Membránové Lipidy
buněčná membrána je dynamická struktura složená z lipidů, bílkovin a sacharidů. Chrání buňky tím, že brání materiály z úniku, určuje, co mohou vstoupit nebo opustit přes membránu, poskytuje vazebné místo pro hormony a jiné chemické látky, a slouží jako identifikační karta pro imunitní systém rozlišovat mezi „já“ a „non-self“ buňky., Nejprve prozkoumáme anatomii buněčné membrány a poté budeme pokračovat ve studiu fyziologie membránového transportu.
fosfolipidová dvojvrstva je hlavní látkou membrány. Struktura dvojvrstvy způsobuje, že membrána je polopropustná. Nezapomeňte, že molekuly fosfolipidů jsou amfifilní, což znamená, že obsahují jak nepolární, tak polární oblast. Fosfolipidy mají polární hlavu (obsahuje nabitou fosfátovou skupinu) se dvěma nepolárními hydrofobními ocasy mastných kyselin., Ocasy fosfolipidů čelí navzájem v jádru membrány, zatímco každá polární hlava leží na vnější a vnitřní straně buňky. Mít polární hlavy orientované na vnější a vnitřní stranu membrány přitahuje další polární molekuly k buněčné membráně. Hydrofobní jádro blokuje difúzi hydrofilních iontů a polárních molekul. Malé hydrofobní molekuly a plyny, které se mohou rozpustit v jádru membrány, ji snadno překračují.
jiné molekuly vyžadují proteiny k jejich transportu přes membránu., Proteiny určují většinu specifických funkcí membrány. Plazmatická membrána a membrány různých organel mají jedinečné sbírky bílkovin. Například dosud bylo v plazmatické membráně červených krvinek nalezeno více než 50 druhů bílkovin.
Význam Fosfolipidové Membrány Struktura
Co je důležité, o struktura fosfolipidové membrány? Za prvé, je to tekutina. To umožňuje buňkám měnit tvar, umožňující růst a pohyb., Tekutost membrány je regulována typy fosfolipidů a přítomností cholesterolu. Za druhé, fosfolipidová membrána je selektivně propustná.
schopnost molekuly procházet membránou závisí na její polaritě a do jisté míry na její velikosti. Mnoho nepolárních molekul, jako je kyslík, oxid uhličitý a malé uhlovodíky, může snadno protékat buněčnými membránami. Tato vlastnost membrán je velmi důležitá, protože hemoglobin, protein, který nese kyslík v naší krvi, je obsažen v červených krvinkách., Kyslík musí být schopen volně procházet membránou tak, aby hemoglobin mohl být plně naložen kyslíkem v našich plicích a účinně ho dodávat do našich tkání. Většina polárních látek je zastavena buněčnou membránou, snad s výjimkou malých polárních sloučenin, jako je jeden uhlíkový alkohol, methanol. Glukózy v krvi je příliš velký projít membránou bez pomoci a speciální transportní protein, trajekty přes. Jeden typ diabetu je způsoben nesprávnou regulací glukózového transportéru. To snižuje schopnost glukózy vstoupit do buňky a vede k vysokým hladinám glukózy v krvi., Nabité ionty, jako jsou ionty sodíku (na+) nebo draslíku (k+), zřídka procházejí membránou, a proto také potřebují speciální transportní molekuly, které procházejí membránou. Neschopnost na+ a k+ procházet membránou umožňuje buňce regulovat koncentrace těchto iontů na vnitřní nebo vnější straně buňky. Vedení elektrických signálů ve vašich neuronech je založeno na schopnosti buněk ovládat úrovně na+ a k+.
selektivně propustné membrány umožňují buňkám udržovat chemii cytoplazmy odlišnou od chemie vnějšího prostředí., Umožňuje jim také udržovat chemicky jedinečné podmínky uvnitř jejich organel.
tekutost buněčných membrán
buněčná membrána není statickou strukturou. Jedná se o dynamickou strukturu, která umožňuje pohyb fosfolipidů a proteinů. Tekutost je termín používaný k popisu snadnosti pohybu molekul v membráně a je důležitou charakteristikou buněčné funkce. Tekutost je závislá na teplotě (zvýšené teploty to více tekutiny a snížené teploty, aby bylo pevnější), nasycené mastné kyseliny a nenasycené mastné kyseliny., Nasycené mastné kyseliny se membrána méně tekutiny, zatímco nenasycené mastné kyseliny dělat to více tekutin. Správný poměr nasycených nenasycených mastných kyselin udržuje membránovou tekutinu při jakékoli teplotě vedoucí k životu. Například ozimá pšenice reaguje na klesající teploty zvýšením množství nenasycených mastných kyselin v buněčných membránách, aby se zabránilo příliš pevné buněčné membráně v chladu. V živočišných buňkách pomáhá cholesterol zabránit balení ocasů mastných kyselin, a tím snižuje potřebu nenasycených mastných kyselin., To pomáhá udržovat tekutou povahu buněčné membrány, aniž by se při tělesné teplotě stala příliš tekutou.
membránové proteiny
membrány také obsahují proteiny, které provádějí mnoho funkcí membrány. Některé funkce membránových proteinů jsou:
- Transport. Protože plazmatická membrána je pouze semipermeabilní, buňka potřebuje způsob, jak transportovat větší materiály do a ven z buňky.
- komunikace. Protože plazmatická membrána je hranicí buňky, je to místo, kde buňka komunikuje se svým prostředím., Membránové proteiny jsou schopny přijímat signály z vnějšku buňky a zahájit řetězec událostí, které způsobují, že buňka reaguje na tyto signály.
- metabolismus. Membránové proteiny mohou být enzymy, které se podílejí na chemických reakcích metabolismu. Jedná se o procesy, které umožňují buňce růst, získávat energii a odstraňovat odpady.
- adheze. Membránové proteiny pomáhají buňkám vázat se a vytvářet tkáně. Jedním z příkladů jsou kožní buňky, které musí tvořit těsný povrch, pokud má kůže udržovat správnou integritu., Membránové proteiny se také váží na molekuly uvnitř i vně buňky, které pomáhají buňce udržovat její strukturu.
membránové proteiny jsou rozděleny do dvou hlavních kategorií: integrální proteiny a periferní proteiny. Integrální membránové proteiny jsou ty proteiny, které jsou vloženy do lipidové dvojvrstvy a jsou obecně charakterizovány jejich rozpustností v nepolárních hydrofobních rozpouštědlech. Transmembránové proteiny jsou příklady integrálních proteinů s hydrofobními oblastmi, které zcela pokrývají hydrofobní vnitřek membrány., Části proteinu vystavené vnitřku a exteriéru buňky jsou hydrofilní. Integrální proteiny mohou sloužit jako póry, které selektivně umožňují ionty nebo živiny a odpady do nebo ven z buňky. Mohou také přenášet signály přes membránu.
Na rozdíl od integrálních proteinů, které pokrývají membránu, jsou periferní proteiny umístěny pouze na jedné straně membrány a často jsou připojeny k integrálním proteinům. Některé periferní proteiny slouží jako kotevní body pro cytoskelet nebo extracelulární vlákna. Proteiny jsou mnohem větší než lipidy a pohybují se pomaleji., Někteří se pohybují zdánlivě nasměrovaným způsobem, zatímco jiní driftují. Některé jsou glykoproteiny, které mají sacharidovou skupinu připojenou k proteinu. Ty jsou na vnější straně membrány a důležité pro rozpoznávání buněk, fungují jako buněčná identifikační karta.
Membránové Sacharidy
extracelulární povrch buněčné membrány je zdobené sacharidů skupiny připojené lipidy a proteiny. Sacharidy se přidávají do lipidů a bílkovin procesem zvaným glykosylace a nazývají se glykolipidy nebo glykoproteiny., Tyto krátké sacharidy nebo oligosacharidy jsou obvykle řetězce 15 nebo méně molekul cukru. Oligosacharidy dávají buněčnou identitu (tj. rozlišují „sebe “ od“ nesebev“) a jsou rozlišujícím faktorem u lidských krevních typů a odmítnutí transplantace.
membrány jsou asymetrické
jak je popsáno výše a je vidět na obrázku, buněčná membrána je asymetrická. Extracelulární obličej membrány je v kontaktu s extracelulární matricí. Extracelulární strana membrány obsahuje oligosacharidy, které odlišují buňku jako „já“.,“Obsahuje také konec integrálních proteinů, které interagují se signály z jiných buněk a vycítí extracelulární prostředí. Vnitřní membrána je v kontaktu s obsahem buňky. Tato strana membrány se ukotvuje k cytoskeletu a obsahuje konec integrálních proteinů, které přenášejí signály přijaté na vnější straně.
souhrn: membrány jako mozaiky struktury a funkce
biologická membrána je koláž mnoha různých proteinů vložených do tekuté matrice lipidové dvojvrstvy., Lipidová dvojvrstva je hlavní látkou membrány a její struktura vytváří semipermeabilní membránu. Hydrofobní jádro brání difúzi hydrofilních struktur, jako jsou ionty a polární molekuly, ale umožňuje hydrofobním molekulám, které se mohou rozpustit v membráně, snadno ji překročit.