PLASMAMEMBRAN: EGENSKABER, FUNKTIONER OG STRUKTUR - BIOLOGI - 2024

Den plasmamembran, cellemembran, plasmalemma eller cytoplasmatiske membran, er en lipid struktur, der omgiver og afgrænser celler, er en uundværlig del af deres arkitektur. Biomembraner har den egenskab at indelukke en bestemt struktur med dens udvendige. Dets vigtigste funktion er at tjene som en barriere.

Derudover kontrollerer det transit af partikler, der kan komme ind og ud. Membranproteiner fungerer som "molekylære porte" med ganske krævende portvagtere. Membranens sammensætning har også en rolle i cellegenkendelse.

Strukturelt set er de dobbeltlag, der består af naturligt arrangerede phospholipider, proteiner og kulhydrater. Tilsvarende repræsenterer et phospholipid en phosphor med et hoved og en hale. Halen består af kulstofkæder, der er uopløselige i vand, disse grupperes indad.

I stedet er hovederne polære og giver det vandige cellulære miljø. Membraner er ekstremt stabile strukturer. De kræfter, der opretholder dem, er van der Waals blandt de phospholipider, der sammensætter dem; dette gør det muligt for dem at omringe kanten af ​​cellerne.

De er imidlertid også ganske dynamiske og flydende. Egenskaberne ved membranerne varierer afhængigt af den analyserede celletype. For eksempel skal røde blodlegemer være elastiske for at bevæge sig gennem blodkar.

I modsætning hertil har membranen (myelinskeden) den nødvendige struktur for at tillade effektiv ledning af nerveimpulsen.

Generelle karakteristika

Af Jpablo cad fra Wikimedia Commons

Membraner er ganske dynamiske strukturer, der varierer meget afhængigt af celletypen og dens lipids sammensætning. Membranerne modificeres i overensstemmelse med disse egenskaber som følger:

Membranfluiditet

Membranen er ikke en statisk enhed, den opfører sig som en væske. Strukturen af ​​fluiditet i strukturen afhænger af flere faktorer, blandt disse lipidsammensætningen og temperaturen, som membranerne udsættes for.

Når alle bindinger, der findes i kulstofkæderne er mættede, har membranen en tendens til at opføre sig som en gel, og van der Waals-interaktioner er stabile. Tværtimod, når der er dobbeltbindinger, er interaktionerne mindre, og fluiditeten øges.

Derudover er der en effekt af længden af ​​kulstofkæden. Jo længere det er, desto flere interaktioner forekommer dets naboer, hvilket øger flytningen. Når temperaturen stiger, øges membranens fluiditet også.

Kolesterol spiller en uundværlig rolle i reguleringen af ​​fluiditet og afhænger af kolesterolkoncentrationer. Når køerne er lange, fungerer kolesterol som en immobilisator af det samme, hvilket mindsker fluiditeten. Dette fænomen forekommer ved normale kolesterolniveauer.

Effekten ændres, når kolesterolniveauer er lavere. Ved at interagere med lipidhaler er den virkning, det forårsager, deres adskillelse, hvilket reducerer fluiditeten.

krumning

Ligesom fluiditet bestemmes membranens krumning af lipiderne, der udgør hver enkelt membran.

Krumningen afhænger af størrelsen på lipidhovedet og halen. De med lange haler og store hoveder er flade; dem med relativt mindre hoveder har en tendens til at krumme meget mere end den foregående gruppe.

Denne egenskab er vigtig inden for membranudvidelsesfænomener, blæredannelse, mikrovilli, blandt andre.

Lipidfordeling

De to "ark", der udgør hver membran - husk at det er et dobbeltlag - har ikke den samme sammensætning af lipider inde; af denne grund siges det, at fordelingen er asymmetrisk. Denne kendsgerning har vigtige funktionelle konsekvenser.

Et specifikt eksempel er sammensætningen af ​​plasmamembranen af ​​erythrocytter. I disse blodlegemer findes sphingomyelin og phosphatidylcholin (som danner membraner med større relativ fluiditet) mod ydersiden af ​​cellen.

Lipider, der har tendens til at danne mere flydende strukturer, vender mod cytosolen. Dette mønster følges ikke af kolesterol, der fordeles mere eller mindre homogent i begge lag.

Funktioner

Funktionen af ​​membranen af ​​hver celletype er tæt knyttet til dens struktur. De udfører imidlertid grundlæggende funktioner.

Biomembraner er ansvarlige for at afgrænse det cellulære miljø. Tilsvarende er der membranøse rum i cellen.

For eksempel er mitokondrier og chloroplaster omgivet af membraner, og disse strukturer er involveret i de biokemiske reaktioner, der forekommer i disse organeller.

Membranerne regulerer passage af materialer ind i cellen. Takket være denne barriere kan de nødvendige materialer trænge ind, enten passivt eller aktivt (med behov for ATP). Uønskede eller giftige materialer kommer ikke ind.

Membranerne opretholder den ioniske sammensætning af cellen i passende niveauer gennem processerne med osmose og diffusion. Vand kan flyde frit afhængigt af dets koncentrationsgradient. Salte og metabolitter har specifikke transportører og regulerer også cellulær pH.

Takket være tilstedeværelsen af ​​proteiner og kanaler på membranens overflade kan naboceller interagere og udveksle materialer. På denne måde forenes celler og væv dannes.

Endelig huser membraner et betydeligt antal signalproteiner og tillader interaktion med hormoner, neurotransmittorer, blandt andre.

Struktur og sammensætning

Den grundlæggende komponent i membraner er phospholipider. Disse molekyler er amfipatiske, de har en polær og en apolær zone. Den polare giver dem mulighed for at interagere med vand, mens halen er en hydrofob kulstofkæde.

Forbindelsen mellem disse molekyler forekommer spontant i dobbeltlaget, idet de hydrofobe haler interagerer med hinanden og hovederne peger udad.

I en lille dyrecelle finder vi et utroligt stort antal lipider i størrelsesordenen 10 ⁹ molekyler. Membranerne er cirka 7 nm tykke. Den hydrofobe indre kerne har næsten alle membraner en tykkelse på 3 til 4 nm.

Flydende mosaikmønster

Den nuværende model af biomembraner er kendt som "flydende mosaik", formuleret i 1970'erne af forskerne Singer og Nicolson. Modellen foreslår, at membraner ikke kun er lavet af lipider, men også af kulhydrater og proteiner. Udtrykket mosaik henviser til denne blanding.

Ansigtet på membranen, der vender mod cellen udvendigt, kaldes det eksoplasmatiske ansigt. I modsætning hertil er det indre ansigt det cytosoliske.

Den samme nomenklatur gælder for de biomembraner, der udgør organellerne, med undtagelse af, at det eksoplasmatiske ansigt i dette tilfælde peger mod indersiden af ​​cellen og ikke mod ydersiden.

Lipiderne, der udgør membranerne, er ikke statiske. Disse har evnen til at bevæge sig med en vis grad af frihed i bestemte regioner gennem strukturen.

Membraner består af tre grundlæggende typer lipider: phosphoglycerider, sfingolipider og steroider; alle er amfipatiske molekyler. Vi beskriver hver gruppe i detaljer nedenfor:

Typer af lipider

Den første gruppe, der består af phosphoglycerider, kommer fra glycerol-3-phosphat. Halen, hydrofob i sin natur, er sammensat af to fedtsyrekæder. Længden på kæderne er variabel: de kan have fra 16 til 18 kulhydrater. De kan have enkelt- eller dobbeltbinding mellem kulhydraterne.

Underklassificeringen af ​​denne gruppe er angivet efter den type hoved, de præsenterer. Phosphatidylcholiner er de mest rigelige, og hovedet indeholder cholin. I andre typer interagerer forskellige molekyler, såsom ethanolamin eller serin, med phosphatgruppen.

En anden gruppe af phosphoglycerider er plasmalogener. Lipidkæden er bundet til glycerol ved en esterbinding; til gengæld er der en kulstofkæde bundet til glycerol via en etherbinding. De er ret rigelige i hjertet og i hjernen.

Sphingolipider kommer fra sfingosin. Sphingomyelin er et rigeligt sphingolipid. Glykolipider består af hoveder lavet af sukker.

Den tredje og sidste klasse af lipider, der udgør membraner, er steroider. De er ringe lavet af kulstof, der er samlet i grupper på fire. Kolesterol er et steroid, der er til stede i membranerne og især rigeligt hos dem hos pattedyr og bakterier.

Lipidflåder

Der er specifikke områder af membranerne hos eukaryote organismer, hvor kolesterol og sfingolipider koncentreres. Disse domæner er også kendt som lipidflåder.

I disse regioner huser de også forskellige proteiner, hvis funktioner er celle-signalering. Lipidkomponenter antages at modulere proteinkomponenter i flåder.

Membranproteiner

En række proteiner er forankret i plasmamembranen. Disse kan være integrerede, forankrede til lipider eller placeret på periferien.

Integralerne går gennem membranen. Derfor skal de have hydrofile og hydrofobe proteindomæner for at interagere med alle komponenterne.

I proteiner, der er forankret til lipider, forankres kulstofkæden i et af membranlagene. Proteinet kommer faktisk ikke ind i membranen.

Endelig interagerer den perifere ikke direkte med membranens hydrofobe zone. Snarere kan de fastgøres ved hjælp af et integreret protein eller ved polære hoveder. De kan være placeret på begge sider af membranen.

Procentandelen af ​​proteiner i hver membran varierer meget: fra 20% i neuroner til 70% i den mitokondriske membran, da den har brug for en stor mængde proteinelementer for at udføre de metaboliske reaktioner, der forekommer der.

Referencer

1. Kraft, ML (2013). Plasmamembranorganisation og -funktion: bevægelse forbi lipidflåder. Molekylærbiologi af cellen, 24 (18), 2765-2768.
2. Lodish, H. (2002). Cellens molekylærbiologi. 4. udgave. Garland videnskab
3. Lodish, H. (2005). Cellulær og molekylærbiologi. Panamerican Medical Ed.
4. Lombard, J. (2014). Det var engang cellemembranerne: 175 års cellegrænseforskning. Biologi direkte, 9 (1), 32.
5. Thibodeau, GA, Patton, KT, & Howard, K. (1998). Struktur og funktion. Elsevier Spanien.