Κυτταρική μεμβράνη

ορισμός

Τα κύτταρα είναι οι μικρότερες, συνεκτικές μονάδες που αποτελούν όργανα και ιστούς. Κάθε κύτταρο περιβάλλεται από κυτταρική μεμβράνη, ένα φράγμα που αποτελείται από ένα ειδικό διπλό στρώμα σωματιδίων λίπους, το λεγόμενο διπλό στρώμα λιπιδίων. Τα διπλά στρώματα λιπιδίων μπορούν να θεωρηθούν ως δύο φιλμ λίπους που στοιβάζονται το ένα πάνω στο άλλο, τα οποία λόγω των χημικών τους ιδιοτήτων δεν μπορούν να διαχωριστούν το ένα από το άλλο και έτσι σχηματίζουν μια πολύ σταθερή μονάδα. Οι κυτταρικές μεμβράνες εκτελούν πολλές διαφορετικές λειτουργίες: Χρησιμοποιούνται για επικοινωνία, προστασία και ως σταθμός ελέγχου για τα κύτταρα.

Ποιες διαφορετικές κυτταρικές μεμβράνες υπάρχουν;

Όχι μόνο το ίδιο το κύτταρο περιβάλλεται από μια μεμβράνη, αλλά και τα οργανικά κύτταρα. Τα κυτταρικά οργανίδια είναι μικρές, οριοθετημένες με μεμβράνες περιοχές εντός του κυττάρου, καθεμία από τις οποίες έχει τη δική της εργασία. Διαφέρουν στις πρωτεΐνες τους, οι οποίες είναι ενσωματωμένες στις μεμβράνες και δρουν ως μεταφορείς για ουσίες που πρόκειται να μεταφερθούν μέσω της μεμβράνης.

Η εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη είναι μια ειδική μορφή της κυτταρικής μεμβράνης Τα μιτοχόνδρια είναι οργανίδια που είναι σημαντικά για το κύτταρο να παράγει ενέργεια. Απορροφήθηκαν μόνο στο ανθρώπινο κύτταρο αργότερα κατά τη διάρκεια της εξέλιξης. Επομένως έχουν δύο μεμβράνες διπλής στιβάδας λιπιδίων. Το εξωτερικό είναι το κλασικό ανθρώπινο, το εσωτερικό της μεμβράνης ειδικά για το μιτοχόνδριο. Περιέχει καρδιολιπίνη, ένα λιπαρό οξύ που είναι ενσωματωμένο στο λιπαρό φιλμ και μπορεί να βρεθεί μόνο στην εσωτερική μεμβράνη και όχι σε άλλο.

Το ανθρώπινο σώμα περιέχει μόνο κύτταρα που περιβάλλονται από κυτταρική μεμβράνη. Ωστόσο, υπάρχουν επίσης κύτταρα, όπως τα βακτηρίδια, που περιβάλλονται επίσης από ένα κυτταρικό τοίχωμα. Οι όροι κυτταρικό τοίχωμα και κυτταρική μεμβράνη δεν μπορούν συνεπώς να χρησιμοποιηθούν συνώνυμα. Τα κυτταρικά τοιχώματα είναι σημαντικά παχύτερα και σταθεροποιούν επίσης την κυτταρική μεμβράνη. Τα κυτταρικά τοιχώματα δεν είναι απαραίτητα στο ανθρώπινο σώμα, καθώς πολλά μεμονωμένα κύτταρα μπορούν να ενώσουν μαζί για να σχηματίσουν ισχυρές ενώσεις. Τα βακτήρια, από την άλλη πλευρά, είναι μονοκύτταρα κύτταρα, δηλαδή αποτελούνται μόνο από ένα μόνο κύτταρο που θα ήταν σημαντικά ασθενέστερο χωρίς το κυτταρικό τοίχωμα.

Διαβάστε περισσότερα για το θέμα στη διεύθυνση: βακτήρια

Δομή της κυτταρικής μεμβράνης

Οι κυτταρικές μεμβράνες διαχωρίζουν διαφορετικές περιοχές μεταξύ τους. Για να γίνει αυτό, πρέπει να πληρούν πολλές διαφορετικές απαιτήσεις: Πρώτα απ 'όλα, οι κυτταρικές μεμβράνες αποτελούνται από ένα διπλό στρώμα δύο μεμβρανών λίπους, τα οποία με τη σειρά τους αποτελούνται από μεμονωμένα λιπαρά οξέα. Τα λιπαρά οξέα αποτελούνται από υδατοδιαλυτό, υδρόφιλο Κεφάλι και από αδιάλυτο στο νερό, υδροφόβος Ουρά. Οι κεφαλές συνδέονται μεταξύ τους σε ένα επίπεδο, έτσι ώστε η μάζα των ουρών να δείχνει προς τη μία κατεύθυνση. Από την άλλη πλευρά, μια άλλη σειρά λιπαρών οξέων συσσωρεύεται στο ίδιο μοτίβο. Αυτό δημιουργεί το διπλό στρώμα, το οποίο οριοθετείται στο εξωτερικό από τα κεφάλια και με αυτόν τον τρόπο ένα εσωτερικό υδροφόβος Δημιουργείται περιοχή, δηλ. Μια περιοχή στην οποία δεν μπορεί να διεισδύσει νερό.

Ανάλογα με τα μόρια που αποτελείται η κεφαλή ενός λιπαρού οξέος, έχουν διαφορετικά ονόματα και διαφορετικές ιδιότητες, αλλά αυτά παίζουν μόνο δευτερεύοντα ρόλο. Τα λιπαρά οξέα μπορεί να είναι ακόρεστα ή κορεσμένα, ανάλογα με την ουρά και τη χημική του δομή. Τα ακόρεστα λιπαρά οξέα είναι σημαντικά πιο άκαμπτα και προκαλούν μείωση της ρευστότητας της μεμβράνης, ενώ τα κορεσμένα λιπαρά οξέα αυξάνουν τη ρευστότητα. Η ρευστότητα είναι ένα μέτρο της κινητικότητας και της παραμορφώσεως της λιπιδικής διπλής στιβάδας. Ανάλογα με την εργασία και την κατάσταση του κυττάρου, απαιτούνται διαφορετικοί βαθμοί κινητικότητας και ακαμψίας, οι οποίοι μπορούν να επιτευχθούν μέσω της πρόσθετης ενσωμάτωσης ενός ή του άλλου τύπου λιπαρού οξέος.

Επιπλέον, η χοληστερόλη μπορεί να ενσωματωθεί στη μεμβράνη, η οποία μειώνει μαζικά τη ρευστότητα και έτσι σταθεροποιεί τη μεμβράνη. Λόγω αυτής της δομής, μόνο πολύ μικρές, αδιάλυτες στο νερό ουσίες μπορούν εύκολα να ξεπεράσουν τη μεμβράνη.

Ωστόσο, δεδομένου ότι σημαντικά μεγαλύτερες και αδιάλυτες στο νερό ουσίες πρέπει επίσης να διασχίσουν τη μεμβράνη για να μεταφερθούν μέσα ή έξω από το κύτταρο, απαιτούνται πρωτεΐνες και κανάλια μεταφοράς. Αυτά αποθηκεύονται στη μεμβράνη μεταξύ των λιπαρών οξέων. Δεδομένου ότι αυτά τα κανάλια είναι αποδεκτά για ορισμένα μόρια και όχι για άλλα, κάποιος μιλάει για ένα Ημι-διαπερατότητα την κυτταρική μεμβράνη, δηλαδή μερική διαπερατότητα.

Το τελευταίο δομικό στοιχείο της κυτταρικής μεμβράνης είναι υποδοχείς. Οι υποδοχείς είναι επίσης μεγάλες πρωτεΐνες που παράγονται κυρίως στο ίδιο το κύτταρο και στη συνέχεια ενσωματώνονται στη μεμβράνη. Μπορείτε είτε να τα ανοίξετε τελείως είτε να υποστηρίξετε μόνο έξω. Λόγω της χημικής τους δομής, οι μεταφορείς, τα κανάλια και οι υποδοχείς παραμένουν σταθερά μέσα και πάνω στη μεμβράνη και δεν μπορούν εύκολα να αποσπαστούν από αυτήν. Ωστόσο, μπορούν να μετακινηθούν πλευρικά σε διαφορετικές θέσεις εντός της μεμβράνης, ανάλογα με το πού χρειάζονται.

Τέλος, μπορεί να υπάρχουν ακόμη αλυσίδες σακχάρου στο εξωτερικό της κυτταρικής μεμβράνης, με τεχνικούς όρους Γλυκόκαλυ που ονομάζεται. Για παράδειγμα, αποτελούν τη βάση του συστήματος τύπου αίματος. Δεδομένου ότι η κυτταρική μεμβράνη αποτελείται από τόσα πολλά δομικά στοιχεία που μπορούν επίσης να μεταβάλλουν την ακριβή θέση τους, είναι επίσης γνωστό ως υγρό μωσαϊκό μοντέλο.

Διαβάστε περισσότερα για το θέμα στη διεύθυνση: Τύποι αίματος

Πάχος κυτταρικής μεμβράνης

Οι κυτταρικές μεμβράνες έχουν πάχος περίπου 7 nm, δηλ. Εξαιρετικά λεπτές, αλλά εξακολουθούν να είναι ανθεκτικές και ανυπέρβλητες για τις περισσότερες ουσίες. Οι περιοχές της κεφαλής έχουν πάχος περίπου 2 nm, κατά τη διάρκεια του υδροφόβος Η περιοχή της ουράς έχει πλάτος 3 nm. Αυτή η τιμή διαφέρει σχεδόν μεταξύ των διαφορετικών τύπων κυττάρων στο ανθρώπινο σώμα.

Ποια είναι τα συστατικά της κυτταρικής μεμβράνης;

Βασικά, η κυτταρική μεμβράνη αποτελείται από ένα διπλό στρώμα φωσφολιπιδίου. Τα φωσφολιπίδια είναι δομικά στοιχεία που αποτελούνται από ένα νερό-αγάπη, δηλαδή υδρόφιλο, κεφάλι και ουρά, που σχηματίζεται από δύο λιπαρά οξέα. Το μέρος που αποτελείται από λιπαρά οξέα είναι υδρόφοβο, πράγμα που σημαίνει ότι απωθεί το νερό.
Στο διπλό στρώμα φωσφολιπιδίων, τα υδρόφοβα συστατικά δείχνουν το ένα προς το άλλο. Τα υδρόφιλα μέρη δείχνουν προς το εξωτερικό και το εσωτερικό του κελιού. Αυτή η δομή της μεμβράνης επιτρέπει σε δύο υδατικά περιβάλλοντα να διαχωρίζονται μεταξύ τους.

Η κυτταρική μεμβράνη περιέχει επίσης σφιγγολιπίδια και χοληστερόλη. Αυτές οι ουσίες ρυθμίζουν τη δομή και τη ρευστότητα της κυτταρικής μεμβράνης. Η ρευστότητα είναι ένα μέτρο του πόσο καλά μπορούν να κινηθούν οι πρωτεΐνες στην κυτταρική μεμβράνη. Όσο υψηλότερη είναι η ρευστότητα μιας κυτταρικής μεμβράνης, τόσο ευκολότερη είναι η κίνηση των πρωτεϊνών σε αυτήν.

Επιπλέον, υπάρχουν πολλές διαφορετικές πρωτεΐνες στην κυτταρική μεμβράνη. Αυτές οι πρωτεΐνες χρησιμοποιούνται για τη μεταφορά ουσιών μέσω της μεμβράνης ή για την αλληλεπίδραση με το περιβάλλον. Αυτή η αλληλεπίδραση μπορεί να επιτευχθεί μέσω ενός άμεσου δεσμού μεταξύ γειτονικών κυττάρων ή μέσω ουσιών αγγελιοφόρων που συνδέονται με τις πρωτεΐνες της μεμβράνης.

Το ακόλουθο θέμα μπορεί επίσης να σας ενδιαφέρει: Κυτταρικό πλάσμα στο ανθρώπινο σώμα

Φωσφολιπίδια στην κυτταρική μεμβράνη

Τα φωσφολιπίδια είναι το κύριο συστατικό της κυτταρικής μεμβράνης. Τα φωσφολιπίδια είναι αμφίφιλα. Αυτό σημαίνει ότι αποτελούνται από ένα υδρόφιλο και ένα υδρόφοβο μέρος. Αυτή η ιδιότητα των φωσφολιπιδίων επιτρέπει στο εσωτερικό του κυττάρου να διαχωριστεί από το περιβάλλον.

Υπάρχουν διάφορες μορφές φωσφολιπιδίων. Η υδρόφιλη ραχοκοκαλιά των φωσφολιπιδίων αποτελείται είτε από γλυκερίνη είτε από σφιγγοσίνη. Και οι δύο μορφές έχουν από κοινού ότι δύο υδρόφοβες αλυσίδες υδρογονανθράκων συνδέονται στη βασική δομή.

Η χοληστερόλη στην κυτταρική μεμβράνη

Η χοληστερόλη περιέχεται στην κυτταρική μεμβράνη για να βοηθήσει στη ρύθμιση της ρευστότητας. Μια σταθερή ρευστότητα είναι πολύ σημαντική για τη διατήρηση των διαδικασιών μεταφοράς της κυτταρικής μεμβράνης. Σε υψηλές θερμοκρασίες, η κυτταρική μεμβράνη τείνει να γίνει πολύ ρευστή. Οι δεσμοί μεταξύ των φωσφολιπιδίων, τα οποία είναι ήδη ασθενή υπό κανονικές συνθήκες, είναι ακόμη ασθενέστερα σε υψηλές θερμοκρασίες. Λόγω της άκαμπτης δομής της, η χοληστερόλη βοηθά στη διατήρηση ορισμένης αντοχής.

Φαίνεται διαφορετικό σε χαμηλές θερμοκρασίες. Εδώ η μεμβράνη μπορεί να γίνει πολύ σφιχτή. Τα φωσφολιπίδια, τα οποία έχουν κορεσμένα λιπαρά οξέα ως υδρόφοβο συστατικό, καθίστανται ιδιαίτερα στερεά. Αυτό σημαίνει ότι τα φωσφολιπίδια μπορούν να βρίσκονται πολύ κοντά το ένα στο άλλο. Σε αυτήν την περίπτωση, η χοληστερόλη που αποθηκεύεται στην κυτταρική μεμβράνη προκαλεί αυξημένη ρευστότητα, καθώς η χοληστερόλη περιέχει μια άκαμπτη δομή δακτυλίου και έτσι δρα ως διαχωριστικό.

Μπορείτε να βρείτε αναλυτικές πληροφορίες σχετικά με το θέμα της «χοληστερόλης» στο:

• LDL - "λιποπρωτεΐνη χαμηλής πυκνότητας"
• HDL - "λιποπρωτεΐνη υψηλής πυκνότητας"
• Εστεράση χοληστερόλης - Για αυτό είναι σημαντικό

Λειτουργίες της κυτταρικής μεμβράνης

Όπως υποδηλώνει η σύνθετη δομή των κυτταρικών μεμβρανών, πρέπει να εκτελούν πολλές διαφορετικές λειτουργίες, οι οποίες μπορεί να ποικίλλουν σε μεγάλο βαθμό ανάλογα με τον τύπο και τη θέση του κυττάρου. Από τη μία πλευρά, οι μεμβράνες αντιπροσωπεύουν γενικά ένα φράγμα, μια λειτουργία που δεν πρέπει να υποτιμάται. Αναρίθμητες αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα παράλληλα στο σώμα μας ανά πάσα στιγμή. Εάν όλα γίνονταν στο ίδιο δωμάτιο, θα επηρέαζαν έντονα και θα ακυρώσουν ο ένας τον άλλον. Μια ρυθμιζόμενη διαδικασία μεταβολισμού δεν θα ήταν δυνατή και οι άνθρωποι καθώς υπάρχουν και λειτουργούν ως σύνολο θα ήταν αδιανόητοι.

Χρησιμεύουν επίσης ως μέσο μεταφοράς για μια μεγάλη ποικιλία ουσιών που μεταφέρονται μέσω της μεμβράνης μέσω μεταφορέων. Για να μπορέσουμε να συνεργαστούμε ως όργανο, τα μεμονωμένα κύτταρα πρέπει να είναι σε επαφή μέσω των μεμβρανών τους. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω διαφόρων συνδετικών πρωτεϊνών και υποδοχέων. Τα κύτταρα μπορούν να χρησιμοποιήσουν τους υποδοχείς για να ταυτοποιήσουν το ένα το άλλο, να επικοινωνήσουν μεταξύ τους και να ανταλλάξουν πληροφορίες. Π.χ. ο γλυκοκάλυκας ως ένα από τα πολλά διακριτικά χαρακτηριστικά μεταξύ των ίδιων και των ξένων κυττάρων του σώματος. Οι υποδοχείς είναι πρωτεΐνες που παίρνουν σήματα έξω από το κύτταρο και τα μεταδίδουν στον πυρήνα του κυττάρου και επομένως τον «εγκέφαλο» του κυττάρου. Ανάλογα με τις χημικές ιδιότητες του χημικού σωματιδίου που έχει αγκυροβοληθεί στον υποδοχέα, βρίσκεται είτε στο εξωτερικό του κυττάρου, στο κύτταρο είτε στην κυτταρική μεμβράνη.

Αλλά τα ίδια τα κύτταρα μπορούν επίσης να μεταφέρουν πληροφορίες. Τα πιο διάσημα από τα σώματά μας είναι τα νευρικά κύτταρα. Προκειμένου να εκτελέσουν τη λειτουργία τους, οι μεμβράνες τους πρέπει να μπορούν να πραγματοποιούν ηλεκτρικά σήματα. Τα ηλεκτρικά σήματα προκύπτουν λόγω διαφορετικών φορτίων εντός και εκτός των κυψελών. Αυτή η διαφορά φορτίου, επίσης γνωστή ως κλίση, πρέπει να διατηρηθεί. Σε αυτό το πλαίσιο, κάποιος μιλά για ένα δυναμικό μεμβράνης. Οι κυτταρικές μεμβράνες διαχωρίζουν τις διαφορετικές φορτισμένες περιοχές μεταξύ τους, αλλά ταυτόχρονα περιέχουν κανάλια που επιτρέπουν μια σύντομη αντιστροφή των αναλογιών φόρτισης, έτσι ώστε το πραγματικό ρεύμα και συνεπώς οι πληροφορίες που πρόκειται να μεταδοθούν να ρέουν. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται επίσης δυναμικό δράσης.

Διαβάστε περισσότερα για το θέμα στη διεύθυνση: Νευρικό κύτταρο

Διαδικασίες μεταφοράς στην κυτταρική μεμβράνη

Η κυτταρική μεμβράνη ως έχει είναι αδιαπέραστη από μεγαλύτερα μόρια και ιόντα. Για να πραγματοποιηθεί ανταλλαγή μεταξύ του εσωτερικού και του περιβάλλοντος των κυττάρων, υπάρχουν πρωτεΐνες στην κυτταρική μεμβράνη που μεταφέρουν διάφορα μόρια μέσα και έξω από το κύτταρο.

Με αυτές τις πρωτεΐνες γίνεται διάκριση μεταξύ διαύλων μέσω των οποίων μια ουσία περνά παθητικά μέσα ή έξω από το κύτταρο κατά μήκος της διαφοράς συγκέντρωσης. Άλλες πρωτεΐνες πρέπει να παράγουν ενέργεια για να μεταφέρουν ενεργά ουσίες μέσω της κυτταρικής μεμβράνης.

Μια άλλη σημαντική μορφή μεταφοράς είναι τα κυστίδια. Τα κυστίδια είναι μικρές φυσαλίδες που αποκολλούνται από την κυτταρική μεμβράνη. Ουσίες που παράγονται στο κύτταρο μπορούν να απελευθερωθούν στο περιβάλλον μέσω αυτών των κυστιδίων. Επιπλέον, οι ουσίες μπορούν επίσης να αφαιρεθούν από το κυτταρικό περιβάλλον.

Διαφορές στην κυτταρική μεμβράνη των βακτηρίων - πενικιλλίνη

Η κυτταρική μεμβράνη του βακτήρια διαφέρει σχεδόν από εκείνο του ανθρώπινου σώματος. Η μεγάλη διαφορά μεταξύ των κυττάρων έγκειται στο επιπλέον κυτταρικό τοίχωμα των βακτηρίων. Το κυτταρικό τοίχωμα προσκολλάται στο εξωτερικό της κυτταρικής μεμβράνης και με αυτόν τον τρόπο σταθεροποιεί και προστατεύει το βακτήριο, το οποίο χωρίς αυτό θα ήταν ευάλωτο. είναι μακριά Μουρίν, ένα ειδικό σωματίδιο σακχάρου, στο οποίο μπορούν να ενσωματωθούν άλλες πρωτεΐνες, όπως το Μετακίνηση και αναπαραγωγή σερβίρισμα. πενικιλλίνη μπορεί να διαταράξει τη σύνθεση του κυτταρικού τοιχώματος και έτσι λειτουργεί βακτηριοκτόνο, δηλαδή σκοτώνει το βακτήριο. Με αυτόν τον τρόπο, μια στοχευμένη δράση κατά των βακτηρίων που προκαλούν ασθένειες είναι δυνατή χωρίς να καταστρέφονται τα κύτταρα του ίδιου του σώματος ταυτόχρονα.