БИОМЕМБРАНЫ: СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ - БИОЛОГИЯ - 2025

В биомембране являются структурами, очень динамичен и селективным в основном липидной природу, часть клеток всех живых существ. По сути, они несут ответственность за установление границ между жизнью и внеклеточным пространством, а также за контролируемое решение о том, что может входить и выходить из клетки.

Свойства мембраны (такие как текучесть и проницаемость) напрямую определяются типом липида, насыщенностью и длиной этих молекул. Каждый тип клетки имеет мембрану с характерным составом липидов, белков и углеводов, что позволяет ей выполнять свои функции.

Источник: производная работа: Dhatfield (обсуждение) Cell_membrane_detailed_diagram_3.svg: * производная работа: Dhatfield (обсуждение) Cell_membrane_detailed_diagram.svg: LadyofHats Мариана Руис

Структура

В настоящее время принятая модель для описания структуры биологических мембран получила название «жидкая мозаика». Он был разработан в 1972 году исследователями С. Джоном Сингером и Гартом Николсоном.

Мозаика - это объединение разных разнородных элементов. В случае мембран эти элементы содержат разные типы липидов и белков. Эти компоненты не статичны: напротив, мембрана характеризуется чрезвычайно динамичностью, в которой липиды и белки находятся в постоянном движении ».

В некоторых случаях мы можем найти углеводы, прикрепленные к некоторым белкам или липидам, которые образуют мембрану. Далее мы собираемся изучить основные компоненты мембран.

-Липиды

Липиды - это биологические полимеры, состоящие из углеродных цепей, основной характеристикой которых является нерастворимость в воде. Хотя они выполняют множество биологических функций, наиболее выдающейся является их структурная роль в мембранах.

Липиды, которые способны образовывать биологические мембраны, состоят из аполярной части (не растворимой в воде) и полярной части (растворимой в воде). Эти типы молекул известны как амфипатические. Эти молекулы - фосфолипиды.

Как липиды ведут себя в воде?

Когда фосфолипиды контактируют с водой, именно полярная часть контактирует с ней. Напротив, гидрофобные «хвосты» взаимодействуют друг с другом, пытаясь выйти из жидкости. В растворе липиды могут приобретать два типа организации: мицеллы или липидные бислои.

Мицеллы - это небольшие скопления липидов, где полярные головки группируются вместе, «глядя» на воду, а хвосты делают это друг с другом внутри сферы. Бислои, как следует из их названия, представляют собой два слоя фосфолипидов, где головы обращены к воде, а хвосты каждого из слоев взаимодействуют друг с другом.

Эти образования возникают спонтанно. То есть не требуется энергии для образования мицелл или бислоев.

Это амфипатическое свойство, без сомнения, является наиболее важным для некоторых липидов, поскольку оно позволяет разделить жизнь на части.

Не все мембраны одинаковы

Что касается липидного состава, не все биологические мембраны одинаковы. Они различаются по длине углеродной цепи и насыщенности между ними.

Под насыщением мы подразумеваем количество связей, существующих между атомами углерода. Когда есть двойные или тройные связи, цепь ненасыщенная.

Липидный состав мембраны будет определять ее свойства, особенно ее текучесть. Когда есть двойные или тройные связи, углеродные цепи «скручиваются», создавая промежутки и уменьшая упаковку липидных хвостов.

Изгибы уменьшают поверхность контакта с соседними хвостами (в частности, силы взаимодействия Ван-дер-Ваальса), ослабляя барьер.

Напротив, когда насыщение цепи увеличивается, взаимодействия Ван-дер-Ваальса намного сильнее, увеличивая плотность и прочность мембраны. Точно так же прочность барьера может быть увеличена, если углеводородная цепь увеличивается в длину.

Холестерин - это еще один тип липидов, образованный слиянием четырех колец. Присутствие этой молекулы также помогает регулировать текучесть и проницаемость мембраны. На эти свойства также могут влиять внешние переменные, такие как температура.

-белками

В нормальной клетке белки составляют чуть меньше половины мембранного состава. Их можно найти встроенными в липидную матрицу несколькими способами: полностью погруженными, то есть интегральными; или периферически, когда только часть белка прикреплена к липидам.

Белки используются некоторыми молекулами в качестве каналов или переносчиков (активного или пассивного пути), чтобы помочь крупным гидрофильным молекулам преодолеть избирательный барьер. Наиболее ярким примером является белок, который действует как натрий-калиевый насос.

-Carbohydrates

Углеводы могут быть присоединены к двум упомянутым выше молекулам. Обычно они находятся вокруг клетки и играют роль в общей клеточной маркировке, распознавании и коммуникации.

Например, клетки иммунной системы используют этот тип маркировки, чтобы отличать свои собственные от чужеродных и, таким образом, знать, какие клетки следует атаковать, а какие нет.

Характеристики

Установленных лимитов

Как устанавливаются пределы жизни? Через биомембраны. Мембраны биологического происхождения несут ответственность за разграничение клеточного пространства во всех формах жизни. Это свойство компартментализации важно для создания живых систем.

Таким образом, внутри клетки может быть создана другая среда с необходимыми концентрациями и перемещениями материалов, оптимальными для органических существ.

Кроме того, биологические мембраны также устанавливают ограничения внутри клетки, создавая типичные компартменты эукариотических клеток: митохондрии, хлоропласты, вакуоли и т. Д.

избирательность

Живые клетки требуют постоянного входа и выхода определенных элементов, например ионного обмена с внеклеточной средой и выведения ненужных веществ, среди прочего.

Природа мембраны делает ее проницаемой для одних веществ и непроницаемой для других. По этой причине мембрана вместе с белками внутри нее действуют как своего рода молекулярный «привратник», который управляет обменом материалами с окружающей средой.

Небольшие молекулы, которые не являются полярными, могут без проблем пересекать мембрану. Напротив, чем больше молекула и чем она полярнее, тем сложность прохождения увеличивается пропорционально.

В качестве конкретного примера, молекула кислорода может проходить через биологическую мембрану в миллиард раз быстрее, чем ион хлорида.

Ссылки

1. Фриман, С. (2016). Биологическая наука. Пирсон.
2. Кайзер, Калифорния, Кригер, М., Лодиш, Х., и Берк, А. (2007). Молекулярная клеточная биология. WH Freeman.
3. Пенья, А. (2013). Клеточные мембраны. Фонд экономической культуры.
4. Певица, SJ, и Николсон, GL (1972). Жидкая мозаичная модель структуры клеточных мембран. Наука, 175 (4023), 720-731.
5. Штейн, В. (2012). Движение молекул через клеточные мембраны. Elsevier.