Plazma membrana je lipidni dvosloj s proteinima, ionskim kanalima i receptorskim molekulama ugrađenim u njegovu debljinu. To je mehanička barijera koja odvaja citoplazmu stanice od pericelularnog prostora, a ujedno je jedina veza s vanjskim okolišem. Stoga je plazmolema jedna od najvažnijih struktura stanice, a njezine funkcije joj omogućuju postojanje i interakciju s drugim staničnim skupinama.
Pregled funkcija citoleme
Plazma membrana u obliku u kojem je prisutna u životinjskoj stanici karakteristična je za mnoge organizme iz različitih kraljevstava. Bakterije i protozoe, čiji su organizmi predstavljeni jednom stanicom, imaju citoplazmatsku membranu. A životinje, gljive i biljke kao višestanični organizmi nisu ga izgubile u procesu evolucije. Međutim, u različitim kraljevstvima živih organizamacitolema je nešto drugačija, iako su joj funkcije još uvijek iste. Mogu se podijeliti u tri skupine: razgraničenje, transport i komunikacija.
Grupa razgraničavajućih funkcija uključuje mehaničku zaštitu stanice, održavanje njenog oblika, zaštitu od izvanstanične sredine. Membrana ima transportnu skupinu funkcija zbog prisutnosti specifičnih proteina, ionskih kanala i nositelja određenih tvari. Komunikativne funkcije citoleme uključuju funkciju receptora. Na površini membrane nalazi se skup receptorskih kompleksa, putem kojih stanica sudjeluje u mehanizmima humoralnog prijenosa informacija. Međutim, također je važno da plazmolema okružuje ne samo stanicu, već i neke od njenih membranskih organela. U njima ona igra istu ulogu kao i u slučaju cijele ćelije.
Funkcija barijere
Barijerske funkcije plazma membrane su višestruke. Štiti unutarnji okoliš stanice s prevladavajućom koncentracijom kemikalija od njegove promjene. U otopinama se događa difuzija, odnosno samoizjednačavanje koncentracije između medija s različitim sadržajem određenih tvari u njima. Plazmalema samo blokira difuziju sprječavajući protok tekućine i iona u bilo kojem smjeru. Dakle, membrana ograničava citoplazmu određenom koncentracijom elektrolita iz pericelularnog okoliša.
Druga manifestacija barijerne funkcije plazma membrane je zaštita od jakih kiselih i jakih alkalnih sredina. Izgrađena plazma membranatako da su hidrofobni krajevi molekula lipida okrenuti prema van. Stoga često razlikuje unutarstanično i izvanstanično okruženje s različitim pH vrijednostima. Neophodan je za život stanica.
Barijerna funkcija membrana organela
Funkcije barijere plazma membrane također su različite jer ovise o njezinom položaju. Konkretno, kariolema, odnosno lipidni dvosloj jezgre, štiti je od mehaničkih oštećenja i odvaja nuklearno okruženje od citoplazmatskog. Štoviše, vjeruje se da je kariolema neraskidivo povezana s membranom endoplazmatskog retikuluma. Stoga se cijeli sustav smatra jednim spremištem nasljednih informacija, sustavom za sintezu proteina i skupom posttranslacijskih modifikacija proteinskih molekula. Membrana endoplazmatskog retikuluma neophodna je za održavanje oblika unutarstaničnih transportnih kanala kroz koje se kreću molekule proteina, lipida i ugljikohidrata.
Mitohondrijska membrana štiti mitohondrije, dok plastidna membrana štiti kloroplaste. Lizosomska membrana također ima ulogu barijere: unutar lizosoma postoji agresivno pH okruženje i reaktivne vrste kisika koje mogu oštetiti strukture unutar stanice ako tamo prodru. Membrana je, s druge strane, univerzalna barijera, koja dopušta lizosomima da "probavljaju" čvrste čestice i ograničava mjesto djelovanja enzima.
Mehanička funkcija plazma membrane
Mehaničke funkcije plazma membrane također su heterogene. Prvo, plazma membrana podupirestanični oblik. Drugo, ograničava deformabilnost stanice, ali ne sprječava promjenu oblika i fluidnosti. U ovom slučaju moguće je i jačanje membrane. To se događa zbog stvaranja stanične stijenke od strane protista, bakterija, biljaka i gljiva. Kod životinja, uključujući ljudsku vrstu, stanična stijenka je najjednostavnija i predstavljena je samo glikokaliksom.
U bakterijama je glikoprotein, u biljkama je celuloza, u gljivama je hitinski. Dijatomeje čak ugrađuju silicij (silicijev oksid) u svoju staničnu stijenku, što značajno povećava snagu i mehaničku otpornost stanice. A svakom organizmu za to je potrebna stanična stijenka. I sama plazmolema ima mnogo manju snagu od sloja proteoglikana, celuloze ili hitina. Nema sumnje da citolema igra mehaničku ulogu.
Također, mehaničke funkcije plazma membrane omogućuju mitohondrijima, kloroplastima, lizosomima, jezgri i endoplazmatskom retikulumu da funkcioniraju unutar stanice i štite se od oštećenja ispod praga. To je tipično za svaku stanicu koja ima ove membranske organele. Štoviše, plazma membrana ima citoplazmatske izrasline kroz koje se stvaraju međustanični kontakti. Ovo je primjer implementacije mehaničke funkcije plazma membrane. Zaštitna uloga membrane također je osigurana prirodnom otpornošću i fluidnošću lipidnog dvosloja.
Komunikativna funkcija citoplazmatske membrane
Promet i prijem su među komunikacijskim funkcijama. Oveobje su kvalitete karakteristične za plazma membranu i kariolemu. Membrana organela nema uvijek receptore ili je prožeta transportnim kanalima, ali kariolema i citolema imaju te formacije. Kroz njih se provode te komunikacijske funkcije.
Promet se provodi pomoću dva moguća mehanizma: trošenjem energije, odnosno aktivnim načinom i bez trošenja, jednostavnom difuzijom. Međutim, stanica također može transportirati tvari fagocitozom ili pinocitozom. To se ostvaruje hvatanjem oblaka tekućih ili čvrstih čestica izbočinama citoplazme. Tada stanica, kao da svojim rukama, hvata česticu ili kap tekućine, uvlačeći je i formirajući citoplazmatski sloj oko sebe.
Aktivni transport, difuzija
Aktivni transport primjer je selektivnog unosa elektrolita ili hranjivih tvari. Kroz specifične kanale predstavljene proteinskim molekulama koje se sastoje od nekoliko podjedinica, tvar ili hidratizirani ion prodire u citoplazmu. Ioni mijenjaju potencijale, a hranjive tvari se ugrađuju u metaboličke krugove. I sve ove funkcije plazma membrane u stanici aktivno doprinose njenom rastu i razvoju.
topljivost u lipidima
Visoko diferencirane stanice kao što su živčane, endokrine ili mišićne stanice koriste ove ionske kanale za stvaranje potencijala mirovanja i djelovanja. Nastaje zbog osmotske i elektrokemijske razlike, a tkiva dobivaju sposobnost kontrakcije,generirati ili provoditi impuls, reagirati na signale ili ih prenositi. Ovo je važan mehanizam za razmjenu informacija između stanica, koji je u osnovi živčane regulacije funkcija cijelog organizma. Ove funkcije plazma membrane životinjske stanice osiguravaju regulaciju vitalne aktivnosti, zaštitu i kretanje cijelog organizma.
Neke tvari mogu čak i prodrijeti kroz membranu, ali to je tipično samo za molekule lipofilnih molekula topljivih u mastima. Oni se jednostavno otapaju u dvosloju membrane, lako ulazeći u citoplazmu. Ovaj transportni mehanizam tipičan je za steroidne hormone. A hormoni peptidne strukture ne mogu prodrijeti kroz membranu, iako također prenose informaciju stanici. To se postiže zbog prisutnosti receptorskih (integralnih) molekula na površini plazmaleme. Povezani biokemijski mehanizmi prijenosa signala u jezgru, zajedno s mehanizmom izravnog prodiranja lipidnih tvari kroz membranu, čine jednostavniji sustav humoralne regulacije. A sve te funkcije integralnih proteina plazma membrane potrebne su ne samo jednoj stanici, već cijelom organizmu.
Tablica funkcija citoplazmatske membrane
Najvizualniji način da se istaknu funkcije plazma membrane je tablica koja pokazuje njezinu biološku ulogu za stanicu kao cjelinu.
| Struktura | Funkcija | Biološka uloga |
| Citoplazmatska membrana u obliku lipidnog dvosloja saizvana smješteni hidrofobni krajevi, opremljeni receptorskim kompleksima integralnih i površinskih proteina | mehanička | Održava stanični oblik, štiti od mehaničkih učinaka ispod praga, čuva stanični integritet |
| prijevoz | Transportira kapljice tekućine, čvrste čestice, makromolekule i hidratizirane ione u stanicu sa ili bez potrošnje energije | |
| Receptor | Na svojoj površini ima receptorske molekule koje služe za prijenos informacija u jezgru | |
| Ljepilo | Zbog izbočina citoplazme, susjedne stanice stvaraju međusobne kontakte | |
| Elektrogeni | Pruža uvjete za stvaranje akcijskog potencijala i potencijala odmora ekscitabilnih tkiva |
Ova tablica jasno pokazuje koje funkcije obavlja plazma membrana. Međutim, tu ulogu ima samo stanična membrana, odnosno lipidni dvosloj koji okružuje cijelu stanicu. Unutar njega nalaze se organele, koje također imaju membrane. Njihove uloge treba ocrtati.
Funkcije plazma membrane: shema
Sljedeće organele razlikuju se po prisutnosti membrana u stanici: jezgra, hrapavi i glatki endoplazmatski retikulum, Golgijev kompleks, mitohondriji, kloroplasti, lizosomi. U svakom odovih organela, membrana igra presudnu ulogu. Možete to razmotriti na primjeru tablične sheme.
| Organella i membrana | Funkcija | Biološka uloga |
| Jezgra, nuklearna membrana | mehanička | Mehaničke funkcije plazma membrane citoplazme jezgre omogućuju joj da zadrži svoj oblik, spriječi pojavu strukturnih oštećenja |
| Barijera | Razdvajanje nukleoplazme i citoplazme | |
| prijevoz | Ima transportne pore za izlazak ribosoma i glasničke RNA iz jezgre i ulazak hranjivih tvari, aminokiselina i dušičnih baza u unutrašnjost | |
| Mitohondrij, mitohondrijska membrana | mehanička | Održavanje oblika mitohondrija, sprječavanje mehaničkih oštećenja |
| prijevoz | Ioni i energetski supstrati se prenose kroz membranu | |
| Elektrogeni | Omogućuje stvaranje transmembranskog potencijala, koji je osnova proizvodnje energije u stanici | |
| Kloroplasti, plastidna membrana | mehanička | Podržava oblik plastida, sprječava njihova mehanička oštećenja |
| prijevoz | Pruža prijevoz tvari | |
| Endoplazmatski retikulum, membrana mreže | Mehanički i stvarajući okoliš | Omogućuje prisutnost šupljine u kojoj se odvijaju procesi sinteze proteina i njihova posttranslacijska modifikacija |
| Golgijev aparat, membrana vezikula i cisterni | Mehanički i stvarajući okoliš | Uloga vidi gore |
| Lizosomi, lizosomska membrana |
mehanička Barijera |
Održavanje oblika lizosoma, sprječavanje mehaničkih oštećenja i otpuštanje enzima u citoplazmu, ograničavajući je od litičkih kompleksa |
Membrane životinjskih stanica
To su funkcije plazma membrane u stanici, gdje ona igra važnu ulogu za svaku organelu. Štoviše, brojne funkcije treba kombinirati u jednu - u zaštitnu. Konkretno, barijerna i mehanička funkcija kombiniraju se u zaštitnu. Štoviše, funkcije plazma membrane u biljnoj stanici gotovo su identične onima u životinjskoj i bakterijskoj stanici.
Životinjska stanica je najkompleksnija i vrlo diferencirana. Ovdje se nalazi puno više integralnih, poluintegralnih i površinskih proteina. Općenito, kod višestaničnih organizama struktura membrane je uvijek složenija nego u jednostaničnih. A koje funkcije obavlja plazma membrana određene stanice određuje hoće li se klasificirati kao epitelna, vezivna ilipodražljivo tkivo.
