Cząsteczki biologiczne są amfifilowe lub amfipatyczne, tzn. są jednocześnie hydrofobowe i hydrofilowe. Dwuwarstwa fosfolipidowa zawiera naładowane hydrofilowe grupy główne, które oddziałują z polarną wodą. Warstwy zawierają również hydrofobowe ogony, które stykają się z hydrofobowymi ogonami warstwy komplementarnej. Ogony hydrofobowe to zazwyczaj kwasy tłuszczowe różniące się długością. Interakcje lipidów, zwłaszcza ogony hydrofobowe, określają właściwości fizyczne dwuwarstwy lipidowej, takie jak płynność.
Membrany w komórkach zwykle definiują zamknięte przestrzenie lub przedziały, w których komórki mogą utrzymywać chemiczne lub biochemiczne środowisko, które różni się od środowiska zewnętrznego. Na przykład, błona wokół peroksysomów osłania resztę komórki przed nadtlenkami, substancjami chemicznymi, które mogą być toksyczne dla komórki, a błona komórkowa oddziela komórkę od otaczającego ją medium. Peroksysomy są jedną z form wakuoli występujących w komórce, które zawierają produkty uboczne reakcji chemicznych zachodzących w komórce. Większość organelli są określone przez takie błony, i są nazywane „membrana-bound” organelles.
Selektywna przepuszczalnośćEdit
Prawdopodobnie najważniejszą cechą biomembrany jest to, że jest to selektywnie przepuszczalna struktura. Oznacza to, że rozmiar, ładunek i inne właściwości chemiczne atomów i cząsteczek, które próbują ją przekroczyć, decydują o tym, czy im się to uda. Selektywna przepuszczalność jest niezbędna do skutecznego oddzielenia komórki lub organelle od jej otoczenia. Błony biologiczne mają również pewne właściwości mechaniczne lub elastyczne, które pozwalają im zmieniać kształt i poruszać się zgodnie z wymaganiami.
Generalnie, małe cząsteczki hydrofobowe mogą łatwo przekroczyć warstwy fosfolipidowe przez prostą dyfuzję.
Cząsteczki, które są wymagane do funkcji komórkowych, ale nie są w stanie swobodnie dyfundować przez błonę wchodzą przez białko transportowe lub są przyjmowane za pomocą endocytozy, gdzie błona pozwala na przyłączenie się do niej wakuoli i wepchnięcie jej zawartości do komórki. Wiele rodzajów wyspecjalizowanych błon plazmatycznych może oddzielać komórkę od ¶rodowiska zewnętrznego: apikalna, basolateralna, presynaptyczna i postsynaptyczna, błony flagelli, rzęsek, mikrowypustek, filopodiów i lamellipodiów, sarkolemma komórek mię¶niowych, a także wyspecjalizowane błony mielinowe i błony kolców dendrytycznych neuronów. Błony plazmatyczne mogą również tworzyć różnego rodzaju struktury „supramembranowe”, takie jak jaskinie, gęstość postsynaptyczna, podosom, invadopodium, desmosom, hemidesmosom, adhezja ogniskowa i połączenia komórkowe. Te typy błon różnią się składem lipidowym i białkowym.
Różne typy błon tworzą również organelle wewnątrzkomórkowe: endosom; retikulum endoplazmatyczne gładkie i szorstkie; retikulum sarkoplazmatyczne; aparat Golgiego; lizosom; mitochondrium (błona wewnętrzna i zewnętrzna); jądro (błona wewnętrzna i zewnętrzna); peroksysom; wakuola; ziarnistości cytoplazmatyczne; pęcherzyki komórkowe (fagosom, autofagosom, pęcherzyki pokryte klatyną, pęcherzyki pokryte COPI i COPII) oraz pęcherzyki wydzielnicze (m.in. synaptosomy, akrosomy, melanosomy, ziarnistości chromafinowe).Poszczególne typy błon biologicznych mają zróżnicowany skład lipidowy i białkowy. Zawartość błon określa ich właściwości fizyczne i biologiczne. Niektóre składniki błon odgrywają kluczową rolę w medycynie, takie jak pompy wypływowe, które wypompowują leki z komórki.
FluidityEdit
Hydrofobowy rdzeń dwuwarstwy fosfolipidowej jest w ciągłym ruchu z powodu rotacji wokół wiązań ogonów lipidowych. Hydrofobowe ogony dwuwarstwy zginają się i blokują razem. Jednakże, z powodu wiązania wodorowego z wodą, hydrofilowe grupy główne wykazują mniejszy ruch, ponieważ ich rotacja i mobilność są ograniczone. Powoduje to zwiększenie lepkości warstwy lipidowej bliżej hydrofilowych głów.
Poniżej temperatury przejściowej, dwuwarstwa lipidowa traci płynność, gdy wysoce mobilne lipidy wykazują mniejszy ruch stając się żelopodobnym ciałem stałym. Temperatura przejścia zależy od takich składników dwuwarstwy lipidowej, jak długość łańcucha węglowodorowego i nasycenie jego kwasów tłuszczowych. Zależna od temperatury płynno¶ć stanowi ważn± cechę fizjologiczn± bakterii i organizmów zimnokrwistych. Organizmy te utrzymują stałą płynność poprzez modyfikację składu kwasów tłuszczowych lipidów błonowych w zależności od różnych temperatur.
W komórkach zwierzęcych płynność błony jest modulowana przez włączenie sterolu cholesterolu. Ta cząsteczka jest obecna w szczególnie dużych ilościach w błonie plazmatycznej, gdzie stanowi około 20% lipidów w błonie wagowo. Ponieważ cząsteczki cholesterolu są krótkie i sztywne, wypełniają przestrzenie pomiędzy sąsiednimi cząsteczkami fosfolipidów, powstałe w wyniku zagięcia ich nienasyconych ogonów węglowodorowych. W ten sposób, cholesterol ma tendencję do usztywnienia dwuwarstwy, co czyni go bardziej sztywne i mniej przepuszczalne.
Dla wszystkich komórek, płynność błony jest ważne z wielu powodów. Pozwala białkom błonowym na szybką dyfuzję w płaszczyźnie dwuwarstwy i na interakcję między sobą, co jest kluczowe, na przykład, w sygnalizacji komórkowej. Umożliwia dyfuzję lipidów i białek błonowych z miejsc, w których są one wprowadzane do dwuwarstwy po ich syntezie, do innych regionów komórki. Pozwala błonom łączyć się ze sobą i mieszać ich cząsteczki, a także zapewnia, że cząsteczki błony są równomiernie rozprowadzane pomiędzy komórkami córkami, gdy komórka się dzieli. Gdyby błony biologiczne nie były płynne, trudno sobie wyobrazić, jak komórki mogłyby żyć, rosnąć i rozmnażać się.
.