Plazmas membrāna: definīcija, struktūra un funkcija (ar diagrammu)

Plazmas membrāna ir aizsargbarjera, kas ieskauj šūnas iekšpusi. Saukts arī par šūnu membrānu, šī struktūra ir daļēji poraina un ļauj noteiktām molekulām šūnā un ārpus tās. Tas kalpo kā robeža, saglabājot šūnas saturu iekšpusē un novēršot to izlīšanu.

Abi prokariotu un eikariotu šūnas ir plazmas membrānas, bet dažādu organismu membrānas atšķiras. Parasti plazmas membrānas sastāv no fosfolipīdiem un olbaltumvielām.

Fosfolipīdi veido plazmas membrānas pamatu. Fosfolipīda pamatstruktūrā ietilpst a hidrofobisks (ūdeni biedējoša) aste un a hidrofils (ūdeni mīloša) galva. Fosfolipīds sastāv no glicerīna un negatīvi lādētas fosfātu grupas, kas abi veido galvu, un divām taukskābēm, kurām nav lādiņa.

Lai arī ar galvu ir savienotas divas taukskābes, tās saliek kopā kā vienu "asti". Šie hidrofilie un hidrofobie gali ļauj a divslānis veidoties plazmas membrānā. Divslānim ir divi fosfolipīdu slāņi, kas izkārtoti ar astēm iekšpusē un galvām ārpusē.

The šķidruma mozaīkas modelis izskaidro šūnu membrānas funkciju un struktūru.

Pirmkārt, membrāna izskatās kā mozaīka, jo tajā ir dažādas molekulas, piemēram, fosfolipīdi un olbaltumvielas. Otrkārt, membrāna ir šķidra, jo molekulas var pārvietoties. Viss modelis parāda, ka membrāna nav stingra un spēj mainīties.

Šūnas membrāna ir dinamiska, un tās molekulas var ātri pārvietoties. Šūnas var kontrolēt savu membrānu plūstamību, palielinot vai samazinot noteiktu vielu molekulu skaitu.

Ir svarīgi atzīmēt, ka dažādas taukskābes var veidot fosfolipīdus. Divi galvenie veidi ir piesātināts un nepiesātināts taukskābes.

Piesātinātajām taukskābēm nav dubulto saišu, un to vietā ir maksimālais ūdeņraža saišu skaits ar oglekli. Piesātinātajās taukskābēs ir tikai atsevišķas saites, tāpēc fosfolipīdus ir viegli cieši iepakot.

No otras puses, nepiesātinātajām taukskābēm ir dažas dubultās saites starp oglekļiem, tāpēc tās ir grūtāk salikt kopā. Viņu dubultās saites padara ķēdes sasprindzinājumus un ietekmē plazmas membrānas plūstamību. Divkāršās saites rada vairāk vietas starp fosfolipīdiem membrānā, tāpēc dažas molekulas var iziet cauri vieglāk.

Piesātinātie tauki istabas temperatūrā, visticamāk, ir cieti, savukārt nepiesātinātās taukskābes istabas temperatūrā ir šķidras. Izplatīts piesātināto tauku piemērs, kas jums var būt virtuvē, ir sviests.

Nepiesātinātu tauku piemērs ir šķidra eļļa. Hidrogenēšana ir ķīmiska reakcija, kuras rezultātā šķidrā eļļa var pārvērsties par cietu vielu, piemēram, margarīnu. Daļēja hidrogenēšana pārvērš dažas eļļas molekulas par piesātinātiem taukiem.

•••Dana Čena | Zinātniskā

Nepiesātinātos taukus varat sadalīt vēl divās kategorijās: cis-nepiesātinātie un trans-nepiesātinātie tauki. Cis-nepiesātinātajiem taukiem ir divi ūdeņraži vienādā dubultās saites pusē.

Tomēr trans-nepiesātinātie tauki divkāršās saites pretējās pusēs ir divi ūdeņraži. Tam ir liela ietekme uz molekulas formu. Cis-nepiesātinātie tauki un piesātinātie tauki rodas dabiski, bet laboratorijā tiek radīti trans-nepiesātinātie tauki.

Iespējams, pēdējos gados esat dzirdējis par veselības problēmām, kas saistītas ar transtaukskābju ēšanu. Pārtikas ražotāji, saukti arī par nepiesātinātiem taukiem, daļēji hidrogenējot rada transtaukus. Pētījumi nav parādījuši, ka cilvēkiem ir fermenti nepieciešams, lai metabolizētu transtaukus, tāpēc to ēšana var palielināt sirds un asinsvadu slimību un diabēta attīstības risku.

Holesterīns ir vēl viena svarīga molekula, kas ietekmē plazmas membrānas šķidrumu.

Holesterīns ir a steroīds kas dabiski notiek membrānā. Tam ir četri saistīti oglekļa gredzeni un īsa aste, un tas ir nejauši izkliedēts visā plazmas membrānā. Šīs molekulas galvenā funkcija ir palīdzēt noturēt fosfolipīdus kopā, lai tie nedotos pārāk tālu viens no otra.

Tajā pašā laikā holesterīns nodrošina nepieciešamo atstarpi starp fosfolipīdiem un neļauj tiem tik cieši sapakoties, ka svarīgas gāzes nevar tikt cauri. Būtībā holesterīns var palīdzēt regulēt to, kas atstāj un nonāk šūnā.

Neaizstājamās taukskābes, piemēram, omega-3, veido daļu no plazmas membrānas un var ietekmēt arī šķidrumu. Atrodams tādos pārtikas produktos kā treknas zivis, omega-3 taukskābes ir būtiska jūsu uztura sastāvdaļa. Pēc to apēšanas jūsu ķermenis var pievienot omega-3 šūnu membrānai, iekļaujot tos fosfolipīds divslānis.

Omega-3 taukskābes var ietekmēt olbaltumvielu aktivitāti membrānā un modificēt gēnu ekspresiju.

Plazmas membrānā ir dažāda veida olbaltumvielas. Daži atrodas uz šīs barjeras virsmas, bet citi ir iestrādāti iekšpusē. Olbaltumvielas var darboties kā šūnas kanāli vai receptori.

Integrētas membrānas olbaltumvielas atrodas fosfolipīdu divslāņu iekšpusē. Lielākā daļa no tām ir transmembrānas olbaltumvielas, kas nozīmē, ka to daļas ir redzamas divslāņu abās pusēs, jo tās izceļas.

Parasti neatņemami proteīni palīdz pārvadāt lielākas molekulas, piemēram, glikozi. Citi neatņemami proteīni darbojas kā jonu kanāli.

Šīm olbaltumvielām ir polāri un nepolāri reģioni, kas līdzīgi tiem, kas atrodami fosfolipīdos. No otras puses, atrodas perifērās olbaltumvielas uz virsmas fosfolipīdu divkāršā slāņa. Dažreiz tie tiek piesaistīti neatņemamām olbaltumvielām.

Šūnās ir pavedienu tīkli, ko sauc par citoskeletu, kas nodrošina struktūru. The citoskelets parasti pastāv tieši zem šūnu membrānas un mijiedarbojas ar to. Citoskeletā ir arī olbaltumvielas, kas atbalsta plazmas membrānu.

Piemēram, dzīvnieku šūnās ir aktīna pavedieni, kas darbojas kā tīkls. Šie pavedieni ir pievienoti plazmas membrānai caur savienotāju olbaltumvielām. Šūnām ir nepieciešams citoskelets strukturālam atbalstam un bojājumu novēršanai.

Līdzīgi kā fosfolipīdiem, olbaltumvielām ir hidrofīli un hidrofobi reģioni, kas paredz to izvietojumu šūnu membrānā.

Piemēram, transmembrānās olbaltumvielās ir hidrofīlas un hidrofobiskas daļas, tāpēc hidrofobās daļas var iziet cauri membrānai un mijiedarboties ar hidrofobajām astēm fosfolipīdi.

Plazmas membrānā ir daži ogļhidrāti. Glikoproteīni, kas ir olbaltumvielu veids ar pievienotu ogļhidrātu, pastāv membrānā. Parasti glikoproteīni ir neatņemami membrānas proteīni. Glikoproteīnu ogļhidrāti palīdz šūnu atpazīšanai.

Glikolipīdi ir lipīdi (tauki) ar piesaistītiem ogļhidrātiem, un tie arī ir daļa no plazmas membrānas. Viņiem ir hidrofobiskas lipīdu astes un hidrofilu ogļhidrātu galvas. Tas ļauj viņiem mijiedarboties ar divkāršo fosfolipīdu slāni un saistīties ar to.

Parasti tie palīdz stabilizēt membrānu un var palīdzēt šūnu komunikācijā, darbojoties kā receptori vai regulatori.

Viena no svarīgām šo ogļhidrātu īpašībām ir tā, ka viņi rīkojas tāpat identifikācijas tagi uz šūnu membrānas, un tam ir nozīme imunitātē. Ogļhidrāti no glikoproteīniem un glikolipīdiem veido imūnās sistēmai svarīgo glikokaliksu ap šūnu. Glikokalikss, saukts arī par pericelulāro matricu, ir pārklājums, kuram ir izplūdis izskats.

Šāda veida pārklājums ir daudzām šūnām, ieskaitot cilvēka un baktēriju šūnas. Cilvēkiem glikokalikss ir unikāls katram cilvēkam tāpēc, ka gēni, tāpēc imūnsistēma var izmantot pārklājumu kā identifikācijas sistēmu. Jūsu imūnās šūnas var atpazīt jums piederošo pārklājumu un neuzbruks jūsu pašu šūnām.

Plazmas membrānai ir citas funkcijas, piemēram, palīdzība transportēšana molekulu un šūnu-šūnu saziņu. Membrāna ļauj cukuriem, joni, aminoskābes, ūdeni, gāzes un citas molekulas, lai iekļūtu šūnā vai atstātu to. Tas ne tikai kontrolē šo vielu pāreju, bet arī nosaka, cik daudzi var pārvietoties.

Molekulu polaritāte palīdz noteikt, vai tās var iekļūt šūnā vai iziet no tās.

Piemēram, nepolārs molekulas var iziet cauri fosfolipīdu divslānim, bet polārs tiem jāizmanto olbaltumvielu kanāli. Skābeklis, kas ir nepolārs, var pārvietoties pa divslāni, bet cukuriem jāizmanto kanāli. Tas rada selektīvu materiālu transportēšanu šūnā un ārpus tās.

Plazmas membrānu selektīvā caurlaidība dod šūnām lielāku kontroli. Molekulu kustība pāri šai barjerai ir sadalīta divās kategorijās: pasīvais transports un aktīvais transports. Pasīvais transports neprasa, lai šūna molekulu pārvietošanai izmantotu enerģiju, bet aktīvais transports izmanto enerģiju no adenozīna trifosfāts (ATP).

Difūzija un osmoze ir pasīvā transporta piemēri. In veicināja difūziju, plazmas membrānas olbaltumvielas palīdz molekulām pārvietoties. Parasti pasīvā transportēšana ietver vielu pārvietošanos no augstas koncentrācijas līdz zemai koncentrācijai.

Piemēram, ja šūnu ieskauj augsta skābekļa koncentrācija, skābeklis var brīvi pārvietoties pa divslāni līdz zemākai koncentrācijai šūnā.

Aktīvs transports notiek visā šūnu membrānā un parasti ietver šajā slānī iestrādātās olbaltumvielas. Šis transporta veids ļauj šūnām darboties pret koncentrācijas gradientu, kas nozīmē, ka tās var pārvietot lietas no zemas koncentrācijas uz augstu.

Tam nepieciešama enerģija ATP formā.

Plazmas membrāna palīdz arī sazināties starp šūnām. Tas var ietvert membrānā esošos ogļhidrātus, kas izlec uz virsmas. Viņiem ir saistošas ​​vietnes, kas to atļauj šūnu signalizācija. Vienas šūnas membrānas ogļhidrāti var mijiedarboties ar citas šūnas ogļhidrātiem.

Plazmas membrānas olbaltumvielas var palīdzēt arī saziņā. Transmembrānas olbaltumvielas darbojas kā receptori un var saistīties ar signālu molekulām.

Tā kā signālmolekulas mēdz būt pārāk lielas, lai iekļūtu šūnā, to mijiedarbība ar olbaltumvielām palīdz radīt atbildes ceļu. Tas notiek, kad proteīns mainās mijiedarbības dēļ ar signāla molekulu un sāk reakciju ķēdi.

Dažos gadījumos membrānas receptori uz šūnas tiek izmantoti pret organismu, lai to inficētu. Piemēram, cilvēka imūndeficīta vīruss (HIV) var izmantot paša šūnas receptorus, lai iekļūtu šūnā un inficētu to.

HIV ārpusē ir glikoproteīnu projekcijas, kas atbilst receptoriem uz šūnu virsmām. Vīruss var saistīties ar šiem receptoriem un nokļūt iekšā.

Cits piemērs marķieru olbaltumvielu nozīmīgumam uz šūnu virsmām ir redzams cilvēkiem sarkanās asins šūnas. Tie palīdz noteikt, vai jums ir A, B, AB vai O asins grupa. Šos marķierus sauc par antigēniem un tie palīdz jūsu ķermenim atpazīt savas asins šūnas.

Eikarioti nav šūnu sieniņu, tāpēc plazmas membrāna ir vienīgais, kas neļauj vielām iekļūt šūnā vai iziet no tās. Tomēr prokariotes un augiem ir gan šūnu sienas un plazmas membrānas. Tikai plazmas membrānas klātbūtne ļauj eikariotu šūnām būt elastīgākām.

Plazmas membrāna vai šūnu membrāna darbojas kā a aizsargpārklājums šūnai eikariotos un prokariotos. Šim barjeram ir poras, tāpēc dažas molekulas var iekļūt šūnās vai iziet no tās. Fosfolipīdu divslānim ir svarīga loma kā šūnu membrānas pamatnei. Membrānā var atrast arī holesterīnu un olbaltumvielas. Ogļhidrāti mēdz būt piesaistīti olbaltumvielām vai lipīdiem, taču tiem ir izšķiroša loma imunitātē un šūnu komunikācijā.

Šūnas membrāna ir a šķidruma struktūra kas kustas un mainās. Tas izskatās kā mozaīka dažādu iegulto molekulu dēļ. Plazmas membrāna piedāvā atbalstu šūnai, vienlaikus palīdzot šūnu signalizācijai un transportēšanai.