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 dobbeltlag fettpartikler, det såkalte lipiddobbelaget. Lipid-dobbeltlag kan forestilles som to fettfilmer stablet oppå hverandre, som på grunn av sine kjemiske egenskaper ikke kan skilles fra hverandre og dermed danner en veldig stabil enhet. Cellemembraner oppfyller mange forskjellige funksjoner: De brukes til kommunikasjon, beskyttelse og som en kontrollstasjon for celler.

Hva er de forskjellige cellemembranene?

Ikke bare selve cellen er omgitt av en membran, men også celleorganellene. Celleorganeller er små områder i cellen, avgrenset av membraner, som hver har sin egen oppgave. De skiller seg i 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 bare senere absorbert i den menneskelige cellen i løpet av evolusjonen. Derfor har de to lipid-dobbeltlagsmembraner. Den ytre er den klassiske menneskelige, den indre membranen som er spesifikk for mitokondrionen. Den inneholder kardiolipin, en fettsyre som er innebygd i fettfilmen og bare finnes i den indre membranen og ingen andre.

Menneskekroppen inneholder bare celler som er omgitt av en cellemembran. Imidlertid er det også celler, som bakterier, som også er omgitt av en cellevegg. Begrepene cellevegg og cellemembran kan derfor ikke brukes synonymt. Cellevegger er betydelig tykkere og stabiliserer i tillegg cellemembranen. Cellevegger er ikke nødvendig i menneskekroppen, da mange individuelle celler kan gå sammen for å danne sterke assosiasjoner. Bakterier, derimot, er encellede celler, dvs. består bare av en enkelt celle, som ville 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: Først og fremst består cellemembraner av et dobbelt lag med to fettfilmer, som igjen er sammensatt av individuelle fettsyrer. Fettsyrene består av vannløselig, hydrofile Hodet og fra et vannuoppløselig, hydrofob Hale. Hodene fester seg til hverandre i ett plan, slik at halenes masse peker i en retning. På den annen side akkumuleres en annen serie fettsyrer i samme mønster. Dette skaper dobbeltlaget, som avgrenses på utsiden av hodene og på denne måten ett inni hydrofob Område, dvs. et område som ikke vann kan trenge inn i, skaper.

Avhengig av molekylene som utgjør hodet til en fettsyre, har de forskjellige navn og forskjellige egenskaper, men disse spiller bare en underordnet rolle. Fettsyrer kan være umettede eller mettede, avhengig av halen og kjemisk struktur. Umettede fettsyrer er betydelig mer stive og forårsaker en reduksjon i fluiditeten i membranen, mens mettede fettsyrer øker fluiditeten. Flytende er et mål på mobiliteten og deformerbarheten til lipid-dobbeltlaget. Avhengig av celleoppgaven og tilstanden, kreves forskjellige grader av bevegelighet og stivhet, noe som kan oppnås ved ytterligere inkorporering av en eller annen type fettsyre.

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

Imidlertid, siden betydelig større og vannuoppløselige stoffer må krysse membranen for å kunne transporteres inn i eller ut av cellen, er transportproteiner og -kanaler nødvendige. Disse lagres i membranen mellom fettsyrene. Siden disse kanalene er farbare for noen molekyler og ikke for andre, snakker man om en Semipermeabilitet cellemembranen, dvs. en delvis permeabilitet.

Den siste byggesteinen i cellemembraner er reseptorer. Reseptorer er også store proteiner som hovedsakelig produseres i selve cellen og deretter bygges inn i membranen. Du kan enten spenne dem helt eller bare støttes på utsiden. På grunn av sin kjemiske struktur forblir transportørene, kanalene og reseptorene fast i og på membranen og kan ikke lett skilles fra den. Imidlertid kan de flyttes sideveis til forskjellige steder i membranen, avhengig av hvor de er nødvendige.

Endelig kan det fremdeles være sukkerkjeder på utsiden av cellemembranene, i teknisk terminologi Glykokalyx kalt. For eksempel er de grunnlaget for blodtypesystemet. Siden cellemembranen består av så mange forskjellige byggesteiner som også kan variere deres nøyaktige plassering, er den også kjent som den flytende mosaikkmodellen.

Les mer om emnet på: Blodtyper

Cellemembran tykkelse

Cellemembraner er rundt 7 nm tykke, dvs. ekstremt tynne, men fortsatt robuste og uoverstigelige for de fleste stoffer. Hodeområdene er hver ca. 2 nm tykke under hydrofob 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 av fosfolipider peker de hydrofobe komponentene mot hverandre. De hydrofile delene peker mot utsiden og innsiden av cellen. Denne strukturen av membranen gjør det mulig å skille to vandige miljøer fra hverandre.

Cellemembranen inneholder også sfingolipider og kolesterol. Disse stoffene regulerer strukturen og fluiditeten til cellemembranen. Flytende er et mål på hvor godt proteiner kan bevege seg i cellemembranen. Jo høyere fluiditeten til en cellemembran er, desto 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 til 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 at innsiden av cellen kan skilles fra omgivelsene.

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

Kolesterol i cellemembranen

Kolesterol er inneholdt i cellemembranen for å regulere fluiditet. En konstant fluiditet er veldig viktig for å opprettholde cellemembranens transportprosesser. Ved høye temperaturer har cellemembranen en tendens til å bli for flytende. Bindingen mellom fosfolipidene, som allerede er svake under normale omstendigheter, er enda svakere ved høye temperaturer. På grunn av sin stive struktur hjelper kolesterol til 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 lagres veldig nær hverandre. I dette tilfellet forårsaker kolesterol lagret i cellemembranen økt fluiditet, siden kolesterol inneholder en stiv ringstruktur og dermed fungerer som et avstandsstykke.

Du finner detaljert informasjon om temaet "kolesterol" på:

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

Funksjoner til cellemembranen

Som den komplekse strukturen til cellemembraner antyder, må de oppfylle mange forskjellige funksjoner som kan variere sterkt avhengig av cellens type og plassering. På den ene siden representerer membraner generelt en barriere, en funksjon som ikke skal undervurderes. Utallige reaksjoner skjer parallelt i kroppen vår når som helst. Hvis de alle fant sted i samme rom, ville de sterkt påvirke og til og med avbryte hverandre. Et regulert stoffskifte ville ikke være mulig, og mennesker slik de eksisterer og fungerer som en helhet ville være utenkelig.

Samtidig tjener de 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. Dette oppnås gjennom forskjellige koblingsproteiner og reseptorer. Celler kan bruke reseptorene til å identifisere hverandre, kommunisere med hverandre og utveksle informasjon. Glykokalyksen fungerer for eksempel som et av de mange kjennetegnene mellom kroppens egne og fremmede celler. Reseptorer er proteiner som henter signaler fra utsiden av cellen og viderefører dem til cellekjernen og dermed "hjernen" i cellen. Avhengig av de kjemiske egenskapene til den kjemiske partikkelen som har forankret reseptoren, er den lokalisert enten på utsiden av cellen, i cellen eller i cellemembranen.

Men cellene selv kan også formidle informasjon. Den mest kjente av kroppene våre er nervecellene. For at de skal kunne utføre sin funksjon, må membranene deres kunne lede elektriske signaler. Elektriske signaler oppstår på grunn av forskjellige ladninger i og utenfor cellene. Denne ladningsforskjellen, også kjent som gradienten, må opprettholdes. I denne sammenhengen snakker man om et membranpotensial. Cellemembraner skiller de forskjellige 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. For at en utveksling mellom innsiden av cellen og miljøet skal finne sted, er det proteiner i cellemembranen som transporterer forskjellige molekyler inn og ut av cellen.

Med disse proteinene skilles det mellom kanaler som et stoff passerer passivt 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 blir klemt av fra cellemembranen. Stoffer som produseres i cellen kan frigjøres i miljøet gjennom disse vesiklene. I tillegg kan stoffer fra cellens miljø også fjernes på denne måten.

Forskjeller til cellemembranen til bakterier - penicillin

Cellemembranen til bakterie skiller seg nesten ikke 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 borte Murein, en spesiell sukkerpartikkel, som andre proteiner kan inkorporeres i, som f.eks Bevegelse og reproduksjon tjene. penicillin kan forstyrre syntesen av celleveggen og fungerer dermed bakteriedrependedet vil si at den dreper bakterien. Dette muliggjør målrettet handling mot sykdomsfremkallende bakterier uten å ødelegge kroppens egne celler samtidig.