Plasmakalvo: Määritelmä, rakenne ja toiminta (kaavion kanssa)

Plasmakalvo on suojaava este, joka ympäröi solun sisäosaa. Kutsutaan myös solukalvo, tämä rakenne on puolihuokoinen ja päästää tiettyjä molekyylejä soluun ja ulos solusta. Se toimii rajana pitämällä solun sisällön sisällä ja estämällä niitä vuotamasta.

Molemmat prokaryoottiset ja eukaryoottiset solut on plasmakalvoja, mutta kalvot vaihtelevat organismien välillä. Plasmakalvot koostuvat yleensä fosfolipideistä ja proteiineista.

Fosfolipidit muodostavat plasmakalvon pohjan. Fosfolipidin perusrakenne sisältää a hydrofobinen (vettä pelkäävä) häntä ja a hydrofiilinen (vettä rakastava) pää. Fosfolipidi koostuu glyserolista ja negatiivisesti varautuneesta fosfaattiryhmästä, jotka molemmat muodostavat pään, ja kahdesta rasvahaposta, joissa ei ole varausta.

Vaikka päähän on kytketty kaksi rasvahappoa, ne kootaan yhteen "hännänä". Nämä hydrofiiliset ja hydrofobiset päät mahdollistavat a kaksikerroksinen muodostua plasmakalvoon. Kaksikerroksisessa on kaksi fosfolipidikerrosta, jotka ovat järjestetty pyrstöineen sisäpuolelle ja päänsä ulkopuolelle.

nestemäinen mosaiikkimalli selittää solukalvon toiminnan ja rakenteen.

Ensinnäkin kalvo näyttää mosaiikilta, koska siinä on erilaisia ​​molekyylejä, kuten fosfolipidit ja proteiinit. Toiseksi kalvo on nestemäinen, koska molekyylit voivat liikkua. Koko malli osoittaa, että kalvo ei ole jäykkä ja pystyy muuttumaan.

Solukalvo on dynaaminen ja sen molekyylit voivat liikkua nopeasti. Solut voivat hallita kalvojensa juoksevuutta lisäämällä tai vähentämällä tiettyjen aineiden molekyylien määrää.

On tärkeää huomata, että erilaiset rasvahapot voivat muodostaa fosfolipidejä. Kaksi päätyyppiä ovat tyydyttynyt ja tyydyttymätön rasvahapot.

Tyydyttyneillä rasvahapoilla ei ole kaksoissidoksia, vaan niillä on suurin määrä vetysidoksia hiilen kanssa. Vain yksittäisten sidosten läsnäolo tyydyttyneissä rasvahapoissa helpottaa fosfolipidien pakkaamista tiiviisti yhteen.

Toisaalta tyydyttymättömillä rasvahapoilla on hiukkasten välillä kaksoissidoksia, joten on vaikeampaa pakata niitä yhteen. Niiden kaksoissidokset vääntyvät ketjuihin ja vaikuttavat plasmakalvon juoksevuuteen. Kaksoissidokset luovat enemmän tilaa kalvossa olevien fosfolipidien välille, joten jotkut molekyylit pääsevät helpommin läpi.

Tyydyttyneet rasvat ovat todennäköisesti kiinteitä huoneenlämmössä, kun taas tyydyttymättömät rasvahapot ovat nestemäisiä huoneenlämpötilassa. Yleinen esimerkki tyydyttyneestä rasvasta, jota sinulla voi olla keittiössä, on voi.

Esimerkki tyydyttymättömästä rasvasta on nestemäinen öljy. Hydraus on kemiallinen reaktio, joka voi saada nestemäisen öljyn muuttumaan kiinteäksi aineeksi, kuten margariini. Osittainen hydraus muuttaa osan öljymolekyyleistä tyydyttyneiksi rasvoiksi.

•••Dana Chen | Tutkiminen

Voit jakaa tyydyttymättömät rasvat vielä kahteen luokkaan: cis-tyydyttymättömät rasvat ja trans-tyydyttymättömät rasvat. Cis-tyydyttymättömissä rasvoissa on kaksi vetyä kaksoissidoksen samalla puolella.

Kuitenkin, trans-tyydyttymättömät rasvat on kaksi vetyä kaksoissidoksen vastakkaisilla puolilla. Tällä on suuri vaikutus molekyylin muotoon. Cis-tyydyttymättömiä rasvoja ja tyydyttyneitä rasvoja esiintyy luonnossa, mutta trans-tyydyttymättömiä rasvoja syntyy laboratoriossa.

Olet ehkä kuullut transrasvojen syömiseen liittyvistä terveysongelmista viime vuosina. Elintarvikkeiden valmistajat, joita kutsutaan myös trans-tyydyttymättömiksi rasvoiksi, luovat transrasvoja osittain hydraamalla. Tutkimus ei ole osoittanut, että ihmisillä on entsyymit välttämätöntä transrasvojen metabolisoimiseksi, joten niiden syöminen voi lisätä riskiä sairastua sydän- ja verisuonitauteihin ja diabetekseen.

Kolesteroli on toinen tärkeä molekyyli, joka vaikuttaa plasmamembraanin juoksevuuteen.

Kolesteroli on a steroidi joka tapahtuu luonnollisesti kalvossa. Siinä on neljä kytkettyä hiilirengasta ja lyhyt pyrstö, ja se on levinnyt satunnaisesti koko plasmakalvoon. Tämän molekyylin päätehtävänä on auttaa pitämään fosfolipidit yhdessä niin, että ne eivät kulje liian kaukana toisistaan.

Samanaikaisesti kolesteroli tarjoaa tarvittavan etäisyyden fosfolipidien välillä ja estää niitä pakkautumasta niin tiukasti, että tärkeät kaasut eivät pääse läpi. Pohjimmiltaan kolesteroli voi auttaa säätelemään sitä, mikä poistuu ja tulee soluun.

Välttämättömät rasvahapot, kuten omega-3, muodostavat osan plasmakalvosta ja voivat vaikuttaa myös juoksevuuteen. Löytyy elintarvikkeista, kuten rasvainen kala, omega-3 rasvahapot ovat olennainen osa ruokavaliota. Kun olet syönyt ne, kehosi voi lisätä omega-3: ita solukalvoon sisällyttämällä ne fosfolipidi kaksikerroksinen.

Omega-3-rasvahapot voivat vaikuttaa proteiinin aktiivisuuteen kalvossa ja muuttaa geeniekspressiota.

Plasmamembraanilla on erityyppisiä proteiineja. Jotkut ovat tämän esteen pinnalla, kun taas toiset on upotettu sisälle. Proteiinit voivat toimia solun kanavina tai reseptoreina.

Integraaliset kalvoproteiinit sijaitsevat fosfolipidikaksoiskerroksen sisällä. Suurin osa niistä on transmembraaniproteiineja, mikä tarkoittaa, että osa niistä näkyy kaksoiskerroksen molemmin puolin, koska ne tarttuvat ulos.

Yleensä kiinteät proteiinit auttavat kuljettamaan suurempia molekyylejä, kuten glukoosia. Muut kiinteät proteiinit toimivat ionien kanavina.

Näillä proteiineilla on polaarisia ja ei-polaarisia alueita, jotka ovat samanlaisia ​​kuin fosfolipideissä. Toisaalta perifeeriset proteiinit sijaitsevat pinnalla fosfolipidikaksoiskerroksen. Joskus ne ovat kiinnittyneet kiinteisiin proteiineihin.

Soluilla on sytoskeletoniksi kutsuttujen filamenttien verkostot, jotka tarjoavat rakenteen. sytoskeleton yleensä esiintyy aivan solukalvon alla ja on vuorovaikutuksessa sen kanssa. Sytoskeletissa on myös proteiineja, jotka tukevat plasmakalvoa.

Esimerkiksi eläinsoluissa on aktiinifilamentteja, jotka toimivat verkostona. Nämä filamentit on kiinnitetty plasmamembraaniin liitosproteiinien kautta. Solut tarvitsevat sytoskelettia rakenteelliseen tukeen ja vaurioiden estämiseksi.

Samoin kuin fosfolipideissä, proteiineilla on hydrofiilisiä ja hydrofobisia alueita, jotka ennustavat niiden sijoittumisen solukalvoon.

Esimerkiksi transmembraaniproteiineissa on osia, jotka ovat hydrofiilisiä ja hydrofobisia, joten hydrofobiset osat voivat kulkea kalvon läpi ja olla vuorovaikutuksessa hydrofobisten pyrstöjen kanssa fosfolipidit.

Plasmakalvossa on joitain hiilihydraatteja. Glykoproteiinit, jotka ovat eräänlaista proteiinia, johon on kiinnittynyt hiilihydraatti, esiintyy kalvossa. Yleensä glykoproteiinit ovat kiinteitä kalvoproteiineja. Glykoproteiinien hiilihydraatit auttavat solujen tunnistamisessa.

Glykolipidit ovat lipidejä (rasvoja), joihin on kiinnittynyt hiilihydraatteja, ja ne ovat myös osa plasmakalvoa. Heillä on hydrofobiset lipidihännät ja hydrofiiliset hiilihydraattipäät. Tämä antaa heille mahdollisuuden olla vuorovaikutuksessa fosfolipidikaksoiskerroksen kanssa ja sitoutua siihen.

Yleensä ne auttavat stabiloimaan kalvoa ja voivat auttaa solujen viestinnässä toimimalla reseptoreina tai säätelijöinä.

Yksi näiden hiilihydraattien tärkeistä ominaisuuksista on, että ne toimivat kuten tunnistetunnisteet solukalvolla, ja tällä on merkitys immuniteetissa. Glykoproteiinien ja glykolipidien hiilihydraatit muodostavat immuunijärjestelmälle tärkeän glykokaliksin solun ympärillä. Glyokaleksi, jota kutsutaan myös perisellulaariseksi matriisiksi, on pinnoite, jolla on sumea ulkonäkö.

Monilla soluilla, myös ihmis- ja bakteerisoluilla, on tämän tyyppinen päällyste. Ihmisillä glykokaleksi on jokaisella henkilöllä ainutlaatuinen sen vuoksi geenit, joten immuunijärjestelmä voi käyttää pinnoitetta tunnistusjärjestelmänä. Immuunisolusi tunnistavat sinulle kuuluvan päällysteen eivätkä hyökkää omiin soluihisi.

Plasmakalvolla on muita rooleja, kuten kuljetus molekyylien ja solujen välinen viestintä. Kalvo sallii sokerit, ioneja, aminohappoja, vettä, kaasuja ja muita molekyylejä pääsemään soluun tai poistumaan solusta. Se ei vain hallitse näiden aineiden kulkeutumista, vaan se myös määrää kuinka moni voi liikkua.

Molekyylien napaisuus auttaa määrittämään, voivatko ne päästä soluun vai poistua solusta.

Esimerkiksi, ei-polaarinen molekyylit voivat mennä suoraan fosfolipidikaksoiskerroksen läpi, mutta polaarinen niiden on käytettävä proteiinikanavia päästäkseen läpi. Happi, joka on ei-polaarista, voi liikkua kaksoiskerroksen läpi, kun taas sokerien on käytettävä kanavia. Tämä luo materiaalien valikoivan kuljetuksen soluun ja sieltä pois.

Plasmakalvojen selektiivinen läpäisevyys antaa soluille paremman kontrollin. Molekyylien liike tämän esteen yli on jaettu kahteen luokkaan: passiivinen kuljetus ja aktiivinen kuljetus. Passiivinen kuljetus ei vaadi solua käyttämään energiaa molekyylien siirtämiseen, mutta aktiivinen kuljetus käyttää energiaa adenosiinitrifosfaatti (ATP).

Diffuusio ja osmoosi ovat esimerkkejä passiivisesta liikenteestä. Sisään helpottanut diffuusiota, plasmamembraanin proteiinit auttavat molekyylejä liikkumaan. Yleensä passiiviseen kuljetukseen kuuluu aineiden siirtyminen suuresta pitoisuudesta pieneen pitoisuuteen.

Esimerkiksi, jos solua ympäröi korkea happipitoisuus, happi voi liikkua vapaasti kaksikerroksen läpi pienempään pitoisuuteen solun sisällä.

Aktiivinen liikenne tapahtuu solukalvon poikki ja liittyy yleensä tähän kerrokseen upotettuihin proteiineihin. Tämän tyyppinen kuljetus sallii solujen työskennellä pitoisuusgradienttia vastaan, mikä tarkoittaa, että ne voivat siirtää asioita matalasta pitoisuudesta korkeaan.

Se vaatii energiaa ATP: n muodossa.

Plasmakalvo auttaa myös solu-solu-viestintää. Tämä voi koskettaa kalvossa olevia hiilihydraatteja, jotka tarttuvat pintaan. Heillä on sitovia sivustoja, jotka sallivat solujen signalointi. Yhden solun kalvon hiilihydraatit voivat olla vuorovaikutuksessa toisen solun hiilihydraattien kanssa.

Plasmakalvon proteiinit voivat myös auttaa viestinnässä. Transmembraaniproteiinit toimivat reseptoreina ja voivat sitoutua signalointimolekyyleihin.

Koska signalointimolekyylit ovat yleensä liian suuria soluun pääsemiseksi, niiden vuorovaikutus proteiinien kanssa auttaa luomaan reaktioreitin. Tämä tapahtuu, kun proteiini muuttuu vuorovaikutuksesta signaalimolekyylin kanssa ja aloittaa reaktioketjun.

Joissakin tapauksissa solun membraanireseptoreita käytetään organismia vastaan ​​sen infektoimiseksi. Esimerkiksi ihmisen immuunikatovirus (HIV) voi käyttää solun omia reseptoreita soluun pääsemiseksi ja tartuttamiseksi.

HIV sen ulkopinnalla on glykoproteiinien ulkonemia, jotka sopivat solupintojen reseptoreihin. Virus voi sitoutua näihin reseptoreihin ja päästä sisälle.

Toinen esimerkki merkkiproteiinien merkityksestä solupinnoilla nähdään ihmisellä punasolut. Ne auttavat määrittämään, onko sinulla A, B, AB vai O veriryhmä. Näitä markkereita kutsutaan antigeeneiksi ja ne auttavat kehoasi tunnistamaan omat verisolunsa.

Eukaryootit ei ole soluseiniä, joten plasmakalvo on ainoa asia, joka estää aineiden pääsyn soluun tai poistumisen solusta. Kuitenkin, prokaryootit ja kasveilla on molempia soluseinät ja plasmamembraanit. Vain plasmamembraanin läsnäolo sallii eukaryoottisolujen olla joustavampia.

Plasmakalvo tai solukalvo toimii a suojapinnoite solulle eukaryooteissa ja prokaryooteissa. Tällä esteellä on huokosia, joten jotkut molekyylit voivat päästä soluihin tai poistua niistä. Fosfolipidikaksoiskerroksella on tärkeä rooli solukalvon pohjana. Kalvosta löytyy myös kolesterolia ja proteiineja. Hiilihydraatit kiinnittyvät yleensä proteiineihin tai lipideihin, mutta niillä on ratkaiseva rooli immuniteetissa ja solujen viestinnässä.

Solukalvo on a nesteen rakenne joka liikkuu ja muuttuu. Se näyttää mosaiikilta eri upotettujen molekyylien takia. Plasmakalvo tarjoaa solulle tukea ja auttaa solujen signaloinnissa ja kuljetuksessa.