Plasmatiska membranegenskaper, funktioner och struktur



den plasmamembran, cellulärt membran, plasmalemma eller cytoplasmiskt membran, är en struktur av lipid natur som omger och avgränsar cellerna, vilket är en oumbärlig del av dess arkitektur. Biomembraner har egenskapen att omsluta en viss struktur med deras yttre. Dess huvudsakliga funktion är att fungera som en barriär.

Dessutom styr det transiteringen av partiklar som kan komma in och ut. Membranproteiner fungerar som "molekylära dörrar" med ganska krävande gatekeepers. Kompositionen av membranet har också en roll i cellulärigenkänning.

Strukturellt är de bilayers som bildas av naturligt förekommande fosfolipider, proteiner och kolhydrater. Analogt representerar en fosfolipid en fosfor med ett huvud och en svans. Svansen utgöres av kolkedjor olösliga i vatten, dessa är indelade inåt.

Däremot är huvuden polära och ger den vattna cellmiljön. Membranen är extremt stabila strukturer. De krafter som behåller dem är de van der Waals, bland de fosfolipider som komponerar dem. Detta gör det möjligt för dem att omsluta kanten på cellerna.

Men de är också ganska dynamiska och flytande. Egenskaperna hos membranen varierar beroende på den analyserade celltypen. Till exempel måste röda blodkroppar vara elastiska för att röra sig genom blodkärlen. 

I motsats härtill har membranet (myelinskiktet) i neuronerna den nödvändiga strukturen för att effektivt tillåta nervimpulsledning.

index

  • 1 Allmänna egenskaper
    • 1.1 Flytande membran
    • 1,2 krökning
    • 1,3 Lipidfördelning
  • 2 funktioner
  • 3 Struktur och sammansättning
    • 3.1 Vätskemosaikmodell
    • 3.2 Typer av lipider
    • 3.3 Lipidflåtar
    • 3.4 Membranproteiner
  • 4 referenser

Allmänna egenskaper

Membran är ganska dynamiska strukturer som varierar mycket beroende på celltyp och sammansättning av deras lipider. Membranen modifieras enligt dessa egenskaper på följande sätt:

Membranets flytning

Membranet är inte en statisk enhet, det beter sig som en vätska. Graden av fluiditet i strukturen beror på flera faktorer, inklusive lipidkompositionen och temperaturen vid vilken membranerna exponeras.

När alla bindningar som finns i kolkedjorna är mättade tenderar membranet att uppträda som en gel och van der Waals-interaktionerna är stabila. Omvänt, när det finns dubbelbindningar, är interaktionerna mindre och fluiditeten ökar

Dessutom är det en effekt av kolkedjans längd. Ju längre det är desto mer interaktioner uppträder med sina grannar, vilket ökar flyktigheten. När temperaturen ökar ökar också fluidets fluiditet.

Kolesterol har en oumbärlig roll vid reglering av fluiditet och beror på kolesterolkoncentrationer. När svansarna är långa, fungerar kolesterol som en startspärr för dem, vilket minskar fluiditeten. Detta fenomen uppträder vid normala kolesterolnivåer.

Effekten förändras när kolesterolnivåerna är lägre. När man interagerar med lipidernas svans är effekten som orsakar separation av dessa, vilket minskar fluiditeten.

krökning

Liksom fluiditet bestäms krökningen av membranet av de lipider som i synnerhet utgör varje membran.

Krumningen beror på storleken på huvudet på lipiden och svansen. De med långa svansar och stora huvuden är plana; de med relativt mindre huvuden tenderar att kurva mycket mer än den föregående gruppen.

Denna egenskap är viktig i fenomen av membranflyktning, vesikelbildning, mikrovilli, bland annat.

Lipidfördelning

De två "arken" som bildar varje membran - vi kommer ihåg att det är ett dubbelskikt - inte har samma sammansättning av lipider inuti den; Därför sägs att fördelningen är asymmetrisk. Detta faktum har viktiga funktionella konsekvenser.

Ett specifikt exempel är kompositionen av plasmamembranet av erytrocyter. I dessa blodkroppar hittas sphingomyelin och fosfatidylkolin (som bildar membran med större relativ fluiditet) genom att vända mot cellens utsida.

Lipider som tenderar att bilda mer flytande strukturer möter cytosolen. Detta mönster följs inte av kolesterol, vilket fördelas mer eller mindre homogent i båda skikten.

funktioner

Membranets funktion för varje celltyp är nära relaterad till dess struktur. De uppfyller emellertid grundläggande funktioner.

Biomembraner är ansvariga för att avgränsa den cellulära miljön. På liknande sätt finns membranfack inom cellen.

Till exempel är mitokondrier och kloroplaster omgivna av membran och dessa strukturer är inblandade i de biokemiska reaktioner som uppträder i dessa organeller.

Membranen reglerar materialets passage till cellen. Tack vare denna barriär kan de nödvändiga materialen komma in, antingen passivt eller aktivt (med behov av ATP). Oönskat eller giftigt material går inte in.

Membranen bibehåller den joniska kompositionen hos cellen vid lämpliga nivåer, genom processerna för osmos och diffusion. Vattnet kan röra sig fritt beroende på dess koncentrationsgradient. Salter och metaboliter har specifika transportörer och reglerar även cellulärt pH.

Tack vare närvaron av proteiner och kanaler på membranets yta kan närliggande celler interagera och byta material. På så sätt kommer cellerna samman och vävnaderna bildas.

Slutligen har membranerna ett betydande antal signalproteiner och tillåter interaktion med hormoner, neurotransmittorer, bland andra..

Struktur och komposition

Den grundläggande komponenten i membranerna är fosfolipiderna. Dessa molekyler är amfipatiska, de har en polär och en apolär zon. Polaren tillåter dem att interagera med vatten, medan svansen är en hydrofob kolkedja.

Sammansättningen av dessa molekyler sker spontant i dubbelskiktet, med de hydrofoba svansarna interagerar med varandra och huvuden pekar på utsidan.

I en liten djurcell finner vi ett otroligt stort antal lipider, i storleksordningen 109 molekyler. Membranerna har en tjocklek av ca 7 nm. Den hydrofoba inre kärnan, i nästan alla membraner, upptar en tjocklek av 3 till 4 nm.

Vätskemosaikmodell

Modellen som för närvarande hanteras av biomembran är känd som "fluid mosaic", formulerad på 70-talet av forskare Singer och Nicolson. Modellen föreslår att membranen bildas inte bara av lipider utan också av kolhydrater och proteiner. Termen mosaik avser nämnda blandning.

Ansiktet på membranet som vetter mot cellens utsida kallas det exoplasma ansiktet. Däremot är den inre sidan den cytosoliska.

Samma nomenklatur gäller för de biomembraner som utgör organellerna, med det undantaget att det exoplasmiska ansiktet i det här fallet pekar mot cellens insida och inte till utsidan.

Lipiderna som utgör membranen är inte statiska. Dessa har förmågan att flytta, med viss grad av frihet i specifika regioner, genom strukturen.

Membranen består av tre grundläggande typer av lipider: fosfoglycerider, sfingolipider och steroider; de är alla amfipatiska molekyler. Nästa kommer vi att beskriva i detalj varje grupp:

Typer av lipider

Den första gruppen, som består av fosfoglycerider, kommer från glycerol-3-fosfat. Svansen, med hydrofob karaktär, består av två kedjor av fettsyror. Kedjans längd är variabel: de kan ha från 16 till 18 kolatomer. De kan ha en- eller dubbelbindningar mellan kolatomerna.

Underklassificeringen av denna grupp ges av den typ av huvud som de presenterar. Fosfatidylkoliner är de mest rikliga och huvudet innehåller kolin. I andra typer samverkar olika molekyler såsom etanolamin eller serin med fosfatgruppen.

En annan grupp av fosfoglycerider är plasmalogenerna. Lipidkedjan är bunden till glycerol med en esterbindning; i sin tur finns en kolkedja kopplad till glycerol med hjälp av ett eterbindning. De är ganska rikliga i hjärtat och i hjärnan.

Sphingolipider kommer från sfingosin. Sphingomyelin är en riklig sfingolipid. Glykolipiderna utgörs av huvud bildade av sockerarter.

Den tredje och sista klassen av lipider som utgör membranerna är steroider. De är ringar som bildas av kol, förenade i grupper om fyra. Kolesterol är en steroid närvarande i membran och särskilt riklig i däggdjur och bakterier.

Lipidflottor

Det finns specifika zoner i membran av eukaryota organismer där kolesterol och sfingolipider är koncentrerade. Dessa domäner är också kända som Raft lipid.

Inom dessa regioner har de också olika proteiner, vars funktioner är cellsignalering. Man tror att lipidkomponenter modulerar proteinkomponenter i flottor.

Membranproteiner

Inuti plasmamembranet förankras en serie proteiner. Dessa kan vara integrerade, förankrade till lipiderna eller belägna i periferin.

Integralen går genom membranet. Därför måste de ha hydrofila och hydrofoba proteindomäner för att kunna interagera med alla komponenter.

I proteinerna som är förankrade till lipider förankras kolkedjan i ett av membranens skikt. Proteinet går inte riktigt in i membranet.

Slutligen interagerar de perifera inte direkt med membranets hydrofoba zon. Tvärtom kan de förenas med hjälp av ett integrerat protein eller av polarhuvudena. De kan vara placerade på båda sidor av membranet.

Den procentuella andelen av protein i varje membran varierar kraftigt från 20% till 70% i neuroner i det mitokondriella membranet, eftersom den behöver stor mängd proteinelement för att utföra metaboliska reaktioner som sker där.

referenser

  1. Kraft, M. L. (2013). Plasma-membranorganisation och -funktion: rörelse förbi lipidflottor. Molecular biology of the cell, 24(18), 2765-2768.
  2. Lodish, H. (2002). Molecular Biology of the Cell. 4: e upplagan. Garland Science
  3. Lodish, H. (2005). Cell- och molekylärbiologi. Ed. Panamericana Medical.
  4. Lombard, J. (2014). En gång i tiden har cellmembran: 175 års cellgränsforskning. Biologi direkt, 9(1), 32.
  5. Thibodeau, G. A., Patton, K. T. & Howard, K. (1998). Struktur och funktion. Elsevier Spanien.