Plazma membrán: Definíció, felépítés és funkció (ábrával)

A plazmamembrán egy védőgát, amely körülveszi a sejt belsejét. Más néven sejt membrán, ez a szerkezet félporózus, és bizonyos molekulákat enged be és be a sejtből. Határként szolgál azáltal, hogy a sejt tartalmát bent tartja, és megakadályozza a kiömlést.

Mindkét prokarióta és eukarióta sejtek plazmamembránjaik vannak, de a membránok különböző élőlények között változnak. Általában a plazmamembránok foszfolipidekből és fehérjékből állnak.

Foszfolipidek képezik a plazmamembrán alapját. A foszfolipid alapvető szerkezete a hidrofób (víztől való) farok és a hidrofil (vízszerető) fej. A foszfolipid egy glicerinből és egy negatív töltésű foszfátcsoportból áll, amelyek mind a fejet alkotják, mind két zsírsavból, amelyek nem hordoznak töltést.

Annak ellenére, hogy két zsírsav van összekapcsolva a fejjel, egy "farokként" vannak összeillesztve. Ezek a hidrofil és hidrofób végek lehetővé teszik a kétrétegű hogy kialakuljon a plazmamembránban. A kétrétegű két foszfolipidréteg van elrendezve, farkukkal belül és fejük kívül.

A folyékony mozaik modell elmagyarázza a sejtmembrán működését és felépítését.

Először is, a membrán mozaiknak tűnik, mivel különböző molekulák vannak benne, például foszfolipidek és fehérjék. Másodszor, a membrán folyékony, mert a molekulák mozoghatnak. A teljes modell azt mutatja, hogy a membrán nem merev és képes változni.

A sejtmembrán dinamikus, és molekulái gyorsan mozoghatnak. Sejtek bizonyos anyagok molekuláinak számának növelésével vagy csökkentésével szabályozhatja membránjainak folyékonyságát.

Fontos megjegyezni, hogy a különböző zsírsavak alkotják a foszfolipideket. A két fő típus az telített és telítetlen zsírsavak.

A telített zsírsavaknak nincs kettős kötése, ehelyett a szénnel a hidrogénkötések maximális száma van. A telített zsírsavakban csak egyetlen kötés jelenléte megkönnyíti a foszfolipidek szoros egymásba csomagolását.

Másrészt a telítetlen zsírsavaknak vannak kettős kötései a szénatomok között, ezért nehezebb őket összecsomagolni. Kettős kötéseik összekapcsolódnak a láncokban, és befolyásolják a plazmamembrán folyékonyságát. A kettős kötések több teret hoznak létre a membrán foszfolipidjei között, így egyes molekulák könnyebben át tudnak haladni.

A telített zsírok inkább szobahőmérsékleten szilárdak, míg a telítetlen zsírsavak szobahőmérsékleten folyékonyak. A konyhában előforduló telített zsír gyakori példája a vaj.

A telítetlen zsírokra példa a folyékony olaj. A hidrogénezés olyan kémiai reakció, amelynek eredményeként a folyékony olaj szilárd anyaggá válhat, mint a margarin. Részleges hidrogénezéssel az olajmolekulák egy része telített zsírokká alakul.

•••Dana Chen | Tudományosság

A telítetlen zsírokat további két kategóriára oszthatja: cisz-telítetlen zsírokra és transz-telítetlen zsírokra. A cisz-telítetlen zsírok két hidrogénnel rendelkeznek a kettős kötés ugyanazon oldalán.

Azonban, transz-telítetlen zsírok a kettős kötés ellentétes oldalán két hidrogén van. Ez nagy hatással van a molekula alakjára. A cisz-telítetlen zsírok és a telített zsírok természetesen előfordulnak, de a transz-telítetlen zsírok a laboratóriumban jönnek létre.

Az elmúlt években hallhatott a transzzsírok fogyasztásával kapcsolatos egészségügyi problémákról. A transz-telítetlen zsíroknak is nevezik az élelmiszer-gyártók a transz-zsírokat részleges hidrogénezéssel hozzák létre. A kutatások nem mutatták ki, hogy az emberek rendelkeznek a enzimek szükséges a transz-zsírok metabolizálásához, így ezek fogyasztása növelheti a szív- és érrendszeri betegségek és a cukorbetegség kialakulásának kockázatát.

A koleszterin egy másik fontos molekula, amely befolyásolja a plazmamembrán folyékonyságát.

A koleszterin egy szteroid ami természetesen előfordul a membránban. Négy összekapcsolt széngyűrűvel és rövid farokkal rendelkezik, és véletlenszerűen eloszlik a plazmamembránon. Ennek a molekulának a fő feladata, hogy segítse a foszfolipidek összetartását, hogy azok ne kerüljenek túl messze egymástól.

Ugyanakkor a koleszterin biztosítja a szükséges távolságot a foszfolipidek között, és megakadályozza, hogy olyan szorosan összepakolják őket, hogy fontos gázok nem juthatnak be. Lényegében a koleszterin segíthet szabályozni azt, ami elhagyja és belép a sejtbe.

Az esszenciális zsírsavak, mint például az omega-3, a plazma membrán részét képezik, és befolyásolhatják a folyékonyságot is. Megtalálható olyan ételekben, mint a zsíros hal, az omega-3 zsírsavak az étrend elengedhetetlen részei. Miután megette őket, a teste omega-3-at adhat a sejtmembránhoz, beépítve őket a foszfolipid kétrétegű.

Az omega-3 zsírsavak befolyásolhatják a membrán fehérje aktivitását és módosíthatják a génexpressziót.

A plazmamembrán különböző típusú fehérjékkel rendelkezik. Néhányan ennek az akadálynak a felszínén vannak, míg mások be vannak ágyazva. A fehérjék csatornákként vagy receptorokként működhetnek a sejt számára.

Integrált membránfehérjék a foszfolipid kétréteg belsejében helyezkednek el. Legtöbbjük transzmembrán fehérje, ami azt jelenti, hogy részeik a kétréteg mindkét oldalán láthatók, mert kilógnak.

Általában az integrált fehérjék segítik a nagyobb molekulák, például a glükóz szállítását. Más integrált fehérjék az ionok csatornájaként működnek.

Ezeknek a fehérjéknek olyan poláris és nem poláros régiói vannak, amelyek hasonlóak a foszfolipidekben találhatókhoz. Másrészt perifériás fehérjék találhatók a felszínen a foszfolipid kétréteg. Néha az integrált fehérjékhez kapcsolódnak.

A sejtekben a citoszkeleton nevű szálak hálózata van, amelyek struktúrát biztosítanak. A citoszkeleton általában közvetlenül a sejtmembrán alatt létezik és kölcsönhatásba lép vele. A citoszkeleton fehérjék is vannak, amelyek támogatják a plazmamembránt.

Például az állati sejtekben aktinszálak vannak, amelyek hálózatként működnek. Ezek az izzószálak összekötő fehérjék révén kapcsolódnak a plazmamembránhoz. A sejteknek a citoszkeletonra van szükségük a strukturális támogatáshoz és a károsodás megelőzéséhez.

A foszfolipidekhez hasonlóan a fehérjék hidrofil és hidrofób régióval rendelkeznek, amelyek megjósolják elhelyezkedésüket a sejtmembránban.

Például a transzmembrán fehérjéknek vannak olyan részei, amelyek hidrofilek és hidrofóbak, tehát a a hidrofób részek áthaladhatnak a membránon és kölcsönhatásba léphetnek a hidrofób farokkal foszfolipidek.

A plazmamembrán tartalmaz néhány szénhidrátot. Glikoproteinek, amelyek egyfajta fehérje, amelyhez szénhidrát van kötve, léteznek a membránban. Általában a glikoproteinek integrált membránfehérjék. A glikoproteinek szénhidrátjai segítik a sejtek felismerését.

Glikolipidek lipidek (zsírok), amelyekhez szénhidrátok kapcsolódnak, és a plazmamembrán részét képezik. Hidrofób lipidfarkuk és hidrofil szénhidrátfejük van. Ez lehetővé teszi számukra, hogy kölcsönhatásba lépjenek a foszfolipid kétréteggel és ahhoz kötődjenek.

Általában segítenek stabilizálni a membránt, és receptorokként vagy szabályozóként működve segíthetnek a sejtek kommunikációjában.

Ezeknek a szénhidrátoknak az egyik fontos jellemzője, hogy hasonlóan viselkednek azonosító címkék a sejtmembránon, és ez szerepet játszik az immunitásban. A glikoproteinek és a glikolipidek szénhidrátjai képezik a sejt körül az immunrendszer szempontjából fontos glikokalixot. A glycocalyx, más néven pericelluláris mátrix, homályos megjelenésű bevonat.

Sok sejt, beleértve az emberi és a baktérium sejteket, rendelkezik ilyen típusú bevonattal. Emberekben a glycocalyx minden emberben egyedülálló a következtében gének, így az immunrendszer azonosító rendszerként használhatja a bevonatot. Az immunsejtjei felismerik a rátok tartozó bevonatot, és nem támadják meg a saját sejtjeit.

A plazmamembránnak más szerepei vannak, mint például a szállítás a molekulák és a sejtek közötti kommunikáció. A membrán lehetővé teszi a cukrok, ionok, aminosavak, a víz, a gázok és más molekulák bejutnak a sejtbe vagy elhagyják azt. Nem csak ezeknek az anyagoknak az átjutását ellenőrzi, hanem azt is, hogy hányan mozoghatnak.

A molekulák polaritása segít meghatározni, hogy bejuthatnak-e vagy elhagyhatják-e a sejtet.

Például, nem poláris a molekulák közvetlenül átmehetnek a foszfolipid kétrétegen, de poláris az átjutáshoz a fehérje csatornákat kell használniuk. Az oxigén, amely nem poláros, átmehet a kétrétegen, míg a cukroknak a csatornákat kell használniuk. Ez szelektív anyagtranszportot hoz létre a cellába és a cellából.

A plazmamembránok szelektív permeabilitása nagyobb kontrollt biztosít a sejteknek. A molekulák mozgása ezen a gáton két kategóriára oszlik: passzív és aktív szállítás. A passzív transzporthoz nem szükséges, hogy a sejt energiát használjon a molekulák mozgatásához, de az aktív transzporthoz a felhasználott energia származik adenozin-trifoszfát (ATP).

Diffúzió és ozmózis a passzív szállítás példái. Ban ben megkönnyítette a diffúziót, a plazmamembránban lévő fehérjék elősegítik a molekulák mozgását. Általában a passzív szállítás magában foglalja az anyagok mozgását magas koncentrációtól alacsony koncentrációig.

Például, ha egy sejtet nagy oxigénkoncentráció vesz körül, akkor az oxigén szabadon mozoghat a kétrétegen keresztül a sejt belsejében alacsonyabb koncentrációig.

Aktiv szállitás a sejtmembránon keresztül történik, és általában az e rétegbe ágyazott fehérjéket foglalja magában. Ez a fajta transzport lehetővé teszi a sejtek számára, hogy a koncentrációgradienssel szemben működjenek, ami azt jelenti, hogy alacsony koncentrációból magas koncentrációba tudják mozgatni a dolgokat.

Energiát igényel ATP formájában.

A plazmamembrán segíti a sejtek közötti kommunikációt is. Ez magában foglalhatja a membrán szénhidrátjait, amelyek kilógnak a felszínen. Megkötő helyeik vannak, amelyek lehetővé teszik sejtjelzés. Az egyik sejt membránjának szénhidrátjai kölcsönhatásba léphetnek a másik sejt szénhidrátjaival.

A plazmamembrán fehérjéi szintén segíthetik a kommunikációt. A transzmembrán fehérjék receptorokként működnek és kötődhetnek a jelző molekulákhoz.

Mivel a jelző molekulák általában túl nagyok ahhoz, hogy bejussanak a sejtbe, a fehérjékkel való kölcsönhatásuk elősegíti a válaszok kialakulását. Ez akkor történik, amikor a fehérje megváltozik a szignálmolekulával való kölcsönhatás miatt, és elindítja a reakció láncolatát.

Bizonyos esetekben a sejt membránreceptorait a szervezet ellen használják a fertőzésre. Például az emberi immunhiányos vírus (HIV) felhasználhatja a sejt saját receptorait a sejtbe való bejutáshoz és megfertőzéséhez.

HIV külsején olyan glikoprotein-vetületek vannak, amelyek illeszkednek a sejtfelületek receptoraihoz. A vírus képes megkötni ezeket a receptorokat és bejutni.

Egy másik példa arra, hogy a marker fehérjék mennyire fontosak a sejtfelszínen, emberben láthatók vörös vérsejtek. Segítenek meghatározni, hogy van-e A, B, AB vagy O vércsoport. Ezeket a markereket antigéneknek hívják, és segítik a testet a saját vérsejtjeinek felismerésében.

Eukarióták nincs sejtfala, ezért a plazmamembrán az egyetlen, ami megakadályozza az anyagok bejutását vagy elhagyását a sejtbe. Azonban, prokarióták és a növényeknek egyaránt van sejtfalak és a plazmamembránok. Csak egy plazmamembrán jelenléte teszi lehetővé az eukarióta sejtek rugalmasságát.

A plazmamembrán vagy a sejtmembrán a védőbevonat az eukariótákban és prokariótákban lévő sejt számára. Ennek a gátnak pórusai vannak, ezért egyes molekulák bejuthatnak vagy kiléphetnek a sejtekből. A foszfolipid kétréteg fontos szerepet játszik a sejtmembrán alapjaként. A membránban található koleszterin és fehérjék is. A szénhidrátok általában kötődnek a fehérjékhez vagy a lipidekhez, de döntő szerepet játszanak az immunitásban és a sejtek kommunikációjában.

A sejtmembrán a folyadékszerkezet hogy mozog és változik. Mozaiknak tűnik a különböző beágyazott molekulák miatt. A plazmamembrán támogatást nyújt a sejt számára, miközben segíti a sejtek jelzését és szállítását.