PLASMAKALVO: OMINAISUUDET, TOIMINNOT JA RAKENNE - BIOLOGIA - 2026

Solukalvon, solukalvon, plasmalemma tai sytoplasminen membraani, on lipidinen rakenne, joka ympäröi ja rajaa soluja, mikä on välttämätön osa niiden arkkitehtuuria. Biomembraaneilla on ominaisuus sulkea tietty rakenne ulkopinnallaan. Sen päätehtävä on toimia esteenä.

Lisäksi se valvoo hiukkasten kulkua, jotka voivat tulla ja lähteä. Kalvoproteiinit toimivat "molekyylisinä porteina" melko vaativien portinvartijoiden kanssa. Kalvon koostumuksella on myös rooli solujen tunnistamisessa.

Rakenteellisesti ne ovat kaksikerroksisia, jotka koostuvat luonnollisesti järjestetyistä fosfolipideistä, proteiineista ja hiilihydraateista. Samoin fosfolipidi edustaa pään ja häntä sisältävää fosforia. Häntä koostuu veteen liukenemattomista hiiliketjuista, jotka on ryhmitelty sisäänpäin.

Sen sijaan päät ovat polaarisia ja antavat vesipitoiselle soluympäristölle. Kalvot ovat erittäin vakaita rakenteita. Niitä ylläpitävät voimat ovat van der Waalsin voimia niitä muodostavien fosfolipidien joukossa; tämä antaa heidän pystyä ympäröimään solujen reunat tiukasti.

Ne ovat kuitenkin myös varsin dynaamisia ja sujuvia. Kalvojen ominaisuudet vaihtelevat analysoidun solutyypin mukaan. Esimerkiksi punasolujen on oltava elastisia liikkuakseen verisuonten läpi.

Sitä vastoin neuroneissa membraanilla (myeliinivaipana) on tarvittava rakenne hermoimpulssin tehokkaan johtamisen mahdollistamiseksi.

Yleispiirteet, yleiset piirteet

Kirjoittanut Jpablo cad, Wikimedia Commonsista

Kalvot ovat melko dynaamisia rakenteita, jotka vaihtelevat suuresti solutyypin ja sen lipidien koostumuksen mukaan. Kalvoja muokataan näiden ominaisuuksien mukaan seuraavasti:

Kalvon juoksevuus

Kalvo ei ole staattinen kokonaisuus, se käyttäytyy kuin neste. Rakenteen juoksevuusaste riippuu useista tekijöistä, mukaan lukien lipidikoostumus ja lämpötila, jolle kalvot altistetaan.

Kun kaikki hiiliketjuissa olevat sidokset ovat kyllästettyjä, membraanilla on taipumus toimia kuten geeli ja van der Waals -vuorovaikutukset ovat vakaita. Päinvastoin, kun on kaksoissidoksia, vuorovaikutukset ovat pienempiä ja juoksevuus kasvaa.

Lisäksi on hiiliketjun pituuden vaikutus. Mitä pidempi se on, sitä enemmän vuorovaikutusta tapahtuu naapureiden kanssa, mikä lisää sujuvuutta. Lämpötilan noustessa myös kalvon juoksevuus kasvaa.

Kolesterolilla on korvaamaton rooli juoksevuuden säätelyssä ja se riippuu kolesterolipitoisuuksista. Kun jonot ovat pitkät, kolesteroli toimii saman käynnistysaineena vähentäen juoksevuutta. Tämä ilmiö esiintyy normaaleissa kolesterolitasoissa.

Vaikutus muuttuu, kun kolesterolitasot ovat alhaisemmat. Kun vuorovaikutus tapahtuu lipidijäämien kanssa, sen aiheuttama vaikutus on niiden erottuminen vähentäen juoksevuutta.

Kaarevuus

Kuten juoksevuus, membraanin kaarevuus määritetään lipideillä, jotka muodostavat kunkin tietyn kalvon.

Kaarevuus riippuu lipidipään ja hännän koosta. Ne, joilla on pitkät pyrstöt ja suuret päät, ovat litteitä; niillä, joilla on suhteellisen pienet päät, on taipumus käyriä paljon enemmän kuin edellisessä ryhmässä.

Tämä ominaisuus on tärkeä mm. Kalvojen haihtumisilmiöissä, rakkuloiden muodostumisessa ja mikrovilleissä.

Lipidijakauma

Kahdessa "kalvossa", jotka muodostavat kunkin kalvon - muista, että se on kaksikerroksinen - ei ole samanlaista lipidikoostumusta sisällä; tästä syystä sanotaan, että jakauma on epäsymmetrinen. Tällä tosiseikalla on tärkeitä toiminnallisia seurauksia.

Erityinen esimerkki on punasolujen plasmamembraanin koostumus. Näissä verisoluissa sfingomyeliiniä ja fosfatidyylikoliinia (jotka muodostavat kalvoja, joilla on suurempi suhteellinen juoksevuus) havaitaan solun ulkopuolelle.

Lipidit, joilla on taipumus muodostaa nestemäisempiä rakenteita, ovat sytosolin kohdalla. Tätä mallia ei seuraa kolesteroli, joka jakautuu enemmän tai vähemmän homogeenisesti molemmissa kerroksissa.

ominaisuudet

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

Biomembraanit vastaavat soluympäristön rajaamisesta. Samoin solussa on kalvoosastoja.

Esimerkiksi mitokondrioita ja kloroplasteja ympäröivät kalvot ja nämä rakenteet osallistuvat biokeemisiin reaktioihin, joita tapahtuu näissä organelleissa.

Kalvot säätelevät materiaalien kulkua kennoon. Tämän esteen ansiosta tarvittavat materiaalit voivat päästä joko passiivisesti tai aktiivisesti (tarvittaessa ATP). Myös ei-toivottuja tai myrkyllisiä materiaaleja ei pääse.

Kalvot ylläpitävät solun ionisen koostumuksen riittävillä tasoilla osmoosin ja diffuusion kautta. Vesi voi virrata vapaasti pitoisuusgradientinsa mukaan. Suoloilla ja metaboliiteilla on erityisiä kuljettajia ja ne myös säätelevät solujen pH: ta.

Proteiinien ja kanavien läsnäolon takia kalvon pinnalla naapurisolut voivat olla vuorovaikutuksessa ja vaihtamaan materiaaleja. Tällä tavalla solut yhdistyvät ja kudokset muodostuvat.

Viimeiseksi, kalvoissa on merkittävä määrä signalointiproteiineja ja ne mahdollistavat vuorovaikutuksen muun muassa hormonien, välittäjäaineiden kanssa.

Rakenne ja koostumus

Kalvojen peruskomponentti on fosfolipidit. Nämä molekyylit ovat amfipaattisia, niillä on polaarinen ja apolaarinen vyöhyke. Napa antaa heidän olla vuorovaikutuksessa veden kanssa, kun taas häntä on hydrofobinen hiiliketju.

Näiden molekyylien assosiaatio tapahtuu spontaanisti kaksikerroksessa, kun hydrofobiset häntä ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa ja päät osoittavat ulospäin.

Pienestä eläinsolusta löytyy uskomattoman suuri määrä lipidejä, luokkaa 10 ⁹ molekyyliä. Kalvojen paksuus on noin 7 nm. Melkein kaikissa kalvoissa olevan hydrofobisen sisäydimen paksuus on 3 - 4 nm.

Nestemäinen mosaiikkikuvio

Biomembraanien nykyinen malli tunnetaan nimellä "nestemäinen mosaiikki", jonka tutkijat Singer ja Nicolson muotoilivat 1970-luvulla. Malli ehdottaa, että kalvot tehdään paitsi lipideistä, myös hiilihydraateista ja proteiineista. Termi mosaiikki viittaa tähän seokseen.

Solun ulkopintaa kohden olevaa kalvon pintaa kutsutaan eksoplasmiseksi pintaksi. Sitä vastoin sisäpinta on sytosolinen.

Sama nimikkeistö koskee biomembraaneja, jotka muodostavat organelleja, paitsi että eksoplasminen kasvot osoittavat tässä tapauksessa solun sisäpuolelle, ei ulkopuolelle.

Kalvot muodostavat lipidit eivät ole staattisia. Näillä on kyky liikkua tietyillä alueilla tietyllä vapausasteella rakenteen kautta.

Kalvot koostuvat kolmesta perustyypistä lipidejä: fosfoglyseridit, sfingolipidit ja steroidit; kaikki ovat amfipaattisia molekyylejä. Kuvailemme kutakin ryhmää yksityiskohtaisesti alla:

Lipidityypit

Ensimmäinen ryhmä, joka koostuu fosfoglyserideistä, tulee glyseroli-3-fosfaatista. Häntä, luonteeltaan hydrofobinen, koostuu kahdesta rasvahappoketjusta. Ketjujen pituus vaihtelee: niissä voi olla 16-18 hiiltä. Hiilien välillä voi olla yksi tai kaksoissidos.

Tämän ryhmän alaluokittelu annetaan niiden läsnä olevan pään tyypin perusteella. Fosfatidyylikoliinit ovat eniten ja pää sisältää koliinia. Muissa tyypeissä erilaiset molekyylit, kuten etanoliamiini tai seriini, ovat vuorovaikutuksessa fosfaattiryhmän kanssa.

Toinen ryhmä fosfoglyseridejä ovat plasmalogeenejä. Lipidiketju on kytketty glyseroliin esterisidoksella; vuorostaan ​​on hiiliketju, joka on liitetty glyseroliin eetterisidoksen kautta. Niitä on melko runsaasti sydämessä ja aivoissa.

Sfingolipidit tulevat sfingosiinista. Sfingomyeliini on runsas sfingolipidi. Glykolipidit koostuvat sokereista tehdyistä päistä.

Kolmas ja viimeinen lipidien luokka, jotka muodostavat kalvoja, ovat steroideja. Ne ovat hiilirenkaita, jotka on liitetty neljään ryhmään. Kolesteroli on membraani läsnä oleva steroidi ja erityisen runsas nisäkkäiden ja bakteerien.

Lipidilautat

Eukaryoottisten organismien kalvoilla on erityisiä alueita, joihin kolesteroli ja sfingolipidit ovat keskittyneet. Nämä domeenit tunnetaan myös lipidilauttoina.

Näillä alueilla niissä on myös erilaisia ​​proteiineja, joiden toiminnot ovat solun signalointia. Lipidikomponenttien uskotaan moduloivan lauttojen proteiinikomponentteja.

Kalvoproteiinit

Sarja proteiineja ankkuroituu plasmamembraaniin. Ne voivat olla kiinteitä, kiinnittyneitä lipideihin tai sijaitsevat reunalla.

Integraalit kulkevat kalvon läpi. Siksi niillä on oltava hydrofiilisiä ja hydrofobisia proteiinidomeeneja ollakseen vuorovaikutuksessa kaikkien komponenttien kanssa.

Proteiineissa, jotka on ankkuroitu lipideihin, hiiliketju on ankkuroitu yhteen kalvokerrokseen. Proteiini ei todellakaan pääse kalvoon.

Viimeiseksi, perifeeriset eivät ole vuorovaikutuksessa suoraan kalvon hydrofobisen alueen kanssa. Pikemminkin ne voidaan kiinnittää integroidulla proteiinilla tai polaaripäillä. Ne voivat sijaita kalvon molemmilla puolilla.

Proteiinien prosentuaalinen osuus kussakin kalvossa vaihtelee suuresti: 20%: sta neuroneissa 70%: iin mitokondriokalvossa, koska se tarvitsee suuren määrän proteiinielementtejä siellä tapahtuvien metabolisten reaktioiden toteuttamiseksi.

Viitteet

1. Kraft, ML (2013). Plasmamembraanin organisointi ja toiminta: siirtyminen lipidilauttojen ohi. Solujen molekyylibiologia, 24 (18), 2765 - 2768.
2. Lodish, H. (2002). Solun molekyylibiologia. 4. painos. Garland-tiede
3. Lodish, H. (2005). Solu- ja molekyylibiologia. Panamerican Medical Ed.
4. Lombard, J. (2014). Kerran solumembraanit: 175 vuotta solurajojen tutkimusta. Biologia suora, 9 (1), 32.
5. Thibodeau, GA, Patton, KT, & Howard, K. (1998). Rakenne ja toiminta. Elsevier Espanja.