Plazemska membrana je lipidni dvosloj z beljakovinami, ionskimi kanali in receptorskimi molekulami, vgrajenimi v njeno debelino. To je mehanska pregrada, ki ločuje citoplazmo celice od periceličnega prostora, hkrati pa je edina povezava z zunanjim okoljem. Zato je plazmolema ena najpomembnejših struktur celice, njene funkcije pa ji omogočajo obstoj in interakcijo z drugimi celičnimi skupinami.
Pregled funkcij citoleme
Plazemska membrana v obliki, v kateri je prisotna v živalski celici, je značilna za številne organizme iz različnih kraljestev. Bakterije in protozoje, katerih organizme predstavlja ena sama celica, imajo citoplazemsko membrano. In živali, glive in rastline kot večcelični organizmi ga v procesu evolucije niso izgubile. Vendar pa v različnih kraljestvih živih organizmovcitolema je nekoliko drugačna, čeprav so njene funkcije še vedno enake. Lahko jih razdelimo v tri skupine: razmejitev, transport in komunikacije.
Skupina omejevalnih funkcij vključuje mehansko zaščito celice, ohranjanje njene oblike, zaščito pred zunajceličnim okoljem. Membrana ima transportno skupino funkcij zaradi prisotnosti specifičnih beljakovin, ionskih kanalov in nosilcev določenih snovi. Komunikativne funkcije citoleme vključujejo receptorsko funkcijo. Na površini membrane je niz receptorskih kompleksov, prek katerih celica sodeluje v mehanizmih humoralnega prenosa informacij. Pomembno pa je tudi, da plazmolema ne obdaja samo celice, ampak tudi nekatere njene membranske organele. V njih igra enako vlogo kot v primeru cele celice.
funkcija pregrade
Pregradne funkcije plazemske membrane so številne. Notranje okolje celice s prevladujočo koncentracijo kemikalij ščiti pred spremembo. V raztopinah se pojavi difuzija, to je samoizenačitev koncentracije med mediji z različno vsebnostjo določenih snovi v njih. Plazmalema samo blokira difuzijo tako, da prepreči pretok tekočine in ionov v kateri koli smeri. Tako membrana omejuje citoplazmo z določeno koncentracijo elektrolitov iz periceličnega okolja.
Druga manifestacija pregradne funkcije plazemske membrane je zaščita pred močnim kislim in močnim alkalnim okoljem. Zgrajena plazemska membranatako da so hidrofobni konci lipidnih molekul obrnjeni navzven. Zato pogosto razlikuje med intracelularnim in zunajceličnim okoljem z različnimi pH vrednostmi. Pomemben je za celično življenje.
Pregradna funkcija membran organelov
Pregradne funkcije plazemske membrane so tudi različne, ker so odvisne od njene lokacije. Zlasti kariolema, to je lipidni dvosloj jedra, ga ščiti pred mehanskimi poškodbami in loči jedrsko okolje od citoplazemskega. Poleg tega se domneva, da je kariolema neločljivo povezana z membrano endoplazmatskega retikuluma. Zato se celoten sistem obravnava kot eno samo skladišče dednih informacij, sistem za sintezo beljakovin in skupek post-translacijske modifikacije beljakovinskih molekul. Membrana endoplazmatskega retikuluma je potrebna za vzdrževanje oblike znotrajceličnih transportnih kanalov, skozi katere se premikajo molekule beljakovin, lipidov in ogljikovih hidratov.
Mitohondrijska membrana ščiti mitohondrije, plastidna membrana pa ščiti kloroplaste. Lizosomska membrana igra tudi vlogo pregrade: znotraj lizosoma je agresivno pH okolje in reaktivne kisikove vrste, ki lahko poškodujejo strukture znotraj celice, če prodrejo tja. Po drugi strani pa je membrana univerzalna ovira, ki omogoča lizosomom, da "prebavijo" trdne delce, in omejuje mesto delovanja encimov.
Mehanska funkcija plazemske membrane
Mehanske funkcije plazemske membrane so tudi heterogene. Prvič, plazemska membrana podpiracelična oblika. Drugič, omejuje deformabilnost celice, vendar ne preprečuje spremembe oblike in pretočnosti. V tem primeru je možna tudi krepitev membrane. To se zgodi zaradi tvorbe celične stene s protisti, bakterije, rastline in glive. Pri živalih, vključno s človeško vrsto, je celična stena najpreprostejša in jo predstavlja samo glikokaliks.
V bakterijah je glikoprotein, v rastlinah je celuloza, pri glivah je hitinski. Diatomeje celo vključujejo silicijev dioksid (silicijev oksid) v svojo celično steno, kar znatno poveča trdnost in mehansko odpornost celice. In vsak organizem za to potrebuje celično steno. In sama plazmolema ima veliko manjšo moč kot plast proteoglikanov, celuloze ali hitina. Ni dvoma, da ima citolema mehansko vlogo.
Prav tako mehanske funkcije plazemske membrane omogočajo, da mitohondriji, kloroplasti, lizosomi, jedro in endoplazmatski retikulum delujejo znotraj celice in se zaščitijo pred poškodbami pod pragom. To je značilno za vsako celico, ki ima te membranske organele. Poleg tega ima plazemska membrana citoplazmatske izrastke, skozi katere se ustvarjajo medcelični stiki. To je primer izvajanja mehanske funkcije plazemske membrane. Zaščitno vlogo membrane zagotavlja tudi naravna odpornost in pretočnost lipidnega dvosloja.
Komunikativna funkcija citoplazemske membrane
Promet in sprejem sta med komunikacijskimi funkcijami. Teobe lastnosti sta značilni za plazemsko membrano in kariolemo. Membrana organelov nima vedno receptorjev ali je prežeta s transportnimi kanali, imata pa kariolema in citolema te tvorbe. Preko njih se izvajajo te komunikacijske funkcije.
Promet se izvaja z dvema možnima mehanizmoma: s porabo energije, torej na aktiven način, in brez porabe, s preprosto difuzijo. Vendar pa lahko celica prenaša snovi tudi s fagocitozo ali pinocitozo. To dosežemo tako, da zajamemo oblak tekočih ali trdnih delcev z izrastki citoplazme. Nato celica, kot z rokami, ujame delček ali kapljico tekočine, jo potegne vase in okoli sebe oblikuje citoplazmatsko plast.
Aktivni transport, difuzija
Aktivni transport je primer selektivnega vnosa elektrolitov ali hranil. Po specifičnih kanalih, ki jih predstavljajo beljakovinske molekule, sestavljene iz več podenot, prodre snov ali hidrirani ion v citoplazmo. Ioni spreminjajo potenciale, hranila pa so vgrajena v presnovne kroge. In vse te funkcije plazemske membrane v celici aktivno prispevajo k njeni rasti in razvoju.
topnost v lipidih
Zelo diferencirane celice, kot so živčne, endokrine ali mišične celice, uporabljajo te ionske kanale za ustvarjanje potencialov mirovanja in delovanja. Nastane zaradi osmotske in elektrokemične razlike, tkiva pa pridobijo sposobnost krčenja,ustvarjajo ali izvajajo impulz, se odzivajo na signale ali jih oddajajo. To je pomemben mehanizem za izmenjavo informacij med celicami, ki je osnova živčne regulacije funkcij celotnega organizma. Te funkcije plazemske membrane živalske celice zagotavljajo uravnavanje vitalne aktivnosti, zaščito in gibanje celotnega organizma.
Nekatere snovi lahko celo prodrejo skozi membrano, vendar je to značilno le za molekule lipofilnih molekul, topnih v maščobah. Preprosto se raztopijo v dvosloju membrane in zlahka vstopijo v citoplazmo. Ta transportni mehanizem je značilen za steroidne hormone. In hormoni peptidne strukture ne morejo prodreti v membrano, čeprav prenašajo informacije tudi v celico. To dosežemo zaradi prisotnosti receptorskih (integralnih) molekul na površini plazmaleme. Povezani biokemični mehanizmi prenosa signala v jedro skupaj z mehanizmom neposrednega prodiranja lipidnih snovi skozi membrano tvorijo enostavnejši sistem humoralne regulacije. In vse te funkcije integralnih beljakovin plazemske membrane ne potrebuje samo ena celica, ampak celoten organizem.
Tabela funkcij citoplazemske membrane
Najbolj vizualen način za poudarjanje funkcij plazemske membrane je tabela, ki kaže njeno biološko vlogo za celico kot celoto.
| Struktura | funkcija | biološka vloga |
| Citoplazmatska membrana v obliki lipidne dvosloje snavzven locirani hidrofobni konci, opremljeni z receptorskimi kompleksi integralnih in površinskih beljakovin | mehanski | Ohranja celično obliko, ščiti pred mehanskimi vplivi pod pragom, ohranja celično celovitost |
| Prevoz | Prenaša tekoče kapljice, trdne delce, makromolekule in hidratizirane ione v celico z ali brez porabe energije | |
| Receptor | Na svoji površini ima receptorske molekule, ki služijo za prenos informacij v jedro | |
| Lepilo | Zaradi izrastkov citoplazme sosednje celice tvorijo stike med seboj | |
| elektrogeni | Zagotavlja pogoje za ustvarjanje akcijskega potenciala in potenciala mirovanja razdražljivih tkiv |
Ta tabela jasno prikazuje, katere funkcije opravlja plazemska membrana. Vendar pa ima te vloge le celična membrana, torej lipidni dvosloj, ki obdaja celotno celico. V njej so organele, ki imajo tudi membrane. Njihove vloge je treba opisati.
Funkcije plazemske membrane: shema
Naslednje organele se razlikujejo po prisotnosti membran v celici: jedro, hrapav in gladek endoplazmatski retikulum, Golgijev kompleks, mitohondriji, kloroplasti, lizosomi. V vsakem odteh organelov igra membrana ključno vlogo. Razmislite lahko o tem na primeru tabele.
| Organella in membrana | funkcija | biološka vloga |
| Jedro, jedrska membrana | mehanski | Mehanske funkcije plazemske membrane citoplazme jedra ji omogočajo, da ohranja svojo obliko, preprečuje nastanek strukturnih poškodb |
| pregrada | Ločitev nukleoplazme in citoplazme | |
| Prevoz | Ima transportne pore za izstop ribosomov in sporočilne RNA iz jedra ter vstop hranil, aminokislin in dušikovih baz v notranjost | |
| Mitohondrij, mitohondrijska membrana | mehanski | Ohranjanje oblike mitohondrijev, preprečevanje mehanskih poškodb |
| Prevoz | Ioni in energetski substrati se prenašajo skozi membrano | |
| elektrogeni | Zagotavlja generiranje transmembranskega potenciala, ki je osnova za proizvodnjo energije v celici | |
| Kloroplasti, plastidna membrana | mehanski | Podpira obliko plastidov, preprečuje njihove mehanske poškodbe |
| Prevoz | Zagotavlja prevoz snovi | |
| Endoplazemski retikulum, membrana mreže | Mehansko in okolje, ki tvori | Zagotavlja prisotnost votline, kjer potekajo procesi sinteze beljakovin in njihove post-translacijske modifikacije |
| Golgijev aparat, membrana veziklov in cistern | Mehansko in okolje, ki tvori | Vloga glej zgoraj |
| lizosomi, lizosomska membrana |
mehanski pregrada |
Ohranjanje oblike lizosoma, preprečevanje mehanskih poškodb in sproščanja encimov v citoplazmo, omejevanje le-te pred litičnimi kompleksi |
membrane živalskih celic
To so funkcije plazemske membrane v celici, kjer igra pomembno vlogo za vsako organelo. Poleg tega je treba številne funkcije združiti v eno - v zaščitno. Zlasti pregradna in mehanska funkcija sta združeni v zaščitno. Poleg tega so funkcije plazemske membrane v rastlinski celici skoraj enake tistim v živalski in bakterijski celici.
Živalska celica je najbolj zapletena in zelo diferencirana. Tu se nahaja veliko več integralnih, polintegralnih in površinskih beljakovin. Na splošno je pri večceličnih organizmih struktura membrane vedno bolj zapletena kot pri enoceličnih. In kakšne funkcije opravlja plazemska membrana določene celice, je odvisno od tega, ali bo razvrščena kot epitelna, vezivna oz.razdražljivo tkivo.
