Cellemembran - et strukturelt element i cellen som beskytter den mot ytre miljø. Ved hjelp av den samhandler den med det intercellulære rommet og er en del av det biologiske systemet. Membranen har en spesiell struktur som består av et lipid-dobbeltlag, integrerte og semi-integrerte proteiner. Sistnevnte er store molekyler som utfører ulike funksjoner. Oftest er de involvert i transport av spesielle stoffer, hvis konsentrasjon på forskjellige sider av membranen er nøye regulert.
Generell plan for cellemembranstrukturen
Plasmamembranen er en samling av molekyler av fett og komplekse proteiner. Dens fosfolipider, med deres hydrofile rester, er lokalisert på motsatte sider av membranen, og danner et lipid-dobbeltlag. Men deres hydrofobe områder, bestående av fettsyrerester, er vendt innover. Dette lar deg lage en flytende flytende krystallstruktur som hele tiden kan endre form og er i dynamisk likevekt.
Denne funksjonen i strukturen lar deg begrense cellen fra det intercellulære rommet, fordi membranen norm alt er ugjennomtrengelig for vann og alle stoffer som er oppløst i den. Noen komplekse integrerte proteiner, semi-integrale og overflatemolekyler er nedsenket i tykkelsen på membranen. Gjennom dem samhandler cellen med omverdenen, opprettholder homeostase og danner integrert biologisk vev.
Plasmamembranproteiner
Alle proteinmolekyler som befinner seg på overflaten eller i tykkelsen av plasmamembranen er delt inn i typer avhengig av dybden av deres forekomst. Det er integrerte proteiner som trenger inn i lipid-dobbeltlaget, semi-integrerte proteiner som har sin opprinnelse i det hydrofile området av membranen og går utenfor, samt overflateproteiner plassert på det ytre området av membranen. Integrerte proteinmolekyler gjennomsyrer plasmalemmaet på en spesiell måte og kan kobles til reseptorapparatet. Mange av disse molekylene gjennomsyrer hele membranen og kalles transmembrane. Resten er forankret i den hydrofobe delen av membranen og går enten ut til den indre eller ytre overflaten.
Cellion-kanaler
Oftest fungerer ionekanaler som integrerte komplekse proteiner. Disse strukturene er ansvarlige for den aktive transporten av visse stoffer inn eller ut av cellen. De består av flere proteinunderenheter og et aktivt sted. Når den eksponeres for en spesifikk ligand på det aktive senteret, representert ved et spesifikt settaminosyrer, er det en endring i konformasjonen av ionekanalen. En slik prosess lar deg åpne eller lukke kanalen, og dermed starte eller stoppe den aktive transporten av stoffer.
Noen ionekanaler er åpne mesteparten av tiden, men når et signal mottas fra et reseptorprotein eller når en spesifikk ligand er festet, kan de lukkes og stoppe ionestrømmen. Dette operasjonsprinsippet koker ned til det faktum at inntil et reseptor eller humor alt signal mottas for å stoppe den aktive transporten av et bestemt stoff, vil det bli utført. Så snart signalet er mottatt, bør transporten stoppes.
De fleste av de integrerte proteinene som fungerer som ionekanaler virker for å hemme transport inntil en spesifikk ligand er festet til det aktive stedet. Da vil ionetransporten aktiveres, noe som gjør at membranen kan lades opp igjen. Denne algoritmen for drift av ionekanaler er typisk for celler av eksiterbare menneskelige vev.
Typer innebygde proteiner
Alle membranproteiner (integral, semi-integral og overflate) utfører viktige funksjoner. Det er nettopp på grunn av deres spesielle rolle i cellens liv at de har en viss type integrering i fosfolipidmembranen. Noen proteiner, oftere er disse ionekanaler, må fullstendig undertrykke plasmalemmaet for å realisere funksjonene deres. Da kalles de polytopiske, det vil si transmembrane. Andre er lokalisert av deres forankringssted i det hydrofobe stedet til fosfolipid-dobbeltlaget, og det aktive stedet strekker seg bare til det indre eller bare til det ytreoverflaten av cellemembranen. Da kalles de monotopiske. Oftere er de reseptormolekyler som mottar et signal fra overflaten av membranen og overfører det til en spesiell "mellomledd".
Fornyelse av integrerte proteiner
Alle integrerte molekyler trenger fullstendig gjennom det hydrofobe området og festes i det på en slik måte at deres bevegelse kun tillates langs membranen. Imidlertid er inntrengning av proteinet i cellen, akkurat som den spontane løsrivelsen av proteinmolekylet fra cytolemmaet, umulig. Det er en variant der de integrerte proteinene i membranen kommer inn i cytoplasmaet. Det er assosiert med pinocytose eller fagocytose, det vil si når en celle fanger et fast eller væske og omgir det med en membran. Den trekkes deretter inn sammen med proteinene innebygd i den.
Dette er selvfølgelig ikke den mest effektive måten å utveksle energi i cellen, fordi alle proteinene som tidligere fungerte som reseptorer eller ionekanaler vil bli fordøyd av lysosomet. Dette vil kreve deres nye syntese, som en betydelig del av energireservene til makroerg vil bli brukt til. Men under "utnyttelsen" av molekylene av ionekanaler eller reseptorer blir ofte skadet, opp til løsrivelse av deler av molekylet. Dette krever også deres resyntese. Derfor er fagocytose, selv om den oppstår ved splitting av sine egne reseptormolekyler, også en måte å fornye dem på.
Hydrofobisk interaksjon av integrerte proteiner
Som det varbeskrevet ovenfor, er integrerte membranproteiner komplekse molekyler som ser ut til å sitte fast i den cytoplasmatiske membranen. Samtidig kan de svømme fritt i det, bevege seg langs plasmalemmaet, men de kan ikke bryte seg løs fra det og gå inn i det intercellulære rommet. Dette er realisert på grunn av særegenhetene ved den hydrofobe interaksjonen mellom integrerte proteiner og membranfosfolipider.
Aktive sentre for integrerte proteiner er lokalisert enten på den indre eller ytre overflaten av lipid-dobbeltlaget. Og det fragmentet av makromolekylet, som er ansvarlig for tett fiksering, er alltid plassert blant de hydrofobe områdene av fosfolipider. På grunn av interaksjon med dem forblir alle transmembranproteiner alltid i cellemembranens tykkelse.
Funksjoner til integrerte makromolekyler
Ethvert integrert membranprotein har et forankringssted som ligger blant de hydrofobe restene av fosfolipider og et aktivt senter. Noen molekyler har bare ett aktivt senter og er plassert på den indre eller ytre overflaten av membranen. Det er også molekyler med flere aktive steder. Alt dette avhenger av funksjonene som utføres av integrerte og perifere proteiner. Deres første funksjon er aktiv transport.
Proteinmakromolekyler, som er ansvarlige for passasje av ioner, består av flere underenheter og regulerer ionestrømmen. Norm alt kan ikke plasmamembranen passere hydratiserte ioner, siden det er et lipid av natur. Tilstedeværelsen av ionekanaler, som er integrerte proteiner, lar ioner trenge inn i cytoplasmaet og lade opp cellemembranen. Dette er hovedmekanismen for forekomsten av membranpotensialet til eksitable vevsceller.
Reseptormolekyler
Den andre funksjonen til integrerte molekyler er reseptorfunksjon. Ett lipid-dobbeltlag av membranen implementerer en beskyttende funksjon og begrenser cellen fullstendig fra det ytre miljøet. Men på grunn av tilstedeværelsen av reseptormolekyler, som er representert av integrerte proteiner, kan cellen motta signaler fra miljøet og samhandle med det. Et eksempel er kardiomyocytt binyrereseptor, celleadhesjonsprotein, insulinreseptor. Et spesielt eksempel på et reseptorprotein er bacteriorhodopsin, et spesielt membranprotein som finnes i noen bakterier som lar dem reagere på lys.
Intercellulære interaksjonsproteiner
Den tredje gruppen av funksjoner til integrerte proteiner er implementeringen av intercellulære kontakter. Takket være dem kan en celle slutte seg til en annen, og dermed skape en kjede av informasjonsoverføring. Nexuses fungerer i henhold til denne mekanismen - gap junctions mellom kardiomyocytter, gjennom hvilke hjerterytmen overføres. Det samme operasjonsprinsippet observeres i synapser, gjennom hvilke en impuls overføres i nervevev.
Gjennom integrerte proteiner kan celler også skape en mekanisk forbindelse, noe som er viktig i dannelsen av et integrert biologisk vev. Integrerte proteiner kan også spille rollen som membranenzymer og delta i overføringen av energi, inkludert nerveimpulser.
