Τα εγκεφαλικά κύτταρα είναι ένας τύπος νευρώνα ή νευρικό κύτταρο. Υπάρχουν επίσης διάφοροι τύποι εγκεφαλικών κυττάρων. Όμως όλοι οι νευρώνες είναι κύτταρα, και όλα τα κύτταρα σε οργανισμούς που έχουν νευρικά συστήματα έχουν πολλά χαρακτηριστικά. Στην πραγματικότητα, όλα κύτταρα, ανεξάρτητα από το αν είναι μονοκύτταρα βακτήρια ή ανθρώπινα όντα, έχουν μερικά κοινά χαρακτηριστικά.
Ένα βασικό χαρακτηριστικό όλων των κυττάρων είναι ότι έχουν διπλή μεμβράνη πλάσματος, ονομάζεται κυτταρική μεμβράνη, περιβάλλει ολόκληρο το κελί. Ένα άλλο είναι ότι έχουν κυτόπλασμα στο εσωτερικό της μεμβράνης, σχηματίζοντας το μεγαλύτερο μέρος της κυτταρικής μάζας. Ένα τρίτο είναι ότι έχουν ριβοσώματα, πρωτεϊνικές δομές που συνθέτουν όλες τις πρωτεΐνες που παράγονται από το κύτταρο. Ένα τέταρτο είναι ότι περιλαμβάνουν γενετικό υλικό με τη μορφή DNA.
Οι κυτταρικές μεμβράνες, όπως σημειώνεται, αποτελούνται από διπλή μεμβράνη πλάσματος. Το «διπλό» προέρχεται από το γεγονός ότι η κυτταρική μεμβράνη λέγεται επίσης ότι αποτελείται από α
διπλοστιβάδα φωσφολιπιδίου, με το «bi-» να είναι πρόθεμα που σημαίνει «δύο». Αυτή η διλιπιδική μεμβράνη, όπως καλείται επίσης μερικές φορές, έχει πολλές βασικές λειτουργίες εκτός από την προστασία του κυττάρου στο σύνολό του.Βασικά στοιχεία κυττάρων
Όλοι οι οργανισμοί αποτελούνται από κύτταρα. Όπως σημειώθηκε, ο αριθμός των κυττάρων ενός οργανισμού ποικίλλει ευρέως από είδος σε είδος, και ορισμένα μικρόβια περιλαμβάνουν μόνο ένα μόνο κύτταρο. Σε κάθε περίπτωση, τα κύτταρα είναι τα δομικά στοιχεία της ζωής με την έννοια ότι είναι οι μικρότερες μεμονωμένες μονάδες ζωντανά πράγματα που διαθέτουν όλες τις ιδιότητες που σχετίζονται με τη ζωή, π.χ. μεταβολισμό, αναπαραγωγή και ούτω καθεξής.
Όλοι οι οργανισμοί μπορούν να χωριστούν σε προκαρυώτες και ευκαρυώτες. Πρ* Οκαρυώτες* είναι σχεδόν όλα μονοκύτταρα και περιλαμβάνουν τις πολλές ποικιλίες βακτηρίων που ζουν στον πλανήτη. Ευκαρυώτες είναι σχεδόν όλα πολυκύτταρα και έχουν κύτταρα με μια σειρά εξειδικευμένων χαρακτηριστικών που δεν διαθέτουν προκαρυωτικά κύτταρα.
Όλα τα κύτταρα, όπως αναφέρθηκε, έχουν ριβοσώματα, κυτταρική μεμβράνη, DNA (δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ) και κυτταρόπλασμα, ένα μέσο που μοιάζει με γέλη εντός των κυττάρων στο οποίο μπορούν να εμφανιστούν αντιδράσεις και τα σωματίδια μπορούν να κινηθούν.
Τα ευκαρυωτικά κύτταρα έχουν το DNA τους εγκλεισμένο σε έναν πυρήνα, ο οποίος περιβάλλεται από μια δική του φωσφολιπιδική διπλή στιβάδα που ονομάζεται πυρηνικός φάκελος.
Περιέχουν επίσης οργανίδια, οι οποίες είναι δομές που συνδέονται με μια διπλή μεμβράνη πλάσματος, όπως η ίδια η κυτταρική μεμβράνη και έχουν ειδικές λειτουργίες. Για παράδειγμα, μιτοχόνδρια είναι υπεύθυνα για τη διεξαγωγή αερόβιας αναπνοής εντός των κυττάρων παρουσία οξυγόνου.
Η κυτταρική μεμβράνη
Είναι ευκολότερο να κατανοήσετε τη δομή της κυτταρικής μεμβράνης εάν φαντάζεστε να την βλέπετε σε διατομή. Αυτή η προοπτική σάς επιτρέπει να "βλέπετε" και τις δύο αντίθετες μεμβράνες πλάσματος της διπλής στιβάδας, το κενό μεταξύ τους αυτά, και τα υλικά που αναπόφευκτα πρέπει να περάσουν μέσα ή έξω από το κελί μέσω της μεμβράνης από μερικούς που σημαίνει.
Τα μεμονωμένα μόρια που αποτελούν το μεγαλύτερο μέρος της κυτταρικής μεμβράνης ονομάζονται γλυκοφωσφολιπίδιαή, πιο συχνά, μόνο φωσφολιπίδια. Αυτά είναι κατασκευασμένα από συμπαγείς, φωσφορικές "κεφαλές" που είναι υδρόφιλο ("αναζήτηση νερού") και δείξτε προς το εξωτερικό της μεμβράνης σε κάθε πλευρά, και ένα ζευγάρι μακρών λιπαρών οξέων που είναι υδροφόβος ("φοβούνται το νερό") και αντιμετωπίζουν ο ένας τον άλλον. Αυτή η διάταξη σημαίνει ότι αυτές οι κεφαλές αντιμετωπίζουν το εξωτερικό του κυττάρου από τη μία πλευρά και το κυτόπλασμα από την άλλη.
Τα φωσφορικά και λιπαρά οξέα σε κάθε μόριο ενώνονται από μια περιοχή γλυκερόλης, ακριβώς όπως ένα τριγλυκερίδιο (διατροφικό λίπος) αποτελείται από λιπαρά οξέα συνδεδεμένα με τη γλυκερόλη. Τα τμήματα φωσφορικών έχουν συχνά επιπρόσθετα συστατικά στην επιφάνεια, και άλλες πρωτεΐνες και υδατάνθρακες βρίσκονται επίσης στην κυτταρική μεμβράνη. αυτά θα περιγραφούν σύντομα.
- Το στρώμα λιπιδίων στο εσωτερικό είναι το μόνο πραγματικό διπλό στρώμα στο μείγμα κυτταρικής μεμβράνης, επειδή εδώ, υπάρχουν δύο διαδοχικές τομές μεμβράνης που αποτελούνται σχεδόν αποκλειστικά από ουρές λιπιδίων. Ένα σύνολο ουρών από τα φωσφολιπίδια στο μισό της διπλής στιβάδας και ένα σύνολο ουρών από τα φωσφολιπίδια στο άλλο μισό της διπλής στιβάδας.
Λειτουργίες Lipid Bilayer
Μια λειτουργία διπλής στιβάδας λιπιδίων, σχεδόν εξ ορισμού, είναι η προστασία του κυττάρου από απειλές από το εξωτερικό. Η μεμβράνη είναι ημιπερατή, που σημαίνει ότι ορισμένες ουσίες μπορούν να περάσουν, ενώ άλλες απαγορεύεται η είσοδος ή η έξοδος εντελώς.
Μικρά μόρια, όπως νερό και οξυγόνο, μπορούν να διαχέονται εύκολα μέσω της μεμβράνης. Άλλα μόρια, ιδίως εκείνα που φέρουν ηλεκτρικό φορτίο (δηλαδή, ιόντα), νουκλεϊκά οξέα (DNA ή το σχετικό του, ριβονουκλεϊκό οξύ ή RNA) και σάκχαρα μπορούν επίσης να περάσουν, αλλά απαιτούν τη βοήθεια πρωτεϊνών μεταφοράς μεμβράνης για να συμβεί αυτό.
Αυτές οι πρωτεΐνες μεταφοράς είναι εξειδικευμένες, που σημαίνει ότι έχουν σχεδιαστεί για να βοσκοποιούν μόνο έναν συγκεκριμένο τύπο μορίου μέσω του φράγματος. Αυτό απαιτεί συχνά μια είσοδο ενέργειας με τη μορφή ATP (τριφωσφορική αδενοσίνη). Όταν τα μόρια πρέπει να κινούνται έναντι μιας ισχυρότερης βαθμίδας συγκέντρωσης, απαιτείται ακόμη περισσότερο ATP από το συνηθισμένο.
Πρόσθετα συστατικά του Bilayer
Τα περισσότερα από τα μη φωσφολιπιδικά μόρια στην κυτταρική μεμβράνη είναι διαμεμβρανικές πρωτεΐνες. Αυτές οι δομές εκτείνονται και στα δύο στρώματα της διπλής στιβάδας (εξ ου και «διαμεμβράνης»). Πολλές από αυτές είναι πρωτεΐνες μεταφοράς, οι οποίες σε ορισμένες περιπτώσεις σχηματίζουν ένα κανάλι αρκετά μεγάλο για να περάσει το συγκεκριμένο μόριο που συναντάται.
Άλλες διαμεμβρανικές πρωτεΐνες περιλαμβάνουν υποδοχείς, τα οποία στέλνουν σήματα στο εσωτερικό του κυττάρου σε απόκριση στην ενεργοποίηση από μόρια στο εξωτερικό του κυττάρου · ένζυμα, που συμμετέχουν σε χημικές αντιδράσεις · και άγκυρες, τα οποία συνδέουν φυσικά συστατικά έξω από το κελί με εκείνα στο κυτόπλασμα.
Μεταφορά κυτταρικής μεμβράνης
Χωρίς τρόπο μεταφοράς των ουσιών μέσα και έξω από το κύτταρο, το κύτταρο θα εξαντλούσε γρήγορα την ενέργεια και επίσης δεν θα μπορούσε να αποβάλει μεταβολικά απόβλητα. Και τα δύο σενάρια, φυσικά, δεν είναι συμβατά με τη ζωή.
Η αποτελεσματικότητα της μεταφοράς μεμβράνης εξαρτάται από τρεις βασικούς παράγοντες: η διαπερατότητα της μεμβράνης, η διαφορά συγκέντρωσης ενός δεδομένου μορίου μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού, και το μέγεθος και το φορτίο (εάν υπάρχει) του υπό εξέταση μορίου.
Παθητική μεταφορά (απλή διάχυση) εξαρτάται μόνο από τους δύο τελευταίους παράγοντες, καθώς μόρια που εισέρχονται ή εξέρχονται από τα κύτταρα με αυτό το μέσο μπορούν εύκολα να περάσουν από τα κενά μεταξύ φωσφολιπίδια. Επειδή δεν φέρουν φορτίο, τείνουν να ρέουν προς τα μέσα ή προς τα έξω έως ότου η συγκέντρωση να είναι η ίδια και στις δύο πλευρές της διπλής στιβάδας.
Σε διευκόλυνση της διάχυσηςισχύουν οι ίδιες αρχές, αλλά απαιτούνται πρωτεΐνες μεμβράνης για να δημιουργηθεί αρκετός χώρος ώστε τα μη φορτισμένα μόρια να ρέουν μέσω της μεμβράνης κάτω από τη βαθμίδα συγκέντρωσης. Αυτές οι πρωτεΐνες μπορούν να ενεργοποιηθούν είτε με την απλή παρουσία του μορίου "χτύπημα στην πόρτα" είτε με αλλαγές στην τάση τους που προκαλούνται από την άφιξη ενός νέου μορίου.
Σε ενεργή μεταφορά, απαιτείται ενέργεια γιατί η κίνηση του μορίου είναι αντίθετη με τη συγκέντρωση ή την ηλεκτροχημική βαθμίδα. Ενώ το ATP είναι η πιο κοινή πηγή ενέργειας για διαμεμβρανικές πρωτεΐνες μεταφοράς, μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ελαφριά ενέργεια και ηλεκτροχημική ενέργεια.
Το εμπόδιο αίματος-εγκεφάλου
Ο εγκέφαλος είναι ένα ειδικό όργανο και ως εκ τούτου προστατεύεται ειδικά. Αυτό σημαίνει ότι εκτός από τους μηχανισμούς που περιγράφονται, τα εγκεφαλικά κύτταρα έχουν ένα μέσο πιο αυστηρού ελέγχου της εισόδου του ουσίες, οι οποίες είναι απαραίτητες για τη διατήρηση οποιασδήποτε συγκέντρωσης ορμονών, νερού και θρεπτικών συστατικών που απαιτείται χρόνος. Αυτό το σχήμα ονομάζεται φράγμα αίματος-εγκεφάλου.
Αυτό επιτυγχάνεται σε μεγάλο βαθμό χάρη στον τρόπο κατασκευής των μικρών αιμοφόρων αγγείων που εισέρχονται στον εγκέφαλο. Το άτομο αιμοφόρο αγγείο κύτταρα, που ονομάζονται ενδοθηλιακά κύτταρα, συσκευάζονται ασυνήθιστα κοντά μεταξύ τους, σχηματίζοντας αυτό που είναι γνωστό ως σφιχτές διασταυρώσεις. Μόνο υπό ορισμένες συνθήκες χορηγείται στα περισσότερα μόρια διέλευση μεταξύ αυτών των ενδοθηλιακών κυττάρων στον εγκέφαλο.