Biològinė membrãna - gyvūnų ir augalų ląstelę, organeles gaubiantis darinys. Ji atskiria ląstelės ir organelių vidinį turinį nuo aplinkos, selektyviai praleidžia medžiagas, o jų paviršiuje išsidėstę receptoriai. Biologinės membranos storis yra 6-10 nm.
Plazminės membranos sandara
Plazminės membranos pagrindą sudaro fosfolipidų dvisluoksnis, į kurį įsiterpę baltymai, cholesterolis ir angliavandeniai (glikolipidai ir glikoproteinai). Pagrindiniai lipidai yra fosfolipidai, glikolipidai, cholesterolis arba jo esteriai. Baltymų ir lipidų kiekis priklauso nuo biologinės membranos funkcijos.
Fosfolipidų poliškumas užtikrina jų išsidėstymą dvisluoksniu: hidrofilinės galvutės sudaro ryšius su vandeniu, todėl yra nukreiptos į membranos išorę, o hidrofobinės uodegėlės - į membranos vidų, išstumiančios vandenį dėl savo hidrofobinių savybių.Fosfolipidų ir glikolipidų molekulės vandenyje suformuoja dvisluoksnį, kuriame hidrofilinės (polinės) molekulių galvutės nukreiptos į biologinės membranos išorę, o hidrofobinės (nepolinės) riebalų rūgščių angliavandenilinės grandinės - į vidų (sudaro hidrofobinį biologinės membranos pagrindą).
Plazminėje membranoje gausu cholesterolio, kuris būtinas membranos pralaidumui reguliuoti.
S. Singeris ir G. Nikolsonas 1972 m. pirmą kartą pasiūlė skystosios mozaikos modelį, kuris teigia, kad baltymai nėra išdėstę tik paviršiuje, jie gali įvairiai išsidėstyti plazminėje membranoje ir laisvai judėti fosfolipidų dvisluoksnyje.
Membranų baltymai
Biologinės membranos sudėtyje yra trijų rūšių baltymai: paviršiniai, integraliniai ir inkariniai (prijungti prie membranos per vadinamąjį lipidinį inkarą). Baltymai membranoje yra išsidėstę mozaikiškai, ir jie lemia, kad kiekvieno tipo membrana atlieka tik jai būdingą funkciją.
- Paviršiniai baltymai prie membranų paviršiaus prisijungia silpnai, todėl jie gali būti lengvai pašalinami pasikeitus Ph ir druskų koncentracijai.
- Integralinių baltymų polipeptidinė grandinė vieną ar kelis kartus perveria membraną ir yra tvirtai su ja susijungusi. Polipeptidinės grandinės dalis, esanti membranoje, yra α spiralės arba β struktūros. Integralieji baltymai perveria kiaurai membraną ir dažniausiai yra sudaryti iš α spiralių ir β klosčių struktūrų.
- Inkarinių baltymų inkaras būna riebalų rūgštis, farnezilo, geranilgeranilo liekanos, glikozilfosfatidilinozitolis.
Baltymai turi polines (paviršiuje) ir nepolines (viduje) molekules dalis.
Galimi baltymai nešikliai ir kanalų baltymai, kurie reguliuoja ir dalyvauja vandenyje tirpių jonų ir kitų molekulių pernašoje.
Plazminės membranos funkcijos
Membranos atlieka gyvybiškai svarbias funkcijas:
- Erdvėskyros, kai vientisa plazminė membrana skiria citoplazmą nuo išorinės aplinkos, vidinės ląstelės membranos sudaro ląstelės vidaus skyrius.
- Apsauginė: apsaugo ląstelės turinį nuo mechaninio poveikio, vandens netekimo, cheminių medžiagų, svetimkūnių.
- Transportinė: atrankusis laidumas medžiagoms, nes turi pernašos sistemas ir kanalus.
- Atlieka energijos transformaciją.
- Informacinė funkcija, nes turi receptorių sistemą, perduoda nervinį impulsą, formuoja tarpląstelinius ryšius.
Taip pat, plazminės membranos funkcijos yra:
- Membranos sudaro atrankiai laidžią užtvarą (barjerą), nes pro jas laisvai gali prasiskverbti tik mažos nepolinės medžiagų molekulės. Taip plazminė ir ląstelės vidaus membranos lemia ląstelės ir organėlių vidinės terpės savitumą, skirtumą nuo aplinkos.
- Plazminės ir ląstelės vidaus membranų medžiagų pernašos sistemos valdo vidiniuose erdvės skyriuose esančių medžiagų mainus su aplinka.
- Membranos lemia ląstelės atsaką į išorinius dirgiklius. Ji yra esminė signalo perdavimo struktūra. Plazminės membranos išoriniame paviršiuje yra savitieji baltymai receptoriai, sujungiantys hormonus, augimo veiksnius, nervinio signalo tarpininkus. Taip šios medžiagos sužadina atsaką - kryptingai keičia ląstelės vidaus procesus, nepatekdamos į citoplazmą.
- Susijungdami su receptoriais, ligandai aktyvina savituosius plazminės membranos baltymus, kurie signalą perduoda į ląstelės vidų ir sužadina būdingus susijusių metabolinių procesų pokyčius. Pavyzdžiui, išorinio veiksnio jungimasis su receptoriumi gali aktyvinti tam tikrus vyksmus, paruošiančius ląstelę dalijimuisi.
- Daugialąsčių organizmų ląstelės sąveikauja vienos su kitomis plazminės membranos paviršiais. Ląstelių atpažinimo procesams svarbi unikali plazminės membranos paviršiaus sudėtis.
- Atlieką receptorinę funkciją - atpažįsta ląstelės paviršiuje esančias tam tikras molekules.
- Atlieka katalizinę funkciją, nes yra grupė baltymų, esančių plazminėje membranoje, kurie vadinami fermentais.
Šiuo požiūriu išskirtinis yra nervų ląstelėms būdingas mielino dangalas, sudarytas iš koncentriškų plazminės membranos sluoksnių, kuris izoliuoja nervų ląsteles nuo aplinkos ir greitina nervinių impulsų perdavimą išilgai aksonų.
Iš vidinės pusės prie membraninių baltymų tvirtinasi citoskeleto filamentai.
| Komponentas | Aprašymas |
|---|---|
| Fosfolipidai | Sudaro dvisluoksnį, hidrofilinės galvutės nukreiptos į išorę, hidrofobinės uodegėlės - į vidų |
| Cholesterolis | Reguliuoja membranos pralaidumą |
| Baltymai | Integralūs, paviršiniai, inkariniai; atlieka įvairias funkcijas |
| Glikolipidai ir glikoproteinai | Angliavandenių ir lipidų/baltymų junginiai |