PLAZMAS MEMBRĀNA: RAKSTUROJUMS, FUNKCIJAS UN STRUKTŪRA - BIOLOĢIJA - 2025

Plazmas membrāna, šūnu membrānu, plasmalemma vai citoplazmas membrāna, ir lipīdu struktūra, kas ieskauj un norobežo šūnas, kas ir neatņemama sastāvdaļa to arhitektūras. Biomembrānām ir īpašība slēgt noteiktu struktūru ar tās ārpusi. Tās galvenā funkcija ir kalpot par barjeru.

Turklāt tas kontrolē daļiņu tranzītu, kas var iekļūt un iziet. Membrānas olbaltumvielas darbojas kā "molekulārie vārti" ar diezgan prasīgiem vārtsargiem. Šūnas atpazīšanā ir loma arī membrānas sastāvam.

Strukturāli tie ir divslāņu slāņi, ko veido dabiski sakārtoti fosfolipīdi, olbaltumvielas un ogļhidrāti. Līdzīgi fosfolipīds attēlo fosforu ar galvu un asti. Aste sastāv no oglekļa ķēdēm, kas nešķīst ūdenī, tās ir sagrupētas uz iekšu.

Tā vietā galvas ir polāras un piešķir ūdens ūdens videi. Membrānas ir ārkārtīgi stabilas struktūras. Spēki, kas tos uztur, ir van der Waals spēki starp fosfolipīdiem, kas tos veido; tas ļauj viņiem stingri apņemt šūnu malu.

Tomēr tie ir arī diezgan dinamiski un mainīgi. Membrānu īpašības mainās atkarībā no analizētā šūnas veida. Piemēram, sarkano asins šūnu jābūt elastīgām, lai tās pārvietotos pa asinsvadiem.

Turpretī neironos membrānai (mielīna apvalkam) ir nepieciešamā struktūra, kas ļauj efektīvi vadīt nervu impulsu.

Vispārīgais raksturojums

Autors: Jpablo cad, no Wikimedia Commons

Membrānas ir diezgan dinamiskas struktūras, kas ļoti atšķiras atkarībā no šūnas veida un tās lipīdu sastāva. Pēc šīm īpašībām membrānas tiek modificētas šādi:

Membrānas plūstamība

Membrāna nav statiska vienība, tā uzvedas kā šķidrums. Struktūras plūstamības pakāpe ir atkarīga no vairākiem faktoriem, starp kuriem ir lipīdu sastāvs un temperatūra, kurai tiek pakļautas membrānas.

Kad visas saites, kas pastāv oglekļa ķēdēs, ir piesātinātas, membrānai ir tendence izturēties kā ar želeju, un van der Waals mijiedarbība ir stabila. Gluži pretēji, ja ir divkāršās saites, mijiedarbība ir mazāka un palielinās plūstamība.

Turklāt ir arī oglekļa ķēdes garuma ietekme. Jo ilgāks tas ir, jo vairāk mijiedarbības notiek ar kaimiņiem, tādējādi palielinot plūdumu. Palielinoties temperatūrai, palielinās arī membrānas plūstamība.

Holesterīnam ir neaizstājama loma plūstamības regulēšanā un tas ir atkarīgs no holesterīna koncentrācijas. Kad rindas ir garas, holesterīns darbojas kā tā paša imobilaizers, samazinot šķidrumu. Šī parādība rodas normālā holesterīna līmenī.

Efekts mainās, ja holesterīna līmenis ir zemāks. Mijiedarbojoties ar lipīdu astēm, to izraisītais efekts ir to atdalīšana, samazinot plūstamību.

Izliekums

Tāpat kā plūstamība, membrānas izliekumu nosaka lipīdi, kas veido katru konkrēto membrānu.

Izliekums ir atkarīgs no lipīdu galvas un astes lieluma. Tie, kuriem ir garas astes un lielas galvas, ir plakani; tie, kuriem ir relatīvi mazākas galvas, parasti izliekas daudz vairāk nekā iepriekšējā grupa.

Šis īpašums ir svarīgs membrānas iztvaikošanas parādībās, pūslīšu veidošanā, mikrovillēs.

Lipīdu sadalījums

Divām "loksnēm", kas veido katru membrānu - atcerieties, ka tas ir divslāņu slānis - iekšpusē nav vienāds lipīdu sastāvs; šī iemesla dēļ tiek uzskatīts, ka sadalījums ir asimetrisks. Šim faktam ir svarīgas funkcionālās sekas.

Īpašs piemērs ir eritrocītu plazmas membrānas sastāvs. Šajās asins šūnās shingomielīns un fosfatidilholīns (kas veido membrānas ar lielāku relatīvo plūstamību) ir vērsti pret šūnas ārpusi.

Lipīdi, kuriem ir tendence veidot vairāk šķidruma struktūras, saskaras ar citozītu. Šim modelim neseko holesterīns, kas abos slāņos ir sadalīts vairāk vai mazāk vienveidīgi.

Iespējas

Katra šūnu tipa membrānas funkcija ir cieši saistīta ar tās struktūru. Tomēr tie pilda pamatfunkcijas.

Biomembrānas ir atbildīgas par šūnu vides norobežošanu. Līdzīgi šūnā ir membrānas nodalījumi.

Piemēram, mitohondrijus un hloroplastus ieskauj membrānas, un šīs struktūras ir iesaistītas bioķīmiskajās reakcijās, kas notiek šajos organellos.

Membrānas regulē materiālu nokļūšanu šūnā. Pateicoties šai barjerai, nepieciešamie materiāli var iekļūt gan pasīvi, gan aktīvi (ar nepieciešamību pēc ATP). Neiekļūst arī nevēlami vai toksiski materiāli.

Izmantojot osmozes un difūzijas procesus, membrānas uztur šūnu jonu sastāvu atbilstošā līmenī. Ūdens var brīvi plūst atkarībā no tā koncentrācijas gradienta. Sāļiem un metabolītiem piemīt specifiski transportētāji un tie arī regulē šūnu pH.

Pateicoties olbaltumvielu un kanālu klātbūtnei uz membrānas virsmas, kaimiņu šūnas var mijiedarboties un apmainīties ar materiāliem. Tādā veidā šūnas apvienojas un veidojas audi.

Visbeidzot, membrānās ir ievērojams skaits signalizācijas olbaltumvielu un cita starpā tā ļauj mijiedarboties ar hormoniem, neirotransmiteriem.

Uzbūve un sastāvs

Membrānu galvenā sastāvdaļa ir fosfolipīdi. Šīs molekulas ir amfātiskas, tām ir polārā un apolārā zona. Polārs ļauj tiem mijiedarboties ar ūdeni, bet aste ir hidrofobiska oglekļa ķēde.

Šo molekulu asociācija notiek spontāni divslānī, hidrofobās astes savstarpēji mijiedarbojoties, un galvas ir vērstas uz āru.

Nelielā dzīvnieku šūnā mēs atrodam neticami lielu daudzumu lipīdu, pēc kārtas - 10 ⁹ molekulas. Membrānas ir aptuveni 7 nm biezas. Hidrofobiskais iekšējais kodols gandrīz visās membrānās aizņem no 3 līdz 4 nm biezumu.

Šķidrās mozaīkas raksts

Pašreizējais biomembrānu modelis ir pazīstams kā "šķidruma mozaīka", ko 70. gados izstrādāja pētnieki Singers un Nikolsons. Modelis ierosina membrānas izgatavot ne tikai no lipīdiem, bet arī no ogļhidrātiem un olbaltumvielām. Termins mozaīka attiecas uz šo maisījumu.

Membrānas seju, kas ir vērsta pret šūnas ārpusi, sauc par eksoplazmas seju. Turpretī iekšējā seja ir citosola.

Šī pati nomenklatūra attiecas uz biomembrānām, kas veido organellus, izņemot to, ka eksoplazmas seja šajā gadījumā ir vērsta uz šūnas iekšpusi, nevis uz ārpusi.

Lipīdi, kas veido membrānas, nav statiski. Tiem ir iespēja ar zināmu brīvības pakāpi noteiktos reģionos pārvietoties pa struktūru.

Membrānas sastāv no trim lipīdu pamatveidiem: fosfoglicerīdi, sfingolipīdi un steroīdi; visi ir amfātiskās molekulas. Mēs detalizēti aprakstīsim katru grupu:

Lipīdu veidi

Pirmā grupa, kas sastāv no fosfoglicerīdiem, nāk no glicerīna-3-fosfāta. Aste, kas pēc savas būtības ir hidrofobiska, sastāv no divām taukskābju ķēdēm. Ķēžu garums ir mainīgs: tajās var būt no 16 līdz 18 oglekļa atomu. Viņiem var būt viena vai divkārša saite starp oglekļa atomu.

Šīs grupas apakšklasifikācija tiek norādīta pēc galvas veida, kurā viņi atrodas. Visvairāk ir fosfatidilholīni, un galvā ir holīns. Citos veidos dažādas molekulas, piemēram, etanolamīns vai serīns, mijiedarbojas ar fosfātu grupu.

Vēl viena fosfoglicerīdu grupa ir plazmalogēni. Lipīdu ķēde ir saistīta ar glicerīnu ar estera saiti; savukārt ir oglekļa ķēde, kas ar ētera saiti ir saistīta ar glicerīnu. Tie ir diezgan bagātīgi sirdī un smadzenēs.

Sfingolipīdi nāk no sfingozīna. Sfingomielīns ir bagātīgs sfingolipīds. Glikolipīdus veido galvas, kas izgatavotas no cukuriem.

Trešā un pēdējā lipīdu klase, kas veido membrānas, ir steroīdi. Tie ir no oglekļa izgatavoti gredzeni, kas savienoti četrās grupās. Holesterīns ir steroīds, kas atrodas membrānās un ir īpaši izplatīts zīdītāju un baktēriju organismā.

Lipīdu plosti

Ir īpašas eikariotu organismu membrānas, kur koncentrēts holesterīns un sfingolipīdi. Šie domēni ir pazīstami arī kā lipīdu plosti.

Šajos reģionos tajos atrodas arī dažādi proteīni, kuru funkcijas ir šūnu signāli. Tiek uzskatīts, ka lipīdu komponenti modulē proteīnu komponentus plostos.

Membrānas olbaltumvielas

Plazmas membrānā ir nostiprināta virkne olbaltumvielu. Tie var būt neatdalāmi, noenkuroti lipīdos vai izvietoti perifērijā.

Integrālie iet caur membrānu. Tādēļ tiem jābūt hidrofiliem un hidrofobiem olbaltumvielu domēniem, lai tie varētu mijiedarboties ar visiem komponentiem.

Olbaltumvielās, kas ir noenkurotas ar lipīdiem, oglekļa ķēde ir noenkurota vienā no membrānas slāņiem. Olbaltumviela faktiski neievadās membrānā.

Visbeidzot, perifērijas ierīces tieši neiedarbojas uz membrānas hidrofobo zonu. Tos drīzāk var piestiprināt, izmantojot integrētu olbaltumvielu vai ar polāro galviņu palīdzību. Tās var atrasties abās membrānas pusēs.

Olbaltumvielu procentuālais daudzums katrā membrānā ir ļoti atšķirīgs: no 20% neironos līdz 70% mitohondriju membrānā, jo tam ir nepieciešams liels daudzums olbaltumvielu elementu, lai veiktu tur notiekošās metabolisma reakcijas.

Atsauces

1. Krafts, ML (2013). Plazmas membrānas organizācija un darbība: pārvietošanās pagātnes lipīdu plostos. Šūnas molekulārā bioloģija, 24 (18), 2765–2768.
2. Lodish, H. (2002). Šūnas molekulārā bioloģija. 4. izdevums. Garland zinātne
3. Lodish, H. (2005). Šūnu un molekulārā bioloģija. Panamerican Medical Ed.
4. Lombards, J. (2014). Savulaik šūnu membrānas: 175 gadu ilga šūnu robežu izpēte. Bioloģija tieša, 9 (1), 32.
5. Thibodeau, GA, Patton, KT, & Howard, K. (1998). Uzbūve un funkcija. Elsevier Spānija.