Membrana qelizore - një element strukturor i qelizës, që e mbron atë nga mjedisi i jashtëm. Me ndihmën e tij, ai ndërvepron me hapësirën ndërqelizore dhe është pjesë e sistemit biologjik. Membrana e saj ka një strukturë të veçantë të përbërë nga një shtresë e dyfishtë lipidike, proteina integrale dhe gjysmë integrale. Këto të fundit janë molekula të mëdha që kryejnë funksione të ndryshme. Më shpesh, ato janë të përfshira në transportin e substancave të veçanta, përqendrimi i të cilave në anët e ndryshme të membranës është i rregulluar me kujdes.
Plani i përgjithshëm i strukturës së membranës qelizore
Membrana plazmatike është një koleksion i molekulave të yndyrave dhe proteinave komplekse. Fosfolipidet e tij, me mbetjet e tyre hidrofile, ndodhen në anët e kundërta të membranës, duke formuar një shtresë të dyfishtë lipidike. Por zonat e tyre hidrofobike, të përbëra nga mbetjet e acideve yndyrore, janë kthyer nga brenda. Kjo ju lejon të krijoni një strukturë të lëngshme-kristal të lëngët që mund të ndryshojë vazhdimisht formën dhe është në ekuilibër dinamik.
Kjo veçori e strukturës ju lejon të kufizoni qelizën nga hapësira ndërqelizore, sepse membrana normalisht është e papërshkueshme nga uji dhe të gjitha substancat e tretura në të. Disa proteina komplekse integrale, molekula gjysmë integrale dhe sipërfaqësore janë zhytur në trashësinë e membranës. Nëpërmjet tyre, qeliza ndërvepron me botën e jashtme, duke ruajtur homeostazën dhe duke formuar inde biologjike integrale.
Proteinat e membranës plazmatike
Të gjitha molekulat e proteinave që ndodhen në sipërfaqe ose në trashësinë e membranës plazmatike ndahen në lloje në varësi të thellësisë së shfaqjes së tyre. Ka proteina integrale që depërtojnë në shtresën e dyfishtë lipidike, proteina gjysmë integrale që kanë origjinën në rajonin hidrofil të membranës dhe dalin jashtë, si dhe proteina sipërfaqësore të vendosura në zonën e jashtme të membranës. Molekulat integrale të proteinave përshkojnë plazmalemën në një mënyrë të veçantë dhe mund të lidhen me aparatin e receptorit. Shumë nga këto molekula përshkojnë të gjithë membranën dhe quhen transmembrane. Pjesa tjetër është e ankoruar në pjesën hidrofobike të membranës dhe ose del në sipërfaqen e brendshme ose të jashtme.
Kanale jonike qelizore
Më shpesh, kanalet jonike veprojnë si proteina komplekse integrale. Këto struktura janë përgjegjëse për transportin aktiv të substancave të caktuara brenda ose jashtë qelizës. Ato përbëhen nga disa nënnjësi proteinash dhe një vend aktiv. Kur ekspozohet ndaj një ligandi specifik në qendrën aktive, i përfaqësuar nga një grup specifikaminoacidet, ka një ndryshim në konformacionin e kanalit jonik. Një proces i tillë ju lejon të hapni ose mbyllni kanalin, duke filluar ose ndaluar transportin aktiv të substancave.
Disa kanale jonike janë të hapura shumicën e kohës, por kur merret një sinjal nga një proteinë receptori ose kur lidhet një ligand specifik, ato mund të mbyllen, duke ndaluar rrymën e joneve. Ky parim i funksionimit zbret në faktin se derisa të merret një receptor ose sinjal humoral për të ndaluar transportin aktiv të një substance të caktuar, ai do të kryhet. Sapo të merret sinjali, transporti duhet të ndalet.
Shumica e proteinave integrale që veprojnë si kanale jonike punojnë për të penguar transportin derisa një ligand specifik të ngjitet në zonën aktive. Më pas do të aktivizohet transporti i joneve, i cili do të lejojë që membrana të rimbushet. Ky algoritëm i funksionimit të kanaleve jonike është tipik për qelizat e indeve njerëzore të eksitueshme.
Llojet e proteinave të ngulitura
Të gjitha proteinat e membranës (integrale, gjysmë integrale dhe sipërfaqësore) kryejnë funksione të rëndësishme. Pikërisht për shkak të rolit të tyre të veçantë në jetën e qelizës, ato kanë një lloj të caktuar integrimi në membranën fosfolipide. Disa proteina, më shpesh këto janë kanale jonike, duhet të shtypin plotësisht plazmalemën në mënyrë që të realizojnë funksionet e tyre. Atëherë ato quhen politopike, domethënë transmembranore. Të tjerët lokalizohen nga vendi i tyre i ankorimit në zonën hidrofobike të shtresës së dyfishtë fosfolipidike, dhe zona aktive shtrihet vetëm në pjesën e brendshme ose vetëm në pjesën e jashtme.sipërfaqja e membranës qelizore. Atëherë ato quhen monotopike. Më shpesh ato janë molekula receptore që marrin një sinjal nga sipërfaqja e membranës dhe e transmetojnë atë tek një "ndërmjetës" i veçantë.
Rinovimi i proteinave integrale
Të gjitha molekulat integrale depërtojnë plotësisht në zonën hidrofobike dhe fiksohen në të në atë mënyrë që lëvizja e tyre të lejohet vetëm përgjatë membranës. Megjithatë, hyrja e proteinës në qelizë, ashtu si shkëputja spontane e molekulës së proteinës nga citolema, është e pamundur. Ekziston një variant në të cilin proteinat integrale të membranës hyjnë në citoplazmë. Ajo shoqërohet me pinocitozë ose fagocitozë, domethënë kur një qelizë kap një të ngurtë ose të lëngët dhe e rrethon atë me një membranë. Më pas tërhiqet brenda së bashku me proteinat e ngulitura në të.
Sigurisht, kjo nuk është mënyra më efikase për të shkëmbyer energji në qelizë, sepse të gjitha proteinat që më parë shërbenin si receptorë ose kanale jonike do të treten nga lizozomi. Kjo do të kërkojë sintezën e re të tyre, për të cilën do të shpenzohet një pjesë e konsiderueshme e rezervave energjetike të makroergëve. Megjithatë, gjatë "shfrytëzimit" të molekulave shpesh dëmtohen kanalet jonike ose receptorët, deri në shkëputjen e pjesëve të molekulës. Kjo kërkon edhe risintezën e tyre. Prandaj, fagocitoza, edhe nëse ndodh me ndarjen e molekulave të vetë receptorit, është gjithashtu një mënyrë e rinovimit të vazhdueshëm të tyre.
Ndërveprimi hidrofobik i proteinave integrale
Siç ishtetë përshkruara më sipër, proteinat integrale të membranës janë molekula komplekse që duket se janë të mbërthyera në membranën citoplazmike. Në të njëjtën kohë, ata mund të notojnë lirshëm në të, duke lëvizur përgjatë plazmalemës, por ata nuk mund të shkëputen prej saj dhe të hyjnë në hapësirën ndërqelizore. Kjo realizohet për shkak të veçorive të ndërveprimit hidrofobik të proteinave integrale me fosfolipidet e membranës.
Qendrat aktive të proteinave integrale ndodhen ose në sipërfaqen e brendshme ose të jashtme të shtresës së dyfishtë lipidike. Dhe ai fragment i makromolekulës, i cili është përgjegjës për fiksimin e ngushtë, ndodhet gjithmonë midis rajoneve hidrofobike të fosfolipideve. Për shkak të ndërveprimit me to, të gjitha proteinat transmembranore mbeten gjithmonë në trashësinë e membranës qelizore.
Funksionet e makromolekulave integrale
Çdo proteinë integrale e membranës ka një vend ankorimi të vendosur midis mbetjeve hidrofobike të fosfolipideve dhe një qendër aktive. Disa molekula kanë vetëm një qendër aktive dhe ndodhen në sipërfaqen e brendshme ose të jashtme të membranës. Ekzistojnë gjithashtu molekula me shumë vende aktive. E gjithë kjo varet nga funksionet që kryejnë proteinat integrale dhe periferike. Funksioni i tyre i parë është transporti aktiv.
Makromolekulat e proteinave, të cilat janë përgjegjëse për kalimin e joneve, përbëhen nga disa nënnjësi dhe rregullojnë rrymën e joneve. Normalisht, membrana plazmatike nuk mund të kalojë jone të hidratuar, pasi është një lipid nga natyra. Prania e kanaleve jonike, të cilat janë proteina integrale, lejon që jonet të depërtojnë në citoplazmë dhe të rimbushin membranën qelizore. Ky është mekanizmi kryesor për shfaqjen e potencialit membranor të qelizave të indeve ngacmuese.
Molekulat e receptorit
Funksioni i dytë i molekulave integrale është funksioni i receptorit. Një shtresë e dyfishtë lipidike e membranës zbaton një funksion mbrojtës dhe e kufizon plotësisht qelizën nga mjedisi i jashtëm. Megjithatë, për shkak të pranisë së molekulave të receptorit, të cilat përfaqësohen nga proteinat integrale, qeliza mund të marrë sinjale nga mjedisi dhe të ndërveprojë me të. Një shembull është receptori adrenal i kardiomiociteve, proteina ngjitëse e qelizave, receptori i insulinës. Një shembull i veçantë i një proteine receptori është bakteriorodopsina, një proteinë e veçantë e membranës që gjendet në disa baktere që i lejon ata të përgjigjen ndaj dritës.
Proteinat e ndërveprimit ndërqelizor
Grupi i tretë i funksioneve të proteinave integrale është zbatimi i kontakteve ndërqelizore. Falë tyre, një qelizë mund të bashkohet me një tjetër, duke krijuar kështu një zinxhir transferimi informacioni. Lidhjet funksionojnë sipas këtij mekanizmi - lidhjet e boshllëkut midis kardiomiociteve, përmes të cilave transmetohet ritmi i zemrës. I njëjti parim i funksionimit vërehet në sinapset, përmes të cilave një impuls transmetohet në indet nervore.
Nëpërmjet proteinave integrale, qelizat mund të krijojnë gjithashtu një lidhje mekanike, e cila është e rëndësishme në formimin e një indi integral biologjik. Gjithashtu, proteinat integrale mund të luajnë rolin e enzimave të membranës dhe të marrin pjesë në transferimin e energjisë, duke përfshirë impulset nervore.
