Struttura e funzioni di biomembrane

IL Biomembrane Sono principalmente strutture naturali lipidiche, molto dinamiche e selettive, che fanno parte delle cellule di tutti gli esseri viventi. In sostanza, sono responsabili di stabilire i limiti tra vita e spazio extracellulare, oltre a decidere in modo controllato cosa può entrare e lasciare la cellula.

Le proprietà della membrana (come la fluidità e la permeabilità) sono direttamente determinate dal tipo di lipidi, saturazione e lunghezza di queste molecole. Ogni tipo di cellula ha una membrana con una composizione caratteristica di lipidi, proteine ​​e carboidrati, che gli consente di svolgere le sue funzioni.

Fonte: lavoro derivato: dhatfield (talk) cell_membrane_detailed_diagram_3.SVG: *Derivative Work: Dhatfield (talk) cell_membrane_detailed_diagram.SVG: Ladyofhats mariana Ruiz [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0)] [TOC]

Struttura

Il modello che è attualmente accettato per descrivere la struttura delle membrane biologiche è chiamato "mosaico fluido". È stato sviluppato nel 1972 dai ricercatori. Jon Singer e Garth Nicolson.

Un mosaico è l'unione di diversi elementi eterogenei. Nel caso delle membrane questi elementi includono diversi tipi di lipidi e proteine. Questi componenti non sono statici: contrariamente, la membrana è caratterizzata dall'essere estremamente dinamica, in cui lipidi e proteine ​​sono in movimento costante.'

In alcuni casi possiamo trovare carboidrati ancorati ad alcune proteine ​​o lipidi che formano la membrana. Successivamente esploreremo i componenti principali delle membrane.

-Lipidi

I lipidi sono polimeri biologici formati da catene di carbonio, la cui caratteristica principale è l'insolubilità dell'acqua. Sebbene svolgano molteplici funzioni biologiche, il momento clou è il loro ruolo strutturale nelle membrane.

I lipidi in grado di formare membrane biologiche sono composti da un apolare (acqua insolubile) e un polare (solubile in acqua). Questi tipi di molecole sono noti come anfipatici. Queste molecole sono fosfolipidi.

Come si comportano i lipidi in acqua?

Quando i fosfolipidi entrano in contatto con l'acqua, la porzione polare è quella che entra davvero in contatto con esso. Al contrario, le "code" idrofobiche interagiscono tra loro, cercando di sfuggire al liquido. In soluzione, i lipidi possono acquisire due modelli organizzativi: micelle o bicapas lipidici.

Le micelle sono piccoli aggregati lipidici, dove le teste polari sono raggruppate "guardando" nell'acqua e le code lo fanno insieme all'interno della sfera. I bilapas, come suggeriscono il nome, sono due strati di fosfolipidi in cui le teste danno all'acqua e le code di ciascuno degli strati interagiscono tra loro.

Queste formazioni si verificano in un modo spontaneo. Cioè, non è necessaria l'energia che spinge la formazione di miccelas o bicapas.

Questa proprietà anfipatica è, senza dubbio, la più importante di alcuni lipidi, poiché ha permesso la compartimentazione della vita.

Non tutte le membrane sono le stesse

In termini di composizione lipidica, non tutte le membrane biologiche sono uguali. Questi variano in termini di lunghezza della catena del carbonio e saturazione tra di loro.

Con saturazione Ci riferiamo al numero di collegamenti esistenti tra i carboni. Quando ci sono collegamenti doppi o tripli, la catena è insatura.

La composizione lipidica della membrana determinerà le sue proprietà, in particolare la sua fluidità. Quando ci sono legami doppi o tripli, le catene di carbonio sono "attorcigliate", creando spazi e riducendo l'imballaggio delle linee lipidiche.

La torsione riduce la superficie di contatto con le code vicine (in particolare le forze di interazione di van der Waals), indebolendo la barriera.

Al contrario, quando la saturazione della catena è aumentata, le interazioni di van der Waals sono molto più forti, aumentando la densità e la forza della membrana. Allo stesso modo, la resistenza della barriera può essere aumentata se la catena di idrocarburi aumenta di lunghezza.

Il colesterolo è un altro tipo di lipide formato dalla fusione di quattro anelli. La presenza di questa molecola aiuta anche a modulare la fluidità e la permeabilità della membrana. Queste proprietà possono anche essere influenzate da variabili esterne, come la temperatura.

-Proteine

In una cellula normale, poco meno della metà della composizione della membrana sono proteine. Questi possono essere incorporati nella matrice lipidica in diversi modi: totalmente immerso, cioè integrale; o perifericamente, dove solo una parte della proteina è ancorata ai lipidi.

Le proteine ​​sono usate da alcune molecole come canali o trasportatori (percorso attivo o passivo) per aiutare le molecole grandi e idrofile a attraversare la barriera selettiva. L'esempio più eccezionale è la proteina che funziona come una bomba di sodio-potassio.

-Carboidrati

I carboidrati possono essere ancorati alle due molecole menzionate. Di solito stanno circondando la cellula e svolgono un ruolo nella marcatura, nel riconoscimento e nella comunicazione cellulare in generale.

Ad esempio, le cellule del sistema immunitario usano questo tipo di marcatura per differenziare il proprio altri, e quindi sapere quale cellula dovrebbe essere attaccata e quale non lo fa.

Funzioni

Fissare i limiti

Come sono stabiliti i limiti della vita? Attraverso le biomembrane. Le membrane di origine biologica sono responsabili del delimitare lo spazio cellulare in tutte le forme di vita. Questa proprietà di compartimentazione è indispensabile per la generazione di sistemi viventi.

In questo modo, un ambiente diverso può essere creato all'interno della cellula, con le concentrazioni e i movimenti dei materiali necessari che sono ottimali per gli esseri organici.

Inoltre, le membrane biologiche stabiliscono anche limiti all'interno della cellula, originando i compartimenti tipici delle cellule eucariotiche: mitocondri, cloroplasti, vacuoli, ecc.

Selettività

Le cellule viventi richiedono una produzione costante e l'ingresso di alcuni elementi, ad esempio lo scambio di ioni con l'ambiente extracellulare e l'escrezione di sostanze di rifiuti, tra gli altri.

La natura della membrana la rende permeabile a determinate sostanze e impermeabile per altre. Per questo motivo, la membrana, insieme alle proteine ​​all'interno, funge da una sorta di "portiere" molecolare che orchestra lo scambio di materiali con il mezzo.

Le molecole di piccole dimensioni, che non sono polari, possono attraversare la membrana senza alcun inconveniente. Al contrario, maggiore è la molecola e più polare, la difficoltà del passaggio è proporzionalmente aumentata.

Per dare un esempio puntuale, una molecola di ossigeno può viaggiare con una membrana biologica un miliardo di volte più velocemente di uno ione di cloruro.

Riferimenti

1. Freeman, s. (2016). Biologia. Pearson.
2. Kaiser, c. A., Krieger, m., Lodish, h., & Berk, a. (2007). Biologia cellulare molecolare. Wh Freeman.
3. Peña, a. (2013). Membrane cellulari. Fondo di cultura economica.
4. Cantante, s. J., & Nicolson, G. L. (1972). Il modello a mosaico fluido della struttura delle membrane cellulari. Scienza, 175(4023), 720-731.
5. Stein, w. (2012). Il movimento delle molecole attraverso le membrane cellulari. Elsevier.