BIOMEMBRANE: STRUCTURĂ ȘI FUNCȚII - BIOLOGIE - 2025

Cele biomembrane sunt structuri, foarte selectiv si dinamic natura in principal de lipide, o parte din celulele tuturor ființelor vii. În esență, ei sunt responsabili pentru stabilirea limitelor dintre viață și spațiul extracelular, pe lângă faptul că decid într-un mod controlat ce poate intra și ieși din celulă.

Proprietățile membranei (cum ar fi fluiditatea și permeabilitatea) sunt determinate direct de tipul de lipide, saturația și lungimea acestor molecule. Fiecare tip de celulă are o membrană cu o compoziție caracteristică de lipide, proteine ​​și carbohidrați, ceea ce îi permite să își îndeplinească funcțiile.

Sursa: lucrare derivată: Dhatfield (discuție) Cell_membrane_detailed_diagram_3.svg: * lucrare derivată: Dhatfield (discuție) Cell_membrane_detailed_diagram.svg: LadyofHats Mariana Ruiz

Structura

Modelul acceptat în prezent pentru descrierea structurii membranelor biologice se numește „mozaic fluid”. A fost dezvoltat în 1972 de cercetătorii S. Jon Singer și Garth Nicolson.

Un mozaic este unirea diferitelor elemente eterogene. În cazul membranelor, aceste elemente cuprind diferite tipuri de lipide și proteine. Aceste componente nu sunt statice: dimpotrivă, membrana se caracterizează prin a fi extrem de dinamică, în care lipidele și proteinele sunt în mișcare constantă. '

În unele cazuri, putem găsi carbohidrați ancorați la unele proteine ​​sau la lipidele care formează membrana. În continuare vom explora principalele componente ale membranelor.

-Lipids

Lipidele sunt polimeri biologici alcătuiți din lanțuri de carbon, a căror caracteristică principală este insolubilitatea în apă. Deși îndeplinesc multiple funcții biologice, cea mai remarcabilă este rolul lor structural în membrane.

Lipidele care sunt capabile să formeze membrane biologice sunt compuse dintr-o porțiune apolară (insolubilă în apă) și o porțiune polară (solubilă în apă). Aceste tipuri de molecule sunt cunoscute sub numele de amfipat. Aceste molecule sunt fosfolipide.

Cum se comportă lipidele în apă?

Când fosfolipidele intră în contact cu apa, porțiunea polară este cea care intră de fapt în contact cu aceasta. În schimb, „cozile” hidrofobe interacționează între ele, încercând să scape de lichid. În soluție, lipidele pot dobândi două modele de organizare: micelele sau bicapa lipidică.

Micelele sunt mici agregate de lipide, unde capetele polare sunt grupate „privind” apa și cozile sunt grupate în interiorul sferei. Straturile, după cum sugerează și numele lor, sunt două straturi de fosfolipide în care capetele se confruntă cu apa, iar cozile fiecăruia dintre straturi interacționează între ele.

Aceste formațiuni apar spontan. Adică nu este nevoie de energie pentru a conduce formarea micelelor sau straturilor.

Această proprietate amfipatică este, fără îndoială, cea mai importantă dintre anumite lipide, deoarece a permis compartimentarea vieții.

Nu toate membranele sunt la fel

În ceea ce privește compoziția lipidelor, nu toate membranele biologice sunt la fel. Acestea variază în funcție de lungimea lanțului de carbon și de saturația dintre ele.

Prin saturație ne referim la numărul de legături care există între atomi de carbon. Când există legături duble sau triple, lanțul este nesaturat.

Compoziția lipidică a membranei va determina proprietățile sale, în special fluiditatea acesteia. Când există legături duble sau triple, lanțurile de carbon se „răsucesc”, creând spații și scăzând ambalarea cozilor lipidice.

Pestele reduc suprafața de contact cu cozile vecine (în special forțele de interacțiune van der Waals), slăbind bariera.

În schimb, când saturația lanțului este crescută, interacțiunile van der Waals sunt mult mai puternice, crescând densitatea și rezistența membranei. În mod similar, rezistența barierei poate fi crescută dacă lanțul de hidrocarburi crește în lungime.

Colesterolul este un alt tip de lipide format prin fuziunea a patru inele. Prezența acestei molecule ajută, de asemenea, la modularea fluidității și permeabilității membranei. Aceste proprietăți pot fi, de asemenea, afectate de variabile externe, cum ar fi temperatura.

-Proteins

Într-o celulă normală, puțin mai puțin de jumătate din compoziția membranei este proteină. Acestea pot fi găsite înglobate în matricea lipidică în mai multe moduri: cufundat total, adică integral; sau periferic, unde doar o parte din proteină este ancorată lipidelor.

Proteinele sunt utilizate de unele molecule ca canale sau transportoare (ale căii active sau pasive) pentru a ajuta moleculele mari, hidrofile, să traverseze bariera selectivă. Cel mai izbitor exemplu este proteina care funcționează ca o pompă sodiu-potasiu.

-Carbohydrates

Carbohidrații pot fi atașați la cele două molecule menționate mai sus. În general se găsesc în jurul celulei și joacă un rol în marcarea, recunoașterea și comunicarea celulară generală.

De exemplu, celulele sistemului imunitar folosesc acest tip de marcaj pentru a diferenția ceea ce este propriu de ceea ce este străin și astfel știu ce celulă trebuie atacată și care nu.

Caracteristici

Stabiliți limitele

Cum sunt stabilite limitele vieții? Prin biomembrane. Membranele de origine biologică sunt responsabile de delimitarea spațiului celular în toate formele de viață. Această proprietate de compartimentare este esențială pentru generarea sistemelor vii.

În acest fel, un mediu diferit poate fi creat în interiorul celulei, cu concentrațiile și mișcările necesare de materiale care sunt optime pentru ființele organice.

În plus, membranele biologice stabilesc, de asemenea, limite în interiorul celulei, provenind din compartimentele tipice ale celulelor eucariote: mitocondrii, cloroplaste, vacuole etc.

Selectivitatea

Celulele vii necesită intrarea și ieșirea constantă a anumitor elemente, de exemplu schimbul de ioni cu mediul extracelular și excreția substanțelor reziduale, printre altele.

Natura membranei o face permeabilă la anumite substanțe și impermeabilă pentru altele. Din acest motiv, membrana, împreună cu proteinele din interiorul ei, acționează ca un fel de „purtător de poartă” molecular care orchestrează schimbul de materiale cu mediul înconjurător.

Moleculele mici, care nu sunt polare, pot traversa membrana fără nicio problemă. În schimb, cu cât molecula este mai mare și cu atât este mai polară, dificultatea trecerii crește proporțional.

Pentru a da un exemplu specific, o moleculă de oxigen poate călători printr-o membrană biologică de un miliard de ori mai rapid decât un ion de clorură.

Referințe

1. Freeman, S. (2016). Stiinta biologica. Pearson.
2. Kaiser, CA, Krieger, M., Lodish, H., & Berk, A. (2007). Biologia celulelor moleculare. WH Freeman.
3. Peña, A. (2013). Membrane celulare. Fondul Culturii Economice.
4. Singer, SJ, & Nicolson, GL (1972). Modelul de mozaic fluid al structurii membranelor celulare. Știință, 175 (4023), 720-731.
5. Stein, W. (2012). Mișcarea moleculelor pe membranele celulare. Elsevier.