PLAZMAMEMBRÁN: JELLEMZŐK, FUNKCIÓK ÉS SZERKEZET - BIOLÓGIA - 2025

A plazmamembrán, a sejtmembrán, a plazmaemáma vagy a citoplazmatikus membrán lipid szerkezet, amely körülveszi és körülhatárolja a sejteket, építkezésük nélkülözhetetlen alkotóeleme. A biomembránok tulajdonsága, hogy egy bizonyos szerkezetet elzárnak a külső részével. Fő feladata akadályként szolgálni.

Ezen felül ellenőrzi a részecskék áthaladását, amelyek be- és kiléphetnek. A membránfehérjék "molekuláris kapukként" működnek a meglehetősen igényes kapuőröknél. A membrán összetétele szintén szerepet játszik a sejtek felismerésében.

Szerkezetileg ezek kétrétegűek, amelyek természetesen elrendezett foszfolipidekből, fehérjékből és szénhidrátokból állnak. Hasonlóképpen, a foszfolipid a fej és a farok foszforát képviseli. A farok vízben oldhatatlan szénláncokból áll, amelyek befelé vannak csoportosítva.

Ehelyett a fejek polárosak, és a vizes sejtkörnyezetet adják. A membránok rendkívül stabil szerkezetűek. Az őket fenntartó erők a van der Waals erői, az őket alkotó foszfolipidek között; ez lehetővé teszi számukra, hogy szilárdan körülvegyék a cellák széleit.

Ugyanakkor meglehetősen dinamikusak és folyékonyak is. A membránok tulajdonságai az elemzett sejttípustól függően változnak. Például a vörösvértesteknek rugalmasnak kell lenniük, hogy áthaladjanak az erekön.

Ezzel szemben a neuronokban a membrán (myelin hüvely) rendelkezik a szükséges szerkezettel, hogy lehetővé tegyék az idegimpulzus hatékony vezetését.

Általános tulajdonságok

Írta: Jpablo cad, a Wikimedia Commonsból

A membránok meglehetősen dinamikus struktúrák, amelyek a sejt típusától és a lipidek összetételétől függően nagyon változatosak. A membránokat ezen jellemzők szerint az alábbiak szerint módosítják:

A membrán folyékonysága

A membrán nem statikus egység, hanem folyadékként viselkedik. A szerkezet folyékonyságának mértéke több tényezőtől függ, ezek között a lipid összetétel és a membránok hőmérséklete, amelynek ki vannak téve a membránok.

Ha a szénláncokban lévõ összes kötés telített, a membrán hajlamos gélként viselkedni, és a van der Waals kölcsönhatások stabilak. Éppen ellenkezőleg, ha kettős kötések vannak, az interakciók kisebbek és a folyékonyság növekszik.

Ezenkívül a szénlánc hosszának hatása is van. Minél hosszabb, annál több kölcsönhatás lép fel a szomszédaival, így növekszik a folyékonyság. A hőmérséklet emelkedésével a membrán folyékonysága is növekszik.

A koleszterin nélkülözhetetlen szerepet játszik a folyékonyság szabályozásában, és a koleszterin koncentrációtól függ. Ha a várakozási sorok hosszúak, a koleszterin ugyanolyan immobilizálóként működik, csökkentve a folyékonyságot. Ez a jelenség normál koleszterinszint mellett fordul elő.

A hatás akkor változik, ha alacsonyabb a koleszterinszint. A lipid farokkal való kölcsönhatás során az okozza a szétválasztást, csökkentve a folyékonyságot.

Görbület

A folyékonysághoz hasonlóan a membrán görbületét az egyes membránokat alkotó lipidek határozzák meg.

A görbület a lipid fej és farok méretétől függ. A hosszú farok és a nagy fej sima; azok, akiknek viszonylag kisebb a feje, hajlamosak sokkal jobban görbülni, mint az előző csoportban.

Ez a tulajdonság fontos többek között a membrán evaginációs jelenségekben, a vezikulumok képződésében és a mikrovillákban.

Lipid eloszlás

A két "lemez", amelyek az egyes membránokat alkotják - ne feledje, hogy ez egy kettős réteg - nem tartalmaz azonos lipid összetételt; ezért azt mondják, hogy az eloszlás aszimmetrikus. Ennek a ténynek fontos funkcionális következményei vannak.

Különleges példa az eritrociták plazmamembránjának összetétele. Ezekben a vérsejtekben a szfingomielin és a foszfatidilkolin (amelyek nagyobb relatív folyékonyságú membránokat alkotnak) a sejt külsejével szemben találhatók.

Azok a lipidek, amelyek hajlamosabbak folyékony struktúrák kialakítására, szemben a citoszollal. Ezt a mintát nem követi a koleszterin, amely mindkét rétegben többé-kevésbé egyenletesen oszlik el.

Jellemzők

Az egyes sejttípusok membránjának funkciója szorosan kapcsolódik annak szerkezetéhez. Alapvető funkciókat látnak el.

A biomembránok felelősek a sejt környezet meghatározásáért. Hasonlóképpen vannak membrán rekeszek a cellában.

Például a mitokondriumokat és a kloroplasztokat membránok veszik körül, és ezek a struktúrák részt vesznek az ezekben a szervezetekben zajló biokémiai reakciókban.

A membránok szabályozzák az anyagok átjutását a cellába. Ennek a gátnak köszönhetően a szükséges anyagok passzív vagy aktív módon is bejuthatnak (az ATP szükségességével). A nemkívánatos vagy mérgező anyagok szintén nem kerülnek be az anyagba.

A membránok megfelelő szinten tartják a sejt ionkészítményét, az ozmózis és a diffúzió folyamatán keresztül. A víz koncentrációs gradienstől függően szabadon áramolhat. A sók és metabolitok specifikus transzportereket tartalmaznak, és szintén szabályozzák a sejtek pH-ját.

A membrán felületén található fehérjék és csatornák révén a szomszédos sejtek kölcsönhatásba léphetnek és anyagot cserélhetnek. Ily módon a sejtek egyesülnek és szövetek képződnek.

Végül, a membránok jelentős számú jelátviteli fehérjét tartalmaznak, és lehetővé teszik kölcsönhatást többek között a hormonokkal, a neurotranszmitterekkel.

Felépítés és összetétel

A membránok alapvető alkotóelemei a foszfolipidek. Ezek a molekulák amfipatikusak, poláris és apoláris zónájuk van. A pólus lehetővé teszi számukra, hogy kölcsönhatásba lépjenek a vízzel, míg a farok hidrofób szénlánc.

Ezeknek a molekuláknak a asszociációja spontán módon történik a kettős rétegben, amikor a hidrofób farok kölcsönhatásba lépnek, és a fejek kifelé mutatnak.

Egy kis állati sejtben hihetetlenül sok lipid található, 10 ⁹ molekulánként. A membránok vastagsága megközelítőleg 7 nm. A hidrofób belső mag szinte minden membránban 3-4 nm vastagságú.

Folyékony mozaik mintázat

A biomembránok jelenlegi modelljét "folyadékmozaiknak" nevezik, amelyet az 1970-es években fogalmaztak meg Singer és Nicolson kutatók. A modell szerint a membránok nemcsak lipidekből, hanem szénhidrátokból és fehérjékből készülnek. A mozaik kifejezés erre a keverékre utal.

A membránnak azt a felületét, amely a sejt külsejével szembesül, exoplazmikus arcnak nevezzük. Ezzel szemben a belső felület citoszolos.

Ugyanez a nómenklatúra vonatkozik az organómokat alkotó biomembránokra, azzal a különbséggel, hogy az exoplazmatikus arc ebben az esetben a sejt belsejére mutat, nem pedig a külső oldalára.

A membránokat alkotó lipidek nem statikusak. Ezek képesek bizonyos térségekben bizonyos mértékű szabadságon mozogni a struktúrán keresztül.

A membránok három alapvető típusú lipidből állnak: foszfo-gliceridek, szfingolipidek és szteroidok; mind amfipátiás molekulák. Az alábbiakban részletesen leírjuk az egyes csoportokat:

A lipidek típusai

Az első foszfo-gliceridekből álló csoport a glicerin-3-foszfátból származik. A farok, hidrofób jellegű, két zsírsavláncból áll. A láncok hossza változó: 16-18 szénatomot tartalmazhatnak. A szénatomok között lehet egy vagy kettős kötés.

E csoport alosztályozását az általuk alkalmazott fej típusa adja meg. A foszfatidilkolinok a legelterjedtebbek, és a fej kolint tartalmaz. Más típusokban különböző molekulák, például etanolamin vagy szerin kölcsönhatásba lépnek a foszfátcsoporttal.

A foszfo-gliceridek egy másik csoportja a plazmalogének. A lipid lánc észterkötéssel kapcsolódik a glicerinnel; viszont van egy szénlánc, amely éterkötéssel kapcsolódik a glicerinnel. Meglehetősen bőségesek a szívben és az agyban.

A szfingolipidek szfingozinból származnak. A szfingomyelin bőséges szfingolipid. A glikolipidek cukorból készült fejekből állnak.

A membránokat alkotó lipidek harmadik és utolsó osztálya a szteroidok. Szénből készült gyűrűk, négy csoportba összekapcsolva. A koleszterin egy szteroid, amely jelen van a membránokban, és különösen bőséges az emlősökben és baktériumokban.

Lipid tutajok

Az eukarióta organizmusok membránjainak bizonyos területei vannak, ahol a koleszterin és a szfingolipidek koncentrálódnak. Ezeket a doméneket lipid rafteknek is nevezzük.

Ezen a régión belül különféle fehérjéket tartalmaznak, amelyek funkciója a sejtjelzés. Úgy gondolják, hogy a lipidkomponensek modulálják a tutajok fehérjekomponenseit.

Membránfehérjék

Egy sor fehérje van rögzítve a plazmamembránon. Ezek lehetnek integráltak, a lipidekhez rögzítve vagy a periférián helyezkednek el.

Az integrálok áthaladnak a membránon. Ezért hidrofil és hidrofób fehérje doménekkel kell rendelkezniük ahhoz, hogy kölcsönhatásba lépjenek az összes komponenssel.

A lipidekhez rögzített fehérjékben a szénlánc a membrán egyik rétegében van rögzítve. A fehérje valójában nem lép be a membránba.

Végül, a perifériák nem lépnek kölcsönhatásba közvetlenül a membrán hidrofób zónájával. Inkább integrálható fehérje útján vagy a sarki fejekkel kapcsolhatók. A membrán mindkét oldalán elhelyezkedhetnek.

Az egyes membránokban a fehérjék százalékos aránya nagyon változó: a neuronok 20% -ától a mitokondriális membránok 70% -áig, mivel nagy mennyiségű protein elemre van szükség az ott zajló anyagcsere-reakciók végrehajtásához.

Irodalom

1. Kraft, ML (2013). Plazmamembrán felépítése és működése: a lipid tutajok áthaladása. A sejt molekuláris biológiája, 24 (18), 2765-2768.
2. Lodish, H. (2002). A sejt molekuláris biológiája. 4. kiadás. Garland tudomány
3. Lodish, H. (2005). Sejtes és molekuláris biológia. Panamerican Medical Ed.
4. Lombard, J. (2014). Egyszer régen a sejtmembránok: 175 éves sejthatárok kutatása. Közvetlen biológia, 9 (1), 32.
5. Thibodeau, GA, Patton, KT és Howard, K. (1998). Felépítés és funkció. Elsevier Spanyolország.