membranlipider
cellemembranen er en dynamisk struktur bestående af lipider, proteiner og kulhydrater. Det beskytter cellen ved at forhindre, at materialer lækker ud, kontrollerer, hvad der kan komme ind eller forlade gennem membranen, tilvejebringer et bindingssted for hormoner og andre kemikalier og fungerer som et identifikationskort for immunsystemet til at skelne mellem “selv” og “ikke-selv” celler., Vi vil først undersøge cellemembranens anatomi og derefter fortsætte med at studere membrantransportens fysiologi.
phospholipid-dobbeltlaget er membranets hovedstof. Dobbeltlagets struktur får membranen til at være semipermeabel. Husk, at phospholipidmolekyler er amfifile, hvilket betyder, at de indeholder både en ikke-polær og polær region. Phospholipider har et polært hoved (det indeholder en ladet fosfatgruppe) med to ikke-polære hydrofobe fedtsyrehaler., Halerne af phospholipiderne vender mod hinanden i membranens kerne, mens hvert polært hoved ligger på ydersiden og indersiden af cellen. At have de polære hoveder orienteret mod de ydre og indre sider af membranen tiltrækker andre polære molekyler til cellemembranen. Den hydrofobe kerne blokerer diffusionen af hydrofile ioner og polære molekyler. Små hydrofobe molekyler og gasser, som kan opløses i membranens kerne, krydser det med lethed.
andre molekyler kræver proteiner til at transportere dem over membranen., Proteiner bestemmer de fleste af membranens specifikke funktioner. Plasmamembranen og membranerne i de forskellige organeller har hver unikke samlinger af proteiner. For eksempel er der til dato fundet mere end 50 slags proteiner i plasmamembranen af røde blodlegemer.
betydningen af Phospholipidmembranstruktur
Hvad er vigtigt med strukturen af en phospholipidmembran? For det første er det væske. Dette gør det muligt for celler at ændre form, hvilket tillader vækst og bevægelse., Membranens fluiditet reguleres af typerne af phospholipider og tilstedeværelsen af kolesterol. For det andet er phospholipidmembranen selektivt permeabel.
et molekyls evne til at passere gennem membranen afhænger af dets polaritet og til en vis grad dens størrelse. Mange ikke-polære molekyler såsom ilt, kuldio .id og små kulbrinter kan let strømme gennem cellemembraner. Denne funktion af membraner er meget vigtig, fordi hæmoglobin, det protein, der bærer ilt i vores blod, er indeholdt i røde blodlegemer., O .ygen skal være i stand til frit at krydse membranen, så hæmoglobin kan blive fuldt fyldt med ilt i vores lunger og levere det effektivt til vores væv. De fleste polære stoffer stoppes af en cellemembran, undtagen måske for små polære forbindelser som den ene carbonalkohol, methanol. Glukose er for stor til at passere gennem membranen uden hjælp, og et specielt transportørprotein færger det over. En type diabetes er forårsaget af forkert regulering af glukosetransportøren. Dette nedsætter glukosens evne til at komme ind i cellen og resulterer i høje blodglukoseniveauer., Ladede ioner, såsom natrium (Na+) eller kalium (K+) ioner, går sjældent gennem en membran, og derfor har de også brug for specielle transportmolekyler for at passere gennem membranen. Manglende evne til Na+ og K + til at passere gennem membranen gør det muligt for cellen at regulere koncentrationerne af disse ioner på indersiden eller ydersiden af cellen. Ledningen af elektriske signaler i dine neuroner er baseret på cellernes evne til at kontrollere Na+ og K+ niveauer.
selektivt permeable membraner tillader celler at holde cytoplasmens Kemi forskellig fra det ydre miljø., Det giver dem også mulighed for at opretholde kemisk unikke forhold inde i deres organeller.
fluiditet af cellemembraner
cellemembranen er ikke en statisk struktur. Det er en dynamisk struktur, der tillader bevægelse af phospholipider og proteiner. Fluiditet er et udtryk, der bruges til at beskrive den lette bevægelse af molekyler i membranen og er en vigtig egenskab for cellefunktion. Fluiditet er afhængig af temperaturen (øgede temperaturer det mere flydende og nedsatte temperaturer gør det mere fast), mættede fedtsyrer og umættede fedtsyrer., Mættede fedtsyrer gør membranen mindre flydende, mens umættede fedtsyrer gør den mere flydende. Det korrekte forhold mellem mættede og umættede fedtsyrer holder membranvæsken ved enhver temperatur, der fremmer livet. For eksempel reagerer vinterhvede på faldende temperaturer ved at øge mængden af umættede fedtsyrer i cellemembraner for at forhindre cellemembranen i at blive for fast i kulden. I dyreceller hjælper kolesterol med at forhindre pakning af fedtsyrehaler og sænker således kravet om umættede fedtsyrer., Dette hjælper med at opretholde cellemembranens flydende karakter uden at det bliver for flydende ved kropstemperatur.
membranproteiner
membraner indeholder også proteiner, som udfører mange af membranfunktionerne. Nogle funktioner af membranproteiner er:
- Transport. Da plasmamembranen kun er semipermeabel, har cellen brug for en måde at transportere større materialer Ind og ud af cellen.
- kommunikation. Fordi plasmamembranen er grænsen til cellen, er det her cellen kommunikerer med sit miljø., Membranproteiner er i stand til at modtage signaler uden for cellen og begynde en kæde af begivenheder, der får cellen til at reagere på disse signaler.
- metabolisme. Membranproteiner kan være en .ymer, der er involveret i metabolismens kemiske reaktioner. Dette er de processer, der gør det muligt for cellen at vokse, få energi og eliminere affald.
- vedhæftning. Membranproteiner hjælper celler med at binde til hinanden og danne væv. Et eksempel på dette er hudceller, som skal danne en stram overflade, hvis huden skal opretholde korrekt integritet., Membranproteiner binder også til molekyler i og uden for cellen, som hjælper cellen med at opretholde sin struktur.
membranproteiner klassificeres i to hovedkategorier: integrerede proteiner og perifere proteiner. Integrerede membranproteiner er de proteiner, der er indlejret i lipid-dobbeltlaget og er generelt karakteriseret ved deres opløselighed i ikke-polære, hydrofobe opløsningsmidler. Transmembrane proteiner er eksempler på integrerede proteiner med hydrofobe regioner, der fuldstændigt spænder over det hydrofobe indre af membranen., De dele af proteinet, der udsættes for det indre og det ydre af cellen, er hydrofile. Integrerede proteiner kan tjene som porer, der selektivt tillader ioner eller næringsstoffer og affald ind i eller ud af cellen. De kan også sende signaler over membranen.
i modsætning til integrerede proteiner, der spænder over membranen, ligger perifere proteiner kun på den ene side af membranen og er ofte knyttet til integrerede proteiner. Nogle perifere proteiner tjener som ankerpunkter for cytoskelettet eller ekstracellulære fibre. Proteiner er meget større end lipider og bevæger sig langsommere., Nogle bevæger sig på en tilsyneladende rettet måde, mens andre driver. Nogle er glycoproteiner, som har en kulhydratgruppe bundet til proteinet. Disse er på ydersiden af membranen og vigtige for cellegenkendelse, de fungerer som et cellulært identifikationskort.
membran kulhydrater
den ekstracellulære overflade af cellemembranen er dekoreret med kulhydratgrupper bundet til lipider og proteiner. Kulhydrater tilsættes til lipider og proteiner ved en proces kaldet glycosylering og kaldes glycolipider eller glycoproteiner., Disse korte kulhydrater eller oligosaccharider er normalt kæder med 15 eller færre sukkermolekyler. Oligosaccharider giver en celleidentitet (dvs.at skelne “selv” fra “nonself”) og er den kendetegnende faktor i humane blodtyper og transplantatafstødning.
membraner er asymmetriske
som beskrevet ovenfor og set på billedet er cellemembranen asymmetrisk. Membranets ekstracellulære overflade er i kontakt med den ekstracellulære Matri.. Den ekstracellulære side af membranen indeholder oligosaccharider, der adskiller cellen som ” selv.,”Det indeholder også slutningen af integrerede proteiner, der interagerer med signaler fra andre celler og fornemmer det ekstracellulære miljø. Den indre membran er i kontakt med indholdet af cellen. Denne side af membranankrene til cytoskelettet og indeholder enden af integrerede proteiner, der videresender signaler modtaget på den ydre side.
Resumé: Membraner som Mosaikker af Struktur og Funktion
Den biologiske membran er en collage af mange forskellige proteiner, der er indlejret i den væske matrix af den tolagede., Lipid-dobbeltlaget er membranets hovedstof, og dets struktur skaber en semipermeabel membran. Den hydrofobe kerne forhindrer diffusionen af hydrofile strukturer såsom ioner og polære molekyler, men tillader hydrofobe molekyler, som kan opløses i membranen, at krydse den med lethed.