- מאפיינים כלליים
- נזילות הממברנה
- עַקמוּמִיוּת
- חלוקת ליפידים
- מאפיינים
- מבנה והרכב
- דפוס פסיפס נוזלי
- סוגי ליפידים
- רפסודות שומנים
- חלבוני ממברנה
- הפניות
קרום הפלזמה, קרום התא, plasmalemma או קרום ציטופלסמית, הוא מבנה lipidic שמקיפה ותוחמת תאים, להיות מרכיב חיוני של הארכיטקטורה שלהם. לביוממברנות יש את התכונה של סגירת מבנה מסוים עם החיצוניות שלו. תפקידו העיקרי הוא לשמש כמחסום.
בנוסף, הוא שולט במעבר חלקיקים שיכולים להיכנס ולצאת מהם. חלבוני הממברנה פועלים כ"שערים מולקולריים "אצל שומרי סף תובעניים למדי. להרכב הממברנה יש גם תפקיד בזיהוי התא.
מבחינה מבנית, מדובר בשכבות דו צדדי המורכבות מפוספוליפידים מסודרים באופן טבעי, חלבונים ופחמימות. באופן דומה, פוספוליפיד מייצג זרחן עם ראש וזנב. הזנב מורכב משרשראות פחמן בלתי מסיסות במים, אלה מקובצות כלפי פנים.
במקום זאת הראשים הם קוטביים ונותנים לסביבה התאית המימית. ממברנות הן מבנים יציבים ביותר. הכוחות המתחזקים אותם הם של ואן דר וואלס, בין הפוספוליפידים המרכיבים אותם; זה מאפשר להם להקיף היטב את קצה התאים.
עם זאת, הם גם דינמיים ונוזלים. תכונות הממברנות משתנות בהתאם לסוג התא שניתח. לדוגמא, תאי דם אדומים חייבים להיות אלסטיים כדי לעבור דרך כלי הדם.
לעומת זאת, בנוירונים לקרום (נדן המיאלין) יש את המבנה הדרוש כדי לאפשר הולכה יעילה של דחף העצבים.
מאפיינים כלליים
מאת ג'פבלו קאד, מ- Wikimedia Commons
ממברנות הן מבנים דינאמיים המשתנים במידה רבה בהתאם לסוג התא ולהרכב השומנים שלו. הממברנות משתנות בהתאם למאפיינים אלה באופן הבא:
נזילות הממברנה
הממברנה אינה ישות סטטית, היא מתנהגת כמו נוזל. מידת הנזילות של המבנה תלויה במספר גורמים, ביניהם הרכב השומנים והטמפרטורה אליהם נחשפים הממברנות.
כאשר כל הקשרים שקיימים בשרשראות הפחמן רווים, הממברנה נוטה להתנהג כמו ג'ל והאינטראקציות של ואן דר וואלס יציבות. נהפוך הוא, כשיש קשרים כפולים, האינטראקציות קטנות יותר והנוזילות עולה.
בנוסף, ישנה השפעה של אורך שרשרת הפחמן. ככל שהוא ארוך יותר כך מתרחשות יותר אינטראקציות עם שכניה, וכך מגבירים את השטף. ככל שהטמפרטורה עולה, גם נזילות הממברנה עולה.
לכולסטרול תפקיד חיוני בוויסות הנזילות ותלוי בריכוזי הכולסטרול. כאשר התורים ארוכים, הכולסטרול פועל כמתמרץ של אותו דבר, ומוריד את הנזילות. תופעה זו מתרחשת ברמות כולסטרול תקינות.
ההשפעה משתנה כאשר רמות הכולסטרול נמוכות יותר. על ידי אינטראקציה עם זנבות השומנים, ההשפעה שהיא גורמת היא הפרדתם, הפחתת הנזילות.
עַקמוּמִיוּת
בדומה לנזילות, העקמומיות של הממברנה נקבעת על ידי השומנים המרכיבים כל קרום מסוים.
העקמומיות תלויה בגודל הראש והזנב של השומנים. בעלי זנבות ארוכים וראשים גדולים שטוחים; אלה עם ראשים קטנים יחסית נוטים להתעקם הרבה יותר מהקבוצה הקודמת.
תכונה זו חשובה בתופעות התפתחות קרום, היווצרות שלפוחית, מיקרו-וואלי, בין היתר.
חלוקת ליפידים
לשני "הסדינים" המרכיבים כל קרום - זכרו שמדובר בדו-קרביים - אין בתוכו אותו הרכב ליפידים; מסיבה זו נאמר כי ההתפלגות אינה סימטרית. לעובדה זו השלכות תפקודיות חשובות.
דוגמה ספציפית היא הרכב קרום הפלזמה של אריתרוציטים. בתאי הדם הללו נמצאים sphingomyelin ופוספטידילכולין (היוצרים קרומים בעלי נזילות יחסית גבוהה יותר) הפונים אל הצד החיצוני של התא.
ליפידים הנוטים ליצור מבנים נוזליים יותר פונים אל הציטוזול. דפוס זה לא אחריו כולסטרול, אשר מופץ פחות או יותר הומוגנית בשתי השכבות.
מאפיינים
הפונקציה של הממברנה מכל סוג תא קשורה קשר הדוק למבנה שלה. עם זאת, הם ממלאים פונקציות בסיסיות.
ביוממברנות אחראיות לתחום הסביבה התאית. באופן דומה, ישנם תאים ממברניים בתא.
לדוגמה, מיטוכונדריה וכלורופלסטים מוקפים בקרומים ומבנים אלה מעורבים בתגובות הביוכימיות המתרחשות באברונים אלה.
הממברנות מווסתות את מעבר החומרים לתא. הודות למחסום זה, החומרים הדרושים יכולים להיכנס, באופן פסיבי או פעיל (עם הצורך ב- ATP). כמו כן, חומרים לא רצויים או רעילים אינם נכנסים.
הממברנות שומרות על ההרכב היוני של התא ברמות נאותות, דרך תהליכי אוסמוזה והתפשטות. מים יכולים לזרום בחופשיות בהתאם לדרגת הריכוז שלהם. מלחים ומטבוליטים הם בעלי הובלות ספציפיות וגם מווסתים את ה- pH התא.
הודות לנוכחותם של חלבונים ותעלות על פני הממברנה, תאים שכנים יכולים לתקשר ולהחליף חומרים. באופן זה, התאים מתאחדים ורקמות נוצרות.
לבסוף, ממברנות מכילות מספר משמעותי של חלבוני איתות ומאפשרות אינטראקציה עם הורמונים, מעבירים עצביים, בין היתר.
מבנה והרכב
המרכיב הבסיסי של הממברנות הם פוספוליפידים. מולקולות אלה אמפטיות, יש להן אזור קוטבי ואזור קוטבי. הקוטב מאפשר להם לתקשר עם מים, בעוד שהזנב הוא שרשרת פחמן הידרופובית.
שיוך של מולקולות אלה מתרחש באופן ספונטני בכדור הדו-צדדי, כאשר הזנבות ההידרופוביים מתקשרים זה עם זה והראשים מכוונים כלפי חוץ.
בתא בעל חיים קטן אנו מוצאים מספר גדול של ליפידים, בסדר גודל של 10 9 מולקולות. עובי הממברנות בעובי של כ -7 ננומטר. הליבה הפנימית ההידרופובית, כמעט בכל הממברנות, תופסת עובי של 3 עד 4 ננומטר.
דפוס פסיפס נוזלי
המודל הנוכחי של ביוממברנות ידוע בשם "פסיפס נוזלי", שנוסח בשנות השבעים על ידי החוקרים זינגר וניקולסון. המודל מציע כי הממברנות עשויות לא רק מליפידים, אלא גם מפחמימות וחלבונים. המונח פסיפס מתייחס לתערובת זו.
פני הקרום הפונים אל הצד החיצוני של התא נקראים הפנים האקסופלסמטיות. לעומת זאת, הפנים הפנימיות הן הציטוזוליות.
אותה nomenclature זה חל על הביוממברנות המרכיבות את האברונים, למעט שהפנים האקסופלסמטיות במקרה זה מצביעות על פנים התא ולא אל הצד החיצוני.
השומנים המרכיבים את הממברנות אינם סטטיים. אלה יכולים להעביר, עם מידה מסוימת של חופש באזורים ספציפיים, דרך המבנה.
ממברנות מורכבות משלושה סוגים בסיסיים של ליפידים: פוספוגליצרידים, ספינגוליפידים וסטרואידים; כולם מולקולות אמפיפטיות. להלן נתאר את כל הקבוצות בפירוט:
סוגי ליפידים
הקבוצה הראשונה, המורכבת מפוספוגליצרידים, מגיעה מגליצרול -3-פוספט. הזנב, הידרופובי באופיו, מורכב משתי שרשראות חומצות שומן. אורך השרשראות משתנה: יכולות להיות בהן 16 עד 18 פחמן. הם יכולים להיות בעלי קשרים יחידים או כפולים בין הפחמימות.
סיווג המשנה של קבוצה זו ניתן לפי סוג הראש שהם מציגים. פוספטידילכולינות הם השכיחים ביותר והראש מכיל כולין. בסוגים אחרים מולקולות שונות כמו אתנולמין או סרין מקיימות אינטראקציה עם קבוצת הפוספטים.
קבוצה נוספת של פוספוגליצרידים הם פלסמלוגנים. שרשרת השומנים מקושרת לגליצרול באמצעות קשר אסטר; בתורו, יש שרשרת פחמן המקושרת ל גליצרול באמצעות קשר אתר. הם נפוצים למדי בלב ובמוח.
הספינגוליפידים מגיעים מספינגוזין. Sphingomyelin הוא ספינגוליפיד בשפע. גליקוליפידים מורכבים מראשים העשויים מסוכרים.
המחלקה השלישית והאחרונה של השומנים המרכיבים קרומים הם סטרואידים. אלה טבעות עשויות פחמניות, שחוברו לקבוצות של ארבע. כולסטרול הוא סטרואיד הקיים בקרומים ושופע במיוחד באלה של יונקים וחיידקים.
רפסודות שומנים
ישנם אזורים ספציפיים בקרומים של אורגניזמים אוקריוטיים בהם מרוכזים כולסטרול וספינגוליפידים. תחומים אלה ידועים גם בשם רפסודות שומנים.
באזורים אלה הם מאכלסים גם חלבונים שונים, שתפקידיהם איתות תאים. על פי ההערכה, רכיבי ליפידים מווסתים רכיבי חלבון ברפסודות.
חלבוני ממברנה
סדרת חלבונים מעוגנת בקרום הפלזמה. אלה יכולים להיות אינטגרליים, מעוגנים לליפידים או ממוקמים בפריפריה.
האינטגרלים עוברים דרך הממברנה. לכן עליהם להיות בעלי תחומי חלבון הידרופיליים והידרופוביים על מנת ליצור אינטראקציה עם כל המרכיבים.
בחלבונים המעוגנים לליפידים, שרשרת הפחמן מעוגנת באחת משכבות הממברנה. החלבון לא ממש נכנס לקרום.
לבסוף, ההיקפיים אינם מתקשרים באופן ישיר עם האזור ההידרופובי של הממברנה. במקום זאת, ניתן לחבר אותם באמצעות חלבון אינטגרלי או על ידי ראשי הקוטב. הם יכולים להיות ממוקמים משני צידי הממברנה.
אחוז החלבונים בכל קרום משתנה באופן נרחב: מ 20% בנוירונים ל 70% בקרום המיטוכונדריאלי, מכיוון שהוא זקוק לכמות גדולה של יסודות חלבון בכדי לבצע את התגובות המטבוליות המתרחשות שם.
הפניות
- קראפט, מ.ל. (2013). ארגון ותפקוד קרום הפלזמה: מעבר על רפסודות שומנים. ביולוגיה מולקולרית של התא, 24 (18), 2765-2768.
- Lodish, H. (2002). ביולוגיה מולקולרית של התא. מהדורה רביעית. מדע גרלנד
- Lodish, H. (2005). ביולוגיה תאית ומולקולרית. פנמריקנית רפואית אד.
- Lombard, J. (2014). פעם קרומי התא: 175 שנות מחקר בגבול התא. ביולוגיה ישירה, 9 (1), 32.
- Thibodeau, GA, Patton, KT, and Howard, K. (1998). מבנה ותפקוד. אלסביאר ספרד.