Błona biologiczna - Polski Serwis Naukowy

Schemat przestrzennego systemu błon plazmatycznych w komórce

Błona biologiczna, biomembrana − membrana otaczająca lub rozdzielająca odrębne przedziały, zwykle w komórkach. Zalicza się do nich zarówno błony komórkowe jak i błony organelli wewnętrznych, na przykład mitochondrialne, tylakoidów lub dysków w pręcikach i czopkach. Są one podstawowymi strukturami budującymi komórki wszystkich organizmów, zarówno prokariotycznych jak i eukariotycznych. Pomimo wielkiego zróżnicowania struktur otoczonych błonami, podstawy budowy błon biologicznych we wszystkich organizmach są w zasadzie te same. Zgodnie z modelem płynnej mozaiki, zaproponowanym w w 1972 roku przez Jonathana Singera i Gartha Nicolsona, każdą błonę w komórce tworzy płynna dwuwarstwa cząsteczek fosfolipidowych, w której zanurzone są białka.

Błona komórkowa, plazmolema, plazmolemma (cytolemma, plasmolemma) – półprzepuszczalna błona biologiczna oddzielająca wnętrze komórki od świata zewnętrznego. Jest ona złożona z dwóch warstw fosfolipidów oraz białek, z których niektóre są luźno związane z powierzchnią błony (białka peryferyjne), a inne przebijają błonę lub są w niej mocno osadzone białkowym lub niebiałkowym motywem (białka błonowe).
Lecytyna (nazwa chemiczna: fosfatydylocholina) – fosfolipid, który zwykle otrzymuje się z żółtek jajek kurzych (z gr. λεκιθος) oraz z rzepaku lub ziaren soi. Jest niezbędna do funkcjonowania układu nerwowego zwierząt i ludzi. Jest dostępna komercyjnie w postaci czystej i stosowana jako dodatek do żywności oraz w celach leczniczych. W Unii Europejskiej, oznaczona jest kodem E 322, w listach dodatków do żywności.

Błony biologiczne pełnią wiele funkcji. Przede wszystkim odgradzają one wnętrze danego przedziału od środowiska zewnętrznego, co jest podstawą do zachowania jego odrębności i integralności. Błona komórkowa, która otacza każdą żywą komórkę pozwala na utrzymanie jej homeostazy oraz utrzymanie odpowiedniego środowiska wewnętrznego, niezbędnego do właściwego przebiegu jej procesów życiowych.

Sfingomielina to organiczny związek chemiczny z grupy lipidów (sfingolipidów) bedący tłuszczem złożonym zbudowany ze sfingozyny, reszty kwasu tłuszczowego, reszty fosforanowej i choliny. Występuje w dużych ilościach w mózgu i tkance nerwowej.
Prokarionty, prokarioty, organizmy prokariotyczne (Prokaryota, Procaryota) – mikroorganizmy w większości jednokomórkowe, których komórka nie zawiera jądra komórkowego oraz organelli komórkowych charakterystycznych dla eukariontów. Nazwa pochodzi od greckich słów pros (przed) i karyon (jądro). Pozostałe synonimy to: akariobionty, akariota, organizmy akariotyczne, anukleobionty, bezjądrowce, bezjądrowe, prokariota, protokarionty, przedjądrowce.

Rys historii badań nad błonami biologicznymi

Badania nad błonami biologicznymi sięgają dziewiętnastego wieku, kiedy zauważono różnice w przepuszczalności różnych roztworów oraz barwników przez komórki, postawiono zatem hipotezę istnienia półprzepuszczalnej błony na powierzchni komórek, która sterowałaby wchłanianiem różnych substancji. Pomiary przewodnictwa i rozpuszczalności błon sugerowały jej lipidowy charakter, jednak wiele właściwości błon biologicznych skierowało badaczy na trop obecności białek w strukturze błony. J. F. Danielli (1935) i H. Dawson (1943) zaproponowali uniwersalny model błony komórkowej - dwie warstwy trójglicerydów i rozciągniętą na nich pokrywę białek. Model ten zdawały się potwierdzać zdjęcia z mikroskopu elektronowego (Robertson 1959). Dopiero w 1972 roku S. Jonathan Singer i Garth Nicolson zaproponowali model płynnej mozaiki lipidowo-białkowej, który podaje zasadniczy schemat organizacji błon biologicznych. Model ten, z kilkoma modyfikacjami, obowiązuje do dnia dzisiejszego. Zakłada on, że błony biologiczne są dwuwymiarowymi roztworami przestrzennie zorientowanych lipidów i sferycznych białek. Model ten obrazowo został scharakteryzowany jako "morze lipidów w którym zanurzone są i pływają góry białkowe". Jego główne cechy to :

Eukarionty, eukariota, eukarioty, organizmy eukariotyczne (Eucaryota, Eukarya), określane też jako jądrowce, jądrowe, organizmy jądrowe, karioty, kariota (Karyobionta) – organizmy zbudowane z komórek posiadających jądro komórkowe z chromosomami, co jest jednym z elementów odróżniających je od prokariotów. Nukleus odgraniczony jest od cytoplazmy podwójną błoną białkowo–lipidową. Nazwa naukowa pochodzi od greckich słów ευ ("dobry", "prawdziwy") i κάρυον ("orzech").
Archeony, archeany (Archaea) dawniej zwane też archebakteriami, archeobakteriami (Archaebacteria) lub archeowcami – drobne, pierwotnie bezjądrowe, zwykle ekstremofilne jednokomórkowce, tradycyjnie zaliczane wraz z eubakteriami do prokariotów. Pierwotnie uważano nawet, że są ewolucyjnie starsze od bakterii właściwych (eubakterie), obecnie jednak wiadomo, że grupy te ewoluowały równolegle i są jednakowo stare. Badania genetyczne wykazały, że są bliżej spokrewnione z przodkami eukariotów niż z bakteriami. Według niektórych systematyków (Carl Woese) należy archeony traktować jako odrębną linię ewolucyjną i nadać im rangę domeny. W tym wypadku należy rozróżnić trzy równoległe domeny:

cząsteczki fosfolipidów błonowych są uporządkowane w dwuwarstwę, która jest rozpuszczalnikiem dla białek błonowych oraz stanowi barierę przepuszczalności;

część lipidów błonowych oddziałuje specyficznie z niektórymi białkami błon, co może mieć istotne znaczenie dla funkcji tychże;

w środowisku lipidowym białka błon są zdolne do dyfuzji bocznej (lateralnej), jeśli nie są ograniczone specyficznymi oddziaływaniami (na przykład oddziaływaniami od strony cytoplazmatycznej ze szkieletem komórkowym – wiele białek błony jest trwale z nim związana, co uniemożliwia ich ruchy lateralne, nie mają natomiast zdolności dyfuzji w poprzek błony;

w monowarstwach istnieją lokalne obszary o składzie odbiegającym od rozkładu przypadkowego. Są to tak zwane "rafty" . Są one bogatsze od sąsiednich obszarów monowarstwy w specyficzne lipidy, cholesterol czy białka. Lipidy znajdujące się w takich domenach mogą być poniżej temperatury głównego przejścia fazowego i nie mieć struktury ciekłokrystalicznej, co powoduje ich agregację. Funkcje "raftów" oraz sposoby ich powstawania w błonach nie są jeszcze dokładnie znane, ale nie wyklucza się ich interakcji i wpływania na aktywność białek błonowych czy udział w fuzjach błon.

Ciekłe kryształy – nazwa fazy pośredniej między ciekłym i krystalicznym stanem skupienia materii, którą charakteryzuje zdolność do płynięcia, charakterystyczna dla cieczy i jednocześnie dalekozasięgowe uporządkowanie tworzących ją cząsteczek, podobnie jak to ma miejsce w kryształach.
Trójglicerydy (triglicerydy, triacyloglicerole, TG) - organiczne związki chemiczne należące do lipidów (tłuszczów prostych). Są to estry gliceryny (glicerolu) i trzech kwasów tłuszczowych. Wraz z wolnymi kwasami tłuszczowymi są jednym z głównych materiałów energetycznych zużywanym na bieżące potrzeby organizmu lub są też magazynowane jako materiał zapasowy w postaci tkanki tłuszczowej.

czytaj dalej: [2], [3]

w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)