Характеристики, функції та структура плазматичної мембрани

The плазматичної мембрани, Клітинна мембрана, плазмалемма або цитоплазматична мембрана, це структура ліпідної природи, яка оточує і розмежовує клітини, будучи неодмінною складовою її архітектури. Біомембрани мають властивість укладати певну структуру з їх зовнішністю. Його головна функція - служити бар'єром.

Крім того, він контролює транзит частинок, які можуть входити і виходити. Мембранні білки діють як "молекулярні двері" з досить вимогливими воротами. Склад мембрани також відіграє певну роль у клітинному розпізнаванні.

Структурно вони являють собою бислои, утворені природними фосфоліпідами, білками і вуглеводами. Аналогічно, фосфолипид являє собою фосфор з головою і хвостом. Хвіст складається з вуглецевих ланцюгів, нерозчинних у воді, які групуються всередину.

Навпаки, голови полярні і дають водянисту клітину. Мембрани мають надзвичайно стійкі структури. Сили, які підтримують їх, є силами ван-дер-ваальса, серед фосфоліпідів, що їх складають; це дозволяє їм міцно оточувати край клітин.

Проте вони також досить динамічні і плинні. Властивості мембран змінюються у відповідності з аналізованим типом клітин. Наприклад, червоні кров'яні клітини повинні бути еластичними для переміщення через кровоносні судини. 

На противагу цьому, у нейронів мембрана (мієлінова оболонка) має необхідну структуру для ефективного провідності нервового імпульсу.

Індекс

• 1 Загальна характеристика
  • 1.1 Плинність мембрани
  • 1.2 Кривизна
  • 1.3 Розподіл ліпідів
• 2 Функції
• 3 Структура та склад
  • 3.1 Модельна модель рідини
  • 3.2 Види ліпідів
  • 3.3 Ліпідні плоти
  • 3.4 Мембранні білки
• 4 Посилання

Загальна характеристика

Мембрани є досить динамічними структурами, які широко варіюються в залежності від типу клітин і складу їх ліпідів. Мембрани модифікуються відповідно до цих характеристик наступним чином:

Плинність мембрани

Мембрана не є статичною сутністю, вона веде себе як рідина. Ступінь плинності структури залежить від декількох факторів, включаючи ліпідну композицію і температуру, при якій мембрани піддаються впливу.

Коли всі зв'язки, які існують у вуглецевих ланцюгах, є насиченими, мембрана прагне поводитися як гель, і ван-дер-ваальсова взаємодія стабільна. І навпаки, коли є подвійні зв'язки, взаємодії менші, а плинність зростає

Крім того, існує ефект довжини вуглецевого ланцюга. Чим довше вона, тим більше взаємодій відбувається з її сусідами, тим самим збільшуючи вільність. З підвищенням температури плинність мембрани також збільшується.

Холестерин має незамінну роль у регуляції плинності і залежить від концентрації холестерину. Коли хвости довгі, холестерин діє як іммобілайзер з них, зменшуючи плинність. Це явище відбувається при нормальному рівні холестерину.

Ефект змінюється при зниженні концентрації холестерину. При взаємодії з хвостами ліпідів ефект, який викликає, є розділенням цих, знижуючи плинність.

Кривизна

Як і плинність, кривизна мембрани визначається ліпідами, які утворюють кожну мембрану зокрема.

Кривизна залежить від розміру голови ліпіду і хвоста. Ті з довгими хвостами і великими головами є плоскими; ті з відносно меншими головами мають тенденцію до кривої набагато більше, ніж попередня група.

Ця властивість є важливою в явищах мембранної евагінації, утворення везикул, мікроворсинок, серед інших.

Поширення ліпідів

Два "листа", які утворюють кожну мембрану, - ми пам'ятаємо, що це двошарова - не мають однакового складу ліпідів всередині нього; тому сказано, що розподіл асиметричний. Цей факт має важливі функціональні наслідки.

Конкретним прикладом є склад плазматичної мембрани еритроцитів. У цих клітинах крові сфінгомієлін і фосфатидилхолін (які утворюють мембрани з більшою відносною плинністю) виявляються обличчям до зовнішньої клітини.

Ліпіди, які схильні до утворення більш текучих структур, стикаються з цитозолом. За такою схемою не спостерігається холестерин, який розподіляється більш-менш однорідно в обох шарах.

Функції

Функція мембрани кожного типу клітин тісно пов'язана з її структурою. Однак вони виконують основні функції.

Біомембрани несуть відповідальність за розмежування клітинної середовища. Аналогічно, в клітці є мембранні відсіки.

Наприклад, мітохондрії і хлоропласти оточені мембранами, і ці структури беруть участь у біохімічних реакціях, що відбуваються в цих органелах.

Мембрани регулюють проходження матеріалів до клітини. Завдяки цьому бар'єру можна ввести необхідні матеріали, або пасивно, або активно (з потребою в АТФ). Також не надходять небажані або токсичні матеріали.

Мембрани підтримують іонний склад клітини на відповідних рівнях через процеси осмосу та дифузії. Вода може вільно подорожувати в залежності від її градієнта концентрації. Солі та метаболіти мають специфічні транспортери, а також регулюють клітинний рН.

Завдяки наявності білків і каналів на поверхні мембрани, сусідні клітини можуть взаємодіяти і обмінюватися матеріалами. Таким чином, клітини збираються разом і утворюються тканини.

Нарешті, мембрани містять значну кількість сигнальних білків і дозволяють взаємодіяти з гормонами, нейротрансміттерами..

Структура і склад

Основним компонентом мембран є фосфоліпіди. Ці молекули амфіпатичні, вони мають полярну і аполярну зону. Полярний дозволяє їм взаємодіяти з водою, в той час як хвіст є гідрофобним вуглецевим ланцюгом.

Асоціація цих молекул відбувається спонтанно в двошаровому шарі, при цьому гідрофобні хвости взаємодіють один з одним, а головки, спрямовані назовні.

У маленькій клітині тварин ми знаходимо неймовірно велику кількість ліпідів, порядку 10⁹ молекули Мембрани мають товщину приблизно 7 нм. Гідрофобне внутрішнє ядро ​​практично на всіх мембранах займає товщину від 3 до 4 нм.

Рідина мозаїчної моделі

Модель, яка в даний час обробляється біомембранами, відома як "рідка мозаїка", сформульована в 70-х роками дослідниками Сінгер і Нікольсон. Модель припускає, що мембрани утворюються не тільки з ліпідів, але і з вуглеводів і білків. Термін мозаїка відноситься до зазначеної суміші.

Обличчя мембрани, що стоїть за межами клітини, називається екзоплазматичним обличчям. Навпаки, внутрішня сторона є цитозольною.

Ця ж номенклатура застосовується до біомембран, які складають органели, за винятком того, що екзоплазматична грань в цьому випадку вказує на внутрішню частину клітини, а не на зовнішню поверхню..

Ліпіди, які складають мембрани, не є статичними. Вони мають здатність рухатися, з певною мірою свободи в конкретних регіонах, через структуру.

Мембрани складаються з трьох основних типів ліпідів: фосфогліцериди, сфінголіпіди і стероїди; всі вони є амфіпатичними молекулами. Далі ми детально опишемо кожну групу:

Типи ліпідів

Перша група, що складається з фосфогліцеридів, надходить з гліцерол-3-фосфату. Хвіст, що має гідрофобний характер, складається з двох ланцюгів жирних кислот. Довжина ланцюгів змінна: вони можуть мати від 16 до 18 атомів вуглецю. Вони можуть мати одинарні або подвійні зв'язки між атомами вуглецю.

Підкласифікація цієї групи задається типом голови, яку вони представляють. Найбільш поширені фосфатидилхоліни, а головка містить холін. В інших типах різні молекули, такі як етаноламін або серин, взаємодіють з фосфатною групою.

Іншою групою фосфоглицеридов є плазмалогени. Ліпідний ланцюг пов'язаний з гліцерином ефірним зв'язком; у свою чергу, існує вуглецева ланцюг, пов'язана з гліцерином за допомогою ефірного зв'язку. Вони досить багаті в серці і в мозку.

Сфінголіпіди надходять із сфінгозину. Сфінгомієлін є рясним сфинголипидом. Гліколіпіди складаються з головок, утворених з цукрів.

Третій і останній клас ліпідів, які утворюють мембрани, є стероїдами. Вони являють собою кільця, утворені з вуглецю, об'єднані в групи по чотири. Холестерин - це стероїд, присутній в мембранах і особливо багатий на ссавців і бактерій.

Ліпідні плоти

Є специфічні зони мембран еукаріотичних організмів, де зосереджені холестерин і сфінголіпіди. Ці домени також відомі як плоти ліпід.

У цих регіонах вони також містять різні білки, функції яких є клітинною сигналізацією. Вважається, що ліпідні компоненти модулюють білкові компоненти в плотах.

Мембранні білки

Всередині плазматичної мембрани закріплюється ряд білків. Вони можуть бути інтегральними, прикріпленими до ліпідів або розташованими на периферії.

Інтеграли проходять через мембрану. Тому вони повинні володіти гідрофільними і гідрофобними білковими доменами, щоб мати можливість взаємодіяти з усіма компонентами.

У білках, які прикріплені до ліпідів, вуглецевий ланцюг закріплюється в одному з шарів мембрани. Білок дійсно не потрапляє в мембрану.

Нарешті, периферійні не взаємодіють безпосередньо з гідрофобною зоною мембрани. Навпаки, вони можуть бути з'єднані за допомогою цілісного білка або полярними головами. Вони можуть бути розташовані по обидві сторони мембрани.

Відсоток білків у кожній мембрані змінюється в широких межах: від 20% у нейронах до 70% в мітохондріальній мембрані, оскільки для виконання метаболічних реакцій, які відбуваються, потрібна велика кількість білкових елементів..

Список літератури

1. Kraft, M. L. (2013). Організація та функціонування плазматичної мембрани: переміщення минулих ліпідних плотів. Молекулярна біологія клітини, 24(18), 2765-2768.
2. Lodish, H. (2002). Молекулярна біологія клітини. 4-е видання. Гірлянди наука
3. Lodish, H. (2005). Клітинна і молекулярна біологія. Ed. Panamericana Medical.
4. Lombard, J. (2014). Колись мембрани клітин: 175 років дослідження меж клітин. Біологія пряма, 9(1), 32.
5. Thibodeau, G.A., Patton, K.T., & Howard, K. (1998). Структура і функції. Elsevier Іспанія.