1972-ben előterjesztették azt az elméletet, miszerint egy részben áteresztő membrán veszi körül a sejtet, és számos létfontosságú feladatot lát el, és a sejtmembránok szerkezete és működése jelentős kérdések a test összes sejtjének megfelelő működése szempontjából.. A sejtelmélet a 17. században terjedt el, a mikroszkóp feltalálásával együtt. Ismertté vált, hogy a növényi és állati szövetek sejtekből állnak, de a készülék alacsony felbontása miatt nem lehetett látni semmilyen akadályt az állati sejt körül. A 20. században a membrán kémiai természetét részletesebben tanulmányozták, kiderült, hogy a lipidek képezik az alapját.
A sejtmembránok szerkezete és funkciója
A sejtmembrán körülveszi az élő sejtek citoplazmáját, fizikailag elválasztva az intracelluláris komponenseket a külső környezettől. A gombák, baktériumok és növények sejtfalakkal is rendelkeznek, amelyek védelmet nyújtanak és megakadályozzák a nagy molekulák átjutását. A sejtmembránok is szerepet játszanaka citoszkeleton kialakulása és más létfontosságú részecskék extracelluláris mátrixához való kapcsolódása. Erre azért van szükség, hogy összetartsák őket, kialakítva a test szöveteit és szerveit. A sejtmembrán szerkezeti jellemzői közé tartozik a permeabilitás. A fő funkció a védelem. A membrán egy foszfolipid rétegből áll, beágyazott fehérjékkel. Ez a rész olyan folyamatokban vesz részt, mint a sejtadhézió, ionvezetés és jelátviteli rendszerek, és rögzítési felületként szolgál számos extracelluláris struktúra számára, beleértve a falat, a glikokalixot és a belső citoszkeletont. A membrán szelektív szűrőként is fenntartja a sejt potenciálját. Szelektíven átereszti az ionokat és a szerves molekulákat, és szabályozza a részecskék mozgását.
A sejtmembránt érintő biológiai mechanizmusok
1. Passzív diffúzió: Egyes anyagok (kis molekulák, ionok), mint például a szén-dioxid (CO2) és az oxigén (O2), átdiffundálhatnak a plazmamembránon. A héj gátként működik bizonyos molekulák és ionok előtt, amelyek mindkét oldalon koncentrálódhatnak.
2. Transzmembráncsatorna és transzporter fehérje: Az olyan tápanyagoknak, mint a glükóz vagy az aminosavak be kell jutniuk a sejtbe, és bizonyos anyagcseretermékeknek el kell távozniuk.
3. Az endocitózis a molekulák felvételének folyamata. A plazmamembránban enyhe deformáció (invagináció) jön létre, melyben a szállítandó anyag lenyelődik. Szükséges hozzáenergia és így az aktív szállítás egyik formája.
4. Exocitózis: különböző sejtekben fordul elő, hogy eltávolítsa az endocitózis által hozott anyagok emésztetlen maradványait, hogy olyan anyagokat választhasson ki, mint a hormonok és enzimek, és az anyagot teljesen átszállítsák a sejtes gáton.
Molekuláris szerkezet
A sejtmembrán egy biológiai membrán, amely főleg foszfolipidekből áll, és elválasztja az egész sejt tartalmát a külső környezettől. A képződési folyamat normál körülmények között spontán módon megy végbe. Ennek a folyamatnak a megértéséhez és a sejtmembránok szerkezetének és funkcióinak, valamint tulajdonságainak helyes leírásához fel kell mérni a foszfolipid struktúrák természetét, amelyekre a szerkezeti polarizáció jellemző. Amikor a citoplazma vízi környezetében a foszfolipidek elérik a kritikus koncentrációt, micellákká egyesülnek, amelyek stabilabbak a vízi környezetben.
Membrán tulajdonságai
- Stabilitás. Ez azt jelenti, hogy a membrán kialakulása után nem valószínű, hogy összeomlik.
- Erő. A lipidmembrán elég megbízható ahhoz, hogy megakadályozza a poláris anyagok átjutását, sem az oldott anyagok (ionok, glükóz, aminosavak), sem a sokkal nagyobb molekulák (fehérjék) nem tudnak átjutni a kialakult határon.
- Dinamikus karakter. Talán ez a legfontosabb tulajdonság, ha figyelembe vesszük a sejt szerkezetét. A sejtmembrán képeskülönböző alakváltozásoknak kitéve, összecsukás nélkül összehajtható és hajlítható. Speciális körülmények között, például hólyagok összeolvadásakor vagy bimbózáskor, eltörhet, de csak átmenetileg. Szobahőmérsékleten lipid összetevői állandó, kaotikus mozgásban vannak, és stabil folyadékhatárt alkotnak.
Liquid Mosaic Model
A sejtmembránok szerkezetéről és funkcióiról szólva fontos megjegyezni, hogy a modern felfogás szerint a membránt folyékony mozaikmodellnek tekintik 1972-ben Singer és Nicholson tudósok. Elméletük a membránszerkezet három fő jellemzőjét tükrözi. Az integrál membránfehérjék mozaik sablont biztosítanak a membrán számára, és a lipid szerveződés változó jellege miatt képesek oldalirányú, síkban történő mozgásra. A transzmembrán fehérjék szintén potenciálisan mobilak. A membránszerkezet fontos jellemzője az aszimmetriája. Mi a sejt felépítése? Sejtmembrán, sejtmag, fehérjék és így tovább. A sejt az élet alapegysége, és minden élőlény egy vagy több sejtből áll, amelyek mindegyikét természetes gát választja el a környezetétől. A sejtnek ezt a külső határát plazmamembránnak is nevezik. Négy különböző típusú molekulából áll: foszfolipidekből, koleszterinből, fehérjékből és szénhidrátokból. A folyékony mozaik modell a következőképpen írja le a sejtmembrán szerkezetét: rugalmas és rugalmas, konzisztenciájában hasonló a növényi olajhoz, így mindenaz egyes molekulák egyszerűen lebegnek a folyékony közegben, és mindannyian képesek oldalirányban mozogni a héjon belül. A mozaik olyan dolog, amely sok különböző részletet tartalmaz. A plazmamembránban foszfolipidek, koleszterinmolekulák, fehérjék és szénhidrátok képviselik.
foszfolipidek
A foszfolipidek alkotják a sejtmembrán alapvető szerkezetét. Ezeknek a molekuláknak két különálló vége van: egy fej és egy farok. A fej vége foszfátcsoportot tartalmaz és hidrofil. Ez azt jelenti, hogy vonzódik a vízmolekulákhoz. A farok hidrogén- és szénatomokból áll, amelyeket zsírsavláncoknak nevezünk. Ezek a láncok hidrofóbok, nem szeretnek vízmolekulákkal keveredni. Ez a folyamat hasonló ahhoz, ami akkor történik, amikor növényi olajat öntünk a vízbe, vagyis nem oldódik fel benne. A sejtmembrán szerkezeti jellemzői az úgynevezett lipid kettős réteghez kapcsolódnak, amely foszfolipidekből áll. A hidrofil foszfátfejek mindig ott helyezkednek el, ahol víz van intracelluláris és extracelluláris folyadék formájában. A foszfolipidek hidrofób farka a membránban úgy van elrendezve, hogy távol tartja őket a víztől.
Koleszterin, fehérjék és szénhidrátok
Amikor az emberek meghallják a „koleszterin” szót, általában azt gondolják, hogy rossz. A koleszterin azonban valójában nagyon fontos összetevője a sejtmembránoknak. Molekulái négy hidrogén- és szénatomgyűrűből állnak. Hidrofóbok, és a lipid kettősréteg hidrofób farkai között fordulnak elő. Jelentőségük abban rejlikA konzisztencia megőrzése érdekében megerősítik a membránokat, megakadályozva a keresztezést. A koleszterinmolekulák megakadályozzák a foszfolipid-farok érintkezését és megkeményedését is. Ez garantálja a folyékonyságot és a rugalmasságot. A membránfehérjék enzimként működnek, felgyorsítják a kémiai reakciókat, receptorként működnek bizonyos molekulák számára, vagy anyagokat szállítanak át a sejtmembránon.
A szénhidrátok vagy szacharidok csak a sejtmembrán extracelluláris oldalán találhatók. Együtt alkotják a glikokalixot. Párnázást és védelmet nyújt a plazmamembránnak. A glikokalixben lévő szénhidrátok szerkezete és típusa alapján a szervezet képes felismerni a sejteket, és eldönteni, hogy ott kell-e lenniük, vagy sem.
Membránfehérjék
Egy állati sejt sejtmembránjának szerkezete nem képzelhető el olyan jelentős komponens nélkül, mint a fehérje. Ennek ellenére méretükben jelentősen kisebbek lehetnek egy másik fontos összetevőnél - a lipideknél. Három fő membránfehérje létezik.
- Integrál. Teljesen lefedik a kétrétegű, a citoplazmát és az extracelluláris környezetet. Közlekedési és jelző funkciót látnak el.
- Periféria. A fehérjék a citoplazmatikus vagy extracelluláris felületükön elektrosztatikus vagy hidrogénkötésekkel kapcsolódnak a membránhoz. Elsősorban az integrált fehérjék kapcsolódási eszközeként vesznek részt.
- Transmembrán. Enzimatikus és jelátviteli funkciókat látnak el, valamint módosítják a membrán lipid kettős rétegének alapvető szerkezetét.
A biológiai membránok funkciói
A hidrofób hatás, amely szabályozza a szénhidrogének viselkedését a vízben, szabályozza a membránlipidek és membránfehérjék által alkotott struktúrákat. A membránok számos tulajdonságát a lipid kettősrétegek hordozói biztosítják, amelyek minden biológiai membrán alapszerkezetét képezik. Az integrál membránfehérjék részben el vannak rejtve a lipid kettős rétegben. A transzmembrán fehérjék elsődleges szekvenciájában az aminosavak speciális szervezete van.
A perifériás membránfehérjék nagyon hasonlóak az oldható fehérjékhez, de ezek is membránhoz kötöttek. A speciális sejtmembránok speciális sejtfunkciókkal rendelkeznek. Hogyan hat a sejtmembránok szerkezete és funkciói a szervezetre? Az egész szervezet működőképessége a biológiai membránok elrendezésétől függ. Az intracelluláris organellumokból, a membránok extracelluláris és intercelluláris kölcsönhatásaiból jönnek létre a biológiai funkciók szervezéséhez és ellátásához szükséges struktúrák. Számos szerkezeti és funkcionális jellemző jellemző a baktériumokra, az eukarióta sejtekre és a burokkal rendelkező vírusokra. Minden biológiai membrán egy lipid kettős rétegre épül, amely számos közös jellemző jelenlétét határozza meg. A membránfehérjéknek számos specifikus funkciója van.
- Irányítás. A sejtek plazmamembránjai határozzák meg a sejt és a környezet közötti kölcsönhatás határait.
- Közlekedés. A sejtek intracelluláris membránja több funkcionális blokkra oszlik, amelyek különbözőbelső összetétel, amelyek mindegyikét támogatja a szükséges transzport funkció a szabályozó permeabilitással kombinálva.
- Jelátvitel. A membránfúzió mechanizmust biztosít az intracelluláris hólyagos értesítéshez, és megakadályozza, hogy különféle vírusok szabadon bejussanak a sejtbe.
Jelentés és következtetések
A külső sejtmembrán szerkezete kihat az egész testre. Fontos szerepet játszik az integritás védelmében, mivel csak a kiválasztott anyagokat engedi behatolni. Jó alap a citoszkeleton és a sejtfal rögzítéséhez is, ami segít a sejt alakjának megőrzésében. A lipidek a legtöbb sejt membrántömegének körülbelül 50%-át teszik ki, bár ez a membrán típusától függően változik. Az emlősök külső sejtmembránjának szerkezete összetettebb, négy fő foszfolipidet tartalmaz. A lipid kettős rétegek fontos tulajdonsága, hogy kétdimenziós folyadékként viselkednek, amelyben az egyes molekulák szabadon foroghatnak és oldalirányban mozoghatnak. Az ilyen folyékonyság a membránok fontos tulajdonsága, amelyet a hőmérséklet és a lipidösszetétel függvényében határoznak meg. A szénhidrogén gyűrűs szerkezete miatt a koleszterin szerepet játszik a membránok folyékonyságának meghatározásában. A biológiai membránok kis molekulákkal szembeni szelektív permeabilitása lehetővé teszi a sejt számára, hogy szabályozza és fenntartsa belső szerkezetét.
A sejt szerkezetét (sejtmembrán, sejtmag stb.) figyelembe véve megállapíthatjuk, hogyhogy a test egy önszabályozó rendszer, amely külső segítség nélkül nem tud kárt tenni önmagában, és mindig keresni fogja az egyes sejtek helyreállításának, védelmének és megfelelő működésének módját.
