membrán lipidek
a sejtmembrán egy dinamikus szerkezet, amely lipidekből, fehérjékből és szénhidrátokból áll. Védi a sejtet azáltal, hogy megakadályozza az anyagok kiszivárgását, ellenőrzi, hogy mi léphet be vagy hagyhatja el a membránt, kötőhelyet biztosít a hormonok és más vegyi anyagok számára, és azonosító kártyaként szolgál az immunrendszer számára, hogy megkülönböztesse az “én” és a “nem-én” sejteket., Először megvizsgáljuk a sejtmembrán anatómiáját, majd folytatjuk a membránszállítás fiziológiájának tanulmányozását.
a foszfolipid kétrétegű a membrán fő szövete. A kétrétegű szerkezete miatt a membrán félig áteresztő. Ne feledje, hogy a foszfolipid molekulák amfifilikusak, ami azt jelenti, hogy mind nem poláris, mind poláris régiót tartalmaznak. A foszfolipidek poláris fejűek (töltött foszfátcsoportot tartalmaznak), két nem poláris hidrofób zsírsav farokkal., A foszfolipidek farkai egymással szemben helyezkednek el a membrán magjában, míg minden poláris fej a sejt külső és belső részén fekszik. Ha a poláris fejek a membrán külső és belső oldalai felé irányulnak, az más poláris molekulákat vonz a sejtmembránhoz. A hidrofób mag blokkolja a hidrofil ionok és poláris molekulák diffúzióját. A membrán magjában oldódó kis hidrofób molekulák és gázok könnyedén keresztezik azt.
más molekuláknak fehérjékre van szükségük ahhoz, hogy a membránon keresztül szállítsák őket., A fehérjék meghatározzák a membrán specifikus funkcióinak nagy részét. A plazmamembrán és a különböző organellák membránjai mindegyike egyedi fehérjegyűjteményekkel rendelkezik. Például eddig több mint 50 féle fehérjét találtak a vörösvérsejtek plazmamembránjában.
a foszfolipid membránszerkezet fontossága
mi a fontos a foszfolipid membrán szerkezetében? Először is folyadék. Ez lehetővé teszi a sejtek alakváltozását, lehetővé téve a növekedést és a mozgást., A membrán folyékonyságát a foszfolipidek típusai és a koleszterin jelenléte szabályozza. Másodszor, a foszfolipid membrán szelektíven áteresztő.
egy molekula azon képessége, hogy áthaladjon a membránon, polaritásától és bizonyos mértékig annak méretétől függ. Számos nem poláris molekula, például oxigén, szén-dioxid és kis szénhidrogének könnyen átfolyhatnak a sejtmembránokon. A membránok ezen tulajdonsága nagyon fontos, mivel a hemoglobin, a vérünkben oxigént szállító fehérje a vörösvértestekben található., Az oxigénnek képesnek kell lennie arra, hogy szabadon átjusson a membránon, hogy a hemoglobin teljesen feltöltődjön oxigénnel a tüdőben, és hatékonyan szállítsa a szövetekbe. A legtöbb poláris anyagot egy sejtmembrán állítja le, kivéve talán a kis poláris vegyületeket, például az egy szén-alkoholt, a metanolt. A glükóz túl nagy ahhoz, hogy áthaladjon a membránon, és egy speciális transzporter protein juttatja át. A cukorbetegség egyik típusát a glükóz transzporter helytelen szabályozása okozza. Ez csökkenti a glükóz bejutási képességét a sejtbe, és magas vércukorszintet eredményez., A töltött ionok, például a nátrium (Na+) vagy a kálium (K+) ionok ritkán mennek át egy membránon, következésképpen speciális transzporter molekulákra is szükségük van a membránon való áthaladáshoz. A na+ és K + nem képes átjutni a membránon, lehetővé teszi a sejt számára, hogy szabályozza ezen ionok koncentrációját a sejt belsejében vagy azon kívül. A neuronokban az elektromos jelek vezetése a sejtek Na + és K + szintek szabályozására való képességén alapul.
a szelektíven áteresztő membránok lehetővé teszik a sejtek számára, hogy a citoplazma kémiája eltérjen a külső környezetétől., Azt is lehetővé teszi számukra, hogy kémiailag egyedi körülményeket tartsanak fenn organelláikban.
sejtmembránok folyékonysága
a sejtmembrán nem statikus szerkezet. Ez egy dinamikus szerkezet, amely lehetővé teszi a foszfolipidek és fehérjék mozgását. A folyékonyság olyan kifejezés, amelyet a molekulák könnyű mozgásának leírására használnak a membránban, és fontos jellemzője a sejtfunkciónak. A folyékonyság a hőmérséklettől függ (a hőmérséklet emelkedése folyékonyabb és a hőmérséklet csökkenése szilárdabbá teszi), telített zsírsavak és telítetlen zsírsavak., A telített zsírsavak a membránt kevésbé folyékonyvá teszik, míg a telítetlen zsírsavak folyékonyabbá teszik. A telített telítetlen zsírsavak helyes aránya a membránfolyadékot minden olyan hőmérsékleten tartja, amely elősegíti az életet. Például az őszi búza reagál a csökkenő hőmérsékletekre azáltal, hogy növeli a telítetlen zsírsavak mennyiségét a sejtmembránokban, hogy megakadályozza a sejtmembrán hidegben való túl szilárdságát. Az állati sejtekben a koleszterin segít megelőzni a zsírsavak csomagolását, ezáltal csökkenti a telítetlen zsírsavak követelményét., Ez segít fenntartani a sejtmembrán folyadék jellegét anélkül, hogy testhőmérsékleten túl folyékonyvá válna.
membránfehérjék
a membránok fehérjéket is tartalmaznak, amelyek a membrán számos funkcióját végzik. A membránfehérjék egyes funkciói a következők:
- szállítás. Mivel a plazmamembrán csak félig áteresztő, a sejtnek szüksége van arra, hogy nagyobb anyagokat szállítson a sejtbe.
- kommunikáció. Mivel a plazmamembrán a sejt határa, itt kommunikál a sejt a környezetével., A membránfehérjék képesek jeleket fogadni a sejten kívülről, és olyan események láncolatát elindítani, amelyek hatására a sejt reagál ezekre a jelekre.
- metabolizmus. A membránfehérjék olyan enzimek lehetnek, amelyek részt vesznek az anyagcsere kémiai reakcióiban. Ezek azok a folyamatok, amelyek lehetővé teszik a sejt növekedését, energiatermelését, valamint a hulladékok eltávolítását.
- A membránfehérjék segítik a sejteket egymáshoz kötődni és szöveteket alkotnak. Ennek egyik példája a bőrsejtek, amelyeknek szoros felületet kell képezniük, ha a bőr a megfelelő integritás fenntartása., A membránfehérjék a sejten belüli és kívüli molekulákhoz is kötődnek, amelyek segítik a sejt szerkezetét.
a membránfehérjék két fő kategóriába sorolhatók: az integrált fehérjék és a perifériás fehérjék. Az integrált membránfehérjék azok a fehérjék, amelyek be vannak ágyazva a lipid kétrétegbe, és általában nempoláris, hidrofób oldószerekben való oldhatóságuk jellemzi őket. A transzmembrán fehérjék olyan szerves fehérjék példái, amelyek hidrofób régiókkal rendelkeznek, amelyek teljesen lefedik a membrán hidrofób belsejét., A sejt belsejének és külső részének kitett fehérje részei hidrofilek. Az integrált fehérjék olyan pórusokként szolgálhatnak, amelyek szelektíven lehetővé teszik az ionokat vagy tápanyagokat, valamint a sejtbe vagy onnan származó hulladékokat. Jeleket is továbbíthatnak a membránon keresztül.
a membránt lefedő szerves fehérjékkel ellentétben a perifériás fehérjék csak a membrán egyik oldalán helyezkednek el, és gyakran szerves fehérjékhez kapcsolódnak. Egyes perifériás fehérjék a citoszkeleton vagy az extracelluláris szálak horgonypontjaként szolgálnak. A fehérjék sokkal nagyobbak, mint a lipidek, és lassabban mozognak., Néhányan látszólag irányított módon mozognak, míg mások sodródnak. Néhány glikoproteinek, amelyek egy szénhidrát csoport kapcsolódik a fehérje. Ezek a membrán külső részén vannak, és fontosak a sejtek felismeréséhez, úgy működnek, mint egy sejtazonosító kártya.
membrán szénhidrátok
a sejtmembrán extracelluláris felületét lipidekhez és fehérjékhez kötődő szénhidrátcsoportok díszítik. A szénhidrátokat glikozilációnak nevezett eljárással adják a lipidekhez és a fehérjékhez, és glikolipideknek vagy glikoproteineknek nevezik őket., Ezek a rövid szénhidrátok vagy oligoszacharidok általában 15 vagy kevesebb cukormolekulából álló láncok. Az oligoszacharidok sejtazonosságot adnak (azaz megkülönböztetik az” én “- t a” nem önmagától”), és az emberi vértípusok és a transzplantációs kilökődés megkülönböztető tényezője.
a membránok aszimmetrikusak
amint azt fentebb tárgyaltuk, és a képen látható, a sejtmembrán aszimmetrikus. A membrán extracelluláris felülete érintkezik az extracelluláris mátrixmal. A membrán extracelluláris oldala oligoszacharidokat tartalmaz, amelyek megkülönböztetik a sejtet “énként”.,”Tartalmazza továbbá az integrált fehérjék végét, amelyek kölcsönhatásba lépnek más sejtek jeleivel, érzékelik az extracelluláris környezetet. A belső membrán érintkezik a sejt tartalmával. A membrán ezen oldala a citoszkeletonhoz rögzül, és az integrált fehérjék végét tartalmazza, amelyek a külső oldalon érkező jeleket továbbítják.
összefoglaló: a membránok, mint a szerkezet és funkció mozaikjai
a biológiai membrán a lipid kétrétegű folyadékmátrixába ágyazott számos különböző fehérje kollázsja., A lipid kétrétegű a membrán fő szövete, szerkezete féláteresztő membránt hoz létre. A hidrofób mag gátolja a hidrofil szerkezetek, például ionok és poláris molekulák diffúzióját, de lehetővé teszi a membránban oldódó hidrofób molekulák könnyű keresztezését.