Membran sel - elemen struktural sel, melindunginya dari lingkungan eksternal. Dengan bantuan itu, ia berinteraksi dengan ruang antar sel dan merupakan bagian dari sistem biologis. Membrannya memiliki struktur khusus yang terdiri dari lipid bilayer, protein integral dan semi-integral. Yang terakhir adalah molekul besar yang melakukan berbagai fungsi. Paling sering, mereka terlibat dalam pengangkutan zat khusus, yang konsentrasinya di berbagai sisi membran diatur dengan hati-hati.
Rencana umum struktur membran sel
Membran plasma adalah kumpulan molekul lemak dan protein kompleks. Fosfolipidnya, dengan residu hidrofiliknya, terletak di sisi berlawanan dari membran, membentuk lapisan ganda lipid. Tapi daerah hidrofobik mereka, yang terdiri dari residu asam lemak, berbalik ke dalam. Ini memungkinkan Anda untuk membuat struktur kristal cair-cair yang dapat terus berubah bentuk dan berada dalam keseimbangan dinamis.
Fitur struktur ini memungkinkan Anda membatasi sel dari ruang antar sel, karena membran biasanya kedap air dan semua zat terlarut di dalamnya. Beberapa protein integral kompleks, molekul semi-integral dan permukaan terendam dalam ketebalan membran. Melalui mereka, sel berinteraksi dengan dunia luar, mempertahankan homeostasis dan membentuk jaringan biologis integral.
Protein membran plasma
Semua molekul protein yang terletak di permukaan atau di dalam ketebalan membran plasma dibagi menjadi beberapa jenis tergantung pada kedalaman kemunculannya. Ada protein integral yang menembus lapisan ganda lipid, protein semi-integral yang berasal dari daerah hidrofilik membran dan keluar, serta protein permukaan yang terletak di daerah luar membran. Molekul protein integral menembus plasmalemma dengan cara khusus dan dapat dihubungkan ke aparatus reseptor. Banyak dari molekul ini menembus seluruh membran dan disebut transmembran. Sisanya ditambatkan di bagian hidrofobik membran dan keluar ke permukaan dalam atau luar.
Saluran ion sel
Paling sering, saluran ion bertindak sebagai protein kompleks integral. Struktur ini bertanggung jawab untuk transpor aktif zat tertentu ke dalam atau ke luar sel. Mereka terdiri dari beberapa subunit protein dan situs aktif. Saat terkena ligan tertentu di pusat aktif, diwakili oleh set tertentuasam amino, terjadi perubahan konformasi saluran ion. Proses seperti itu memungkinkan Anda untuk membuka atau menutup saluran, sehingga memulai atau menghentikan transpor aktif zat.
Beberapa saluran ion terbuka hampir sepanjang waktu, tetapi ketika sinyal diterima dari protein reseptor atau ketika ligan tertentu dipasang, saluran tersebut dapat menutup, menghentikan arus ion. Prinsip operasi ini bermuara pada fakta bahwa sampai reseptor atau sinyal humoral diterima untuk menghentikan transpor aktif zat tertentu, itu akan dilakukan. Segera setelah sinyal diterima, transportasi harus dihentikan.
Sebagian besar protein integral yang bertindak sebagai saluran ion bekerja untuk menghambat transpor sampai ligan tertentu melekat pada situs aktif. Kemudian transpor ion akan diaktifkan, yang memungkinkan membran diisi ulang. Algoritma operasi saluran ion ini khas untuk sel-sel jaringan manusia yang dapat dirangsang.
Jenis protein tertanam
Semua protein membran (integral, semi-integral dan permukaan) melakukan fungsi penting. Justru karena peran khusus mereka dalam kehidupan sel, mereka memiliki jenis integrasi tertentu ke dalam membran fosfolipid. Beberapa protein, lebih sering ini adalah saluran ion, harus sepenuhnya menekan plasmalemma untuk mewujudkan fungsinya. Kemudian mereka disebut politopik, yaitu transmembran. Lainnya dilokalisasi oleh situs jangkar mereka di situs hidrofobik dari bilayer fosfolipid, dan situs aktif hanya meluas ke internal atau hanya ke eksternal.permukaan membran sel. Kemudian mereka disebut monotopik. Lebih sering mereka adalah molekul reseptor yang menerima sinyal dari permukaan membran dan mengirimkannya ke "perantara" khusus.
Pembaruan protein integral
Semua molekul integral sepenuhnya menembus area hidrofobik dan difiksasi di dalamnya sedemikian rupa sehingga pergerakannya hanya diperbolehkan sepanjang membran. Namun, masuknya protein ke dalam sel, seperti pelepasan spontan molekul protein dari cytolemma, tidak mungkin. Ada varian di mana protein integral dari membran memasuki sitoplasma. Hal ini terkait dengan pinositosis atau fagositosis, yaitu ketika sel menangkap padat atau cair dan mengelilinginya dengan membran. Kemudian ditarik ke dalam bersama dengan protein yang tertanam di dalamnya.
Tentu saja, ini bukan cara yang paling efisien untuk bertukar energi di dalam sel, karena semua protein yang sebelumnya berfungsi sebagai reseptor atau saluran ion akan dicerna oleh lisosom. Ini akan membutuhkan sintesis baru mereka, di mana sebagian besar cadangan energi makroerg akan dihabiskan. Namun, selama "eksploitasi" molekul saluran ion atau reseptor sering rusak, hingga terlepasnya bagian-bagian molekul. Ini juga membutuhkan resintesis mereka. Oleh karena itu, fagositosis, bahkan jika itu terjadi dengan pemecahan molekul reseptornya sendiri, juga merupakan cara pembaruan konstan mereka.
Interaksi hidrofobik protein integral
Seperti itudijelaskan di atas, protein membran integral adalah molekul kompleks yang tampaknya terjebak dalam membran sitoplasma. Pada saat yang sama, mereka dapat dengan bebas berenang di dalamnya, bergerak di sepanjang plasmalemma, tetapi mereka tidak dapat melepaskan diri darinya dan memasuki ruang antar sel. Hal ini diwujudkan karena kekhasan interaksi hidrofobik protein integral dengan fosfolipid membran.
Pusat aktif protein integral terletak di permukaan dalam atau luar lapisan ganda lipid. Dan fragmen makromolekul, yang bertanggung jawab untuk fiksasi ketat, selalu terletak di antara daerah hidrofobik fosfolipid. Karena interaksi dengan mereka, semua protein transmembran selalu tetap dalam ketebalan membran sel.
Fungsi makromolekul integral
Setiap protein membran integral memiliki situs jangkar yang terletak di antara residu hidrofobik fosfolipid dan pusat aktif. Beberapa molekul hanya memiliki satu pusat aktif dan terletak di permukaan dalam atau luar membran. Ada juga molekul dengan beberapa situs aktif. Semua ini tergantung pada fungsi yang dilakukan oleh protein integral dan perifer. Fungsi pertama mereka adalah transpor aktif.
Makromolekul protein, yang bertanggung jawab untuk lewatnya ion, terdiri dari beberapa subunit dan mengatur arus ion. Biasanya, membran plasma tidak dapat melewatkan ion terhidrasi, karena sifatnya lipid. Kehadiran saluran ion, yang merupakan protein integral, memungkinkan ion menembus ke dalam sitoplasma dan mengisi ulang membran sel. Inilah mekanisme utama terjadinya potensial membran sel jaringan yang tereksitasi.
Molekul reseptor
Fungsi kedua dari molekul integral adalah fungsi reseptor. Satu lapisan ganda lipid dari membran menerapkan fungsi pelindung dan sepenuhnya membatasi sel dari lingkungan eksternal. Namun, karena adanya molekul reseptor, yang diwakili oleh protein integral, sel dapat menerima sinyal dari lingkungan dan berinteraksi dengannya. Contohnya adalah reseptor adrenal kardiomiosit, protein adhesi sel, reseptor insulin. Contoh khusus dari protein reseptor adalah bacteriorhodopsin, protein membran khusus yang ditemukan pada beberapa bakteri yang memungkinkan mereka merespons cahaya.
Protein interaksi antar sel
Kelompok ketiga fungsi protein integral adalah implementasi kontak antar sel. Berkat mereka, satu sel dapat bergabung dengan yang lain, sehingga menciptakan rantai transfer informasi. Nexus bekerja sesuai dengan mekanisme ini - gap junction antara kardiomiosit, yang melaluinya irama jantung ditransmisikan. Prinsip operasi yang sama diamati pada sinapsis, di mana impuls ditransmisikan dalam jaringan saraf.
Melalui protein integral, sel juga dapat membuat koneksi mekanis, yang penting dalam pembentukan jaringan biologis integral. Juga, protein integral dapat memainkan peran enzim membran dan berpartisipasi dalam transfer energi, termasuk impuls saraf.
