Stanična membrana

Stanične strukture

Plazmatska membrana

Jezgra

Jezgrica

Mitohondrij

Kloroplast

Endoplazmatski retikulum

Stanična membrana je tanki sloj građen od različitih vrsta molekula koji odvaja unutarstanični dio od vanstaničnog okruženja. Ona je u pravilu poluprospusni lipidni dvosloj izgrađen od bjelančevina i lipida. Tvari se u stanicu i iz stanice propuštaju prema principima osmoze, difuzije i aktivnog prijenosa. Uključena je u procese adhezije stanice, ionske vodljivosti i stanične signalizacije. Okružuje citoplazmu stanice i polazište je nekim strukturama citoskeleta.

Membrane su neophodne i nezaobilazne komponente svih živih organizama. Stanice moraju biti u neposrednom doticaju s okolinom, a tvari selektivno cirkuliraju iz izvanstaničnog u unutarstanični prostor i obrnuto, a to omogućuje stanična membrana. Ona okružuje prokariotske i eukariotske stanice.

Postojanje plazmatske membrane je izrazito važno za opstanak eukariotske stanice jer ona određuje koji će vanjski čimbenici i na koji način djelovati na organizam. Stanična membrana eukariotske stanice je po svojoj strukturi i funkciji slična membrani organela, kao i membrani prokariota. Membrana se sastoji od lipidnog dvosloja «prošaranog» proteinima, a uloga joj je zadržati integritet stanice ili organela, pružiti zaštitu stanici i omogućiti interakciju stanice i okoline u smislu reguliranja prijenos tvari u i iz stanice i komunikacije između stanica što je izrazito važno za mnogostanične organizme.

Građa stanične membrane

Model tekućeg mozaika

Znanstvenici Jonathan Singer i Garth Nicolson 1973.godine predložili su model građe biomembrane koji je prihvaćen i danas te je nazvan "model tekućeg mozaika". Prema tom modelu, neki membranski proteini se nalaze na površini, a neki su djelomično ili potpuno uronjeni u fosfolipidni dvosloj. Opisani mozaički raspored proteina u membrani može se mijenjati ovisno o potrebama stanice. Memabrana je do određene mjere tekuća (fluidna) jer nema jakih veza između molekula koje grade membranu, što proteinima u vrijeme obavljanja funkcije omogućuje "klizanje" kroz fosfolipidni dvosloj i promijenu položaja u membrani. Inače, veći relativni udio zasićenih masnih kiselina smanjuje fluidnost membrane čineći ju tako krućom, dok s povećanjem relativnog udjela nezasićenih masnih kiselina membrana postaje više fluidna. Kolesterol služi kao svojevrsni pufer fluidnosti stanične membrane - pri nižim temperaturama povećava njenu fluidnost steričkim ometanjem gustog rasporeda fosfolipida, dok pri povišenim temperaturama snižava fluidnost privlačeći i stabilizirajući ostale lipide.

Lipidni dvosloj

Dijagram pokazuje kako amfipatske molekule lipida tvore lipidni dvosloj

Većina lipida u membrani su struktuno asimetrični i imaju polarne i nepolarne krajeve (amfipatski lipidi). Kao i sve biološke membrane plazma membrana sadrži fosfolipide, druge lipide, te proteine i organizirana je u dva sloja. Svaka fosfolipidna molekula sadrži dva hidrofobna „repa“ i hidrofilnu „glavu“. Fosfolipidne molekule orijentiraju se u dva sloja membrane tako da su repovi svake molekule gledaju prema unutra, zapravo prema nasuprotnom sloju lipida. Hidrofilne glave svake molekule nalaze se s vanjske strane membrane, prema unutrašnjosti stanice ili prema vanjskoj strani stanice. Rezultirajući lipidni dvosloj osnovna je strukturalna jedinica svih membrana i služi kao nepropusna barijera za većinu u vodi topivih supstanci.

Polarnost membrane

Membrana ima fosfolipidni dvosloj. Fosfolipidi imaju polarni (hidrofilni) i nepolarni (hidrofobni) dio. Polarni su dijelovi okrenuti prema stanici i okolišu, dok su nepolarni okrenuti jedan prema drugome. Takve molekule, koje imaju polarni i nepolarni dio, nazivaju se amfipatske molekule.

Membranski skelet

Lipidi

Sama membrana se sastoji od lipida i proteina (fosfolipidni dvosloj).

Bakterijska membrana obično ne posjeduje sterole kao što je kolesterola u eukariotskih stanica. Međutim mnoge bakterijske membrane sadrže spojeve srodne kolesterolu (hapanoidi). Ti spojevi u svojoj osnovu imaju petočlani prsten, a glavna uloga im je u stabilizaciji membrane. Stanična membrana je vrlo tanka, široka 5 do 10 nanometara i moguće ju je vidjeti samo pomoću elektronskog mikroskopa.

Ugljikohidrati

Proteini

Bakterijska stanična membrana sadrži veći broj proteina od eukariotskih stanica zbog toga što ti proteini obavljaju određenu funkciju u prokariotima, dok su kod eukariota za to zaslužne organele.

Membrana se sastoji od dvije vrste proteina, perifernih i integralnih proteina. Periferni proteini su povezani slabim vezama za površinu membrane i lako ih je odstraniti. Topljivi su u vodi i čine od 20 do 30 % svih proteina membrane. Intergalni proteini čine 70 do 80 % membrane. Oni se nalaze duboko u membranu, teško ih je odstraniti i nisu topljivi u vodi. Integralni proteini su amfipatski kao lipidi. Hidrofobni dijelovi proteina su između dva sloja, dok su hidrofilni dijelovi u kontaktu s okolinom i vodom.

Funkcija stanične membrane

Glavna uloga stanične membrane je zaštita od vanjskih utjecaja i oštećenja, te prijenos tvari kroz nju iz okoline u stanicu. Biološke membrane imaju pet srodnih, ali različitih uloga:

Definiraju granice stanice.
Služe kao mjesta odvijanja specifičnih funkcija.
Posjeduju transportne proteine koji omogućavaju i reguliraju kretanje supstanci unutar i van stanice, te između njenih pregrada.
Sadrže receptore potrebne za uočavanje vanjskih signala.
Osiguravaju mehanizme za međustaničnu komunikaciju.

Vrste membrana

Propusnost

Plazmatska membrana je selektivni propusna za ione. Neke ione propušta brže, neke sporije, a neke ne propušta. Hidrofilne tvari prolaze kroz hidrofilna područja, a lipofilne tvari prolaze kroz lipofilni dvosloj. Neke tvari prenose se aktivnim transportom, neke pasivnim. Za aktivni transport su potrebni nosači (proteini) i energija u obliku ATP-a. Pasivni transport čine difuzije i olakšana difuzija. Tvari teku od područja veće koncentracije ka manjoj kod difuzija, a obratno teče aktivni transport.

PASIVNI NAČINI MEMBRANSKOG PRIJENOSA

Pasivni načini membranskog prijenosa su difuzija i filtracija.

JEDNOSTAVNA difuzija se događa kada postoji razlika u koncentracij, molekule se nasumičnim kretanjem ravnomjerno rasporede u okolini odnosno kreću se iz područja veće u područja manje koncentracije, a odnosi se na benzen, male polarne molekule, male polarne i nenabijene molekule ( voda i etanol ), kisik, ugljični dioksid.

OLAKŠANA difuzija označava prijenos molekula koje se ne mogu otopiti u mastima ili su prevelike pa se udružuju s bjelančevinastim nosačima.

FILTRACIJA se odvija s obzirom na hidrostatski tlak i nije selektivna.

OSMOZA je difuzija otapala odnosno vode iz područja veće u područje manje konc. vode.

AKTIVNI TRANSPORTI

Troši se atp i sudjeluju proteinski nosači, prenose se aminokiseline i ugljikohidrati.