Cellmembran - ett strukturellt element i cellen som skyddar den från den yttre miljön. Med hjälp av den interagerar den med det intercellulära rummet och är en del av det biologiska systemet. Dess membran har en speciell struktur som består av ett lipiddubbelskikt, integrala och semi-integrala proteiner. De senare är stora molekyler som utför olika funktioner. Oftast är de involverade i transporten av speciella ämnen, vars koncentration på olika sidor av membranet är noggrant reglerad.
Allmän plan för cellmembranets struktur
Plasmamembranet är en samling av molekyler av fetter och komplexa proteiner. Dess fosfolipider, med sina hydrofila rester, är belägna på motsatta sidor av membranet och bildar ett lipiddubbelskikt. Men deras hydrofoba områden, bestående av fettsyrarester, vänds inåt. Detta gör att du kan skapa en flytande flytande kristallstruktur som ständigt kan ändra form och är i dynamisk jämvikt.
Denna funktion i strukturen gör att du kan begränsa cellen från det intercellulära utrymmet, eftersom membranet norm alt är ogenomträngligt för vatten och alla ämnen som är upplösta i det. Vissa komplexa integralproteiner, semi-integral- och ytmolekyler är nedsänkta i membranets tjocklek. Genom dem interagerar cellen med omvärlden, upprätthåller homeostas och bildar integrerade biologiska vävnader.
Plasmamembranproteiner
Alla proteinmolekyler som finns på ytan eller i tjockleken av plasmamembranet delas in i typer beroende på djupet av deras förekomst. Det finns integrerade proteiner som penetrerar lipiddubbelskiktet, semi-integrala proteiner som har sitt ursprung i den hydrofila regionen av membranet och går utanför, såväl som ytproteiner som ligger på membranets yttre område. Integrala proteinmolekyler genomsyrar plasmalemma på ett speciellt sätt och kan kopplas till receptorapparaten. Många av dessa molekyler genomsyrar hela membranet och kallas transmembran. Resten är förankrade i den hydrofoba delen av membranet och går antingen ut till den inre eller yttre ytan.
Celljonkanaler
Jonkanaler fungerar oftast som integrerade komplexa proteiner. Dessa strukturer är ansvariga för den aktiva transporten av vissa ämnen in i eller ut ur cellen. De består av flera proteinsubenheter och en aktiv plats. När den exponeras för en specifik ligand på det aktiva centret, representerat av en specifik uppsättningaminosyror sker en förändring i jonkanalens konformation. En sådan process gör att du kan öppna eller stänga kanalen och därigenom starta eller stoppa den aktiva transporten av ämnen.
Vissa jonkanaler är öppna för det mesta, men när en signal tas emot från ett receptorprotein eller när en specifik ligand är fäst kan de stängas, vilket stoppar jonströmmen. Denna funktionsprincip kokar ner till det faktum att tills en receptor eller humoral signal tas emot för att stoppa den aktiva transporten av en viss substans, kommer den att utföras. Så snart signalen tas emot bör transporten stoppas.
De flesta av de integrerade proteinerna som fungerar som jonkanaler arbetar för att hämma transport tills en specifik ligand är fäst vid det aktiva stället. Då kommer jontransporten att aktiveras, vilket gör att membranet kan laddas om. Denna algoritm för drift av jonkanaler är typisk för celler av exciterbara mänskliga vävnader.
Typer av inbäddade proteiner
Alla membranproteiner (integral, semi-integral och yta) fyller viktiga funktioner. Det är just på grund av deras speciella roll i cellens liv som de har en viss typ av integration i fosfolipidmembranet. Vissa proteiner, oftare är dessa jonkanaler, måste helt undertrycka plasmalemma för att förverkliga sina funktioner. Då kallas de polytopa, det vill säga transmembrana. Andra är lokaliserade av deras förankringsställe i det hydrofoba stället i fosfolipiddubbelskiktet, och det aktiva stället sträcker sig endast till det inre eller endast till det yttreytan av cellmembranet. Då kallas de monotopa. Oftare är de receptormolekyler som tar emot en signal från membranets yta och överför den till en speciell "mellanhand".
Förnyelse av integrerade proteiner
Alla integralmolekyler penetrerar fullständigt det hydrofoba området och fixeras i det på ett sådant sätt att deras rörelse endast tillåts längs membranet. Däremot är proteinets inträngning i cellen, precis som den spontana lossningen av proteinmolekylen från cytolemma, omöjlig. Det finns en variant där de integrerade proteinerna i membranet kommer in i cytoplasman. Det är associerat med pinocytos eller fagocytos, det vill säga när en cell fångar en fast eller vätska och omger den med ett membran. Den dras sedan inuti tillsammans med proteinerna inbäddade i den.
Det här är naturligtvis inte det mest effektiva sättet att utbyta energi i cellen, eftersom alla proteiner som tidigare fungerat som receptorer eller jonkanaler kommer att smältas av lysosomen. Detta kommer att kräva deras nya syntes, för vilken en betydande del av makroergernas energireserver kommer att användas. Men under "exploateringen" av molekylerna av jonkanaler eller receptorer skadas ofta, upp till att delar av molekylen lossnar. Detta kräver också deras resyntes. Därför är fagocytos, även om den inträffar med splittringen av dess egna receptormolekyler, också ett sätt för deras ständiga förnyelse.
Hydrofobisk interaktion av integrerade proteiner
Som det varsom beskrivs ovan är integrala membranproteiner komplexa molekyler som verkar ha fastnat i det cytoplasmatiska membranet. Samtidigt kan de simma fritt i det och röra sig längs plasmalemma, men de kan inte bryta sig loss från det och komma in i det intercellulära utrymmet. Detta förverkligas på grund av särdragen hos den hydrofoba interaktionen av integrala proteiner med membranfosfolipider.
Aktiva centra av integrala proteiner finns antingen på den inre eller yttre ytan av lipiddubbelskiktet. Och det fragmentet av makromolekylen, som är ansvarigt för tät fixering, är alltid beläget bland de hydrofoba områdena av fosfolipider. På grund av interaktion med dem förblir alla transmembranproteiner alltid i cellmembranets tjocklek.
Funktioner hos integrala makromolekyler
Vilket som helst integr alt membranprotein har ett ankarställe som är beläget bland de hydrofoba resterna av fosfolipider och ett aktivt centrum. Vissa molekyler har bara ett aktivt centrum och är belägna på den inre eller yttre ytan av membranet. Det finns också molekyler med flera aktiva platser. Allt detta beror på de funktioner som utförs av integrala och perifera proteiner. Deras första funktion är aktiv transport.
Proteinmakromolekyler, som är ansvariga för passage av joner, består av flera underenheter och reglerar jonströmmen. Norm alt kan plasmamembranet inte passera hydratiserade joner, eftersom det är en lipid av naturen. Närvaron av jonkanaler, som är integrerade proteiner, tillåter joner att tränga in i cytoplasman och ladda cellmembranet. Detta är huvudmekanismen för uppkomsten av membranpotentialen hos exciterbara vävnadsceller.
Receptormolekyler
Den andra funktionen hos integralmolekyler är receptorfunktion. Ett lipiddubbelskikt av membranet implementerar en skyddande funktion och begränsar helt cellen från den yttre miljön. Men på grund av närvaron av receptormolekyler, som representeras av integrala proteiner, kan cellen ta emot signaler från omgivningen och interagera med den. Ett exempel är kardiomyocytadrenalreceptorn, celladhesionsproteinet, insulinreceptorn. Ett särskilt exempel på ett receptorprotein är bakteriohodopsin, ett speciellt membranprotein som finns i vissa bakterier och som gör att de kan svara på ljus.
Intercellulära interaktionsproteiner
Den tredje gruppen av funktioner hos integrala proteiner är implementeringen av intercellulära kontakter. Tack vare dem kan en cell ansluta sig till en annan, vilket skapar en kedja av informationsöverföring. Nexus fungerar enligt denna mekanism - gap junctions mellan kardiomyocyter, genom vilka hjärtrytmen överförs. Samma funktionsprincip observeras i synapser, genom vilka en impuls överförs i nervvävnader.
Genom integrala proteiner kan celler också skapa en mekanisk koppling, vilket är viktigt vid bildandet av en integrerad biologisk vävnad. Integrerade proteiner kan också spela rollen som membranenzymer och delta i överföringen av energi, inklusive nervimpulser.
