- Struktur
- -Lipids
- Hvordan opfører lipider sig i vand?
- Ikke alle membraner er ens
- -Proteins
- -Carbohydrates
- Funktioner
- Sæt grænser
- Selektivitet
- Referencer
De biomembraner er strukturer, meget dynamisk og selektiv hovedsagelig lipidbeskaffenhed, en del af cellerne i alle levende væsener. I det væsentlige er de ansvarlige for at etablere grænserne mellem liv og det ekstracellulære rum, ud over at de på en kontrolleret måde beslutter, hvad der kan komme ind og forlade cellen.
Egenskaberne ved membranen (såsom fluiditet og permeabilitet) bestemmes direkte af typen af lipid, mætning og længde af disse molekyler. Hver type celle har en membran med en karakteristisk sammensætning af lipider, proteiner og kulhydrater, som gør det muligt for den at udføre sine funktioner.
Kilde: derivatarbejde: Dhatfield (tale) Cell_membrane_detaljeret_diagram_3.svg: * afledt arbejde: Dhatfield (tale) Cell_membrane_detaljeret_diagram.svg: LadyofHats Mariana Ruiz
Struktur
Den aktuelt accepterede model til beskrivelse af biologiske membraners struktur kaldes "flydende mosaik". Det blev udviklet i 1972 af forskerne S. Jon Singer og Garth Nicolson.
En mosaik er sammenslutningen af forskellige heterogene elementer. I tilfælde af membraner omfatter disse elementer forskellige typer lipider og proteiner. Disse komponenter er ikke statiske: tværtimod er membranen kendetegnet ved at være ekstremt dynamisk, hvor lipider og proteiner er i konstant bevægelse. '
I nogle tilfælde kan vi finde kulhydrater, der er forankrede til nogle proteiner eller til lipiderne, der danner membranen. Dernæst undersøger vi hovedkomponenterne i membraner.
-Lipids
Lipider er biologiske polymerer, der består af kulstofkæder, hvis vigtigste egenskab er uopløselighed i vand. Selvom de har flere biologiske funktioner, er det mest fremragende deres strukturelle rolle i membraner.
Lipiderne, der er i stand til at danne biologiske membraner, er sammensat af en apolær del (uopløselig i vand) og en polær del (opløselig i vand). Disse typer molekyler er kendt som amfipatisk. Disse molekyler er phospholipider.
Hvordan opfører lipider sig i vand?
Når phospholipider kommer i kontakt med vand, er den polære del den, der faktisk kommer i kontakt med den. I modsætning hertil interagerer de hydrofobe "haler" med hinanden og prøver at undslippe væsken. I opløsning kan lipider opnå to organisationsmønstre: miceller eller lipid-dobbeltlag.
Miceller er små aggregater af lipider, hvor de polære hoveder er grupperet "kigger" mod vandet og halerne er samlet i sfæren. Bilag, som deres navn antyder, er to lag med phospholipider, hvor hovederne vender mod vandet, og halerne i hvert af lagene interagerer med hinanden.
Disse formationer forekommer spontant. Det vil sige, at der ikke kræves nogen energi til at drive dannelsen af miceller eller dobbeltlag.
Denne amfipatiske egenskab er uden tvivl den vigtigste af visse lipider, da den muliggjorde opdeling af livet.
Ikke alle membraner er ens
Med hensyn til deres lipidsammensætning er ikke alle biologiske membraner ens. Disse varierer med hensyn til længden af kulstofkæden og mætning mellem dem.
Med mætning menes antallet af bindinger, der findes mellem kulhydrater. Når der er dobbelt- eller tredobbeltbindinger, er kæden umættet.
Lipidsammensætningen af membranen bestemmer dens egenskaber, især dens fluiditet. Når der er dobbelt- eller tredobbeltbindinger, "vrider" kulstofkæderne sig, hvilket skaber mellemrum og mindsker pakningen af lipidhalerne.
Knekkene reducerer kontaktoverfladen med tilstødende haler (specifikt van der Waals interaktionskræfter) og svækker barrieren.
I modsætning hertil, når kædemætning er forøget, er van der Waals-interaktioner meget stærkere, hvilket øger membranens densitet og styrke. Tilsvarende kan styrken af barrieren øges, hvis carbonhydridkæden øges i længden.
Kolesterol er en anden type lipid dannet ved fusion af fire ringe. Tilstedeværelsen af dette molekyle hjælper også med at modulere membranens fluiditet og permeabilitet. Disse egenskaber kan også påvirkes af eksterne variabler, såsom temperatur.
-Proteins
I en normal celle er lidt under halvdelen af membranens sammensætning proteiner. Disse kan findes indlejret i lipidmatrixen på flere måder: helt nedsænket, det vil sige integreret; eller perifert, hvor kun en del af proteinet er forankret til lipider.
Proteiner bruges af nogle molekyler som kanaler eller transportører (af den aktive eller passive vej) til at hjælpe store, hydrofile molekyler med at krydse den selektive barriere. Det mest slående eksempel er proteinet, der fungerer som en natrium-kaliumpumpe.
-Carbohydrates
Carbohydrater kan fastgøres til de to ovennævnte molekyler. De findes generelt omkring cellen og spiller en rolle i generel cellulær markering, genkendelse og kommunikation.
For eksempel bruger cellerne i immunsystemet denne type mærkning til at skelne hvad der er deres eget fra hvad der er fremmed, og således vide, hvilken celle der skal angribes, og hvilken ikke.
Funktioner
Sæt grænser
Hvordan etableres livets grænser? Gennem biomembraner. Membraner af biologisk oprindelse er ansvarlige for at afgrænse det cellulære rum i alle former for liv. Denne egenskab ved rumafdeling er vigtig for genereringen af levende systemer.
På denne måde kan der skabes et andet miljø inde i cellen med de nødvendige koncentrationer og bevægelser af materialer, der er optimale for organiske væsener.
Derudover etablerer biologiske membraner også grænser i cellen med oprindelse i de typiske rum i eukaryote celler: mitokondrier, chloroplaster, vakuoler osv.
Selektivitet
Levende celler kræver konstant ind- og udrejse af visse elementer, for eksempel ionbytning med det ekstracellulære miljø og udskillelse af blandede affaldsstoffer.
Membranens natur gør den gennemsigtig for visse stoffer og uigennemtrængelig for andre. Af denne grund fungerer membranen sammen med proteinerne i den som en slags molekylær "gatekeeper", der orkestrerer udvekslingen af materialer med miljøet.
Små molekyler, som ikke er polære, kan krydse membranen uden problemer. I modsætning hertil, jo større molekylet er, og jo mere polært er det, øges vanskeligheden ved passagen proportionalt.
For at give et specifikt eksempel kan et iltmolekyle bevæge sig gennem en biologisk membran en milliard gange hurtigere end en chloridion.
Referencer
- Freeman, S. (2016). Biologisk videnskab. Pearson.
- Kaiser, CA, Krieger, M., Lodish, H., & Berk, A. (2007). Molekylær cellebiologi. WH Freeman.
- Peña, A. (2013). Cellemembraner. Fond for økonomisk kultur.
- Singer, SJ, & Nicolson, GL (1972). Den flydende mosaikmodel for strukturen af cellemembraner. Science, 175 (4023), 720-731.
- Stein, W. (2012). Bevægelse af molekyler over cellemembraner. Elsevier.