BIOMEMBRÁNY: STRUKTURA A FUNKCE - BIOLOGIE - 2025

Tyto Biomembrány jsou struktury, velmi dynamickém a selektivním především lipidů povahu, která je součástí buněk všech živých bytostí. V zásadě jsou odpovědné za stanovení hranic mezi životem a mimobuněčným prostorem a navíc kontrolovaným způsobem rozhodují, co může vstoupit do buňky a opustit ji.

Vlastnosti membrány (jako je tekutost a permeabilita) jsou přímo určovány typem lipidu, saturací a délkou těchto molekul. Každý typ buňky má membránu s charakteristickým složením lipidů, proteinů a uhlohydrátů, což jí umožňuje vykonávat své funkce.

Zdroj: odvozená práce: Dhatfield (diskuse) Cell_membrane_detailed_diagram_3.svg: * odvozená práce: Dhatfield (diskuse) Cell_membrane_detailed_diagram.svg: LadyofHats Mariana Ruiz

Struktura

Současně přijímaný model pro popis struktury biologických membrán se nazývá „tekutinová mozaika“. Byl vyvinut v roce 1972 vědci S. Jonem Singerem a Garthem Nicolsonem.

Mozaika je spojení různých heterogenních prvků. V případě membrán tyto prvky obsahují různé typy lipidů a proteinů. Tyto složky nejsou statické: membrána je naopak charakterizována extrémně dynamickou, kde lipidy a proteiny jsou v neustálém pohybu. “

V některých případech můžeme najít uhlohydráty ukotvené k některým proteinům nebo k lipidům, které tvoří membránu. Dále prozkoumáme hlavní složky membrán.

-Lipidy

Lipidy jsou biologické polymery tvořené uhlíkovými řetězci, jejichž hlavní charakteristikou je nerozpustnost ve vodě. Ačkoli plní více biologických funkcí, nejvýznamnější je jejich strukturální role v membránách.

Lipidy, které jsou schopné tvořit biologické membrány, se skládají z nepolární části (nerozpustné ve vodě) a polární části (rozpustné ve vodě). Tyto typy molekul jsou známé jako amfipatické. Tyto molekuly jsou fosfolipidy.

Jak se lipidy chovají ve vodě?

Když fosfolipidy přijdou do styku s vodou, polární část je ta, která s ní skutečně přichází do styku. Na rozdíl od toho hydrofobní „ocasy“ vzájemně reagují a snaží se uniknout kapalině. V roztoku mohou lipidy získat dva vzorce organizace: micely nebo lipidové dvojvrstvy.

Micely jsou malé agregáty lipidů, kde jsou polární hlavy seskupeny „dívající se“ na vodu a ocasy jsou seskupeny uvnitř koule. Dvojvrstvy, jak název napovídá, jsou dvě vrstvy fosfolipidů, kde hlavy směřují k vodě a ocasy každé z vrstev spolu vzájemně reagují.

K těmto formacím dochází spontánně. To znamená, že k řízení tvorby micel nebo dvouvrstev není zapotřebí žádná energie.

Tato amfipatická vlastnost je bezpochyby nejdůležitější z určitých lipidů, protože umožňovala rozdělování života.

Ne všechny membrány jsou stejné

Pokud jde o jejich lipidové složení, ne všechny biologické membrány jsou stejné. Ty se liší v délce uhlíkového řetězce a nasycení mezi nimi.

Saturací máme na mysli počet vazeb mezi uhlíky. Pokud existují dvojné nebo trojné vazby, řetěz je nenasycený.

Lipidové složení membrány bude určovat její vlastnosti, zejména její tekutost. Pokud existují dvojné nebo trojné vazby, uhlíkové řetězce se „krouží“, čímž vznikají mezery a snižuje se balení lipidových zbytků.

Zatáčky snižují kontaktní plochu se sousedními ocasy (konkrétně interakční síly van der Waalsovy síly) a oslabují bariéru.

Na rozdíl od toho, když je nasycení řetězce zvýšeno, jsou Van der Waalsovy interakce mnohem silnější, což zvyšuje hustotu a sílu membrány. Podobně může být pevnost bariéry zvýšena, pokud se uhlovodíkový řetězec zvětšuje.

Cholesterol je další typ lipidů vytvářených fúzí čtyř kruhů. Přítomnost této molekuly také pomáhá modulovat tekutost a propustnost membrány. Tyto vlastnosti mohou být také ovlivněny vnějšími proměnnými, jako je teplota.

-Proteiny

V normální buňce je o něco méně než polovina složení membrány proteiny. Lze je nalézt v lipidové matrici několika způsoby: zcela ponořené, tj. Integrální; nebo periferně, kde pouze část proteinu je ukotvena k lipidům.

Proteiny jsou používány některými molekulami jako kanály nebo transportéry (aktivní nebo pasivní dráhy), aby pomohly velkým hydrofilním molekulám procházet selektivní bariérou. Nejzajímavějším příkladem je protein, který funguje jako sodík-draslík.

- Sacharidy

Sacharidy mohou být připojeny ke dvěma výše uvedeným molekulám. Obvykle se nacházejí v okolí buňky a hrají roli v obecném buněčném značení, rozpoznávání a komunikaci.

Například buňky imunitního systému používají tento typ značení k odlišení toho, co je jejich vlastní, od toho, co je cizí, a tak vědí, která buňka by měla být napadena a která by neměla.

Funkce

Stanovte limity

Jak jsou stanoveny hranice života? Přes biomembrány. Membrány biologického původu jsou zodpovědné za vymezení buněčného prostoru ve všech formách života. Tato kompilační vlastnost je nezbytná pro generování živých systémů.

Tímto způsobem může být uvnitř buňky vytvořeno jiné prostředí s nezbytnými koncentracemi a pohyby materiálů, které jsou optimální pro organické bytosti.

Navíc biologické membrány také stanovují meze uvnitř buňky a vytvářejí typické kompartmenty eukaryotických buněk: mitochondrie, chloroplasty, vakuoly atd.

Selektivita

Živé buňky vyžadují neustálý vstup a výstup určitých prvků, například iontovou výměnu s extracelulárním prostředím a vylučování odpadních látek.

Povaha membrány způsobuje, že je propustná pro určité látky a nepropustná pro ostatní. Z tohoto důvodu membrána spolu s bílkovinami v ní působí jako druh molekulárního „strážce“, který organizuje výměnu materiálů s prostředím.

Malé molekuly, které nejsou polární, mohou bez problémů procházet membránou. Na rozdíl od toho, čím větší je molekula a čím více je polární, úměrně se zvyšuje obtížnost průchodu.

Konkrétním příkladem může molekula kyslíku procházet biologickou membránou miliardkrát rychleji než chloridový iont.

Reference

1. Freeman, S. (2016). Biologická věda. Pearson.
2. Kaiser, CA, Krieger, M., Lodish, H., & Berk, A. (2007). Biologie molekulárních buněk. WH Freeman.
3. Peña, A. (2013). Buněčné membrány. Fond hospodářské kultury.
4. Singer, SJ, a Nicolson, GL (1972). Model tekutinové mozaiky struktury buněčných membrán. Science, 175 (4023), 720-731.
5. Stein, W. (2012). Pohyb molekul přes buněčné membrány. Elsevier.