Biologické membrány
Zloženie a štruktúra biologických membrán
Bunková membrána je dvojvrstvová, dynamická štruktúra, ktorá: uskutočňuje vitálne fyziologické úlohy, ohraničuje bunky v okolitom prostredí, reguluje pohyb molekúl medzi bunkou a prostredím. Tieto funkcie sú umožnené kombináciami a interakciami molekúl tukov, bielkovín a glycidov. V priereze má 5 – 10 nm. Tento typ membrány je tiež v membráne jadra, endoplazmatického retikula, vakuol, mitochondrií, plastidov a Golgiho aparátu.
Bunky sú ohraničené biologickými membránami, ktoré oddeľujú obsah buniek od vonkajšieho prostredia. Biologické membrány sa vyznačujú polopriepustnosťou (semipermeabilitou). Na membránach sa uskutočňujú transportné pochody. Membrány sú dynamické štruktúry, v ktorých sa pohybujú proteíny v mori lipidov (fosfolipidy, glykolipidy, cholesterol). Pri eukaryotoch existujú vonkajšie (plazmatické) a vnútorné bunkové membrány, ktoré tvoria hranice organel ako sú mitochondrie, chloroplasty, peroxizómy a lyzozómy. Ďalšími funkciami biologických membrán potrebnými pre život sú skladovanie energie a prenos informácií.
Vlastnosti biologických membrán: Membrány tvoria vrstvené štruktúry s hrúbkou dvoch molekúl. Membrány obsahujú hlavne lipidy a proteíny v pomere od 1 : 4 až 4 : 1. Membránové lipidy sú malé molekuly s časťami hydrofilnými a hydrofóbnymi. Vytvárajú lipidové dvojvrstvy. Špecifické proteíny sprostredkovávajú rôzne funkcie membrán. Proteíny slúžia ako pumpy, kanály, receptory, prenášače energie a enzýmy. Membrány sú asymetrické. Dve strany biologickej membrány sa od seba líšia. Membrány vytvárajú fluidnú mozaiku. Väčšina membrán je elektricky polarizovaná.
Lipidová časť celulárnej membrány zabezpečuje bariéru pre vodorozpustné molekuly (fluidný mozaikový model). Membránové bielkoviny sú osadené v lipidovej dvojvrstve. Glycidy sa pripájajú na lipidové alebo bielkovinové molekuly na membráne, obyčajne na jej vonkajšom povrchu. Fosfolipidová vrstva má hydrofilnú oblasť, v ktorej sú umiestnené fosfátové skupiny a hydrofóbnu oblasť zloženú z molekúl mastných kyselín. Fosfolipidy sú chemickými silami organi-zované do dvojvrstvy. Vnútro membrány je tekuté, čo umožňuje niektorým molekulám laterálny pohyb v membráne.
Membrány držia spolu vďaka relatívne slabým hydrofóbnym interakciám.
Laterálny pohyb: niektoré proteíny sa môžu voľne pohybovať laterálne (ako ľadovce v mori), iné proteíny sú nepohyblivé. Lipidy sa týmto smerom môžu pohybovať veľmi rýchlo - až 2 μm za minútu. Veľmi vzácne sa môžu lipidy pohybovať transverzálne, zvisle. So znižujúcou sa teplotou tuhne i membrána, čím viac je v membráne fosfolipidov s nenasýtenými väzbami, tým bude membrána odolnejšia voči tuhnutiu. Vplyv cholesterolu (ktorý sa nachádza len v živočíšnych bunkách): pri teplote okolo 37°C cholesterol bráni pohybu fosfolipidov a tým zvyšuje tuhosť membrány., pri nízkych teplotách cholesterol naopak bráni úplnému stuhnutiu membrány.
Integrálne membránové bielkoviny majú hydrofóbne oblasti aminokyselín, ktoré penetrujú alebo úplne prechádzajú cez fosfolipidovú vrstvu.
Transmembránové bielkoviny majú špecifickú orientáciu, rozdielnu na každej strane membrány.
Periférne membránové bielkoviny nemajú hydrofóbne oblasti a nie sú vsadené do dvojvrstvy.
Hlavné funkcie membrán proteínov.
a., transport látok, b., enzymatická aktivita. Niekedy niekoľko enzýmov zakotvených v membráne pracuje ako komplex, c., vedenie signálov. Po naviazaní hormónu sa zmení tvar proteínu, čo spustí kaskádu ďalších reakcií, d., spojovanie buniek medzi sebou
e., rozpoznávanie jednotlivých buniek mezi sebou (nevyhnutné pre správnu funkciu imunitného systému, ktorý dokáže rozoznať bunky tela od ostatných (napr. bakteriálnych)
f., pripevnenie k extracelulárnej matrix (napr. embryogenéza)
