Ląstelių membranos struktūra

Tik labai plonas, lankstus barjeras atskiria ląstelės turinį nuo jos aplinkos. Ląstelės membranos funkcija selektyviai leidžia keistis tam tikromis molekulėmis ir praeiti, tuo tarpu nepageidaujamos medžiagos. Ląstelės membranos dalys taip pat leidžia ląstelei bendrauti su kitomis ląstelėmis ir ją supančia aplinka. Tiek augalai, tiek gyvūnai turi ląstelių membranas, tačiau jų ląstelių membranos struktūra ir organizacija skiriasi, kaip augalai, mielės ir bakterijos turi standžią ląstelės sienelę už membranos, kad būtų papildoma atrama ir struktūra. Unikalios ląstelės membranos funkcijos diktuoja jos struktūrą ir savybes.

Dviejų sluoksnių specialių lipidų molekulių, vadinamų fosfolipidais, struktūra yra ląstelės membrana. Kiekvienas fosfolipidas turi dvi riebalų rūgščių grandines, pritvirtintas prie fosfato-glicerolio galvos. Riebalų rūgštys yra hidrofobiškos (nekenčiančios vandens), kur fosfato galvutė yra hidrofilinė (mėgstanti vandenį). Du fosfolipidų sluoksniai išsidėstę taip, kad riebalų rūgštys būtų sluoksnių ar lapelių viduje. Pagal „Carnegie-Mellon: ląstelės membranos struktūra ir funkcija“, kai ateina dvisluoksnė membrana kontaktuodamos su vandeniu, fosfolipidų molekulės persitvarko, kad riebalų rūgščių uodegos nebūtų atokiau vandens.

Dviejų rūšių baltymai yra išsibarstę per ląstelės membraną: integralūs baltymai ir periferiniai baltymai. Integruoti baltymai, pagaminti iš ilgų aminorūgščių grandinių, praeina per visą membraną. Kai kurios baltymo dalys sąveikauja su išorine aplinka, o kitos - su ląstelės vidumi. Taigi integralūs baltymai taip pat vadinami transmembraniniais baltymais. Integralūs baltymai turi dvi pagrindines funkcijas. Jie veikia kaip poros, leidžiančios tam tikrus „jonus ar maistines medžiagas į ląstelę“, ir „perduoda signalus į ląstelę ir iš jos“, sakoma Jameso Burnette III straipsnyje Carnegie-Mellon.

Priešingai, periferiniai baltymai prisijungia tik prie membranos paviršiaus ir tarnauja kaip citoskeleto arba tarpląstelinių skaidulų inkarai.

Angliavandenių sluoksnis, žinomas kaip glikokaliksas, padengia ląstelės paviršių. Glikokaliksas yra pagamintas iš trumpų oligosacharidų, prijungtų prie tam tikrų tipų transmembraninių baltymų. Pagal „Ląstelė: plazmos membranos struktūra“, glikokaliksas suteikia ląstelės tapatumą. Iš esmės pateikiamas žymeklių rinkinys, kuris gali atskirti identiškas ląsteles nuo svetimų ar įsiveržiančių ląstelių. Glikokaliksas taip pat padeda apsaugoti ląstelės paviršių.

Cholesteroliai yra dar viena lipidų rūšis, randama ant ląstelės membranos. Išsibarsčiusios riebiųjų rūgščių viduje, cholesteroliai neleidžia uodegoms per sandariai susikrauti ir padeda išlaikyti membranos skystį.

Pirmą kartą Singer ir Nicolson („Science“, 1972 m. Vasario 18 d.) Pasiūlė kaip skysčių mozaikos modelį, ląstelės membrana turi dvi esmines savybes, leidžiančias jai atlikti savo funkcijas. Pirma, ląstelės membrana yra skirtingų molekulių mozaikos struktūra. Kiekvienas daugialąsčių ir vienaląsčių organizmų ląstelių tipas turės unikalią baltymų, angliavandenių ir lipidų kolekciją ir derinį. Kaip pavyzdį Burnette iš Carnegie-Mellon mini, kad raudonųjų kraujo kūnelių membranoje yra daugiau nei 50 baltymų rūšių.

Antroji ląstelės membranos savybė yra jos takumas. Fosfolipidai laisvai juda ir persitvarko kiekviename membranos sluoksnyje, tačiau, pasak Burnette, jie retai kerta hidrofobinę sritį ir pereina į priešingą sluoksnį. Hidrofilinės galvutės visada yra išorinėje periferijoje, o hidrofobinės uodegos lieka dvigubo sluoksnio šerdyje.

Dėl membranos skysčio savybės susidaro asimetriški dvisluoksniai sluoksniai. Burnette'as apibūdina, kad reaguojant į besikeičiančią aplinką ar skirtingą temperatūrą ląstelės viduje ir išorėje, jų gali būti ir daugiau baltymų ar angliavandenių molekulių ant kiekvieno sluoksnio vienu metu, leidžiant selektyviai praeiti molekules ir jonus membrana.

Ląstelės membranos skysčio mozaikos savybių iliustracija pateikiama „Carnegie-Mellon: ląstelės membranos struktūra ir funkcija“.