BIOMEMBRANER: STRUKTUR OG FUNKSJONER - BIOLOGI - 2026

De biomembraner er strukturer, meget dynamisk og selektiv hovedsakelig lipid natur, en del av cellene i alle levende vesener. I hovedsak er de ansvarlige for å etablere grensene mellom liv og det ekstracellulære rommet, i tillegg til at de på en kontrollert måte bestemmer hva som kan komme inn og forlate cellen.

Egenskapene til membranen (slik som fluiditet og permeabilitet) bestemmes direkte av typen lipid, metningen og lengden på disse molekylene. Hver type celle har en membran med en karakteristisk sammensetning av lipider, proteiner og karbohydrater, som gjør at den kan utføre sine funksjoner.

Kilde: derivatarbeid: Dhatfield (snakk) Cell_membrane_detalj_diagram_3.svg: * derivatarbeid: Dhatfield (snakk) Cell_membrane_detalj_diagram.svg: LadyofHats Mariana Ruiz

Struktur

Den for tiden aksepterte modellen for å beskrive strukturen til biologiske membraner kalles "flytende mosaikk". Den ble utviklet i 1972 av forskerne S. Jon Singer og Garth Nicolson.

En mosaikk er foreningen mellom forskjellige heterogene elementer. Når det gjelder membraner, omfatter disse elementene forskjellige typer lipider og proteiner. Disse komponentene er ikke statiske: tvert imot, membranen er preget av å være ekstremt dynamisk, der lipider og proteiner er i konstant bevegelse. '

I noen tilfeller kan vi finne karbohydrater forankret til noen proteiner eller til lipidene som danner membranen. Neste gang skal vi utforske hovedkomponentene i membraner.

-Lipids

Lipider er biologiske polymerer som består av karbonkjeder, hvis viktigste kjennetegn er uoppløselighet i vann. Selv om de har flere biologiske funksjoner, er den mest fremragende deres strukturelle rolle i membraner.

Lipidene som er i stand til å danne biologiske membraner er sammensatt av en apolar del (uoppløselig i vann) og en polar del (oppløselig i vann). Disse typer molekyler er kjent som amfipatisk. Disse molekylene er fosfolipider.

Hvordan oppfører lipider seg i vann?

Når fosfolipider kommer i kontakt med vann, er den polare delen den som faktisk kommer i kontakt med den. I kontrast interagerer de hydrofobe "halene" med hverandre, og prøver å unnslippe væsken. I løsning kan lipider skaffe to organisasjonsmønstre: miceller eller lipid-dobbeltlag.

Mikeller er små aggregater av lipider, der de polare hodene er gruppert "ser" på vannet og halene er gruppert sammen inne i sfæren. Bilag, som navnet tilsier, er to lag med fosfolipider der hodene vender mot vannet, og halene i hvert av lagene samvirker med hverandre.

Disse formasjonene forekommer spontant. Det vil si at det ikke trengs energi for å drive dannelsen av miceller eller bilag.

Denne amfipatiske egenskapen er uten tvil den viktigste av visse lipider, ettersom den tillot livssegment.

Ikke alle membraner er like

Når det gjelder lipidsammensetningen deres, er ikke alle biologiske membraner de samme. Disse varierer i forhold til lengden på karbonkjeden og metningen dem imellom.

Med metning mener vi antall bindinger som finnes mellom karbon. Når det er dobbelt- eller trippelbindinger, er kjeden umettet.

Lipidsammensetningen til membranen vil bestemme dens egenskaper, spesielt dens flytbarhet. Når det er dobbelt- eller trippelbindinger, "vrir" karbonkjedene seg, og skaper mellomrom og reduserer pakningen av lipidhalene.

Knekkene reduserer kontaktflaten med nabotettene (spesielt van der Waals interaksjonskrefter) og svekker barrieren.

I kontrast, når kjedemetningen økes, er van der Waals-interaksjonene mye sterkere, noe som øker membranens tetthet og styrke. Tilsvarende kan styrken til barrieren økes hvis hydrokarbonkjeden øker i lengde.

Kolesterol er en annen type lipid dannet ved fusjon av fire ringer. Tilstedeværelsen av dette molekylet hjelper også til å modulere fluiditeten og permeabiliteten til membranen. Disse egenskapene kan også påvirkes av eksterne variabler, for eksempel temperatur.

-Proteins

I en normal celle er litt under halvparten av membranens sammensetning proteiner. Disse kan finnes innebygd i lipidmatrisen på flere måter: helt nedsenket, det vil si integrert; eller perifert, hvor bare en del av proteinet er forankret til lipider.

Proteiner brukes av noen molekyler som kanaler eller transportører (av den aktive eller passive banen) for å hjelpe store, hydrofile molekyler å krysse den selektive barrieren. Det mest slående eksempelet er proteinet som fungerer som en natrium-kaliumpumpe.

-Carbohydrates

Karbohydrater kan festes til de to molekylene som er nevnt over. De er vanligvis funnet rundt cellen og spiller en rolle i generell cellulær markering, gjenkjennelse og kommunikasjon.

For eksempel bruker cellene i immunsystemet denne typen merking for å skille hva som er deres eget fra det som er fremmed, og dermed vite hvilken celle som skal angripes og hvilken ikke.

Egenskaper

Sett grenser

Hvordan etableres livets grenser? Gjennom biomembraner. Membraner av biologisk opprinnelse er ansvarlige for å avgrense celleområdet i alle livsformer. Denne seksjonen egenskapen er viktig for generering av levende systemer.

På denne måten kan det skapes et annet miljø inne i cellen, med de nødvendige konsentrasjoner og bevegelser av materialer som er optimale for organiske vesener.

I tillegg etablerer biologiske membraner også grenser inne i cellen, med opprinnelse fra de typiske rommene til eukaryote celler: mitokondrier, kloroplaster, vakuoler, etc.

selektivitet

Levende celler krever konstant inn- og utkjøring av visse elementer, for eksempel ionebytte med det ekstracellulære miljøet og utskillelse av avfallsstoffer, blant andre.

Membranens natur gjør den permeabel for visse stoffer og ugjennomtrengelig for andre. Av denne grunn fungerer membranen, sammen med proteiner i den, som en slags molekylær "gatekeeper" som orkestrerer utvekslingen av materialer med omgivelsene.

Små molekyler, som ikke er polære, kan krysse membranen uten problemer. I kontrast til det, jo større molekylet og desto mer polart det er, øker vanskeligheten med passasjen proporsjonalt.

For å gi et spesifikt eksempel kan et oksygenmolekyl bevege seg gjennom en biologisk membran en milliard ganger raskere enn et kloridion.

referanser

1. Freeman, S. (2016). Biologisk vitenskap. Pearson.
2. Kaiser, CA, Krieger, M., Lodish, H., & Berk, A. (2007). Molekylær cellebiologi. WH Freeman.
3. Peña, A. (2013). Cellemembraner. Fund of Economic Culture.
4. Singer, SJ, & Nicolson, GL (1972). Den flytende mosaikkmodellen for cellemembranenes struktur. Science, 175 (4023), 720-731.
5. Stein, W. (2012). Bevegelse av molekyler over cellemembraner. Elsevier.