Plazmatická membrána je lipidová dvojvrstva s proteínmi, iónovými kanálmi a receptorovými molekulami zabudovanými do jej hrúbky. Ide o mechanickú bariéru, ktorá oddeľuje cytoplazmu bunky od pericelulárneho priestoru a zároveň je jediným spojením s vonkajším prostredím. Preto je plazmolema jednou z najdôležitejších štruktúr bunky a jej funkcie umožňujú jej existenciu a interakciu s inými bunkovými skupinami.
Prehľad funkcií cytolemy
Plazmatická membrána vo forme, v akej sa nachádza v živočíšnej bunke, je charakteristická pre mnohé organizmy z rôznych kráľovstiev. Baktérie a prvoky, ktorých organizmy sú reprezentované jednou bunkou, majú cytoplazmatickú membránu. A zvieratá, huby a rastliny ako mnohobunkové organizmy ho v procese evolúcie nestratili. Avšak v rôznych kráľovstvách živých organizmovcytolema je trochu iná, hoci jej funkcie sú stále rovnaké. Možno ich rozdeliť do troch skupín: vymedzovacie, transportné a komunikačné.
Do skupiny vymedzujúcich funkcií patrí mechanická ochrana bunky, udržiavanie jej tvaru, ochrana pred extracelulárnym prostredím. Membrána plní transportnú skupinu funkcií vďaka prítomnosti špecifických proteínov, iónových kanálov a nosičov určitých látok. Komunikačné funkcie cytolemy zahŕňajú funkciu receptora. Na povrchu membrány sa nachádza súbor receptorových komplexov, prostredníctvom ktorých sa bunka podieľa na mechanizmoch humorálneho prenosu informácií. Dôležité však je aj to, že plazmolema obklopuje nielen bunku, ale aj niektoré jej membránové organely. V nich hrá rovnakú úlohu ako v prípade celej bunky.
Funkcia bariéry
Bariérové funkcie plazmatickej membrány sú mnohopočetné. Chráni vnútorné prostredie bunky s prevládajúcou koncentráciou chemikálií pred jej zmenou. V roztokoch dochádza k difúzii, to znamená k samovyrovnávaniu koncentrácie medzi médiami s rôznym obsahom určitých látok v nich. Plazmalema len blokuje difúziu tým, že bráni toku kvapaliny a iónov v akomkoľvek smere. Membrána teda obmedzuje cytoplazmu určitou koncentráciou elektrolytov z pericelulárneho prostredia.
Druhým prejavom bariérovej funkcie plazmatickej membrány je ochrana pred silne kyslým a silne zásaditým prostredím. Zabudovaná plazmová membránatak, že hydrofóbne konce lipidových molekúl smerujú von. Preto často rozlišuje medzi intracelulárnym a extracelulárnym prostredím s rôznymi hodnotami pH. Je nevyhnutný pre bunkový život.
Bariérová funkcia membrán organel
Bariérové funkcie plazmatickej membrány sú tiež odlišné, pretože závisia od jej umiestnenia. Najmä karyolema, teda lipidová dvojvrstva jadra, ho chráni pred mechanickým poškodením a oddeľuje jadrové prostredie od cytoplazmatického. Okrem toho sa predpokladá, že karyolema je neoddeliteľne spojená s membránou endoplazmatického retikula. Preto je celý systém považovaný za jediné úložisko dedičných informácií, systém syntetizujúci proteíny a zhluk posttranslačných modifikácií proteínových molekúl. Membrána endoplazmatického retikula je nevyhnutná na udržanie tvaru vnútrobunkových transportných kanálov, cez ktoré sa pohybujú molekuly bielkovín, lipidov a sacharidov.
Mitochondriálna membrána chráni mitochondrie, zatiaľ čo plastidová membrána chráni chloroplasty. Lysozomálna membrána zohráva aj úlohu bariéry: vo vnútri lyzozómu je agresívne pH prostredie a reaktívne formy kyslíka, ktoré môžu poškodiť štruktúry vo vnútri bunky, ak tam preniknú. Membrána je na druhej strane univerzálnou bariérou, ktorá umožňuje lyzozómom „tráviť“pevné častice a zároveň obmedzuje miesto pôsobenia enzýmov.
Mechanická funkcia plazmatickej membrány
Mechanické funkcie plazmatickej membrány sú tiež heterogénne. Po prvé, plazmová membrána podporujebunkovej forme. Po druhé, obmedzuje deformovateľnosť bunky, ale nebráni zmene tvaru a tekutosti. V tomto prípade je možné aj spevnenie membrány. K tomu dochádza v dôsledku tvorby bunkovej steny protistami, baktériami, rastlinami a hubami. U zvierat, vrátane ľudského druhu, je bunková stena najjednoduchšia a predstavuje ju iba glykokalyx.
V baktériách je to glykoproteín, v rastlinách je to celulóza, v hubách je to chitín. Rozsievky dokonca do svojej bunkovej steny zabudovávajú oxid kremičitý (oxid kremičitý), čo výrazne zvyšuje pevnosť a mechanickú odolnosť bunky. A každý organizmus na to potrebuje bunkovú stenu. A samotná plazmolema má oveľa nižšiu pevnosť ako vrstva proteoglykánov, celulózy alebo chitínu. Niet pochýb o tom, že cytolema hrá mechanickú úlohu.
Mechanické funkcie plazmatickej membrány tiež umožňujú, aby mitochondrie, chloroplasty, lyzozómy, jadro a endoplazmatické retikulum fungovali vo vnútri bunky a chránili sa pred podprahovým poškodením. To je typické pre každú bunku, ktorá má tieto membránové organely. Plazmatická membrána má navyše cytoplazmatické výrastky, cez ktoré sa vytvárajú medzibunkové kontakty. Toto je príklad implementácie mechanickej funkcie plazmatickej membrány. Ochrannú úlohu membrány zabezpečuje aj prirodzená odolnosť a tekutosť lipidovej dvojvrstvy.
Komunikačná funkcia cytoplazmatickej membrány
Doprava a príjem patria medzi komunikačné funkcie. Títoobe vlastnosti sú charakteristické pre plazmatickú membránu a karyolemu. Membrána organel nemá vždy receptory alebo je prestúpená transportnými kanálmi, ale karyolema a cytolema majú tieto formácie. Prostredníctvom nich sa implementujú tieto komunikačné funkcie.
Doprava sa realizuje dvoma možnými mechanizmami: s výdajom energie, teda aktívnym spôsobom, a bez výdajov, jednoduchou difúziou. Bunka však môže transportovať látky aj fagocytózou alebo pinocytózou. To sa realizuje zachytením oblaku kvapalných alebo pevných častíc výbežkami cytoplazmy. Potom bunka, akoby rukami, zachytí časticu alebo kvapku tekutiny, vtiahne ju a vytvorí okolo nej cytoplazmatickú vrstvu.
Aktívny transport, difúzia
Aktívny transport je príkladom selektívneho príjmu elektrolytov alebo živín. Prostredníctvom špecifických kanálov reprezentovaných proteínovými molekulami pozostávajúcimi z niekoľkých podjednotiek preniká látka alebo hydratovaný ión do cytoplazmy. Ióny menia potenciál a živiny sú zabudované do metabolických okruhov. A všetky tieto funkcie plazmatickej membrány v bunke aktívne prispievajú k jej rastu a vývoju.
Rozpustnosť v lipidoch
Vysoko diferencované bunky, ako sú nervové, endokrinné alebo svalové bunky využívajú tieto iónové kanály na generovanie pokojového a akčného potenciálu. Vzniká v dôsledku osmotického a elektrochemického rozdielu a tkanivá získavajú schopnosť kontrahovať,generovať alebo viesť impulz, reagovať na signály alebo ich prenášať. Ide o dôležitý mechanizmus výmeny informácií medzi bunkami, ktorý je základom nervovej regulácie funkcií celého organizmu. Tieto funkcie plazmatickej membrány živočíšnej bunky zabezpečujú reguláciu životnej činnosti, ochranu a pohyb celého organizmu.
Niektoré látky môžu dokonca preniknúť cez membránu, ale to je typické len pre molekuly lipofilných molekúl rozpustných v tukoch. Jednoducho sa rozpúšťajú v dvojvrstve membrány a ľahko vstupujú do cytoplazmy. Tento transportný mechanizmus je typický pre steroidné hormóny. A hormóny peptidovej štruktúry nie sú schopné preniknúť cez membránu, hoci tiež prenášajú informácie do bunky. To je dosiahnuté vďaka prítomnosti receptorových (integrálnych) molekúl na povrchu plazmalemy. Pridružené biochemické mechanizmy prenosu signálu do jadra spolu s mechanizmom priameho prenikania lipidových látok cez membránu tvoria jednoduchší systém humorálnej regulácie. A všetky tieto funkcie integrálnych bielkovín plazmatickej membrány potrebuje nielen jedna bunka, ale celý organizmus.
Tabuľka funkcií cytoplazmatickej membrány
Najviditeľnejším spôsobom, ako zdôrazniť funkcie plazmatickej membrány, je tabuľka, ktorá ukazuje jej biologickú úlohu pre bunku ako celok.
| Štruktúra | Funkcia | Biologická úloha |
| Cytoplazmatická membrána vo forme lipidovej dvojvrstvy szvonka umiestnené hydrofóbne konce, vybavené receptorovými komplexmi integrálnych a povrchových proteínov | Mechanické | Udržiava bunkový tvar, chráni pred mechanickými podprahovými účinkami, zachováva bunkovú integritu |
| Doprava | Transportuje kvapôčky kvapaliny, pevné častice, makromolekuly a hydratované ióny do bunky s výdajom energie alebo bez neho | |
| Receptor | Na svojom povrchu má receptorové molekuly, ktoré slúžia na prenos informácií do jadra | |
| Lepidlo | Vďaka výbežkom cytoplazmy susedné bunky vytvárajú vzájomné kontakty | |
| Elektrogénne | Poskytuje podmienky pre generovanie akčného potenciálu a pokojového potenciálu excitabilných tkanív |
Táto tabuľka jasne ukazuje, aké funkcie plní plazmatická membrána. Tieto úlohy však zohráva iba bunková membrána, teda lipidová dvojvrstva obklopujúca celú bunku. Vo vnútri sa nachádzajú organely, ktoré majú aj membrány. Mali by byť načrtnuté ich úlohy.
Funkcie plazmatickej membrány: schéma
Nasledujúce organely sa líšia prítomnosťou membrán v bunke: jadro, drsné a hladké endoplazmatické retikulum, Golgiho komplex, mitochondrie, chloroplasty, lyzozómy. V každom zV týchto organelách hrá rozhodujúcu úlohu membrána. Môžete to zvážiť pomocou príkladu tabuľkovej schémy.
| Organela a membrána | Funkcia | Biologická úloha |
| Jadro, jadrová membrána | Mechanické | Mechanické funkcie plazmatickej membrány cytoplazmy jadra umožňujú zachovať jej tvar, zabraňujú vzniku štrukturálneho poškodenia |
| Bariéra | Separácia nukleoplazmy a cytoplazmy | |
| Doprava | Má transportné póry pre výstup ribozómov a messenger RNA z jadra a vstup živín, aminokyselín a dusíkatých zásad do vnútra | |
| Mitochondrie, mitochondriálna membrána | Mechanické | Udržiavanie tvaru mitochondrií, predchádzanie mechanickému poškodeniu |
| Doprava | Ióny a energetické substráty sa prenášajú cez membránu | |
| Elektrogénne | Poskytuje generovanie transmembránového potenciálu, ktorý je základom výroby energie v bunke | |
| Chloroplasty, plastidová membrána | Mechanické | Podporuje tvar plastidov, zabraňuje ich mechanickému poškodeniu |
| Doprava | Zabezpečuje prepravu látok | |
| Endoplazmatické retikulum, membrána siete | Mechanické a vytvárajúce prostredie | Zabezpečuje prítomnosť dutiny, kde prebiehajú procesy syntézy proteínov a ich posttranslačná modifikácia |
| Golgiho aparát, membrána vezikúl a cisterien | Mechanické a vytvárajúce prostredie | Úloha pozri vyššie |
| Lyzozómy, lyzozomálna membrána |
Mechanické Bariéra |
Udržiavanie tvaru lyzozómu, predchádzanie mechanickému poškodeniu a uvoľňovaniu enzýmov do cytoplazmy, obmedzuje ho od lytických komplexov |
Membrány živočíšnych buniek
Toto sú funkcie plazmatickej membrány v bunke, kde hrá dôležitú úlohu pre každú organelu. Okrem toho by sa množstvo funkcií malo spojiť do jednej - do ochrannej. Najmä bariérová a mechanická funkcia sú spojené do ochrannej. Okrem toho funkcie plazmatickej membrány v rastlinnej bunke sú takmer totožné s funkciami v živočíšnej a bakteriálnej bunke.
Živočíšna bunka je najkomplexnejšia a vysoko diferencovaná. Nachádza sa tu oveľa integrálnejšie, semiintegrálne a povrchové proteíny. Vo všeobecnosti platí, že u mnohobunkových organizmov je štruktúra membrány vždy zložitejšia ako u jednobunkových. A aké funkcie plní plazmatická membrána konkrétnej bunky určuje, či bude klasifikovaná ako epiteliálna, spojivová resp.dráždivé tkanivo.
