Plazmatická membrána je lipidová dvojvrstva s proteiny, iontovými kanály a receptorovými molekulami zabudovanými do její tloušťky. Jedná se o mechanickou bariéru, která odděluje cytoplazmu buňky od pericelulárního prostoru a zároveň je jediným spojením s vnějším prostředím. Proto je plazmolema jednou z nejdůležitějších struktur buňky a její funkce jí umožňují existenci a interakci s jinými buněčnými skupinami.
Přehled funkcí cytolematu
Plazmatická membrána ve formě, ve které je přítomna v živočišné buňce, je charakteristická pro mnoho organismů z různých říší. Bakterie a prvoci, jejichž organismy jsou zastoupeny jedinou buňkou, mají cytoplazmatickou membránu. A zvířata, houby a rostliny jako mnohobuněčné organismy to v procesu evoluce neztratily. Ovšem v různých říších živých organismůcytolemma je poněkud odlišné, i když jeho funkce jsou stále stejné. Lze je rozdělit do tří skupin: vymezovací, transportní a komunikační.
Do skupiny vymezujících funkcí patří mechanická ochrana buňky, udržování jejího tvaru, ochrana před extracelulárním prostředím. Membrána hraje transportní skupinu funkcí díky přítomnosti specifických proteinů, iontových kanálů a nosičů určitých látek. Komunikační funkce cytolematu zahrnují funkci receptoru. Na povrchu membrány se nachází soubor receptorových komplexů, jejichž prostřednictvím se buňka účastní mechanismů humorálního přenosu informace. Je však také důležité, aby plazmolema obklopovala nejen buňku, ale i některé její membránové organely. V nich hraje stejnou roli jako v případě celé buňky.
Funkce bariéry
Bariérové funkce plazmatické membrány jsou mnohočetné. Chrání vnitřní prostředí buňky s převažující koncentrací chemikálií před její změnou. V roztocích dochází k difúzi, to znamená k samovyrovnání koncentrace mezi médii s různým obsahem určitých látek v nich. Plazmalema pouze blokuje difúzi tím, že brání toku kapaliny a iontů v jakémkoli směru. Membrána tedy omezuje cytoplazmu určitou koncentrací elektrolytů z pericelulárního prostředí.
Druhým projevem bariérové funkce plazmatické membrány je ochrana před silně kyselým a silně zásaditým prostředím. Postavena plazmová membránatakže hydrofobní konce lipidových molekul směřují ven. Proto často rozlišuje intracelulární a extracelulární prostředí s různými hodnotami pH. Je nezbytný pro buněčný život.
Bariérová funkce membrán organel
Bariérové funkce plazmatické membrány jsou také odlišné, protože závisí na jejím umístění. Zejména karyolema, tedy lipidová dvojvrstva jádra, ho chrání před mechanickým poškozením a odděluje jaderné prostředí od cytoplazmatického. Navíc se má za to, že karyolema je neoddělitelně spojena s membránou endoplazmatického retikula. Proto je celý systém považován za jediné úložiště dědičné informace, systém syntetizující protein a shluk posttranslačních modifikací proteinových molekul. Membrána endoplazmatického retikula je nezbytná k udržení tvaru intracelulárních transportních kanálů, kterými se pohybují molekuly proteinů, lipidů a sacharidů.
Mitochondriální membrána chrání mitochondrie, zatímco plastidová membrána chrání chloroplasty. Lysozomální membrána také hraje roli bariéry: uvnitř lysozomu je agresivní pH prostředí a reaktivní formy kyslíku, které mohou poškodit struktury uvnitř buňky, pokud tam proniknou. Membrána je na druhé straně univerzální bariérou, která umožňuje lysozomům „strávit“pevné částice a zároveň omezuje místo působení enzymů.
Mechanická funkce plazmatické membrány
Mechanické funkce plazmatické membrány jsou také heterogenní. Za prvé, plazmatická membrána podporujebuněčná forma. Za druhé omezuje deformovatelnost buňky, ale nebrání změně tvaru a tekutosti. V tomto případě je také možné zesílení membrány. K tomu dochází v důsledku tvorby buněčné stěny protisty, bakteriemi, rostlinami a houbami. U zvířat, včetně lidského druhu, je buněčná stěna nejjednodušší a představuje ji pouze glykokalyx.
U bakterií je to glykoprotein, u rostlin celulóza, u hub chitinózní. Rozsivky dokonce do své buněčné stěny zabudovávají oxid křemičitý (oxid křemičitý), což výrazně zvyšuje pevnost a mechanickou odolnost buňky. A každý organismus k tomu potřebuje buněčnou stěnu. A samotná plazmolema má mnohem nižší pevnost než vrstva proteoglykanů, celulózy nebo chitinu. Není pochyb o tom, že cytolemma hraje mechanickou roli.
Mechanické funkce plazmatické membrány rovněž umožňují mitochondriím, chloroplastům, lysozomům, jádru a endoplazmatickému retikulu fungovat uvnitř buňky a chránit se před podprahovým poškozením. To je typické pro každou buňku, která má tyto membránové organely. Plazmatická membrána má navíc cytoplazmatické výrůstky, kterými se vytvářejí mezibuněčné kontakty. Toto je příklad realizace mechanické funkce plazmatické membrány. Ochrannou roli membrány zajišťuje také přirozená odolnost a tekutost lipidové dvojvrstvy.
Komunikační funkce cytoplazmatické membrány
Doprava a příjem patří mezi komunikační funkce. Tytoobě vlastnosti jsou charakteristické pro plazmatickou membránu a karyolemu. Membrána organel nemá vždy receptory nebo je prostoupena transportními kanály, ale karyolema a cytolema tyto formace mají. Prostřednictvím nich jsou tyto komunikační funkce implementovány.
Doprava je realizována dvěma možnými mechanismy: s výdejem energie, tedy aktivním způsobem, a bez výdejů, prostou difúzí. Buňka však může transportovat látky i fagocytózou nebo pinocytózou. To je realizováno zachycením oblaku kapalných nebo pevných částic výběžky cytoplazmy. Pak buňka jakoby rukama zachytí částici nebo kapku kapaliny, vtáhne ji dovnitř a vytvoří kolem ní cytoplazmatickou vrstvu.
Aktivní transport, difúze
Aktivní transport je příkladem selektivního příjmu elektrolytů nebo živin. Prostřednictvím specifických kanálů reprezentovaných proteinovými molekulami sestávajícími z několika podjednotek proniká látka nebo hydratovaný ion do cytoplazmy. Ionty mění potenciály a živiny jsou zabudovány do metabolických okruhů. A všechny tyto funkce plazmatické membrány v buňce aktivně přispívají k jejímu růstu a vývoji.
Rozpustnost v lipidech
Vysoce diferencované buňky, jako jsou nervové, endokrinní nebo svalové buňky využívají tyto iontové kanály k vytváření klidového a akčního potenciálu. Vzniká díky osmotickému a elektrochemickému rozdílu a tkáně získávají schopnost se stahovat,generovat nebo vést impuls, reagovat na signály nebo je přenášet. Jde o důležitý mechanismus výměny informací mezi buňkami, který je základem nervové regulace funkcí celého organismu. Tyto funkce plazmatické membrány živočišné buňky zajišťují regulaci životní činnosti, ochranu a pohyb celého organismu.
Některé látky mohou dokonce proniknout membránou, ale to je typické pouze pro molekuly lipofilních molekul rozpustných v tucích. Jednoduše se rozpouštějí v dvojvrstvě membrány a snadno vstupují do cytoplazmy. Tento transportní mechanismus je typický pro steroidní hormony. A hormony peptidové struktury nejsou schopny proniknout membránou, ačkoli také přenášejí informaci do buňky. Toho je dosaženo díky přítomnosti receptorových (integrálních) molekul na povrchu plazmalemy. Přidružené biochemické mechanismy přenosu signálu do jádra spolu s mechanismem přímého pronikání lipidových látek přes membránu tvoří jednodušší systém humorální regulace. A všechny tyto funkce integrálních proteinů plazmatické membrány potřebuje nejen jedna buňka, ale celý organismus.
Tabulka funkcí cytoplazmatické membrány
Nejvizuálnějším způsobem, jak zvýraznit funkce plazmatické membrány, je tabulka, která ukazuje její biologickou roli pro buňku jako celek.
| Struktura | Funkce | Biologická role |
| Cytoplazmatická membrána ve formě lipidové dvojvrstvy svně umístěné hydrofobní konce, vybavené receptorovými komplexy integrálních a povrchových proteinů | Mechanické | Zachovává buněčný tvar, chrání před mechanickými podprahovými účinky, zachovává buněčnou integritu |
| Doprava | Transportuje kapičky kapaliny, pevné částice, makromolekuly a hydratované ionty do buňky s výdejem energie nebo bez něj | |
| Receptor | Na svém povrchu má receptorové molekuly, které slouží k přenosu informací do jádra | |
| Lepidlo | Vzhledem k výčnělkům cytoplazmy tvoří sousední buňky vzájemné kontakty | |
| Elektrogenní | Poskytuje podmínky pro generování akčního potenciálu a klidového potenciálu excitabilních tkání |
Tato tabulka jasně ukazuje, jaké funkce plní plazmatická membrána. Tyto role však hraje pouze buněčná membrána, tedy lipidová dvojvrstva obklopující celou buňku. Uvnitř jsou organely, které mají také membrány. Jejich role by měly být nastíněny.
Funkce plazmatické membrány: schéma
Následující organely se liší přítomností membrán v buňce: jádro, drsné a hladké endoplazmatické retikulum, Golgiho komplex, mitochondrie, chloroplasty, lysozomy. V každém zV těchto organelách hraje zásadní roli membrána. Můžete to zvážit pomocí příkladu tabulkového schématu.
| Organela a membrána | Funkce | Biologická role |
| Jádro, jaderná membrána | Mechanické | Mechanické funkce plazmatické membrány cytoplazmy jádra umožňují udržovat její tvar, zabraňují vzniku strukturálního poškození |
| Bariéra | Separace nukleoplazmy a cytoplazmy | |
| Doprava | Má transportní póry pro výstup ribozomů a messenger RNA z jádra a vstup živin, aminokyselin a dusíkatých bází do nitra | |
| Mitochondrie, mitochondriální membrána | Mechanické | Udržování tvaru mitochondrií, předcházení mechanickému poškození |
| Doprava | Ionty a energetické substráty jsou přenášeny přes membránu | |
| Elektrogenní | Poskytuje generování transmembránového potenciálu, který je základem produkce energie v buňce | |
| Chloroplasty, plastidová membrána | Mechanické | Podporuje tvar plastidů, zabraňuje jejich mechanickému poškození |
| Doprava | Zajišťuje přepravu látek | |
| Endoplazmatické retikulum, membrána sítě | Mechanické a utvářející prostředí | Zajišťuje přítomnost dutiny, kde probíhají procesy syntézy proteinů a jejich posttranslační modifikace |
| Golgiho aparát, membrána váčků a cisteren | Mechanické a utvářející prostředí | Role viz výše |
| Lysozomy, lysozomální membrána |
Mechanické Bariéra |
Udržování tvaru lysozomu, zabránění mechanickému poškození a uvolňování enzymů do cytoplazmy, omezení lytických komplexů |
Membrány živočišných buněk
Toto jsou funkce plazmatické membrány v buňce, kde hraje důležitou roli pro každou organelu. Navíc by se řada funkcí měla sloučit do jedné - do ochranné. Zejména bariérové a mechanické funkce jsou spojeny do ochranné. Navíc funkce plazmatické membrány v rostlinné buňce jsou téměř totožné s funkcemi v živočišné a bakteriální buňce.
Živočišná buňka je nejsložitější a vysoce diferencovaná. Nachází se zde mnohem integrálnější, semiintegrální a povrchové proteiny. Obecně platí, že u mnohobuněčných organismů je struktura membrány vždy složitější než u jednobuněčných. A jaké funkce plní plazmatická membrána konkrétní buňky určuje, zda bude klasifikována jako epiteliální, pojivová popř.dráždivá tkáň.
