BIOMEMBRĀNAS: STRUKTŪRA UN FUNKCIJAS - BIOLOĢIJA - 2025

Par biomembranes ir struktūras, ļoti dinamisku un selektīvu, galvenokārt lipīdu raksturu, kas ir daļa no šūnu visu dzīvo būtņu. Būtībā viņi ir atbildīgi par robežu noteikšanu starp dzīvi un ārpusšūnu telpu, turklāt kontrolētā veidā izlemjot, kas var iekļūt šūnā un iziet no tās.

Membrānas īpašības (piemēram, plūstamību un caurlaidību) tieši nosaka lipīdu tips, šo molekulu piesātinājums un garums. Katram šūnu tipam ir membrāna ar raksturīgu lipīdu, olbaltumvielu un ogļhidrātu sastāvu, kas ļauj tai veikt savas funkcijas.

Avots: atvasināts darbs: Dhatfield (saruna) Cell_membrane_detailed_diagram_3.svg: * atvasināts darbs: Dhatfield (talk) Cell_membrane_detailed_diagram.svg: LadyofHats Mariana Ruiz

Uzbūve

Pašlaik pieņemto bioloģisko membrānu struktūras apraksta modeli sauc par "šķidruma mozaīku". To 1972. gadā izstrādāja pētnieki S. Jon Singer un Garth Nicolson.

Mozaīka ir dažādu neviendabīgu elementu savienojums. Membrānu gadījumā šie elementi satur dažāda veida lipīdus un olbaltumvielas. Šie komponenti nav statiski: tieši pretēji, membrānai ir raksturīga ārkārtīgi dinamiska spēja, kur lipīdi un olbaltumvielas atrodas pastāvīgā kustībā. ”

Dažos gadījumos mēs varam atrast ogļhidrātus, kas noenkuroti ar dažiem proteīniem vai lipīdiem, kas veido membrānu. Tālāk mēs izpētīsim galvenās membrānu sastāvdaļas.

-Lipīdi

Lipīdi ir bioloģiski polimēri, kas sastāv no oglekļa ķēdēm, kuru galvenā īpašība ir nešķīstība ūdenī. Lai arī tie pilda vairākas bioloģiskās funkcijas, visizcilākā ir to strukturālā loma membrānās.

Lipīdus, kas spēj veidot bioloģiskas membrānas, veido apolārā daļa (nešķīst ūdenī) un polārā daļa (šķīst ūdenī). Šāda veida molekulas ir pazīstamas kā amfātiskās. Šīs molekulas ir fosfolipīdi.

Kā lipīdi uzvedas ūdenī?

Kad fosfolipīdi nonāk saskarē ar ūdeni, polārā daļa ir tā, kas faktiski nonāk saskarē ar to. Turpretī hidrofobās "astes" mijiedarbojas savā starpā, mēģinot izkļūt no šķidruma. Risinājumā lipīdi var iegūt divus organizācijas veidus: micellas vai lipīdu divslāņu kārtas.

Mičilas ir mazi lipīdu agregāti, kur polārās galvas ir "saredzētas" ūdenī un astes ir sagrupētas sfēras iekšpusē. Bilayer, kā to norāda nosaukums, ir divi fosfolipīdu slāņi, kur galvas ir vērstas pret ūdeni, un katra slāņa astes mijiedarbojas viena ar otru.

Šīs formācijas notiek spontāni. Tas ir, nav nepieciešama enerģija, lai vadītu micellu vai divslāņu veidošanos.

Šī amfātiskā īpašība, bez šaubām, ir vissvarīgākā no dažiem lipīdiem, jo ​​tā ļāva dzīvi sadalīt.

Ne visas membrānas ir vienādas

Lipīdu sastāva ziņā ne visas bioloģiskās membrānas ir vienādas. Tie atšķiras atkarībā no oglekļa ķēdes garuma un piesātinājuma starp tiem.

Ar piesātinājumu mēs domājam obligāciju skaitu, kas pastāv starp oglekļa atomu. Ja ir divkāršās vai trīskāršās saites, ķēde ir nepiesātināta.

Membrānas lipīdu sastāvs noteiks tā īpašības, īpaši tās plūstamību. Ja ir divkāršās vai trīskāršās saites, oglekļa ķēdes "savērpjas", veidojot atstarpes un samazinot lipīdu astes iepakojumu.

Kinks samazina kontakta virsmu ar blakus esošajām astes (īpaši van der Waals mijiedarbības spēkiem), vājinot barjeru.

Turpretī, palielinoties ķēdes piesātinājumam, van der Waals mijiedarbība ir daudz spēcīgāka, palielinot membrānas blīvumu un stiprību. Tāpat barjeras stiprību var palielināt, ja ogļūdeņražu ķēde palielinās.

Holesterīns ir vēl viens lipīdu veids, ko veido četru gredzenu saplūšana. Šīs molekulas klātbūtne arī palīdz modulēt membrānas plūstamību un caurlaidību. Šīs īpašības var ietekmēt arī ārējie mainīgie, piemēram, temperatūra.

-Proteīni

Parastā šūnā nedaudz mazāk par pusi membrānas sastāvs ir olbaltumvielas. Tos var atrast iegultu lipīdu matricā dažādos veidos: pilnīgi iegremdēti, tas ir, neatņemami; vai perifēriski, ja tikai daļa olbaltumvielu ir nostiprināta ar lipīdiem.

Olbaltumvielas dažas molekulas izmanto kā kanālus vai transportētājus (no aktīvā vai pasīvā ceļa), lai palīdzētu lielām, hidrofilām molekulām šķērsot selektīvo barjeru. Visspilgtākais piemērs ir olbaltumvielas, kas darbojas kā nātrija-kālija pumpis.

-Harbohidrāti

Ogļhidrātus var piesaistīt abām iepriekšminētajām molekulām. Parasti tie atrodas ap šūnu un spēlē vispārēju šūnu marķēšanu, atpazīšanu un komunikāciju.

Piemēram, imūnsistēmas šūnas izmanto šāda veida marķējumu, lai atšķirtu to, kas ir viņu pašu, no tā, kas ir svešs, un tādējādi zina, kurai šūnai vajadzētu uzbrukt un kurai nevajadzētu.

Iespējas

Iestatiet ierobežojumus

Kā tiek noteiktas dzīves robežas? Caur biomembrānām. Bioloģiskas izcelsmes membrānas ir atbildīgas par šūnu telpas norobežošanu visās dzīves formās. Šis nodalīšanas īpašums ir būtisks dzīvo sistēmu veidošanai.

Tādā veidā šūnas iekšpusē var izveidot atšķirīgu vidi ar nepieciešamajām materiālu koncentrācijām un kustībām, kas ir optimālas organiskām būtnēm.

Turklāt bioloģiskās membrānas arī nosaka robežas šūnas iekšienē, veidojot tipiskos eikariotu šūnu nodalījumus: mitohondrijus, hloroplastus, vakuolus utt.

Selektivitāte

Dzīvajām šūnām ir nepieciešama pastāvīga noteiktu elementu ienākšana un iziešana, piemēram, jonu apmaiņa ar ārpusšūnu vidi un atkritumu vielu izdalīšana, cita starpā.

Membrānas raksturs padara to caurlaidīgu noteiktām vielām un necaurlaidīgu citām. Šī iemesla dēļ membrāna kopā ar tajā esošajiem proteīniem darbojas kā sava veida molekulārais “vārtsargs”, kas organizē materiālu apmaiņu ar apkārtējo vidi.

Mazas molekulas, kas nav polāras, var šķērsot membrānu bez jebkādām problēmām. Turpretī, jo lielāka ir molekula un polārāka, jo proporcionāli palielinās caurlaides grūtības.

Lai sniegtu konkrētu piemēru, skābekļa molekula caur bioloģisko membrānu var ceļot miljardu reižu ātrāk nekā hlorīda jons.

Atsauces

1. Freeman, S. (2016). Bioloģijas zinātne. Pīrsons.
2. Kaizers, Kalifornija, Krīgers, M., Lodish, H., & Berk, A. (2007). Molekulāro šūnu bioloģija. WH Freeman.
3. Peña, A. (2013). Šūnu membrānas. Ekonomiskās kultūras fonds.
4. Dziedātājs, SJ, un Nikolsons, GL (1972). Šūnu membrānu struktūras šķidrais mozaīkas modelis. Zinātne, 175 (4023), 720–731.
5. Šteins, W. (2012). Molekulu kustība pa šūnu membrānām. Elsevier.