De biomembranen Het zijn structuren van voornamelijk lipidische aard, zeer dynamisch en selectief, die deel uitmaken van de cellen van alle levende wezens. In wezen zijn ze verantwoordelijk voor het vaststellen van de grenzen tussen het leven en de extracellulaire ruimte, naast het op een gecontroleerde manier beslissen wat de cel kan binnenkomen en verlaten..
De eigenschappen van het membraan (zoals vloeibaarheid en permeabiliteit) worden direct bepaald door het type lipide, de verzadiging en lengte van deze moleculen. Elk type cel heeft een membraan met een karakteristieke samenstelling van lipiden, eiwitten en koolhydraten, waardoor het zijn functies kan uitoefenen..
Artikel index
Het momenteel geaccepteerde model voor het beschrijven van de structuur van biologische membranen wordt "vloeistofmozaïek" genoemd. Het werd in 1972 ontwikkeld door onderzoekers S. Jon Singer en Garth Nicolson.
Een mozaïek is de vereniging van verschillende heterogene elementen. In het geval van membranen bevatten deze elementen verschillende soorten lipiden en eiwitten. Deze componenten zijn niet statisch: integendeel, het membraan kenmerkt zich door extreem dynamisch, waar lipiden en eiwitten constant in beweging zijn. '
In sommige gevallen kunnen we koolhydraten vinden die zijn verankerd aan sommige eiwitten of aan de lipiden die het membraan vormen. Vervolgens zullen we de belangrijkste componenten van de membranen onderzoeken.
Lipiden zijn biologische polymeren die zijn opgebouwd uit koolstofketens, waarvan het belangrijkste kenmerk de onoplosbaarheid in water is. Hoewel ze meerdere biologische functies vervullen, is de meest opvallende hun structurele rol in membranen.
De lipiden die biologische membranen kunnen vormen, zijn samengesteld uit een apolair deel (onoplosbaar in water) en een polair deel (oplosbaar in water). Dit soort moleculen staat bekend als amfipatisch. Deze moleculen zijn fosfolipiden.
Wanneer fosfolipiden in contact komen met water, is het polaire deel degene die er daadwerkelijk mee in contact komt. Daarentegen werken de hydrofobe "staarten" met elkaar samen en proberen ze uit de vloeistof te ontsnappen. In oplossing kunnen lipiden twee organisatiestructuren krijgen: micellen of lipidedubbellagen.
Micellen zijn kleine aggregaten van lipiden, waarbij de poolkoppen gegroepeerd zijn "kijkend" naar het water en de staarten gegroepeerd zijn in de bol. Bilagen, zoals hun naam al aangeeft, zijn twee lagen fosfolipiden waarbij de koppen naar het water zijn gericht en de staarten van elk van de lagen met elkaar in wisselwerking staan..
Deze formaties komen op een bepaalde manier voor spontaan. Dat wil zeggen, er is geen energie nodig om de vorming van micellen of dubbellagen te stimuleren..
Deze amfipatische eigenschap is zonder twijfel de belangrijkste van bepaalde lipiden, omdat het de compartimentering van het leven mogelijk maakte.
In termen van hun lipidesamenstelling zijn niet alle biologische membranen hetzelfde. Deze variëren in termen van de lengte van de koolstofketen en de verzadiging daartussen..
Met verzadiging we verwijzen naar het aantal bindingen dat bestaat tussen de koolstofatomen. Als er dubbele of drievoudige bindingen zijn, is de ketting onverzadigd.
De lipidesamenstelling van het membraan bepaalt de eigenschappen, met name de vloeibaarheid. Als er dubbele of drievoudige bindingen zijn, "draaien" de koolstofketens, waardoor er spaties ontstaan en de vetophoping wordt verminderd..
Knikken verminderen het contactoppervlak met aangrenzende staarten (met name de van der Waals-interactiekrachten), waardoor de barrière verzwakt.
Als daarentegen de ketenverzadiging wordt verhoogd, zijn de van der Waals-interacties veel sterker, waardoor de dichtheid en sterkte van het membraan toeneemt. Evenzo kan de sterkte van de barrière worden vergroot als de koolwaterstofketen in lengte toeneemt..
Cholesterol is een ander type lipide dat wordt gevormd door de fusie van vier ringen. De aanwezigheid van dit molecuul helpt ook om de vloeibaarheid en permeabiliteit van het membraan te moduleren. Deze eigenschappen kunnen ook worden beïnvloed door externe variabelen, zoals temperatuur..
In een normale cel bestaat iets minder dan de helft van de samenstelling van het membraan uit eiwitten. Deze kunnen op verschillende manieren in de lipidenmatrix worden ingebed: volledig ondergedompeld, dat wil zeggen integraal; of perifeer, waar slechts een deel van het eiwit is verankerd aan lipiden.
Eiwitten worden door sommige moleculen gebruikt als kanalen of transporters (van de actieve of passieve route) om grote, hydrofiele moleculen te helpen de selectieve barrière te passeren. Het meest opvallende voorbeeld is het eiwit dat werkt als een natrium-kaliumpomp.
Koolhydraten kunnen aan de twee bovengenoemde moleculen worden gehecht. Ze worden meestal rond de cel aangetroffen en spelen een rol bij celmarkering, herkenning en communicatie in het algemeen..
Cellen van het immuunsysteem gebruiken dit type markering bijvoorbeeld om te onderscheiden wat van henzelf is en wat vreemd is, en zo weten welke cel moet worden aangevallen en welke niet..
Hoe worden de grenzen van het leven bepaald? Door middel van biomembranen. Membranen van biologische oorsprong zijn verantwoordelijk voor het afbakenen van de cellulaire ruimte in alle levensvormen. Deze eigenschap van compartimentering is essentieel voor het genereren van levende systemen.
Op deze manier kan een andere omgeving binnen de cel worden gecreëerd, met de nodige concentraties en bewegingen van materialen die optimaal zijn voor organische wezens..
Bovendien stellen biologische membranen ook grenzen in de cel, die de typische compartimenten van eukaryote cellen voortbrengen: mitochondriën, chloroplasten, vacuolen, enz..
Levende cellen hebben een constante invoer en uitvoer van bepaalde elementen nodig, bijvoorbeeld ionenwisseling met de extracellulaire omgeving en uitscheiding van afvalstoffen..
De aard van het membraan maakt het permeabel voor bepaalde stoffen en ondoordringbaar voor andere. Om deze reden fungeert het membraan, samen met de eiwitten erin, als een soort moleculaire "poortwachter" die de uitwisseling van materialen met de omgeving orkestreert..
Kleine moleculen, die niet polair zijn, kunnen zonder problemen het membraan passeren. Daarentegen, hoe groter het molecuul en hoe polair het is, hoe moeilijker de stap is, evenredig..
Om een specifiek voorbeeld te geven: een zuurstofmolecuul kan een miljard keer sneller door een biologisch membraan reizen dan een chloride-ion..
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.