Plazma membrana je lipidni dvosloj sa proteinima, jonskim kanalima i receptorskim molekulima ugrađenim u njenu debljinu. Ovo je mehanička barijera koja odvaja citoplazmu ćelije od pericelularnog prostora, a istovremeno je jedina veza sa spoljašnjom sredinom. Stoga je plazmolema jedna od najvažnijih struktura ćelije, a njene funkcije joj omogućavaju postojanje i interakciju sa drugim grupama ćelija.
Pregled funkcija citoleme
Plazma membrana u obliku u kojem je prisutna u životinjskoj ćeliji karakteristična je za mnoge organizme iz različitih carstava. Bakterije i protozoe, čiji su organizmi predstavljeni jednom ćelijom, imaju citoplazmatsku membranu. A životinje, gljive i biljke kao višećelijski organizmi ga nisu izgubile u procesu evolucije. Međutim, u različitim carstvima živih organizamacitolema je nešto drugačija, iako su njene funkcije i dalje iste. Mogu se podijeliti u tri grupe: razgraničenje, transport i komunikacija.
Grupa razgraničavajućih funkcija uključuje mehaničku zaštitu ćelije, održavanje njenog oblika, zaštitu od vanćelijske sredine. Membrana ima transportnu grupu funkcija zbog prisustva specifičnih proteina, jonskih kanala i nosilaca određenih supstanci. Komunikativne funkcije citoleme uključuju funkciju receptora. Na površini membrane nalazi se skup receptorskih kompleksa, preko kojih ćelija učestvuje u mehanizmima humoralnog prenosa informacija. Međutim, takođe je važno da plazmolema okružuje ne samo ćeliju, već i neke od njenih membranskih organela. U njima ona igra istu ulogu kao i u slučaju cijele ćelije.
Funkcija barijere
Barijerske funkcije plazma membrane su višestruke. Štiti unutrašnju sredinu ćelije sa dominantnom koncentracijom hemikalija od njene promene. U rastvorima se javlja difuzija, odnosno samoizjednačavanje koncentracije između medija sa različitim sadržajem određenih supstanci u njima. Plazmalema samo blokira difuziju sprečavajući protok tečnosti i jona u bilo kom pravcu. Dakle, membrana ograničava citoplazmu određenom koncentracijom elektrolita iz pericelularnog okruženja.
Druga manifestacija barijerne funkcije plazma membrane je zaštita od jakih kiselih i jakih alkalnih sredina. Izgrađena plazma membranatako da su hidrofobni krajevi molekula lipida okrenuti prema van. Stoga često pravi razliku između intracelularnog i ekstracelularnog okruženja s različitim pH vrijednostima. Neophodan je za život ćelija.
Barijerna funkcija membrana organela
Barijerne funkcije plazma membrane su također različite jer zavise od njene lokacije. Konkretno, kariolema, odnosno lipidni dvosloj jezgre, štiti ga od mehaničkih oštećenja i odvaja nuklearno okruženje od citoplazmatskog. Štoviše, vjeruje se da je kariolema neraskidivo povezana s membranom endoplazmatskog retikuluma. Stoga se cijeli sistem smatra kao jedno spremište nasljednih informacija, sistem za sintezu proteina i klaster post-translacijske modifikacije proteinskih molekula. Membrana endoplazmatskog retikuluma je neophodna za održavanje oblika unutarćelijskih transportnih kanala kroz koje se kreću molekuli proteina, lipida i ugljikohidrata.
Mitohondrijska membrana štiti mitohondrije, dok plastidna membrana štiti hloroplaste. Lizosomska membrana također igra ulogu barijere: unutar lizosoma postoji agresivna pH okolina i reaktivne vrste kisika koje mogu oštetiti strukture unutar stanice ako tamo prodru. Membrana je, s druge strane, univerzalna barijera, koja omogućava lizozomima da "svare" čvrste čestice i ograničava mjesto djelovanja enzima.
Mehanička funkcija plazma membrane
Mehaničke funkcije plazma membrane su takođe heterogene. Prvo, plazma membrana podržavaćelijski oblik. Drugo, ograničava deformabilnost ćelije, ali ne sprečava promjenu oblika i fluidnosti. U ovom slučaju je moguće i jačanje membrane. To se događa zbog formiranja ćelijskog zida od strane protista, bakterija, biljaka i gljiva. Kod životinja, uključujući i ljudsku vrstu, ćelijski zid je najjednostavniji i predstavljen je samo glikokaliksom.
U bakterijama je glikoprotein, u biljkama je celuloza, u gljivama je hitinski. Dijatomeje čak inkorporiraju silicijum (silicijum oksid) u svoj stanični zid, što značajno povećava snagu i mehaničku otpornost ćelije. A svakom organizmu za to je potreban ćelijski zid. A sama plazmolema ima mnogo manju snagu od sloja proteoglikana, celuloze ili hitina. Nema sumnje da citolema igra mehaničku ulogu.
Također, mehaničke funkcije plazma membrane omogućavaju mitohondrijima, hloroplastima, lizosomima, jezgru i endoplazmatskom retikulumu da funkcionišu unutar ćelije i štite se od oštećenja ispod praga. Ovo je tipično za svaku ćeliju koja ima ove membranske organele. Štaviše, plazma membrana ima citoplazmatske izrasline kroz koje se stvaraju međućelijski kontakti. Ovo je primjer implementacije mehaničke funkcije plazma membrane. Zaštitna uloga membrane je također osigurana prirodnom otpornošću i fluidnošću lipidnog dvosloja.
Komunikativna funkcija citoplazmatske membrane
Transport i prijem su među komunikacijskim funkcijama. Oveoba kvaliteta su karakteristična za plazma membranu i kariolemu. Membrana organela nema uvijek receptore ili je prožeta transportnim kanalima, ali kariolema i citolema imaju ove formacije. Preko njih se realizuju ove komunikativne funkcije.
Transport se realizuje pomoću dva moguća mehanizma: trošenjem energije, odnosno aktivnim putem i bez trošenja, jednostavnom difuzijom. Međutim, stanica također može transportirati tvari fagocitozom ili pinocitozom. Ovo se ostvaruje hvatanjem oblaka tečnih ili čvrstih čestica izbočinama citoplazme. Tada ćelija, kao svojim rukama, hvata česticu ili kap tečnosti, uvlačeći je i formirajući oko sebe citoplazmatski sloj.
Aktivni transport, difuzija
Aktivni transport je primjer selektivnog unosa elektrolita ili nutrijenata. Kroz specifične kanale predstavljene proteinskim molekulima koji se sastoje od nekoliko podjedinica, tvar ili hidratizirani ion prodire u citoplazmu. Joni mijenjaju potencijale, a hranjive tvari se ugrađuju u metaboličke krugove. I sve ove funkcije plazma membrane u ćeliji aktivno doprinose njenom rastu i razvoju.
Rastvorljivost u lipidima
Visoko diferencirane ćelije kao što su nervne, endokrine ili mišićne ćelije koriste ove jonske kanale za stvaranje potencijala mirovanja i akcije. Nastaje zbog osmotske i elektrohemijske razlike, a tkiva dobijaju sposobnost kontrakcije,generirati ili provoditi impuls, odgovarati na signale ili ih prenositi. Ovo je važan mehanizam za razmjenu informacija između stanica, koji je u osnovi nervne regulacije funkcija cijelog organizma. Ove funkcije plazma membrane životinjske ćelije obezbeđuju regulaciju vitalne aktivnosti, zaštitu i kretanje celog organizma.
Neke supstance mogu čak i prodreti kroz membranu, ali to je tipično samo za molekule lipofilnih molekula rastvorljivih u mastima. Oni se jednostavno rastvaraju u dvosloju membrane, lako ulazeći u citoplazmu. Ovaj transportni mehanizam je tipičan za steroidne hormone. A hormoni peptidne strukture nisu u stanju da prodru kroz membranu, iako prenose i informacije ćeliji. Ovo se postiže prisustvom receptorskih (integralnih) molekula na površini plazmaleme. Povezani biohemijski mehanizmi prenosa signala u jezgro, zajedno sa mehanizmom direktnog prodiranja lipidnih supstanci kroz membranu, čine jednostavniji sistem humoralne regulacije. A sve ove funkcije integralnih proteina plazma membrane potrebne su ne samo jednoj ćeliji, već i cijelom organizmu.
Tabela funkcija citoplazmatske membrane
Najvizuelniji način da se istaknu funkcije plazma membrane je tabela koja ukazuje na njenu biološku ulogu za ćeliju u cjelini.
| Struktura | Funkcija | Biološka uloga |
| Citoplazmatska membrana u obliku lipidnog dvosloja saizvana locirani hidrofobni krajevi, opremljeni receptorskim kompleksima integralnih i površinskih proteina | Mehanički | Održava ćelijski oblik, štiti od mehaničkih efekata ispod praga, čuva ćelijski integritet |
| Transport | Prenosi tečne kapljice, čvrste čestice, makromolekule i hidratizirane jone u ćeliju sa ili bez potrošnje energije | |
| Receptor | Na svojoj površini ima receptorske molekule koji služe za prijenos informacija do jezgra | |
| Lepilo | Zbog izbočina citoplazme, susjedne ćelije stvaraju kontakte jedna s drugom | |
| Elektrogeni | Pruža uslove za stvaranje akcionog potencijala i potencijala odmora ekscitabilnih tkiva |
Ova tabela jasno pokazuje koje funkcije obavlja plazma membrana. Međutim, tu ulogu ima samo ćelijska membrana, odnosno lipidni dvosloj koji okružuje cijelu ćeliju. Unutar njega se nalaze organele, koje takođe imaju membrane. Njihove uloge treba navesti.
Funkcije plazma membrane: shema
Sljedeće organele razlikuju se po prisutnosti membrana u ćeliji: jezgro, hrapavi i glatki endoplazmatski retikulum, Golgijev kompleks, mitohondrije, hloroplasti, lizozomi. U svakom odovih organela, membrana igra ključnu ulogu. Možete to razmotriti koristeći primjer tabelarne šeme.
| Organela i membrana | Funkcija | Biološka uloga |
| Nukleus, nuklearna membrana | Mehanički | Mehaničke funkcije plazma membrane citoplazme jezgra omogućavaju joj da zadrži svoj oblik, spriječi pojavu strukturnih oštećenja |
| Barijera | Razdvajanje nukleoplazme i citoplazme | |
| Transport | Ima transportne pore za izlazak ribozoma i glasničke RNK iz jezgra i ulazak nutrijenata, aminokiselina i azotnih baza u unutrašnjost | |
| Mitohondrija, mitohondrijalna membrana | Mehanički | Održavanje oblika mitohondrija, sprečavanje mehaničkih oštećenja |
| Transport | Ioni i energetski supstrati se prenose kroz membranu | |
| Elektrogeni | Omogućava stvaranje transmembranskog potencijala, koji je osnova proizvodnje energije u ćeliji | |
| Hloroplasti, plastidna membrana | Mehanički | Podržava oblik plastida, sprečava njihova mehanička oštećenja |
| Transport | Omogućava transport supstanci | |
| Endoplazmatski retikulum, membrana mreže | Mehanički i formirajući okruženje | Omogućava prisustvo šupljine u kojoj se odvijaju procesi sinteze proteina i njihova posttranslacijska modifikacija |
| Golgi aparat, membrana vezikula i cisterni | Mehanički i formirajući okruženje | Uloga vidi gore |
| Lizozomi, lizozomska membrana |
Mehanički Barijera |
Održavanje oblika lizosoma, sprečavanje mehaničkih oštećenja i oslobađanje enzima u citoplazmu, ograničavajući je od litičkih kompleksa |
Membrane životinjskih ćelija
Ovo su funkcije plazma membrane u ćeliji, gdje ona igra važnu ulogu za svaku organelu. Štoviše, brojne funkcije treba kombinirati u jednu - u zaštitnu. Konkretno, barijerna i mehanička funkcija kombiniraju se u zaštitnu. Štaviše, funkcije plazma membrane u biljnoj ćeliji su gotovo identične onima u životinjskoj i bakterijskoj ćeliji.
Životinjska ćelija je najkompleksnija i visoko diferencirana. Ovdje se nalazi mnogo više integralnih, poluintegralnih i površinskih proteina. Općenito, kod višećelijskih organizama struktura membrane je uvijek složenija nego kod jednoćelijskih. A koje funkcije obavlja plazma membrana određene ćelije određuje da li će biti klasifikovana kao epitelna, vezivna iliekscibilno tkivo.
