Cellmembranet

definition

Celler är de minsta, sammanhängande enheterna 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. Lipid dubbelskikt kan föreställas som två fettfilmer staplade ovanpå varandra, vilka på grund av sina kemiska egenskaper inte kan separeras 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 är de olika cellmembranen?

Inte bara själva cellen är omgiven av ett membran utan också cellorganellerna. Cellorganeller är små områden i cellen, avgränsade av membran, som alla 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 därefter i den mänskliga cellen under evolutionens gång. Därför har de två lipid tvåskiktsmembran. Den yttre är den klassiska mänskliga, den inre det membran som är specifikt för mitokondrion. Den innehåller kardiolipin, en fettsyra som är inbyggd i fettfilmen och endast finns i det inre membranet och ingen annan.

Människokroppen innehåller endast celler som är omgivna av ett cellmembran. Men det finns också celler, såsom bakterier, som också omges av en cellvägg. Termerna cellvägg och cellmembran kan därför inte användas synonymt. Cellväggarna är betydligt tjockare och stabiliserar dessutom 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 bara består av en enda cell, som 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 ackumuleras en annan serie fettsyror i samma mönster. Detta skapar det dubbla skiktet, som avgränsas på utsidan av huvuden och på detta sätt ett inuti hydrofob Område, dvs ett område där inget vatten kan tränga in, skapas.

Beroende på molekylerna som utgör en fettsyras huvud 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 flytbarhet, medan mättade fettsyror ökar fluiditeten. Fluiditeten är ett mått på rörligheten och deformerbarheten hos lipid dubbelskiktet. Beroende på cellens uppgift och tillstånd krävs olika grader av rörlighet och styvhet, vilket kan uppnås genom ytterligare inkorporering av en eller annan typ av fettsyra.

Dessutom kan kolesterol byggas in i membranet, vilket massivt sänker fluiditeten och därmed stabiliserar membranet. På grund av denna struktur är det bara mycket små, vattenolösliga ämnen som lätt kan komma över membranet.

Eftersom signifikant större och vattenolösliga ämnen måste passera membranet för att transporteras in i eller ut ur cellen, är transportproteiner och kanaler nödvändiga. Dessa lagras i membranet mellan fettsyrorna. Eftersom dessa kanaler är användbara för vissa molekyler och inte för andra, talar man om en Semipermeabilitet cellmembranet, dvs en partiell permeabilitet.

Den sista byggstenen för cellmembran är receptorer. Receptorer är också stora proteiner som mestadels produceras i själva cellen och sedan byggs in i membranet. Du kan antingen spänna dem helt eller bara stödjas på utsidan. På grund av sin kemiska struktur förblir transportörerna, kanalerna och receptorerna ordentligt i och på membranet och kan inte lätt lösgöras från det. De kan dock flyttas i sidled till olika platser i membranet, beroende på var de behövs.

Slutligen kan det fortfarande finnas sockerkedjor på utsidan av cellmembranen, i teknisk terminologi Glykokalyx kallad. De är till exempel grunden för blodtypsystemet. 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

Cellmembrantjocklek

Cellmembran är cirka 7 nm tjocka, dvs. extremt tunna, men fortfarande robusta och oöverstigliga för de flesta ämnen. Huvudområdena är vardera cirka 2 nm tjocka under hydrofob Svansarean är 3 nm bred. 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 en vattenälskande, dvs. hydrofil, huvud och en svans, som bildas av två fettsyror. Den del som består av fettsyror är hydrofob, vilket innebär att den stöter bort vatten.
I det dubbla skiktet av fosfolipider pekar de hydrofoba komponenterna mot varandra. De hydrofila delarna pekar mot cellens utsida och insida. Denna struktur av membranet gör det möjligt att separera två vattenhaltiga miljöer från varandra.

Cellmembranet innehåller också sfingolipider och kolesterol. Dessa ämnen reglerar cellmembranets struktur och flytbarhet. Flytande är ett mått på hur bra proteiner kan röra sig i cellmembranet. Ju högre rörlighet i ett cellmembran, 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 direkt bindning mellan angränsande celler eller genom budbärarämnen som binder till membranproteinerna.

Följande ämne kan också vara av intresse 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 att cellens insida kan separeras från omgivningen.

Det finns olika former av fosfolipider. Den hydrofila ryggraden i fosfolipiderna består antingen av glycerol eller av sfingosin. Båda formerna har gemensamt att två hydrofoba kolvätekedjor är bundna till basstrukturen.

Kolesterol i cellmembranet

Kolesterol finns i cellmembranet för att reglera fluiditet. En konstant flytbarhet är mycket viktigt för att upprätthålla cellmembranets transportprocesser. Vid höga temperaturer tenderar cellmembranet att bli för flytande. Bindningarna mellan fosfolipiderna, som redan är svaga under normala förhållanden, är ännu svagare vid höga temperaturer. På grund av sin styva struktur hjälper kolesterol till att upprätthålla en viss styrka.

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

Du hittar detaljerad information om ämnet "kolesterol" på:

• LDL - "lipoprotein med låg densitet"
• HDL - "högdensitetslipoprotein"
• 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 när som helst. Om de alla ägde rum i samma rum, skulle de starkt påverka och till och med avbryta varandra. En reglerad ämnesomsättning skulle inte vara möjlig och människor eftersom de existerar och fungerar som en helhet skulle vara otänkbart.

Samtidigt fungerar de som ett 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 vara i kontakt via sina membran. Detta uppnås genom olika anslutande proteiner och receptorer. Celler kan använda receptorerna för att identifiera varandra, kommunicera med varandra och utbyta information. Glykokalyxen fungerar till exempel som en av de många kännetecknen mellan kroppens egna och främmande celler. Receptorer är proteiner som tar upp signaler från utsidan av cellen och skickar dem vidare till cellkärnan och därmed cellens "hjärna". Beroende på de kemiska egenskaperna hos den kemiska partikeln som har dockat på receptorn, är den antingen på utsidan av cellen, i cellen eller i cellmembranet.

Men cellerna själva kan också förmedla information. Den 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 i och utanför cellerna. Denna laddningsskillnad, 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 vändning av laddningsförhållandena så att den aktuella strömmen och därmed informationen som ska vidarebefordras kan flöda. Detta fenomen kallas också åtgärdspotential.

Läs mer om ämnet på: Nervcell

Transportprocesser i cellmembranet

Cellmembranet som sådant är ogenomträngligt för större molekyler och joner. För att ett utbyte mellan cellens insida och miljön ska kunna ske finns det proteiner i cellmembranet som transporterar olika molekyler in i och ut ur cellen.

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

En annan viktig transportform är blåsorna. Vesiklar är små bubblor som kläms bort från cellmembranet. Ämnen som produceras i cellen kan släppas ut i miljön genom dessa vesiklar. Dessutom kan ämnen från cellmiljön också tas bort på detta sätt.

Skillnader i cellmembranet hos bakterier - penicillin

Cellmembranet i bakterie skiljer sig knappast från den hos människokroppen. Den stora skillnaden mellan celler ligger i ytterligare cellvägg hos bakterierna. Cellväggen fäster sig på utsidan av cellmembranet och stabiliserar och skyddar på så sätt bakterien, som utan den skulle vara sårbar. hon är iväg Murein, en speciell sockerpartikel, i vilken andra proteiner kan införlivas, såsom Rörelse och reproduktion tjäna. penicillin kan störa syntesen av cellväggen och fungerar sålunda bakteriedödandedet vill säga det dödar bakterien. Detta möjliggör riktad åtgärd mot sjukdomsframkallande bakterier utan att förstöra kroppens egna celler samtidigt.