Građa ćelijske membrane

Plazmalema je visokoorganizirana struktura koja ograničava svaku celulu, a morfološki je definišemo kao dvoslojnu strukturu trilaminarnog izgleda.

Plazmalemu čine lipidni matrix tečne konzistencije u koga su uložene molekule proteina, te, na površini plazmaleme, karbohidratni lanci koji formiraju poseban sloj  – glikokaliks.

Plazmalema ima slijedeće uloge:

• daje oblik ćeliji
• odvaja extracelularnu od intracelularne tečnosti
• reguliše transport (razmjenu) materijala
• uspostavlja i održava razliku u koncentraciji malih molekula i iona između celule i njene okoline (visokoselektivni filter)
• prima signale iz okoline i osigurava definisanje odgovora na te signale
• omogućava međusobno povezivanje ćelija u veće formacije, a da se pri tom ne gubi funkcionalna i morfološka individualnost.

Matrix formiraju lipidi koji su jedini gradivni element koji osigurava integritet i kontinuitet plazmaleme, a pored toga, lipidi daju oslonac i osnovnu strukturu u koju su uloženi svi drugi gradivni elementi plazmaleme. Sve biološke membrane imaju lipidni matrix izgrađen od dva monomolekularna sloja – vanjskog i unutrašnjeg.

Lipidni se dvosloj sastoji od fosfolipida i holesterola. Molekula fosofolipida liči na asimetričnu zvučnu viljušku. Ima glavicu i dva repića. Glavicu čine glicerol, fosfat i holin i to je hidrofilni (polarni) dio molekule. Za glicerol se,  preko njegovih COOH grupa vežu dvije masne kiselina i to jedna zasićena, a druga nezasićena. Dvije masne kiseline predstavljaju hidrofobni (nepolarni) dio fosfolipidne molekule.

Holesterol je također odgovoran za očuvanje matrixa u tečnom stanju. Ima malu molekulu te se utiskuje između dvije fosfolipidne molekule i na taj način spriječava kristalizaciju tj. zbijanje fosfolipidnih molekula. Ovakva povezanost fosfolipida i holesterola povećava fleksibilnost i mehaničku stabilnost plazmaleme, a čini je i manje propusnom za male, u vodi topive molekule.

Proteini plazmaleme su globularne mase koje lebde u lipidnom dvosloju. Obavljaju najveći broj specifičnih funkcija plazmaleme. Po hemijskom sastavu to su čisti proteini, glikoproteini i proteoglikani. Vrše ulogu enzima, receptora, transportnih proteinskih kanala i nosača, aparata za intercelularne veze. Dijelimo ih na integralne i periferne.

Integralni proteini su čvrsto vezani za matrix. Prema položaju u strukturi matrixa dijelimo ih u tri grupe:

• transmembranski proteini
• proteini sa ekspozicijom prema extracelularnom prostoru
• proteini sa ekspozicijom prema citoplazmi.

Periferni proteini nisu strukturna komponenta membrane već su sa unutrašnje strane labavo i tranzitorno vezani. To su proteini citosola pričvršćeni nekovalentnim vezama za unutrašnju stranu membrane.

Zbog tečne konzistencije matrixa, proteini se mogu nesmetano bočno pomjerati.

Proteinski kanali su građeni uglavnom od jedne, a rjeđe od dvije transmembranske molekule. Predstavljaju cjev kroz koju prolazi neka tvar, na taj način zaštićena od lipidnog dvosloja. U funkcionalnom smislu dijelimo ih na:

• akveusne pore i
• jonske kanale

Akveusne pore su konstantno otvorene, relativno slabo selektivne i kroz njih nesmetano prolazi voda i u njoj otopljene materije.

Jonski kanali su zaduženi isključivo za transport jona. Ima ih oko 55 vrsta. Imaju oblik pješčanog sata, pri čemu se suženi dio naziva selektivni jonski filter, koji je svojom veličinom i oblikom prilagođen prolasku jedne vrste ili manje grupe srodnih jona. Osim selektivnog jonskog filtera na transport kroz ove kanale utiče i naboj u njihovoj unutrašnjosti. Tako, ako su jonski kanali u unutrašnjosti negativno nabijeni, kroz njih prolaze pozitivni joni i obrnuto.

Osim selektivnosti i specifičnosti, jonski kanali imaju i osobinu regionalne lociranosti, što znači da pojedine ćelije ili dijelovi njihovih membrana imaju veći broj jedne vrste kanala nego drugih (npr aktivni kanali za Na+ na aksonskom brežuljku).

Jonske kanale možemo podijeliti na:

• pasivne – konstanto su otvoreni
• aktivne – povremeno otvoreni.

Aktivni jonski kanali u svojoj strukturi imaju aktivirajuća vrata (kanali za Na+ imaju i inaktivirajuća vrata), a s obzirom na koji način se ta vrata otvaraju, razlikujemo:

• voltažno ovisne aktivne kanale – kanale ovisne o promjeni napona na ćeliskoj membrani  i
• ligandno ovisne kanale – ovisne o vezivanju hemijske supstance.

Ugljeni hidrati se nalaze na vanjskoj strani plazmaleme i formiraju glikokaliks. Sa lipidima i proteinima grade glikolipide, glikoproteine i preteoglikane i imaju ulogu receptora, antigena itd.