Plasmatiske membranegenskaber, funktioner og struktur

den plasmamembran, cellulær membran, plasmalemma eller cytoplasmisk membran, er en struktur af lipid natur, der omgiver og afgrænser cellerne, hvilket er en uundværlig bestanddel af dets arkitektur. Biomembraner har egenskaben ved at omslutte en bestemt struktur med deres ydre. Hovedfunktionen er at fungere som en barriere.

Derudover styrer den transit af partikler, som kan komme ind og ud. Membranproteiner fungerer som "molekylære døre" med ret krævende portvagter. Membranets sammensætning har også en rolle i cellulær genkendelse.

Strukturelt er de bilayere dannet af naturligt forekommende fosfolipider, proteiner og kulhydrater. Analogt repræsenterer et phospholipid en fosfor med et hoved og en hale. Halen består af carbonkæder, der er uopløselige i vand, og disse er grupperet indad.

I modsætning hertil er hovederne polære og giver det vandige celle miljø. Membranerne er ekstremt stabile strukturer. De kræfter, der opretholder dem, er de van der Waals blandt de fosfolipider, der komponerer dem; dette giver dem mulighed for at omhyggeligt omslutte kanten af ​​cellerne.

Men de er også ret dynamiske og flydende. Egenskaberne af membranerne varierer afhængigt af den analyserede celletype. For eksempel skal røde blodlegemer være elastiske til at bevæge sig gennem blodkar. 

I modsætning hertil har membranen (myelinkappen) i neuronerne den nødvendige struktur for effektivt at tillade nerveimpulsgennemføring.

indeks

• 1 Generelle egenskaber
  • 1.1 Flydende membran
  • 1.2 krumning
  • 1.3 Lipidfordeling
• 2 funktioner
• 3 Struktur og sammensætning
  • 3.1 Væskemosaikmodel
  • 3.2 Typer af lipider
  • 3.3 Lipidflåder
  • 3.4 Membranproteiner
• 4 referencer

Generelle egenskaber

Membraner er ret dynamiske strukturer, der varierer meget afhængigt af celletypen og sammensætningen af ​​deres lipider. Membranerne modificeres i overensstemmelse med disse egenskaber på følgende måde:

Membranets flydighed

Membranen er ikke en statisk enhed, den opfører sig som en væske. Graden af ​​fluiditet i strukturen afhænger af flere faktorer, herunder lipidsammensætningen og den temperatur, ved hvilken membranerne udsættes.

Når alle de bindinger, der findes i carbonkæderne, er mættede, har membranen tendens til at opføre sig som en gel, og van der Waals-interaktionerne er stabile. Omvendt, når der er dobbeltbindinger, er interaktionerne mindre og fluiditeten stiger

Derudover er der en virkning af længden af ​​carbonkæden. Jo længere det er, jo flere interaktioner opstår med sine naboer, og dermed øger flydelsen. Når temperaturen stiger, øges membranets fluiditet også.

Kolesterol har en uundværlig rolle i reguleringen af ​​fluiditet og afhænger af kolesterolkoncentrationer. Når halerne er lange, virker kolesterol som en startspærre af dem, hvilket reducerer fluiditeten. Dette fænomen forekommer ved normale kolesterolniveauer.

Effekten ændres, når kolesterolkoncentrationerne er lavere. Når det interagerer med lipidernes haler, er effekten der forårsager separationen af ​​disse, hvilket reducerer fluiditeten.

krumning

Ligesom fluiditeten bestemmes membranens krumning af lipiderne, som især udgør hver membran.

Krumningen afhænger af størrelsen af ​​lipidets og halsens hoved. De med lange haler og store hoveder er flade; dem med relativt mindre hoveder har tendens til at kurve meget mere end den foregående gruppe.

Denne egenskab er vigtig i fænomener af membranudvinding, vesikeldannelse, mikrovilli, blandt andre.

Lipidfordeling

De to "ark", der danner hver membran - vi husker at det er et dobbeltlag - ikke har den samme sammensætning af lipider inde i den; Derfor er det sagt, at fordelingen er asymmetrisk. Denne kendsgerning har vigtige funktionelle konsekvenser.

Et specifikt eksempel er sammensætningen af ​​plasmamembranen af ​​erythrocytter. I disse blodceller findes sphingomyelin og phosphatidylcholin (som danner membraner med en større relativ fluiditet) ved at vende udadtil cellen.

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

funktioner

Funktionen af ​​membranen af ​​hver celletype er tæt relateret til dens struktur. Dog opfylder de grundlæggende funktioner.

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

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

Membranerne regulerer materialernes passage til cellen. Takket være denne barriere kan de nødvendige materialer komme ind, enten passivt eller aktivt (med behovet for ATP). Desuden indtræder uønskede eller giftige materialer ikke.

Membranerne opretholder den ioniske sammensætning af cellen ved passende niveauer gennem osmose- og diffusionsprocesserne. Vand kan rejse frit afhængigt af koncentrationsgradienten. Salte og metabolitter har specifikke transportører og regulerer også cellulær pH.

Takket være tilstedeværelsen af ​​proteiner og kanaler på overfladen af ​​membranen kan nabokeller interagere og udveksle materialer. På denne måde kommer cellerne sammen og vævene dannes.

Endelig har membranerne et betydeligt antal signalproteiner og tillader interaktion med hormoner, neurotransmittere, blandt andre..

Struktur og sammensætning

Den grundlæggende komponent i membranerne er phospholipiderne. Disse molekyler er amfipatiske, de har en polær og en apolær zone. Polaren tillader dem at interagere med vand, mens halen er en hydrofob carbonkæde.

Forbindelsen af ​​disse molekyler sker spontant i dobbeltlaget, med de hydrofobe haler interagerer med hinanden og hovederne peger på ydersiden.

I en lille dyrecelle finder vi et utroligt stort antal lipider i størrelsesordenen 10⁹ molekyler. Membranerne har en tykkelse på ca. 7 nm. Den hydrofobe indre kerne, i næsten alle membraner, optager en tykkelse på 3 til 4 nm.

Væske mosaik model

Den model, der for øjeblikket håndteres af biomembraner, er kendt som "fluid mosaic", formuleret på 70'erne af forskere Singer og Nicolson. Modellen foreslår, at membranerne dannes ikke kun af lipider, men også af kulhydrater og proteiner. Udtrykket mosaik refererer til blandingen.

Ansigten af ​​membranen, der vender ud mod cellen, hedder det eksoplasmiske ansigt. I modsætning hertil er den indre side den cytosoliske.

Denne samme nomenklatur gælder for de biomembraner, der udgør organellerne, med den undtagelse, at det eksoplasmiske ansigt i dette tilfælde peger på cellens indre og ikke udefra.

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

Membranerne er sammensat af tre grundlæggende typer af lipider: phosphoglycerider, sphingolipider og steroider; de er alle amfipatiske molekyler. Næste vil vi detaljeret beskrive hver gruppe:

Typer af lipider

Den første gruppe, der består af phosphoglycerider, kommer fra glycerol-3-phosphat. Halen med hydrofob karakter består af to kæder af fedtsyrer. Kædernes længde er variabel: de kan have fra 16 til 18 carbonatomer. De kan have enkelt- eller dobbeltbindinger mellem carbonerne.

Underklassificeringen af ​​denne gruppe er angivet ved den type hoved, de præsenterer. Fosfatidylcholiner er de mest rigelige og hovedet indeholder cholin. I andre typer virker forskellige molekyler som ethanolamin eller serin sammen med phosphatgruppen.

En anden gruppe af phosphoglycerider er plasmalogenerne. Lipidkæden er bundet til glycerol ved en esterbinding; Til gengæld er der en carbonkæde forbundet med glycerol ved hjælp af en etherbinding. De er ret rigelige i hjertet og i hjernen.

Sphingolipider kommer fra sfingosin. Sphingomyelin er en rigelig sphingolipid. Glycolipiderne udgøres af hoveder dannet af sukkerarter.

Den tredje og sidste klasse af lipider, der udgør membranerne, er steroider. De er ringe dannet af carbon, forenet i grupper på fire. Kolesterol er et steroid til stede i membraner og særligt rigeligt i pattedyr og bakterier.

Lipidflåder

Der er specifikke zoner i membranerne af eukaryote organismer, hvor kolesterol og sphingolipider er koncentreret. Disse domæner er også kendt som Raft lipid.

Inden for disse områder har de også forskellige proteiner, hvis funktioner er cellulær signalering. Det antages, at lipidkomponenter modulerer proteinkomponenter i flåder.

Membranproteiner

Inden for plasmamembranen forankres en række proteiner. Disse kan være integrerede, forankret til lipiderne eller placeret i periferien.

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

I proteinerne, som er forankret til lipider, forankres carbonkæden i et af membranens lag. Proteinet kommer ikke rigtigt ind i membranen.

Endelig interagerer de perifere ikke direkte med membranets hydrofobe zone. Tværtimod kan de forbindes ved hjælp af et integreret protein eller ved polarhovedene. De kan være placeret på begge sider af membranen.

Procentdelen af ​​proteiner i hver membran varierer meget: fra 20% i neuroner til 70% i mitokondriamembranen, da det har brug for en stor mængde proteinelementer til at udføre de metaboliske reaktioner der opstår der.

referencer

1. Kraft, M.L. (2013). Plasmemembran organisation og funktion: bevæger sig forbi lipidflåder. Molekylærbiologi af cellen, 24(18), 2765-2768.
2. Lodish, H. (2002). Molecular Biology of the Cell. 4. udgave. Garland Science
3. Lodish, H. (2005). Cellulær og molekylærbiologi. Ed. Panamericana Medical.
4. Lombard, J. (2014). En gang om gangen har cellemembraner: 175 års cellegrænsevurdering. Biologi direkte, 9(1), 32.
5. Thibodeau, G.A., Patton, K.T., & Howard, K. (1998). Struktur og funktion. Elsevier Spanien.