Celle membran

definition

Celler er de mindste, sammenhængende enheder, der udgør organer og væv. Hver celle er omgivet af en cellemembran, en barriere, der består af et specielt dobbelt lag fedtpartikler, det såkaldte lipid-dobbeltlag. Lipid-dobbeltlag kan forestilles som to fedtfilm stablet oven på hinanden, som på grund af deres kemiske egenskaber ikke kan adskille sig fra hinanden og således danne en meget stabil enhed. Cellemembraner har mange forskellige funktioner: De bruges til kommunikation, beskyttelse og som en kontrolstation for celler.

Hvilke forskellige cellemembraner er der?

Ikke kun er selve cellen omgivet af en membran, men også celleorganellerne. Celleorganeller er små, membranafgrænsede områder i cellen, som hver har sin egen opgave. De adskiller sig i deres proteiner, som er indlejret i membranerne og fungerer som transportører for stoffer, der skal transporteres over membranen.

Den indre mitokondrielle membran er en speciel form for cellemembranen Mitochondria er organeller, der er vigtige for, at cellen kan generere energi. De blev kun optaget i den menneskelige celle senere i løbet af udviklingen. Derfor har de to lipid-dobbeltlagsmembraner. Den ydre er den klassiske menneskelige, den indre den membran, der er specifik for mitokondrionen. Det indeholder cardiolipin, en fedtsyre, der er indbygget i fedtfilmen og kun findes i den indre membran og ingen andre.

Den menneskelige krop indeholder kun celler, der er omgivet af en cellemembran. Der er imidlertid også celler, såsom bakterier, der også er omgivet af en cellevæg. Udtrykkene cellevæg og cellemembran kan derfor ikke bruges synonymt. Cellevægge er betydeligt tykkere og stabiliserer også cellemembranen. Cellevægge er ikke nødvendige i den menneskelige krop, da mange individuelle celler kan samles for at danne stærke foreninger. Bakterier er på den anden side encellede celler, dvs. de består kun af en enkelt celle, som ville være væsentligt svagere uden cellevæggen.

Læs mere om emnet på: bakterie

Cellemembranens struktur

Cellemembraner adskiller forskellige områder fra hinanden. For at gøre dette skal de imødekomme mange forskellige krav: Først og fremmest består cellemembraner af et dobbelt lag af to fedtfilm, som igen er sammensat af individuelle fedtsyrer. Fedtsyrerne består af en vandopløselig, hydrofil Hoved og fra en vanduopløselig, hydrofob Hale. Hovederne fastgøres til hinanden i et plan, så massen af ​​haler alle peger i en retning. På den anden side akkumuleres en anden række fedtsyrer i det samme mønster. Dette skaber dobbeltlaget, der er afgrænset udefra af hovederne og på denne måde et indeni hydrofob Område, dvs. et område, hvor intet vand kan trænge ind, skaber.

Afhængigt af hvilke molekyler hovedet af en fedtsyre består af, har de forskellige navne og forskellige egenskaber, men disse spiller kun en underordnet rolle. Fedtsyrer kan være umættede eller mættede, afhængigt af halen og dens kemiske struktur. Umættede fedtsyrer er markant mere stive og forårsager et fald i membranens fluiditet, mens mættede fedtsyrer øger fluiditeten. Fluiditeten er et mål for mobiliteten og deformerbarheden af ​​lipid-dobbeltlaget. Afhængig af cellens opgave og tilstand kræves forskellige grader af mobilitet og stivhed, som kan opnås gennem den yderligere inkorporering af den ene eller den anden type fedtsyre.

Derudover kan kolesterol indbygges i membranen, som massivt sænker fluiditeten og således stabiliserer membranen. På grund af denne struktur er det kun meget små, vanduopløselige stoffer, der let kan overvinde membranen.

Da betydeligt større og vanduopløselige stoffer også er nødt til at krydse membranen for at blive transporteret ind i eller ud af cellen, er transportproteiner og kanaler nødvendige. Disse opbevares i membranen mellem fedtsyrerne. Da disse kanaler er overkommelige for nogle molekyler og ikke for andre, taler man om en Semi-permeabilitet cellemembranen, dvs. en delvis permeabilitet.

Den sidste byggesten af ​​cellemembranen er receptorer. Receptorer er også store proteiner, der for det meste produceres i selve cellen og derefter indbygges i membranen. Du kan enten spænde dem fuldstændigt eller kun understøttes udefra. På grund af deres kemiske struktur forbliver transportører, kanaler og receptorer fast i og på membranen og kan ikke let løsnes fra den. De kan imidlertid flyttes sideværts til forskellige placeringer i membranen, afhængigt af hvor de er nødvendige.

Endelig kan der stadig være sukkerkæder på ydersiden af ​​cellemembranen, teknisk set glycocalyx hedder. For eksempel er de grundlaget for blodtypesystemet. Da cellemembranen består af så mange forskellige byggesten, der også kan variere deres nøjagtige placering, er den også kendt som den flydende mosaikmodel.

Læs mere om emnet på: Blodtyper

Cellemembranens tykkelse

Cellemembraner er omkring 7 nm tykke, dvs. ekstremt tynde, men stadig robuste og uovervindelige for de fleste stoffer. Hovedområderne er hver ca. 2 nm tykke i løbet af hydrofob Haleområdet måler 3 nm bredt. Denne værdi varierer næppe mellem de forskellige typer celler i den menneskelige krop.

Hvad er komponenterne i cellemembranen?

Grundlæggende består cellemembranen af ​​et phospholipid dobbeltlag. Phospholipider er byggestener, der består af et vandelskende, dvs. hydrofilt hoved og en hale, der dannes af to fedtsyrer. Den del, der består af fedtsyrer, er hydrofob, hvilket betyder, at den afviser vand.
I det dobbelte lag med phospholipider peger de hydrofobe komponenter mod hinanden. De hydrofile dele peger mod ydersiden og indersiden af ​​cellen. Denne struktur af membranen gør det muligt at adskille to vandige miljøer fra hinanden.

Cellemembranen indeholder også sfingolipider og kolesterol. Disse stoffer regulerer strukturen og fluiditeten af ​​cellemembranen. Fluiditet er et mål for, hvor godt proteiner kan bevæge sig i cellemembranen. Jo højere fluiditeten af ​​en cellemembran er, jo lettere er det for proteiner at bevæge sig i den.

Derudover er der mange forskellige proteiner i cellemembranen. Disse proteiner bruges til at transportere stoffer gennem membranen eller til at interagere med miljøet. Denne interaktion kan opnås gennem en direkte binding mellem naboceller eller gennem messenger-stoffer, der binder til membranproteinerne.

Følgende emne kan også være af interesse for dig: Celleplasma i den menneskelige krop

Phosfolipider i cellemembranen

Phospholipider er hovedkomponenten i cellemembranen. Phospholipider er amfifile. Dette betyder, at de består af en hydrofil og en hydrofob del. Denne egenskab ved phospholipiderne muliggør, at det indre af cellen kan adskilles fra miljøet.

Der er forskellige former for phospholipider. Den hydrofile rygrad i phospholipiderne består enten af ​​glycerin eller sfingosin. Begge former har til fælles, at to hydrofobe carbonhydridkæder er bundet til den grundlæggende struktur.

Kolesterol i cellemembranen

Kolesterol findes i cellemembranen for at hjælpe med at regulere fluiditeten. En konstant fluiditet er meget vigtig for at opretholde transportprocesserne i cellemembranen. Ved høje temperaturer har cellemembranen en tendens til at blive for flydende. Bindingerne mellem phospholipiderne, som allerede er svage under normale omstændigheder, er endnu svagere ved høje temperaturer. På grund af dens stive struktur hjælper kolesterol med at opretholde en vis styrke.

Det ser anderledes ud ved lave temperaturer. Her kan membranen blive for stram. Phospholipider, der har mættede fedtsyrer som en hydrofob komponent, bliver især faste. Dette betyder, at phospholipiderne kan ligge meget tæt på hinanden. I dette tilfælde forårsager kolesterol, der er lagret i cellemembranen, øget fluiditet, da kolesterol indeholder en stiv ringstruktur og således fungerer som en afstandsholder.

Du kan finde detaljerede oplysninger om emnet "kolesterol" på:

• LDL - "lipoprotein med lav densitet"
• HDL - "lipoprotein med høj densitet"
• Kolesterolesterase - Det er det, det er vigtigt for

Funktioner af cellemembranen

Som den komplekse struktur af cellemembraner antyder, er de nødt til at udføre mange forskellige funktioner, som kan variere meget afhængigt af cellens type og placering. På den ene side repræsenterer membraner generelt en barriere.En funktion, som ikke bør undervurderes. Utallige reaktioner finder sted parallelt i vores krop til enhver tid. Hvis de alle fandt sted i det samme rum, ville de stærkt påvirke og endda annullere hinanden. En reguleret metabolismeproces ville ikke være mulig, og mennesker, da de findes og fungerer som en helhed, ville være ufattelige.

De tjener også som et transportmedium for en lang række stoffer, der transporteres over membranen ved hjælp af transportører. For at kunne arbejde sammen som et organ skal de enkelte celler være i kontakt via deres membraner. Dette opnås gennem forskellige forbindende proteiner og receptorer. Celler kan bruge receptorerne til at identificere hinanden, kommunikere med hinanden og udveksle information. For eksempel. glycokalyxen som et af de mange kendetegn mellem kroppens egne og fremmede celler. Receptorer er proteiner, der henter signaler uden for cellen og overfører dem til cellekernen og dermed "hjernen" i cellen. Afhængig af de kemiske egenskaber af den kemiske partikel, der har lagt sig fast på receptoren, er den placeret enten på ydersiden af ​​cellen, i cellen eller i cellemembranen.

Men celler selv kan også formidle information. Den mest berømte af vores kroppe er nervecellerne. For at de skal kunne udføre deres funktion, skal deres membraner være i stand til at føre elektriske signaler. Elektriske signaler opstår på grund af forskellige ladninger inden i og uden for cellerne. Denne forskel i ladning, også kendt som gradienten, skal opretholdes. I denne sammenhæng taler man om et membranpotentiale. Cellemembraner adskiller de forskelligt ladede områder fra hinanden, men indeholder samtidig kanaler, der tillader en kort vending af ladningsforholdene, så den aktuelle strøm og dermed den information, der skal overføres, kan strømme. Dette fænomen kaldes også handlingspotentiale.

Læs mere om emnet på: Nervecelle

Transportprocesser i cellemembranen

Cellemembranen som sådan er uigennemtrængelig for større molekyler og ioner. Så der kan finde en udveksling mellem celleindretningen og miljøet sted, er der proteiner i cellemembranen, der transporterer forskellige molekyler ind og ud af cellen.

Med disse proteiner sondres der mellem kanaler, gennem hvilke et stof passivt passerer ind i eller ud af cellen langs forskellen i koncentration. Andre proteiner skal generere energi til aktivt at transportere stoffer over cellemembranen.

En anden vigtig transportform er vesiklerne. Vesikler er små bobler, der klemmes fra cellemembranen. Stoffer, der produceres i cellen, kan frigøres i miljøet gennem disse vesikler. Derudover kan stoffer også fjernes fra cellemiljøet.

Forskelle i cellemembranen hos bakterier - penicillin

Cellemembranen i bakterie adskiller sig næppe fra den fra den menneskelige krop. Den store forskel mellem celler ligger i yderligere cellevæg af bakterierne. Cellevæggen fastgør sig på ydersiden af ​​cellemembranen og stabiliserer og beskytter på denne måde bakterien, som uden den ville være sårbar. hun er væk murein, en speciel sukkerpartikel, i hvilken andre proteiner kan inkorporeres, såsom Bevægelse og reproduktion tjene. penicillin kan forstyrre syntesen af ​​cellevæggen og fungerer således bakteriedræbende, det vil sige, den dræber bakterien. På denne måde er en målrettet handling mod sygdomsfremkaldende bakterier mulig uden at ødelægge kroppens egne celler på samme tid.