Плазменная мембрана: определение, структура и функции (со схемой)

Плазматическая мембрана - это защитный барьер, окружающий клетку изнутри. Также называется клеточная мембранаэта структура является полупористой и позволяет определенным молекулам входить и выходить из ячейки. Он служит границей, удерживая содержимое ячейки внутри и предотвращая его выплескивание.

Оба прокариотические и эукариотические клетки имеют плазматические мембраны, но мембраны различаются у разных организмов. В целом плазматические мембраны состоят из фосфолипидов и белков.

Фосфолипиды образуют основу плазматической мембраны. Базовая структура фосфолипида включает: гидрофобный (боязнь воды) хвост и гидрофильный (водолюбивая) голова. Фосфолипид состоит из глицерина и отрицательно заряженной фосфатной группы, которые образуют головку, и двух жирных кислот, не несущих заряда.

Несмотря на то, что с головой связаны две жирные кислоты, они объединены в один «хвост». Эти гидрофильные и гидрофобные концы позволяют двухслойный образовываться в плазматической мембране. Бислой состоит из двух слоев фосфолипидов, расположенных хвостами внутрь и головками снаружи.

В модель жидкой мозаики объясняет функцию и структуру клеточной мембраны.

Во-первых, мембрана выглядит как мозаика, потому что внутри нее находятся разные молекулы, такие как фосфолипиды и белки. Во-вторых, мембрана жидкая, потому что молекулы могут двигаться. Вся модель показывает, что мембрана не жесткая и может меняться.

Клеточная мембрана динамична, и ее молекулы могут быстро перемещаться. Клетки могут контролировать текучесть своих мембран, увеличивая или уменьшая количество молекул определенных веществ.

Важно отметить, что различные жирные кислоты могут образовывать фосфолипиды. Два основных типа: насыщенный а также ненасыщенный жирные кислоты.

Насыщенные жирные кислоты не имеют двойных связей, а вместо этого имеют максимальное количество водородных связей с углеродом. Наличие только одинарных связей в насыщенных жирных кислотах позволяет легко упаковывать фосфолипиды в плотную упаковку.

С другой стороны, ненасыщенные жирные кислоты имеют двойные связи между атомами углерода, поэтому их сложнее собрать вместе. Их двойные связи образуют перегибы в цепях и влияют на текучесть плазматической мембраны. Двойные связи создают больше пространства между фосфолипидами в мембране, поэтому некоторым молекулам легче проходить через них.

Насыщенные жиры, скорее всего, будут твердыми при комнатной температуре, а ненасыщенные жирные кислоты - жидкими при комнатной температуре. Типичным примером насыщенных жиров, которые могут быть на кухне, является сливочное масло.

Примером ненасыщенного жира является жидкое масло. Гидрирование - это химическая реакция, при которой жидкое масло превращается в твердое вещество, такое как маргарин. Частичное гидрирование превращает некоторые молекулы масла в насыщенные жиры.

•••Дана Чен | Наука

Вы можете разделить ненасыщенные жиры еще на две категории: цис-ненасыщенные жиры и транс-ненасыщенные жиры. Цис-ненасыщенные жиры имеют два атома водорода на одной стороне двойной связи.

Тем не мение, транс-ненасыщенные жиры имеют два атома водорода на противоположных сторонах двойной связи. Это имеет большое влияние на форму молекулы. Цис-ненасыщенные жиры и насыщенные жиры встречаются в природе, но транс-ненасыщенные жиры создаются в лаборатории.

Возможно, вы слышали о проблемах со здоровьем, связанных с употреблением трансжиров в последние годы. Производители пищевых продуктов, также называемые транс-ненасыщенными жирами, создают транс-жиры путем частичной гидрогенизации. Исследования не показали, что у людей есть ферменты необходимы для метаболизма трансжиров, поэтому употребление их в пищу может увеличить риск развития сердечно-сосудистых заболеваний и диабета.

Холестерин - еще одна важная молекула, влияющая на текучесть плазматической мембраны.

Холестерин - это стероидный препарат это происходит естественным образом в мембране. Он имеет четыре связанных углеродных кольца и короткий хвост, и он беспорядочно распределен по плазматической мембране. Основная функция этой молекулы - удерживать вместе фосфолипиды, чтобы они не уносились слишком далеко друг от друга.

В то же время холестерин обеспечивает некоторое необходимое расстояние между фосфолипидами и не дает им стать настолько плотно упакованными, что важные газы не могут пройти. По сути, холестерин может помочь регулировать то, что покидает и попадает в клетку.

Незаменимые жирные кислоты, такие как омега-3, составляют часть плазматической мембраны и также могут влиять на текучесть. Содержится в таких продуктах, как жирная рыба, омега-3. жирные кислоты являются неотъемлемой частью вашего рациона. После того, как вы их съедите, ваше тело может добавить омега-3 в клеточную мембрану, включив их в фосфолипид двухслойный.

Омега-3 жирные кислоты могут влиять на активность белка в мембране и изменять экспрессию генов.

Плазматическая мембрана содержит разные типы белков. Некоторые из них находятся на поверхности этого барьера, а другие встроены внутрь. Белки могут действовать как каналы или рецепторы для клетки.

Интегральные мембранные белки расположены внутри бислоя фосфолипидов. Большинство из них являются трансмембранными белками, что означает, что их части видны с обеих сторон бислоя, потому что они торчат.

В общем, интегральные белки помогают транспортировать более крупные молекулы, такие как глюкоза. Другие интегральные белки действуют как каналы для ионов.

Эти белки имеют полярные и неполярные области, подобные тем, которые обнаружены в фосфолипидах. С другой стороны, периферические белки расположены на поверхности фосфолипидного бислоя. Иногда они прикрепляются к составным белкам.

Клетки имеют сеть нитей, называемых цитоскелетом, которые обеспечивают структуру. В цитоскелет обычно существует прямо под клеточной мембраной и взаимодействует с ней. В цитоскелете также есть белки, поддерживающие плазматическую мембрану.

Например, в клетках животных есть актиновые филаменты, которые действуют как сеть. Эти нити прикрепляются к плазматической мембране через соединительные белки. Клеткам нужен цитоскелет для структурной поддержки и предотвращения повреждений.

Подобно фосфолипидам, белки имеют гидрофильные и гидрофобные области, которые предсказывают их размещение в клеточной мембране.

Например, трансмембранные белки имеют части, которые являются гидрофильными и гидрофобными, поэтому гидрофобные части могут проходить через мембрану и взаимодействовать с гидрофобными хвостами фосфолипиды.

В плазматической мембране есть углеводы. Гликопротеины, которые представляют собой тип белка с присоединенным углеводом, существуют в мембране. Обычно гликопротеины представляют собой интегральные мембранные белки. Углеводы в гликопротеинах помогают в распознавании клеток.

Гликолипиды представляют собой липиды (жиры) с присоединенными углеводами, а также являются частью плазматической мембраны. У них есть гидрофобные липидные хвосты и гидрофильные углеводные головы. Это позволяет им взаимодействовать и связываться с бислоем фосфолипидов.

В общем, они помогают стабилизировать мембрану и могут способствовать клеточной коммуникации, действуя как рецепторы или регуляторы.

Одна из важных особенностей этих углеводов заключается в том, что они действуют как идентификационные бирки на клеточной мембране, и это играет роль в иммунитете. Углеводы из гликопротеинов и гликолипидов образуют вокруг клетки гликокаликс, который важен для иммунной системы. Гликокаликс, также называемый перицеллюлярным матриксом, представляет собой нечеткое покрытие.

Многие клетки, включая клетки человека и бактерии, имеют такое покрытие. У людей гликокаликс уникален для каждого человека из-за: гены, поэтому иммунная система может использовать покрытие в качестве системы идентификации. Ваши иммунные клетки могут распознать принадлежащее вам покрытие и не будут атаковать ваши собственные клетки.

Плазматическая мембрана выполняет и другие функции, например, помогает транспорт молекул и межклеточной коммуникации. Мембрана позволяет сахарам, ионы, аминокислоты, вода, газы и другие молекулы, входящие или выходящие из клетки. Он не только контролирует прохождение этих веществ, но также определяет, сколько из них может двигаться.

Полярность молекул помогает определить, могут ли они войти в клетку или покинуть ее.

Например, неполярный молекулы могут проходить через бислой фосфолипидов напрямую, но полярный нужно использовать белковые каналы для прохождения. Кислород, который не является полярным, может перемещаться через бислой, в то время как сахара должны использовать каналы. Это создает избирательный перенос материалов в ячейку и из нее.

Избирательная проницаемость плазматических мембран дает клеткам больший контроль. Движение молекул через этот барьер делится на две категории: пассивный транспорт и активный транспорт. Пассивный транспорт не требует, чтобы клетка использовала какую-либо энергию для перемещения молекул, но активный транспорт использует энергию от аденозинтрифосфат (АТФ).

Распространение и осмос являются примерами пассивного транспорта. В облегченное распространение, белки в плазматической мембране помогают молекулам двигаться. Как правило, пассивный перенос включает перемещение веществ от высокой концентрации к низкой.

Например, если клетка окружена кислородом с высокой концентрацией, то кислород может свободно перемещаться через бислой до более низкой концентрации внутри клетки.

Активный транспорт происходит через клеточную мембрану и обычно включает белки, встроенные в этот слой. Этот тип транспорта позволяет клеткам работать против градиента концентрации, что означает, что они могут перемещать вещи от низкой концентрации к высокой.

Он требует энергии в виде АТФ.

Плазматическая мембрана также помогает межклеточной коммуникации. Это может включать углеводы в мембране, которые выступают на поверхности. У них есть сайты привязки, которые позволяют клеточная сигнализация. Углеводы мембраны одной клетки могут взаимодействовать с углеводами другой клетки.

Белки плазматической мембраны также могут помочь в общении. Трансмембранные белки действуют как рецепторы и могут связываться с сигнальными молекулами.

Поскольку сигнальные молекулы имеют тенденцию быть слишком большими для проникновения в клетку, их взаимодействие с белками помогает создать путь ответов. Это происходит, когда белок изменяется из-за взаимодействия с сигнальной молекулой и запускает цепочку реакций.

В некоторых случаях мембранные рецепторы клетки используются против организма, чтобы инфицировать его. Например, вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) может использовать собственные рецепторы клетки, чтобы проникнуть в клетку и инфицировать ее.

ВИЧ имеет гликопротеиновые выступы на внешней стороне, которые соответствуют рецепторам на поверхности клеток. Вирус может связываться с этими рецепторами и попадать внутрь.

Другой пример важности маркерных белков на поверхности клеток наблюдается у человека. красные кровяные клетки. Они помогают определить, есть ли у вас A, B, AB или O группа крови. Эти маркеры называются антигенами и помогают вашему организму распознавать собственные клетки крови.

Эукариоты не имеют клеточных стенок, поэтому плазматическая мембрана - единственное, что препятствует проникновению или выходу веществ из клетки. Тем не мение, прокариоты и растения имеют оба клеточные стенки и плазматические мембраны. Наличие только плазматической мембраны позволяет эукариотическим клеткам быть более гибкими.

Плазматическая мембрана или клеточная мембрана действует как защитное покрытие для клетки у эукариот и прокариот. Этот барьер имеет поры, поэтому некоторые молекулы могут входить в клетки или выходить из них. Фосфолипидный бислой играет важную роль в качестве основы клеточной мембраны. Вы также можете найти холестерин и белки в мембране. Углеводы, как правило, присоединяются к белкам или липидам, но они играют решающую роль в иммунитете и клеточной коммуникации.

Клеточная мембрана - это жидкая структура что движется и меняется. Это похоже на мозаику из-за различных встроенных молекул. Плазматическая мембрана обеспечивает поддержку клетки, помогая при передаче сигналов и транспортировке клеток.