Cytoplazmatická membrána a cytoplazma

Co je to buňka? No, v jistém slova smyslu bychom mohli říct, že je to pytlík plný slizu. Plazmatická membrána (zevní obal buňky) představuje pytlík a cytoplazma je sliz.

Buňka je samozřejmě mnohem víc, než jen obyčejný sáček naplněný slizem. Je to složitá, vysoce organizovaná jednotka. Buňka je základní stavební jednotkou všeho živého. A plazmatická membrána i cytoplazma jsou ve skutečnosti ohromně propracované systémy.

Membrána je tenká dvouvrstevná struktura z lipidů a proteinů, která kontroluje, co projde dovnitř buňky a co z ní může vystoupit ven. Cytoplazma eukaryotické buňky nesestává pouze z cytosolu - gelovité substance složené z vody, iontů a makromolekul - ale také z organel a strukturních proteinů, které tvoří cytoskelet neboli "kostru buňky".

V dnešním článku se blíže podíváme na plazmatickou membránu a cytoplazmu.

Prokaryotické i eukaryotické buňky mají plazmatickou membránu, dvojitou vrstvu lipidů, která odděluje vnitřek buňky od vnějšího prostředí. Tato dvojitá vrstva sestává převážně ze specializovaných lipidů nazývaných fosfolipidy.

Fosfolipidy jsou tvořeny hydrofilní (vodu přitahující) fosfátovou hlavičkou a dvěma hydrofobními (vodu odpuzujícími) ocásky z mastných kyselin. Fosfolipidy se ve dvouvrstevné struktuře spontánně orientují tak, že hydrofobní ocásky směřují dovnitř a hydrofilní hlavičky jsou natočeny směrem ven. Této dvouvrstevné struktuře s energeticky výhodným uspořádáním říkáme fosfolipidová dvojvrstva a je základem mnoha biologických membrán.

Jak vidíme na obrázku níže, důležitou součástí plazmatické membrány jsou také bílkoviny. Některé z nich procházejí napříč celou membránou a slouží jako transportní kanály nebo signální molekuly, zatímco jiné mohou být pouze přichyceny na povrchu. V buněčné membráně nalezneme také různé typy tuků, jako například cholesterol, které ovlivňují její fluiditu (tekutost).

Plazmatická membrána tvoří rozhraní mezi vnitřním a zevním prostředím buňky. Zajišťuje průchod různých molekul - včetně cukrů, aminokyselin, iontů a vody - směrem do buňky i ven z buňky. To, jak snadno tyto molekuly pronikají membránou, záleží na jejich velikosti a polaritě. Některé malé nepolární molekuly, jako je kyslík, mohou procházet přímo fosfolipidovou částí membrány. Větší a více polární (hydrofilní) molekuly, jako například aminokyseliny, musí místo toho využít k průchodu proteinové kanály, což je proces často řízený přímo buňkou. O buněčném transportu se dozvíš více v kapitole membrány a transport..

Plocha povrchu plazmatické membrány limituje výměnu materiálů mezi buňkou a okolním prostředím. Některé buňky jsou specializované na vylučování odpadních látek nebo vstřebávání živin a mají tak na povrchu modifikace, které zvětšují plochu plazmatické membrány. Například membrány některých buněk vstřebávajících živiny jsou poskládány do prstovitých výběžků nazývaných mikroklky, nebo také mikrovili (jednotné číslo mikrovilus). Buňky s mikroklky pokrývají vnitřní povrch tenkého střeva, což je orgán ve kterém se vstřebávají živiny z natrávené potravy. Díky velké povrchové ploše plazmatické membrány pomáhají mikroklky buňkám ve střevech maximalizovat absorpci živin z jídla.

Část buňky označovaná jako cytoplazma se mírně liší u eukaryot a prokaryot. V eukaryotických buňkách, které mají jádro, je cytoplazma všechno, co se nachází mezi plazmatickou a jadernou membránou. U prokaryot, které jádro nemají, je cytoplasma jednoduše všechno, co najdeme uvnitř buňky ohraničené plazmatickou membránou.

Jednou z hlavních součástí cytoplazmy prokaryot i eukaryot je gelovitý cytosol, vodní roztok obsahující ionty, malé molekuly a makromolekuly. U eukaryot obsahuje cytoplasma i membránou ohraničené organely, které jsou v cytosolu rozptýlené. Cytoskelet je síť vláken, které tvoří oporu buňky a podílejí se na udržování jejího tvaru. Je také součástí cytoplazmy a umožňuje vnitřní organizaci buněčných komponent.

I když je cytosol tvořený převážně z vody, má polotuhou , gelovitou konzistenci, protože je v něm rozpuštěné velké množství proteinů. Cytosol obsahuje bohatou směs makromolekul, malých organických molekul včetně glukózy a dalších jednoduchých cukrů, polysacharidy, aminokyseliny, nukleové a mastné kyseliny. Dále v cytosolu najdeme ionty sodíku, draslíku, vápníku a další prvky. V této části buňky se odehrává řada metabolických procesů včetně syntézy proteinů.