Cellmembranet

definition

Celler är de minsta, sammanhängande enheter som utgör organ och vävnader. Varje cell är omgiven av ett cellmembran, en barriär som består av ett speciellt dubbelskikt av fettpartiklar, det så kallade lipiddubbelskiktet. Lipiddubbellager kan föreställas som två fettfilmer staplade ovanpå varandra, som på grund av deras kemiska egenskaper inte kan skilja sig från varandra och därmed bilda en mycket stabil enhet. Cellmembran uppfyller många olika funktioner: De används för kommunikation, skydd och som en kontrollstation för celler.

Vilka olika cellmembran finns det?

Cellen är inte bara omgiven av ett membran utan också cellorganellerna. Cellorganeller är små, membranavgränsade områden i cellen, som var och en har sin egen uppgift. De skiljer sig åt i sina proteiner, som är inbäddade i membranen och fungerar som transportörer för ämnen som ska transporteras över membranet.

Det inre mitokondriella membranet är en speciell form av cellmembranet Mitokondrier är organeller som är viktiga för att cellen ska generera energi. De absorberades först i den mänskliga cellen senare under utvecklingen. Därför har de två lipid-tvåskiktsmembran. Den yttre är den klassiska människan, den inre membranet specifikt för mitokondrion. Den innehåller kardiolipin, en fettsyra som är inbyggd i fettfilmen och endast finns i det inre membranet och ingen annan.

Den mänskliga kroppen innehåller endast celler som är omgivna av ett cellmembran. Men det finns också celler, till exempel bakterier, som också är omgivna av en cellvägg. Termen cellvägg och cellmembran kan därför inte användas synonymt. Cellväggarna är betydligt tjockare och stabiliserar också cellmembranet. Cellväggar är inte nödvändiga i människokroppen eftersom många enskilda celler kan gå ihop för att bilda starka föreningar. Bakterier är å andra sidan encelliga celler, dvs de består endast av en enda cell, vilket skulle vara betydligt svagare utan cellväggen.

Läs mer om ämnet på: bakterie

Cellmembranets struktur

Cellmembran separerar olika områden från varandra. För att göra detta måste de uppfylla många olika krav: Först och främst består cellmembran av ett dubbelt lager av två fettfilmer, som i sin tur består av enskilda fettsyror. Fettsyrorna består av en vattenlöslig, hydrofil Huvud och från en vattenolöslig, hydrofob Svans. Huvudena fäster vid varandra i ett plan, så att massan av svansar alla pekar i en riktning. Å andra sidan samlas en annan serie fettsyror i samma mönster. Detta skapar det dubbla lagret, som är avgränsat på utsidan av huvuden och på detta sätt ett inuti hydrofob Område, dvs ett område som inget vatten kan tränga in i, skapar.

Beroende på vilka molekyler huvudet av en fettsyra består av har de olika namn och olika egenskaper, men dessa spelar bara en underordnad roll. Fettsyror kan vara omättade eller mättade, beroende på svansen och dess kemiska struktur. Omättade fettsyror är betydligt styvare och orsakar en minskning av membranets fluiditet, medan mättade fettsyror ökar fluiditeten. Fluiditeten är ett mått på rörligheten och deformerbarheten hos lipiddubbelskiktet. Beroende på cellens uppgift och tillstånd krävs olika grader av rörlighet och styvhet, vilket kan uppnås genom ytterligare införlivande av den ena eller den andra typen av fettsyra.

Dessutom kan kolesterol byggas in i membranet, vilket massivt sänker fluiditeten och således stabiliserar membranet. På grund av denna struktur kan endast mycket små, vattenolösliga ämnen lätt övervinna membranet.

Eftersom betydligt större och vattenolösliga ämnen också måste korsa membranet för att kunna transporteras in i eller ut ur cellen, är transportproteiner och kanaler nödvändiga. Dessa lagras i membranet mellan fettsyrorna. Eftersom dessa kanaler är överkomliga för vissa molekyler och inte för andra, talar man om en Semi-permeabilitet cellmembranet, dvs en partiell permeabilitet.

Cellmembranets sista byggsten är receptorer. Receptorer är också stora proteiner som mest produceras i själva cellen och sedan byggs in i membranet. Du kan antingen spänna dem helt eller bara stöds på utsidan. På grund av deras kemiska struktur förblir transportörerna, kanalerna och receptorerna ordentligt i och på membranet och kan inte lätt lossas från det. De kan emellertid flyttas i sidled till olika platser inom membranet, beroende på var de behövs.

Slutligen kan det fortfarande finnas sockerkedjor på utsidan av cellmembranet, i tekniska termer glycocalyx kallad. Till exempel är de grunden för blodtypssystemet. Eftersom cellmembranet består av så många olika byggstenar som också kan variera deras exakta plats är det också känt som den flytande mosaikmodellen.

Läs mer om ämnet på: Blodtyper

Cellmembranens tjocklek

Cellmembranen är cirka 7 nm tjocka, dvs extremt tunna, men fortfarande robusta och oöverkomliga för de flesta ämnen. Huvudområdena är vardera cirka 2 nm tjocka under hydrofob Svansområdet är 3 nm brett. Detta värde varierar knappast mellan de olika typerna av celler i människokroppen.

Vilka är komponenterna i cellmembranet?

I grund och botten består cellmembranet av ett fosfolipid-dubbelskikt. Fosfolipider är byggstenar som består av ett vattenälskande, dvs hydrofilt, huvud och en svans, som bildas av två fettsyror. Den del som består av fettsyror är hydrofob, vilket innebär att den avvisar vatten.
I det dubbla skiktet av fosfolipider pekar de hydrofoba komponenterna mot varandra. De hydrofila delarna pekar på utsidan och insidan av cellen. Denna struktur av membranet gör att två vattenhaltiga miljöer kan separeras från varandra.

Cellmembranet innehåller också sfingolipider och kolesterol. Dessa ämnen reglerar cellmembranets struktur och fluiditet. Fluiditet är ett mått på hur väl proteiner kan röra sig i cellmembranet. Ju högre fluiditeten i ett cellmembran är, desto lättare är det för proteiner att röra sig i det.

Dessutom finns det många olika proteiner i cellmembranet. Dessa proteiner används för att transportera ämnen genom membranet eller för att interagera med miljön. Denna interaktion kan uppnås genom en direktbindning mellan angränsande celler eller genom messenger-substanser som binder till membranproteinerna.

Följande ämne kan också vara intressant för dig: Cellplasma i människokroppen

Fosfolipider i cellmembranet

Fosfolipider är huvudkomponenten i cellmembranet. Fosfolipider är amfifila. Detta innebär att de består av en hydrofil och en hydrofob del. Denna egenskap hos fosfolipiderna gör det möjligt att separera cellens inre från omgivningen.

Det finns olika former av fosfolipider. Fosfolipidernas hydrofila ryggrad består antingen av glycerin eller sfingosin. Båda formerna har gemensamt att två hydrofoba kolvätekedjor är fästa vid basstrukturen.

Kolesterol i cellmembranet

Kolesterol finns i cellmembranet för att reglera fluiditeten. En konstant fluiditet är mycket viktig för att upprätthålla cellprocessens transportprocesser. Vid höga temperaturer tenderar cellmembranet att bli för flytande. Bindningarna mellan fosfolipiderna, som redan är svaga under normala omständigheter, är ännu svagare vid höga temperaturer. På grund av dess styva struktur hjälper kolesterol att upprätthålla en viss styrka.

Det ser annorlunda ut vid låga temperaturer. Här kan membranet bli för hårt. Fosfolipider, som har mättade fettsyror som en hydrofob komponent, blir särskilt fasta. Detta innebär att fosfolipiderna kan ligga mycket nära varandra. I detta fall orsakar kolesterol lagrat i cellmembranet ökad fluiditet, eftersom kolesterol innehåller en stel ringstruktur och därmed fungerar som en distans.

Du kan hitta detaljerad information om ämnet "kolesterol" på:

• LDL - "lipoprotein med låg densitet"
• HDL - "lipoprotein med hög densitet"
• Kolesterolesteras - Det är vad det är viktigt för

Cellmembranets funktioner

Som den komplexa strukturen hos cellmembran antyder måste de uppfylla många olika funktioner, som kan variera mycket beroende på cellens typ och plats. Å ena sidan representerar membran i allmänhet en barriär, en funktion som inte bör underskattas. Otaliga reaktioner äger rum parallellt i vår kropp vid varje given tidpunkt. Om de alla ägde rum i samma rum, skulle de starkt påverka och till och med avbryta varandra. En reglerad metabolismprocess skulle inte vara möjlig och människor eftersom de existerar och fungerar som en helhet skulle vara tänkbara.

De fungerar också som transportmedium för en mängd olika ämnen som transporteras över membranet med hjälp av transportörer. För att kunna arbeta tillsammans som ett organ måste de enskilda cellerna ha kontakt via sina membran. Detta uppnås genom olika kopplingsproteiner och receptorer. Celler kan använda receptorerna för att identifiera varandra, kommunicera med varandra och utbyta information. T.ex. glykokalyxen som en av de många särskiljande egenskaperna mellan kroppens egna och främmande celler. Receptorer är proteiner som hämtar signaler utanför cellen och överför dem till kärnan och därmed cellens "hjärna". Beroende på de kemiska egenskaperna hos den kemiska partikeln som har anslutit sig till receptorn, finns den antingen på utsidan av cellen, i cellen eller i cellmembranet.

Men cellerna kan också förmedla information. De mest kända av våra kroppar är nervcellerna. För att de ska kunna utföra sin funktion måste deras membran kunna leda elektriska signaler. Elektriska signaler uppstår på grund av olika laddningar inom och utanför cellerna. Denna skillnad i laddning, även känd som lutningen, måste bibehållas. I detta sammanhang talar man om en membranpotential. Cellmembran separerar de olika laddade områdena från varandra, men innehåller samtidigt kanaler som möjliggör en kort omvändning av laddningsförhållandena så att den faktiska strömmen och därmed informationen som ska vidarebefordras kan flöda. Detta fenomen kallas också handlingspotential.

Läs mer om ämnet på: Nervcell

Transportprocesser i cellmembranet

Cellmembranet som sådant är ogenomträngligt för större molekyler och joner. Så att ett utbyte mellan cellinre och miljön kan ske, det finns proteiner i cellmembranet som transporterar olika molekyler in och ut ur cellen.

Med dessa proteiner görs en åtskillnad mellan kanaler genom vilka ett ämne passivt passerar in i eller ut ur cellen längs skillnaden i koncentration. Andra proteiner måste generera energi för att aktivt transportera ämnen över cellmembranet.

En annan viktig transportform är vesiklarna. Vesiklar är små bubblor som klemmas av från cellmembranet. Ämnen som produceras i cellen kan frisättas i miljön genom dessa vesiklar. Dessutom kan ämnen också tas bort från cellmiljön.

Skillnader i cellmembranet hos bakterier - penicillin

Cellmembranet i bakterie skiljer sig knappast från människokroppen. Den stora skillnaden mellan celler ligger i ytterligare cellvägg hos bakterierna. Cellväggen fäster sig på utsidan av cellmembranet och stabiliserar och skyddar på detta sätt bakterien, som utan den skulle vara sårbar. hon är av murein, en speciell sockerpartikel, i vilken andra proteiner kan införlivas, såsom Rörelse och reproduktion tjäna. penicillin kan störa syntesen av cellväggen och därmed fungera baktericid, dvs den dödar bakterien. På detta sätt är riktade åtgärder mot sjukdomsframkallande bakterier möjliga utan att förstöra kroppens egna celler samtidigt.