Πλαστική μεμβράνη Χαρακτηριστικά, λειτουργίες και δομή

Το πλάσματος, κύτταρο mebrana, πλασμαλήμμα ή μεμβράνης πλάσματος, είναι μια δομή της λιπιδικής φύσης που περιβάλλει και ορίζει τα κύτταρα, είναι ένα απαραίτητο συστατικό της αρχιτεκτονικής. Οι βιομεμβράνες έχουν την ιδιότητα να περιβάλλουν μια συγκεκριμένη δομή με το εξωτερικό τους. Η κύρια λειτουργία του είναι να χρησιμεύσει ως εμπόδιο.

Επιπλέον, ελέγχει τη διέλευση σωματιδίων που μπορούν να εισέλθουν και να βγουν από την έξοδο. Οι πρωτεΐνες μεμβράνης λειτουργούν ως «μοριακές πόρτες» με αρκετά απαιτητικούς πύλες. Η σύνθεση της μεμβράνης έχει επίσης ρόλο στην κυτταρική αναγνώριση.

Δομικά, είναι διπλοστοιβάδες που σχηματίζονται από φυσικά απαντώμενα φωσφολιπίδια, πρωτεΐνες και υδατάνθρακες. Ανάλογα, ένα φωσφολιπίδιο αντιπροσωπεύει έναν φωσφόρο με κεφαλή και ουρά. Η ουρά αποτελείται από αλυσίδες άνθρακα αδιάλυτες στο νερό, οι οποίες ομαδοποιούνται προς τα μέσα.

Αντίθετα, οι κεφαλές είναι πολικές και δίνουν το υδατικό περιβάλλον των κυττάρων. Οι μεμβράνες είναι εξαιρετικά σταθερές δομές. Οι δυνάμεις που τις διατηρούν είναι αυτές του van der Waals, μεταξύ των φωσφολιπιδίων που τις συνθέτουν. αυτό τους επιτρέπει να περιβάλλουν σταθερά την άκρη των κυττάρων.

Ωστόσο, είναι επίσης αρκετά δυναμικές και υγρές. Οι ιδιότητες των μεμβρανών ποικίλλουν ανάλογα με τον κυτταρικό τύπο που αναλύεται. Για παράδειγμα, τα ερυθρά αιμοσφαίρια πρέπει να είναι ελαστικά για να μετακινούνται μέσω αιμοφόρων αγγείων. 

Αντίθετα, στους νευρώνες, η μεμβράνη (θήκη μυελίνης) έχει την απαραίτητη δομή για να επιτρέψει αποτελεσματικά την αγωγή των νευρικών παλμών.

Ευρετήριο

• 1 Γενικά χαρακτηριστικά
  • 1.1 Ευκαμψία της μεμβράνης
  • 1.2 Καμπυλότητα
  • 1.3 Κατανομή λιπιδίων
• 2 Λειτουργίες
• 3 Δομή και σύνθεση
  • 3.1 Υπόδειγμα μωσαϊκού υγρού
  • 3.2 Τύποι λιπιδίων
  • 3.3 Λιπιδικά σχεδίες
  • 3.4 Πρωτεΐνες μεμβράνης
• 4 Αναφορές

Γενικά χαρακτηριστικά

Οι μεμβράνες είναι αρκετά δυναμικές δομές που ποικίλλουν ευρέως ανάλογα με τον τύπο κυττάρου και τη σύνθεση των λιπιδίων τους. Οι μεμβράνες τροποποιούνται σύμφωνα με αυτά τα χαρακτηριστικά με τον ακόλουθο τρόπο:

Η υγρασία της μεμβράνης

Η μεμβράνη δεν είναι στατική οντότητα, αλλά συμπεριφέρεται σαν υγρό. Ο βαθμός ρευστότητας της δομής εξαρτάται από διάφορους παράγοντες, συμπεριλαμβανομένης της λιπιδικής σύνθεσης και της θερμοκρασίας στην οποία εκτίθενται οι μεμβράνες.

Όταν όλες οι συνδέσεις που υπάρχουν στις αλυσίδες άνθρακα κορεσμένο, η μεμβράνη τείνει να συμπεριφέρονται ως ένα πήγμα και αλληλεπιδράσεις Van der Waals είναι σταθερές. Αντίθετα, όταν υπάρχουν διπλοί δεσμοί, οι αλληλεπιδράσεις είναι μικρότερες και η ρευστότητα αυξάνεται

Επιπλέον, υπάρχει μια επίδραση του μήκους της αλυσίδας άνθρακα. Όσο περισσότερο καιρό είναι, τόσο περισσότερες αλληλεπιδράσεις συμβαίνουν με τους γείτονές του, αυξάνοντας έτσι την ευχέρεια. Καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, η ρευστότητα της μεμβράνης επίσης αυξάνεται.

Η χοληστερόλη έχει αναπόσπαστο ρόλο στη ρύθμιση της ρευστότητας και εξαρτάται από τις συγκεντρώσεις της χοληστερόλης. Όταν οι ουρές είναι μακρές, η χοληστερόλη δρα ως ακινητοποιητής αυτών, μειώνοντας τη ρευστότητα. Αυτό το φαινόμενο συμβαίνει σε φυσιολογικά επίπεδα χοληστερόλης.

Η επίδραση μεταβάλλεται όταν οι συγκεντρώσεις χοληστερόλης είναι χαμηλότερες. Όταν αλληλεπιδρά με τις ουρές των λιπιδίων, το αποτέλεσμα που προκαλεί είναι ο διαχωρισμός αυτών, μειώνοντας τη ρευστότητα.

Καμπυλότητα

Όπως η ρευστότητα, η καμπυλότητα της μεμβράνης καθορίζεται από τα λιπίδια που συνιστούν κάθε μεμβράνη ειδικότερα.

Η καμπυλότητα εξαρτάται από το μέγεθος της κεφαλής του λιπιδίου και της ουράς. Όσοι έχουν μεγάλες ουρές και μεγάλα κεφάλια είναι επίπεδη. αυτά με σχετικά μικρότερα κεφάλια τείνουν να καμπυλώνονται πολύ περισσότερο από την προηγούμενη ομάδα.

Αυτή η ιδιότητα είναι σημαντική σε φαινόμενα μείωσης της μεμβράνης, σχηματισμού κυστιδίων, microvilli, μεταξύ άλλων.

Κατανομή λιπιδίων

Τα δύο "φύλλα" που σχηματίζουν κάθε μεμβράνη - θυμόμαστε ότι είναι διπλοστοιβάδα - δεν έχουν την ίδια σύνθεση λιπιδίων μέσα σε αυτή. Ως εκ τούτου, λέγεται ότι η κατανομή είναι ασύμμετρη. Το γεγονός αυτό έχει σημαντικές λειτουργικές συνέπειες.

Ένα ειδικό παράδειγμα είναι η σύνθεση της μεμβράνης πλάσματος των ερυθροκυττάρων. Σε αυτά τα κύτταρα του αίματος σφιγγομυελίνη και φωσφατιδυλοχολίνη (σχηματίζοντας μεμβράνες με υψηλότερη σχετική ρευστότητα) δίνουν στο εξωτερικό του κυττάρου.

Τα λιπίδια που τείνουν να σχηματίζουν περισσότερες δομές υγρού αντιμετωπίζουν το κυτοσόλιο. Αυτό το μοτίβο δεν ακολουθείται από χοληστερόλη, η οποία κατανέμεται κατά το μάλλον ή ήττον ομοιογενώς και στα δύο στρώματα.

Λειτουργίες

Η λειτουργία της μεμβράνης κάθε κυτταρικού τύπου είναι στενά συνδεδεμένη με τη δομή του. Ωστόσο, εκπληρώνουν τις βασικές λειτουργίες.

Οι βιομεμβράνες είναι υπεύθυνες για την οριοθέτηση του κυτταρικού περιβάλλοντος. Παρομοίως, εντός του κυττάρου υπάρχουν μεμβρανικά διαμερίσματα.

Για παράδειγμα, οι μιτοχόνδρια και χλωροπλάστες περιβάλλεται από μεμβράνες και αυτές οι δομές που εμπλέκονται σε βιοχημικές αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα σε αυτές τις οργανίδια.

Οι μεμβράνες ρυθμίζουν τη διέλευση των υλικών στο κελί. Χάρη σε αυτό το εμπόδιο τα απαραίτητα υλικά μπορούν να εισέλθουν είτε παθητικά είτε ενεργά (με την ανάγκη για ATP). Επίσης, δεν εισέρχονται ανεπιθύμητα ή τοξικά υλικά.

Οι μεμβράνες διατηρούν την ιοντική σύνθεση του κυττάρου σε κατάλληλα επίπεδα, μέσω των διαδικασιών όσμωσης και διάχυσης. Το νερό μπορεί να ταξιδεύει ελεύθερα ανάλογα με τη βαθμίδα συγκέντρωσης. Τα άλατα και οι μεταβολίτες έχουν συγκεκριμένους μεταφορείς και επίσης ρυθμίζουν το κυτταρικό ρΗ.

Χάρη στην παρουσία πρωτεϊνών και καναλιών στην επιφάνεια της μεμβράνης, τα γειτονικά κύτταρα μπορούν να αλληλεπιδρούν και να ανταλλάσσουν υλικά. Με αυτόν τον τρόπο, τα κύτταρα συναντώνται και σχηματίζονται οι ιστοί.

Τέλος, οι μεμβράνες διαθέτουν σημαντικό αριθμό σηματοδοτικών πρωτεϊνών και επιτρέπουν αλληλεπίδραση με ορμόνες, νευροδιαβιβαστές, μεταξύ άλλων..

Δομή και σύνθεση

Το βασικό συστατικό των μεμβρανών είναι τα φωσφολιπίδια. Αυτά τα μόρια είναι αμφιπαθητικά, έχουν πολική και μη πολική ζώνη. Το πολικό τους επιτρέπει να αλληλεπιδράσουν με το νερό, ενώ η ουρά είναι μια υδρόφοβη αλυσίδα άνθρακα.

Η συσχέτιση αυτών των μορίων εμφανίζεται αυθόρμητα στη διπλή στρώση, με τις υδρόφοβες ουρές αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και οι κεφαλές στραμμένες προς τα έξω.

Σε ένα μικρό ζωϊκό κύτταρο βρίσκουμε έναν απίστευτα μεγάλο αριθμό λιπιδίων, της τάξεως των 10⁹ μόρια Οι μεμβράνες έχουν πάχος περίπου 7 nm. Ο υδρόφοβος εσωτερικός πυρήνας, σε όλες σχεδόν τις μεμβράνες, καταλαμβάνει πάχος 3 έως 4 nm.

Μοντέλο υγρού μωσαϊκού

Το μοντέλο που χειρίζεται σήμερα με βιομεμβράνες είναι γνωστό ως "ρευστό μωσαϊκό", που διαμορφώθηκε στη δεκαετία του '70 από τους ερευνητές Singer και Nicolson. Το μοντέλο προτείνει ότι οι μεμβράνες σχηματίζονται όχι μόνο από λιπίδια, αλλά επίσης από υδατάνθρακες και πρωτεΐνες. Ο όρος μωσαϊκό αναφέρεται στο εν λόγω μείγμα.

Το πρόσωπο της μεμβράνης που βλέπει στο εξωτερικό της κυψελίδας ονομάζεται εξωπλασμικό πρόσωπο. Αντίθετα, η εσωτερική πλευρά είναι η κυτοσολική.

Αυτό το ίδιο ισχύει και για ονοματολογία βιομεμβράνες που συνιστούν οργανίδιο, με την εξαίρεση ότι το πρόσωπο exoplásmica στην προκειμένη περίπτωση δείχνει το εσωτερικό του κυττάρου και όχι εκτός.

Τα λιπίδια που σχηματίζουν τις μεμβράνες δεν είναι στατικά. Αυτές έχουν την ικανότητα να μετακινούνται, με κάποιο βαθμό ελευθερίας σε συγκεκριμένες περιοχές, μέσω της δομής.

Οι μεμβράνες αποτελούνται από τρεις βασικούς τύπους λιπιδίων: φωσφογλυκερίδια, σφιγγολιπίδια και στεροειδή. όλα είναι αμφιπαθητικά μόρια. Στη συνέχεια θα περιγράψουμε λεπτομερώς κάθε ομάδα:

Τύποι λιπιδίων

Η πρώτη ομάδα, που αποτελείται από φωσφογλυκερίδια, προέρχεται από 3-φωσφορική γλυκερόλη. Η ουρά, με υδρόφοβο χαρακτήρα, αποτελείται από δύο αλυσίδες λιπαρών οξέων. Το μήκος των αλυσίδων είναι μεταβλητό: μπορούν να έχουν από 16 έως 18 άνθρακες. Μπορεί να έχουν απλούς ή διπλούς δεσμούς μεταξύ των ανθράκων.

Η υποκατηγορία αυτής της ομάδας δίνεται από τον τύπο κεφαλής που παρουσιάζουν. Οι φωσφατιδυλοχολίνες είναι οι πιο άφθονες και η κεφαλή περιέχει χολίνη. Σε άλλους τύπους, διαφορετικά μόρια όπως αιθανολαμίνη ή σερίνη αλληλεπιδρούν με την ομάδα φωσφορικών.

Μια άλλη ομάδα φωσφογλυκεριδίων είναι τα πλασμοαλογόνια. Η λιπιδική αλυσίδα συνδέεται με γλυκερόλη με δεσμό εστέρα. με τη σειρά του, υπάρχει μια αλυσίδα άνθρακα συνδεδεμένη με γλυκερόλη μέσω ενός αιθερικού δεσμού. Είναι αρκετά άφθονα στην καρδιά και στον εγκέφαλο.

Τα σφιγγολιπίδια προέρχονται από τη σφιγγοσίνη. Η σφιγγομυελίνη είναι ένα άφθονο σφιγγολιπίδιο. Τα γλυκολιπίδια αποτελούνται από κεφαλές που σχηματίζονται από σάκχαρα.

Η τρίτη και τελευταία κατηγορία λιπιδίων που αποτελούν τις μεμβράνες είναι τα στεροειδή. Είναι δακτύλιοι σχηματισμένοι από άνθρακες, ενωμένοι σε ομάδες τεσσάρων. Η χοληστερόλη είναι ένα στεροειδές που υπάρχει σε μεμβράνες και ιδιαίτερα άφθονο σε θηλαστικά και βακτήρια.

Λιπιδικά σχεδίες

Υπάρχουν συγκεκριμένες ζώνες των μεμβρανών ευκαρυωτικών οργανισμών όπου συγκεντρώνονται η χοληστερόλη και τα σφιγγολιπίδια. Αυτοί οι τομείς είναι επίσης γνωστοί ως σχεδίες λιπίδιο.

Εντός αυτών των περιοχών φιλοξενούν επίσης διάφορες πρωτεΐνες, των οποίων οι λειτουργίες είναι η κυτταρική σηματοδότηση. Πιστεύεται ότι τα λιπιδικά συστατικά διαμορφώνουν τα συστατικά της πρωτεΐνης στις σχεδίες.

Πρωτεΐνες μεμβράνης

Εντός της μεμβράνης πλάσματος αγκυρώνεται μια σειρά πρωτεϊνών. Αυτά μπορεί να είναι ενιαία, αγκυροβολημένα στα λιπίδια ή βρίσκονται στην περιφέρεια.

Τα ολοκληρώματα περνούν από τη μεμβράνη. Επομένως, πρέπει να διαθέτουν υδρόφιλες και υδρόφοβες πρωτεϊνικές περιοχές για να μπορούν να αλληλεπιδρούν με όλα τα συστατικά.

Στις πρωτεΐνες που είναι αγκυρωμένες στα λιπίδια, η αλυσίδα άνθρακα είναι αγκυρωμένη σε ένα από τα στρώματα της μεμβράνης. Η πρωτεΐνη δεν εισέρχεται πραγματικά στη μεμβράνη.

Τέλος, οι περιφερειακές δεν αλληλεπιδρούν άμεσα με την υδρόφοβη ζώνη της μεμβράνης. Αντίθετα, μπορούν να ενωθούν με μια ολοκληρωμένη πρωτεΐνη ή με τις πολικές κεφαλές. Μπορούν να τοποθετηθούν και στις δύο πλευρές της μεμβράνης.

Το ποσοστό των πρωτεϊνών σε κάθε μεμβράνη ποικίλλει ευρέως: από 20% σε νευρώνες έως 70% στην μιτοχονδριακή μεμβράνη, αφού χρειάζεται μεγάλη ποσότητα πρωτεϊνικών στοιχείων για να πραγματοποιήσει τις μεταβολικές αντιδράσεις που συμβαίνουν εκεί.

Αναφορές

1. Kraft, Μ. L. (2013). Οργάνωση και λειτουργία μεμβράνης πλάσματος: μετακίνηση από λιπιδικές σχεδίες. Μοριακή βιολογία του κυττάρου, 24(18), 2765-2768.
2. Lodish, Η. (2002). Μοριακή Βιολογία του Κυττάρου. 4η έκδοση. Garland Science
3. Lodish, Η. (2005). Κυτταρική και μοριακή βιολογία. Ed. Panamericana Medical.
4. Lombard, J. (2014). Μια φορά κι έναν καιρό τις κυτταρικές μεμβράνες: 175 χρόνια ερευνητικής έρευνας. Βιολογία άμεση, 9(1), 32.
5. Thibodeau, G.A., Patton, Κ.Τ., & Howard, Κ. (1998). Δομή και λειτουργία. Elsevier Ισπανία.