Estrutura e funções de biomembranas

As Biomembranas Eles são principalmente estruturas naturais lipídicas, muito dinâmicas e seletivas, que fazem parte das células de todos os seres vivos. Em essência, eles são responsáveis ​​por estabelecer os limites entre a vida e o espaço extracelular, além de decidir de uma maneira controlada o que pode entrar e deixar a célula.

As propriedades da membrana (como fluidez e permeabilidade) são determinadas diretamente pelo tipo de lipídeo, saturação e comprimento dessas moléculas. Cada tipo de célula possui uma membrana com uma composição característica de lipídios, proteínas e carboidratos, o que lhe permite executar suas funções.

Fonte: Trabalho derivado: Dhatfield (Talk) Cell_Membrane_Detailed_Diagram_3.SVG: *Trabalho derivado: Dhatfield (Talk) Cell_Membrane_Detailed_Diagram.SVG: Ladyofhats Mariana Ruiz [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0)] [TOC]

Estrutura

O modelo que é aceito atualmente para descrever a estrutura das membranas biológicas é chamado de "mosaico fluido". Foi desenvolvido em 1972 por pesquisadores. Jon Singer e Garth Nicolson.

Um mosaico é a união de diferentes elementos heterogêneos. No caso das membranas, esses elementos incluem diferentes tipos de lipídios e proteínas. Esses componentes não são estáticos: ao contrário, a membrana é caracterizada por ser extremamente dinâmica, onde lipídios e proteínas estão em movimento constante.'

Em alguns casos, podemos encontrar carboidratos ancorados em algumas proteínas ou os lipídios que formam a membrana. Em seguida, exploraremos os principais componentes das membranas.

-Lipídios

Lipídios são polímeros biológicos formados por cadeias de carbono, cuja principal característica é a insolubilidade da água. Embora eles cumpram várias funções biológicas, o maior destaque é o seu papel estrutural nas membranas.

Lipídios capazes de formar membranas biológicas são compostas por um apolar (água insolúvel) e um polar (solúvel em água). Esses tipos de moléculas são conhecidos como anfipáticos. Essas moléculas são fosfolipídios.

Como os lipídios se comportam na água?

Quando os fosfolipídios entram em contato com a água, a porção polar é a que realmente entra em contato com ele. Por outro lado, as "caudas" hidrofóbicas interagem entre si, tentando escapar do líquido. Em solução, os lipídios podem adquirir dois padrões organizacionais: micelas ou bicapas lipídicas.

As micelas são pequenos agregados lipídicos, onde as cabeças polares são agrupadas "olhando" na água e as filas fazem isso juntas dentro da esfera. Bilapas, como o nome indica, são duas camadas de fosfolipídios onde as cabeças dão à água, e as caudas de cada uma das camadas interagem entre si.

Essas formações ocorrem de certa forma espontâneo. Isto é, não é necessária energia que impulsiona a formação de micelas ou bicapas.

Esta propriedade anfipática é, sem dúvida, a mais importante de certos lipídios, pois permitiu a compartimentação da vida.

Nem todas as membranas são iguais

Em termos de composição lipídica, nem todas as membranas biológicas são iguais. Estes variam em termos de comprimento da cadeia de carbono e saturação entre eles.

Com saturação Nós nos referimos ao número de links que existem entre carbonos. Quando há links duplos ou triplos, a corrente é insaturada.

A composição lipídica da membrana determinará suas propriedades, particularmente sua fluidez. Quando há ligações duplas ou triplas, as cadeias de carbono são "torcidas", criando espaços e reduzindo a embalagem de linhas lipídicas.

A torção reduz a superfície de contato com as caudas vizinhas (especificamente as forças de interação de van der Waals), enfraquecendo a barreira.

Por outro lado, quando a saturação da cadeia é aumentada, as interações van der Waals são muito mais fortes, aumentando a densidade e a força da membrana. Da mesma maneira, a força da barreira pode ser aumentada se a cadeia de hidrocarbonetos aumentar de comprimento.

O colesterol é outro tipo de lipídio formado pela fusão de quatro anéis. A presença desta molécula também ajuda a modular a fluidez e a permeabilidade da membrana. Essas propriedades também podem ser afetadas por variáveis ​​externas, como temperatura.

-Proteínas

Em uma célula normal, pouco menos da metade da composição da membrana são proteínas. Estes podem ser incorporados na matriz lipídica de várias maneiras: totalmente imerso, isto é, integrante; ou periferalmente, onde apenas uma parte da proteína está ancorada aos lipídios.

As proteínas são usadas por algumas moléculas, como canais ou transportadores (caminho ativo ou passivo) para ajudar as moléculas grandes e hidrofílicas a atravessar a barreira seletiva. O exemplo mais destacado é a proteína que funciona como uma bomba de sódio-potássio.

-Carboidratos

Os carboidratos podem ser ancorados nas duas moléculas mencionadas. Eles geralmente estão em torno da célula e desempenham um papel na marcação, reconhecimento e comunicação celular em geral.

Por exemplo, as células do sistema imunológico usam esse tipo de marcação para diferenciar os próprios dos outros e, assim, sabem qual célula deve ser atacada e qual não.

Funções

Estabelecer limites

Como os limites da vida são? Através de biomembranas. As membranas de origem biológica são responsáveis ​​pela delimitando o espaço celular em todas as formas de vida. Esta propriedade de compartimentação é indispensável para a geração de sistemas vivos.

Dessa maneira, um ambiente diferente pode ser criado dentro da célula, com as concentrações e movimentos dos materiais necessários que são ideais para os seres orgânicos.

Além disso, as membranas biológicas também estabelecem limites dentro da célula, originando os compartimentos típicos das células eucarióticas: mitocôndrias, cloroplastos, vacúolos, etc.

Seletividade

As células vivas requerem uma produção constante e a entrada de certos elementos, por exemplo, troca de íons com o ambiente extracelular e excreção de substâncias residuais, entre outros.

A natureza da membrana o torna permeável a certas substâncias e à prova d'água para outras pessoas. Por esse motivo, a membrana, juntamente com as proteínas dentro, atua como uma espécie de "goleiro" molecular que orquestra a troca de materiais com o meio.

Moléculas de tamanho pequeno, que não são polares, podem atravessar a membrana sem qualquer inconveniente. Por outro lado, quanto maior a molécula e mais polares, a dificuldade da passagem é proporcionalmente aumentada.

Para dar um exemplo pontual, uma molécula de oxigênio pode viajar por uma membrana biológica um bilhão de vezes mais rápido que um íon cloreto.

Referências

1. Freeman, s. (2016). Ciência Biológica. Pearson.
2. Kaiser, c. PARA., Krieger, m., Lodish, h., & Berk, para. (2007). Biologia celular molecular. WH Freeman.
3. Peña, a. (2013). Membranas celulares. Fundo de cultura econômica.
4. Singer, s. J., & Nicolson, G. eu. (1972). O modelo de mosaico fluido da estrutura das membranas celulares. Ciência, 175(4023), 720-731.
5. Stein, w. (2012). O movimento de moléculas nas membranas celulares. Elsevier.