membranlipider
cellmembranet är en dynamisk struktur som består av lipider, proteiner och kolhydrater. Det skyddar cellen genom att förhindra att Material läcker ut, kontrollerar vad som kan komma in eller lämna genom membranet, ger en bindande plats för hormoner och andra kemikalier och fungerar som ett identifikationskort för immunsystemet att skilja mellan ”själv” och ”icke-själv” celler., Vi kommer först att undersöka cellmembranets anatomi och sedan fortsätta att studera membrantransportens fysiologi.
fosfolipid-dubbelskiktet är membranets huvudväv. Dubbelskiktets struktur gör att membranet är halvgenomsläppligt. Kom ihåg att fosfolipidmolekyler är amfifila, vilket innebär att de innehåller både en icke-polär och polär region. Fosfolipider har ett polärt huvud (det innehåller en laddad fosfatgrupp) med två icke-polära hydrofoba fettsyrasvansar., Fosfolipidernas svansar möter varandra i membranets kärna medan varje polärt huvud ligger på utsidan och insidan av cellen. Att ha polarhuvudena orienterade mot de yttre och inre sidorna av membranet lockar andra polära molekyler till cellmembranet. Den hydrofoba kärnan blockerar diffusionen av hydrofila joner och polära molekyler. Små hydrofoba molekyler och gaser, som kan lösa upp i membranets kärna, korsa den med lätthet.
andra molekyler kräver proteiner för att transportera dem över membranet., Proteiner bestämmer de flesta av membranets specifika funktioner. Plasmamembranet och membranen hos de olika organellerna har alla unika samlingar av proteiner. Till exempel har hittills mer än 50 typer av proteiner hittats i plasmamembranet av röda blodkroppar.
betydelsen av Fosfolipidmembranstruktur
vad är viktigt med strukturen hos ett fosfolipidmembran? För det första är det flytande. Detta gör det möjligt för celler att ändra form, tillåter tillväxt och rörelse., Membranets fluiditet regleras av typerna av fosfolipider och närvaron av kolesterol. För det andra är fosfolipidmembranet selektivt permeabelt.
en molekyls förmåga att passera genom membranet beror på dess polaritet och i viss utsträckning dess storlek. Många icke-polära molekyler som syre, koldioxid och små kolväten kan strömma lätt genom cellmembran. Denna egenskap hos membran är mycket viktig eftersom hemoglobin, proteinet som bär syre i vårt blod, finns i röda blodkroppar., Syre måste kunna fritt korsa membranet så att hemoglobin kan bli fullt laddat med syre i våra lungor och leverera det effektivt till våra vävnader. De flesta polära ämnen stoppas av ett cellmembran, förutom kanske för små polära föreningar som en kol alkohol, metanol. Glukos är för stor för att passera genom membranet utan hjälp och en speciell transportör protein färjor det över. En typ av diabetes orsakas av felreglering av glukostransportören. Detta minskar glukosens förmåga att komma in i cellen och resulterar i höga blodsockernivåer., Laddade joner, såsom natrium (Na+) eller kalium (K+) joner går sällan genom ett membran, följaktligen behöver de också speciella transportörmolekyler för att passera genom membranet. Oförmågan hos Na + och K+ att passera genom membranet gör det möjligt för cellen att reglera koncentrationerna av dessa joner på insidan eller utsidan av cellen. Ledningen av elektriska signaler i dina neuroner är baserad på cellernas förmåga att styra Na+ och K+ – nivåer.
selektivt permeabla membran tillåter celler att hålla kemin i cytoplasman skiljer sig från den yttre miljön., Det gör det också möjligt för dem att upprätthålla kemiskt unika förhållanden inuti sina organeller.
fluiditet av cellmembran
cellmembranet är inte en statisk struktur. Det är en dynamisk struktur som möjliggör rörelse av fosfolipider och proteiner. Fluiditet är en term som används för att beskriva enkel rörelse av molekyler i membranet och är en viktig egenskap för cellfunktionen. Fluiditet är beroende av temperaturen (ökade temperaturer det mer vätska och minskade temperaturer gör det mer fast), mättade fettsyror och omättade fettsyror., Mättade fettsyror gör membranet mindre vätska medan omättade fettsyror gör det mer flytande. Det korrekta förhållandet mellan mättade och omättade fettsyror håller membranvätskan vid vilken temperatur som helst som bidrar till livet. Till exempel svarar vintervete på minskande temperaturer genom att öka mängden omättade fettsyror i cellmembran för att förhindra att cellmembranet blir för fast i kylan. I djurceller bidrar kolesterol till att förhindra förpackning av fettsyrasvansar och sänker därmed kravet på omättade fettsyror., Detta bidrar till att upprätthålla cellmembranets flytande natur utan att det blir för flytande vid kroppstemperatur.
membranproteiner
membran innehåller också proteiner, som utför många av membranets funktioner. Vissa funktioner av membranproteiner är:
- Transport. Eftersom plasmamembranet bara är semipermeabelt behöver cellen ett sätt att transportera större material in i och ut ur cellen.
- kommunikation. Eftersom plasmamembranet är cellens gräns, är det här cellen kommunicerar med sin miljö., Membranproteiner kan ta emot signaler från utsidan av cellen och börja en kedja av händelser som gör att cellen svarar på dessa signaler.Metabolism. Membranproteiner kan vara enzymer som är involverade i de kemiska reaktionerna i ämnesomsättningen. Dessa är de processer som gör det möjligt för cellen att växa, erhålla energi och eliminera avfall.
- vidhäftning. Membranproteiner hjälper celler att binda till varandra och bilda vävnader. Ett exempel på detta är hudceller, som måste bilda en tät yta om huden är att upprätthålla korrekt integritet., Membranproteiner binder också till molekyler inuti och utanför cellen som hjälper cellen att behålla sin struktur.
membranproteiner klassificeras i två huvudkategorier: integrerade proteiner och perifera proteiner. Integralmembranproteiner är de proteiner som är inbäddade i lipidbilagret och kännetecknas i allmänhet av deras löslighet i icke-polära, hydrofoba lösningsmedel. Transmembranproteiner är exempel på integrerade proteiner med hydrofoba regioner som helt spänner över membranets hydrofoba inre., De delar av proteinet som utsätts för cellens inre och yttre är hydrofila. Integrerade proteiner kan fungera som porer som selektivt tillåter joner eller näringsämnen och avfall i eller ut ur cellen. De kan också överföra signaler över membranet.
Till skillnad från integrerade proteiner som spänner över membranet bor perifera proteiner på endast en sida av membranet och är ofta fästa vid integrerade proteiner. Vissa perifera proteiner tjänar som ankarpunkter för cytoskelettet eller extracellulära fibrer. Proteiner är mycket större än lipider och rör sig långsammare., Vissa rör sig på ett till synes riktat sätt, medan andra Driver. Vissa är glykoproteiner som har en kolhydratgrupp fäst vid proteinet. Dessa är på utsidan av membranet och viktiga för celligenkänning, de fungerar som ett cellulärt identifieringskort.
membran kolhydrater
cellmembranets extracellulära yta är dekorerad med kolhydratgrupper som är fästa vid lipider och proteiner. Kolhydrater tillsätts till lipider och proteiner genom en process som kallas glykosylering och kallas glykolipider eller glykoproteiner., Dessa korta kolhydrater, eller oligosackarider, är vanligtvis kedjor av 15 eller färre sockermolekyler. Oligosackarider ger en cellidentitet (dvs skilja ”själv” från ”nonself”) och är den särskiljande faktorn i humanblodtyper och transplantatavstötning.
membran är asymmetriska
som diskuterats ovan och sett på bilden är cellmembranet asymmetriskt. Membranets extracellulära yta är i kontakt med den extracellulära matrisen. Den extracellulära sidan av membranet innehåller oligosackarider som skiljer cellen som ” själv.,”Det innehåller också slutet av integrerade proteiner som interagerar med signaler från andra celler och känner av den extracellulära miljön. Det inre membranet är i kontakt med innehållet i cellen. Denna sida av membranet ankare till cytoskelettet och innehåller slutet av integrerade proteiner som reläsignaler mottagna på den yttre sidan.
sammanfattning: membran som mosaiker av struktur och funktion
det biologiska membranet är ett collage av många olika proteiner inbäddade i lipidmatrisen i lipidbilagret., Lipidskiktet är membranets huvudväv, och dess struktur skapar ett semipermeabelt membran. Den hydrofoba kärnan hindrar diffusionen av hydrofila strukturer som joner och polära molekyler, men tillåter hydrofoba molekyler, som kan lösas upp i membranet, att korsa det med lätthet.