Celična membrana

opredelitev

Celice so najmanjše, koherentne enote, ki sestavljajo organe in tkiva. Vsako celico obdaja celična membrana, pregrada, ki jo sestavlja poseben dvojni sloj maščobnih delcev, tako imenovani lipidni dvojni sloj. Lipidne dvosloje si lahko predstavljamo kot dva maščobna filma, ki sta zložena drug na drugega, ki se zaradi svojih kemijskih lastnosti ne moreta ločiti drug od drugega in tako tvorita zelo stabilno enoto. Celične membrane izpolnjujejo številne različne funkcije: Uporabljajo se za komunikacijo, zaščito in kot kontrolno postajo za celice.

Katere različne celične membrane so tam?

Ne samo, da je celica obdana z membrano, ampak tudi celične organele. Organele v celicah so majhna, membransko omejena območja znotraj celice, od katerih ima vsaka svojo nalogo. Razlikujejo se po svojih beljakovinah, ki so vgrajene v membrane in delujejo kot prenašalci snovi, ki jih je treba prevažati po membrani.

Notranja mitohondrijska membrana je posebna oblika celične membrane Mitohondrije so organele, ki so pomembne za celico za ustvarjanje energije. Kasneje so se v človeško celico absorbirali šele med evolucijo. Zato imajo dve lipidni dvoslojni membrani. Zunanja je klasična človeška, notranja pa membrana, specifična za mitohondrij. Vsebuje kardiolipin, maščobno kislino, ki je vgrajena v maščobni film in jo najdemo le v notranji membrani in nobeni drugi.

Človeško telo vsebuje samo celice, ki jih obdaja celična membrana. Vendar pa obstajajo tudi celice, kot so bakterije, ki jih obdaja tudi celična stena. Izraza celična stena in celična membrana se torej ne moreta uporabljati sinonimno. Celične stene so bistveno debelejše in tudi stabilizirajo celično membrano. Celične stene v človeškem telesu niso potrebne, saj se lahko številne posamezne celice združijo in tvorijo močne povezave. Bakterije so na drugi strani enocelične celice, to pomeni, da so sestavljene samo iz ene same celice, ki bi bila brez celične stene bistveno šibkejša.

Več o tem preberite na: bakterije

Struktura celične membrane

Celične membrane ločijo različna področja drug od drugega. Če želite to narediti, morajo izpolnjevati številne različne zahteve: Najprej so celične membrane sestavljene iz dvojnega sloja dveh maščobnih filmov, ki sta sestavljena iz posameznih maščobnih kislin. Maščobne kisline so sestavljene iz vodotopne oz. hidrofilni Glave in iz netopnega v vodi, hidrofobna Rep. Glave se pritrdijo med seboj v eni ravnini, tako da je masa repov usmerjena v eno smer. Po drugi strani se v istem vzorcu nabira še ena vrsta maščobnih kislin. Tako nastane dvojna plast, ki jo na zunanji strani omejujejo glave in na ta način ena znotraj hidrofobna Oblikuje se območje, tj. Območje, kamor ne more prodreti nobena voda.

Glede na to, iz katerih molekul je sestavljena glava maščobne kisline, imajo različna imena in različne lastnosti, vendar le te igrajo podrejeno vlogo. Maščobne kisline so lahko nenasičene ali nasičene, odvisno od repa in njegove kemijske strukture. Nenasičene maščobne kisline so bistveno bolj toge in povzročajo zmanjšanje pretočnosti membrane, medtem ko nasičene maščobne kisline povečajo fluidnost. Pretočnost je merilo mobilnosti in deformabilnosti lipidnega dvosloja. Glede na nalogo in stanje celice so potrebne različne stopnje gibljivosti in togosti, kar lahko dosežemo z dodatnim vgradnjo ene ali druge vrste maščobne kisline.

Poleg tega se lahko v membrano vgradi holesterol, ki masivno znižuje fluidnost in tako membrano stabilizira. Zaradi te strukture lahko samo zelo majhne, ​​v vodi netopne snovi zlahka premagajo membrano.

Ker pa morajo bistveno večje in v vodi netopne snovi prečkati tudi membrano, da se lahko transportirajo v celico ali iz nje, so potrebni transportni proteini in kanali. Te so shranjene v membrani med maščobnimi kislinami. Ker so ti kanali za nekatere molekule prehodni, za druge pa ne, eden govori o enem Polprepustnost celična membrana, to je delna prepustnost.

Zadnji gradnik celične membrane so receptorji. Receptorji so tudi veliki proteini, ki se večinoma proizvajajo v sami celici in se nato vgradijo v membrano. Lahko jih v celoti raztegnete ali pa jih podpirate samo na zunanji strani. Zaradi svoje kemijske strukture transporterji, kanali in receptorji ostanejo trdno v membrani in na njej in je ni mogoče zlahka odlepiti od nje. Vendar jih je mogoče premikati bočno na različne lokacije znotraj membrane, odvisno od tega, kje jih potrebujejo.

Končno lahko na zunanji strani celične membrane še obstajajo verige sladkorja v tehničnem smislu Glikokaliks klical. Na primer, so osnova sistema krvnih skupin. Ker je celična membrana sestavljena iz toliko različnih gradnikov, ki lahko spreminjajo tudi njihovo natančno lego, je znan tudi kot model tekočega mozaika.

Več o tem preberite na: Krvne skupine

Debelina celične membrane

Celične membrane so debele okoli 7 nm, to je izredno tanke, vendar še vedno robustne in nepremostljive za večino snovi. Vsa območja glave so med debelino približno 2 nm hidrofobna Površina repov meri 3 nm. Ta vrednost se težko razlikuje med različnimi vrstami celic v človeškem telesu.

Katere so sestavine celične membrane?

V osnovi je celična membrana sestavljena iz fosfolipidne dvojne plasti. Fosfolipidi so gradniki, ki so sestavljeni iz vodoljubnih, to je hidrofilnih, glave in repa, ki jih tvorita dve maščobni kislini. Del, ki ga sestavljajo maščobne kisline, je hidrofoben, kar pomeni, da odbija vodo.
V dvojnem sloju fosfolipidov hidrofobne komponente kažejo drug proti drugemu. Hidrofilni deli kažejo na zunanjo in notranjo stran celice. Ta struktura membrane omogoča ločitev dveh vodnih okolij.

Celična membrana vsebuje tudi sfingolipide in holesterol. Te snovi uravnavajo strukturo in fluidnost celične membrane. Fluidnost je merilo, kako dobro se lahko beljakovine gibljejo v celični membrani. Večja kot je fluidnost celične membrane, lažje se beljakovine gibljejo v njej.

Poleg tega je v celični membrani veliko različnih beljakovin. Ti proteini se uporabljajo za prevoz snovi skozi membrano ali za interakcijo z okoljem. To medsebojno delovanje je mogoče doseči z neposredno vezjo med sosednjimi celicami ali prek glasilnih snovi, ki se vežejo na membranske proteine.

Naslednja tema bi vas lahko tudi zanimala: Celična plazma v človeškem telesu

Fosfolipidi v celični membrani

Fosfolipidi so glavna sestavina celične membrane. Fosfolipidi so amfifilni. To pomeni, da so sestavljeni iz hidrofilnega in hidrofobnega dela. Ta lastnost fosfolipidov omogoča ločitev notranjosti celice od okolja.

Obstajajo različne oblike fosfolipidov. Hidrofilna hrbtenica fosfolipidov je sestavljena iz glicerina ali sfingozina. Obe obliki imata skupno, da sta dve osnovni verigi ogljikovodika pritrjeni na osnovno strukturo.

Holesterol v celični membrani

Holesterol je v celični membrani, da pomaga uravnavati pretočnost. Za vzdrževanje transportnih procesov celične membrane je zelo pomembna stalna pretočnost. Pri visokih temperaturah celična membrana ponavadi postane preveč tekoča. Veze med fosfolipidi, ki so že v normalnih okoliščinah že šibke, so pri visokih temperaturah še šibkejše. Zaradi svoje toge strukture holesterol pomaga ohranjati določeno moč.

Pri nizkih temperaturah je videti drugače. Tu lahko membrana postane pretesna. Fosfolipidi, ki imajo kot hidrofobne sestavine nasičene maščobne kisline, postanejo še posebej trdni. To pomeni, da lahko fosfolipidi ležijo zelo blizu drug drugega. V tem primeru holesterol, shranjen v celični membrani, povzroči povečano tekočnost, saj holesterol vsebuje togo obročno strukturo in tako deluje kot distančnik.

Podrobne informacije o temi "holesterol" najdete na:

• LDL - "lipoprotein nizke gostote"
• HDL - "lipoprotein visoke gostote"
• Esteraza holesterola - za to je pomembno

Funkcije celične membrane

Kot kaže kompleksna struktura celičnih membran, morajo izpolnjevati številne različne funkcije, ki se lahko močno razlikujejo glede na vrsto in lokacijo celice. Po eni strani membrane na splošno predstavljajo oviro, funkcijo, ki je ne smemo podcenjevati. V našem telesu se lahko v nekem času vzporedno odvijajo nešteto reakcij. Če bi se vsi odvijali v isti sobi, bi močno vplivali in celo preklicali drug drugega. Urejen proces metabolizma ne bi bil mogoč in človek, kakršen obstaja in deluje kot celota, bi bil nepredstavljiv.

Služijo tudi kot transportno sredstvo za najrazličnejše snovi, ki se s pomočjo transportov prevažajo po membrani. Da bi lahko sodelovale kot organ, morajo biti posamezne celice v stiku preko svojih membran. To dosežemo z različnimi povezovalnimi proteini in receptorji. Celice lahko z receptorji prepoznajo druga drugo, komunicirajo in izmenjujejo informacije. Npr. glikokaliks kot ena od mnogih razločevalnih lastnosti med telesnimi lastnimi in tujimi celicami. Receptorji so beljakovine, ki pobirajo signale zunaj celice in jih prenašajo v jedro celice in s tem na "možgane" celice. Glede na kemijske lastnosti kemičnega delca, ki je zasidran na receptorju, se nahaja bodisi na zunanji strani celice, v celici bodisi v celični membrani.

Toda celice same lahko prenesejo informacije. Najbolj znane naše telo so živčne celice. Da bi lahko opravljale svojo funkcijo, morajo biti njihove membrane sposobne voditi električne signale. Električni signali nastanejo zaradi različnih nabojev znotraj in zunaj celic. To razliko v polnjenju, imenovano tudi gradient, je treba ohraniti. V tem kontekstu se govori o membranskem potencialu. Celične membrane ločujejo različno napolnjena območja med seboj, hkrati pa vsebujejo kanale, ki omogočajo kratek preokret razmerja naboja, tako da lahko teče dejanski tok in s tem informacije, ki jih je treba posredovati. Temu pojavu pravimo tudi akcijski potencial.

Več o tem preberite na: Živčna celica

Transportni procesi v celični membrani

Celična membrana kot taka je neprepustna za večje molekule in ione. Da bi lahko prišlo do izmenjave med celično notranjostjo in okoljem, so v celični membrani beljakovine, ki prevažajo različne molekule v celico in iz nje.

S temi proteini se razlikuje med kanali, po katerih snov pasivno prehaja v celico ali iz nje vzdolž razlike v koncentraciji. Ostali proteini morajo ustvarjati energijo za aktivno prenašanje snovi po celični membrani.

Druga pomembna oblika prevoza so vezikli. Vesili so majhni mehurčki, ki se odcepijo od celične membrane. Snovi, ki nastanejo v celici, se lahko preko teh veziklov sprostijo v okolje. Poleg tega lahko snovi odstranjujemo tudi iz celičnega okolja.

Razlike v celični membrani bakterij - penicilina

Celična membrana bakterije se skoraj ne razlikuje od človeškega telesa. Velika razlika med celicami je v dodatna celična stena bakterij. Celična stena se pritrdi na zunanjo stran celične membrane in na ta način stabilizira in zaščiti bakterijo, ki bi bila brez nje ranljiva. je izključena Murein, poseben delec sladkorja, v katerega se lahko vključijo druge beljakovine, na primer Gibanje in razmnoževanje služiti. penicilin lahko moti sintezo celične stene in tako deluje baktericidno, torej ubija bakterijo. Na ta način je možno usmerjeno delovanje proti bakterijam, ki povzročajo bolezni, ne da bi hkrati uničili telesne celice.