plik


Błony biologiczne. initAd();   Biochemia   Biotechnologia   Fizjologia   Genetyka   Medycyna   Mikrobiologia   Inne    Biologii komórki    Biologii molekularnej    Medycyny molekularnej    Histologii    Botaniki    Leksykon medyczny    Testy    Botanika    Budowa komórki    Ewolucja    Genetyka    Medycyna    Terminologia    Zoologia    A     B     C     D     E     F     G    H     I     J     K     L     Ł     M    N     O     P     R     S     Ś     T    U     W     Z     Ż    Cała lista     Apoptoza    PDB    Biochemia    Biotechnologia    Czasopisma    Książki    Uczelnie    Uniwersytety    Zdjęcia  O nas            Tu jesteś:   Biologia.pl < Kurs biologii molekularnej Błony biologiczne. Błony biologiczne (inaczej: błony białkowo-lipidowe) są niezwykle ważną częścią każdej komórki . Bez szczelnej błony komórkowej, czyli tej błony biologicznej, która oddziela wnętrze komórki od środowiska zewnętrznego, komórka w ogóle nie mogłaby istnieć. Nie tylko dlatego, że jej zawartość rozlałaby się na wszystkie strony - zadania błony komórkowej są dużo bardziej wyrafinowane i nie ograniczają się do mechanicznego utrzymywania wszystkich ważnych cząsteczek w jednym miejscu Wszechświata. Warunki, w których żyją komórki, często są bardzo zdradliwe. Temperatura, pH, dostępność rożnych pierwiastków i związków chemicznych... to wszystko może zmienić się dosłownie w każdej chwili. Ale skomplikowane procesy życiowe, które zachodzą w komórkach, mogą się odbywać tylko pod warunkiem bardzo precyzyjnego zachowania warunków panujących wewnątrz komórki. Zmiana pH o pół jednostki może spowodować, że enzymy odczytujące informacje zakodowane w genach się zbuntują, produkcja energii się nie uda, a z kopiowania cząsteczek DNA też nic nie wyjdzie. Na szczęście błona komórkowa zapewnia względną stałość warunków panujących w komórce, bo jest selektywnie przepuszczalna - mogą przez nią przechodzić tylko niektóre cząsteczki chemiczne. Inne błony biologiczne tworzą rożne organella komórkowe: szorstką i gładką siateczkę śródplazmatyczną, aparat Golgiego, mitochondria, otoczkę jądra komórkowego, lizosomy, peroksysomy, chloroplasty... Te wszystkie błony również są selektywnie (wybiórczo) przepuszczalne. Dzięki temu poszczególne części komórki mogą mięć rożny skład chemiczny i sprawnie przeprowadzać przeciwstawne reakcje chemiczne. Błony biologiczne komórki pełnia rożne funkcje (na przykład błona oddzielająca mitochondrium od cytoplazmy zachowuje się inaczej niż błona komórkowa), ale struktura tych wszystkich błon jest zaskakująco podobna. I to nie tylko w obrębie jednej komórki! Praktycznie wszystkie błony biologiczne żywych komórek mają zbliżoną budowę. Mówiąc ogólnie, składają się z dwóch rodzajów cząsteczek chemicznych: lipidów (tłuszczy) i białek. Głównymi substancjami błon biologicznych są fosfolipidy - specjalne lipidy z przyłączonymi grupami fosforanowymi. W cząsteczce każdego fosfolipidu można wyróżnić hydrofilową główkę i hydrofobowe ogonki - a może nóżki? Spójrzcie na rysunek. (Cząsteczki hydrofobowe to takie, które odpychają cząsteczki wody i wola kontaktować się z innymi cząsteczkami hydrofobowymi; cząsteczki hydrofilowe zachowują się odwrotnie - z rozkoszą otaczają się molekułami wody). Pojedyncza cząsteczka fosfolipidu wygląda mniej więcej tak: ooo o o o o [hydrofilowa główka] ooo I I I I I I [hydrofobowe ogonki] I \ I \ Teraz trochę chemii: główka jest zbudowana z reszty glicerolu, grupy fosforanowej i np. choliny (wtedy fosfolipid nosi nazwę fosfatydylocholiny). Nóżki to kwasy tłuszczowe. Na pewno zauważyliście, że prawa nóżka jest w jednym miejscu załamana - ma coś w rodzaju kolana. Prawa nóżka jest nienasyconym kwasem tłuszczowym, to znaczy - zawiera podwójne wiązania w łańcuchu węglowym. Kolanko znajduje się w miejscu podwójnego wiązania. Im więcej takich podwójnych wiązań w kwasie tłuszczowym, tym nóżka staje się bardziej giętka i elastyczna - sprawnie rozdaje kopniaki innym cząsteczkom fosfolipidów. Skoro główka fosfolipidu jest hydrofilowa, a nóżki - hydrofilowe, to cała cząsteczka ma schizofreniczny stosunek do wody: główka chętnie się nią otacza, a nóżki przed nią uciekają. Chemicy określają takie cząsteczki mianem 'amfipatyczne' (częściowo hydrofobowe, częściowo hydrofilowe). Dzięki takim właściwościom fosfolipidów powstały błony biologiczne (jedna wstawiona w odpowiednie miejsce grupa fosforanowa zadecydowała o tym, że Ziemia nie jest martwą planetą). Kiedy cząsteczki fosfolipidów wrzuci się do wody i porządnie pomiesza, to po chwili na powierzchni wody cząsteczki fosfolipidów same stworzą najprostsza błonę - DWUWARSTWĘ LIPIDOWĄ: [woda] OOOOOO [główki 1] iiiiii [nóżki 1] iiiiii [nóżki 2] OOOOOO [główki 2] [woda] Obie warstwy fosfolipidów są odwrócone do siebie nóżkami. W ten sposób hydrofobowe nóżki, które stykają się tylko ze sobą, unikają kontaktu z cząsteczkami wody, a hydrofilowe główki bez przeszkód mogą robić to, co najbardziej lubią, czyli hm... otaczać się cząsteczkami wody. Wszystkie fragmenty fosfolipidów są wtedy usatysfakcjonowane pod względem energetycznym i dlatego dwuwarstwa lipidowa jest trwała i sama się odtwarza, jeśli jakiś złośliwiec wsadzi łapę do naczynia, w którym przeprowadzamy nasze wiekopomne doświadczenie, i zburzy delikatną strukturę dwuwarstwy. Taka dwuwarstwa lipidowa jest delikatna i płynna - przypomina cienką warstewkę oleju rozlana na powierzchni wody. James Watson nazwał dwuwarstwę lipidową 'dwuwymiarowym płynem'... Płynność dwuwarstwy zależy od jej składu chemicznego: oprócz fosfolipidów są w niej też inne tłuszcze, na przykład (w komórkach zwierzęcych) cząsteczki cholesterolu, które przyczepiają się do nóżek fosfolipidów i usztywniają błony. W komórkach dwuwarstwa lipidowa jest asymetryczna, to znaczy, że jej górna warstwa rożni się składem chemicznym od dolnej. Kiedy komórka popełnia samobójstwo na drodze apoptozy, można ją rozpoznać miedzy innymi po tym, że lipidy z cytoplazmatycznej warstwy przeskakują na powierzchnie komórki... Błony biologicznie są selektywnie przepuszczalne, bo prawie wszystkie duże, obdarzone ładunkiem elektrycznym cząsteczki chemiczne odbijają się od dwuwarstwy lipidowej jak piłeczki pingpongowe. Dotyczy to między innymi białek i kwasów nukleinowych. Te, które są w komórce, nie mogą swobodnie z niej zwiać, a te, które pukają do komórki z zewnątrz, muszą się strasznie namęczyć, żeby się do niej przedostać. Tylko cząsteczki rozpuszczalne w tłuszczach mogą bez trudu przenikać przez dwuwarstwę lipidową, która nie stanowi dla nich najmniejszej przeszkody (takie cząsteczki po prostu jej 'nie widza'). W ten sposób do komórki wchodzą np. cząsteczki hormonów steroidowych (np. hormonów płciowych) i hormony tarczycy. No i cząsteczki alkoholu... Druga grupa cząsteczek tworzących błony biologiczne to białka. Białka błonowe mogą być na stale wbudowane w błonę i przechodzić na wylot przez dwuwarstwę lipidowa; mogą też przyczepiać się do wewnętrznej albo zewnętrznej powierzchni błony i nie trzymać się zbyt mocno dwuwarstwy lipidowej. To właśnie rożne rodzaje białek błonowych w największym stopniu decydują o tym, jaką funkcję w komórce może pełnić dana błona biologiczna. Inne białka są w błonie komórkowej, inne w błonie mitochondrialnej, jeszcze inne w błonie lizosomów... W takim razie fragment gotowej błony białkowo-lipidowej wygląda mniej więcej tak: # & OOOO&OO iiii&ii iiii&ii OOOO&OO * & Jeżeli rozgrzejecie swoją wyobraźnię, to zobaczycie, jak jedna długa cząsteczka białka przechodzi przez całą dwuwarstwę fosfolipidową, a dwie małe cząsteczki białek są przyczepione do zewnętrznej i wewnętrznej powierzchni błony. Niektóre białka zakotwiczają się w jakimś określonym miejscu błony, a inne swobodnie pływają sobie w 'dwuwymiarowym płynie' lipidowym. Zderzają się z innymi białkami, łącza się z nimi, tworząc większe kompleksy. W błonie przez cały czas coś się dzieje. Tak jak wiele innych części komórki, błony biologiczne mają bardzo dynamiczną strukturę i ciągle się przebudowywują. Co mogą robić białka błonowe? Bardzo wiele. Niektóre z nich są pompami wyrzucającymi z komórki niepotrzebne cząsteczki czy jony albo wychwytującymi cenne związki chemiczne z płynu otaczającego komórkę. Do tego procesu potrzebna jest energia wytwarzana w mitochondriach. Oto druga tajemnica selektywnej przepuszczalności błony biologicznej: komórka nie przepuszcza przez nią niechcianych cząsteczek, które odbijają się od elastycznej dwuwarstwy lipidowej, a jednocześnie zmusza inne cząsteczki do przejścia przez błonę, wychwytując je z roztworów i bezlitośnie przepychając na druga stronę błony. Inne białka błony komórkowej są np. receptorami dla hormonów białkowych, które (w przeciwieństwie do hormonów lipidowych) nie mogą swobodnie przechodzić na drugą stronę błony. Taki receptor po związaniu hormonu uruchamia kaskadę innych białek, które przekazują sygnał do odpowiedniego miejsca komórki. Zresztą receptory błonowe wiążą się także z innymi cząsteczkami, nie tylko z hormonami. Prawie wszystkie metody wykorzystywane przez komórki do rozmowy ze sobą mają coś wspólnego z białkami błonowymi. Innymi białkami błonowymi komórka trzyma się włókien substancji międzykomórkowej... Do białek błonowych od wewnątrz przyczepia się cytoszkielet; białka błony nadają komórkom charakterystyczny kształt (np. formując erytrocyty w dwuwklęsłe biszkopty)... Niektóre białka przytwierdzone do błony są enzymami przeprowadzającymi jakieś reakcje chemiczne (wykorzystując do tych reakcji np. niektóre lipidy błony - komórki w ten sposób przekazują sobie pewne rodzaje sygnałów)... Limfocyty przy pomocy białek błonowych rozpoznają uszkodzone albo zakażone komórki, które trzeba zniszczyć... Chyba nie da się jednym tchem wymienić wszystkich procesów związanych z białkami błon biologicznych. Krótkie podsumowanie... Wszystkie błony biologiczne są zbudowane z podwójnej warstwy cząsteczek fosfolipidów i innych pochodnych tłuszczów oraz z białek błonowych, które kontrolują rożne procesy życiowe komórki. Taka częściowo płynna błona przez cały czas się zmienia, przebudowuje i reaguje na zmieniające się warunki środowiska, a to umożliwia prawidłowe działanie i komórki jako całości, i jej poszczególnych organelli. Poprzedni | Następny Opracowanie i redakcja: Grzegorz Nalepa. CZWARTEK13 września 2001 Sponsor serwisu: Jak szukać?   Znajdź Zobacz także: Leksykon medyczny Kurs histologii Wiedza i Życie  Świat Nauki  dlaczego.pl  gimnazjum.pl  liceum.pl  mapaPolski.pl  pilot.pl  Serwis nominowany do 'Złotej witryny' konkursu Webfestival 2001. standard HTML 4.0Copyright © 1996 - 2001Prószyński i S-ka SAemail: redaktor@biologia.pl

Wyszukiwarka