Δήμητρα Σπανού, χημικός, καθηγήτρια στο 1ο Γυμνάσιο Δάφνης
υπό κατασκευή
ΠΟΙΟΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ ΕΧΟΥΝ ΚΥΤΤΑΡΑ ΜΕ ΠΛΑΣΜΑΤΙΚΗ ΜΕΜΒΡΑΝΗ και ΟΙ ΔΙΑΦΟΡΕΣ ΤΟΥΣ
Πλασματική εμβράνη έχουν τα κύτταρα των ζώων, των ιών, των φυτών, των προκαρυωτικών οργανισμών και των μυκήτων.
Γενικά οι μεμβράνες αποτελούνται από λιπίδια και πρωτεϊνες, αλλά υπάρχουν διαφορές σχετικά με το μέγεθος και τα επι μέρους συστατικά τους
Μεμβράνες Φυτικών κυττάρων
Το πάχος της μεμβράνης των φυτικών κυττάρων είναι κατά πολύ μικρότερο των ζωϊκών 6-10nm
Ισχύει βασική δομή της μεμβράνης που είναι το διπλό στρώμα των φωσφολιπιδίων (με κάποια άλλα λιπίδια όπως γαλακτολιπίδια, στερόλες, λιπαρά οξέα). Όμως εδώ θα συναντήσουμε περισσότερα ακόρεστα και στερόλες και αυτό δίνει μια χαλαρώτερη δομή στην μεμβράνη με μεγαλύτερη ικανότητα περιστροφής του (υγρού μωσαϊκού) Τα λιπίδια δεν είναι άκαμπτα στερεωμένα και συστρέφονται και αναδιατάσσονται αλλά και μεταλλάσσονται.
Η σύνθεση των μεμβρανών των φυτικών κυττάρων διαφέρει επίσης σε διαφορετικά μέρη του φυτού, φύλλά βλαστός κ.λ.π.
Πρωτεϊνες της μεμβράνης των φυτικών κυττάρων
Στα φυτικά κύτταρα η κυτταρική μεμβράνη επιτρέπει την μεταφορά μεταβολιτών και ιόντων με την βοήθεια πρωτεϊνών μεταφοράς της κυτταρικής μεμβράνης .
Όπως και σε άλλους τύπους κυττάρων (π.χ. ζωϊκά) οι πρωτεϊνες της μεμβράνης διακρίνονται σε
περιφεριακές ή εξωγενείς πρωτεϊνες (1/4 περίπου των πρωτεϊνών της μεμβράνης) που εκχυλίζονται εύκολα γιατί συνδέονται με δεσμούς υδρογόνου με τις ενσωματωμένες
και σε ενσωματωμένες ή εγγενείς που αποτελούν το 1/4 περίπου των συνολικών πρωτεϊνών της μεμβράνης και είναι αγκυστρωμένες στο λιπιδικό στρώμα.
Τέτοιες ενσωματωμένες πρωτεϊνες μπορούν να περάσουν δια μέσου της κυτταρικής μεμβράνης ως διαμεμβρανιακές, ή να αγκιστρωθούν στην μεμβράνη μέσω ενός ομοιοπολικού δεσμού με αλυσύδες λιπαρών οξέων (μυριστικο, παλμιτικό) ή με ομάδα πρενυλίου (π.χ ομάδα γερανυλίου)
(πρωτεολιπίδια)
Πρωτεϊνες που διασχίζουν την κυτταρική μεμβράνη και βγάζουν δύο υδρόφιλα άκρα, ένα στην εξωτερική και ένα στην εσωτερική πλευρά και είναι αυστηρά προσανατολισμένες και τα περισσότερα αμινοξέα τους (αμινοξικά κατάλοιπα) μέσα στο υδρόφοβο εσωτερικο της μεμβρανιακής πρέπει να είναι μη πολικά, όπως Αλανίνη, βαλίνη, Λευκίνη, Ισολευκίνη, φαιλυλαλανίνη. Τυχόν πολικές ομάδες των πεπτιδίων, (όπως CONH) συμμετέχουν σε δεσμούς υδρογόνου ώστε σχηματίζονται πτυχώσεις ή έλικες που μειώνουν την ιοντική τους επίδραση και το ενεργειακό κόστος, ώστε η διαμεμβρανιακή πρωτεϊνη να μπορεί να εισέλθει και να ενσωματωθεί στο υδρόφοβο περιβάλλον της κυτταρικής μεμβράνης
Για να γίνει αυτό πρέπει τα διαδοχικά κατάλοιπα της πολυπεπτιδικής αλυσίδας να σχηματίζουν γωνίες από -120ο έως -180ο μοίρες και από 120ο έως 180ο
Στις διαμεμβρανιακές έχουμε και η αλυσίδα αυτή δίνει μια εκτεταμένη διαμόρφωση ώστε οι αμινομάδες και καρβονυλομάδες της κύριας αλυσίδας να διατάσονται περίπου κάθετα στον άξονα της αλυσίδας για την δημιουργία δεσμών υδρογόνου με άλλα τμήματα της αλυσίδας.
Αυτές που διασχίζουν μία φορά την κυτταρική μεμβράνη και βγάζουν υδρόφιλα άκρα ένα στην εξωτερική και ένα στην εσωτερική πλευρά,
Αυτές πουδιασχίζουν πολλές φορές την κυτταρική μεμβράνη μπορουν να δημιουργούν διαύλους (κανάλια) για το πέρασμα ιόντων ή μορίων διά μέσου της μεμβράνης (αντλία Καλίου Νατρίου , Αντλία Ασβεστίου κ.α.)
Η μεταφορά ουσιών γίνεται με την βοήθεια μεταφορικών πρωτεϊνών εάν πρόκειται για μεγάλα μόρια (π.χ. σάκχαρα) ενώ τα μικρότερα αφόρτιστα περνούν με απλή διάχυση. Το νερό χρειάζεται την βοήθεια ακουαπορινών για να διαπεράσει την μεμβράνη
Η ενδοκυττάρωση ουσιών επίσης απαιτεί πρωτεϊνες με εξειδικευμένες λειτουργίες
Πρωτεϊνες ένωσης υπεύθυνες για σύνδεση φυτικών κυττάρων μεταξύ τους (κυττάρου- κυττάρου)
Πρωτεϊνες ένζυμα - υποδοχείς που με συμπλέγματος την βοήθεια προενζύμων λειτουργούν σαν υποδοχείς
ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΜΕΜΒΡΑΝΗ ΒΑΚΤΗΡΙΩΝ
Διαμεμβρανιακά β-βαρέλια-κανάλια σε αρνητικά κατα Gram βακτήρια στα προκαρυωτικών κυττάρων. Σε ευκαρυτικά υπάρχουν σε μιτοχονδριακές μεμβράνες και χλωροπλαστών.
Τα διαμεμβρανιακά βαρέλια σχηματίζονται όταν πρωτεϊνικές αλυσίδες β πτυχώσεων με άρτιο αριθμό κλώνων τοποθετούνται αντιπαράλληλα, ώστε ο πρώτος και ο τελευταίος κλώνος τους να σχηματίζουν τους επιθυμητούς υδρογονικούς δεσμούς ώστε να δημιουργείται μια κυλινδρική δομή
ΠΗΓΕΣ
https://www.spektrum.de/lexikon/biologie/membranproteine/42060
ακατεργαστο
η ενδοκυττάρωση και η διαφοροποίηση και πολλαπλασιασμός των κυττάρων. Όλες αυτές οι διαδικασίες περιλαμβάνουν μεγάλο αριθμό πρωτεϊνών με πολύ διαφορετικές δομές και λειτουργίες.
Τα φυτικά κύτταρα περιέχουν πολλά συστήματα μεμβρανών που είναι εξειδικευμένα σε συγκεκριμένες λειτουργίες. Το λιπιδικό τους συστατικό παρέχει ένα εμπόδιο στην κίνηση των διαλυμένων ουσιών, ενώ οι πρωτεΐνες που σχετίζονται με τη μεμβράνη αναλαμβάνουν τους μοναδικούς βιολογικούς τους ρόλους. Για παράδειγμα, η πλασματική μεμβράνη είναι ένα οργανωμένο σύστημα που εξυπηρετεί τόσο δομικό ρόλο όσο και ως διεπαφή επικοινωνίας με το εξωκυτταρικό περιβάλλον για την ανταλλαγή πληροφοριών και ουσιών. Οι περιβαλλοντικές πιέσεις προκαλούν σημαντική ενδοκυτταρική αναδιάρθρωση στα φυτά (Buchanan et al., 2000) και η επεξεργασία των σημάτων που εμπλέκονται στις αποκρίσεις σε βιοτικές και αβιοτικές καταπονήσεις λαμβάνει χώρα στην πλασματική μεμβράνη. Επομένως, μια καλύτερη γνώση του πρωτεώματος της πλασματικής μεμβράνης θα βοηθούσε στην ανάπτυξη στρατηγικών για την αύξηση της φυσικής άμυνας των φυτών. Στα φυτικά κύτταρα, καθώς και στα ζωικά κύτταρα, η πλασματική μεμβράνη ελέγχει πολλές πρωτογενείς κυτταρικές λειτουργίες, όπως η μεταφορά μεταβολιτών και ιόντων, η ενδοκυττάρωση και η διαφοροποίηση και πολλαπλασιασμός των κυττάρων. Όλες αυτές οι διαδικασίες περιλαμβάνουν μεγάλο αριθμό πρωτεϊνών με πολύ διαφορετικές δομές και λειτουργίες.
Τέλος, τα REM της ομάδας 1 και της ομάδας 6 ρυθμίζουν τα κυτταροπλασματικά κανάλια με επένδυση PM που ονομάζονται plasmodesmata (PD), εξειδικευμένα νανοκανάλια που επιτρέπουν τη διακυτταρική επικοινωνία στα φυτά. Είναι αξιοσημείωτο ότι αυτές οι τελευταίες ισομορφές των REMs βρέθηκε ότι μπορούν να τροποποιήσουν το διάφραγμα PD οδηγώντας σε τροποποίηση της ιικής κίνησης
Οι ομάδες μας όρισαν ένα βραχύ πεπτίδιο που βρίσκεται στην C-τερματική περιοχή του REM, που ονομάζεται REM-CA (REM C-terminal Anchor) ως μια νέα περιοχή δέσμευσης μεμβράνης που διαμορφώνεται από συγκλίνουσα εξέλιξη μεταξύ άσχετων υποτιθέμενων περιοχών δέσμευσης PM σε βακτήρια, ιούς και ζωικές πρωτεΐνες.
https://elifesciences.org/articles/26404