Membran Lipider
cellemembranen er en dynamisk struktur som består av lipider, proteiner, og karbohydrater. Det beskytter cellen ved å hindre at materialer lekker ut, kontrollerer hva kan gå inn i eller forlate gjennom membranen, som gir en bindende nettstedet for hormoner og andre kjemikalier, og fungerer som et id-kort for immunforsvaret å skille mellom «jeg» og «ikke-selv» – celler., Vi vil først undersøke anatomien i cellemembranen, og deretter fortsette å studere fysiologi av membran transport.
phospholipid bilayer er det viktigste stoffet av membranen. Den bilayer strukturen fører til at membranen til å være semi-permeable. Husk at fosfolipid-molekyler er amfifile, noe som betyr at de inneholder både en upolar og polare strøk. Fosfolipider har en polar hodet (det inneholder en ladet fosfat-gruppen) med to upolare hydrofobe fettsyrer haler., Haler av fosfolipider møter hverandre i kjernen av membranen, mens hver polar hodet ligger på innsiden og utsiden av cellen. Å ha den polare hoder vendt mot eksterne og interne sider av membranen tiltrekker andre polare molekyler til cellemembranen. Den hydrofobe kjerne blokkerer spredning av hydrofile ioner og polare molekyler. Små hydrofobe molekyler og gasser, som kan løses opp i membranen kjerne, krysse den med letthet.
Andre molekyler trenger proteiner for å transportere dem over membranen., Proteiner bestemme mest av membranen er spesifikke funksjoner. Plasma membran og slimhinner i de ulike organeller hver har unike samlinger av proteiner. For eksempel, hittil mer enn 50 typer proteiner har blitt funnet i plasma membran av røde blodlegemer.
Viktigheten av Phospholipid Membran Struktur
Hva er viktig om strukturen av et fosfolipid membran? For det første, det er væske. Dette gjør at cellene til å endre form, gir mulighet for vekst og bevegelse., Flyt av membranen er regulert av typer av fosfolipider og tilstedeværelsen av kolesterol. For det andre, phospholipid membranen er selektivt permeable.
Den evnen et molekyl til å passere gjennom membranen er avhengig av sin polaritet og til en viss grad sin størrelse. Mange ikke-polare molekyler slik som oksygen, karbondioksid og små hydrokarboner kan flyte lett gjennom cellemembraner. Denne funksjonen av membraner er svært viktig fordi hemoglobin, protein som bærer oksygen i blodet vårt, finnes i røde blodceller., Oksygen må være i stand til fritt å krysse membranen, slik at hemoglobin kan få fullt lastet med oksygen i lungene våre, og levere den effektivt til våre vev. De fleste polare stoffer blir stoppet av en celle membran, kanskje bortsett fra for små polare forbindelser som en karbon alkohol, metanol. Glukose er for store til å passere gjennom membranen uten hjelp og en spesiell transporter protein ferger den over. En type diabetes er forårsaket av misregulation av glukose transporter. Dette reduserer evnen til glukose for å gå inn i cellen og resultater i høyt blodsukker nivåer., Ladede ioner, som natrium (Na+) eller kalium (K+) – ioner sjelden gå gjennom en membran, derfor er de også trenger spesielle transporter molekyler til å passere gjennom membranen. Manglende evne til Na+ og K+ for å passere gjennom membranen gjør at cellen kan regulere konsentrasjoner av disse ionene på innsiden eller utsiden av cellen. Den conduction av elektriske signaler i nerveceller er basert på evnen til cellene for å kontrollere Na+ og K+ nivåer.
Selektivt permeable membraner tillater celler å holde kjemi av cytoplasma forskjellig fra det ytre miljø., Det også gjør dem i stand til å opprettholde kjemisk unike betingelser i sine organeller.
Flyt av cellemembranene
cellemembranen er ikke en statisk struktur. Det er en dynamisk struktur som tillater bevegelse av fosfolipider og proteiner. Flyt er et begrep som brukes for å beskrive enkel bevegelse av molekyler i membranen og er en viktig egenskap for celle funksjon. Flyt er avhengig av temperatur (økt temperatur det mer flytende og redusert temperatur gjør det mer solid), mettede fettsyrer og umettede fettsyrer., Mettede fettsyrer gjør membranen mindre væske mens umettede fettsyrer gjøre det mer væske. Riktig forhold av mettet til umettet fettsyrer holder membranen væske på en hvilken som helst temperatur bidrar til livet. For eksempel, høsthvete svarer til synkende temperaturer ved å øke mengden av umettede fettsyrer i cellemembranene for å hindre at cellemembranen blir for solid i kulden. I animalske celler, kolesterol bidrar til å forhindre pakking av fettsyrer haler og dermed senker kravet av umettede fettsyrer., Dette bidrar til å opprettholde væske arten av cellemembranen uten at det blir for flytende ved kroppstemperatur.
membranproteiner
Slimhinner kan også inneholde proteiner, som utfører mange av funksjonene av membranen. Noen funksjoner av membranproteiner er:
- Transport. Fordi plasma membran er bare semipermeable, cellen trenger en måte å transportere større materialer inn og ut av cellen.
- Kommunikasjon. Fordi plasma membran er grensen av cellen, dette er hvor cellen kommuniserer med sine omgivelser., Membranproteiner er i stand til å motta signaler fra utenfor cellen og begynne en kjede av hendelser som fører til at cellen til å svare på disse signalene.
- Metabolismen. Membranproteiner kan være enzymer som er involvert i kjemiske reaksjoner av metabolisme. Dette er prosesser som gjør at cellen skal kunne vokse, få energi, og eliminere avfall.
- Vedheft. Membranproteiner hjelpe celler bindes til hverandre og danne nytt vev. Et eksempel på dette er hud celler, som må danne en fast overflate hvis huden er å opprettholde riktig integritet., Membranproteiner også binde seg til molekyler inne i og utenfor cellen som hjelper cellen opprettholde sin struktur.
membranproteiner er klassifisert i to hovedkategorier: integrert proteiner og perifere proteiner. Integrert membranproteiner er de proteiner som er innebygd i lipid bilayer og er generelt preget av sin løselighet i upolare, hydrofobe løsemidler. Verdens proteiner er eksempler på integrerte proteiner med hydrofobe regioner som helt span hydrofobe innsiden av membranen., De delene av protein utsatt for interiør og eksteriør av cellen er hydrofile. Integrert proteiner kan tjene som porer som selektivt tillate ioner eller næringsstoffer og avfallsstoffer inn eller ut av cellen. De kan også overføre signaler over membranen.
i Motsetning til integrert proteiner som spenner over membranen, perifer proteiner kan ligge på bare den ene siden av membranen og er ofte knyttet til integrert proteiner. Noen perifere proteiner tjene som ankerpunkt for cytoskeleton eller ekstracellulære fibre. Proteiner er mye større enn lipider og bevege seg saktere., Noen bevege seg i en tilsynelatende anvist måte, mens andre driver. Noen er glycoproteins som har et karbohydrat-gruppen knyttet til protein. Disse er på utsiden av membranen og det er viktig for celle anerkjennelse, de fungerer som en mobil-id-kort.
Membran Karbohydrater
Den ekstracellulære overflaten av cellemembranen er innredet med karbohydrater og grupper knyttet til lipider og proteiner. Karbohydrater er lagt til lipider og proteiner ved en prosess som kalles glycosylation, og er kalt glycolipids eller glycoproteins., Disse korte karbohydrater, eller oligosakkarider, er vanligvis kjeder av 15 eller færre sukker molekyler. Oligosakkarider gi en celle identitet (dvs., noe «selv» fra «nonself») og er den avgjørende faktor i menneskelig blod typer og transplantasjon avvisning.
Membraner er Asymmetrisk
Som nevnt ovenfor, og sett i bildet, cellemembranen er asymmetrisk. Den ekstracellulære ansiktet av membranen er i kontakt med den ekstracellulære matrix. Den ekstracellulære side av membranen inneholder oligosakkarider som skiller den cellen som «self.,»Det inneholder også slutten av integrert proteiner som samhandler med signaler fra andre celler og følelse ekstracellulære miljøet. Den indre membranen er i kontakt med innholdet i cellen. Denne siden av membranen ankere til cytoskeleton og inneholder slutten av integrert proteiner som stafett signaler mottatt på den eksterne siden.
Oppsummering: Membraner som Mosaikk av Struktur og Funksjon
biologisk membran er en collage av mange forskjellige proteiner som er innebygd i væske matrise av lipid bilayer., Lipid bilayer er det viktigste stoffet av membranen, og dens struktur skaper en semipermeable membran. Den hydrofobe kjerne hindrer spredning av hydrofile strukturer som ioner og polare molekyler, men lar hydrofobe molekyler, som kan løses opp i membranen, og til å krysse den med letthet.