Плазма мембрана: дефиниција, структура и функција (са дијаграмом)

Плазма мембрана је заштитна баријера која окружује унутрашњост ћелије. Такође се назива и ћелијске мембране, ова структура је полупорозна и омогућава одређеним молекулима улазак и излазак из ћелије. Служи као граница задржавајући садржај ћелије унутра и спречавајући га да се излију ван.

Обоје прокариотске и еукариотске ћелије имају плазма мембране, али се мембране разликују међу различитим организмима. Генерално, плазма мембране се састоје од фосфолипида и протеина.

Фосфолипиди чине основу плазматске мембране. Основна структура фосфолипида укључује а хидрофобни (страх од воде) реп и а хидрофилни (водољубива) глава. Фосфолипид се састоји од глицерола и негативно наелектрисане фосфатне групе, које чине главу, и две масне киселине које не носе набој.

Иако су две масне киселине повезане са главом, оне су повезане у један „реп“. Ови хидрофилни и хидрофобни крајеви омогућавају а двослој да се формира у плаземској мембрани. Двослој има два слоја фосфолипида распоређених са реповима изнутра и главама споља.

Тхе модел течног мозаика објашњава функцију и структуру ћелијске мембране.

Прво, мембрана изгледа као мозаик јер у себи има различите молекуле попут фосфолипида и протеина. Друго, мембрана је течна јер се молекули могу кретати. Читав модел показује да мембрана није крута и да се може мењати.

Ћелијска мембрана је динамична и њени молекули се могу брзо кретати. Ћелије могу да контролишу флуидност својих мембрана повећавајући или смањујући број молекула одређених супстанци.

Важно је напоменути да различите масне киселине могу да чине фосфолипиде. Два главна типа су засићен и незасићен масне киселине.

Засићене масне киселине немају двоструке везе и уместо тога имају максималан број водоничних веза са угљеником. Присуство само једноструких веза у засићеним масним киселинама олакшава чврсто спаковање фосфолипида.

С друге стране, незасићене масне киселине имају двоструке везе између угљеника, па их је теже спаковати. Њихове двоструке везе стварају превирања у ланцима и утичу на флуидност плазматске мембране. Двоструке везе стварају више простора између фосфолипида у мембрани, тако да неки молекули могу лакше да прођу.

Засићене масти имају већу вероватноћу да буду чврсте на собној температури, док су незасићене масне киселине течне на собној температури. Уобичајени пример засићених масти које имате у кухињи је путер.

Пример незасићене масти је течно уље. Хидрогенирање је хемијска реакција која течно уље може претворити у чврсту супстанцу попут маргарина. Делимична хидрогенација претвара неке од молекула уља у засићене масти.

•••Дана Цхен | Научити

Незасићене масти можете поделити у још две категорије: цис-незасићене масти и транс-незасићене масти. Цис-незасићене масти имају два водоника на истој страни двоструке везе.

Међутим, транс-незасићене масти имају два водоника на супротним странама двоструке везе. Ово има велики утицај на облик молекула. Цис-незасићене масти и засићене масти се јављају природно, али транс-незасићене масти се стварају у лабораторији.

Можда сте последњих година чули за здравствене проблеме повезане са једењем трансмасти. Такође звани транс-незасићене масти, произвођачи хране стварају транс-масти делимичном хидрогенацијом. Истраживања нису показала да људи имају ензими неопходне за метаболизму трансмасти, тако да њихово једење може повећати ризик од развоја кардиоваскуларних болести и дијабетеса.

Холестерол је још један важан молекул који утиче на флуидност у плаземској мембрани.

Холестерол је а стероид који се природно јавља у мембрани. Има четири повезана угљенична прстена и кратки реп, а насумично је распоређен по плаземској мембрани. Главна функција овог молекула је да помогне да се фосфолипиди држе заједно, тако да не путују предалеко један од другог.

У исто време, холестерол обезбеђује потребан размак између фосфолипида и спречава их да постану тако тесно упаковани да важни гасови не могу да прођу. У основи, холестерол може да помогне у регулисању онога што одлази и улази у ћелију.

Есенцијалне масне киселине, попут омега-3, чине део плазматске мембране и такође могу утицати на флуидност. Налази се у храни попут масне рибе, омега-3 масне киселине су важан део ваше дијете. Након што их поједете, ваше тело може додати омега-3 ћелијској мембрани уграђујући их у фосфолипид двослој.

Омега-3 масне киселине могу утицати на активност протеина у мембрани и изменити експресију гена.

Плазма мембрана има различите врсте протеина. Неки су на површини ове баријере, док су други уграђени унутра. Протеини могу деловати као канали или рецептори за ћелију.

Интегрални мембрански протеини налазе се унутар фосфолипидног двослоја. Већина њих су трансмембрански протеини, што значи да су њихови делови видљиви на обе стране двослоја јер стрше.

Генерално, интегрални протеини помажу у транспорту већих молекула попут глукозе. Остали интегрални протеини делују као канали за јоне.

Ови протеини имају поларне и неполарне регионе сличне онима који се налазе у фосфолипидима. Са друге стране, налазе се периферни протеини на површини фосфолипидног двослоја. Понекад су везани за интегралне протеине.

Ћелије имају мреже нити назване цитоскелет које пружају структуру. Тхе цитоскелет обично постоји тачно испод ћелијске мембране и ступа у интеракцију са њом. У цитоскелетону постоје и протеини који подржавају плаземску мембрану.

На пример, животињске ћелије имају актинске филаменте који делују као мрежа. Ови филаменти су причвршћени за плаземску мембрану преко протеина конектора. Цитоскелет треба ћелијама за структурну подршку и за спречавање оштећења.

Слично фосфолипидима, протеини имају хидрофилне и хидрофобне регионе који предвиђају њихово постављање у ћелијску мембрану.

На пример, трансмембрански протеини имају делове који су хидрофилни и хидрофобни, па хидрофобни делови могу проћи кроз мембрану и ступити у интеракцију са хидрофобним реповима фосфолипиди.

Плазма мембрана садржи неке угљене хидрате. Гликопротеини, који су врста протеина са везаним угљеним хидратима, постоје у мембрани. Обично су гликопротеини интегрални мембрански протеини. Угљени хидрати на гликопротеинима помажу у препознавању ћелија.

Гликолипиди су липиди (масти) са везаним угљеним хидратима, а такође су део плазма мембране. Имају хидрофобне липидне репове и хидрофилне главе угљених хидрата. То им омогућава интеракцију и везивање за фосфолипидни двослој.

Генерално, помажу у стабилизацији мембране и могу помоћи у ћелијској комуникацији тако што делују као рецептори или регулатори.

Једна од важних карактеристика ових угљених хидрата је да се понашају слично идентификационе ознаке на ћелијској мембрани, а ово игра улогу у имунитету. Угљени хидрати из гликопротеина и гликолипида формирају гликокаликс око ћелије важан за имунолошки систем. Гликокаликс, такође назван перицелуларни матрикс, је облога која има нејасан изглед.

Многе ћелије, укључујући ћелије човека и бактерија, имају ову врсту облоге. Код људи, гликокаликс је јединствен код сваке особе због гени, тако да имуни систем може користити облогу као систем за идентификацију. Ваше имуне ћелије могу препознати омотач који вам припада и неће нападати ваше ћелије.

Плазма мембрана има и друге улоге као што је помоћ превоз молекула и комуникација од ћелије до ћелије. Мембрана омогућава шећере, јони, амино киселине, воде, гасова и других молекула за улазак или излазак из ћелије. Не само да контролише пролаз ових супстанци, већ одређује и колико се њих може кретати.

Поларитет молекула помаже у одређивању могу ли да уђу или напусте ћелију.

На пример, неполарни молекули могу директно да прођу кроз фосфолипидни двослој, али поларни они морају да користе протеинске канале да би прошли. Кисеоник, који је неполаран, може се кретати кроз двослој, док шећери морају да користе канале. Ово ствара селективни транспорт материјала у и из ћелије.

Селективна пропустљивост плазматских мембрана даје ћелијама већу контролу. Кретање молекула преко ове баријере подељено је у две категорије: пасивни транспорт и активан транспорт. Пасивни транспорт не захтева да ћелија користи било какву енергију за кретање молекула, али активни транспорт користи енергију из аденозин трифосфат (АТП).

Дифузија и осмоза су примери пасивног транспорта. У Олакшана дифузија, протеини у плаземској мембрани помажу молекулима да се крећу. Генерално, пасивни транспорт укључује кретање супстанци од високе концентрације до ниске концентрације.

На пример, ако је ћелија окружена високом концентрацијом кисеоника, тада се кисеоник може слободно кретати кроз двослој до ниже концентрације унутар ћелије.

Активни превоз дешава се преко ћелијске мембране и обично укључује протеине уграђене у овај слој. Ова врста транспорта омогућава ћелијама да раде против градијента концентрације, што значи да могу ствари преместити из ниске у високу концентрацију.

Потребна је енергија у облику АТП.

Плазма мембрана такође помаже комуникацији између ћелија. То може укључити угљене хидрате у мембрани који стрше на површини. Имају обавезујућа места која то омогућавају ћелијска сигнализација. Угљени хидрати мембране једне ћелије могу да комуницирају са угљеним хидратима у другој ћелији.

Протеини плазматске мембране такође могу помоћи у комуникацији. Трансмембрански протеини делују као рецептори и могу се везати за сигналне молекуле.

Будући да сигнални молекули имају тенденцију да буду превелики да би ушли у ћелију, њихова интеракција са протеинима помаже у стварању путање одговора. То се дешава када се протеин промени због интеракције са сигналним молекулом и започне ланац реакција.

У неким случајевима се мембрански рецептори на ћелији користе против организма да би је заразили. На пример, вирус хумане имунодефицијенције (ХИВ) може да користи сопствене рецепторе ћелије да уђе и зарази ћелију.

ХИВ на својој спољашњости има гликопротеинске избочине које одговарају рецепторима на ћелијским површинама. Вирус се може везати за ове рецепторе и ући унутра.

Још један пример важности маркера протеина на ћелијским површинама види се код човека Црвена крвна зрнца. Они помажу у утврђивању да ли имате А, Б, АБ или О крвна група. Ови маркери се зову антигени и помажу вашем телу да препозна сопствене крвне ћелије.

Еукариоти немају ћелијске зидове, па је плаземска мембрана једина ствар која спречава улазак или излазак супстанци из ћелије. Међутим, прокариоти а биљке имају и једно и друго зидови ћелија и плазматске мембране. Присуство само плазмене мембране омогућава еукариотским ћелијама да буду флексибилније.

Плазма мембрана или ћелијска мембрана делује као а заштитни премаз за ћелију у еукариотима и прокарионима. Ова баријера има поре, па неки молекули могу ући или изаћи из ћелија. Двослојни фосфолипид игра важну улогу као основа ћелијске мембране. Такође у мембрани можете пронаћи холестерол и протеине. Угљени хидрати имају тенденцију да се вежу за протеине или липиде, али играју пресудну улогу у имунитету и ћелијској комуникацији.

Ћелијска мембрана је а структура течности који се креће и мења. Изгледа као мозаик због различитих уграђених молекула. Плазма мембрана нуди подршку ћелији док помаже у ћелијској сигнализацији и транспорту.