Biologia - Budowa Komórki

Błona komórkowa

Komórka zwierzęca

błona komórkowa

Wszystkie żywe komórki, prokariotyczne oraz eukariotyczne, posiadają błonę komórkową otaczającą cytoplazmy oraz służącą jako półprzepuszczalna bariera w oknie ze środowiskiem zewnętrznym a ich wnętrzem. Błona komórkowa to dwuwarstwa lipidowa, w której znajdują się również białka. Faktor umożliwia prowadzenie w różnych przedziałach komórki w różnorodnych reakcji biochemicznych w tym samym czasie.

Budowa błony komórkowej – Dwuwarstwa lipidowa zbudowana jest głównie z fosfolipidów, czyli tłuszczów, które na jednym końcu mają przyłączoną grupę fosforową. Taka budowa fosfolipidów zapewnia im specyficzne właściwości, gdzie koniec fosforowy jest hydrofilowy, natomiast pozostałe dwa końce są hydrofobowe. Część hydrofilowa, zwaną głową, ma powinowactwo do wody, zaś część hydrofobowa, tzw. ogon, do tłuszczów. Taka budowa zapewnia spontaniczną agregację fosfolipidów w dwuwarstwę w środowisku wodnym. W każdej błonie komórkowej część hydrofobowa skierowana jest do wnętrza struktury, natomiast hydrofilowa na zewnątrz. Błona komórkowa zwierząt zawiera cztery główne fosfolipidy: fosfatydylocholinę, fosfatydyloetanoloaminę, fosfatydyloserynę oraz sfingmieli nę. Tłuszcze te są rozmieszczone w błonie asymetrycznie. W zewnętrznej warstwie dwuwarstwy lipidowej dominuje fasfatydylocholina oraz sfingomielina, natomiast w wewnętrznej fosfatydyloetanoloamina oraz fosfatydyloseryna. Piątym bardzo ważnym fosfolipidem, ale już występującym w mniejszych ilościach, jest fosfatydyloinozytol. Odgrywa istotną rolę w procesie przekazywania sygnałów. Z błoną komórkową związane są również różnorodne białka. Jedne proteiny są zakotwiczone w dwuwarstwie, tzw. białka integralne, natomiast inne luźno związane z jej powierzchnią, białka peryferyjne. Wiele z nich z błoną komórkową związane jest za pomocą części cukrowej. Białka te nazywane są glikoproteinami. Reszty cukrowe czasami są również przyłączone do lipidu. Taka cząsteczka zwana jest glikolipidem. Białka związane z błoną najczęściej również posiadają część hydrofilową, związaną z hydrofilowymi fragmentami dwuwarstwy oraz część hydrofobową, kontaktującą się z hydrofobowymi regionami błony.

Funkcje – Błona komórkowa przede wszystkim oddziela wnętrze komórki od środowiska zewnętrznego. Jest przyczepiona do cytoszkieletu komórkowego, w ten sposób nadając komórce odpowiedni kształt. Błona komórkowa jest półprzepuszczalna, dlatego reguluje transport pomiędzy wnętrzem komórki a środowiskiem zewnętrznym. Małe cząsteczki, takie jak: tlen, dwutlenek węgla oraz woda mogą swobodnie dyfundować poprzez dwuwarstwę lipidową. Transport dużych cząsteczek, np. aminokwasów i węglowodanów jest już regulowany. W tym selektywnym transporcie zasadniczą rolę odgrywają białka, które działają jako kanały lub aktywnie uczestniczą w transporcie. Błona komórkowa uczestniczy również w odbieraniu i przekazywaniu sygnałów, ponieważ białka błonowe są receptorami. Wiążą hormony lub inne cząsteczki sygnalne, uruchamiając w ten sposób kaskadę sygnalną. Niektóre proteiny pełnią funkcję enzymów, katalizując różnorodne reakcje w otoczeniu błony komórkowej. Fakt ten odgrywa istotną rolę w procesach metabolicznych. W tym przypadku często białka są zorganizowane w większe kompleksy w błonach. Dwuwarstwa lipidowa odpowiada także za zakotwiczenie komórki w matriks zewnątrzkomórkowy, czyli uczestniczy w prawidłowym formowaniu tkanki.

Płynność błony komórkowej – Od lat ’70 błona komórkowa często określana jest jako płynna mozaika. Odzwierciedla to fakt, że cząsteczki lipidów w dwuwarstwie potrafią poruszać się w jej obrębie. Teoria ta odnosi się również do innych składników dwuwarstwy. Jednakże, w zależności od wielu czynników, m. in. składu błony komórkowej oraz temperatury, może ona ulec tzw. przejściu fazowemu. W zalezności od warunków, błona może stać się mniej lub bardziej dynamiczna. W ten sposób staje się bardziej podobna do żelu bądź ciała stałego. Komórka w zależności od potrzeb potrafi regulować płynność błon. W tym celu komórka syntetyzuje określone typy cząsteczek, które uniemożliwiają przejście błony w stan płynny. Obecność cholesterolu oraz glikolipidów, które znajdują się w większości błon komórkowych, może mieć wpływ na dynamikę tej struktury oraz hamuje przejścia fazowe.

Glikokaliks – Najczęściej zewnątrzkomórkowe części białek błonowych są glikozylowane. Podobnie jak reszty cukrowe glikolipidów znajdują się na zewnętrznej powierzchni błony komórkowej. W związku z tym cała powierzchnia komórki otoczona jest przez węglowodanowy „płaszcz”, zwany glikokaliksem. Jego główną rolą jest ochrona powierzchni komórki. Ponadto oligosacharydy mogą służyć jako markery dla różnorodnych interakcji komórka – komórka. Reszty cukrowe wyeksponowane na zewnątrz komórki pozwalają wykryć różne typy komórek w organizmie wielokomórkowym.

Warto wiedzieć – odkrycie Termin błona komórkowa wprowadzony został w 1855 roku przez Carla Nageliego jako wniosek z obserwacji różnic w przenikaniu barwników do nieuszkodzonych i uszkodzonych komórek roślinnych. Inne doświadczenia, które Naggelli przeprowadzał wspólnie z Cramerem, wykazały wrażliwość osmotyczną komórek, to znaczy, zdolność do zmian objętości w zależności od różnicy stężeń substancji pomiędzy ich wnętrzem i otaczającym środowiskiem. Nageli sugerował, że przyczyną właściwości osmotycznych komórek jest ograniczająca je błona. W roku 1897 niemiecki botanik Wilhelm Pfeffer opublikował pracę, w której sformułował dwa wnioski: komórkę otacza błona, błona stanowi uniwersalną barierę dla przenikania wody i substancji w niej rozpuszczonych.

błona komórkowa