I 1972 ble teorien fremmet at en delvis permeabel membran omgir cellen og utfører en rekke vitale oppgaver, og strukturen og funksjonen til cellemembraner er viktige spørsmål angående riktig funksjon av alle celler i kroppen. Celleteori ble utbredt på 1600-tallet, sammen med oppfinnelsen av mikroskopet. Det ble kjent at plante- og dyrevev er sammensatt av celler, men på grunn av enhetens lave oppløsning var det umulig å se noen barrierer rundt dyrecellen. På 1900-tallet ble den kjemiske naturen til membranen studert mer detaljert, det ble funnet at lipider er dens grunnlag.
Struktur og funksjon av cellemembraner
Cellemembranen omgir cytoplasmaet til levende celler, og skiller de intracellulære komponentene fysisk fra det ytre miljøet. Sopp, bakterier og planter har også cellevegger som gir beskyttelse og hindrer passasje av store molekyler. Cellemembraner spiller også en rolle idannelse av cytoskjelettet og tilknytning til den ekstracellulære matrisen av andre vitale partikler. Dette er nødvendig for å holde dem sammen og danne vev og organer i kroppen. Strukturelle trekk ved cellemembranen inkluderer permeabilitet. Hovedfunksjonen er beskyttelse. Membranen består av et fosfolipidlag med innebygde proteiner. Denne delen er involvert i prosesser som celleadhesjon, ioneledning og signalsystemer og fungerer som en festeoverflate for flere ekstracellulære strukturer, inkludert veggen, glykokalyxen og det indre cytoskjelettet. Membranen opprettholder også potensialet til cellen ved å fungere som et selektivt filter. Den er selektivt permeabel for ioner og organiske molekyler og kontrollerer bevegelsen av partikler.
Biologiske mekanismer som involverer cellemembranen
1. Passiv diffusjon: Noen stoffer (små molekyler, ioner), som karbondioksid (CO2) og oksygen (O2), kan diffundere gjennom plasmamembranen. Skallet fungerer som en barriere for visse molekyler og ioner som kan konsentreres på hver side.
2. Transmembrankanal og transportørprotein: Næringsstoffer som glukose eller aminosyrer må inn i cellen, og noen metabolske produkter må ut.
3. Endocytose er prosessen der molekyler tas opp. Det dannes en liten deformasjon (invaginasjon) i plasmamembranen, hvor stoffet som skal transporteres svelges. Det kreverenergi og er dermed en form for aktiv transport.
4. Eksocytose: forekommer i ulike celler for å fjerne ufordøyde rester av stoffer brakt med endocytose for å skille ut stoffer som hormoner og enzymer og transportere stoffet fullstendig gjennom cellebarrieren.
Molekylær struktur
Cellemembran er en biologisk membran, som hovedsakelig består av fosfolipider og skiller innholdet i hele cellen fra det ytre miljøet. Dannelsesprosessen skjer spontant under normale forhold. For å forstå denne prosessen og korrekt beskrive strukturen og funksjonene til cellemembraner, så vel som egenskaper, er det nødvendig å vurdere arten av fosfolipidstrukturer, som er preget av strukturell polarisering. Når fosfolipider i det akvatiske miljøet i cytoplasmaet når en kritisk konsentrasjon, kombineres de til miceller, som er mer stabile i vannmiljøet.
Membranegenskaper
- Stabilitet. Dette betyr at etter dannelsen av membranen er usannsynlig å kollapse.
- Styrke. Lipidmembranen er pålitelig nok til å hindre passasje av et polart stoff; både oppløste stoffer (ioner, glukose, aminosyrer) og mye større molekyler (proteiner) kan ikke passere gjennom den dannede grensen.
- Dynamisk karakter. Dette er kanskje den viktigste egenskapen når man vurderer cellens struktur. Cellemembranen kanvære utsatt for ulike deformasjoner, kan brettes og bøyes uten å kollapse. Under spesielle omstendigheter, for eksempel sammensmelting av vesikler eller spirende, kan den brytes, men bare midlertidig. Ved romtemperatur er lipidbestanddelene i konstant, kaotisk bevegelse, og danner en stabil væskegrense.
Liquid Mosaic Model
Når vi snakker om strukturen og funksjonene til cellemembraner, er det viktig å merke seg at i moderne syn ble membranen som en flytende mosaikkmodell vurdert i 1972 av forskerne Singer og Nicholson. Teorien deres gjenspeiler tre hovedtrekk ved membranstrukturen. Integrerte membranproteiner gir en mosaikkmal for membranen, og de er i stand til sideveis bevegelse i planet på grunn av lipidorganiseringens variable natur. Transmembranproteiner er også potensielt mobile. Et viktig trekk ved membranstrukturen er dens asymmetri. Hva er strukturen til en celle? Cellemembran, kjerne, proteiner og så videre. Cellen er livets grunnleggende enhet, og alle organismer består av en eller flere celler, hver med en naturlig barriere som skiller den fra omgivelsene. Denne ytre grensen til cellen kalles også plasmamembranen. Den består av fire forskjellige typer molekyler: fosfolipider, kolesterol, proteiner og karbohydrater. Den flytende mosaikkmodellen beskriver strukturen til cellemembranen som følger: fleksibel og elastisk, lik vegetabilsk olje i konsistens, slik at altde individuelle molekylene flyter ganske enkelt i det flytende mediet, og de er alle i stand til å bevege seg sidelengs innenfor det skallet. En mosaikk er noe som inneholder mange forskjellige detaljer. I plasmamembranen er det representert av fosfolipider, kolesterolmolekyler, proteiner og karbohydrater.
fosfolipider
Fosfolipider utgjør den grunnleggende strukturen til cellemembranen. Disse molekylene har to distinkte ender: et hode og en hale. Hodeenden inneholder en fosfatgruppe og er hydrofil. Dette betyr at det tiltrekkes av vannmolekyler. Halen består av hydrogen- og karbonatomer k alt fettsyrekjeder. Disse kjedene er hydrofobe, de liker ikke å blande seg med vannmolekyler. Denne prosessen ligner på det som skjer når du heller vegetabilsk olje i vann, det vil si at den ikke løses opp i den. De strukturelle egenskapene til cellemembranen er assosiert med det såk alte lipid-dobbeltlaget, som består av fosfolipider. Hydrofile fosfathoder er alltid plassert der det er vann i form av intracellulær og ekstracellulær væske. De hydrofobe halene til fosfolipider i membranen er organisert på en slik måte at de holder dem borte fra vann.
Kolesterol, proteiner og karbohydrater
Når folk hører ordet «kolesterol», synes folk vanligvis det er ille. Imidlertid er kolesterol faktisk en svært viktig komponent i cellemembraner. Molekylene består av fire ringer av hydrogen og karbonatomer. De er hydrofobe og forekommer blant de hydrofobe halene i lipid-dobbeltlaget. Deres betydning ligger iopprettholder konsistensen, de forsterker membranene og forhindrer crossover. Kolesterolmolekyler forhindrer også at fosfolipidhalene kommer i kontakt og stivner. Dette garanterer flyt og fleksibilitet. Membranproteiner fungerer som enzymer for å fremskynde kjemiske reaksjoner, fungerer som reseptorer for spesifikke molekyler eller transporterer stoffer over cellemembranen.
Karbohydrater, eller sakkarider, finnes bare på den ekstracellulære siden av cellemembranen. Sammen danner de glykokalyxen. Den gir demping og beskyttelse til plasmamembranen. Basert på strukturen og typen karbohydrater i glykokalyxen, kan kroppen gjenkjenne celler og bestemme om de skal være der eller ikke.
Membranproteiner
Strukturen av cellemembranen til en dyrecelle kan ikke forestilles uten en så betydelig komponent som protein. Til tross for dette kan de være betydelig dårligere i størrelse enn en annen viktig komponent - lipider. Det er tre hovedmembranproteiner.
- Integral. De dekker fullstendig bi-lag, cytoplasma og ekstracellulære miljø. De utfører en transport- og signalfunksjon.
- Periferutstyr. Proteiner er festet til membranen ved elektrostatiske eller hydrogenbindinger på deres cytoplasmatiske eller ekstracellulære overflater. De er først og fremst involvert som et bindingsmiddel for integrerte proteiner.
- Transmembran. De utfører enzymatiske og signalerende funksjoner, og modulerer også den grunnleggende strukturen til lipid-dobbeltlaget i membranen.
Funksjoner av biologiske membraner
Den hydrofobe effekten, som regulerer oppførselen til hydrokarboner i vann, kontrollerer strukturer dannet av membranlipider og membranproteiner. Mange egenskaper til membraner tildeles av bærere av lipid-dobbeltlag, som danner den grunnleggende strukturen for alle biologiske membraner. Integrerte membranproteiner er delvis skjult i lipid-dobbeltlaget. Transmembranproteiner har en spesialisert organisering av aminosyrer i sin primære sekvens.
Perifere membranproteiner ligner veldig på løselige, men de er også membranbundet. Spesialiserte cellemembraner har spesialiserte cellefunksjoner. Hvordan påvirker strukturen og funksjonene til cellemembraner kroppen? Funksjonaliteten til hele organismen avhenger av hvordan biologiske membraner er ordnet. Fra intracellulære organeller, ekstracellulære og intercellulære interaksjoner av membraner, skapes strukturene som er nødvendige for organisering og ytelse av biologiske funksjoner. Mange strukturelle og funksjonelle trekk er felles for bakterier, eukaryote celler og innkapslede virus. Alle biologiske membraner er bygget på et lipid-dobbeltlag, som bestemmer tilstedeværelsen av en rekke vanlige egenskaper. Membranproteiner har mange spesifikke funksjoner.
- Kontroll. Plasmamembraner til celler definerer grensene for interaksjonen mellom cellen og omgivelsene.
- Transport. De intracellulære membranene til celler er delt inn i flere funksjonelle blokker med forskjelligeintern sammensetning, som hver støttes av nødvendig transportfunksjon i kombinasjon med kontrollpermeabilitet.
- Signaloverføring. Membranfusjon gir en mekanisme for intracellulær vesikulær varsling og hindrer ulike typer virus fra å komme fritt inn i cellen.
Betydning og konklusjoner
Strukturen av den ytre cellemembranen påvirker hele kroppen. Det spiller en viktig rolle i å beskytte integriteten ved å la bare utvalgte stoffer trenge inn. Det er også en god base for forankring av cytoskjelettet og celleveggen, noe som bidrar til å opprettholde cellens form. Lipider utgjør omtrent 50 % av membranmassen til de fleste celler, selv om dette varierer avhengig av type membran. Strukturen til den ytre cellemembranen til pattedyr er mer kompleks, den inneholder fire hovedfosfolipider. En viktig egenskap ved lipid-dobbeltlag er at de oppfører seg som en todimensjonal væske der individuelle molekyler fritt kan rotere og bevege seg sideveis. Slik fluiditet er en viktig egenskap ved membraner, som bestemmes avhengig av temperatur og lipidsammensetning. På grunn av hydrokarbonringstrukturen spiller kolesterol en rolle i å bestemme fluiditeten til membraner. Den selektive permeabiliteten til biologiske membraner for små molekyler gjør at cellen kan kontrollere og opprettholde sin indre struktur.
Med tanke på strukturen til cellen (cellemembran, kjerne og så videre), kan vi konkludere med atat kroppen er et selvregulerende system som ikke kan skade seg selv uten hjelp utenfra, og som alltid vil lete etter måter å gjenopprette, beskytte og fungere ordentlig hver celle.
