Cellemembran - et strukturelt element i cellen, der beskytter den mod det ydre miljø. Ved hjælp af det interagerer det med det intercellulære rum og er en del af det biologiske system. Dens membran har en speciel struktur bestående af et lipid-dobbeltlag, integrale og semi-integrale proteiner. Sidstnævnte er store molekyler, der udfører forskellige funktioner. Oftest er de involveret i transporten af specielle stoffer, hvis koncentration på forskellige sider af membranen er nøje reguleret.
Generel plan for cellemembranstrukturen
Plasmamembranen er en samling af molekyler af fedtstoffer og komplekse proteiner. Dens phospholipider, med deres hydrofile rester, er placeret på modsatte sider af membranen og danner et lipid-dobbeltlag. Men deres hydrofobe områder, der består af fedtsyrerester, er vendt indad. Dette giver dig mulighed for at skabe en flydende flydende krystalstruktur, der konstant kan ændre form og er i dynamisk ligevægt.
Denne funktion af strukturen giver dig mulighed for at begrænse cellen fra det intercellulære rum, fordi membranen norm alt er uigennemtrængelig for vand og alle stoffer, der er opløst i den. Nogle komplekse integrerede proteiner, semi-integrale og overflademolekyler er nedsænket i tykkelsen af membranen. Gennem dem interagerer cellen med omverdenen, opretholder homeostase og danner integrerede biologiske væv.
Plasmamembranproteiner
Alle proteinmolekyler, der er placeret på overfladen eller i tykkelsen af plasmamembranen, er opdelt i typer afhængigt af dybden af deres forekomst. Der er integrerede proteiner, der trænger ind i lipid-dobbeltlaget, semi-integrale proteiner, der stammer fra den hydrofile region af membranen og går udenfor, såvel som overfladeproteiner placeret på det ydre område af membranen. Integrale proteinmolekyler gennemtrænger plasmalemmaet på en særlig måde og kan forbindes med receptorapparatet. Mange af disse molekyler gennemtrænger hele membranen og kaldes transmembrane. Resten er forankret i den hydrofobe del af membranen og går enten ud til den indre eller ydre overflade.
Cellionkanaler
Oftest fungerer ionkanaler som integrerede komplekse proteiner. Disse strukturer er ansvarlige for den aktive transport af visse stoffer ind i eller ud af cellen. De består af flere proteinunderenheder og et aktivt sted. Når den udsættes for en specifik ligand på det aktive center, repræsenteret ved et specifikt sætaminosyrer, er der en ændring i konformationen af ionkanalen. En sådan proces giver dig mulighed for at åbne eller lukke kanalen og derved starte eller stoppe den aktive transport af stoffer.
Nogle ionkanaler er åbne det meste af tiden, men når der modtages et signal fra et receptorprotein, eller når en specifik ligand er knyttet, kan de lukke og stoppe ionstrømmen. Dette operationsprincip koger ned til det faktum, at indtil der modtages en receptor eller et humor alt signal for at stoppe den aktive transport af et bestemt stof, vil det blive udført. Så snart signalet modtages, bør transporten standses.
De fleste af de integrerede proteiner, der fungerer som ionkanaler, arbejder på at hæmme transport, indtil en specifik ligand er knyttet til det aktive sted. Herefter aktiveres iontransporten, som gør det muligt at genoplade membranen. Denne algoritme for drift af ionkanaler er typisk for celler af exciterbart humant væv.
Typer af indlejrede proteiner
Alle membranproteiner (integral, semi-integral og overflade) udfører vigtige funktioner. Det er netop på grund af deres særlige rolle i cellens liv, at de har en vis form for integration i fosfolipidmembranen. Nogle proteiner, oftere er disse ionkanaler, skal fuldstændig undertrykke plasmalemmaet for at realisere deres funktioner. Så kaldes de polytopiske, det vil sige transmembrane. Andre er lokaliseret af deres forankringssted i det hydrofobe sted af fosfolipid-dobbeltlaget, og det aktive sted strækker sig kun til det indre eller kun til det eksterneoverfladen af cellemembranen. Så kaldes de monotopiske. Oftere er de receptormolekyler, der modtager et signal fra overfladen af membranen og sender det til en speciel "mellemmand".
Fornyelse af integrerede proteiner
Alle integrale molekyler trænger fuldstændigt ind i det hydrofobe område og er fikseret i det på en sådan måde, at deres bevægelse kun er tilladt langs membranen. Imidlertid er indtrængen af proteinet i cellen, ligesom den spontane løsrivelse af proteinmolekylet fra cytolemmaet, umulig. Der er en variant, hvor de integrerede proteiner i membranen kommer ind i cytoplasmaet. Det er forbundet med pinocytose eller fagocytose, det vil sige, når en celle fanger et fast stof eller væske og omgiver det med en membran. Det trækkes derefter ind sammen med proteinerne indlejret i det.
Det er selvfølgelig ikke den mest effektive måde at udveksle energi i cellen på, fordi alle de proteiner, der tidligere tjente som receptorer eller ionkanaler, vil blive fordøjet af lysosomet. Dette vil kræve deres nye syntese, som en betydelig del af makroergernes energireserver vil blive brugt til. Men under "udnyttelsen" af molekylerne af ionkanaler eller receptorer er ofte beskadiget, op til løsrivelse af sektioner af molekylet. Dette kræver også deres resyntese. Derfor er fagocytose, selv hvis den opstår med opsplitning af dets egne receptormolekyler, også en måde til deres konstante fornyelse.
Hydrofobisk interaktion mellem integrerede proteiner
Som det varbeskrevet ovenfor, er integrale membranproteiner komplekse molekyler, der ser ud til at sidde fast i den cytoplasmatiske membran. Samtidig kan de frit svømme i det og bevæge sig langs plasmalemmaet, men de kan ikke bryde væk fra det og komme ind i det intercellulære rum. Dette realiseres på grund af det særlige ved den hydrofobe interaktion mellem integrerede proteiner og membranfosfolipider.
Aktive centre af integrerede proteiner er placeret enten på den indre eller ydre overflade af lipid-dobbeltlaget. Og det fragment af makromolekylet, som er ansvarlig for tæt fiksering, er altid placeret blandt de hydrofobe områder af fosfolipider. På grund af interaktion med dem forbliver alle transmembrane proteiner altid i tykkelsen af cellemembranen.
Funktioner af integrale makromolekyler
Ethvert integreret membranprotein har et forankringssted placeret blandt de hydrofobe rester af fosfolipider og et aktivt center. Nogle molekyler har kun ét aktivt center og er placeret på den indre eller ydre overflade af membranen. Der er også molekyler med flere aktive steder. Alt dette afhænger af de funktioner, der udføres af integrale og perifere proteiner. Deres første funktion er aktiv transport.
Proteinmakromolekyler, som er ansvarlige for passage af ioner, består af flere underenheder og regulerer ionstrømmen. Norm alt kan plasmamembranen ikke passere hydrerede ioner, da det er et lipid af natur. Tilstedeværelsen af ionkanaler, som er integrerede proteiner, tillader ioner at trænge ind i cytoplasmaet og genoplade cellemembranen. Dette er hovedmekanismen for forekomsten af membranpotentialet af exciterbare vævsceller.
Receptormolekyler
Den anden funktion af integralmolekyler er receptorfunktion. Et lipid-dobbeltlag af membranen implementerer en beskyttende funktion og begrænser fuldstændigt cellen fra det ydre miljø. Men på grund af tilstedeværelsen af receptormolekyler, som er repræsenteret af integrale proteiner, kan cellen modtage signaler fra miljøet og interagere med det. Et eksempel er cardiomyocytadrenalreceptoren, celleadhæsionsproteinet, insulinreceptoren. Et særligt eksempel på et receptorprotein er bacteriorhodopsin, et specielt membranprotein, der findes i nogle bakterier, og som gør det muligt for dem at reagere på lys.
Intercellulære interaktionsproteiner
Den tredje gruppe af funktioner af integrerede proteiner er implementeringen af intercellulære kontakter. Takket være dem kan en celle slutte sig til en anden og dermed skabe en kæde af informationsoverførsel. Nexus fungerer efter denne mekanisme - gap junctions mellem kardiomyocytter, hvorigennem hjerterytmen overføres. Det samme funktionsprincip observeres i synapser, hvorigennem en impuls overføres i nervevæv.
Gennem integrerede proteiner kan celler også skabe en mekanisk forbindelse, hvilket er vigtigt i dannelsen af et integreret biologisk væv. Integrerede proteiner kan også spille rollen som membranenzymer og deltage i overførslen af energi, herunder nerveimpulser.
