Bunková membrána

definícia

Bunky sú najmenšie, koherentné jednotky, ktoré tvoria orgány a tkanivá. Každá bunka je obklopená bunkovou membránou, bariérou, ktorá sa skladá zo špeciálnej dvojitej vrstvy tukových častíc, takzvanej lipidovej dvojvrstvy. Lipidové dvojvrstvy si môžeme predstaviť ako dva tukové filmy naskladané na seba, ktoré sa kvôli svojim chemickým vlastnostiam nemôžu od seba oddeliť a tvoria tak veľmi stabilnú jednotku. Bunkové membrány plnia mnoho rôznych funkcií: Používajú sa na komunikáciu, ochranu a ako riadiaca stanica pre bunky.

Aké sú rôzne bunkové membrány?

Nielen samotná bunka je obklopená membránou, ale aj bunkové organely. Bunkové organely sú malé oblasti v bunke ohraničené membránami, z ktorých každá má svoju vlastnú úlohu. Líšia sa svojimi proteínmi, ktoré sú zaliate v membránach a pôsobia ako transportéry látok, ktoré sa majú transportovať cez membránu.

Vnútorná mitochondriálna membrána je špeciálna forma bunkovej membrány. Mitochondrie sú organely, ktoré sú dôležité pre bunku na výrobu energie. Iba následne sa v priebehu evolúcie absorbovali do ľudskej bunky. Preto majú dve lipidové dvojvrstvové membrány. Vonkajšia je klasická ľudská, vnútorná membrána špecifická pre mitochondriu. Obsahuje kardiolipín, mastnú kyselinu, ktorá je zabudovaná do tukového filmu a nachádza sa iba vo vnútornej membráne a v žiadnej inej.

Ľudské telo obsahuje iba bunky, ktoré sú obklopené bunkovou membránou. Existujú však aj bunky, napríklad baktérie, ktoré sú tiež obklopené bunkovou stenou. Pojmy bunková stena a bunková membrána sa preto nemôžu používať synonymne. Bunkové steny sú výrazne hrubšie a dodatočne stabilizujú bunkovú membránu. Bunkové steny nie sú v ľudskom tele potrebné, pretože veľa jednotlivých buniek sa môže spojiť a vytvoriť silné asociácie. Baktérie sú na druhej strane jednobunkové bunky, to znamená, že pozostávajú iba z jednej bunky, ktorá by bola bez bunkovej steny výrazne slabšia.

Prečítajte si viac o tejto téme na: baktérie

Štruktúra bunkovej membrány

Bunkové membrány navzájom oddeľujú rôzne oblasti. Aby to dosiahli, musia spĺňať mnoho rôznych požiadaviek: Bunkové membrány sú v prvom rade tvorené dvojitou vrstvou z dvoch tukových vrstiev, ktoré sú zložené z jednotlivých mastných kyselín. Mastné kyseliny pozostávajú z vo vode rozpustných, hydrofilný Hlava az nerozpustného vo vode, hydrofóbne Chvost. Hlavy sa k sebe pripájajú v jednej rovine, takže hmotnosť chvostov smeruje jedným smerom. Na druhej strane sa akumuluje ďalšia séria mastných kyselín v rovnakom vzore. Tak sa vytvorí dvojitá vrstva, ktorá je zvonka ohraničená hlavami a týmto spôsobom jedna vo vnútri hydrofóbne Vytvára sa oblasť, to znamená oblasť, do ktorej nemôže preniknúť voda.

V závislosti od molekúl, ktoré tvoria hlavu mastnej kyseliny, majú rôzne názvy a rôzne vlastnosti, ale tieto majú iba podradnú úlohu. Mastné kyseliny môžu byť nenasýtené alebo nasýtené, v závislosti od chvosta a jeho chemickej štruktúry. Nenasýtené mastné kyseliny sú podstatne tuhšie a spôsobujú zníženie tekutosti membrány, zatiaľ čo nasýtené mastné kyseliny zvyšujú tekutosť. Fluidita je mierou pohyblivosti a deformovateľnosti lipidovej dvojvrstvy. V závislosti od úlohy a stavu bunky sú potrebné rôzne stupne pohyblivosti a tuhosti, ktoré sa dajú dosiahnuť prídavným zabudovaním jednej alebo druhej mastnej kyseliny.

Okrem toho môže byť do membrány zabudovaný cholesterol, ktorý masívne znižuje tekutosť a tým stabilizuje membránu. Vďaka tejto štruktúre môžu membránu ľahko prekonať iba veľmi malé látky nerozpustné vo vode.

Pretože však musia podstatne väčšie a vo vode nerozpustné látky prechádzať membránou, aby sa mohli transportovať do alebo z bunky, sú potrebné transportné proteíny a kanály. Ukladajú sa v membráne medzi mastnými kyselinami. Pretože tieto kanály sú priechodné pre niektoré molekuly, a nie pre iné, hovorí sa o jednej Polopriepustnosť bunková membrána, to znamená čiastočná priepustnosť.

Posledným stavebným prvkom bunkových membrán sú receptory. Receptory sú tiež veľké bielkoviny, ktoré sa väčšinou produkujú v samotnej bunke a potom sa zabudujú do membrány. Môžete ich buď úplne rozpätiť, alebo byť podporované iba zvonka. Transportéry, kanály a receptory zostávajú vďaka svojej chemickej štruktúre pevne v membráne a na nej a nedajú sa od nej ľahko oddeliť. Môžu sa však bočne presunúť na rôzne miesta v membráne, podľa toho, kde sú potrebné.

Nakoniec, z technickej terminológie môžu ešte stále existovať cukrové reťazce na vonkajšej strane bunkových membrán Glycocalyx zavolal. Napríklad sú základom systému krvných skupín. Pretože bunková membrána pozostáva z toľkých rôznych stavebných blokov, ktoré môžu meniť aj ich presné umiestnenie, je známa aj ako model tekutej mozaiky.

Prečítajte si viac o tejto téme na: Krvné skupiny

Hrúbka bunkovej membrány

Bunkové membrány sú hrubé asi 7 nm, t. J. Extrémne tenké, ale stále robustné a neprekonateľné pre väčšinu látok. Oblasti hlavy sú každé počas asi 2 nm hrubé hydrofóbne Plocha chvosta je široká 3 nm. Táto hodnota sa medzi rôznymi typmi buniek v ľudskom tele takmer nelíši.

Aké sú zložky bunkovej membrány?

Bunková membrána je v zásade tvorená fosfolipidovou dvojitou vrstvou. Fosfolipidy sú stavebné bloky, ktoré pozostávajú z vody milujúcej, tj. Hydrofilnej, hlavy a chvosta, ktoré sú tvorené dvoma mastnými kyselinami. Časť, ktorá je tvorená mastnými kyselinami, je hydrofóbna, čo znamená, že odpudzuje vodu.
V dvojitej vrstve fosfolipidov smerujú hydrofóbne zložky k sebe. Hydrofilné časti smerujú k vonkajšej a vnútornej strane bunky. Táto štruktúra membrány umožňuje oddelenie dvoch vodných prostredí.

Bunková membrána obsahuje aj sfingolipidy a cholesterol. Tieto látky regulujú štruktúru a tekutosť bunkovej membrány. Tekutosť je mierou toho, ako dobre sa môžu proteíny pohybovať v bunkovej membráne. Čím vyššia je tekutosť bunkovej membrány, tým ľahšie sa v nej proteíny pohybujú.

Okrem toho je v bunkovej membráne veľa rôznych proteínov. Tieto proteíny sa používajú na transport látok cez membránu alebo na interakciu s prostredím. Túto interakciu je možné dosiahnuť priamou väzbou medzi susednými bunkami alebo prostredníctvom posolských látok, ktoré sa viažu na membránové proteíny.

Nasledujúca téma by vás tiež mohla zaujímať: Bunková plazma v ľudskom tele

Fosfolipidy v bunkovej membráne

Fosfolipidy sú hlavnou zložkou bunkovej membrány. Fosfolipidy sú amfifilné. To znamená, že pozostávajú z hydrofilnej a hydrofóbnej časti. Táto vlastnosť fosfolipidov umožňuje oddeliť vnútro bunky od okolitého prostredia.

Existujú rôzne formy fosfolipidov. Hydrofilný hlavný reťazec fosfolipidov pozostáva buď z glycerínu alebo sfingozínu. Obidve formy majú spoločné to, že dva hydrofóbne uhľovodíkové reťazce sú pripojené k základnej štruktúre.

Cholesterol v bunkovej membráne

Cholesterol je obsiahnutý v bunkovej membráne na reguláciu tekutosti. Konštantná tekutosť je veľmi dôležitá na udržanie transportných procesov bunkovej membrány. Pri vysokých teplotách má bunková membrána tendenciu byť príliš tekutá. Väzby medzi fosfolipidmi, ktoré sú už za normálnych okolností slabé, sú pri vysokých teplotách ešte slabšie. Cholesterol vďaka svojej tuhej štruktúre pomáha udržiavať určitú silu.

Inak to vyzerá pri nízkych teplotách. Tu sa môže membrána príliš utiahnuť. Fosfolipidy, ktoré majú ako hydrofóbnu zložku nasýtené mastné kyseliny, sa stávajú obzvlášť tuhými. To znamená, že fosfolipidy môžu byť uložené veľmi blízko pri sebe. V tomto prípade cholesterol uložený v bunkovej membráne spôsobuje zvýšenú tekutosť, pretože cholesterol obsahuje tuhú kruhovú štruktúru a funguje tak ako rozpera.

Podrobné informácie o téme „cholesterol“ nájdete na:

• LDL - "lipoproteín s nízkou hustotou"
• HDL - „lipoproteín s vysokou hustotou“
• Cholesterolesteráza - pre to je dôležité

Funkcie bunkovej membrány

Ako naznačuje zložitá štruktúra bunkových membrán, musia plniť mnoho rôznych funkcií, ktoré sa môžu veľmi líšiť v závislosti od typu a umiestnenia bunky. Na jednej strane membrány vo všeobecnosti predstavujú bariéru. Funkciu, ktorú netreba podceňovať. V našom tele v ktoromkoľvek okamihu paralelne prebieha nespočetné množstvo reakcií. Keby sa všetky odohrávali v jednej miestnosti, navzájom by sa silno ovplyvňovali a dokonca aj rušili. Regulovaný metabolizmus by nebol možný a ľudia, pretože existujú a fungujú ako celok, by boli nemysliteľné.

Zároveň slúžia ako transportné médium pre najrôznejšie látky, ktoré sa transportujú cez membránu pomocou transportérov. Aby bolo možné pracovať ako orgán, musia byť jednotlivé bunky v kontakte cez svoje membrány. To sa dosahuje pomocou rôznych spojovacích proteínov a receptorov. Bunky môžu používať receptory na vzájomnú identifikáciu, vzájomnú komunikáciu a výmenu informácií. Napríklad glykokalyx slúži ako jeden z mnohých rozlišovacích znakov medzi vlastnými a cudzími bunkami tela. Receptory sú proteíny, ktoré zachytávajú signály zvonka bunky a prenášajú ich do bunkového jadra, a tým aj do „mozgu“ bunky. V závislosti od chemických vlastností chemickej častice, ktorá sa pripojila k receptoru, sa nachádza buď na vonkajšej strane bunky, v bunke alebo v bunkovej membráne.

Samotné bunky však môžu sprostredkovať aj informácie. Najznámejšie z našich tiel sú nervové bunky. Aby mohli vykonávať svoju funkciu, musia byť ich membrány schopné viesť elektrické signály. Elektrické signály vznikajú v dôsledku rôznych nábojov vo vnútri a mimo článkov. Tento rozdiel v náboji, ktorý sa tiež nazýva gradient, musí byť zachovaný. V tejto súvislosti sa hovorí o membránovom potenciáli. Bunkové membrány navzájom oddeľujú rôzne nabité oblasti, ale zároveň obsahujú kanály, ktoré umožňujú krátke obrátenie pomerov náboja, aby mohol tiecť skutočný prúd a teda informácie, ktoré sa majú odovzdať. Tento jav sa nazýva aj akčný potenciál.

Prečítajte si viac o tejto téme na: Nervová bunka

Transportné procesy v bunkovej membráne

Bunková membrána ako taká je nepriepustná pre väčšie molekuly a ióny. Aby došlo k výmene medzi vnútrom bunky a prostredím, sú v bunkovej membráne bielkoviny, ktoré transportujú rôzne molekuly do a z bunky.

U týchto proteínov sa rozlišuje medzi kanálmi, cez ktoré látka pasívne prechádza do alebo z bunky pozdĺž rozdielu v koncentrácii. Ostatné proteíny musia generovať energiu na aktívny transport látok cez bunkovú membránu.

Ďalšou dôležitou formou transportu sú vezikuly. Vezikuly sú malé bublinky, ktoré sú odtrhnuté z bunkovej membrány. Látky, ktoré sa vytvárajú v bunke, sa môžu uvoľňovať do životného prostredia prostredníctvom týchto vezikúl. Okrem toho je možné týmto spôsobom odstraňovať aj látky z prostredia bunky.

Rozdiely v bunkovej membráne baktérií - penicilín

Bunková membrána z baktérie sa sotva líši od ľudského tela. Veľký rozdiel medzi bunkami spočíva v ďalšia bunková stena baktérií. Bunková stena sa pripája k vonkajšej strane bunkovej membrány a týmto spôsobom stabilizuje a chráni baktériu, ktorá by bez nej bola zraniteľná. je vypnutá Murein, špeciálna častica cukru, do ktorej môžu byť začlenené ďalšie proteíny, ako napríklad Pohyb a reprodukcia slúžiť. penicilín môže narušiť syntézu bunkovej steny a tak funguje baktericídne, to znamená, že zabíja baktériu. To umožňuje cielené pôsobenie proti baktériám spôsobujúcim choroby bez toho, aby ste súčasne ničili vlastné bunky tela.