Plazmová membrána: Definice, struktura a funkce (se schématem)

Plazmatická membrána je ochranná bariéra, která obklopuje vnitřek buňky. Také se nazývá buněčná membrána, tato struktura je semi-porézní a umožňuje určité molekuly dovnitř a ven z buňky. Slouží jako hranice tím, že udržuje obsah buňky uvnitř a brání jejímu rozlití.

Oba prokaryotické a eukaryotické buňky mají plazmatické membrány, ale membrány se mezi různými organismy liší. Obecně se plazmatické membrány skládají z fosfolipidů a proteinů.

Fosfolipidy tvoří základ plazmatické membrány. Základní struktura fosfolipidu zahrnuje a hydrofobní (bojácný) ocas a a hydrofilní (voda milující) hlava. Fosfolipid se skládá z glycerolu plus negativně nabité fosfátové skupiny, které oba tvoří hlavu, a dvou mastných kyselin, které nenesou náboj.

I když jsou k hlavě připojeny dvě mastné kyseliny, jsou spojeny dohromady jako jeden „ocas“. Tyto hydrofilní a hydrofobní konce umožňují a dvouvrstvá se tvoří v plazmatické membráně. Dvojvrstva má dvě vrstvy fosfolipidů uspořádané s ocasy na vnitřní straně a hlavami na vnější straně.

The tekutý mozaikový model vysvětluje funkci a strukturu buněčné membrány.

Za prvé, membrána vypadá jako mozaika, protože má uvnitř různé molekuly, jako jsou fosfolipidy a proteiny. Zadruhé, membrána je tekutá, protože molekuly se mohou pohybovat. Celý model ukazuje, že membrána není tuhá a je schopná se měnit.

Buněčná membrána je dynamická a její molekuly se mohou rychle pohybovat. Buňky mohou řídit tekutost jejich membrán zvyšováním nebo snižováním počtu molekul určitých látek.

Je důležité si uvědomit, že fosfolipidy mohou tvořit různé mastné kyseliny. Dva hlavní typy jsou nasycený a nenasycené mastné kyseliny.

Nasycené mastné kyseliny nemají dvojné vazby a místo toho mají maximální počet vodíkových vazeb s uhlíkem. Přítomnost pouze jednoduchých vazeb v nasycených mastných kyselinách usnadňuje těsné zabalení fosfolipidů.

Na druhou stranu nenasycené mastné kyseliny mají mezi uhlíky nějaké dvojné vazby, takže je těžší je spojit dohromady. Jejich dvojné vazby vytvářejí smyčky v řetězcích a ovlivňují tekutost plazmatické membrány. Dvojné vazby vytvářejí více prostoru mezi fosfolipidy v membráně, takže některé molekuly mohou procházet snadněji.

Nasycené tuky jsou pravděpodobněji pevné při pokojové teplotě, zatímco nenasycené mastné kyseliny jsou kapalné při pokojové teplotě. Běžným příkladem nasycených tuků, které můžete mít v kuchyni, je máslo.

Příkladem nenasyceného tuku je kapalný olej. Hydrogenace je chemická reakce, která může způsobit, že se z kapalného oleje stane pevná látka jako margarín. Částečná hydrogenace mění některé molekuly oleje na nasycené tuky.

•••Dana Chen | Vědění

Nenasycené tuky můžete rozdělit do dvou dalších kategorií: cis-nenasycené tuky a trans-nenasycené tuky. Cis-nenasycené tuky mají dva vodíky na stejné straně dvojné vazby.

Nicméně, trans-nenasycené tuky mít dva vodíky na opačných stranách dvojné vazby. To má velký dopad na tvar molekuly. Cis-nenasycené tuky a nasycené tuky se vyskytují přirozeně, ale trans-nenasycené tuky se vytvářejí v laboratoři.

Možná jste v posledních letech slyšeli o zdravotních problémech souvisejících s konzumací trans-tuků. Výrobci potravin, kteří se také nazývají trans-nenasycené tuky, vytvářejí trans-tuky částečnou hydrogenací. Výzkum neprokázal, že lidé mají enzymy nezbytné k metabolizaci trans-tuků, takže jejich konzumace může zvýšit riziko vzniku kardiovaskulárních onemocnění a cukrovky.

Cholesterol je další důležitá molekula, která ovlivňuje tekutost v plazmatické membráně.

Cholesterol je a steroid který se přirozeně vyskytuje v membráně. Má čtyři spojené uhlíkové kruhy a krátký ocas a je rozložen náhodně po celé plazmatické membráně. Hlavní funkcí této molekuly je pomoci držet fosfolipidy pohromadě tak, aby necestovaly příliš daleko od sebe.

Cholesterol zároveň poskytuje určité nezbytné mezery mezi fosfolipidy a brání tomu, aby se staly tak těsně zabalenými, že důležité plyny nemohou projít. Cholesterol může v zásadě pomoci regulovat to, co opouští a vstupuje do buňky.

Esenciální mastné kyseliny, jako jsou omega-3, tvoří část plazmatické membrány a mohou také ovlivnit tekutost. Nalezeno v potravinách, jako jsou tučné ryby, omega-3 mastné kyseliny jsou nezbytnou součástí vaší stravy. Jakmile je sníte, vaše tělo může přidat omega-3 do buněčné membrány jejich začleněním do fosfolipid dvouvrstvá.

Omega-3 mastné kyseliny mohou ovlivňovat aktivitu bílkovin v membráně a modifikovat genovou expresi.

Plazmatická membrána má různé typy proteinů. Některé jsou na povrchu této bariéry, zatímco jiné jsou zabudovány dovnitř. Proteiny mohou působit jako kanály nebo receptory pro buňku.

Integrální membránové proteiny jsou umístěny uvnitř fosfolipidové dvojvrstvy. Většina z nich jsou transmembránové proteiny, což znamená, že jejich části jsou viditelné na obou stranách dvojvrstvy, protože vyčnívají.

Integrované proteiny obecně pomáhají transportovat větší molekuly, jako je glukóza. Jiné integrální proteiny fungují jako kanály pro ionty.

Tyto proteiny mají polární a nepolární oblasti podobné těm, které se nacházejí ve fosfolipidech. Na druhé straně jsou umístěny periferní proteiny na povrchu fosfolipidové dvojvrstvy. Někdy jsou připojeny k integrálním proteinům.

Buňky mají sítě vláken zvaných cytoskelet, které poskytují strukturu. The cytoskelet obvykle existuje přímo pod buněčnou membránou a interaguje s ní. V cytoskeletu jsou také proteiny, které podporují plazmatickou membránu.

Například živočišné buňky mají aktinová vlákna, která fungují jako síť. Tato vlákna jsou připojena k plazmatické membráně prostřednictvím konektorových proteinů. Buňky potřebují cytoskelet pro strukturální podporu a pro zabránění poškození.

Podobně jako fosfolipidy mají proteiny hydrofilní a hydrofobní oblasti, které předpovídají jejich umístění v buněčné membráně.

Například transmembránové proteiny mají části, které jsou hydrofilní a hydrofobní, takže hydrofobní části mohou procházet membránou a interagovat s hydrofobními konci ocasu fosfolipidy.

Plazmatická membrána obsahuje některé sacharidy. Glykoproteiny, které jsou typem proteinu s připojeným sacharidem, existují v membráně. Glykoproteiny jsou obvykle integrální membránové proteiny. Sacharidy na glykoproteinech pomáhají s rozpoznáváním buněk.

Glykolipidy jsou lipidy (tuky) s připojenými sacharidy a jsou také součástí plazmatické membrány. Mají hydrofobní lipidové ocasy a hydrofilní sacharidové hlavy. To jim umožňuje komunikovat s fosfolipidovou dvojvrstvou a vázat se na ni.

Obecně pomáhají stabilizovat membránu a mohou pomoci při buněčné komunikaci tím, že působí jako receptory nebo regulátory.

Jednou z důležitých vlastností těchto sacharidů je, že se chovají jako identifikační štítky na buněčné membráně, a to hraje roli v imunitě. Sacharidy z glykoproteinů a glykolipidů tvoří glykokalyx kolem buňky, což je důležité pro imunitní systém. Glykokalyx, nazývaný také pericelulární matrix, je povlak, který má fuzzy vzhled.

Mnoho buněk, včetně lidských a bakteriálních, má tento typ povlaku. U lidí je glykokalyx u každé osoby jedinečný, protože geny, takže imunitní systém může použít povlak jako identifikační systém. Vaše imunitní buňky mohou rozpoznat vrstvu, která vám patří, a nebudou útočit na vaše vlastní buňky.

Plazmatická membrána má i jiné role, jako je pomoc přeprava molekul a komunikace mezi buňkami. Membrána umožňuje cukry, ionty, aminokyseliny, voda, plyny a další molekuly pro vstup nebo opuštění buňky. Řídí nejen průchod těchto látek, ale také určuje, kolik se jich může pohybovat.

Polarita molekul pomáhá určit, zda mohou vstoupit nebo opustit buňku.

Například, nepolární molekuly mohou procházet fosfolipidovou dvojvrstvou přímo, ale polární k průchodu musí použít proteinové kanály. Kyslík, který je nepolární, se může pohybovat přes dvojvrstvu, zatímco kanály musí používat cukry. To vytváří selektivní transport materiálů do a ven z buňky.

Selektivní permeabilita plazmatických membrán dává buňkám větší kontrolu. Pohyb molekul přes tuto bariéru je rozdělen do dvou kategorií: pasivní doprava a aktivní doprava. Pasivní transport nevyžaduje, aby buňka používala k pohybu molekul žádnou energii, ale aktivní transport využívá energii z adenosintrifosfát (ATP).

Šíření a osmóza jsou příklady pasivní dopravy. v usnadněná difúze„, proteiny v plazmatické membráně pomáhají molekulám v pohybu. Pasivní transport obecně zahrnuje pohyb látek z vysoké koncentrace do nízké koncentrace.

Například pokud je buňka obklopena vysokou koncentrací kyslíku, pak se kyslík může volně pohybovat přes dvojvrstvu na nižší koncentraci uvnitř buňky.

Aktivní transport dochází přes buněčnou membránu a obvykle zahrnuje proteiny vložené do této vrstvy. Tento typ transportu umožňuje buňkám pracovat proti koncentračnímu gradientu, což znamená, že mohou přesouvat věci z nízké koncentrace na vysokou koncentraci.

Vyžaduje energii ve formě ATP.

Plazmatická membrána také pomáhá komunikaci mezi buňkami. To může zahrnovat sacharidy v membráně, které trčí na povrchu. Mají závazné stránky, které to umožňují buněčná signalizace. Sacharidy membrány jedné buňky mohou interagovat se sacharidy v jiné buňce.

S komunikací mohou také pomoci proteiny plazmatické membrány. Transmembránové proteiny fungují jako receptory a mohou se vázat na signální molekuly.

Vzhledem k tomu, že signální molekuly mají tendenci být příliš velké na to, aby se dostaly do buňky, jejich interakce s proteiny pomáhají vytvářet cestu odpovědí. K tomu dochází, když se protein změní v důsledku interakcí se signální molekulou a zahájí řetězec reakcí.

V některých případech jsou membránové receptory na buňce použity proti organismu k její infekci. Například virus lidské imunodeficience (HIV) může ke vstupu a infikování buňky použít vlastní receptory buňky.

HIV má na vnější straně glykoproteinové projekce, které zapadají do receptorů na buněčných površích. Virus se může vázat na tyto receptory a dostat se dovnitř.

Další příklad důležitosti markerových proteinů na buněčných površích je vidět u člověka červené krvinky. Pomáhají určit, zda máte A, B, AB nebo O. krevní skupina. Tyto markery se nazývají antigeny a pomáhají vašemu tělu rozpoznávat vlastní krvinky.

Eukaryoty nemají buněčné stěny, takže plazmatická membrána je jediná věc, která brání látkám ve vstupu nebo opuštění buňky. Nicméně, prokaryoty a rostliny mají obojí buněčné stěny a plazmatické membrány. Přítomnost pouze plazmatické membrány umožňuje, aby byly eukaryotické buňky pružnější.

Plazmatická membrána nebo buněčná membrána působí jako a ochranný povlak pro buňku u eukaryot a prokaryot. Tato bariéra má póry, takže některé molekuly mohou vstoupit nebo opustit buňky. Fosfolipidová dvojvrstva hraje důležitou roli jako základ buněčné membrány. V membráně také najdete cholesterol a bílkoviny. Sacharidy mají tendenci být připojeny k proteinům nebo lipidům, ale hrají zásadní roli v imunitě a buněčné komunikaci.

Buněčná membrána je a tekutinová struktura který se pohybuje a mění. Vypadá to jako mozaika kvůli různým vloženým molekulám. Plazmatická membrána nabízí buňce podporu a zároveň pomáhá s buněčnou signalizací a transportem.