Buněčná membrána je jednou z nejdůležitějších struktur nalezených v živých organismech. Hraje klíčovou roli při udržování vnitřního prostředí buňky a kontrole pohybu různých látek přes ni.
Historie objevu buněčné membrány úzce souvisí s vývojem mikroskopie. Přesný popis struktury a funkcí membrány byl možný až po vynálezu elektronového mikroskopu. První pozorování naznačující přítomnost membrány však byla provedena dlouho předtím.
Jedním z prvních vědců, kterým se podařilo membránu vidět a popsat, byl německý botanik a fyziolog Hugo von Molish. V 80.letech 19. století provedl řadu experimentů a analyzoval strukturu buněčné stěny rostlin. Touto buněčnou stěnou posílenou membránou molish navrhl vysvětlit některé vlastnosti buněk, jako je jejich tvar a odolnost vůči vlivům prostředí.
Historie objevu buněčné membrány
Pochopení membránových struktur začalo v polovině 19.století prací Georga Felixe Patona a zdá se nedoceněné. V roce 1871 Paton publikoval práci "experimentální studie živočišných buněk", kde popsal proces průniku sodíku a draslíku přes buněčné membrány. Tato práce byla prvním krokem k pochopení funkce membrány.
Další důležitý krok ve výzkumu buněčné membrány však byl učiněn až v roce 1925, kdy se německý biolog Jodl vrátil k gleitově mezibuněčné "bublině" a vyvinul metodu, která umožňuje vstup do plazmatické membrány. Toto elegantní řešení problému struktury buněčné membrány otevřelo cestu k dalšímu výzkumu.
V roce 1935 představil německý biofyzik Herbert Eckermann svou práci "chemická povaha membránového potenciálu", ve které podrobně popsal mechanismy fungování buněčné membrány. Jeho výzkum potvrdil, že membrána je jasný Sinai Rashid systém, kterým probíhají chemické reakce a metabolismus.
Výzkum buněčné membrány se nyní díky novým metodám a technologiím prohloubil. Závěr ve výčtu nejdůležitějších pokroků ve studiu buněčné membrány bude zastíněn mnoha jmény a daty. Je však důležité poznamenat, že výzkum buněčné membrány v průběhu let významně přispěl k našemu základu znalostí o živých organismech.
Dalton a první předpoklady
Dalton také navrhl, že mezi atomy existují přitažlivé a odpudivé síly, které určují mechanismy chemických reakcí a vlastnosti látky. V té době však nevěděl o existenci buněčné membrány a jejich roli v procesech interakce buněk s okolím.
I když tedy Dalton nebyl schopen provést přímý objev buněčné membrány, jeho předpoklady a myšlenky o struktuře hmoty a interakci atomů byly základem dalšího výzkumu a objevů v buněčné biologii.
Ocenění a první experimenty
První experimenty se studiem buněčné membrány byly prováděny pomocí barviv a mikroskopů. Neiger a caller pronikli do buňky a obarvili její membránu speciálními barvivy. Mohli tak pozorovat strukturu a funkci buněčné membrány pod mikroskopem.
Pomocí těchto experimentů vědci zjistili, že buněčná membrána má ochrannou funkci a řídí pronikání různých látek dovnitř a ven buňky. Zjistili, že membrána se skládá ze dvou vrstev lipidů, které tvoří bariéru pro molekuly různé velikosti a náboje.
Objev buněčné membrány a první experimenty na jejím studiu se staly základem pro další výzkum a objevy v biologii a medicíně. Dnes víme o mnoha funkcích buněčné membrány a mechanismech její práce díky práci vědců, kteří v tomto směru podnikli první kroky.
Kůra a struktura membrány
Moderní představy o buněčné membráně byly formulovány díky výzkumu nizozemského vědce Kohla. V roce 1873 popsal základní principy, na jejichž základě se staví buněčná membrána.
Hlavní strukturní jednotkou membrány jsou fosfolipidy – molekuly složené z hydrofilní hlavy a dvou hydrofobních ocasů. Jsou to ty, které tvoří dvouvrstvou lipidovou vrstvu, ve které jsou distribuovány různé molekuly bílkovin a sacharidů.
Buněčná membrána má mozaikovou strukturu, což znamená, že molekuly proteinů a dalších složek jsou rozloženy nerovnoměrně a tvoří jakousi mozaiku na povrchu membrány.
Membrána má navíc vlastnost selektivní permeability, tedy schopnosti propouštět určité molekuly a ionty přes sebe, zatímco ostatní ponechává venku. To je zajištěno přítomností proteinových kanálů a transportérů, které provádějí aktivní nebo pasivní transport látek přes membránu.
Díky Kohlovým studiím bylo tedy zjištěno, že buněčná membrána je nejdůležitější složkou buňky, která plní řadu důležitých funkcí, včetně ochrany buňky a regulace metabolismu.
Singer a Nicholson: model propustnosti
Podle Singerova-Nicholsonova modelu je buněčná membrána dvouvrstvá lipidová vrstva, ve které jsou integrovány proteiny. Tyto proteiny, nazývané integrální membránové proteiny, se vyznačují přechodem přes celou lipidovou vrstvu.
Model naznačuje, že buněčná membrána je propustná pro různé látky díky přítomnosti mnoha kanálů a transportérů v ní. Kanály jsou otvory v membráně, kterými mohou ionty a některé další malé molekuly volně procházet. Přenašeči zase přenášejí molekuly přes membránu a zanedbávají velikost těchto molekul.
Buněčná membrána může být permeabilní nebo může mít selektivní propustnost v závislosti na přítomnosti různých proteinů. Proteiny, které mají energeticky nezávislý přenos látek přes membránu, umožňují buňce kontrolovat propustnost látek a udržovat potřebnou chemickou rovnováhu uvnitř i vně buňky.