Plazmos membrana: apibrėžimas, struktūra ir funkcijos (su diagrama)

Plazmos membrana yra apsauginis barjeras, kuris supa ląstelės vidų. Taip pat vadinamas ląstelės membrana, ši struktūra yra pusiau porėta ir leidžia tam tikras molekules patekti į ląstelę ir iš jos. Ji tarnauja kaip riba, išlaikant ląstelės turinį viduje ir neleidžiant jiems išsilieti.

Tiek prokariotinės ir eukariotinės ląstelės turi plazmines membranas, bet skirtinguose organizmuose membranos skiriasi. Paprastai plazmos membranos susideda iš fosfolipidų ir baltymų.

Fosfolipidai sudaro plazmos membranos pagrindą. Pagrindinė fosfolipido struktūra apima a hidrofobiškas (vandens nebijanti) uodega ir a hidrofilinis (vandenį mėgstanti) galva. Fosfolipidą sudaro glicerolis ir neigiamai įkrauta fosfatų grupė, kuri sudaro galvą, ir dvi riebalų rūgštys, neturinčios krūvio.

Nors prie galvos yra dvi riebiosios rūgštys, jos yra sujungtos kaip viena „uodega“. Šie hidrofiliniai ir hidrofobiniai galai leidžia a dvisluoksnis susidaryti plazmos membranoje. Dvigubas sluoksnis turi du fosfolipidų sluoksnius, išdėstytus uodegomis viduje, o galvomis - išorėje.

The skysčio mozaikos modelis paaiškina ląstelės membranos funkciją ir struktūrą.

Pirma, membrana atrodo kaip mozaika, nes viduje yra skirtingos molekulės, tokios kaip fosfolipidai ir baltymai. Antra, membrana yra skysta, nes molekulės gali judėti. Visas modelis rodo, kad membrana nėra standi ir gali pasikeisti.

Ląstelės membrana yra dinamiška, jos molekulės gali greitai judėti. Ląstelės gali kontroliuoti savo membranų takumą didindami arba mažindami tam tikrų medžiagų molekulių skaičių.

Svarbu pažymėti, kad skirtingos riebalų rūgštys gali sudaryti fosfolipidus. Du pagrindiniai tipai yra prisotintas ir nesočiųjų riebalų rūgštys.

Sočiosios riebiosios rūgštys neturi dvigubų ryšių, todėl jose yra maksimalus vandenilio ryšių su anglimi skaičius. Prisotintose riebalų rūgštyse yra tik pavieniai ryšiai, todėl fosfolipidus lengva sandariai supakuoti.

Kita vertus, nesočiosios riebalų rūgštys tarp anglies turi tam tikrus dvigubus ryšius, todėl jas sunkiau supakuoti. Jų dvigubi ryšiai užverčia grandines ir veikia plazmos membranos takumą. Dvigubos jungtys sukuria daugiau vietos tarp fosfolipidų membranoje, todėl kai kurios molekulės gali lengviau praeiti.

Sotieji riebalai dažniausiai būna kieti kambario temperatūroje, o nesočiosios riebalų rūgštys yra skystos kambario temperatūroje. Dažnas prisotintų riebalų, kuriuos galite turėti virtuvėje, pavyzdys yra sviestas.

Nesočiųjų riebalų pavyzdys yra skystas aliejus. Hidrinimas yra cheminė reakcija, dėl kurios skystas aliejus gali virsti kieta medžiaga, pavyzdžiui, margarinu. Dalinis hidrinimas paverčia kai kurias aliejaus molekules sočiaisiais riebalais.

•••Dana Chen | Mokslo

Nesočiuosius riebalus galite suskirstyti į dar dvi kategorijas: cis-nesočiųjų riebalų ir trans-nesočiųjų riebalų. Ciso nesotieji riebalai turi du vandenilius toje pačioje dvigubos jungties pusėje.

Tačiau trans-nesočiųjų riebalų turi du vandenilius priešingose ​​dvigubos jungties pusėse. Tai daro didelę įtaką molekulės formai. Cis-nesotieji riebalai ir sotieji riebalai atsiranda natūraliai, tačiau laboratorijoje susidaro trans-nesočiųjų riebalų.

Pastaraisiais metais galbūt girdėjote apie sveikatos problemas, susijusias su transriebalų vartojimu. Maisto gamintojai, dar vadinami trans-nesočiaisiais riebalais, sukuria trans-riebalus dalinai hidrindami. Tyrimai neparodė, kad žmonės turi fermentai būtina metabolizuoti trans-riebalus, todėl juos valgant gali padidėti rizika susirgti širdies ir kraujagyslių ligomis bei diabetu.

Cholesterolis yra dar viena svarbi molekulė, turinti įtakos plazmos membranos skystumui.

Cholesterolis yra a steroidas kuris natūraliai atsiranda membranoje. Jame yra keturi susieti anglies žiedai ir trumpa uodega, jis atsitiktinai pasiskirsto po plazmos membraną. Pagrindinė šios molekulės funkcija yra padėti išlaikyti fosfolipidus kartu, kad jie neitų per toli vienas nuo kito.

Tuo pačiu metu cholesterolis suteikia reikiamą tarpą tarp fosfolipidų ir neleidžia jiems taip sandariai supakuoti, kad svarbios dujos negalėtų prasiskverbti. Iš esmės cholesterolis gali padėti reguliuoti tai, kas palieka ir patenka į ląstelę.

Esminės riebalų rūgštys, tokios kaip omega-3, sudaro plazmos membranos dalį ir gali turėti įtakos skysčių skysčiams. Yra tokiuose maisto produktuose kaip riebi žuvis, omega-3 riebalų rūgštys yra esminė jūsų dietos dalis. Juos suvalgęs, jūsų kūnas gali pridėti omega-3 į ląstelės membraną, įtraukdamas juos į fosfolipidas dvisluoksnis.

Omega-3 riebalų rūgštys gali paveikti baltymų aktyvumą membranoje ir modifikuoti genų ekspresiją.

Plazmos membrana turi skirtingus baltymų tipus. Kai kurie yra šio barjero paviršiuje, o kiti yra įdėti į vidų. Baltymai gali veikti kaip ląstelės kanalai ar receptoriai.

Integralūs membraniniai baltymai yra dvigubo fosfolipidinio sluoksnio viduje. Dauguma jų yra transmembraniniai baltymai, o tai reiškia, kad jų dalys yra matomos abiejose dvisluoksnio pusėse, nes jos išsikiša.

Apskritai integralūs baltymai padeda transportuoti didesnes molekules, tokias kaip gliukozė. Kiti integralūs baltymai veikia kaip jonų kanalai.

Šie baltymai turi polinius ir nepolinius regionus, panašius į tuos, kurie randami fosfolipiduose. Kita vertus, yra periferiniai baltymai ant paviršiaus dvigubo fosfolipidinio sluoksnio. Kartais jie yra prijungiami prie vientisų baltymų.

Ląstelės turi gijų tinklus, vadinamus citoskeletu, kurie suteikia struktūrą. The citoskeletas paprastai egzistuoja tiesiai po ląstelės membrana ir sąveikauja su ja. Citoskelete taip pat yra baltymų, palaikančių plazmos membraną.

Pavyzdžiui, gyvūnų ląstelės turi aktino gijas, kurios veikia kaip tinklas. Šios gijos yra prijungtos prie plazmos membranos jungties baltymais. Ląstelėms reikalingas citoskeletas struktūrinei atramai ir apsaugai nuo pažeidimų.

Panašiai kaip fosfolipidai, baltymai turi hidrofilinius ir hidrofobinius regionus, kurie numato jų išsidėstymą ląstelės membranoje.

Pavyzdžiui, transmembraniniai baltymai turi hidrofilinių ir hidrofobinių dalių, taigi hidrofobinės dalys gali praeiti per membraną ir sąveikauti su hidrofobinėmis uodegomis fosfolipidai.

Plazmos membranoje yra keletas angliavandenių. Glikoproteinai, kurie yra tam tikro tipo baltymai su prijungtu angliavandeniu, yra membranoje. Paprastai glikoproteinai yra vientisi membraniniai baltymai. Glikoproteinų angliavandeniai padeda atpažinti ląsteles.

Glikolipidai yra lipidai (riebalai) su prijungtais angliavandeniais ir jie taip pat yra plazmos membranos dalis. Jie turi hidrofobines lipidines uodegas ir hidrofilines angliavandenių galvutes. Tai leidžia jiems sąveikauti ir jungtis prie dvigubo fosfolipidinio sluoksnio.

Apskritai, jie padeda stabilizuoti membraną ir gali padėti palaikyti ryšį su ląstelėmis, veikdami kaip receptoriai ar reguliatoriai.

Viena iš svarbių šių angliavandenių savybių yra ta, kad jie elgiasi panašiai identifikavimo žymos ant ląstelės membranos, ir tai vaidina imuniteto vaidmenį. Angliavandeniai iš glikoproteinų ir glikolipidų sudaro ląstelėje esančią glikokaliksą, svarbią imuninei sistemai. Glikokaliksas, dar vadinamas perikuline matrica, yra neryškios išvaizdos danga.

Daugelis ląstelių, įskaitant žmogaus ir bakterijų ląsteles, turi tokio tipo dangą. Žmonėms glikokaliksas yra unikalus kiekvienam asmeniui dėl to genai, todėl imuninė sistema gali naudoti dangą kaip identifikavimo sistemą. Jūsų imuninės ląstelės gali atpažinti jums priklausančią dangą ir nepuls jūsų ląstelių.

Plazmos membrana turi ir kitų vaidmenų, tokių kaip pagalba gabenimas molekulių tarpusavio ryšį. Membrana leidžia cukrų, jonai, amino rūgštys, vandens, dujų ir kitų molekulių patekti į ląstelę arba iš jos išeiti. Jis ne tik kontroliuoja šių medžiagų patekimą, bet ir nustato, kiek jų gali judėti.

Molekulių poliškumas padeda nustatyti, ar jos gali patekti į ląstelę, ar iš jos išeiti.

Pavyzdžiui, nepolinis molekulės gali tiesiogiai praeiti fosfolipidinį dvigubą sluoksnį, tačiau poliarinis vieni turi praleisti baltymų kanalus. Deguonis, kuris yra nepolinis, gali judėti dvisluoksniu sluoksniu, o cukrus turi naudoti kanalus. Tai sukuria selektyvų medžiagų gabenimą į ląstelę ir iš jos.

Selektyvus plazmos membranų pralaidumas suteikia ląstelėms didesnę kontrolę. Molekulių judėjimas per šį barjerą yra suskirstytas į dvi kategorijas: pasyvus ir aktyvus transportas. Pasyvus transportas nereikalauja, kad ląstelė panaudotų energiją molekulėms judinti, tačiau aktyvus transportas naudoja energiją iš adenozino trifosfatas (ATP).

Difuzija ir osmosas yra pasyvaus transporto pavyzdžiai. Į palengvino difuziją, plazmos membranoje esantys baltymai padeda molekulėms judėti. Paprastai pasyvus transportas apima medžiagų judėjimą nuo didelės koncentracijos iki mažos koncentracijos.

Pavyzdžiui, jei ląstelę supa didelė deguonies koncentracija, deguonis gali laisvai judėti per dvisluoksnį iki mažesnės koncentracijos ląstelės viduje.

Aktyvus transportas vyksta per ląstelės membraną ir paprastai apima šiame sluoksnyje esančius baltymus. Šio tipo transportas leidžia ląstelėms veikti prieš koncentracijos gradientą, o tai reiškia, kad jos gali perkelti daiktus nuo mažos iki didelės koncentracijos.

Tam reikia energijos ATP pavidalu.

Plazmos membrana taip pat padeda susisiekti tarp ląstelių. Tai gali apimti membranoje esančius angliavandenius, kurie išlenda ant paviršiaus. Jie turi privalomas svetaines, kurios leidžia ląstelių signalizavimas. Vienos ląstelės membranos angliavandeniai gali sąveikauti su kitos ląstelės angliavandeniais.

Plazmos membranos baltymai taip pat gali padėti bendrauti. Transmembraniniai baltymai veikia kaip receptoriai ir gali prisijungti prie signalines molekules.

Kadangi signalinės molekulės būna per didelės, kad patektų į ląstelę, jų sąveika su baltymais padeda sukurti atsakų kelią. Tai atsitinka, kai baltymas pasikeičia dėl sąveikos su signalo molekule ir pradeda reakcijų grandinę.

Kai kuriais atvejais ląstelės membraniniai receptoriai yra naudojami organizmui jį užkrėsti. Pavyzdžiui, žmogaus imunodeficito virusas (ŽIV) gali naudoti pačios ląstelės receptorius, kad patektų į ląstelę ir ją užkrėstų.

ŽIV išorėje yra glikoproteino projekcijos, kurios tinka receptoriams ant ląstelių paviršiaus. Virusas gali prisijungti prie šių receptorių ir patekti į vidų.

Kitas žymenų baltymų svarbos ląstelių paviršiuose pavyzdys yra matomas žmonėms raudonieji kraujo kūneliai. Jie padeda nustatyti, ar turite A, B, AB ar O kraujo grupė. Šie žymenys vadinami antigenais ir padeda jūsų kūnui atpažinti savo kraujo ląsteles.

Eukariotai neturi ląstelių sienelių, todėl plazmos membrana yra vienintelis dalykas, neleidžiantis medžiagoms patekti į ląstelę ar išeiti iš jos. Tačiau prokariotai o augalai turi tiek ląstelių sienos ir plazmos membranos. Esant tik plazmos membranai, eukariotinės ląstelės gali būti lankstesnės.

Plazmos membrana arba ląstelės membrana veikia kaip a apsauginė danga eukariotų ir prokariotų ląstelėms. Šis barjeras turi poras, todėl kai kurios molekulės gali patekti į ląsteles arba išeiti iš jų. Dvigubas fosfolipidinis sluoksnis vaidina svarbų vaidmenį kaip ląstelės membranos pagrindas. Taip pat membranoje galite rasti cholesterolio ir baltymų. Angliavandeniai paprastai būna prijungti prie baltymų ar lipidų, tačiau jie vaidina svarbų vaidmenį imunitetui ir ląstelių bendravimui.

Ląstelės membrana yra a skysčio struktūra kad juda ir keičiasi. Tai atrodo kaip mozaika dėl skirtingų įterptų molekulių. Plazmos membrana palaiko ląstelę, tuo pačiu padedant signalizuoti ir transportuoti ląsteles.