Bunkové membrány a plazmatická membrána

Typová štruktúra bunkovej membrány pozostáva z dvojvrstvy fosfolipidov medzi dvoma proteínovými vrstvami umiestnenými na úrovni separačných povrchov medzi vnútornou a vonkajšou fázou bunky. Lipidová vrstva je bimolekulárna, pričom polárne skupiny sú obrátené k proteínovej vrstve, zatiaľ čo nepolárne skupiny sú vystavené izolačnej funkcii.

Bunkové membrány s hrúbkou iba 90 A nie sú viditeľné pod mikroskopom prenášaného svetla. Pred príchodom elektrónovej mikroskopie cytologici predpokladali, že bunka bola obklopená neviditeľným filmom, pretože ak by bol tento hypotetický film rozbitý, bunkový obsah by mohol uniknúť. Dnes je možné pomocou elektrónového mikroskopu vizualizovať membránu ako tenkú dvojitú spojitú čiaru. Podľa súčasných hypotéz sa membrána v podstate skladá z molekúl fosfolipidov a cholesterolu usporiadaných takým spôsobom, že ich hydrofóbne chvosty sú otočené dovnútra .

Polypeptidové reťazce molekúl membránového proteínu sú kolmé na lipidové molekuly a predpokladá sa, že si zachovávajú súdržnosť medzi rôznymi časťami plazmatickej membrány.

Membránová štruktúra plní úlohu oddeliť bunkové prostredie od extracelulárneho, jadra z cytoplazmy a tiež materiálu vnútri rôznych organel z cytoplazmatickej matrice.

V každej bunke, zvierati alebo rastline má periférna vrstva protoplazmy morfologické a funkčné charakteristiky membrány, ktorá oddeľuje dve rôzne prostredia, ktoré môžu byť identifikované s roztokmi, ktoré majú rozdielne chemicko-fyzikálne vlastnosti a kompozície. Funkciou tejto membrány je umožniť priechod vody a iných malých rozpustených látok v bunke, pričom je v protiklade so solutmi s vysokou molekulovou hmotnosťou. Všeobecne je smer prúdenia určený koncentráciou zloženia roztoku na stranách membrány, pričom prietok sa vždy vyskytuje vo verši od najviac zriedeného roztoku k najviac koncentrovanému: má tendenciu vyvažovať dve koncentrácie a ustane, keď sa dosiahne rovnosť, Tlak potrebný na úplné zastavenie tohto pohybu sa nazýva osmotický tlak. Je to o to väčšie, že sa roztok koncentruje.

Bunková membrána nie je ideálnou semipermeabilnou membránou, pretože je nepriepustná pre niektoré, ale nie pre všetky prítomné rozpustené látky. Permeabilita alebo inak membrána na rozpustené látky nezávisí výlučne od jej chemicko-fyzikálnych štruktúrnych vlastností, ale predovšetkým od javov úzko spojených s bunkovým metabolizmom.

Bunky, vo vzťahu k ich správaniu súvisiacemu s osmotickým tlakom a environmentálnym tlakom, sú rozdelené na: poichilosmotické a omiosmotické. Prvé majú osmotický tlak rovný alebo takmer rovnaký ako ich prostredie, pričom tieto sú schopné udržiavať osmotický tlak v širokom rozsahu hodnôt, veľmi odlišný od environmentálnych. Berúc do úvahy tieto vlastnosti správania živočíšnych a rastlinných buniek, J. Traube vytvoril špeciálne zariadenie, pozostávajúce presne zo semipermeabilnej membrány, ktorá musela umelo reprodukovať správanie živých buniek pred danými riešeniami. Spočiatku sa použil ako membrána, ferokyanid meďnatý; následne boli zavedené semipermeabilné membrány, s ktorými bolo možné zistiť rozsah značných osmotických tlakov.

Nakoniec je možné konštatovať, že prechod rôznych látok cez plazmatickú membránu sa môže uskutočniť jednoduchou difúziou, uľahčením alebo aktívnym transportom.

Jednoduchá difúzia: pasívny transport cez lipidovú dvojvrstvu. Difúzia je pohyb molekúl z jednej oblasti do druhej v dôsledku ich náhodného tepelného miešania. Pri jednoduchej difúzii je permeabilita membrány určená nasledujúcimi faktormi: a) rozpustnosť látky v disperzii látky, ktorá difunduje, b) veľkosť a tvar molekúl, ktoré difundujú, c) teplota a d) hrúbka membrány.,

Uľahčená difúzia: pasívny transport cez membránové proteíny. Uľahčená difúzia je riadená dvoma typmi transportných proteínov: (a) transportéry, ktoré viažu molekuly na jednej strane membrány a nesú ich na druhej strane vďaka konformačnej modifikácii a (b) kanálom, ktoré tvoria póry, ktoré sa rozširujú z jednej strany membrány na druhú. Pri uľahčenej difúzii je permeabilita membrány určená dvoma faktormi: (a) dopravnou rýchlosťou jednotlivých transportérov alebo kanálov a (b) počtom dopravníkov alebo kanálov prítomných v membráne.

Aktívna doprava. Existujú dva hlavné typy aktívneho transportu: aktívny primárny transport, ktorý využíva ATP alebo iné formy chemickej energie a sekundárny aktívny transport, ktorý využíva elektrochemický gradient látky ako zdroja energie na vyvolanie aktívneho transportu vysokej látky.