BIOMEMBRAN: STRUKTUR DAN FUNGSI - BIOLOGI - 2025

The biomembranes adalah struktur, sangat dinamik dan terpilih alam semula jadi terutamanya lipid, sebahagian daripada sel-sel semua makhluk hidup. Pada hakikatnya, mereka bertanggung jawab untuk menetapkan batas antara kehidupan dan ruang ekstraselular, selain memutuskan dengan cara terkawal apa yang boleh masuk dan meninggalkan sel.

Sifat membran (seperti kelancaran dan kebolehtelapan) secara langsung ditentukan oleh jenis lipid, ketepuan dan panjang molekul ini. Setiap jenis sel mempunyai membran dengan komposisi khas lipid, protein dan karbohidrat, yang memungkinkan untuk menjalankan fungsinya.

Sumber: karya terbitan: Dhatfield (bincang) Cell_membrane_detailed_diagram_3.svg: * karya terbitan: Dhatfield (bincang) Cell_membrane_detailed_diagram.svg: LadyofHats Mariana Ruiz

Struktur

Model yang diterima sekarang untuk menggambarkan struktur membran biologi dipanggil "mosaik cecair". Ia dikembangkan pada tahun 1972 oleh penyelidik S. Jon Singer dan Garth Nicolson.

Mozek adalah penyatuan unsur-unsur heterogen yang berbeza. Sekiranya membran, unsur-unsur ini terdiri daripada pelbagai jenis lipid dan protein. Komponen-komponen ini tidak statik: sebaliknya, membran dicirikan sebagai sangat dinamik, di mana lipid dan protein bergerak secara berterusan. '

Dalam beberapa kes, kita dapati karbohidrat berlabuh pada beberapa protein atau lipid yang membentuk membran. Selanjutnya kita akan meneroka komponen utama membran.

-Lipid

Lipid adalah polimer biologi yang terdiri daripada rantai karbon, yang ciri utamanya adalah larut dalam air. Walaupun mereka memenuhi pelbagai fungsi biologi, yang paling menonjol adalah peranan struktur mereka dalam membran.

Lipid yang mampu membentuk membran biologi terdiri daripada bahagian apolar (tidak larut dalam air) dan bahagian polar (larut dalam air). Jenis molekul ini dikenali sebagai amphipathic. Molekul ini adalah fosfolipid.

Bagaimana lipid berkelakuan di dalam air?

Apabila fosfolipid bersentuhan dengan air, bahagian kutub adalah bahagian yang sebenarnya bersentuhan dengannya. Sebaliknya, "ekor" hidrofobik saling berinteraksi, cuba melepaskan cecair. Sebagai penyelesaian, lipid dapat memperoleh dua corak organisasi: misel atau lipid bilayer.

Micelles adalah agregat kecil lipid, di mana kepala kutub dikelompokkan "melihat" air dan ekor dikelompokkan bersama di dalam sfera. Bilayers, seperti namanya, adalah dua lapisan fosfolipid di mana kepala menghadap ke air, dan ekor setiap lapisan saling berinteraksi antara satu sama lain.

Pembentukan ini berlaku secara spontan. Iaitu, tidak ada tenaga yang diperlukan untuk mendorong pembentukan misel atau bilayer.

Kekayaan amphipathic ini, tanpa keraguan, adalah yang paling penting dari lipid tertentu, kerana ia membenarkan pembahagian hidup.

Tidak semua membran sama

Dari segi komposisi lipid mereka, tidak semua membran biologi adalah sama. Ini berbeza dari segi panjang rantai karbon dan ketepuan di antara keduanya.

Dengan ketepuan kita bermaksud bilangan ikatan yang wujud antara karbon. Apabila terdapat ikatan dua atau tiga, rantai tidak tepu.

Komposisi lipid membran akan menentukan sifatnya, terutamanya kelancarannya. Apabila terdapat ikatan dua atau tiga, rantai karbon "berpusing", mewujudkan ruang dan mengurangkan kemasan ekor lipid.

Keriting mengurangkan kawasan hubungan dengan ekor tetangga (khususnya daya interaksi van der Waals), melemahkan penghalang.

Sebaliknya, apabila ketepuan rantai meningkat, interaksi van der Waals jauh lebih kuat, meningkatkan ketumpatan dan kekuatan membran. Begitu juga, kekuatan penghalang dapat ditingkatkan jika rantai hidrokarbon bertambah panjang.

Kolesterol adalah jenis lipid lain yang terbentuk oleh gabungan empat cincin. Kehadiran molekul ini juga membantu memodulasi kelancaran dan kebolehtelapan membran. Sifat-sifat ini juga dapat dipengaruhi oleh pemboleh ubah luaran, seperti suhu.

-Protein

Dalam sel normal, kurang daripada separuh komposisi membran adalah protein. Ini boleh didapati tertanam dalam matriks lipid dengan pelbagai cara: benar-benar tenggelam, iaitu, tidak terpisahkan; atau secara persisian, di mana hanya sebahagian protein yang berlabuh pada lipid.

Protein digunakan oleh beberapa molekul sebagai saluran atau pengangkut (dari jalur aktif atau pasif) untuk membantu molekul hidrofilik yang besar melintasi penghalang selektif. Contoh yang paling mencolok adalah protein yang berfungsi sebagai pam natrium-kalium.

-Karbohidrat

Karbohidrat boleh melekat pada dua molekul yang disebutkan di atas. Mereka biasanya dijumpai di sekitar sel dan berperanan dalam penandaan, pengenalan, dan komunikasi sel secara umum.

Sebagai contoh, sel-sel sistem kekebalan tubuh menggunakan penanda jenis ini untuk membezakan apa yang mereka sendiri daripada yang asing, dan dengan itu mengetahui sel mana yang harus diserang dan mana yang tidak.

ciri-ciri

Tetapkan had

Bagaimana had hidup ditetapkan? Melalui biomembran. Membran asal biologi bertanggungjawab untuk membatasi ruang sel dalam semua bentuk kehidupan. Harta kompartemen ini penting untuk penjanaan sistem kehidupan.

Dengan cara ini, persekitaran yang berbeza dapat dibuat di dalam sel, dengan kepekatan dan pergerakan bahan yang diperlukan yang optimum untuk makhluk organik.

Selain itu, membran biologi juga menetapkan had di dalam sel, yang berasal dari sel khas sel eukariotik: mitokondria, kloroplas, vakuola, dll.

Selektiviti

Sel hidup memerlukan kemasukan dan keluar unsur-unsur tertentu secara berterusan, contohnya pertukaran ion dengan persekitaran ekstraselular dan perkumuhan bahan buangan, antara lain.

Sifat membran menjadikannya telap terhadap bahan-bahan tertentu dan tidak tahan terhadap yang lain. Atas sebab ini, selaput, bersama dengan protein di dalamnya, bertindak sebagai sejenis "penjaga pintu" molekul yang mengatur pertukaran bahan dengan persekitaran.

Molekul kecil, yang tidak polar, dapat melintasi membran tanpa masalah. Sebaliknya, semakin besar molekul dan semakin polarnya, kesukaran laluan meningkat secara berkadar.

Untuk memberikan contoh tertentu, molekul oksigen dapat bergerak melalui membran biologi satu bilion kali lebih cepat daripada ion klorida.

Rujukan

1. Freeman, S. (2016). Sains biologi. Pearson.
2. Kaiser, CA, Krieger, M., Lodish, H., & Berk, A. (2007). Biologi sel molekul. WH Freeman.
3. Peña, A. (2013). Membran sel. Tabung Budaya Ekonomi.
4. Singer, SJ, & Nicolson, GL (1972). Model mozek cecair struktur membran sel. Sains, 175 (4023), 720-731.
5. Stein, W. (2012). Pergerakan molekul melintasi membran sel. Elsevier.