Biomembranes structuur en functies

De Biomembranen Ze zijn voornamelijk lipide, zeer dynamische en selectieve natuurstructuren, die deel uitmaken van de cellen van alle levende wezens. In wezen zijn ze verantwoordelijk voor het vaststellen van de grenzen tussen het leven en de extracellulaire ruimte, naast het bepalen van een gecontroleerde manier wat de cel kan binnenkomen en verlaten.

Membraaneigenschappen (zoals vloeibaarheid en permeabiliteit) worden direct bepaald door het type lipide, verzadiging en lengte van deze moleculen. Elk type cel heeft een membraan met een karakteristieke samenstelling van lipiden, eiwitten en koolhydraten, waardoor het zijn functies kan uitvoeren.

Bron: afgeleide werk: dhatfield (talk) cell_membrane_detailed_diagram_3.Svg: *afgeleide werk: dhatfield (talk) cell_membrane_detailed_diagram.SVG: Ladyofhats Mariana Ruiz [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/3.0)] [TOC]

Structuur

Het model dat momenteel wordt geaccepteerd om de structuur van biologische membranen te beschrijven, wordt "vloeistofmozaïek" genoemd. Het werd in 1972 ontwikkeld door onderzoekers. Jon Singer en Garth Nicolson.

Een mozaïek is de vereniging van verschillende heterogene elementen. In het geval van membranen omvatten deze elementen verschillende soorten lipiden en eiwitten. Deze componenten zijn niet statisch: het membraan wordt in tegenstelling tot extreem dynamisch, waarbij lipiden en eiwitten in constante beweging zijn.'

In sommige gevallen kunnen we verankerde koolhydraten vinden voor sommige eiwitten of de lipiden die het membraan vormen. Vervolgens zullen we de belangrijkste componenten van de membranen verkennen.

-Lipiden

Lipiden zijn biologische polymeren gevormd door koolstofketens, waarvan het belangrijkste kenmerk water onoplosbaarheid is. Hoewel ze meerdere biologische functies vervullen, is het meeste hoogtepunt hun structurele rol in de membranen.

Lipiden die in staat zijn om biologische membranen te vormen, zijn samengesteld uit een apolar (onoplosbaar water) en een polaire (oplosbaar water). Dit soort moleculen staan ​​bekend als amfipatisch. Deze moleculen zijn fosfolipiden.

Hoe gedragen lipiden zich in het water?

Wanneer fosfolipiden in contact komen met water, is het poolgedeelte degene die er echt mee in contact komt. Hydrofobe "staarten" daarentegen interageren met elkaar en proberen te ontsnappen aan de vloeistof. In oplossing kunnen lipiden twee organisatiepatronen verwerven: micellen of lipide bicapas.

De micellen zijn kleine lipide -aggregaten, waar polaire koppen worden gegroepeerd "kijken" in het water en de wachtrijen het samen in de bol doen. Bilapas, zoals de naam al aangeeft, zijn twee lagen fosfolipiden waar de hoofden aan het water geven, en de staarten van elk van de lagen interageren met elkaar.

Deze formaties komen op een bepaalde manier voor spontaan. Dat wil zeggen, het is geen energie nodig die de vorming van mycela's of bicapas voortstuwt.

Deze amfipatische eigenschap is zonder twijfel de belangrijkste van bepaalde lipiden, omdat het de compartimentering van het leven mogelijk maakte.

Niet alle membranen zijn hetzelfde

In termen van zijn lipidesamenstelling zijn niet alle biologische membranen gelijk. Deze variëren in termen van de lengte van de koolstofketen en verzadiging daartussen.

Met verzadiging We verwijzen naar het aantal links dat tussen koolstofatomen bestaat. Wanneer er dubbele of drievoudige links zijn, is de ketting onverzadigd.

De lipidesamenstelling van het membraan zal zijn eigenschappen bepalen, met name de vloeibaarheid. Wanneer er dubbele of drievoudige bindingen zijn, worden koolstofketens "gedraaid", waardoor spaties ontstaan ​​en de verpakking van lipidelijnen worden verminderd.

De draai vermindert het contactoppervlak met aangrenzende staarten (specifiek de interactiekrachten van van der Waals), waardoor de barrière wordt verzwakt.

Wanneer de kettingverzadiging wordt verhoogd, zijn van der Waals -interacties daarentegen veel sterker, waardoor de dichtheid en sterkte van het membraan toeneemt. Op dezelfde manier kan de sterkte van de barrière worden verhoogd als de koolwaterstofketen in lengte toeneemt.

Cholesterol is een ander type lipide gevormd door de fusie van vier ringen. De aanwezigheid van dit molecuul helpt ook de vloeibaarheid en permeabiliteit van het membraan te moduleren. Deze eigenschappen kunnen ook worden beïnvloed door externe variabelen, zoals temperatuur.

-Eiwitten

In een normale cel zijn iets minder dan de helft van de membraansamenstelling eiwitten. Deze kunnen op meerdere manieren in de lipidematrix worden ingebed: volledig ondergedompeld, dat wil zeggen integraal; of perifeer, waar slechts een deel van het eiwit is verankerd aan lipiden.

Eiwitten worden gebruikt door sommige moleculen zoals kanalen of transporters (actief of passief pad) om de grote en hydrofiele moleculen te helpen de selectieve barrière over te steken. Het meest opvallende voorbeeld is het eiwit dat functioneert als een natriumpotassiumbom.

-Koolhydraten

Koolhydraten kunnen worden verankerd aan de twee genoemde moleculen. Ze omringen meestal de cel en spelen een rol in markering, herkenning en cellulaire communicatie in het algemeen.

Cellen van het immuunsysteem gebruiken bijvoorbeeld dit type markering om het eigen van anderen te onderscheiden, en dus te weten welke cel moet worden aangevallen en welke niet.

Functie

Grenzen stellen

Hoe zijn de grenzen van het leven vaststellen? Door biomembranen. Membranen van biologische oorsprong zijn verantwoordelijk voor het afbakenen van cellulaire ruimte in alle levensvormen. Deze compartimenteringseigenschap is onmisbaar voor het genereren van levende systemen.

Op deze manier kan een andere omgeving in de cel worden gecreëerd, met de concentraties en bewegingen van noodzakelijke materialen die optimaal zijn voor organische wezens.

Bovendien stellen biologische membranen ook limieten vast in de cel, die de typische compartimenten van eukaryotische cellen ontstaan: mitochondriën, chloroplasten, vacuolen, enz.

Selectiviteit

Levende cellen vereisen een constante output en toegang van bepaalde elementen, bijvoorbeeld uitwisseling van ionen met de extracellulaire omgeving en uitscheiding van afvalstoffen, onder andere.

De aard van het membraan maakt het permeabel voor bepaalde stoffen en waterdicht voor anderen. Om deze reden fungeert het membraan, samen met de eiwitten erin, als een soort moleculaire "doelman" die de materialenuitwisseling met het medium orkest.

Kleine moleculen, die niet polair zijn, kunnen het membraan zonder ongemak oversteken. Hoe groter het molecuul en hoe meer polair het is, hoe groter het is, de moeilijkheid van de passage is evenredig verhoogd.

Om een ​​punctueel voorbeeld te geven, kan een zuurstofmolecuul een miljard keer sneller met een biologisch membraan reizen dan een chloride -ion.

Referenties

1. Freeman, s. (2016). Biologische wetenschap. Pearson.
2. Kaiser, c. NAAR., Krieger, m., Lodish, h., & Berk, aan. (2007). Moleculaire celbiologie. WH Freeman.
3. Peña, a. (2013). Celmembranen. Fonds van economische cultuur.
4. Zanger, s. J., & Nicolson, G. L. (1972). Het vloeibare mozaïekmodel van de structuur van celmembranen. Wetenschap, 175(4023), 720-731.
5. Stein, W. (2012). De beweging van moleculen over celmembranen. Elsevier.