1972 lades teorin fram att ett delvis permeabelt membran omger cellen och utför ett antal viktiga uppgifter, och cellmembranens struktur och funktion är viktiga frågor när det gäller att alla celler i kroppen ska fungera korrekt.. Cellteorin blev utbredd på 1600-talet, tillsammans med mikroskopets uppfinning. Det blev känt att växt- och djurvävnader är sammansatta av celler, men på grund av enhetens låga upplösning var det omöjligt att se några barriärer runt djurcellen. På 1900-talet studerades membranets kemiska natur mer i detalj, man fann att lipider är dess grund.
Struktur och funktion hos cellmembran
Cellmembranet omger cytoplasman hos levande celler och separerar de intracellulära komponenterna fysiskt från den yttre miljön. Svampar, bakterier och växter har också cellväggar som ger skydd och förhindrar passage av stora molekyler. Cellmembran spelar också en roll ibildning av cytoskelettet och vidhäftning till den extracellulära matrisen av andra vitala partiklar. Detta är nödvändigt för att hålla ihop dem och bilda kroppens vävnader och organ. Strukturella egenskaper hos cellmembranet inkluderar permeabilitet. Huvudfunktionen är skydd. Membranet består av ett fosfolipidlager med inbäddade proteiner. Denna del är involverad i processer som celladhesion, jonledning och signaleringssystem och fungerar som en fästyta för flera extracellulära strukturer, inklusive väggen, glykokalyxen och det interna cytoskelettet. Membranet upprätthåller också cellens potential genom att fungera som ett selektivt filter. Den är selektivt permeabel för joner och organiska molekyler och kontrollerar partiklars rörelse.
Biologiska mekanismer som involverar cellmembranet
1. Passiv diffusion: Vissa ämnen (små molekyler, joner), som koldioxid (CO2) och syre (O2), kan diffundera genom plasmamembranet. Skalet fungerar som en barriär för vissa molekyler och joner som kan koncentreras på båda sidor.
2. Transmembrankanal och transportörprotein: Näringsämnen som glukos eller aminosyror måste komma in i cellen, och vissa metabola produkter måste lämna.
3. Endocytos är den process genom vilken molekyler tas upp. En lätt deformation (invagination) skapas i plasmamembranet, där ämnet som ska transporteras sväljs. Det kräverenergi och är därmed en form av aktiv transport.
4. Exocytos: förekommer i olika celler för att avlägsna osmälta rester av ämnen som kommer med endocytos för att utsöndra ämnen som hormoner och enzymer och transportera ämnet helt genom cellbarriären.
Molekylär struktur
Cellmembran är ett biologiskt membran, som huvudsakligen består av fosfolipider och som separerar innehållet i hela cellen från den yttre miljön. Bildningsprocessen sker spontant under normala förhållanden. För att förstå denna process och korrekt beskriva strukturen och funktionerna hos cellmembran, såväl som egenskaper, är det nödvändigt att bedöma arten av fosfolipidstrukturer, som kännetecknas av strukturell polarisering. När fosfolipider i cytoplasmans vattenmiljö når en kritisk koncentration, kombineras de till miceller, som är mer stabila i vattenmiljön.
Membranegenskaper
- Stabilitet. Detta innebär att efter bildandet av membranet är det osannolikt att kollapsa.
- Styrka. Lipidmembranet är tillräckligt tillförlitligt för att förhindra passage av ett polärt ämne; både lösta ämnen (joner, glukos, aminosyror) och mycket större molekyler (proteiner) kan inte passera genom den bildade gränsen.
- Dynamisk karaktär. Detta är kanske den viktigaste egenskapen när man överväger cellens struktur. Cellmembranet kanvara föremål för olika deformationer, kan vikas och böjas utan att kollapsa. Under speciella omständigheter, såsom sammansmältning av vesikler eller knoppning, kan den brytas, men bara tillfälligt. Vid rumstemperatur är dess lipidbeståndsdelar i konstant, kaotisk rörelse och bildar en stabil vätskegräns.
Modell för flytande mosaik
På tal om cellmembranens struktur och funktioner är det viktigt att notera att membranet som en flytande mosaikmodell i modern syn betraktades 1972 av forskarna Singer och Nicholson. Deras teori återspeglar tre huvuddrag i membranstrukturen. Integrala membranproteiner tillhandahåller en mosaikmall för membranet, och de är kapabla till lateral rörelse i planet på grund av lipidorganisationens varierande natur. Transmembranproteiner är också potentiellt mobila. En viktig egenskap hos membranstrukturen är dess asymmetri. Vad är strukturen i en cell? Cellmembran, kärna, proteiner och så vidare. Cellen är livets grundläggande enhet, och alla organismer är uppbyggda av en eller flera celler, var och en med en naturlig barriär som skiljer den från sin omgivning. Denna yttre kant av cellen kallas även plasmamembranet. Den består av fyra olika typer av molekyler: fosfolipider, kolesterol, proteiner och kolhydrater. Den flytande mosaikmodellen beskriver cellmembranets struktur enligt följande: flexibel och elastisk, liknar konsistensen vegetabilisk olja, så att alltde enskilda molekylerna flyter helt enkelt i det flytande mediet, och de kan alla röra sig i sidled inom det skalet. En mosaik är något som innehåller många olika detaljer. I plasmamembranet representeras det av fosfolipider, kolesterolmolekyler, proteiner och kolhydrater.
fosfolipider
Fosfolipider utgör cellmembranets grundstruktur. Dessa molekyler har två distinkta ändar: ett huvud och en svans. Huvudänden innehåller en fosfatgrupp och är hydrofil. Det betyder att det attraheras av vattenmolekyler. Svansen består av väte- och kolatomer som kallas fettsyrakedjor. Dessa kedjor är hydrofoba, de gillar inte att blandas med vattenmolekyler. Denna process liknar vad som händer när du häller vegetabilisk olja i vatten, det vill säga att den inte löser sig i den. De strukturella egenskaperna hos cellmembranet är förknippade med det så kallade lipiddubbelskiktet, som består av fosfolipider. Hydrofila fosfathuvuden är alltid placerade där det finns vatten i form av intracellulär och extracellulär vätska. De hydrofoba svansarna av fosfolipider i membranet är organiserade på ett sådant sätt att de håller dem borta från vatten.
Kolesterol, proteiner och kolhydrater
När folk hör ordet "kolesterol" tycker folk oftast att det är dåligt. Men kolesterol är faktiskt en mycket viktig komponent i cellmembranen. Dess molekyler består av fyra ringar av väte och kolatomer. De är hydrofoba och förekommer bland de hydrofoba svansarna i lipiddubbelskiktet. Deras betydelse ligger ibibehåller konsistensen, de förstärker membranen och förhindrar crossover. Kolesterolmolekyler hindrar också fosfolipidsvansarna från att komma i kontakt och stelna. Detta garanterar smidighet och flexibilitet. Membranproteiner fungerar som enzymer för att påskynda kemiska reaktioner, fungerar som receptorer för specifika molekyler eller transporterar ämnen över cellmembranet.
Kolhydrater, eller sackarider, finns bara på den extracellulära sidan av cellmembranet. Tillsammans bildar de glykokalyxen. Det ger dämpning och skydd till plasmamembranet. Baserat på strukturen och typen av kolhydrater i glykokalyxen kan kroppen känna igen celler och avgöra om de ska finnas där eller inte.
Membranproteiner
Strukturen av cellmembranet i en djurcell kan inte föreställas utan en så betydande komponent som protein. Trots detta kan de vara betydligt sämre i storlek än en annan viktig komponent - lipider. Det finns tre huvudsakliga membranproteiner.
- Integral. De täcker fullständigt dubbelskiktet, cytoplasman och den extracellulära miljön. De utför en transport- och signaleringsfunktion.
- Perifer. Proteiner är fästa vid membranet genom elektrostatiska eller vätebindningar vid deras cytoplasmatiska eller extracellulära ytor. De är inblandade främst som ett sätt att fästa integralproteiner.
- Transmembran. De utför enzymatiska och signalerande funktioner och modulerar även den grundläggande strukturen hos membranets lipid-dubbelskikt.
Biologiska membrans funktioner
Den hydrofoba effekten, som reglerar beteendet hos kolväten i vatten, kontrollerar strukturer som bildas av membranlipider och membranproteiner. Många egenskaper hos membran tilldelas av bärare av lipiddubbelskikt, som utgör grundstrukturen för alla biologiska membran. Integrala membranproteiner är delvis dolda i lipiddubbelskiktet. Transmembranproteiner har en specialiserad organisation av aminosyror i sin primära sekvens.
Perifera membranproteiner är mycket lika lösliga, men de är också membranbundna. Specialiserade cellmembran har specialiserade cellfunktioner. Hur påverkar cellmembranens struktur och funktioner kroppen? Hela organismens funktionalitet beror på hur biologiska membran är ordnade. Från intracellulära organeller, extracellulära och intercellulära interaktioner av membran skapas de strukturer som är nödvändiga för organisering och utförande av biologiska funktioner. Många strukturella och funktionella egenskaper är gemensamma för bakterier, eukaryota celler och inkapslade virus. Alla biologiska membran är byggda på ett lipiddubbelskikt, vilket bestämmer närvaron av ett antal gemensamma egenskaper. Membranproteiner har många specifika funktioner.
- Kontroll. Plasmamembran hos celler definierar gränserna för cellens interaktion med miljön.
- Transport. Cellernas intracellulära membran är uppdelade i flera funktionella block med olikaintern sammansättning, som var och en stöds av den nödvändiga transportfunktionen i kombination med kontrollpermeabilitet.
- Sign altransduktion. Membranfusion tillhandahåller en mekanism för intracellulär vesikulär anmälan och förhindrar olika typer av virus från att fritt komma in i cellen.
Mening och slutsatser
Strukturen av det yttre cellmembranet påverkar hela kroppen. Det spelar en viktig roll för att skydda integriteten genom att endast tillåta utvalda ämnen att tränga in. Det är också en bra bas för att förankra cytoskelettet och cellväggen, vilket hjälper till att bibehålla cellens form. Lipider utgör cirka 50 % av membranmassan i de flesta celler, även om detta varierar beroende på typen av membran. Strukturen hos det yttre cellmembranet hos däggdjur är mer komplex, den innehåller fyra huvudsakliga fosfolipider. En viktig egenskap hos lipiddubbelskikt är att de beter sig som en tvådimensionell vätska där enskilda molekyler fritt kan rotera och röra sig i sidled. Sådan fluiditet är en viktig egenskap hos membran, som bestäms beroende på temperatur och lipidsammansättning. På grund av kolväteringstrukturen spelar kolesterol en roll för att bestämma membranens fluiditet. Den selektiva permeabiliteten hos biologiska membran för små molekyler gör att cellen kan kontrollera och behålla sin inre struktur.
Med tanke på cellens struktur (cellmembran, kärna och så vidare), kan vi dra slutsatsen attatt kroppen är ett självreglerande system som inte kan skada sig själv utan hjälp utifrån och alltid kommer att leta efter sätt att återställa, skydda och fungera korrekt varje cell.
