Błona biologiczna, inaczej biomembrana, kompleks białkowo-lipidowy będący jedną z podstawowych struktur budowy komórki organizmów prokariotycznych i eukariotycznych.
Błonę biologiczną charakteryzują:
  • asymetria;
  • płynność;
  • półprzepuszczalność;

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 S.J. Singer i G. L. Nicolson (1972)zaproponowali obowiązujący do dzisiaj model płynnej mozaiki - dwuwymiarowy płyn złożony z lipidów (dwuwarstwa) oraz białka "pływające" w tej dwuwarstwie.

Struktura błony biologicznej i jej właściwości ze strukturą powiązane

Jest ona złożona z dwóch warstw lipidów, do których należą fosfolipidy, glikolipidy oraz steroidy oraz białek.
Charakterystyczną budowę błony zapewnia amfipatyczność cząsteczek - zbudowane są z apolarnego ogona węglowodorowego oraz polarnej głowy, dzięki czemu lipidy układają się w sferyczne pęcherzyki bądź właśnie dwuwarstwę.
Do lipidów błonowych należą:
  • Fosfolipidy:
-fosfolipidy cholinowe: fosfatydylocholina (lecytyna) -fosfolipidy aminowe: fosfatydyloetanolamina, fosfatydyloinozytol, fosfatydyloseryna
  • Glikolipidy:
-sfingoglikolipidy -glikolipidy obojętne, np. galaktocerebrozyd -glikolipidy kwaśne;
  • steroidy - cholesterel lub estry cholesterolu (zwierzęta), fitosterole (rośliny). U prokariontów występują hopanoidy - inne lipidy cykliczne.
Asymetria dwuwarstwy Dwuwarstwa lipidowa jest asymetryczna. Największą asymetrią cechuje się błona komórkowa, znacznie mniejszą np. błony endoretikulum. Przejawem różnic asymetrii są na przykład różnice w szybkości ruchów międzybłonowych (flip-flop) pomiędzy poszczególnymi błonami. Obie monowarstwy dwuwarstwy lipidowej charakteryzują się różnym składem fosfolipidów, co wywołuje także różnice w ładunku błony. Sfingomielina oraz fosfatydyloseryna występują w dużej większości na niecytozolowej powierzchni błony, natomiast fosfatydyloetanolamina oraz fosfatydyloseryna po stronie wewnętrznej. Glikolipidy występują tylko po stronie pozacytozolowej. Ma to związek z ich miejscem powstawania. Drzewko cukrowcowe jest dołączane do lipidu w świetle aparatu Golgiego, a nie występują żadne flipazy pozwalające na przejście glikolipidu do drugiej części. Fosfolipidy inozytolowe uczestniczą w przekaźnictwie komórkowym - stąd ich obecność w monowarstwie cytozolowej. Cholesterol również jest rozmieszczony asymetrycznie. Jest charakterystyczny dla zewnętrznej części błony komórkowej - ta monowarstwa jest znacznie sztywniejsza. Na płynność wpływają także fosfolipidy cholinowe - jako znacznie bardziej nasycone. Duża ilość ujemnie fosfatydyloseryny w warstwie cytozolowej wpływa na ładunek ujemny wnętrza komówki.
Na asymetrię błony biologicznej poza asymetrią dwuwarstwy wpływa także charakterystyczne zorientowanie białek błonowych oraz obecność glikokaliksu.
Płynność dwuwarstwy Płynność dwuwarstwy lipidowej zależy od charakteru łańcuchów lipidów, ich długości oraz obecności cholesterolu. Im bardziej nasycone są łańcuchy tłuszczów, tym sztywniejsza jest błona. Nienasycenie zapewnia większą płynność. Obserwujemy to na przykładzie tłuszczów zwierzęcych (nasycone) - np. łój oraz tłuszczów roślinnych (nienasycone), np. olej. Na sztywność błony wpływa także obecność cholesterolu, który jak klin blokuje płynność łańcuchów. Krótkie łańcuchy są znacznie bardziej płynne od długich. Właściwości te wykorzystują m.in. drożdże i bakterie kontrolując skład swojej błony poprzez syntezę odpowiednich lipidów.
Półprzepuszczalność dwuwarstwy Błona komórkowa jest strukturą półprzepuszczalną (zob. membrana półprzepuszczalna).
Niektóre z białek znajdujących się w błonie komórkowej uczestniczą w aktywnym transporcie.

Różnice między błonami komórek Archaea a błonami komórek innych organizmów

U wszystkich organizmów poza archebakteriami, fosfolipidy wchodzące w skład błony komórkowej składają się głównie z D-glicerolu połączonego wiązaniem estrowym z nierozgałęzionymi kwasami tłuszczowymi, które nie reagują między sobą. Organizmy żyjące w wysokich temperaturach mają też dużo cholesteroli w błonach komórkowych.
Fosfolipidy błon komórkowych archebakterii składają się z L-glicerolu połączonego wiązaniem eterowym z łańcuchami powstałymi z izoprenu. Łańcuchy te mogą być rozgałęzione, mogą łączyć się ze sobą, mogą nawet łączyć się z fosfolipidami z przeciwnej warstwy błony. Te połączenia stabilizują błonę i umożliwiają niektórym Archaea życie w ekstremalnie wysokich temperaturach.
Publikacja wraz ze zdjęciami jest udostępniona w Encyklopedii "Zgapedia" części portalu zgapa.pl. Treść objęta jest licencją GNU FDL Wolnej Dokumentacji w wersji 1.3 lub dowolnej pózniejszej opublikowanej przez Free Software Foundation i została ona opracowana na podstawie Wikipedii, tutaj możesz znaleźć artykuł źródłowy oraz autorów. Warunki użytkowania Encyklopedii znajdziesz na tej stronie.