BIOMEMBRÁNY: ŠTRUKTÚRA A FUNKCIE - BIOLÓGIE

Tieto Biomembrány sú štruktúry, veľmi dynamický a selektívny predovšetkým lipidov povahu, ktorá je súčasťou buniek všetkých živých bytostí. V zásade sú zodpovedné za stanovenie hraníc medzi životom a mimobunkovým priestorom, okrem toho, že riadeným spôsobom rozhodujú o tom, čo môže vstúpiť do bunky a opustiť ju.

Vlastnosti membrány (ako je tekutosť a priepustnosť) sú priamo určené typom lipidu, saturáciou a dĺžkou týchto molekúl. Každý typ bunky má membránu s charakteristickým zložením lipidov, proteínov a uhľohydrátov, čo jej umožňuje vykonávať svoje funkcie.

Zdroj: odvodená práca: Dhatfield (talk) Cell_membrane_detailed_diagram_3.svg: * odvodená práca: Dhatfield (talk) Cell_membrane_detailed_diagram.svg: LadyofHats Mariana Ruiz

štruktúra

V súčasnosti akceptovaný model na opis štruktúry biologických membrán sa nazýva „tekutinová mozaika“. Bol vyvinutý v roku 1972 vedcami S. Jonom Singerom a Garthom Nicolsonom.

Mozaika je spojenie rôznych heterogénnych prvkov. V prípade membrán tieto prvky obsahujú rôzne typy lipidov a proteínov. Tieto zložky nie sú statické: membrána sa naopak vyznačuje extrémnou dynamikou, pri ktorej sú lipidy a proteíny v neustálom pohybe. ““

V niektorých prípadoch nájdeme uhľovodíky ukotvené v niektorých proteínoch alebo lipidoch, ktoré tvoria membránu. Ďalej sa chystáme preskúmať hlavné zložky membrán.

-Lipids

Lipidy sú biologické polyméry tvorené uhlíkovými reťazcami, ktorých hlavnou charakteristikou je nerozpustnosť vo vode. Hoci plnia viaceré biologické funkcie, najvýznamnejšou je ich štrukturálna úloha v membránach.

Lipidy, ktoré sú schopné tvoriť biologické membrány, sa skladajú z nepolárnej časti (nerozpustnej vo vode) a polárnej časti (rozpustnej vo vode). Tieto typy molekúl sú známe ako amfipatické. Tieto molekuly sú fosfolipidy.

Ako sa lipidy správajú vo vode?

Keď fosfolipidy prídu do styku s vodou, polárna časť je tá, ktorá s ňou skutočne príde do styku. Na rozdiel od toho hydrofóbne „chvosty“ vzájomne pôsobia a snažia sa uniknúť z kvapaliny. V roztoku môžu lipidy získať dva vzorce organizácie: micely alebo lipidové dvojvrstvy.

Micely sú malé zhluky lipidov, kde sú polárne hlavy zoskupené „pozerajúc“ na vodu a chvosty sú zoskupené vo vnútri gule. Dvojvrstvy, ako názov napovedá, sú dve vrstvy fosfolipidov, kde hlavy smerujú k vode a chvosty každej z týchto vrstiev vzájomne interagujú.

Tieto formácie sa vyskytujú spontánne. To znamená, že na riadenie tvorby miciel alebo dvojvrstiev nie je potrebná žiadna energia.

Táto amfipatická vlastnosť je nepochybne najdôležitejšou látkou určitých lipidov, pretože umožňovala rozdelenie života.

Nie všetky membrány sú rovnaké

Pokiaľ ide o ich lipidové zloženie, nie všetky biologické membrány sú rovnaké. Menia sa z hľadiska dĺžky uhlíkového reťazca a nasýtenia medzi nimi.

Nasýtením sa myslí počet väzieb, ktoré existujú medzi uhlíkmi. Ak existujú dvojité alebo trojité väzby, reťazec je nenasýtený.

Lipidové zloženie membrány bude určovať jej vlastnosti, najmä jej tekutosť. Ak existujú dvojité alebo trojité väzby, uhlíkové reťazce sa „krúti“, čím sa vytvárajú medzery a znižuje sa balenie lipidových chvostov.

Zlomenia zmenšujú kontaktnú plochu so susednými chvostami (konkrétne interakčné sily van der Waalsa) a oslabujú bariéru.

Naopak, keď sa zvýši saturácia reťazca, van der Waalsove interakcie sú oveľa silnejšie, čím sa zvyšuje hustota a sila membrány. Podobne sa môže pevnosť bariéry zvýšiť, ak sa uhľovodíkový reťazec zväčšuje.

Cholesterol je ďalší typ lipidu tvoreného fúziou štyroch kruhov. Prítomnosť tejto molekuly tiež pomáha modulovať tekutosť a priepustnosť membrány. Tieto vlastnosti môžu ovplyvniť aj vonkajšie premenné, ako napríklad teplota.

-Proteins

V normálnej bunke sú o niečo menej ako polovica zloženia membrány proteíny. Možno ich nájsť v lipidovej matrici niekoľkými spôsobmi: úplne ponorené, to znamená integrálne; alebo periférne, kde iba časť proteínu je ukotvená v lipidoch.

Proteíny používajú niektoré molekuly ako kanály alebo transportéry (aktívnej alebo pasívnej dráhy), aby pomohli veľkým hydrofilným molekulám prekročiť selektívnu bariéru. Najvýraznejším príkladom je proteín, ktorý funguje ako sodíkovo-draselná pumpa.

-Carbohydrates

Sacharidy môžu byť pripojené k vyššie uvedeným dvom molekulám. Zvyčajne sa nachádzajú v okolí bunky a zohrávajú úlohu vo všeobecnom označovaní buniek, rozpoznávaní a komunikácii.

Napríklad bunky imunitného systému používajú tento typ značenia na rozlíšenie toho, čo je ich vlastné, od toho, čo je cudzie, a teda vedia, ktorá bunka by mala byť napadnutá a ktorá by nemala.

Vlastnosti

Stanovte limity

Ako sú stanovené hranice života? Cez biomembrány. Membrány biologického pôvodu sú zodpovedné za ohraničenie bunkového priestoru vo všetkých formách života. Táto kompartmentalizácia je nevyhnutná pre tvorbu živých systémov.

Týmto spôsobom je možné vo vnútri bunky vytvoriť odlišné prostredie s potrebnými koncentráciami a pohybmi materiálov, ktoré sú optimálne pre organické bytosti.

Okrem toho biologické membrány tiež stanovujú limity vo vnútri bunky a vytvárajú typické kompartmenty eukaryotických buniek: mitochondrie, chloroplasty, vakuoly atď.

selektivita

Živé bunky vyžadujú neustály vstup a výstup určitých prvkov, napríklad iónovú výmenu s extracelulárnym prostredím a vylučovanie odpadových látok.

Vďaka charakteru membrány je táto látka priepustná pre určité látky a je nepriepustná pre ostatných. Z tohto dôvodu membrána spolu s proteínmi v nej pôsobí ako druh molekulárneho „vrátnika“, ktorý organizuje výmenu materiálov s prostredím.

Malé molekuly, ktoré nie sú polárne, môžu bez problémov prechádzať cez membránu. Na rozdiel od toho, čím väčšia je molekula a čím je polárnejšia, obtiažnosť pasáže sa úmerne zvyšuje.

Konkrétnym príkladom môže molekula kyslíka cestovať biologickou membránou miliónkrát rýchlejšie ako chloridový ión.

Referencie

Freeman, S. (2016). Biologická veda. Pearson.
Kaiser, CA, Krieger, M., Lodish, H. & Berk, A. (2007). Molekulárna bunková biológia. WH Freeman.
Peña, A. (2013). Bunkové membrány. Fond hospodárskej kultúry.
Singer, SJ, a Nicolson, GL (1972). Model tekutej mozaiky štruktúry bunkových membrán. Science, 175 (4023), 720-731.
Stein, W. (2012). Pohyb molekúl cez bunkové membrány. Elsevier.

BIOMEMBRÁNY: ŠTRUKTÚRA A FUNKCIE - BIOLÓGIE - 2026