BIOMEMBRANER: STRUKTUR OCH FUNKTIONER - BIOLOGI - 2025

De biomembran är strukturer, mycket dynamisk och selektiv främst lipid karaktär, en del av cellerna i alla levande varelser. I huvudsak är de ansvariga för att fastställa gränserna mellan liv och det extracellulära utrymmet, förutom att de på ett kontrollerat sätt beslutar vad som kan komma in och lämna cellen.

Egenskaperna hos membranet (såsom fluiditet och permeabilitet) bestäms direkt av typen av lipid, mättnad och längd på dessa molekyler. Varje celltyp har ett membran med en karakteristisk sammansättning av lipider, proteiner och kolhydrater, vilket gör att den kan utföra sina funktioner.

Källa: derivatarbete: Dhatfield (prat) Cell_membran_detalj_diagram_3.svg: * derivatarbete: Dhatfield (prat) Cell_membran_detaljerat_diagram.svg: LadyofHats Mariana Ruiz

Strukturera

Den för närvarande accepterade modellen för att beskriva strukturen hos biologiska membran kallas "fluidmosaik". Det utvecklades 1972 av forskarna S. Jon Singer och Garth Nicolson.

En mosaik är föreningen mellan olika heterogena element. När det gäller membran innefattar dessa element olika typer av lipider och proteiner. Dessa komponenter är inte statiska: tvärtom kännetecknas membranet av att det är extremt dynamiskt, där lipider och proteiner är i konstant rörelse. '

I vissa fall kan vi hitta kolhydrater förankrade till vissa proteiner eller till lipiderna som bildar membranet. Därefter ska vi utforska huvuddelen av membran.

-Lipids

Lipider är biologiska polymerer som består av kolkedjor, vars huvudkarakteristik är olöslighet i vatten. Även om de uppfyller flera biologiska funktioner, är det mest framstående deras strukturella roll i membran.

Lipiderna som kan bilda biologiska membran består av en apolär del (olöslig i vatten) och en polär del (löslig i vatten). Dessa typer av molekyler är kända som amfipatiska. Dessa molekyler är fosfolipider.

Hur uppträder lipider i vatten?

När fosfolipider kommer i kontakt med vatten, är den polära delen den som faktiskt kommer i kontakt med den. Däremot interagerar de hydrofoba "svansarna" med varandra och försöker undkomma vätskan. Som lösning kan lipider få två organisationsmönster: miceller eller lipid-tvåskikt.

Miceller är små lipidaggregat, där polära huvuden grupperar "tittar" på vattnet och svansarna gör det med varandra i sfären. Dubbelskikten är, som deras namn antyder, två lager av fosfolipider där huvuden vetter mot vattnet, och svansarna i vart och ett av lagren interagerar med varandra.

Dessa formationer förekommer spontant. Det vill säga, ingen energi behövs för att driva bildningen av miceller eller tvåskikt.

Denna amfipatiska egenskap är utan tvekan den viktigaste av vissa lipider, eftersom den möjliggjorde avdelningen av livet.

Inte alla membran är desamma

När det gäller deras lipidkomposition är inte alla biologiska membran desamma. Dessa varierar i termer av längden på kolkedjan och mättnaden mellan dem.

Med mättnad menar vi antalet bindningar som finns mellan kol. När det finns dubbel- eller trippelbindningar är kedjan omättad.

Lipidkompositionen i membranet kommer att bestämma dess egenskaper, särskilt dess fluiditet. När det finns dubbel- eller trefaldiga bindningar "vrids" kolkedjorna, vilket skapar utrymmen och minskar packningen av lipidsvansarna.

Kinksen minskar kontaktytan med angränsande svansar (särskilt van der Waals interaktionskrafter), vilket försvagar barriären.

Däremot, när kedjemättnaden ökas, är van der Waals-växelverkan mycket starkare, vilket ökar membranets densitet och styrka. På samma sätt kan hållfastheten hos barriären ökas om kolvätekedjan ökar i längd.

Kolesterol är en annan typ av lipid som bildas genom fusion av fyra ringar. Närvaron av denna molekyl hjälper också till att modulera membranets fluiditet och permeabilitet. Dessa egenskaper kan också påverkas av externa variabler, till exempel temperatur.

-Proteins

I en normal cell är något mindre än hälften av membranets sammansättning proteiner. Dessa kan finnas inbäddade i lipidmatrisen på flera sätt: helt nedsänkt, det vill säga integrerat; eller perifert, där endast en del av proteinet är förankrat till lipider.

Proteiner används av vissa molekyler som kanaler eller transportörer (av den aktiva eller passiva vägen) för att hjälpa stora, hydrofila molekyler korsa den selektiva barriären. Det mest slående exemplet är proteinet som fungerar som en natrium-kaliumpump.

-Carbohydrates

Kolhydrater kan fästas till de två molekylerna som nämns ovan. De finns vanligtvis runt cellen och spelar en roll i allmän cellulär markering, igenkänning och kommunikation.

Till exempel använder cellerna i immunsystemet denna typ av markering för att skilja vad som är deras eget från vad som är främmande, och därmed veta vilken cell som ska attackeras och vilken inte bör.

Funktioner

Sätta gränser

Hur fastställs livets gränser? Genom biomembraner. Membraner av biologiskt ursprung är ansvariga för att avgränsa cellutrymmet i alla livsformer. Denna fackegenskaper är nödvändig för att skapa levande system.

På detta sätt kan en annan miljö skapas inuti cellen, med nödvändiga koncentrationer och rörelser av material som är optimala för organiska varelser.

Dessutom upprättar biologiska membran också gränser inuti cellen med ursprung i de typiska facken i eukaryota celler: mitokondrier, kloroplaster, vakuoler etc.

Selektivitet

Levande celler kräver konstant inträde och utträde av vissa element, till exempel jonbyte med den extracellulära miljön och utsöndring av bland annat avfall.

Membranets natur gör det genomträngligt för vissa ämnen och är ogenomträngligt för andra. Av detta skäl fungerar membranet, tillsammans med proteinerna i det, som en slags molekylär "gatekeeper" som orkestrerar utbytet av material med miljön.

Små molekyler, som inte är polära, kan korsa membranet utan problem. Däremot, ju större molekylen och desto mer polär den är, blir svårigheten med passagen proportionellt.

För att ge ett specifikt exempel kan en syremolekyl röra sig genom ett biologiskt membran en miljard gånger snabbare än en kloridjon.

referenser

1. Freeman, S. (2016). Biologisk vetenskap. Pearson.
2. Kaiser, CA, Krieger, M., Lodish, H., & Berk, A. (2007). Molekylär cellbiologi. WH Freeman.
3. Peña, A. (2013). Cellmembran. Fund of Economic Culture.
4. Singer, SJ, & Nicolson, GL (1972). Den flytande mosaikmodellen för cellmembranens struktur. Science, 175 (4023), 720-731.
5. Stein, W. (2012). Rörelse av molekyler över cellmembran. Elsevier.