Cellemembran

definisjon

Celler er de minste, sammenhengende enhetene som utgjør organer og vev. Hver celle er omgitt av en cellemembran, en barriere som består av et spesielt dobbelt lag med fettpartikler, det såkalte lipid-dobbeltlaget. Lipid-dobbeltlag kan tenkes som to fettfilmer stablet oppå hverandre, som på grunn av deres kjemiske egenskaper ikke kan skille seg fra hverandre og dermed danne en veldig stabil enhet. Cellemembraner har mange forskjellige funksjoner: De brukes til kommunikasjon, beskyttelse og som en kontrollstasjon for celler.

Hvilke forskjellige cellemembraner er det?

Ikke bare er selve cellen omgitt av en membran, men også celleorganellene. Celleorganeller er små, membranavgrensede områder i cellen, som hver har sin egen oppgave. De skiller seg i sine proteiner, som er innebygd i membranene og fungerer som transportører for stoffer som skal transporteres over membranen.

Den indre mitokondrielle membranen er en spesiell form for cellemembranen. Mitokondrier er organeller som er viktige for at cellen skal generere energi. De ble først absorbert i den menneskelige cellen senere i løpet av evolusjonen. Derfor har de to lipid-dobbeltlagsmembraner. Den ytre er den klassiske menneskelige, den indre membranen som er spesifikk for mitokondrion. Den inneholder kardiolipin, en fettsyre som er innebygd i fettholdige film og bare kan finnes i den indre membranen og ingen andre.

Menneskekroppen inneholder bare celler som er omgitt av en cellemembran. Imidlertid er det også celler, for eksempel bakterier, som også er omgitt av en cellevegg. Begrepene cellevegg og cellemembran kan derfor ikke brukes synonymt. Celleveggene er betydelig tykkere og stabiliserer også cellemembranen. Cellevegger er ikke nødvendig i menneskekroppen, da mange individuelle celler kan gå sammen for å danne sterke assosiasjoner. Bakterier er derimot encellede celler, dvs. at de bare består av en enkelt celle, som vil være betydelig svakere uten celleveggen.

Les mer om emnet på: bakterie

Struktur av cellemembranen

Cellemembraner skiller forskjellige områder fra hverandre. For å gjøre dette må de oppfylle mange forskjellige krav: For det første består cellemembraner av et dobbelt lag med to fettfilmer, som igjen er sammensatt av individuelle fettsyrer. Fettsyrene består av en vannløselig, hydrofil Hode og fra en vannoppløselig, hydrofobe Hale. Hodene festes til hverandre i ett plan, slik at massen av haler alle peker i en retning. På den annen side akkumuleres en annen serie fettsyrer i samme mønster. Dette skaper dobbeltlaget, som er avgrenset på utsiden av hodene og på denne måten et inni hydrofobe Område, dvs. et område som ikke vann kan trenge inn i, skaper.

Avhengig av hvilke molekyler hodet til en fettsyre består av, har de forskjellige navn og forskjellige egenskaper, men disse spiller bare en underordnet rolle. Fettsyrer kan være umettede eller mettede, avhengig av halen og dens kjemiske struktur. Umettede fettsyrer er betydelig mer stive og forårsaker en reduksjon i membranens flytbarhet, mens mettede fettsyrer øker fluiditeten. Fluiditeten er et mål på mobiliteten og deformerbarheten til lipid-dobbeltlaget. Avhengig av oppgaven og tilstanden til cellen, er forskjellige grader av mobilitet og stivhet nødvendig, noe som kan oppnås ved tilleggsinnblanding av den ene eller den andre typen fettsyre.

I tillegg kan kolesterol bygges inn i membranen, som massivt senker fluiditeten og dermed stabiliserer membranen. På grunn av denne strukturen kan bare veldig små, vannoppløselige stoffer lett overvinne membranen.

Siden vesentlig større og vannuoppløselige stoffer også må krysse membranen for å bli transportert inn i eller ut av cellen, er transportproteiner og kanaler nødvendige. Disse lagres i membranen mellom fettsyrene. Siden disse kanalene er farlige for noen molekyler og ikke for andre, snakker man om en Semi-permeabiliteten cellemembranen, dvs. en delvis permeabilitet.

Den siste byggesteinen i cellemembranen er reseptorer. Reseptorer er også store proteiner som stort sett produseres i selve cellen og deretter innebygd i membranen. Du kan enten spenne dem helt eller bare støttes på utsiden. På grunn av sin kjemiske struktur forblir transportørene, kanalene og reseptorene godt i og på membranen og kan ikke lett løsnes fra den. Imidlertid kan de flyttes sideveis til forskjellige steder i membranen, avhengig av hvor de trengs.

Endelig kan det fortsatt være sukkerkjeder på utsiden av cellemembranen, teknisk sett glycocalyx kalt. For eksempel er de grunnlaget for blodtypesystemet. Siden cellemembranen består av så mange forskjellige byggesteiner som også kan variere deres nøyaktige beliggenhet, er den også kjent som flytende mosaikkmodell.

Les mer om emnet på: Blodtyper

Cellemembran tykkelse

Cellemembraner er rundt 7 nm tykke, dvs. ekstremt tynne, men fremdeles robuste og uoverkommelige for de fleste stoffer. Hodeområdene er hver rundt 2 nm tykke i løpet av hydrofobe Haleområdet måler 3 nm bredt. Denne verdien varierer neppe mellom de forskjellige celletyper i menneskekroppen.

Hva er komponentene i cellemembranen?

I utgangspunktet består cellemembranen av et fosfolipid dobbeltlag. Fosfolipider er byggesteiner som består av et vannelskende, dvs. hydrofilt, hode og en hale, som er dannet av to fettsyrer. Delen som består av fettsyrer er hydrofob, noe som betyr at den avviser vann.
I det doble laget med fosfolipider peker de hydrofobe komponentene mot hverandre. De hydrofile delene peker mot utsiden og innsiden av cellen. Denne strukturen av membranen gjør at to vandige omgivelser kan skilles fra hverandre.

Cellemembranen inneholder også sfingolipider og kolesterol. Disse stoffene regulerer strukturen og fluiditeten til cellemembranen. Fluiditet er et mål på hvor godt proteiner kan bevege seg i cellemembranen. Jo høyere fluiditet i en cellemembran er, jo lettere er det for proteiner å bevege seg i den.

I tillegg er det mange forskjellige proteiner i cellemembranen. Disse proteinene brukes til å transportere stoffer gjennom membranen eller for å samhandle med miljøet. Denne interaksjonen kan oppnås gjennom en direkte binding mellom naboceller eller gjennom messenger-stoffer som binder seg til membranproteinene.

Følgende emne kan også være av interesse for deg: Celleplasma i menneskekroppen

Fosfolipider i cellemembranen

Fosfolipider er hovedkomponenten i cellemembranen. Fosfolipider er amfifile. Dette betyr at de består av en hydrofil og en hydrofob del. Denne egenskapen til fosfolipidene gjør det mulig å skille det indre av cellen fra omgivelsene.

Det er forskjellige former for fosfolipider. Den hydrofile ryggraden til fosfolipidene består enten av glyserin eller sfingosin. Begge former har til felles at to hydrofobe hydrokarbonkjeder er festet til grunnstrukturen.

Kolesterol i cellemembranen

Kolesterol er inneholdt i cellemembranen for å bidra til å regulere flyt. En konstant fluiditet er veldig viktig for å opprettholde transportprosessene til cellemembranen. Ved høye temperaturer har cellemembranen en tendens til å bli for flytende. Bindingene mellom fosfolipidene, som allerede er svake under normale omstendigheter, er enda svakere ved høye temperaturer. På grunn av sin stive struktur hjelper kolesterol å opprettholde en viss styrke.

Det ser annerledes ut ved lave temperaturer. Her kan membranen bli for tett. Fosfolipider, som har mettede fettsyrer som en hydrofob komponent, blir spesielt faste. Dette betyr at fosfolipidene kan ligge veldig nær hverandre. I dette tilfellet forårsaker kolesterol lagret i cellemembranen økt flyt, siden kolesterol inneholder en stiv ringstruktur og dermed fungerer som en avstand.

Du finner detaljert informasjon om emnet "kolesterol" på:

• LDL - "lipoprotein med lav tetthet"
• HDL - "lipoprotein med høy tetthet"
• Kolesterolesterase - Det er det det er viktig for

Funksjoner av cellemembranen

Som den komplekse strukturen i cellemembranene antyder, må de oppfylle mange forskjellige funksjoner, som kan variere veldig avhengig av cellens type og beliggenhet. På den ene siden representerer membraner generelt en barriere.En funksjon som ikke bør undervurderes. Utallige reaksjoner finner sted parallelt i kroppen vår til enhver tid. Hvis de alle fant sted i samme rom, ville de sterkt påvirke og til og med avbryte hverandre. En regulert prosess med metabolisme ville ikke være mulig, og mennesker, siden de eksisterer og fungerer som en helhet, ville være utenkelig.

De fungerer også som et transportmedium for et bredt utvalg av stoffer som transporteres over membranen ved hjelp av transportører. For å kunne jobbe sammen som et organ, må de enkelte cellene være i kontakt via membranene sine. Dette oppnås gjennom forskjellige koblende proteiner og reseptorer. Celler kan bruke reseptorene for å identifisere hverandre, kommunisere med hverandre og utveksle informasjon. F.eks glykokalksen som et av de mange kjennetegnene mellom kroppens egne og fremmede celler. Reseptorer er proteiner som henter signaler fra utenfor cellen og gir dem videre til cellekjernen og dermed "hjernen" til cellen. Avhengig av de kjemiske egenskapene til den kjemiske partikkelen som har koblet til reseptoren, er den plassert enten på utsiden av cellen, i cellen eller i cellemembranen.

Men celler i seg selv kan også formidle informasjon. De mest berømte av kroppene våre er nervecellene. For at de skal kunne utføre sin funksjon, må membranene deres kunne føre elektriske signaler. Elektriske signaler oppstår på grunn av forskjellige ladninger i og utenfor cellene. Denne forskjellen i ladning, også kjent som gradienten, må opprettholdes. I denne sammenhengen snakker man om et membranpotensial. Cellemembraner skiller de ulikt ladede områdene fra hverandre, men inneholder samtidig kanaler som tillater en kort reversering av ladningsforholdene slik at den aktuelle strømmen og dermed informasjonen som skal videreføres kan strømme. Dette fenomenet kalles også handlingspotensial.

Les mer om emnet på: Nervecelle

Transportprosesser i cellemembranen

Cellemembranen som sådan er ugjennomtrengelig for større molekyler og ioner. Slik at en utveksling mellom celleinteriøret og miljøet kan finne sted, er det proteiner i cellemembranen som transporterer forskjellige molekyler inn og ut av cellen.

Med disse proteiner skilles det mellom kanaler som et stoff passivt passerer inn i eller ut av cellen langs konsentrasjonsforskjellen. Andre proteiner må generere energi for aktivt å transportere stoffer over cellemembranen.

En annen viktig transportform er vesiklene. Vesikler er små bobler som klemmes av fra cellemembranen. Stoffer som produseres i cellen kan frigjøres til miljøet gjennom disse vesiklene. I tillegg kan stoffer også fjernes fra cellemiljøet.

Forskjeller til cellemembranen til bakterier - penicillin

Cellemembranen til bakterie skiller seg knapt fra menneskekroppen. Den store forskjellen mellom celler ligger i ekstra cellevegg av bakteriene. Celleveggen fester seg på utsiden av cellemembranen og stabiliserer og beskytter på denne måten bakterien, som uten den ville være sårbar. hun er av Murein, en spesiell sukkerpartikkel, der andre proteiner kan innarbeides, som Fremdrift og reproduksjon tjene. penicillin kan forstyrre syntesen av celleveggen og fungerer dermed bakteriedrepende, det vil si at den dreper bakterien. På denne måten er en målrettet handling mot sykdomsfremkallende bakterier mulig uten å ødelegge kroppens egne celler på samme tid.