Характеристики, функции и структура плазматической мембраны

плазматическая мембрана, клеточная мембрана, плазмалемма или цитоплазматическая мембрана, представляет собой структуру липидной природы, которая окружает и разграничивает клетки, являясь неотъемлемым компонентом его архитектуры. Биомембраны обладают свойством окружать определенную структуру своей внешней частью. Его основная функция - служить барьером..

Кроме того, он контролирует транзит частиц, которые могут входить и выходить. Мембранные белки действуют как «молекулярные двери» с довольно требовательными привратниками. Состав мембраны также играет роль в распознавании клеток..

Структурно они представляют собой двухслойные слои, образованные природными фосфолипидами, белками и углеводами. Аналогично, фосфолипид представляет собой фосфор с головой и хвостом. Хвост состоит из углеродных цепей, нерастворимых в воде, они сгруппированы внутрь.

Напротив, головы являются полярными и дают водянистую клеточную среду. Мембраны являются чрезвычайно стабильными структурами. Силы, которые их поддерживают, - это силы Ван-дер-Ваальса, среди фосфолипидов, которые их составляют; это позволяет им плотно окружать край клеток.

Тем не менее, они также довольно динамичны и плавны. Свойства мембран варьируются в зависимости от анализируемого типа клеток. Например, эритроциты должны быть эластичными для перемещения через кровеносные сосуды. 

Напротив, в нейронах мембрана (миелиновая оболочка) имеет необходимую структуру для эффективного проведения нервного импульса.

индекс

• 1 Общая характеристика
  • 1.1 Текучесть мембраны
  • 1.2 Кривизна
  • 1.3 Распределение липидов
• 2 функции
• 3 Структура и состав
  • 3.1 Модель жидкостной мозаики
  • 3.2 Типы липидов
  • 3.3 Липидные плоты
  • 3.4 Мембранные белки
• 4 Ссылки

Общие характеристики

Мембраны представляют собой довольно динамичные структуры, которые широко варьируются в зависимости от типа клеток и состава их липидов. Мембраны модифицируются в соответствии с этими характеристиками следующим образом:

Текучесть мембраны

Мембрана не является статичной сущностью, она ведет себя как жидкость. Степень текучести структуры зависит от нескольких факторов, включая липидный состав и температуру, при которой мембраны подвергаются воздействию..

Когда все связи, которые существуют в углеродных цепях, насыщены, мембрана имеет тенденцию вести себя как гель, и ван-дер-ваальсовы взаимодействия стабильны. Наоборот, когда есть двойные связи, взаимодействия меньше, и текучесть увеличивается

Кроме того, существует влияние длины углеродной цепи. Чем дольше, тем больше взаимодействий с соседями, что увеличивает беглость. Когда температура увеличивается, текучесть мембраны также увеличивается.

Холестерин играет незаменимую роль в регуляции текучести и зависит от концентрации холестерина. Когда хвосты длинные, холестерин действует как иммобилайзер, снижая текучесть. Это явление происходит при нормальном уровне холестерина.

Эффект изменяется, когда концентрации холестерина ниже. При взаимодействии с хвостами липидов, эффект, который вызывает их разделение, снижает текучесть.

кривизна

Как и текучесть, кривизна мембраны определяется липидами, которые составляют каждую мембрану в частности.

Кривизна зависит от размера головки липида и хвоста. Те, у кого длинные хвосты и большие головы, плоские; те с относительно меньшими головами имеют тенденцию изгибаться намного больше, чем предыдущая группа.

Это свойство важно при явлениях мембранной эвагинации, образования пузырьков, микроворсинок и др..

Распределение липидов

Два «листа», которые образуют каждую мембрану - мы помним, что это бислой - не имеют одинакового состава липидов внутри нее; поэтому говорят, что распределение асимметрично. Этот факт имеет важные функциональные последствия.

Конкретным примером является состав плазматической мембраны эритроцитов. В этих клетках крови сфингомиелин и фосфатидилхолин (которые образуют мембраны с большей относительной текучестью) обнаруживаются при обращении к внешней стороне клетки.

Липиды, которые имеют тенденцию образовывать более жидкие структуры, сталкиваются с цитозолем. За этим паттерном не следует холестерин, который более или менее однородно распределен в обоих слоях..

функции

Функция мембраны каждого типа клеток тесно связана с ее структурой. Тем не менее, они выполняют основные функции.

Биомембраны отвечают за разграничение клеточной среды. Точно так же внутри клетки есть мембранные отсеки.

Например, митохондрии и хлоропласты окружены мембранами, и эти структуры участвуют в биохимических реакциях, которые происходят в этих органеллах..

Мембраны регулируют прохождение материалов в клетку. Благодаря этому барьеру необходимые материалы могут поступать как пассивно, так и активно (при необходимости АТФ). Также нежелательные или токсичные материалы не попадают.

Мембраны поддерживают ионный состав клетки на соответствующих уровнях посредством процессов осмоса и диффузии. Вода может свободно перемещаться в зависимости от градиента концентрации. Соли и метаболиты имеют специфические транспортеры, а также регулируют клеточный pH.

Благодаря присутствию белков и каналов на поверхности мембраны, соседние клетки могут взаимодействовать и обмениваться материалами. Таким образом, клетки собираются вместе и ткани формируются.

Наконец, мембраны содержат значительное количество сигнальных белков и позволяют взаимодействовать с гормонами, нейротрансмиттерами и другими..

Структура и состав

Основным компонентом мембран являются фосфолипиды. Эти молекулы амфипатические, имеют полярную и аполярную зоны. Полярность позволяет им взаимодействовать с водой, в то время как хвост представляет собой гидрофобную углеродную цепь.

Ассоциация этих молекул происходит спонтанно в бислое, причем гидрофобные хвосты взаимодействуют друг с другом, а головки направлены наружу..

В клетке маленького животного мы находим невероятно большое количество липидов, порядка 10⁹ молекулы. Мембраны имеют толщину около 7 нм. Гидрофобное внутреннее ядро, почти во всех мембранах, занимает толщину от 3 до 4 нм..

Жидкая мозаичная модель

Модель, которая в настоящее время обрабатывается биомембранами, известна как «жидкая мозаика», сформулированная в 70-х годах исследователями Сингером и Николсоном. Модель предполагает, что мембраны состоят не только из липидов, но также из углеводов и белков. Термин мозаика относится к указанной смеси.

Лицо мембраны, которая обращена к внешней стороне клетки, называется экзоплазматическим лицом. Напротив, внутренняя сторона цитозольная.

Эта же номенклатура применяется к биомембранам, составляющим органеллы, за исключением того, что экзоплазматическая поверхность в этом случае указывает на внутреннюю часть клетки, а не на внешнюю..

Липиды, которые составляют мембраны, не являются статичными. Они имеют возможность перемещаться с определенной степенью свободы в определенных регионах через структуру.

Мембраны состоят из трех основных типов липидов: фосфоглицериды, сфинголипиды и стероиды; все они амфипатические молекулы. Далее мы подробно опишем каждую группу:

Типы липидов

Первая группа, состоящая из фосфоглицеридов, происходит из глицерол-3-фосфата. Хвост, имеющий гидрофобный характер, состоит из двух цепей жирных кислот. Длина цепей различна: они могут содержать от 16 до 18 атомов углерода. Они могут иметь одинарные или двойные связи между атомами углерода.

Подклассификация этой группы дается типом головы, которую они представляют. Фосфатидилхолины являются наиболее распространенными, а голова содержит холин. В других типах различные молекулы, такие как этаноламин или серин, взаимодействуют с фосфатной группой..

Другой группой фосфоглицеридов являются плазмалогены. Липидная цепь связана с глицерином сложноэфирной связью; в свою очередь, существует углеродная цепь, связанная с глицерином посредством эфирной связи. Их довольно много в сердце и мозге.

Сфинголипиды происходят из сфингозина. Сфингомиелин является обильным сфинголипидом. Гликолипиды состоят из головок, образованных из сахаров.

Третий и последний класс липидов, которые составляют мембраны, являются стероидами. Это кольца из углерода, объединенные в группы по четыре. Холестерин - стероид, присутствующий в мембранах и особенно распространенный у млекопитающих и бактерий..

Липидные плоты

Существуют специфические зоны мембран эукариотических организмов, где сосредоточены холестерин и сфинголипиды. Эти домены также известны как рафт липид.

В этих регионах они также несут различные белки, функции которых являются клеточной передачи сигналов. Считается, что липидные компоненты модулируют белковые компоненты в рафтах.

Мембранные белки

Внутри плазматической мембраны закреплены ряд белков. Они могут быть цельными, закрепленными на липидах или расположенными на периферии..

Интегралы проходят через мембрану. Следовательно, они должны обладать гидрофильными и гидрофобными белковыми доменами, чтобы иметь возможность взаимодействовать со всеми компонентами..

В белках, которые прикреплены к липидам, углеродная цепь закреплена в одном из слоев мембраны. Белок действительно не проникает в мембрану.

Наконец, периферические не взаимодействуют напрямую с гидрофобной зоной мембраны. Напротив, они могут быть соединены посредством интегрального белка или полярными головками. Они могут быть расположены с обеих сторон мембраны.

Процент белков в каждой мембране варьируется в широких пределах: от 20% в нейронах до 70% в митохондриальной мембране, поскольку для осуществления метаболических реакций, которые там происходят, требуется большое количество белковых элементов..

ссылки

1. Крафт, М. Л. (2013). Организация и функционирование плазматической мембраны: прохождение мимо липидных плотов. Молекулярная биология клетки, 24(18), 2765-2768.
2. Лодиш, Х. (2002). Молекулярная биология клетки. 4-е издание. Гирлянда Наука
3. Лодиш, Х. (2005). Клеточная и молекулярная биология. Ed. Panamericana Medical.
4. Ломбард, J. (2014). Давным-давно клеточные мембраны: 175 лет исследований границ клеток. Биология прямой, 9(1), 32.
5. Thibodeau, G.A., Patton, K.T., & Howard, K. (1998). Структура и функции. Elsevier Испания.