Në vitin 1972, u parashtrua teoria se një membranë pjesërisht e përshkueshme rrethon qelizën dhe kryen një sërë detyrash jetike, dhe struktura dhe funksioni i membranave qelizore janë çështje të rëndësishme në lidhje me funksionimin e duhur të të gjitha qelizave në trup.. Teoria e qelizave u përhap gjerësisht në shekullin e 17-të, së bashku me shpikjen e mikroskopit. U bë e ditur se indet bimore dhe shtazore përbëhen nga qeliza, por për shkak të rezolucionit të ulët të pajisjes, ishte e pamundur të shihej ndonjë pengesë rreth qelizës shtazore. Në shekullin e 20-të, natyra kimike e membranës u studiua më në detaje, u zbulua se lipidet janë baza e saj.
Struktura dhe funksioni i membranave qelizore
Membrana qelizore rrethon citoplazmën e qelizave të gjalla, duke ndarë fizikisht përbërësit ndërqelizor nga mjedisi i jashtëm. Kërpudhat, bakteret dhe bimët gjithashtu kanë mure qelizore që ofrojnë mbrojtje dhe parandalojnë kalimin e molekulave të mëdha. Membranat qelizore gjithashtu luajnë një rol nëformimi i citoskeletit dhe ngjitja në matricën jashtëqelizore të grimcave të tjera vitale. Kjo është e nevojshme për t'i mbajtur ato së bashku, duke formuar indet dhe organet e trupit. Karakteristikat strukturore të membranës qelizore përfshijnë përshkueshmërinë. Funksioni kryesor është mbrojtja. Membrana përbëhet nga një shtresë fosfolipide me proteina të ngulitura. Kjo pjesë është e përfshirë në procese të tilla si ngjitja e qelizave, përcjellja e joneve dhe sistemet e sinjalizimit dhe shërben si një sipërfaqe ngjitëse për disa struktura jashtëqelizore, duke përfshirë murin, glikokaliksin dhe citoskeletin e brendshëm. Membrana gjithashtu ruan potencialin e qelizës duke vepruar si një filtër selektiv. Është i përshkueshëm në mënyrë selektive nga jonet dhe molekulat organike dhe kontrollon lëvizjen e grimcave.
Mekanizmat biologjikë që përfshijnë membranën qelizore
1. Difuzioni pasiv: Disa substanca (molekula të vogla, jone), si dioksidi i karbonit (CO2) dhe oksigjeni (O2), mund të shpërndahen përmes membranës plazmatike. Predha vepron si një pengesë për disa molekula dhe jone që mund të përqendrohen në të dyja anët.
2. Kanali transmembranor dhe proteina transportuese: Lëndët ushqyese si glukoza ose aminoacidet duhet të hyjnë në qelizë dhe disa produkte metabolike duhet të largohen.
3. Endocitoza është procesi me të cilin merren molekulat. Në membranën plazmatike krijohet një deformim (invaginim) i lehtë, në të cilin gëlltitet lënda që do të transportohet. Ajo kerkonenergjisë dhe kështu është një formë e transportit aktiv.
4. Ekzocitoza: ndodh në qeliza të ndryshme për të hequr mbetjet e patretura të substancave të sjella nga endocitoza për të sekretuar substanca të tilla si hormonet dhe enzimat dhe për të transportuar substancën plotësisht përmes barrierës qelizore.
Struktura molekulare
Membrana qelizore është një membranë biologjike, e përbërë kryesisht nga fosfolipide dhe që ndan përmbajtjen e të gjithë qelizës nga mjedisi i jashtëm. Procesi i formimit ndodh spontanisht në kushte normale. Për të kuptuar këtë proces dhe për të përshkruar saktë strukturën dhe funksionet e membranave qelizore, si dhe vetitë, është e nevojshme të vlerësohet natyra e strukturave fosfolipide, të cilat karakterizohen nga polarizimi strukturor. Kur fosfolipidet në mjedisin ujor të citoplazmës arrijnë një përqendrim kritik, ato bashkohen në micela, të cilat janë më të qëndrueshme në mjedisin ujor.
Veçoritë e membranës
- Stabilitet. Kjo do të thotë se pas formimit të membranës nuk ka gjasa të shembet.
- Forca. Membrana lipidike është mjaft e besueshme për të parandaluar kalimin e një lënde polare; të dyja substancat e tretura (jonet, glukoza, aminoacidet) dhe molekulat shumë më të mëdha (proteinat) nuk mund të kalojnë nëpër kufirin e formuar.
- Karakter dinamik. Kjo është ndoshta vetia më e rëndësishme kur merret parasysh struktura e qelizës. Membrana qelizore mundi nënshtrohet deformimeve të ndryshme, mund të paloset dhe përkulet pa u shembur. Në rrethana të veçanta, si shkrirja e vezikulave ose lulëzimi, mund të thyhet, por vetëm përkohësisht. Në temperaturën e dhomës, përbërësit e tij lipidikë janë në lëvizje të vazhdueshme, kaotike, duke formuar një kufi të qëndrueshëm të lëngut.
Modeli Mozaiku i lëngshëm
Duke folur për strukturën dhe funksionet e membranave qelizore, është e rëndësishme të theksohet se në pikëpamjen moderne, membrana si një model mozaiku i lëngshëm u konsiderua në vitin 1972 nga shkencëtarët Singer dhe Nicholson. Teoria e tyre pasqyron tre tipare kryesore të strukturës së membranës. Proteinat integrale të membranës sigurojnë një shabllon mozaik për membranën dhe ato janë të afta për lëvizje anësore në plan për shkak të natyrës së ndryshueshme të organizimit të lipideve. Proteinat transmembranore janë gjithashtu potencialisht të lëvizshme. Një tipar i rëndësishëm i strukturës së membranës është asimetria e saj. Cila është struktura e një qelize? Membrana qelizore, bërthama, proteinat etj. Qeliza është njësia bazë e jetës dhe të gjithë organizmat përbëhen nga një ose më shumë qeliza, secila me një pengesë natyrore që e ndan atë nga mjedisi i saj. Ky kufi i jashtëm i qelizës quhet edhe membrana plazmatike. Ai përbëhet nga katër lloje të ndryshme molekulash: fosfolipide, kolesterol, proteina dhe karbohidrate. Modeli i mozaikut të lëngshëm përshkruan strukturën e membranës qelizore si më poshtë: fleksibël dhe elastik, i ngjashëm në konsistencë me vajin vegjetal, në mënyrë që gjithçkamolekulat individuale thjesht notojnë në mjedisin e lëngshëm dhe të gjitha janë të afta të lëvizin anash brenda asaj guaskë. Një mozaik është diçka që përmban shumë detaje të ndryshme. Në membranën plazmatike, ai përfaqësohet nga fosfolipide, molekula kolesteroli, proteina dhe karbohidrate.
Fosfolipide
Fosfolipidet përbëjnë strukturën bazë të membranës qelizore. Këto molekula kanë dy skaje të dallueshme: një kokë dhe një bisht. Fundi i kokës përmban një grup fosfati dhe është hidrofil. Kjo do të thotë që tërhiqet nga molekulat e ujit. Bishti përbëhet nga atome hidrogjeni dhe karboni të quajtur zinxhirë të acideve yndyrore. Këto zinxhirë janë hidrofobikë, nuk u pëlqen të përzihen me molekulat e ujit. Ky proces është i ngjashëm me atë që ndodh kur derdhni vaj vegjetal në ujë, domethënë ai nuk tretet në të. Veçoritë strukturore të membranës qelizore shoqërohen me të ashtuquajturën shtresë të dyfishtë lipidike, e cila përbëhet nga fosfolipide. Kokat hidrofile të fosfatit ndodhen gjithmonë aty ku ka ujë në formë të lëngut ndërqelizor dhe jashtëqelizor. Bishti hidrofobik i fosfolipideve në membranë është i organizuar në atë mënyrë që i mban larg ujit.
Kolesteroli, proteinat dhe karbohidratet
Kur njerëzit dëgjojnë fjalën "kolesterol", njerëzit zakonisht mendojnë se është e keqe. Megjithatë, kolesteroli është në fakt një komponent shumë i rëndësishëm i membranave qelizore. Molekulat e tij përbëhen nga katër unaza të atomeve të hidrogjenit dhe karbonit. Ato janë hidrofobike dhe ndodhin midis bishtave hidrofobe në shtresën e dyfishtë lipidike. Rëndësia e tyre qëndron nëduke ruajtur konsistencën, ato përforcojnë membranat, duke parandaluar kryqëzimin. Molekulat e kolesterolit gjithashtu pengojnë bishtat e fosfolipideve të vijnë në kontakt dhe ngurtësim. Kjo garanton rrjedhshmëri dhe fleksibilitet. Proteinat e membranës veprojnë si enzima për të përshpejtuar reaksionet kimike, veprojnë si receptorë për molekula specifike ose transportojnë substanca nëpër membranën qelizore.
Karbohidratet, ose saharidet, gjenden vetëm në anën jashtëqelizore të membranës qelizore. Së bashku ata formojnë glikokaliksin. Ofron amortizimin dhe mbrojtjen e membranës plazmatike. Bazuar në strukturën dhe llojin e karbohidrateve në glikokaliks, trupi mund të njohë qelizat dhe të përcaktojë nëse ato duhet të jenë aty apo jo.
Proteinat e membranës
Struktura e membranës qelizore të një qelize shtazore nuk mund të imagjinohet pa një përbërës kaq të rëndësishëm si proteina. Përkundër kësaj, ato mund të jenë dukshëm inferiore në madhësi ndaj një komponenti tjetër të rëndësishëm - lipideve. Ekzistojnë tre proteina kryesore të membranës.
- Integral. Ato mbulojnë plotësisht mjedisin dyshtresor, citoplazmë dhe jashtëqelizor. Ata kryejnë një funksion transporti dhe sinjalizimi.
- Periferik. Proteinat ngjiten në membranë me lidhje elektrostatike ose hidrogjenore në sipërfaqet e tyre citoplazmike ose jashtëqelizore. Ato janë të përfshira kryesisht si një mjet ngjitjeje për proteinat integrale.
- Transmembrane. Ato kryejnë funksione enzimatike dhe sinjalizuese, si dhe modulojnë strukturën bazë të dyshtresës lipidike të membranës.
Funksionet e membranave biologjike
Efekti hidrofobik, i cili rregullon sjelljen e hidrokarbureve në ujë, kontrollon strukturat e formuara nga lipidet e membranës dhe proteinat e membranës. Shumë veti të membranave jepen nga bartësit e dy shtresave lipidike, të cilat formojnë strukturën bazë për të gjitha membranat biologjike. Proteinat integrale të membranës janë pjesërisht të fshehura në shtresën e dyfishtë lipidike. Proteinat transmembranore kanë një organizim të specializuar të aminoacideve në sekuencën e tyre parësore.
Proteinat e membranës periferike janë shumë të ngjashme me ato të tretshme, por ato janë gjithashtu të lidhura me membranën. Membranat e specializuara qelizore kanë funksione të specializuara qelizore. Si ndikojnë struktura dhe funksionet e membranave qelizore në trup? Funksionaliteti i të gjithë organizmit varet nga mënyra se si janë rregulluar membranat biologjike. Nga organelet ndërqelizore, ndërveprimet jashtëqelizore dhe ndërqelizore të membranave krijohen strukturat e nevojshme për organizimin dhe kryerjen e funksioneve biologjike. Shumë tipare strukturore dhe funksionale janë të zakonshme për bakteret, qelizat eukariote dhe viruset e mbështjellë. Të gjitha membranat biologjike ndërtohen në një shtresë të dyfishtë lipidike, e cila përcakton praninë e një numri karakteristikash të përbashkëta. Proteinat e membranës kanë shumë funksione specifike.
- Kontrollimi. Membranat plazmatike të qelizave përcaktojnë kufijtë e ndërveprimit të qelizës me mjedisin.
- Transport. Membranat ndërqelizore të qelizave ndahen në disa blloqe funksionale me të ndryshmepërbërja e brendshme, secila prej të cilave mbështetet nga funksioni i nevojshëm i transportit në kombinim me përshkueshmërinë e kontrollit.
- Transduksioni i sinjalit. Shkrirja e membranës siguron një mekanizëm për njoftimin vezikular ndërqelizor dhe parandalimin e llojeve të ndryshme të viruseve që të hyjnë lirisht në qelizë.
Kuptimi dhe përfundimet
Struktura e membranës së jashtme qelizore ndikon në të gjithë trupin. Ai luan një rol të rëndësishëm në mbrojtjen e integritetit duke lejuar që vetëm substanca të përzgjedhura të depërtojnë. Është gjithashtu një bazë e mirë për ankorimin e citoskeletit dhe murit qelizor, gjë që ndihmon në ruajtjen e formës së qelizës. Lipidet përbëjnë rreth 50% të masës membranore të shumicës së qelizave, megjithëse kjo ndryshon në varësi të llojit të membranës. Struktura e membranës së jashtme qelizore të gjitarëve është më komplekse, ajo përmban katër fosfolipide kryesore. Një veti e rëndësishme e dyshtresave lipidike është se ato sillen si një lëng dydimensional në të cilin molekulat individuale mund të rrotullohen lirshëm dhe të lëvizin anash. Një rrjedhshmëri e tillë është një veti e rëndësishme e membranave, e cila përcaktohet në varësi të temperaturës dhe përbërjes së lipideve. Për shkak të strukturës së unazave hidrokarbure, kolesteroli luan një rol në përcaktimin e rrjedhshmërisë së membranave. Përshkueshmëria selektive e membranave biologjike ndaj molekulave të vogla lejon qelizën të kontrollojë dhe të ruajë strukturën e saj të brendshme.
Duke marrë parasysh strukturën e qelizës (membrana qelizore, bërthama, e kështu me radhë), mund të konkludojmë sese trupi është një sistem vetërregullues që nuk mund të dëmtojë veten pa ndihmën e jashtme dhe gjithmonë do të kërkojë mënyra për të rivendosur, mbrojtur dhe funksionuar siç duhet çdo qelizë.
