Биологична мембрана: Разлика между версии
м без right/дясно в картинки (x1) |
м замяна с n-тире; козметични промени |
||
Ред 1: | Ред 1: | ||
[[ |
[[Файл:Phospholipids aqueous solution structures.svg|мини|200px|Напречен разрез на структури образувани от фосфолипиди във воден разтвор.]] |
||
'''Биологична мембрана''' или '''биомембрана''' е бариера, създадена от амфипатен слой, който играе ролята на опаковка ''във'' или ''около'' клетката. |
'''Биологична мембрана''' или '''биомембрана''' е бариера, създадена от амфипатен слой, който играе ролята на опаковка ''във'' или ''около'' клетката. Почти винаги е направен от фосфолипиди, образуващи двоен слой (двупластова ципа), като включват холестерол, интегрални мембранни протеини действуващи като йонни канали, аквапори и йонни помпи.<ref>Neurophysiological basis of movement. '''Mark L. Latash''' 2007. isbn0736063676</ref> |
||
==Функция== |
== Функция == |
||
Мембраната дефинира обхванатото от нея |
Мембраната дефинира обхванатото от нея [[клетка|клетъчно]] или компартментно пространство в клетката, за поддържане на определена [[биохимия|биохимична]] среда различна от заобикалящата я. Например, мембраните на пероксизомите обгръщат [[пероксид]]ните молекули, предотвратявайнки изтичането им в [[цитозол]]а и повреждането на [[клетъчни органели|клетъчните органели]]. Органели, дефинирани от мембрани, се наричат мембранни или мембранозни органели. |
||
Най-важното качество на биомембраната е нейната [[избирателна пропускливост]]. Избирателната пропускливост на клетъчната мембрана се дължи най-вече на мембранните протеини: рецептори, транспортери, котранспортери и канали. Това ще рече, че размера, [[електрически заряд|електрическия заряд]], химическите свойства на [[атом]]ите, [[йон]]ите и [[молекула|молекулите]], опитващи се да проникнат в клетката или в органелите, се преценяват грижливо, преди да им се позволи да прекосят границата. |
Най-важното качество на биомембраната е нейната [[избирателна пропускливост]]. Избирателната пропускливост на клетъчната мембрана се дължи най-вече на мембранните протеини: рецептори, транспортери, котранспортери и канали. Това ще рече, че размера, [[електрически заряд|електрическия заряд]], химическите свойства на [[атом]]ите, [[йон]]ите и [[молекула|молекулите]], опитващи се да проникнат в клетката или в органелите, се преценяват грижливо, преди да им се позволи да прекосят границата. От есенциално значение е дали биомембраната ще има ефективност в ограждането на клетката от околната ѝ среда. Биомембраните имат определена еластичност. Ако частица е прекалено голяма, за да влезе в клетката, тя бива поета чрез ендоцитоза. |
||
Друга основна функция на клетъчната мембрана е нейната функция на [[кондензатор]]. Двойният слой фосфолипиди разделят електрично външната от вътршната клетъчна среда, което позволява на клетката да създаде [[електрохимичен градиент]]. Благодарение на електрохимичния градиент е възможна електрическата активност на клетките: неврони, сърдечни, мускулни клетки и др. С изучаването на елекрическата активност на клетки, тъкани, органи и организми се занимава [[електрофизиология]]та. |
Друга основна функция на клетъчната мембрана е нейната функция на [[кондензатор]]. Двойният слой фосфолипиди разделят електрично външната от вътршната клетъчна среда, което позволява на клетката да създаде [[електрохимичен градиент]]. Благодарение на електрохимичния градиент е възможна електрическата активност на клетките: неврони, сърдечни, мускулни клетки и др. С изучаването на елекрическата активност на клетки, тъкани, органи и организми се занимава [[електрофизиология]]та. |
||
==Модели== |
== Модели == |
||
Правени са многобройни опити да се обясни чрез теоретичен модел структурата на биологичните мембрани, още отпреди доказването на тяхното съществуване през 1930 г. |
Правени са многобройни опити да се обясни чрез теоретичен модел структурата на биологичните мембрани, още отпреди доказването на тяхното съществуване през 1930 г. |
||
===Ранни хипотези=== |
=== Ранни хипотези === |
||
*1899 г., Е. Обертон |
* 1899 г., Е. Обертон – хипотеза за наличието на граничен слой на клетката. Основава се на наблюдаваните избирателни свойства на клетката при осмоза. Предполага външен липиден слой, съдържащ холестерол, мастни киселини и лецитин. |
||
*1931 г., Дж. Плове |
* 1931 г., Дж. Плове – предполага еластичност на външния слой. Обособява го от вътрешното съдържимо и го нарича мембрана. |
||
*1925 г., Гьортер и Грендел |
* 1925 г., Гьортер и Грендел – предлагат идеята за двоен липиден слой, в който полярните главици на липидите от всеки слой са насочени съответно към вътрешността на клетката и към външното пространство. До този извод стигат, като извличат мембрана на еритроцит, разстилат съставящите я липиди на един слой и установяват, че площта му е два пъти по-голяма от площта на еритроцита. |
||
===Интерфазов модел=== |
=== Интерфазов модел === |
||
1935 г., Даниели и Харви |
1935 г., Даниели и Харви – допълват идеята за двойния липиден слой с наличието на белтъци. Те намаляват напрежението на границата между водната и липидната фаза до измерените стойности. |
||
===Модел „сандвич“=== |
=== Модел „сандвич“ === |
||
1935 г., Даниели и Даусън |
1935 г., Даниели и Даусън – Доразвиват интерфазовия модел. Предполагат наличието на хидратирани белтъци и от двете страни на липдния бислой. Не е уточнена дебелината на мембраната. Този модел е статичен, симетричен и универсален. |
||
===Модер на унитарната биологична мембрана=== |
=== Модер на унитарната биологична мембрана === |
||
1959 г., Дж. Робертсън |
1959 г., Дж. Робертсън – използва наблюдения с електронен микроскоп, с който за първи път могат да се видят клетъчни мембрани като три слоя. предлага хипотезата за мембрана, дебела 7.5нм и състояща се от липиден бислой от 3.5нм и два белтъчни слоя от по 2нм, покриващи полярните главици на липидите от двете страни на мембраната. Този модел предполага да е универсален за всяка клетка, статичен, и с известна асиметрия между слоевете. Но не обяснява функциите за транспорт през мембраната. |
||
===Течно-мозаечен модел (липидно езеро)=== |
=== Течно-мозаечен модел (липидно езеро) === |
||
1972 г., С. Синджър и Г. Никълсън |
1972 г., С. Синджър и Г. Никълсън – основан е на липидния бислой, но в него са и потопени глобуларни белтъци, които „плуват“ в него. Тези белтъци притежават амфипатичен характер, т.е. едни участъци от тях са хидрофилни и излизат от липидния слой, а други са хидрофобни и са потопени в липидната фаза. Този модел има морфологична и функционална асиметрия на мембраните и динамичност в белтъчния състав. Неуниверсален модел – приложим е за мембрани с по-голямо съдържание на липиди. |
||
===Бимодален белтъчен модел (белтъчен кристал)=== |
=== Бимодален белтъчен модел (белтъчен кристал) === |
||
1970 г., Вандеркоой и Грийн; 1972 г., Грийн и Брухер |
1970 г., Вандеркоой и Грийн; 1972 г., Грийн и Брухер – добавят към модела на липидното езеро участъци, в които липидният бислой е заместен с белтъчен кристал – бислой от белтъци с поведение на мембранни липиди, благодарение на разполагане на съответстващи хидрофилни и хидрофобни участъци. Белтъчните кристали образуват здрава и неподвижна „рамка“, за която са закрепени и обездвижени рецепторни белтъци. Този модел е динамичен, асиметричен и неуниверсален – приложим е за мембрани с високо съдържание на специфичните белтъци, участващи в белтъчните кристали, например [[спектрин]]. |
||
Понякога в една и съща мембрана може да има различни участъци, структурирани едни според модела на белтъчния кристал, а други според модела на липидното езеро. |
Понякога в една и съща мембрана може да има различни участъци, структурирани едни според модела на белтъчния кристал, а други според модела на липидното езеро. |
||
==Мембранен генезис== |
== Мембранен генезис == |
||
Въпреки, че преобладаващото количество мембрани в клетката постоянно се рециклира, се наблюдава и синтез на нови мембрани и тяхното разрушаване. За синтеза им е необходима мембрана-матрица, по която да се възстанови асиметричната |
Въпреки, че преобладаващото количество мембрани в клетката постоянно се рециклира, се наблюдава и синтез на нови мембрани и тяхното разрушаване. За синтеза им е необходима мембрана-матрица, по която да се възстанови асиметричната ѝ структура. В извънклетъчни условия мембранните компоненти могат да се самоорганизират в протомембрани, но те нямат специфичната асиметричност на биомембраните в клетката. |
||
Версия от 20:16, 8 ноември 2018
Биологична мембрана или биомембрана е бариера, създадена от амфипатен слой, който играе ролята на опаковка във или около клетката. Почти винаги е направен от фосфолипиди, образуващи двоен слой (двупластова ципа), като включват холестерол, интегрални мембранни протеини действуващи като йонни канали, аквапори и йонни помпи.[1]
Функция
Мембраната дефинира обхванатото от нея клетъчно или компартментно пространство в клетката, за поддържане на определена биохимична среда различна от заобикалящата я. Например, мембраните на пероксизомите обгръщат пероксидните молекули, предотвратявайнки изтичането им в цитозола и повреждането на клетъчните органели. Органели, дефинирани от мембрани, се наричат мембранни или мембранозни органели.
Най-важното качество на биомембраната е нейната избирателна пропускливост. Избирателната пропускливост на клетъчната мембрана се дължи най-вече на мембранните протеини: рецептори, транспортери, котранспортери и канали. Това ще рече, че размера, електрическия заряд, химическите свойства на атомите, йоните и молекулите, опитващи се да проникнат в клетката или в органелите, се преценяват грижливо, преди да им се позволи да прекосят границата. От есенциално значение е дали биомембраната ще има ефективност в ограждането на клетката от околната ѝ среда. Биомембраните имат определена еластичност. Ако частица е прекалено голяма, за да влезе в клетката, тя бива поета чрез ендоцитоза.
Друга основна функция на клетъчната мембрана е нейната функция на кондензатор. Двойният слой фосфолипиди разделят електрично външната от вътршната клетъчна среда, което позволява на клетката да създаде електрохимичен градиент. Благодарение на електрохимичния градиент е възможна електрическата активност на клетките: неврони, сърдечни, мускулни клетки и др. С изучаването на елекрическата активност на клетки, тъкани, органи и организми се занимава електрофизиологията.
Модели
Правени са многобройни опити да се обясни чрез теоретичен модел структурата на биологичните мембрани, още отпреди доказването на тяхното съществуване през 1930 г.
Ранни хипотези
- 1899 г., Е. Обертон – хипотеза за наличието на граничен слой на клетката. Основава се на наблюдаваните избирателни свойства на клетката при осмоза. Предполага външен липиден слой, съдържащ холестерол, мастни киселини и лецитин.
- 1931 г., Дж. Плове – предполага еластичност на външния слой. Обособява го от вътрешното съдържимо и го нарича мембрана.
- 1925 г., Гьортер и Грендел – предлагат идеята за двоен липиден слой, в който полярните главици на липидите от всеки слой са насочени съответно към вътрешността на клетката и към външното пространство. До този извод стигат, като извличат мембрана на еритроцит, разстилат съставящите я липиди на един слой и установяват, че площта му е два пъти по-голяма от площта на еритроцита.
Интерфазов модел
1935 г., Даниели и Харви – допълват идеята за двойния липиден слой с наличието на белтъци. Те намаляват напрежението на границата между водната и липидната фаза до измерените стойности.
Модел „сандвич“
1935 г., Даниели и Даусън – Доразвиват интерфазовия модел. Предполагат наличието на хидратирани белтъци и от двете страни на липдния бислой. Не е уточнена дебелината на мембраната. Този модел е статичен, симетричен и универсален.
Модер на унитарната биологична мембрана
1959 г., Дж. Робертсън – използва наблюдения с електронен микроскоп, с който за първи път могат да се видят клетъчни мембрани като три слоя. предлага хипотезата за мембрана, дебела 7.5нм и състояща се от липиден бислой от 3.5нм и два белтъчни слоя от по 2нм, покриващи полярните главици на липидите от двете страни на мембраната. Този модел предполага да е универсален за всяка клетка, статичен, и с известна асиметрия между слоевете. Но не обяснява функциите за транспорт през мембраната.
Течно-мозаечен модел (липидно езеро)
1972 г., С. Синджър и Г. Никълсън – основан е на липидния бислой, но в него са и потопени глобуларни белтъци, които „плуват“ в него. Тези белтъци притежават амфипатичен характер, т.е. едни участъци от тях са хидрофилни и излизат от липидния слой, а други са хидрофобни и са потопени в липидната фаза. Този модел има морфологична и функционална асиметрия на мембраните и динамичност в белтъчния състав. Неуниверсален модел – приложим е за мембрани с по-голямо съдържание на липиди.
Бимодален белтъчен модел (белтъчен кристал)
1970 г., Вандеркоой и Грийн; 1972 г., Грийн и Брухер – добавят към модела на липидното езеро участъци, в които липидният бислой е заместен с белтъчен кристал – бислой от белтъци с поведение на мембранни липиди, благодарение на разполагане на съответстващи хидрофилни и хидрофобни участъци. Белтъчните кристали образуват здрава и неподвижна „рамка“, за която са закрепени и обездвижени рецепторни белтъци. Този модел е динамичен, асиметричен и неуниверсален – приложим е за мембрани с високо съдържание на специфичните белтъци, участващи в белтъчните кристали, например спектрин.
Понякога в една и съща мембрана може да има различни участъци, структурирани едни според модела на белтъчния кристал, а други според модела на липидното езеро.
Мембранен генезис
Въпреки, че преобладаващото количество мембрани в клетката постоянно се рециклира, се наблюдава и синтез на нови мембрани и тяхното разрушаване. За синтеза им е необходима мембрана-матрица, по която да се възстанови асиметричната ѝ структура. В извънклетъчни условия мембранните компоненти могат да се самоорганизират в протомембрани, но те нямат специфичната асиметричност на биомембраните в клетката.
Видове биологична мембрана
Вижте също
- мембранни мастни молекули
- Ендомембранна система разделяща клетките на органели
- външна мембрана или вътрешна мембрана на органелите
- биофилм
- мембранен протеин
- осмоза
Източници
- ↑ Neurophysiological basis of movement. Mark L. Latash 2007. isbn0736063676
Тази страница частично или изцяло представлява превод на страницата Biological membrane в Уикипедия на английски. Оригиналният текст, както и този превод, са защитени от Лиценза „Криейтив Комънс – Признание – Споделяне на споделеното“, а за съдържание, създадено преди юни 2009 година – от Лиценза за свободна документация на ГНУ. Прегледайте историята на редакциите на оригиналната страница, както и на преводната страница, за да видите списъка на съавторите.
ВАЖНО: Този шаблон се отнася единствено до авторските права върху съдържанието на статията. Добавянето му не отменя изискването да се посочват конкретни източници на твърденията, които да бъдат благонадеждни. |