Information

5.2: Membranets struktur - Biologi

5.2: Membranets struktur - Biologi



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Vad du lär dig att göra: Beskriv strukturen och funktionen hos membran, särskilt fosfolipiddubbelskiktet

I det här resultatet kommer vi att lära oss om strukturen hos membran:

Ett YouTube-element har uteslutits från den här versionen av texten. Du kan se den online här: pb.libretexts.org/biowm/?p=108

Lärandemål

  • Beskriv cellmembranens struktur
  • Identifiera komponenter i cellmembranet, inklusive fosfolipider, kolesterol, proteiner och kolhydrater

Cellmembran är flytande

En cells plasmamembran definierar cellens gräns och bestämmer arten av dess kontakt med omgivningen. Celler utesluter vissa ämnen, tar upp andra och utsöndrar ytterligare andra, allt i kontrollerade mängder. Plasmamembran omsluter cellers gränser, men snarare än att vara en statisk påse är de dynamiska och ständigt i flux. Plasmamembranet måste vara tillräckligt flexibelt för att tillåta vissa celler, såsom röda blodkroppar och vita blodkroppar, att ändra form när de passerar genom smala kapillärer. Dessa är de mer uppenbara funktionerna hos ett plasmamembran. Dessutom bär plasmamembranets yta markörer som gör att celler kan känna igen varandra, vilket är avgörande eftersom vävnader och organ bildas under tidig utveckling, och som senare spelar en roll i distinktionen mellan "jag" och "icke-själv". immunsvaret.

Plasmamembranet bär också receptorer, som är fästpunkter för specifika ämnen som interagerar med cellen. Varje receptor är strukturerad för att binda till en specifik substans. Till exempel skapar ytreceptorer i membranet förändringar i det inre, såsom förändringar i enzymer i metabola vägar. Dessa metaboliska vägar kan vara avgörande för att förse cellen med energi, göra specifika ämnen för cellen eller bryta ner cellavfall eller gifter för bortskaffande. Receptorer på plasmamembranets yttre yta interagerar med hormoner eller neurotransmittorer och låter deras meddelanden överföras in i cellen. Vissa igenkänningsplatser används av virus som fästpunkter. Även om de är mycket specifika, kan patogener som virus utvecklas för att utnyttja receptorer för att komma in i en cell genom att efterlikna det specifika ämne som receptorn är tänkt att binda. Denna specificitet hjälper till att förklara varför humant immunbristvirus (HIV) eller någon av de fem typerna av hepatitvirus endast invaderar specifika celler.

Cellmembran är mosaiker

1972 föreslog S. J. Singer och Garth L. Nicolson en ny modell av plasmamembranet som, jämfört med tidigare förståelse, bättre förklarade både mikroskopiska observationer och plasmamembranets funktion. Detta kallades flytande mosaikmodell. Modellen har utvecklats något över tiden, men redogör fortfarande bäst för strukturen och funktionerna hos plasmamembranet som vi nu förstår dem. Den flytande mosaikmodellen beskriver plasmamembranets struktur som en mosaik av komponenter – inklusive fosfolipider, kolesterol, proteiner och kolhydrater – där komponenterna kan flyta och ändra position, samtidigt som membranets grundläggande integritet bibehålls. Både fosfolipidmolekyler och inbäddade proteiner kan diffundera snabbt och lateralt i membranet. Plasmamembranets fluiditet är nödvändig för aktiviteterna hos vissa enzymer och transportmolekyler inuti membranet. Plasmamembran varierar från 5–10 nm tjocka. Som en jämförelse är mänskliga röda blodkroppar, synliga via ljusmikroskopi, cirka 8 µm tjocka, eller cirka 1 000 gånger tjockare än ett plasmamembran. (Figur 1)

Plasmamembranet består huvudsakligen av ett dubbelskikt av fosfolipider med inbäddade proteiner, kolhydrater, glykolipider och glykoproteiner och, i djurceller, kolesterol. Mängden kolesterol i djurplasmamembran reglerar membranets fluiditet och förändras baserat på temperaturen i cellens miljö. Med andra ord fungerar kolesterol som frostskyddsmedel i cellmembranet och är rikligare hos djur som lever i kalla klimat.

Membranets huvudväv är sammansatt av två lager fosfolipidmolekyler, och de polära ändarna av dessa molekyler (som ser ut som en samling bollar i en konstnärs återgivning av modellen) (Figur 1) är i kontakt med vattenhaltig vätska både inuti och utanför cellen. Således är båda ytorna av plasmamembranet hydrofila. Däremot är det inre av membranet, mellan dess två ytor, ett hydrofobt eller opolärt område på grund av fettsyrasvansarna. Denna region har ingen attraktion för vatten eller andra polära molekyler.

Proteiner utgör den andra stora kemiska komponenten i plasmamembran. Integrala proteiner är inbäddade i plasmamembranet och kan sträcka sig över hela eller delar av membranet. Integrala proteiner kan fungera som kanaler eller pumpar för att flytta material in i eller ut ur cellen. Perifera proteiner finns på de yttre eller inre ytorna av membran, fästa antingen till integrala proteiner eller till fosfolipidmolekyler. Både integrala och perifera proteiner kan fungera som enzymer, som strukturella fästen för fibrerna i cytoskelettet, eller som en del av cellens igenkänningsställen.

Kolhydrater är den tredje huvudkomponenten i plasmamembran. De finns alltid på utsidan av celler och är bundna antingen till proteiner (bildar glykoproteiner) eller till lipider (bildar glykolipider). Dessa kolhydratkedjor kan bestå av 2–60 monosackaridenheter och kan vara antingen raka eller grenade. Tillsammans med perifera proteiner bildar kolhydrater specialiserade platser på cellytan som tillåter celler att känna igen varandra.

Försök

Specifika glykoproteinmolekyler som exponeras på ytan av cellmembranen hos värdceller utnyttjas av många virus för att infektera specifika organ. Till exempel kan HIV penetrera plasmamembranen hos specifika typer av vita blodkroppar som kallas T-hjälparceller och monocyter, såväl som vissa celler i det centrala nervsystemet. Hepatitviruset angriper endast leverceller.

Dessa virus kan invadera dessa celler, eftersom cellerna har bindningsställen på sina ytor som virusen har utnyttjat med lika specifika glykoproteiner i pälsen. (Figur 2). Cellen luras av efterlikningen av virushöljemolekylerna, och viruset kan komma in i cellen. Andra igenkänningsplatser på virusets yta interagerar med det mänskliga immunsystemet, vilket får kroppen att producera antikroppar. Antikroppar framställs som svar på antigenerna (eller proteiner associerade med invasiva patogener). Dessa samma platser fungerar som platser för antikroppar att fästa, och antingen förstöra eller hämma virusets aktivitet. Tyvärr kodas dessa platser på HIV av gener som förändras snabbt, vilket gör tillverkningen av ett effektivt vaccin mot viruset mycket svårt. Viruspopulationen inom en infekterad individ utvecklas snabbt genom mutation till olika populationer, eller varianter, som kännetecknas av skillnader i dessa igenkänningsställen. Denna snabba förändring av virala ytmarkörer minskar effektiviteten hos personens immunsystem när det gäller att attackera viruset, eftersom antikropparna inte kommer att känna igen de nya variationerna av ytmönstren.

Lärandemål

Den moderna förståelsen av plasmamembranet kallas den flytande mosaikmodellen. Plasmamembranet består av ett dubbelskikt av fosfolipider, med deras hydrofoba, fettsyrasvansar i kontakt med varandra. Membranets landskap är översållat med proteiner, av vilka några spänner över membranet. Vissa av dessa proteiner tjänar till att transportera material in i eller ut ur cellen. Kolhydrater är fästa till några av proteinerna och lipiderna på den utåtvända ytan av membranet. Dessa bildar komplex som fungerar för att identifiera cellen för andra celler. Membranets flytande natur beror på konfigurationen av fettsyrasvansarna, närvaron av kolesterol inbäddat i membranet (i djurceller) och mosaiken hos proteinerna och protein-kolhydratkomplexen, som inte är fast fixerade i plats. Plasmamembran omsluter cellers gränser, men snarare än att vara en statisk påse är de dynamiska och ständigt i flux.

Kontrollera din förståelse

Svara på frågorna nedan för att se hur väl du förstår de ämnen som behandlades i föregående avsnitt. Detta korta frågesport gör det inte räknas mot ditt betyg i klassen, och du kan ta om det ett obegränsat antal gånger.

Använd den här frågesporten för att kontrollera din förståelse och bestämma om du (1) ska studera föregående avsnitt ytterligare eller (2) gå vidare till nästa avsnitt.