Plasmaattinen kalvon ominaisuudet, toiminnot ja rakenne



plasmamembraani, solukalvo, plasmamma tai sytoplasminen kalvo on lipidien luonne, joka ympäröi ja rajaa solut, mikä on välttämätön osa sen arkkitehtuuria. Biomembraanilla on ominaisuus, että se ympäröi tietyn rakenteen niiden ulkopuolelle. Sen päätehtävä on toimia esteenä.

Lisäksi se ohjaa partikkeleiden kulkua, jotka voivat päästä sisään ja ulos. Membraaniproteiinit toimivat "molekyylinauina", joissa on melko vaativia portinvartijoita. Kalvon koostumuksella on myös rooli solujen tunnistamisessa.

Rakenteellisesti ne ovat kaksoiskerroksia, jotka muodostuvat luonnossa esiintyvistä fosfolipideistä, proteiineista ja hiilihydraateista. Samoin fosfolipidi edustaa fosforia, jossa on pää ja häntä. Hännän muodostavat veteen liukenemattomat hiiliketjut, jotka on ryhmitelty sisäänpäin.

Sen sijaan päät ovat polaarisia ja antavat vetisen soluympäristön. Kalvot ovat erittäin stabiileja rakenteita. Niitä ylläpitävät voimat ovat van der Waalsin, niitä muodostavien fosfolipidien joukossa; tämä sallii niiden tiukan ympäröivän solujen reunan.

Ne ovat kuitenkin myös melko dynaamisia ja nestemäisiä. Kalvojen ominaisuudet vaihtelevat analysoidun solutyypin mukaan. Esimerkiksi punasolujen on oltava elastisia liikkumaan verisuonten läpi. 

Sitä vastoin neuronien kalvolla (myeliinivaipalla) on tarvittava rakenne, joka mahdollistaa tehokkaasti hermoimpulssin johtumisen.

indeksi

  • 1 Yleiset ominaisuudet
    • 1.1 Kalvon sujuvuus
    • 1.2 Kaarevuus
    • 1.3 Lipidien jakautuminen
  • 2 Toiminnot
  • 3 Rakenne ja koostumus
    • 3.1 Neste-mosaiikkimalli
    • 3.2 Lipidien tyypit
    • 3.3 Lipidilautat
    • 3.4 Membraaniproteiinit
  • 4 Viitteet

Yleiset ominaisuudet

Kalvot ovat melko dynaamisia rakenteita, jotka vaihtelevat suuresti riippuen solutyypistä ja niiden lipidien koostumuksesta. Kalvoja muokataan näiden ominaisuuksien mukaisesti seuraavalla tavalla:

Kalvon sujuvuus

Kalvo ei ole staattinen kokonaisuus, se käyttäytyy nesteenä. Rakenteen juoksevuusaste riippuu useista tekijöistä, mukaan lukien lipidikoostumus ja lämpötilasta, jossa kalvot ovat alttiina.

Kun kaikki hiiliketjuissa olevat sidokset ovat tyydyttyneet, kalvo pyrkii käyttäytymään kuin geeli ja van der Waalsin vuorovaikutukset ovat stabiileja. Päinvastoin, kun on kaksoissidoksia, vuorovaikutus on pienempi ja juoksevuus kasvaa

Lisäksi hiiliketjun pituus vaikuttaa. Mitä kauemmin se on, sitä enemmän vuorovaikutusta tapahtuu naapureidensa kanssa, mikä lisää sujuvuutta. Kun lämpötila kasvaa, myös kalvon juoksevuus kasvaa.

Kolesterolilla on välttämätön rooli juoksevuuden säätelyssä ja riippuu kolesterolin pitoisuuksista. Kun hännät ovat pitkiä, kolesteroli toimii niiden immobilisaattorina ja vähentää juoksevuutta. Tämä ilmiö esiintyy normaalilla kolesterolitasolla.

Vaikutus muuttuu, kun kolesterolin pitoisuudet ovat pienemmät. Kun vuorovaikutuksessa lipidien hännän kanssa, se, mikä aiheuttaa, on näiden erottaminen, mikä vähentää juoksevuutta.

kaarevuus

Samoin kuin juoksevuus, kalvon kaarevuus määritetään lipideillä, jotka muodostavat jokaisen kalvon.

Kaarevuus riippuu lipidin ja hännän pään koosta. Pitkät hännät ja suuret päät ovat tasaisia; niillä, joilla on suhteellisen pienet päät, on taipumus käydä paljon enemmän kuin edellinen ryhmä.

Tämä ominaisuus on tärkeä mm. Kalvojen evaginaation, vesikkelien muodostumisen, mikrovillojen ilmiöissä.

Lipidien jakautuminen

Kahdella "kalvolla", jotka muodostavat kunkin kalvon - muistamme, että se on kaksikerroksinen, ei ole samaa koostumusta lipidejä sen sisällä; siksi sanotaan, että jakauma on epäsymmetrinen. Tällä on merkittäviä toiminnallisia seurauksia.

Erityinen esimerkki on erytrosyyttien plasmamembraanin koostumus. Näissä verisoluissa sphingomyeliini ja fosfatidyylikoliini (jotka muodostavat kalvoja, joilla on suurempi suhteellinen juoksevuus) löytyvät solun ulkopuolelle.

Lipidit, jotka pyrkivät muodostamaan enemmän nestemäisiä rakenteita, ovat sytosolin edessä. Tätä mallia ei seuraa kolesteroli, joka jakautuu enemmän tai vähemmän homogeenisesti molemmissa kerroksissa.

tehtävät

Kunkin solutyypin kalvon toiminta liittyy läheisesti sen rakenteeseen. Ne täyttävät kuitenkin perustoiminnot.

Biomembraanit ovat vastuussa soluympäristön rajaamisesta. Samoin solussa on membraanisia osastoja.

Esimerkiksi mitokondriot ja kloroplastit ovat kalvojen ympäröimiä ja nämä rakenteet ovat mukana näissä organellien biokemiallisissa reaktioissa.

Kalvot säätelevät materiaalien kulkua soluun. Tämän esteen ansiosta tarvittavat materiaalit voivat tulla joko passiivisesti tai aktiivisesti (ATP: n tarve). Myös ei-toivotut tai myrkylliset materiaalit eivät pääse sisään.

Kalvot säilyttävät solun ionisen koostumuksen sopivilla tasoilla osmoosin ja diffuusion prosessien kautta. Vesi voi liikkua vapaasti sen pitoisuusgradientin mukaan. Suoloilla ja metaboliiteilla on erityisiä kuljettajia ja ne säätelevät myös solun pH: ta.

Kalvon pinnalla olevien proteiinien ja kanavien ansiosta naapurisolut voivat vuorovaikutuksessa ja vaihtaa materiaaleja. Tällä tavoin solut kootaan ja kudokset muodostuvat.

Lopuksi kalvot sisältävät merkittävän määrän signalointiproteiineja ja sallivat mm. Vuorovaikutuksen hormonien, välittäjäaineiden, kanssa..

Rakenne ja koostumus

Kalvojen peruskomponentti on fosfolipidit. Nämä molekyylit ovat amfipaattisia, niillä on polaarinen ja apolaarinen vyöhyke. Polar mahdollistaa niiden vuorovaikutuksen veden kanssa, kun taas hännän on hydrofobinen hiiliketju.

Näiden molekyylien yhdistyminen tapahtuu spontaanisti kaksoiskerroksessa, jolloin hydrofobiset hännät ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa ja päät osoittavat ulkopuolelle.

Pienessä eläinsolussa löydetään uskomattoman suuri määrä lipidejä, suuruusluokkaa 109 molekyylejä. Kalvojen paksuus on noin 7 nm. Hydrofobinen sisempi sydän, lähes kaikissa kalvoissa, on paksuudeltaan 3 - 4 nm.

Neste-mosaiikkimalli

Biomembraanien parhaillaan käsittelemää mallia kutsutaan "nestemäiseksi mosaiikiksi", jonka 70-luvulla muotoilivat tutkijat Singer ja Nicolson. Malli ehdottaa, että kalvot muodostuvat paitsi lipideistä myös hiilihydraateista ja proteiineista. Termi mosaiikki viittaa mainittuun seokseen.

Solun ulkopuolelle tulevan kalvon kasvoja kutsutaan eksoplasmiseksi kasvoksi. Sitä vastoin sisäpuoli on sytosolinen.

Tätä samaa nimikkeistöä sovelletaan organellit muodostaviin biomembraaneihin, lukuun ottamatta sitä, että tässä tapauksessa eksoplasminen pinta osoittaa solun sisäpuolelle eikä ulkopuolelle.

Lipidit, jotka muodostavat kalvot, eivät ole staattisia. Niillä on kyky liikkua jonkin verran vapautta tietyillä alueilla rakenteen kautta.

Kalvot koostuvat kolmesta perustyypistä lipideistä: fosfoglyseridit, sfingolipidit ja steroidit; ne ovat kaikki amfipaattisia molekyylejä. Seuraavaksi kuvataan yksityiskohtaisesti kukin ryhmä:

Lipidien tyypit

Ensimmäinen ryhmä, joka koostuu fosfoglyseridistä, tulee glyserol-3-fosfaatista. Hylky, jossa on hydrofobinen luonne, koostuu kahdesta rasvahappoketjusta. Ketjujen pituus on vaihteleva: niissä voi olla 16 - 18 hiiltä. Niissä voi olla yksittäisiä tai kaksoissidoksia hiilien välillä.

Tämän ryhmän alaluokitus annetaan niiden pään tyypin mukaan, joita ne esittävät. Fosfatidyylikoliinit ovat runsaimpia ja pää sisältää koliinia. Muissa tyypeissä erilaiset molekyylit, kuten etanoliamiini tai seriini, ovat vuorovaikutuksessa fosfaattiryhmän kanssa.

Toinen fosforiglyseridien ryhmä on plasmogeenit. Lipidiketju on kytketty glyseroliin esterisidoksella; puolestaan ​​on hiiliketju, joka on kytketty glyseroliin eetterisidoksen avulla. Ne ovat melko runsaasti sydämessä ja aivoissa.

Sfingolipidit tulevat sfingosiinista. Sphingomyeliini on runsas sfingolipidi. Glykolipidit muodostuvat sokereista muodostuneista pääistä.

Kolmas ja viimeinen luokka lipideistä, jotka muodostavat kalvot, ovat steroideja. Ne ovat hiilestä muodostuvia renkaita, jotka on yhdistetty neljään ryhmään. Kolesteroli on steroidi, joka esiintyy kalvoissa ja erityisesti runsaasti nisäkkäissä ja bakteereissa.

Lipidi-lautat

Eukaryoottisten organismien kalvojen erityisvyöhykkeitä on, kun kolesteroli ja sfingolipidit konsentroidaan. Nämä alueet tunnetaan myös nimellä lautta rasva.

Näillä alueilla heillä on myös erilaisia ​​proteiineja, joiden toiminnot ovat solun signalointi. Uskotaan, että lipidikomponentit moduloivat proteiinikomponentteja lautoissa.

Membraaniproteiinit

Plasman kalvossa on ankkuroitu sarja proteiineja. Nämä voivat olla kiinteitä, ankkuroituja lipideihin tai sijaitsevat perifeerissä.

Integraalit käyvät läpi kalvon. Siksi niiden täytyy olla hydrofiilisiä ja hydrofobisia proteiinidomeeneja voidakseen vuorovaikutuksessa kaikkien komponenttien kanssa.

Proteiineissa, jotka on ankkuroitu lipideihin, hiiliketju on ankkuroitu yhteen kalvon kerroksista. Proteiini ei oikeastaan ​​pääse kalvoon.

Lopuksi, perifeeriset eivät vaikuta suoraan kalvon hydrofobiseen vyöhykkeeseen. Päinvastoin, ne voidaan liittää kiinteän proteiinin tai polaaristen päiden avulla. Ne voivat sijaita kalvon molemmilla puolilla.

Proteiinien prosenttiosuus kussakin kalvossa vaihtelee suuresti: 20% neuroneista 70%: iin mitokondriaalisessa kalvossa, koska se tarvitsee suuren määrän proteiinielementtejä siellä tapahtuvien metabolisten reaktioiden suorittamiseksi..

viittaukset

  1. Kraft, M. L. (2013). Plasmamembraanien organisaatio ja toiminta: liukuvien lipidien ohittaminen. Solun molekyylibiologia, 24(18), 2765 - 2768.
  2. Lodish, H. (2002). Solun molekyylibiologia. 4. painos. Garland Science
  3. Lodish, H. (2005). Solu- ja molekyylibiologia. Ed. Panamericana Medical.
  4. Lombard, J. (2014). Aikaisemmin solumembraanit: 175 vuoden solututkimus. Biologia suora, 9(1), 32.
  5. Thibodeau, G. A., Patton, K.T., & Howard, K. (1998). Rakenne ja toiminta. Elsevier Espanja.