Клетка - Плазмени мембрани
Биологични мембрани
Взаимодействията на клетката с околната среда са сред най-важните дейности, които тя извършва и без тях живота й не може да съществува. Тези жизненоважни взаимодействия се извършват и контролират от плазмените (биологичните) мембрани.
Всяка плазмена мембрана е изградена от двоен фосфолипиден слой с потопени в него глобуларни протеини.
В този модел, наричан течно-мозаичен модел, фосфолипидните молекули формират полутечен двоен слой, а белтъчните молекули са мозаично разхвърляни в него.
Компоненти на клетъчната мембрана
Еукариотните клетки съдържат много, различни мембрани, които макар че не са идентични имат една и съща фундаментална структура. Всички клетъчни мембрани са изградени от следните четири компонента:
1. Двоен фосфолипиден слой
2. Трансмембранни протеини
3. Мрежа от поддържащи протеини
4. Повърхностни протеини и гликопротеини
1. Двоен фосфолипиден слой
Всяка клетъчна мембрана е изградена от фосфолипиден бислой, който осигурява пластичен матрикс за протеините и ограничава пропускливостта на мембраната.
Фосфолипидите са сложни молекули, гръбнак на които е молекула глицерол с прикрепени към нея две мастни киселини (неполярни и съответно силно хидрофобни) и фосфорилиран алкохол (полярен и съответно силно хидрофилен). Понеже фосфорилираният алкохол обикновено е разположен от едната страна на молекулата, а двете въглеводородни вериги на мастните киселини от противоположната, фосфолипидите често се изобразяват като полярна главичка с две неполярни опашки.
Когато фосфолипидни молекули бъдат поставени във вода, полярните молекули на водата отблъскват дългите неполярни опашки на фосфолипидите и те се оказват пакетирани плътно една до друга, сепарирани възможно най-далече от водата. Всяка фосфолипидна молекула се ориентира със своята полярна "главичка" навън към водата, а опашките винаги са ориентирани навътре и една към друга в бислоя. Те никога не контактуват с водата и формират неполярна бариера за водоразтворимите молекули. Фосфолипидните бислоеве възникват спонтанно и образуват или плоски слоеве или мембранни мехурчета
Фосфолипидните двойни слоеве са течни с вискозитет на зехтин. Вискозитета им се променя с промяната на температурата, като се увеличава с намаляването й.
Основно свойство на фосфолипидите е свободното им предвижване в бислоя.
2. Трансмембранни протеини
Главни компоненти на всяка мембрана е набор от протеини, потопени върху или във фосфолипидният двоен слой. Тези протеини осигуряват транспорт на вещества и информация през мембраната навътре и навън от клетката. Много от мембранните протеини не са фиксирани в постоянна позиция и могат да се движат в мембраната, както фосфолипидите. Някои мембрани имат голямо количество протеини, докато други ограничено.
3. Мрежа от поддържащи протеини
Мембраните са структурно подкрепяни от вътрешноклетъчни протеини, които определят формата на мембраната, като се свързват с актиновите филаменти на цитоскелета на клетката. Мембраните използват и мрежа от други протеини за да контролират страничното движение на някои ключови мембранни протеини, закотвяйки ги на определени места
4. Повърхностни протеини и гликопротеини
Ендоплазмената мрежа синтезира и добавя вериги от захарни молекули на мембранните протеини и липиди, създавайки т.н. гликокаликс, който е разположен само от външната страна на мембраната. Различните типове клетки имат различни гликолипиди и гликопротеини по своята повърхност и те действат като маркери за идентичността на клетките.
Функция на мембранните протеини
Независимо че клетките взаимодействат с околната среда по много различни начини, някои от тези взаимодействия директно включват мембранните протеини. Ние ще разгледаме шестте основни и ключови класа мембранни протеини и функциите които те изпълняват.
1. Транспортни протеини. Мембраните са силно избирателни, позволявайки само определени субстанции да влизат във или да напускат клетката. Транспорта на веществата се извършва през канали или чрез носители, по или срещу градиента на концентрация с участието на транспортните протеини.
2. Ензими. Клетките извършват много химични реакции върху вътрешната страна на плазмената мембрана, използвайки ензимите прикрепени към нея.
3. Рецепторни протеини. Мембраните са изключително чувствителни към химична информация, засичайки я чрез рецепторните си протеини, които действат като детектори.
4. Идентификационни маркери. Разположени са по външната повърхност на клетъчната мембрана и идентифицират клетката пред другите клетки. Повечето клетъчни типове притежават свои собствени комбинации от рецепторни протеини характерни само за съответния тип клетки.
5. Протеини за клетъчно свързване. Клетките използват специфични протеини за да се свързват една с друга. Някои от тези връзки са трайни, а други временни.
6. Протеини за прикрепване към цитоскелета. Протеините, които взаимодействат с другите клетки, често са закотвени към цитоскелета посредством прикрепящи протеини.
