Membrana plasmatică: definiție, structură și funcție (cu diagramă)

Membrana plasmatică este o barieră de protecție care înconjoară interiorul celulei. Numit și membrana celulara, această structură este semi-poroasă și permite anumite molecule să intre și să iasă din celulă. Acesta servește drept graniță, păstrând conținutul celulei în interior și împiedicându-i să se revărse.

Ambii celulele procariote și eucariote au membrane plasmatice, dar membranele variază între diferite organisme. În general, membranele plasmatice sunt formate din fosfolipide și proteine.

Fosfolipide formează baza membranei plasmatice. Structura de bază a unui fosfolipid include o hidrofob (frică de apă) coadă și a hidrofil (iubitor de apă) cap. Fosfolipidul constă dintr-un glicerol plus o grupare fosfat încărcată negativ, care formează ambele cap și doi acizi grași care nu sunt încărcați.

Chiar dacă există doi acizi grași conectați la cap, aceștia sunt grupați ca o „coadă”. Aceste capete hidrofile și hidrofobe permit o bistrat pentru a se forma în membrana plasmatică. Stratul bistrat are două straturi de fosfolipide dispuse cu cozile în interior și capetele în exterior.

model mozaic fluid explică funcția și structura unei membrane celulare.

În primul rând, membrana arată ca un mozaic, deoarece are molecule diferite în interior, cum ar fi fosfolipide și proteine. În al doilea rând, membrana este fluidă, deoarece moleculele se pot mișca. Întregul model arată că membrana nu este rigidă și este capabilă să se schimbe.

Membrana celulară este dinamică, iar moleculele sale se pot mișca rapid. Celulele pot controla fluiditatea membranelor lor prin creșterea sau scăderea numărului de molecule ale anumitor substanțe.

Este important să rețineți că diferiți acizi grași pot forma fosfolipide. Cele două tipuri principale sunt saturat și nesaturat acizi grași.

Acizii grași saturați nu au legături duble și au în schimb numărul maxim de legături de hidrogen cu carbonul. Prezența unor legături simple în acizii grași saturați face ușoară împachetarea fosfolipidelor strânse.

Pe de altă parte, acizii grași nesaturați au unele legături duble între carboni, deci este mai greu să le împachetăm împreună. Legăturile lor duble fac îndoituri în lanțuri și afectează fluiditatea membranei plasmatice. Legăturile duble creează mai mult spațiu între fosfolipide în membrană, astfel încât unele molecule pot trece mai ușor.

Grăsimile saturate sunt mai susceptibile de a fi solide la temperatura camerei, în timp ce acizii grași nesaturați sunt lichizi la temperatura camerei. Un exemplu obișnuit de grăsimi saturate pe care le puteți avea în bucătărie este untul.

Un exemplu de grăsime nesaturată este uleiul lichid. Hidrogenarea este o reacție chimică care poate face ca uleiul lichid să se transforme într-un solid ca margarina. Hidrogenarea parțială transformă unele dintre moleculele de ulei în grăsimi saturate.

•••Dana Chen | Știința

Puteți împărți grăsimile nesaturate în alte două categorii: grăsimi cis-nesaturate și grăsimi trans-nesaturate. Grăsimile nesaturate Cis au doi hidrogeni pe aceeași parte a unei legături duble.

In orice caz, grăsimi trans-nesaturate au doi hidrogeni pe laturile opuse ale unei duble legături. Acest lucru are un impact mare asupra formei moleculei. Grăsimile nesaturate CIS și grăsimile saturate apar în mod natural, dar grăsimile nesaturate trans sunt create în laborator.

Este posibil să fi auzit despre problemele de sănătate legate de consumul de grăsimi trans în ultimii ani. Denumite și grăsimi trans-nesaturate, producătorii de alimente creează grăsimi trans prin hidrogenare parțială. Cercetările nu au arătat că oamenii au enzime necesare pentru a metaboliza grăsimile trans, astfel încât consumul lor poate crește riscul de a dezvolta boli cardiovasculare și diabet.

Colesterolul este o altă moleculă importantă care afectează fluiditatea membranei plasmatice.

Colesterolul este un steroizi care apare în mod natural în membrană. Are patru inele de carbon legate și o coadă scurtă și este răspândit aleator pe toată membrana plasmatică. Funcția principală a acestei molecule este de a ajuta la menținerea fosfolipidelor împreună, astfel încât acestea să nu călătorească prea departe unul de celălalt.

În același timp, colesterolul oferă o anumită distanță necesară între fosfolipide și le împiedică să fie atât de strâns, încât gazele importante nu pot trece. În esență, colesterolul poate ajuta la reglarea a ceea ce iese și intră în celulă.

Acizii grași esențiali, cum ar fi omega-3, fac parte din membrana plasmatică și pot afecta și fluiditatea. Se găsește în alimente precum peștele gras, omega-3 acizi grași sunt o parte esențială a dietei. După ce le consumi, corpul tău poate adăuga omega-3 la membrana celulară prin încorporarea lor în fosfolipid bistrat.

Acizii grași omega-3 pot influența activitatea proteinelor din membrană și pot modifica expresia genelor.

Membrana plasmatică are diferite tipuri de proteine. Unele sunt la suprafața acestei bariere, în timp ce altele sunt încorporate în interior. Proteinele pot acționa ca canale sau receptori pentru celulă.

Proteine ​​integrale de membrană sunt situate în interiorul stratului fosfolipidic. Cele mai multe dintre ele sunt proteine ​​transmembranare, ceea ce înseamnă că părți ale acestora sunt vizibile pe ambele părți ale stratului bistrat, deoarece acestea ies.

În general, proteinele integrale ajută la transportul moleculelor mai mari, cum ar fi glucoza. Alte proteine ​​integrale acționează ca canale pentru ioni.

Aceste proteine ​​au regiuni polare și nepolare similare cu cele găsite în fosfolipide. Pe de altă parte, sunt localizate proteinele periferice la suprafață a bistraturii fosfolipidice. Uneori sunt atașați de proteine ​​integrale.

Celulele au rețele de filamente numite citoschelet care asigură structura. citoschelet există de obicei chiar sub membrana celulară și interacționează cu aceasta. Există, de asemenea, proteine ​​în citoschelet care susțin membrana plasmatică.

De exemplu, celulele animale au filamente de actină care acționează ca o rețea. Aceste filamente sunt atașate la membrana plasmatică prin intermediul proteinelor conector. Celulele au nevoie de citoschelet pentru sprijin structural și pentru a preveni deteriorarea.

Similar fosfolipidelor, proteinele au regiuni hidrofile și hidrofobe care prezic plasarea lor în membrana celulară.

De exemplu, proteinele transmembranare au părți care sunt hidrofile și hidrofobe, deci părțile hidrofobe pot trece prin membrană și interacționează cu cozile hidrofobe ale fosfolipide.

Membrana plasmatică are niște carbohidrați. Glicoproteine, care sunt un tip de proteine ​​cu un carbohidrat atașat, există în membrană. De obicei, glicoproteinele sunt proteine ​​membranare integrale. Glucidele de pe glicoproteine ​​ajută la recunoașterea celulelor.

Glicolipide sunt lipide (grăsimi) cu carbohidrați atașați și fac parte, de asemenea, din membrana plasmatică. Au cozi lipidice hidrofobe și capete hidrofile de carbohidrați. Acest lucru le permite să interacționeze și să se lege de bistratul fosfolipidic.

În general, ele ajută la stabilizarea membranei și pot ajuta la comunicarea celulară acționând ca receptori sau regulatori.

Una dintre caracteristicile importante ale acestor carbohidrați este că acționează ca și cum etichete de identificare pe membrana celulară, iar acest lucru joacă un rol în imunitate. Glucidele din glicoproteine ​​și glicolipide formează glicocalixul din jurul celulei, care este important pentru sistemul imunitar. Glicocalixul, numit și matricea pericelulară, este un strat care are un aspect fuzzy.

Multe celule, inclusiv celule umane și bacteriene, au acest tip de acoperire. La om, glicocalixul este unic în fiecare persoană din cauza gene, astfel sistemul imunitar poate folosi acoperirea ca sistem de identificare. Celulele dvs. imune vă pot recunoaște învelișul care vă aparține și nu vă vor ataca propriile celule.

Membrana plasmatică are alte roluri, cum ar fi ajutarea transport a moleculelor și a comunicării celulă-celulă. Membrana permite zaharuri, ioni, aminoacizi, apă, gaze și alte molecule pentru a intra sau a părăsi celula. Nu numai că controlează trecerea acestor substanțe, dar determină și câte se pot mișca.

Polaritatea moleculelor ajută la determinarea dacă pot intra sau ieși din celulă.

De exemplu, nepolar moleculele pot trece direct prin bistratul fosfolipidic, dar polar cei trebuie să folosească canalele proteice pentru a trece. Oxigenul, care este nepolar, se poate deplasa prin stratul bistrat, în timp ce zaharurile trebuie să utilizeze canalele. Acest lucru creează transportul selectiv al materialelor în și din celulă.

Permeabilitatea selectivă a membranelor plasmatice oferă celulelor mai mult control. Mișcarea moleculelor peste această barieră este împărțită în două categorii: transport pasiv și transport activ. Transportul pasiv nu necesită celulei să folosească nicio energie pentru a muta moleculele, dar transportul activ folosește energie din adenozin trifosfat (ATP).

Difuzie și osmoză sunt exemple de transport pasiv. În difuzarea facilitată, proteinele din membrana plasmatică ajută moleculele să se miște. În general, transportul pasiv implică deplasarea substanțelor de la o concentrație mare la o concentrație scăzută.

De exemplu, dacă o celulă este înconjurată de o concentrație ridicată de oxigen, atunci oxigenul se poate mișca liber prin bistratul la o concentrație mai mică în interiorul celulei.

Transport activ se întâmplă peste membrana celulară și implică de obicei proteinele încorporate în acest strat. Acest tip de transport permite celulelor să lucreze împotriva gradientului de concentrație, ceea ce înseamnă că pot muta lucrurile de la o concentrație scăzută la o concentrație mare.

Necesită energie sub formă de ATP.

Membrana plasmatică ajută, de asemenea, la comunicarea dintre celule. Acest lucru poate implica carbohidrații din membrană care ies la suprafață. Au site-uri de legare care permit acest lucru semnalizare celulară. Carbohidrații membranei unei celule pot interacționa cu carbohidrații unei alte celule.

Proteinele membranei plasmatice pot ajuta, de asemenea, la comunicare. Proteinele transmembranare acționează ca receptori și se pot lega de moleculele de semnalizare.

Deoarece moleculele de semnalizare tind să fie prea mari pentru a intra în celulă, interacțiunile lor cu proteinele ajută la crearea unei căi de răspunsuri. Acest lucru se întâmplă atunci când proteina se schimbă din cauza interacțiunilor cu molecula semnal și începe un lanț de reacții.

În unele cazuri, receptorii de membrană de pe o celulă sunt folosiți împotriva organismului pentru a o infecta. De exemplu, virusul imunodeficienței umane (HIV) poate utiliza receptorii proprii ai celulei pentru a intra și a infecta celula.

HIV are proiecții glicoproteice la exterior care se potrivesc receptorilor de pe suprafețele celulare. Virusul se poate lega de acești receptori și poate pătrunde în interior.

Un alt exemplu de importanță a proteinelor marker pe suprafețele celulare este văzut la om globule rosii. Acestea vă ajută să determinați dacă aveți A, B, AB sau O Grupa de sange. Acești markeri sunt numiți antigeni și vă ajută corpul să-și recunoască propriile celule sanguine.

Eucariote nu au pereți celulari, deci membrana plasmatică este singurul lucru care împiedică intrarea sau ieșirea substanțelor din celulă. In orice caz, procariote iar plantele le au pe amândouă pereții celulari și membranele plasmatice. Prezența doar a unei membrane plasmatice permite celulelor eucariote să fie mai flexibile.

Membrana plasmatică sau membrana celulară acționează ca o strat protectiv pentru celula din eucariote și procariote. Această barieră are pori, astfel încât unele molecule pot intra sau ieși din celule. Stratul bifolipidic joacă un rol important ca bază a membranei celulare. De asemenea, puteți găsi colesterol și proteine ​​în membrană. Carbohidrații tind să fie atașați de proteine ​​sau lipide, dar joacă un rol crucial în imunitate și comunicarea celulară.

Membrana celulară este o structură fluidă care se mișcă și se schimbă. Arată ca un mozaic din cauza diferitelor molecule încorporate. Membrana plasmatică oferă suport pentru celulă în timp ce ajută la semnalizarea și transportul celulei.