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 fede film stablet oven på hinanden, som på grund af deres kemiske egenskaber ikke kan adskilles fra hinanden og dermed danner en meget stabil enhed. Cellemembraner har mange forskellige funktioner: De bruges til kommunikation, beskyttelse og som en kontrolstation for celler.

Hvad er de forskellige cellemembraner?

Ikke kun selve cellen er omgivet af en membran, men også celleorganellerne. Celleorganeller er små områder i cellen, afgrænset af membraner, 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 mitokondriemembran er en speciel form for cellemembranen Mitokondrier er organeller, der er vigtige for, at cellen genererer energi. De blev først efterfølgende absorberet i den menneskelige celle i løbet af evolutionen. Derfor har de to lipid-dobbeltlagsmembraner. Den ydre er den klassiske menneskelige, den indre membranen, der er specifik for mitokondrion. Den indeholder cardiolipin, en fedtsyre, der er indbygget i fedtfilmen og kun kan findes i den indre membran og ingen andre.

Den menneskelige krop indeholder kun celler, der er omgivet af en cellemembran. Der er dog 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 desuden cellemembranen. Cellevægge er ikke nødvendige i den menneskelige krop, da mange individuelle celler kan slutte sig sammen for at danne stærke foreninger. Bakterier er derimod encellede celler, dvs. kun består af en enkelt celle, som ville være signifikant svagere uden cellevæggen.

Læs mere om emnet på: bakterie

Struktur af cellemembranen

Cellemembraner adskiller forskellige områder fra hinanden. For at gøre dette skal de opfylde 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 halemassen peger i én retning. På den anden side akkumuleres en anden række fedtsyrer i samme mønster. Dette skaber dobbeltlaget, som afgrænses udvendigt af hovederne og på denne måde et indvendigt hydrofob Areal, dvs. et område, hvor intet vand kan trænge ind, skaber.

Afhængigt af de molekyler, der udgør hovedet på en fedtsyre, 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 signifikant mere stive og forårsager et fald i membranens fluiditet, mens mættede fedtsyrer øger fluiditeten. Fluiditeten er et mål for lipid-dobbeltlagets mobilitet og deformerbarhed. Afhængig af celleopgaven og -tilstanden kræves forskellige grader af mobilitet og stivhed, hvilket kan opnås ved yderligere inkorporering af den ene eller den anden type fedtsyre.

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

Men da signifikant større og vanduopløselige stoffer skal 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 anvendelige for nogle molekyler og ikke for andre, taler man om en Semipermeabilitet cellemembranen, dvs. en delvis permeabilitet.

Den sidste byggesten i cellemembraner er receptorer. Receptorer er også store proteiner, der for det meste produceres i selve cellen og derefter indbygges i membranen. Du kan enten spænde over dem helt eller kun understøttes udvendigt. På grund af deres kemiske struktur forbliver transportørerne, kanaler og receptorer fast i og på membranen og kan ikke let løsnes fra den. De kan dog flyttes lateralt til forskellige steder i membranen, afhængigt af hvor de er nødvendige.

Endelig kan der stadig være sukkerkæder på ydersiden af ​​cellemembranerne i teknisk terminologi 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 uoverstigelige 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. Fosfolipider er byggesten, der består af en vandelskende, dvs. hydrofil, hoved og hale, der er dannet af to fedtsyrer. Den del, der består af fedtsyrer, er hydrofob, hvilket betyder, at den afviser vand.
I det dobbelte lag af phospholipider peger de hydrofobe komponenter mod hinanden. De hydrofile dele peger på 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. Flydende er et mål for, hvor godt proteiner kan bevæge sig i cellemembranen. Jo højere fluiditeten i en cellemembran er, desto 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 menneskekroppen

Fosfolipider 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 fosfolipiderne gør det muligt at adskille cellen indvendigt fra omgivelserne.

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

Kolesterol i cellemembranen

Kolesterol er indeholdt i cellemembranen for at regulere fluiditet. En konstant fluiditet er meget vigtig for at opretholde cellemembranens transportprocesser. 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 sin stive struktur hjælper kolesterol med at opretholde en vis styrke.

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

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

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

Cellemembranens funktioner

Som den komplekse struktur af cellemembraner antyder, skal de udføre mange forskellige funktioner, der kan variere meget afhængigt af cellens type og placering. På den ene side repræsenterer membraner generelt en barriere, en funktion der ikke bør undervurderes. Utallige reaktioner finder sted parallelt i vores krop til enhver tid. Hvis de alle fandt sted i samme rum, ville de påvirke og endda annullere hinanden stærkt. Et reguleret stofskifte ville ikke være muligt, og mennesker, da de eksisterer og fungerer som en helhed, ville være utænkelige.

Samtidig tjener de som et transportmedium til 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 forbindelsesproteiner og receptorer. Celler kan bruge receptorer til at identificere hinanden, kommunikere med hinanden og udveksle information. Glycocalyx tjener for eksempel som et af de mange kendetegnende træk mellem kroppens egne og fremmede celler. Receptorer er proteiner, der opfanger signaler uden for cellen og videregiver dem til cellekernen og dermed "hjernen" i cellen. Afhængig af de kemiske egenskaber af den kemiske partikel, der er forankret i receptoren, er den placeret enten på ydersiden af ​​cellen, i cellen eller i cellemembranen.

Men cellerne selv kan også formidle information. Den mest berømte af vores kroppe er nervecellerne. For at de kan udføre deres funktion, skal deres membraner være i stand til at lede elektriske signaler. Elektriske signaler opstår på grund af forskellige ladninger 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 muliggør en kort vending af ladningsforholdene, så den aktuelle strøm og dermed den information, der skal videreføres, 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. For at en udveksling mellem celleindersiden og miljøet skal finde sted, er der proteiner i cellemembranen, der transporterer forskellige molekyler ind og ud af cellen.

Med disse proteiner skelnes 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 gennem cellemembranen.

En anden vigtig form for transport er vesiklerne. Vesikler er små bobler, der klemmes af fra cellemembranen. Stoffer, der produceres i cellen, kan frigives i miljøet gennem disse vesikler. Derudover kan stoffer fra cellens miljø også fjernes på denne måde.

Forskelle i cellens membran af bakterier - penicillin

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