Определение липидного бислоя
Липидный бислой представляет собой биологическую мембрану, состоящую из двух слоев липидных молекул. Каждый липид молекула, или фосфолипид, содержит гидрофильный глава и гидрофобный хвост. Хвостовые области, отталкиваемые водой и слегка притягиваемые друг к другу, собираются вместе. Это выставляет области головы наружу, создавая барьер между двумя водоемами. Липидный бислой является основной частью всех клеточных мембран, обычно с вид -специфичные интегральные белки и другие функциональные аспекты.
Липидный бислой функционирует благодаря действиям полярности. Внутренняя часть липидного бислоя является неполярной, в то время как головки представляют собой полярные молекулы и создают водородные связи с другими полярными молекулами. Это также означает, что полярные молекулы, такие как вода и ионы, не могут так легко пересекать неполярный хвостовой участок липидного бислоя. Клеточные мембраны большинства организмов создаются с помощью липидного бислоя, а также ядерная мембрана и различные органеллы Мембраны. Различные функции этих мембран затем определяются различными белками, которые позволяют или запрещают определенным веществам проходить через мембрану. При этом клетки и отдельные органеллы могут создавать идеальные условия для возникновения биохимических реакций, позволяя им оставаться в гомеостаз.
Структура липидного бислоя
Липидный бислой состоит из двух листов амфифильных фосфолипидов, как показано на рисунке ниже. Амфифильный описывает молекулу, которая является частично гидрофобной, частично гидрофильной. В головках молекул часто присутствуют атомы фосфора, что придает головкам полярность. Хвосты молекул неполярные и гидрофобные. На изображении ниже полярные части молекул отмечены красным.
Как видно из анимации, молекулы не застряли на месте. В одном листе молекулы активно движутся вокруг и мимо друг друга. На самом деле, лучшая аналогия – это люди, забитые лифтом. Они в основном остаются на месте, но могут скользить мимо друг друга, если кто-то должен выйти из лифта и стоит сзади. Положите два из этих слоев вместе, и у вас есть липидный бислой.
В живых системах липидный бислой никогда не бывает сам по себе. Он связан с рядом поверхностных и интегральных белков, а также с внеклеточными и внутриклеточными элементами, которые выполняют специфические функции в клетка, Охватывающей моделью всей клеточной мембраны является модель жидкой мозаики, что предполагает, что белки внутри липидного бислоя действуют как айсберги в море, дрейфуют вокруг, но ни с чем не связаны. Специфические свойства белка и липидного бислоя удерживают их внутри слоев, но не неподвижно. Это можно увидеть на изображении ниже.
Функция липидного бислоя
Липидный бислой выполняет множество функций в пределах одноклеточный организм а также многоклеточный организмов одинаково. Независимо от того, клетка живет свободно в прудовой воде или ограничена в вашем теле, выполняя функцию, она должна поддерживать различные условия для различных реакций, которые она должна проводить, чтобы выжить. Во всех случаях липидный бислой действует как фильтр между внутренней и внешней частью. Однако в зависимости от условий точные функции липидного бислоя могут меняться.
Представьте себе две клетки, одну в океане и одну в пруду. Вода в пруду свежая, а в океанской воде много растворенных солей. В пруду вода захочет переместиться в более гипертонический или соленее, клетка. В океане соли в воде будут вытягивать воду из клетки. Эти две разные ситуации показывают, насколько важны белки в липидном бислое. Хотя каждый бислой останавливает ионы и замедляет движение воды, он может удерживать только определенное давление. Вода будет постоянно вымываться в клетку или из нее. Различные типы организмов имеют разные стратегии борьбы с потерей воды, большинство из которых зависит от белков внутри липидного бислоя или внеклеточных структур поддержки (клеточных стенок), чтобы помочь соответствующим образом смягчить воду и ионы.
Из этих мембранных белков ионные насосы, ионные каналы и аквапорины. Ионные насосы полагаются на клеточные источники энергии (например, АТФ), чтобы активно перемещать нежелательные ионы через липидный бислой. Ионные каналы, с другой стороны, реагируют на сигнал (электрический или химический) и открываются соответственно. Аквапорины представляют собой тип ионного канала, позволяющего большему количеству воды проходить через мембрану в соответствующее время.
Липидный бислой и связанные с ним белки обеспечивают клеткам другую функцию – передачу сигналов клетками. Они могут быть вовлечены несколькими способами. В передача сигнала сигнал пропускается через липидный бислой с использованием ряда интегральных и поверхностных белков, вызывая внутреннюю реакцию. Липидный бислой также непосредственно участвует в передаче нервных импульсов. Когда нервный импульс достигает конца нерва, называемого синапсом, он посылает сигнал для особых пузырьков слиться с липидным бислоем клеточная мембрана, Везикулы, заполненные молекулами нейротрансмиттеров, выделяют свое содержимое при слиянии. Это передает нейротрансмиттер через синаптическую щель, где его может получить следующая нервная клетка. На этой нервной клетке связывание нейротрансмиттера со специальными белками вызывает образование электрического потенциала действия, который движется электрической волной вниз по липидному бислою.
Еще одной функцией липидного бислоя является клеточная жесткость и поддержка. Состав липидного бислоя таков, что при разных температурах и составах он действует по-разному. В зависимости от вида и окружающей среды, в которой он живет (горячий, холодный и т. Д.), Липидный бислой будет состоять из различных видов и типов липидов. Например, люди производят липид холестерин, который влияет на жесткость клеточной мембраны. Чем больше холестерина находится между двумя липидными молекулами в бислое, вся структура становится более жесткой. Это становится проблемой, когда слишком много холестерина, так как клетки больше не могут сгибаться и сгибаться, как они должны. У людей и других животных это приводит к разрывам на стенках артерий, которые находятся под огромным давлением со стороны сердце, Если эти артерии порвутся, вы можете кровоточить изнутри.
Наконец, у ряда видов липидный бислой участвует в процессах эндоцитоз и экзоцитоз. Употребление в пищу и выделение веществ, соответственно, являются простыми определениями этих терминов. Во время этих событий липидный бислой складывается (или разворачивается) для приема (или выделения) веществ. Хотя существует несколько видов эндоцитоза, фагоцитоз является актом обволакивания добычи или пищи путем складывания липидного бислоя вокруг него и формирования внутреннего везикул в котором элемент может быть переварен. Этот метод практикуется рядом одноклеточных видов в кормлении.
викторина
Ссылки
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M.P., Bretscher, A.,. , , Мацудайра, П. (2008). Молекулярно-клеточная биология (6-е изд.). Нью-Йорк: W.H. Фримен и Компания.
- Нельсон Д.Л. и Кокс М.М. (2008). Принципы биохимия, Нью-Йорк: W.H. Фримен и Компания.
- Widmaier, E.P., Raff, H. & Strang, K.T. (2008). Человек Вандера физиология : Механизмы функции тела (11-е изд.). Бостон: Высшее образование МакГроу-Хилл.