Bunková membrána

definícia

Bunky sú najmenšie koherentné jednotky, ktoré tvoria orgány a tkanivá. Každá bunka je obklopená bunkovou membránou, bariérou, ktorá pozostáva zo špeciálnej dvojitej vrstvy tukových častíc, tzv. Lipidovej dvojvrstvy. Lipidové dvojvrstvy si možno predstaviť ako dva tukové filmy naskladané jeden na druhého, ktoré sa vďaka svojim chemickým vlastnostiam nemôžu od seba oddeliť a tvoriť tak veľmi stabilnú jednotku. Bunkové membrány plnia rôzne funkcie: Používajú sa na komunikáciu, ochranu a ako kontrolná stanica pre bunky.

Aké rôzne bunkové membrány existujú?

Bunka je obklopená nielen membránou, ale aj bunkové organely. Bunkové organely sú malé, v bunke vymedzené oblasti, z ktorých každá má svoju vlastnú úlohu. Líšia sa svojimi proteínmi, ktoré sú zabudované do membrán 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, ktorá vytvára energiu. Do ľudskej bunky sa vstrebali až neskôr v priebehu vývoja. Preto majú dve lipidové dvojvrstvové membrány. Vonkajší je klasický ľudský, vnútorný membránou špecifickou pre mitochondriu. Obsahuje kardiolipín, mastnú kyselinu, ktorá je zabudovaná do mastného filmu a nachádza sa iba vo vnútornej membráne a žiadna iná.

Ľudské telo obsahuje iba bunky, ktoré sú obklopené bunkovou membránou. Existujú však aj bunky, ako sú baktérie, ktoré sú tiež obklopené bunkovou stenou. Pojmy bunková stena a bunková membrána sa preto nemôžu používať synonymá. Bunkové steny sú výrazne hrubšie a tiež stabilizujú bunkovú membránu. Bunkové steny nie sú v ľudskom tele potrebné, pretože mnoho jednotlivých buniek sa môže spojiť a vytvoriť silné asociácie. Baktérie sú naproti tomu jednobunkové bunky, t. J. Skladajú sa iba z jedinej bunky, ktorá by bola bez bunkovej steny významne slabšia.

Prečítajte si viac o téme na: baktérie

Štruktúra bunkovej membrány

Bunkové membrány navzájom oddeľujú rôzne oblasti. Aby to dosiahli, musia spĺňať mnoho rôznych požiadaviek: Po prvé, bunkové membrány sú tvorené dvojitou vrstvou dvoch tukových filmov, ktoré sú zase zložené z jednotlivých mastných kyselín. Mastné kyseliny pozostávajú z vo vode rozpustných, hydrofilné Hlava az vody nerozpustná, hydrofóbna Chvost. Hlavy sú k sebe pripevnené v jednej rovine tak, aby hmotnosť chvostov smerovala v jednom smere. Na druhej strane sa v rovnakom vzore akumuluje ďalšia séria mastných kyselín. Takto sa vytvorí dvojitá vrstva, ktorá je na vonkajšej strane ohraničená hlavami, a teda jednou vo vnútri hydrofóbna Vytvára sa oblasť, to znamená oblasť, do ktorej nemôže prenikať žiadna voda.

V závislosti od toho, z ktorých molekúl je zložená hlava mastnej kyseliny, majú rôzne názvy a rôzne vlastnosti, ale tieto hrajú iba podriadenú úlohu. Mastné kyseliny môžu byť nenasýtené alebo nasýtené v závislosti od chvosta a jeho chemickej štruktúry. Nenasýtené mastné kyseliny sú výrazne rigidnejšie 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, čo sa dá dosiahnuť dodatočnou inkorporáciou jedného alebo druhého typu 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, vo vode nerozpustné látky.

Pretože však významne väčšie a vo vode nerozpustné látky musia tiež prechádzať cez membránu, aby sa mohli transportovať do alebo z bunky, sú potrebné transportné proteíny a kanály. Tieto sú uložené v membráne medzi mastnými kyselinami. Pretože tieto kanály sú priechodné pre niektoré molekuly a nie pre iné, jeden hovorí o jednej Semi-priepustnosť bunková membrána, t.j. čiastočná priepustnosť.

Posledným stavebným blokom bunkovej membrány sú receptory. Receptory sú tiež veľké proteíny, ktoré sa väčšinou tvoria v bunke samotnej a potom sa zabudujú do membrány. Môžete ich úplne preklenúť alebo ich môžete podporiť iba zvonka. Transportéry, kanály a receptory zostávajú vďaka svojej chemickej štruktúre pevne v membráne a na membráne a nemôžu sa od nej ľahko oddeliť. Môžu sa však pohybovať laterálne na rôzne miesta v membráne, v závislosti od toho, kde sú potrebné.

Nakoniec môžu byť z technického hľadiska stále na vonkajšej strane bunkovej membrány cukrové reťazce glykokalyx volal. Napríklad sú základom krvného typu. Pretože bunková membrána pozostáva z toľkých rôznych stavebných blokov, ktoré môžu tiež meniť svoje presné umiestnenie, je známa aj ako model tekutej mozaiky.

Prečítajte si viac o téme na: Krvné typy

Hrúbka bunkovej membrány

Bunkové membrány majú hrúbku okolo 7 nm, t.j. extrémne tenké, ale stále robustné a neprekonateľné pre väčšinu látok. Každá oblasť hlavy je počas 2 mm hrubá asi 2 nm hydrofóbna Plocha chvosta má šírku 3 nm. Táto hodnota sa medzi rôznymi typmi buniek v ľudskom tele takmer nelíši.

Aké sú komponenty bunkovej membrány?

Bunková membrána je v zásade tvorená fosfolipidovou dvojitou vrstvou. Fosfolipidy sú stavebné kamene, ktoré pozostávajú z vody milujúcej, t. J. Hydrofilnej, hlavy a chvosta, ktoré tvoria dve mastné kyseliny. Časť tvorená mastnými kyselinami je hydrofóbna, čo znamená, že odpudzuje vodu.
V dvojitej vrstve fosfolipidov sú hydrofóbne zložky namierené proti sebe. Hydrofilné časti ukazujú na vonkajšiu a vnútornú stranu bunky. Táto štruktúra membrány umožňuje oddelenie dvoch vodných prostredí od seba.

Bunková membrána obsahuje aj sfingolipidy a cholesterol. Tieto látky regulujú štruktúru a tekutosť bunkovej membrány. Fluidita je miera, ako sa proteíny môžu 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. Táto interakcia sa môže dosiahnuť priamou väzbou medzi susednými bunkami alebo prostredníctvom messengerových látok, ktoré sa viažu na membránové proteíny.

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

Fosfolipidy v bunkovej membráne

Fosfolipidy sú hlavnou zložkou bunkovej membrány. Fosfolipidy sú amfifilné. To znamená, že sa skladajú z hydrofilnej a hydrofóbnej časti. Táto vlastnosť fosfolipidov umožňuje oddelenie vnútra bunky od prostredia.

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

Cholesterol v bunkovej membráne

Cholesterol je obsiahnutý v bunkovej membráne, čo pomáha regulovať tekutosť. Konštantná tekutosť je veľmi dôležitá na udržanie transportných procesov bunkovej membrány. Pri vysokých teplotách má bunková membrána tendenciu stať sa príliš tekutou. Väzby medzi fosfolipidmi, ktoré sú už za normálnych okolností slabé, sú pri vysokých teplotách ešte slabšie. Vďaka svojej tuhej štruktúre pomáha cholesterol udržiavať určitú silu.

Pri nízkych teplotách to vyzerá inak. Tu môže byť membrána príliš tesná. Fosfolipidy, ktoré majú ako hydrofóbnu zložku nasýtené mastné kyseliny, sa stanú obzvlášť tuhými. To znamená, že fosfolipidy môžu ležať veľmi blízko seba. V tomto prípade cholesterol uložený v bunkovej membráne spôsobuje zvýšenú tekutosť, pretože cholesterol obsahuje rigidnú kruhovú štruktúru, a teda pôsobí ako spacer.

Podrobné informácie o téme „cholesterol“ nájdete na:

• LDL - „lipoproteín s nízkou hustotou“
• HDL - „lipoproteín s vysokou hustotou“
• Cholesterolesteráza - to je to, pre čo je to 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 všeobecne predstavujú bariéru, funkciu, ktorá by sa nemala podceňovať. V našom tele sa v danom čase vyskytuje nespočetné množstvo reakcií. Keby sa všetci odohrali v tej istej miestnosti, výrazne by ovplyvnili a dokonca sa navzájom rušili. Regulovaný proces metabolizmu by nebol možný a ľudia by mohli existovať a fungovať ako celok nepredstaviteľné.

Slúžia tiež ako transportné médium pre celý rad látok, ktoré sa transportujú cez membránu pomocou transportérov. Na to, aby jednotlivé bunky mohli spolupracovať ako orgán, musia byť v kontakte cez svoje membrány. Toto sa dosiahne pomocou rôznych spojovacích proteínov a receptorov. Bunky môžu používať receptory na vzájomnú identifikáciu, vzájomnú komunikáciu a výmenu informácií. Napr. glykalyly ako jeden z mnohých rozlišovacích znakov medzi vlastnými a cudzími bunkami tela. Receptory sú proteíny, ktoré zachytávajú signály zvonku bunky a prenášajú ich do jadra bunky a teda do „mozgu“ bunky. V závislosti od chemických vlastností chemickej častice, ktorá sa pripojila k receptoru, je umiestnená buď na vonkajšej strane bunky, v bunke alebo v bunkovej membráne.

Samotné bunky však môžu prenášať informácie. Najslávnejšie z našich tiel sú nervové bunky. Aby mohli membrány vykonávať svoju funkciu, musia byť schopné viesť elektrické signály. Elektrické signály vznikajú v dôsledku rôznych nábojov vo vnútri a mimo článkov. Tento rozdiel v náboji, známy tiež ako gradient, sa musí zachovať. V tejto súvislosti sa hovorí o membránovom potenciáli. Bunkové membrány navzájom oddeľujú rôzne nabité oblasti, ale súčasne obsahujú kanály, ktoré umožňujú krátke obrátenie pomerov náboja, takže môže prúdiť skutočný prúd a tým aj informácie, ktoré sa majú odovzdávať. Tento jav sa nazýva aj akčný potenciál.

Prečítajte si viac o téme na: Nervová bunka

Transportné procesy v bunkovej membráne

Bunková membrána ako taká je nepriepustná pre väčšie molekuly a ióny. Aby sa mohla uskutočniť výmena medzi vnútrajškom bunky a prostredím, sú v bunkovej membráne proteíny, ktoré transportujú rôzne molekuly do bunky a von z nej.

Pri týchto proteínoch sa rozlišuje medzi kanálmi, ktorými látka prechádza pasívne do alebo z bunky pozdĺž rozdielu v koncentrácii. Ostatné proteíny musia generovať energiu, aby mohli aktívne transportovať látky cez bunkovú membránu.

Ďalšou dôležitou formou transportu sú vezikuly. Vezikuly sú malé bubliny, ktoré sa odštiepia z bunkovej membrány. Látky, ktoré sa tvoria v bunke, sa môžu prostredníctvom týchto vezikúl uvoľňovať do životného prostredia. Okrem toho môžu byť látky odstránené aj z bunkového prostredia.

Rozdiely v bunkovej membráne baktérií - penicilín

Bunková membrána baktérie sotva sa líši od ľudského tela. Veľký rozdiel medzi bunkami spočíva v ďalšia bunková stena baktérií, Bunková stena sa pripája na vonkajšiu stranu bunkovej membrány a takto stabilizuje a chráni baktériu, ktorá by bez nej bola zraniteľná. ona je preč mureínu- špeciálnu časticu cukru, do ktorej sa môžu inkorporovať ďalšie proteíny, ako je napr Lokomotácia a rozmnožovanie slúžiť. penicilín môže narušiť syntézu bunkovej steny a tak funguje baktericídne, to znamená, že ničí baktériu. Týmto spôsobom je možné cielené pôsobenie proti baktériám spôsobujúcim choroby bez toho, aby sa súčasne zničili vlastné bunky tela.