BŁONY

BŁONY

BIOLOGICZNE

BIOLOGICZNE

Ultrastruktura, skład

chemiczny i właściwości

błon biologicznych

Wszystkie błony biologiczne zbudowane

są według tej samej zasady. Składają się

z dwóch komponentów:

• fosfolipidów, tworzących tak zwany zrąb

lipidowy

• białek

Budowa błony

biologicznej

Lipidy:

• sterole
• glikolipidy
• fosfolipidy są związkami polarnymi, to znaczy,

że dwa bieguny cząsteczki mają odmienne

właściwości: hydrofilowe "główki" (mające

powinowactwo do wody) i hydrofobowe

"nóżki" (nie mające powinowactwa do wody).

Ponieważ obie strony błony biologicznej zawsze

kontaktują się ze środowiskiem wodnym,

"główki" są skierowane na zewnątrz błony, a

"nóżki" do wnętrza; powstaje w ten sposób

dwuwarstwowa struktura zrębu lipidowego

Fosfolipidy

Lipidy

Budowa błony

biologicznej

Białka:

 Zanurzone są w warstwie lipidowej (białka

integralne) lub leżą na powierzchni błony
skąd można je łatwo usunąć (białka
powierzchniowe);

 Białka wchodzące w skład błony są

białkami prostymi lub złożonymi, utrwalają
strukturę błony, pełnią funkcje
transportowe lub są swego rodzaju
"etykietkami" świadczącymi o charakterze
komórki i jej osobniczej lub gatunkowej
przynależności.

Budowa błony

biologicznej

W komórkach zwierzęcych, w których

nie występuje ściana komórkowa,

pojawia się glikokaliks utworzony z

łańcuchów cukrowych, które mogą

towarzyszyć białkom i lipidom

Funkcje glikokaliksu:
 wzmacniająca
 rozpoznawanie komórek

Struktura błony

biologicznej

zrąb lipidowy

białko

Tak zbudowana błona ma charakter płynnej mozaiki: "W morzu
lipidów pływają góry lodowe białek...",

znaczy to, że błony mają budowę

dynamiczną - białka nie mają ustalonego miejsca i mogą się przemieszczać.

Właściwości błon

biologicznych:

• Poprzez swoją dynamiczną strukturę błony są

elastyczne, co jest ważne przy odkształcaniu się w

czasie tworzenia nowych struktur błoniastych w

komórce (np. tworzenie wodniczek) lub gdy komórka

porusza się ruchem pełzakowym

• Błony są półprzepuszczalne, to znaczy, że

rozpuszczalnik (woda) migruje przez błonę

swobodnie, a wybiórczo substancje w wodzie

zawarte, ma to znaczenie w transporcie na poziomie

komórkowym

• Błony są spolaryzowane, to znaczy, że na

zewnątrz błony zgromadzone są ładunki dodatnie, a

na stronie wewnętrznej ładunki ujemne, ma to

znaczenie przy odbieraniu i przewodzeniu bodźców.

Cechy

charakterystyczne:

Płynność - polega na ruchu wszystkich składników błony

Ruch cząsteczek lipidów:

• Dyfuzja rotacyjna- obrót cząsteczek lipidów wokół osi prostopadłej

• Dyfuzja lateralna- ruch w płaszczyźnie
Ruch łańcuchów węglowodorowych w lipidach, zależy od:
- temperatury
- ilości wiązań nienasyconych.
Im bardziej ruchliwe są łańcuchy węglowodorowe tym większą

zajmują efektywną objętość i tym samym luźniej upakowane są

cząsteczki lipidów w dwuwarstwie

Ma to duże znaczenie zarówno dla własności błony jako przegrody

jak i dla działania wielu białek błonowych

Czynnikiem regulującym płynność błon jest obecność w nich

cząsteczek steroli - w błonach komórek eukariotycznych

cholesterolu.

Cząsteczki lipidów mogą też przechodzić z warstwy

cytoplazmatycznej do zewnętrznej (lub odwrotnie). Zjawisko takie

nazywane jest "flip-flop" - w błonach komórkowych występuje ono

z małym prawdopodobieństwem.

Płynność

Asymetryczność - strona

cytoplazmatyczna błony ma z reguły inny

skład niż strona kontaktująca się z

otoczeniem (dotyczy składu lipidowego i

białkowego obu połówek błony).

Po cytoplazmatycznej stronie błony znajduje

się znacznie więcej lipidów posiadających

elektrycznie naładowane głowy polarne

oraz łatwo tworzących wiązania wodorowe.

Cecha asymetrii dotyczy również funkcji

pełnionych przez błony:

• w poprzek błony istnieje różnica potencjałów

elektrycznych,

• różnica stężeń wielu substancji,

• transport określonych substancji odbywa się z

reguły w jednym tylko kierunku itp.

Cechy charakterystyczne

Asymetryczność

Heterogenność - występowanie niejednorodności w

rozkładzie składników w płaszczyźnie błony.

Białka oraz lipidy nie są "przypadkowo" wymieszane - w

płaszczyźnie błony wyróżniamy tzw. domeny (różniące

się między sobą składem oraz własnościami)

Przyczyną istnienia domen jest to, że białka integralne

często otoczone są przez specyficzne rodzaje lipidów.

Własności błony w rejonie takiej otoczki są zwykle

odmienne od własności rejonów w których nie

występuje oddziaływanie białkowo-lipidowe.

Tworzeniu się domen sprzyja powstawanie agregatów z

białek błonowych.

Heterogenność błon komórkowych umożliwia

"specjalizację" różnych rejonów błon np. płytka

ruchowa

(synapsa-połączenie neuronu z komórka mięśniową).

Tylko w rejonie płytki ruchowej występuje bowiem w błonie

komórki mięśniowej nagromadzenie receptorów acetylocholiny i

w związku z tym tylko ten rejon jest zdolny do przekazywania

pobudzenia.

Cechy charakterystyczne

Heterogenność

Funkcje błon

biologicznych:

• Stanowią granicę pomiędzy światem zewnętrznym

a światem wewnętrznym komórki lub organellum

• Organizują komórkę i jej wnętrze: budują organella

komórkowe i tworzą przedziały subkomórkowe

• Umożliwiają kontakt ze środowiskiem: odbieranie

bodźców, pobieranie i wydalanie rozmaitych

substancji i cząstek

• Przez błony odbywa się transport: na drodze

dyfuzji, dyfuzji ułatwionej, transportu aktywnego

oraz na drodze endocytoz i egzocytoz

• Odbierają i przewodzą bodźce
• W błonach odbywają się niektóre procesy

biochemiczne jak: fosforylacja w fotosyntezie,

łańcuch oddechowy w oddychaniu tlenowym.

Typy transportu przez błony

biologiczne:

Błony biologiczne nie są ścisłą

granicą pomiędzy komórkami, czy
organellami, a środowiskiem
zewnętrznym. Poprzez błony musi
być możliwy transport różnych
cząstek, zarówno z komórki, jak i do
komórki. To w jaki sposób
transportowane są dane cząstki
zależy od ich rozmiaru i właściwości.

Transport małych cząstek:

• dyfuzja - swobodne przenikanie cząsteczek wody, gazów

oddechowych, glicerolu itp. przez podwójną warstwę

lipidową z obszaru o stężeniu wyższym do obszaru o

stężeniu niższym, czyli zgodnie z gradientem stężeń; jest to

niewybiórczy typ transportu oparty jedynie na zjawisku

fizycznym

– dializa - transport substancji rozpuszczonych przez

błonę

– osmoza - transport wody lub innego rozpuszczalnika

przez błonę

• dyfuzja ułatwiona - niektóre cząsteczki, np. glukoza,

potrzebują nośników białkowych, co zwiększa tempo ich

przedostawania się przez błony, jest to ruch także zgodny z

gradientem stężeń; nośnikami są białka błonowe, które w

czasie pracy nie zmieniają swojego charakteru

• transport aktywny - transportowanie cząsteczek wbrew

gradientowi stężeń z udziałem nośników białkowych i

nakładzie energii (często z ATP), np. transport jonów Na+ i

K+ za pomocą mechanizmu pompy jonowej: sodowo -

potasowej.

„Te trzy typy transportu można

porównać do zjazdu z ośnieżonego

stoku: dyfuzja prosta to zjazd na

przysłowiowych "butach", dyfuzja

ułatwiona to użycie do zjazdu nart,

sanek czy snowboardu, natomiast

transport aktywny to wjazd na górę na

wyciągu.”

Transport większych

cząstek:

Czasami komórka musi pobrać bądź

wydalić duże cząstki np. pobrać
pożywienie i wydalić niestrawione
resztki pokarmowe. Mamy wtedy do
czynienia z transportem "z błoną” :

• egzocytozą
• endocytozą

Transport większych

cząstek:

Endocytoza to pobranie do wnętrza

komórki cząstek poprzez wytworzenie z
błony komórkowej wodniczki, która
oderwawszy się od plazmallemy przeniesie
pobraną cząstkę do cytoplazmy; sposób
ten stosują pierwotniaki podczas
pobierania pożywienia i leukocyty w czasie
walki z antygenami

– fagocytoza - transport bez ubytków błony
– pinocytoza - "picie komórkowe", transport z

ubytkami błony biologicznej

Przebieg endocytozy

Transport większych

cząstek:

Egzocytoza to wydalenie z komórki,

np. niestrawionych resztek lub
wydzielenie z komórki, np. hormonów
w wodniczkach, które z cytoplazmy
zdążają do plazmallemy, gdzie błony
wodniczki i błona otaczająca komórkę
połączą się. Jak widać endocytoza i
egzocytoza to procesy
przeciwstawne.

Przebieg egzocytozy