Celična membrana
opredelitev
Celice so najmanjše, skladne enote, ki tvorijo organe in tkiva. Vsaka celica je obdana s celično membrano, pregrado, ki je sestavljena iz posebne dvojne plasti maščobnih delcev, tako imenovane lipidne dvojne plasti. Lipidne dvosloje si lahko predstavljamo kot dva maščobna filma, zložena drug na drugega, ki se zaradi svojih kemijskih lastnosti ne moreta ločiti drug od drugega in tako tvorita zelo stabilno enoto. Celične membrane imajo veliko različnih funkcij: Uporabljajo se za komunikacijo, zaščito in kot nadzorna postaja za celice.
Katere so različne celične membrane?
Z membrano ni obdana samo celica, temveč tudi celični organeli. Celični organeli so majhna območja znotraj celice, ki jih ločujejo membrane, 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 transportirati čez membrano.
Notranja mitohondrijska membrana je posebna oblika celične membrane.Mitohondriji so organele, ki so pomembne, da celica proizvaja energijo. Šele pozneje so bili v evoluciji absorbirani v človeško celico. Zato imajo dve dvoslojni membrani lipidov. Zunanja je klasična človeška, notranja membrana, značilna za mitohondrij. Vsebuje kardiolipin, maščobno kislino, ki je vgrajena v maščobni film in jo lahko najdemo samo v notranji membrani in nobene druge.
Človeško telo vsebuje samo celice, ki so obdane s celično membrano. Obstajajo pa tudi celice, kot so bakterije, ki so prav tako obdane s celično steno. Izraza celična stena in celična membrana se zato ne moreta uporabljati sinonimno. Celične stene so bistveno debelejše in dodatno stabilizirajo celično membrano. Celične stene v človeškem telesu niso potrebne, saj se lahko veliko posameznih celic združi in tvori močne povezave. Bakterije pa so enocelične celice, torej samo iz ene celice, ki bi bila brez celične stene bistveno šibkejša.
Preberite več o tej temi na: bakterije
Zgradba celične membrane
Celične membrane ločujejo različna področja med seboj. Da bi to naredili, morajo izpolnjevati številne različne zahteve. Najprej so celične membrane sestavljene iz dvojne plasti dveh maščobnih filmov, ki pa so sestavljeni iz posameznih maščobnih kislin. Maščobne kisline so v vodi topne, hidrofilna Glava in iz vode netopne, hidrofobna Rep. Glave se med seboj pritrdijo v eni ravnini, tako da je masa repov usmerjena v eno smer. Po drugi strani se v istem vzorcu kopiči še ena vrsta maščobnih kislin. Tako nastane dvojni sloj, ki ga na zunanji strani razmejijo glave in na ta način ena znotraj hidrofobna Ustvarja območje, torej območje, kamor ne more prodreti nobena voda.
Glede na molekule, ki tvorijo glavo maščobne kisline, imajo različna imena in različne lastnosti, vendar imajo le podrejeno vlogo. Maščobne kisline so lahko nenasičene ali nasičene, odvisno od repa in njegove kemične strukture. Nenasičene maščobne kisline so bistveno bolj toge in povzročajo zmanjšanje pretočnosti membrane, medtem ko nasičene maščobne kisline povečajo pretočnost. Tekočnost je merilo gibljivosti in deformabilnosti lipidnega dvosloja. Glede na nalogo in stanje celice so potrebne različne stopnje gibljivosti in togosti, kar lahko dosežemo z dodatnim vključevanjem ene ali druge vrste maščobnih kislin.
Poleg tega je v membrano mogoče vgraditi holesterol, ki močno zniža fluidnost in tako stabilizira membrano. 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 membrano, da se lahko prepeljejo v ali iz celice, so potrebni transportni proteini in kanali. Te se shranijo v membrani med maščobnimi kislinami. Ker so ti kanali za nekatere molekule prehodni, za druge pa ne, govori eden o enem Polprepustnost delna prepustnost.
Zadnji gradnik celičnih membran so receptorji. Receptorji so tudi veliki proteini, ki se večinoma proizvajajo v sami celici in se nato vgradijo v membrano. Lahko jih raztegnete v celoti ali pa jih podprete samo zunaj. Zaradi svoje kemične zgradbe nosilci, kanali in receptorji ostanejo trdno v membrani in na njej ter je ni mogoče zlahka ločiti od nje. Vendar jih je mogoče bočno premakniti na različna mesta znotraj membrane, odvisno od tega, kje so potrebni.
Nazadnje, na zunanji strani celičnih membran v tehnični terminologiji še vedno obstajajo sladkorne verige Glikokaliks poklical. Na primer, so osnova sistema krvnih skupin. Ker je celična membrana sestavljena iz toliko različnih gradnikov, ki lahko razlikujejo tudi njihovo točno lokacijo, je znan tudi kot model tekočega mozaika.
Preberite več o tej temi na: Krvne skupine
Debelina celične membrane
Celične membrane so debele približno 7 nm, torej izjemno tanke, vendar še vedno robustne in nepremostljive za večino snovi. Območja glave so v času debeline približno 2 nm hidrofobna Območje repa meri 3 nm. Ta vrednost se med različnimi vrstami celic v človeškem telesu skoraj ne spreminja.
Katere so komponente celične membrane?
V bistvu je celična membrana sestavljena iz fosfolipidne dvojne plasti. Fosfolipidi so gradniki, ki so sestavljeni iz vodoljubne, torej hidrofilne, glave in repa, ki ga tvorita dve maščobni kislini. Del, ki je sestavljen iz maščobnih kislin, je hidrofoben, kar pomeni, da odganja vodo.
V dvojni plasti fosfolipidov so hidrofobne komponente usmerjene druga proti drugi. Hidrofilni deli kažejo na zunanjost in notranjost celice. Ta struktura membrane omogoča ločitev dveh vodnih okolij med seboj.
Celična membrana vsebuje tudi sfingolipide in holesterol. Te snovi uravnavajo strukturo in fluidnost celične membrane. Fluidnost je merilo, kako dobro se beljakovine lahko premikajo v celični membrani. Večja kot je fluidnost celične membrane, lažje se beljakovine v njej premikajo.
Poleg tega je v celični membrani veliko različnih beljakovin. Te beljakovine se uporabljajo za prevoz snovi skozi membrano ali za interakcijo z okoljem. To interakcijo je mogoče doseči z neposredno vezjo med sosednjimi celicami ali s pomočjo snovi, ki se vežejo na membranske beljakovine.
Tudi naslednja tema bi vas lahko 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, da se notranjost celice loči od okolja.
Obstajajo različne oblike fosfolipidov. Hidrofilna hrbtenica fosfolipidov je bodisi glicerin bodisi sfingozin. Obema oblikama je skupno, da sta na osnovno strukturo pritrjeni dve hidrofobni verigi ogljikovodikov.
Holesterol v celični membrani
V celični membrani je holesterol, ki uravnava tekočino. Stalna tekočina je zelo pomembna za vzdrževanje transportnih procesov celične membrane. Pri visokih temperaturah postane celična membrana preveč tekoča. Vezi med fosfolipidi, ki so v normalnih okoliščinah že tako 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 nasičene maščobne kisline kot hidrofobno komponento, postanejo še posebej trdni. To pomeni, da lahko fosfolipide hranimo zelo blizu drug drugega. V tem primeru holesterol, shranjen v celični membrani, povzroči povečano pretočnost, saj vsebuje holesterol togo obročasto strukturo in tako deluje kot distančnik.
Podrobne informacije o temi "holesterol" najdete na naslovu:
- LDL - "lipoprotein nizke gostote"
- HDL - "lipoprotein visoke gostote"
- Esteraza holesterola - za to je pomembna
Funkcije celične membrane
Kot kaže kompleksna zgradba celičnih membran, morajo izpolnjevati številne različne funkcije, ki se lahko zelo razlikujejo glede na vrsto in lokacijo celice. Po eni strani membrane na splošno predstavljajo oviro, ki je ne smemo podcenjevati. Nešteto reakcij poteka v našem telesu vzporedno v katerem koli trenutku. Če bi se vsi odvijali v isti sobi, bi močno vplivali in celo odpovedovali drug drugega. Urejena presnova ne bi bila mogoča in ljudje, kakršni obstajajo in delujejo kot celota, bi bili nepredstavljivi.
Hkrati služijo kot transportno sredstvo za najrazličnejše snovi, ki se s pomočjo transporterjev prevažajo čez membrano. Da lahko posamezne celice sodelujejo kot organ, morajo biti v stiku prek svojih membran. To dosežemo z različnimi povezovalnimi beljakovinami in receptorji. Celice lahko uporabljajo receptorje za medsebojno prepoznavanje, medsebojno komunikacijo in izmenjavo informacij. Na primer, glikokaliks je ena izmed mnogih značilnosti, ki ločujejo med lastnimi in tujimi celicami telesa. Receptorji so beljakovine, ki zajemajo signale zunaj celice in jih prenašajo v celično jedro in s tem v "možgane" celice. Glede na kemijske lastnosti kemičnega delca, ki je pristal na receptorju, se nahaja na zunanji strani celice, v celici ali v celični membrani.
Toda celice lahko tudi posredujejo informacije. Najbolj znana naša telesa so živčne celice. Da bi lahko opravljale svojo funkcijo, morajo biti njihove membrane sposobne prevajati električne signale. Električni signali nastanejo zaradi različnih nabojev znotraj in zunaj celic. To razliko v naboju, znano tudi kot gradient, je treba ohraniti. V tem kontekstu se govori o membranskem potencialu. Celične membrane ločujejo različno nabita območja med seboj, vendar hkrati vsebujejo kanale, ki omogočajo kratko spremembo razmerja nabojev, tako da lahko teče dejanski tok in s tem informacije, ki jih je treba prenesti naprej. Temu pojavu pravimo tudi akcijski potencial.
Preberite več o tej temi 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 notranjostjo celice in okoljem, so v celični membrani beljakovine, ki prenašajo različne molekule v celico in iz nje.
Pri teh beljakovinah ločimo kanale, skozi katere snov pasivno prehaja v celico ali iz nje vzdolž razlike v koncentraciji. Drugi proteini morajo ustvarjati energijo za aktiven transport snovi skozi celično membrano.
Druga pomembna oblika prevoza so vezikule. Mehurčki so majhni mehurčki, ki se odcepijo od celične membrane. Snovi, ki nastajajo v celici, se lahko skozi te vezikle sprostijo v okolje. Poleg tega lahko na ta način odstranimo tudi snovi iz okolice celice.
Razlike v celični membrani bakterij - penicilin
Celična membrana bakterije se skoraj ne razlikuje od človeškega telesa. Velika razlika med celicami je v dodatno celično steno bakterije. Celična stena se pritrdi na zunanjo stran celične membrane in na ta način stabilizira in zaščiti bakterijo, ki bi bila brez nje ranljiva. ona je odšla Murein, poseben delček sladkorja, v katerega se lahko vključijo tudi druge beljakovine, kot je Gibanje in razmnoževanje služijo. penicilin lahko moti sintezo celične stene in tako deluje baktericidno, to pomeni, da ubije bakterijo. To omogoča usmerjeno delovanje proti bakterijam, ki povzročajo bolezni, ne da bi hkrati uničili lastne celice telesa.
