Solukalvo - solun rakenneosa, joka suojaa sitä ulkoiselta ympäristöltä. Sen avulla se on vuorovaikutuksessa solujen välisen tilan kanssa ja on osa biologista järjestelmää. Sen kalvolla on erityinen rakenne, joka koostuu lipidikaksoiskerroksesta, integraalisista ja puoliintegraalisista proteiineista. Jälkimmäiset ovat suuria molekyylejä, jotka suorittavat erilaisia toimintoja. Useimmiten ne ovat mukana erikoisaineiden kuljettamisessa, joiden pitoisuutta kalvon eri puolilla säädellään tarkasti.
Solukalvorakenteen yleissuunnitelma
Plasmakalvo on kokoelma rasvojen ja monimutkaisten proteiinien molekyylejä. Sen fosfolipidit ja niiden hydrofiiliset tähteet sijaitsevat kalvon vastakkaisilla puolilla muodostaen lipidikaksoiskerroksen. Mutta niiden hydrofobiset alueet, jotka koostuvat rasvahappojäämistä, ovat kääntyneet sisäänpäin. Tämän avulla voit luoda nestekiderakenteen, joka voi jatkuvasti muuttaa muotoaan ja on dynaamisessa tasapainossa.
Tämän rakenteen ominaisuuden avulla voit rajoittaa solua solujen välisestä tilasta, koska kalvo on normaalisti vettä ja kaikkia siihen liuenneita aineita läpäisemätön. Jotkut monimutkaiset integraaliproteiinit, puoliintegraalit ja pintamolekyylit upotetaan kalvon paksuuteen. Niiden kautta solu on vuorovaikutuksessa ulkomaailman kanssa, ylläpitäen homeostaasia ja muodostaen yhtenäisiä biologisia kudoksia.
Plasmakalvoproteiinit
Kaikki plasmakalvon pinnalla tai paksuudessa sijaitsevat proteiinimolekyylit jaetaan tyyppeihin niiden esiintymissyvyyden mukaan. On olemassa integraalisia proteiineja, jotka tunkeutuvat lipidikaksoiskerrokseen, puoliintegraalisia proteiineja, jotka ovat peräisin kalvon hydrofiiliseltä alueelta ja menevät ulos, sekä pintaproteiineja, jotka sijaitsevat kalvon ulkoalueella. Integraaliset proteiinimolekyylit läpäisevät plasmalemman erityisellä tavalla ja ne voidaan liittää reseptorilaitteeseen. Monet näistä molekyyleistä läpäisevät koko kalvon ja niitä kutsutaan transmembraaneiksi. Loput on ankkuroitu kalvon hydrofobiseen osaan ja lähtevät joko sisä- tai ulkopinnalle.
Solujen ionikanavat
Ionikanavat toimivat useimmiten integraaleina kompleksiproteiineina. Nämä rakenteet ovat vastuussa tiettyjen aineiden aktiivisesta kuljetuksesta soluun tai sieltä ulos. Ne koostuvat useista proteiinialayksiköistä ja aktiivisesta kohdasta. Altistuessaan tietylle ligandille aktiivisessa keskustassa, jota edustaa tietty joukkoaminohappoja, ionikanavan konformaatiossa tapahtuu muutos. Tällaisen prosessin avulla voit avata tai sulkea kanavan, mikä käynnistää tai pysäyttää aktiivisen aineiden kuljetuksen.
Jotkin ionikanavat ovat auki suurimman osan ajasta, mutta kun signaali vastaanotetaan reseptoriproteiinista tai kun tietty ligandi on kiinnittynyt, ne voivat sulkeutua ja pysäyttää ionivirran. Tämä toimintaperiaate tiivistyy siihen tosiasiaan, että kunnes vastaanotetaan reseptori tai humoraalinen signaali tietyn aineen aktiivisen kuljetuksen pysäyttämiseksi, se suoritetaan. Heti kun signaali vastaanotetaan, kuljetus tulee lopettaa.
Suurin osa ionikanavina toimivista integraalisista proteiineista estää kuljetusta, kunnes tietty ligandi kiinnittyy aktiiviseen kohtaan. Sitten ionikuljetus aktivoituu, mikä mahdollistaa kalvon lataamisen. Tämä ionikanavien toimintaalgoritmi on tyypillinen ihmiskudosten soluille.
Upotettujen proteiinien tyypit
Kaikki kalvoproteiinit (integraalit, puoliintegraalit ja pintamateriaalit) suorittavat tärkeitä toimintoja. Juuri niiden erityisen roolin vuoksi solun elämässä niillä on tietynlainen integraatio fosfolipidikalvoon. Joidenkin proteiinien, useammin nämä ovat ionikanavia, on tukahdutettava plasmalemma kokonaan voidakseen toteuttaa tehtävänsä. Sitten niitä kutsutaan polytoopiksiksi, toisin sanoen transmembraaneiksi. Toiset lokalisoituvat niiden ankkurikohdan perusteella fosfolipidikaksoiskerroksen hydrofobiseen kohtaan, ja aktiivinen kohta ulottuu vain sisäiseen tai vain ulkoiseen.solukalvon pinta. Sitten niitä kutsutaan monotoopiksiksi. Useimmiten ne ovat reseptorimolekyylejä, jotka vastaanottavat signaalin kalvon pinn alta ja välittävät sen erityiselle "välittäjälle".
Kiinteän proteiinien uusiminen
Kaikki kiinteät molekyylit läpäisevät kokonaan hydrofobisen alueen ja kiinnittyvät siihen siten, että niiden liikkuminen on sallittua vain kalvoa pitkin. Proteiinin tunkeutuminen soluun, aivan kuten proteiinimolekyylin spontaani irtoaminen sytolemmasta, on kuitenkin mahdotonta. On olemassa variantti, jossa kalvon kiinteät proteiinit tulevat sytoplasmaan. Se liittyy pinosytoosiin tai fagosytoosiin, toisin sanoen, kun solu vangitsee kiinteän tai nesteen ja ympäröi sen kalvolla. Sitten se vedetään sisään ja siihen upotetut proteiinit.
Tämä ei tietenkään ole tehokkain tapa vaihtaa energiaa solussa, koska lysosomi pilkkoo kaikki aiemmin reseptoreina tai ionikanavina toimivat proteiinit. Tämä vaatii niiden uuden synteesin, johon kuluu merkittävä osa makroergien energiavarastoista. Molekyylien "hyödyntämisen" aikana ionikanavat tai reseptorit kuitenkin usein vaurioituvat aina molekyylin osien irtoamiseen asti. Tämä vaatii myös niiden uudelleensynteesiä. Siksi fagosytoosi, vaikka se tapahtuisi omien reseptorimolekyylien halkeamisen myötä, on myös tapa niiden jatkuvaan uusiutumiseen.
Kiinteisten proteiinien hydrofobinen vuorovaikutus
Kuten se oliYllä kuvatut integraalikalvoproteiinit ovat monimutkaisia molekyylejä, jotka näyttävät olevan juuttuneet sytoplasmiseen kalvoon. Samaan aikaan he voivat vapaasti uida siinä liikkuen plasmalemmaa pitkin, mutta he eivät voi irrota siitä ja päästä solujen väliseen tilaan. Tämä toteutuu integraalisten proteiinien ja kalvofosfolipidien hydrofobisen vuorovaikutuksen erityispiirteistä johtuen.
Integraaliproteiinien aktiiviset keskukset sijaitsevat joko lipidikaksoiskerroksen sisä- tai ulkopinnalla. Ja se makromolekyylin fragmentti, joka vastaa tiukasta kiinnityksestä, sijaitsee aina fosfolipidien hydrofobisten alueiden joukossa. Niiden kanssa tapahtuvan vuorovaikutuksen ansiosta kaikki transmembraaniproteiinit pysyvät aina solukalvon paksuudessa.
Integraalien makromolekyylien funktiot
Kaikella kiinteällä kalvoproteiinilla on ankkuripaikka, joka sijaitsee fosfolipidien hydrofobisten tähteiden keskellä, ja aktiivinen keskus. Joillakin molekyyleillä on vain yksi aktiivinen keskus ja ne sijaitsevat kalvon sisä- tai ulkopinnalla. On myös molekyylejä, joissa on useita aktiivisia kohtia. Kaikki tämä riippuu integraalisten ja perifeeristen proteiinien suorittamista toiminnoista. Niiden ensimmäinen toiminto on aktiivinen kuljetus.
Ionien kulkeutumisesta vastuussa olevat proteiinimakromolekyylit koostuvat useista alayksiköistä ja säätelevät ionivirtaa. Normaalisti plasmakalvo ei pysty läpäisemään hydratoituneita ioneja, koska se on luonteeltaan lipidi. Ionikanavien, jotka ovat integroituja proteiineja, läsnäolo mahdollistaa ionien tunkeutumisen sytoplasmaan ja latauksen solukalvoon. Tämä on pääasiallinen mekanismi virittyvien kudossolujen kalvopotentiaalin esiintymiselle.
Reseptorimolekyylit
Kiinteän molekyylin toinen tehtävä on reseptoritoiminta. Yksi kalvon lipidikaksoiskerros toteuttaa suojaavan toiminnon ja rajoittaa solun kokonaan ulkopuolelta. Kuitenkin johtuen reseptorimolekyylien läsnäolosta, joita edustavat kiinteät proteiinit, solu voi vastaanottaa signaaleja ympäristöstä ja olla vuorovaikutuksessa sen kanssa. Esimerkki on kardiomyosyyttien lisämunuaisen reseptori, soluadheesioproteiini, insuliinireseptori. Erityinen esimerkki reseptoriproteiinista on bakteriorodopsiini, erityinen kalvoproteiini, jota löytyy joistakin bakteereista ja jonka ansiosta ne voivat reagoida valoon.
Solujenväliset vuorovaikutusproteiinit
Kolmas integraalisten proteiinien toimintojen ryhmä on solujen välisten kontaktien toteuttaminen. Niiden ansiosta yksi solu voi liittyä toiseen, jolloin syntyy tiedonsiirtoketju. Nexukset toimivat tämän mekanismin mukaisesti - sydänlihassolujen väliset rakoliitokset, joiden kautta sydämen rytmi välittyy. Sama toimintaperiaate havaitaan synapseissa, joiden kautta impulssi välittyy hermokudoksiin.
Integraalien proteiinien kautta solut voivat myös luoda mekaanisen yhteyden, mikä on tärkeää kiinteän biologisen kudoksen muodostumisessa. Integraalit proteiinit voivat myös toimia kalvoentsyymeinä ja osallistua energian, mukaan lukien hermoimpulssien, siirtoon.
