Błony biologiczne – budowa, podział, właściwości i funkcje

Błony biologiczne wchodzą w skład wszystkich komórek. Komórki prokariotyczne mają tylko błonę komórkową, natomiast komórki eukariotyczne oprócz błony komórkowej maja także błony śródplazmatyczne.

Błony komórkowe nazywamy również błonami cytoplazmatycznymi lub elementarnymi .

Budowa błon biologicznych

Podstawowymi elementami strukturalnymi błon biologicznych są:

  • dwuwarstwa fosfolipidowa
  • białka błonowe, głównie lipoproteiny i glikoproteiny.

W zewnętrznej warstwie błony komórkowej znajdują się także glikolipidy. W komórkach zwierzęcych tworzy się płaszcz węglowodanowy tzw. glikokaliks. Tworzą go łańcuchy cukrowe glikolipidów razem  z łańcuchami cukrowymi glikoprotein. Między cząsteczkami fosfolipidów znajdują się płaskie cząsteczki cholesterolu, które uszczelniają dwuwarstwę lipidową.

Podział białek błonowych:

  1. Białka powierzchniowe (peryferyczne). Nie są zanurzone w dwuwarstwie lipidowej, ale są z nią połączone za pomocą lipidów lub innych białek.
  2. Białka integralne. Są zanurzone w dwuwarstwie lipidowej.
  • transbłonowe – przechodzą przez dwuwarstwę lipidową, a ich fragmenty wystają po obu stronach błony.
  • związane z jedną warstwą lipidową – wnikają częściowo w dwuwarstwę lipidową,a ich fragmenty wystają tylko z jednej strony błony.

Właściwości błon biologicznych:

  1. Asymetria błony – jest ona spowodowana innym składem chemicznym warstw lipidowych tworzących dwuwarstwę oraz innym zestawem osadzonych w nich białek. Przykładem mogą być glikolipidy i glikoproteiny, które są charakterystyczne dla zewnętrznej warstwy błon komórek zwierzęcych.
  2. Selektywna przepuszczalność błony tzw. półprzepuszczalność – błona biologiczna może być przepuszczalna dla jednych substancji, a dla innych już nie. Przez błonę mogą swobodnie przenikać małe cząsteczki niepolarne, np. tlenu. Małe cząsteczki polarne np. cząsteczki wody, przechodzą tylko w ograniczonym stopniu. Aby przyspieszyć lub umożliwić transport niektórych substancji są wykorzystywane białka błonowe.
  3. Płynność błony – jest ona spowodowana przemieszczaniem się fosfolipidów najczęściej jednej z warstw, rzadziej pomiędzy warstwami. Dzięki płynności lipidów w obrębie błony mogą się przemieszczać również białka.

         Stopień płynności błony zależy od:

  • od długości łańcuchów węglowodorowych pochodzących z kwasów tłuszczowych. Im krótsze są łańcuchy, tym większa jest płynność błony.
  • Liczby wiązań nienasyconych w łańcuchach węglowodorowych. Im więcej jest wiązań nienasyconych, tym większa jest płynność błony.
  • Obecności cholesterolu, który zmniejsza płynność błony.

Funkcje błon biologicznych:

  • Oddzielają wnętrze komórki od środowiska zewnętrznego.
  • tworzą w komórce przedziały tzw. kompartmenty, co umożliwia równoczesne zachodzenie przeciwstawnych procesów metabolicznych, anabolicznych oraz katabolicznych.
  • Uczestniczą w odbieraniu sygnałów wpływających na metabolizm komórki, płynących ze środowiska zewnętrznego.
  • Kontrolują transport substancji w obrębie komórki oraz miedzy komórką a środowiskiem zewnętrznym.
  • Glikokaliks chroni komórkę przed uszkodzeniami mechanicznymi i chemicznymi, uczestniczy we wzajemnym rozpoznawaniu się komórek i ułatwia ich przyleganie tzw. adhezję.

Białka błonowe i ich funkcje

  • Białka transportujące, np. pompa sodowo-potasowa, transportują określone substancje.
  • Białka kotwiczące, np. spektryna, zwiększają odporność mechaniczną błony.
  • Receptory, np. receptory hormonów peptydowych, umożliwiają komunikowanie się komórki z otoczeniem.
  • Enzymy, np. cyklaza adenylanowa, przyspieszają przebieg reakcji zachodzących w komórce.

Transport przez błony biologiczne

TRANSPORT PRZEZ BŁONĘ BEZ ZMIAN W JEJ STRUKTURZE
Transport bierny Transport czynny tzw. aktywny
  • Jest zgodny z gradientem stężeń
  • Nie wymaga nakładu energii
  • Odbywa się wbrew gradientowi stężeń
  • Uczestniczą w nim białka transportujące nośnikowe
  • Wymaga nakładu energii.
  • W ten sposób są transportowane jony sodu i potasu
Dyfuzja prosta Dyfuzja ułatwiona
  • Nie uczestniczą w niej białka transportujące
  • Jej odmianą jest osmoza
  • W ten sposób są transportowane małe cząsteczki niepolarne oraz polarne bez ładunku elektrycznego
  • Wymaga obecności białek transportujących: białek nośnikowych lub kanałowych
  • W ten sposób są transportowane niektóre jony oraz większe cząsteczki polarne bez ładunku

 

TRANSPORT PRZEZ BŁONĘ ZE ZMIANAMI W JEJ STRUKTURZE
Endocytoza  Egzocytoza
  • Jest to transport substancji do wnętrza komórki za pomocą pęcherzyków powstających z udziałem błony komórkowej
  • Jest sposobem odżywiania się niektórych organizmów
  • W ten sposób są transportowane płyny i małe cząsteczki tzw. pinocytoza oraz względnie duże cząsteczki tzw. fagocytoza
  • Jest to transport substancji na zewnątrz komórki za pomocą pęcherzyków powstających przy udziale błon cytoplazmatycznych
  • Błona pęcherzyka łączy się z błoną komórkową, uwalniając transportowaną substancję
  • W ten sposób transportowane są lipidy i białka potrzebne do budowy błony, hormony, śluzy, enzymy trawienne