená, že nie je potrebná energia, ktorá poháňa tvorbu mycelas alebo bicapas.

Táto amfipatická vlastnosť je bezpochyby najdôležitejšou z určitých lipidov, pretože umožňovala rozdelenie života.

Nie všetky membrány sú rovnaké

Pokiaľ ide o jeho zloženie lipidov, nie všetky biologické membrány sú rovnaké. Tieto sa líšia v závislosti od dĺžky uhlíkového reťazca a saturácie medzi nimi.

S nasýtenie Odkazujeme na počet odkazov, ktoré existujú medzi uhlíkmi. Ak sú k dispozícii dvojité alebo trojité odkazy, reťaz je nenasýtená.

Lipidové zloženie membrány určí jej vlastnosti, najmä jej plynulosť. Ak sú k dispozícii dvojité alebo trojité väzby, uhlíkové reťazce sú „skrútené“, vytvárajú priestory a znižujú balenie lipidových čiar.

Twist znižuje kontaktný povrch so susednými chvostmi (konkrétne interakčnými silami Van der Waals), čím oslabuje bariéru.

Naopak, keď sa zvýši saturácia reťazca, interakcie van der Waals sú oveľa silnejšie a zvyšujú sa hustota a pevnosť membrány. Rovnakým spôsobom sa môže zvýšiť pevnosť bariéry, ak sa uhľovodíkový reťazec zvýši dĺžkou.

Cholesterol je ďalší typ lipidov tvorený fúziou štyroch krúžkov. Prítomnosť tejto molekuly tiež pomáha modulovať plynulosť a priepustnosť membrány. Tieto vlastnosti môžu byť tiež ovplyvnené vonkajšími premennými, ako je teplota.

-Bielkovina

V normálnej bunke sú o niečo menej ako polovica zloženia membrány proteíny. Tieto môžu byť zabudované do lipidovej matrice niekoľkými spôsobmi: úplne ponorené, to znamená neoddeliteľné; alebo periférne, kde je iba časť proteínu ukotvená k lipidom.

Proteíny používajú niektoré molekuly, ako sú kanály alebo transportéry (aktívna alebo pasívna cesta), aby pomohli veľkým a hydrofilným molekulám prejsť selektívnou bariérou. Najvýznamnejším príkladom je proteín, ktorý funguje ako bomba sodíka-draslíka.

-Uhľohydráty

Sacharidy môžu byť ukotvené k dvom spomínaným molekúl. Zvyčajne obklopujú bunku a zohrávajú úlohu pri označovaní, rozpoznávaní a bunkovej komunikácii všeobecne.

Napríklad bunky imunitného systému používajú tento typ označenia na rozlíšenie vlastných ostatných, a preto vedia, ktorá bunka by mala byť napadnutá a ktorá nie.

Funkcia

Stanovené limity

Ako sú stanovené limity života? Cez biomembrány. Membrány biologického pôvodu sú zodpovedné za vymedzenie bunkového priestoru vo všetkých formách života. Táto vlastnosť oddelenia je nevyhnutná pre tvorbu životných systémov.

Týmto spôsobom je možné vo vnútri bunky vytvoriť iné prostredie s koncentráciami a pohybmi potrebných materiálov, ktoré sú optimálne pre organické bytosti.

Okrem toho biologické membrány tiež stanovujú limity vo vnútri bunky, ktoré pochádzajú z typických kompartmentov eukaryotických buniek: mitochondrie, chloroplasty, vakuoly atď.

Selektivita

Živé bunky vyžadujú konštantný výstup a vstup určitých prvkov, napríklad výmena iónov s extracelulárnym prostredím a vylučovanie odpadových látok.

Vďaka povahe membrány je priepustné pre určité látky a vodotesné pre ostatných. Z tohto dôvodu membrána spolu s proteínmi vo vnútri pôsobí ako druh molekulárneho „brankára“, ktorý orchester výmena materiálov s médiom.

Molekuly malej veľkosti, ktoré nie sú polárne, môžu prekročiť membránu bez akýchkoľvek nepríjemností. Na rozdiel od toho, čím väčšia je molekula a čím viac je polárnejšia, ťažkosti s priechodom sa úmerne zvýšili.

Pre presný príklad môže molekula kyslíka cestovať biologickou membránou o miliardu krát rýchlejšie ako chloridový ión.

Odkazy

1. Freeman, s. (2016). Biologická veda. Pearson.
2. Kaiser, C. Do., Krieger, m., Ubytovňa, h., & Berk,. (2007). Biológia molekulárnych buniek. Wh Freeman.
3. Peña, a. (2013). Membrány. Fond hospodárskej kultúry.
4. Spevák, s. J., & Nicolson, G. L. (1972). Tekutý mozaikový model štruktúry bunkových membrán. Veda, 175(4023), 720-731.
5. Stein, W. (2012). Pohyb molekúl cez bunkové membrány. Elsevier.