Hver menneskecelle og dyrecelle er omsluttet av en semipermeabel membran. Det beskytter celleinteriøret mot skadelig påvirkning fra utsiden, og det er ansvarlig for nødvendig utveksling av stoffer fra utsiden til innsiden så vel som fra innsiden til utsiden. I en tredje funksjon tar membranen over kommunikasjonen mellom cellene, forutsatt at cellen er lokalisert i en celleforening.
Hva er en cellemembran?
De cellemembran omgir hver menneskecelle og dyrecelle og skiller den fra andre celler eller fra det ekstracellulære rommet. Det må være selektivt permeabelt i begge retninger for å tillate nødvendige stoffer i cellen eller for å føre nedbrytningsprodukter ut av celleinnredningen. Hvis cellen er innenfor en celleforening, må membranen være i stand til å danne en slags mekanisk binding med membranen til den tilstøtende cellen for å gi den nødvendige styrke til celleforeningen. I tillegg må membranen være i stand til å kommunisere med de vedlagte nabocellene. Den må kunne formidle "meldinger" fra cellen til sine naboceller så raskt som mulig i en slags intercellulær kommunikasjon, eller motta en melding fra nabocellene og videreformidle den til sin egen celle. For å forhindre at cellen blir angrepet av kroppens eget forsvar via en autoimmun reaksjon, må membranen ha funksjoner på siden som vender mot det ekstracellulære rommet som, som det skulle, identifisere den til immunsystem som en endogen celle.
Anatomi og struktur
De cellemembran består av et dobbelt lag av lipider og når en tykkelse på bare 6 til 10 nanometer. De lipofile gruppene i de to lipidlagene vender mot hverandre og danner en uoverstigelig hydrofob barriere for vandige væsker. De lipider av det ytre laget er delvis glykolisert, og sakkarider kan ha festet seg og kombinert med lipidene for å danne glykolipider. Cellemembranene er ispedd såkalt membran proteiner, som utfører en rekke oppgaver. Glykoproteiner er festet til den utovervendte overflaten av membranen og tjener blant annet for å identifisere cellen som endogen til immunsystem. Annen proteiner (integrerte proteiner) trenger inn i cellemembran og kommunisere med det ekstracellulære og intracellulære rommet. En annen viktig struktur er dannet av de såkalte ionekanalene, som dannes av en kanal proteiner og muliggjøre visse stoffutvekslinger. Spesielt for utveksling med Vann for å overvinne den hydrofobe barrieren mellom de to lipidlagene i cellemembranen, er såkalte vannkanaler (aquaporiner) til stede, som fungerer omtrent analogt med ionekanaler.
Funksjon og oppgaver
Cellemembranen avgrenser det indre av cellen fra utsiden eller fra andre celler og beskytter kjernen, organeller, cytoplasma og andre deler som ligger i cellen. Til tross for sin semi-permeabilitet, kan membranen skille den vandige væsken inne i cellen fra den vandige væsken utenfor cellen - selv ved forskjellige osmotiske trykk. En annen funksjon og oppgave er selektiv utveksling av stoffer mellom celleinteriøret og det ekstracellulære rommet. Cellemembranen har tre forskjellige alternativer tilgjengelig for dette formålet:
- Det første alternativet er å bruke osmotisk gradient.
- Den andre muligheten er å bruke ionet og Vann kanaler som har dannet seg i cellemembranen. Gjennom forskjellige typer kanaler kan ioner transporteres langs en elektrisk spenningsgradient.
- Imidlertid er det også muligheten for såkalte transportproteinioner under energiforbruk mot den elektriske spenningsgradienten eller elektrisk nøytrale molekyler å passere gjennom.
Mass transport via ionekanaler fungerer i begge retninger. For utveksling med makromolekyler som ikke kan transporteres med verken osmose eller ionekanaler, kan cellemembranen danne fremspring som kan omslutte makromolekylene og deretter transportere dem gjennom cellemembranen til det indre av cellen. For celler som ikke er direkte koblet til nerver, kommunikasjon med hverandre er viktig. Spesielle proteiner er ansvarlige for dette, som er forankret i cellemembranen og er koblet til både det intracellulære og det ekstracellulære rommet (transmembranproteiner), slik at informasjon kan utveksles i begge retninger. Informasjonsutveksling i bredere forstand inkluderer også det faktum at cellemembranen signaliserer til immunsystem ved hjelp av forankrede perifere proteiner at det er en endogen celle som ikke må angripes.
Sykdommer og lidelser
Den regelmessige funksjonen til de to grunnleggende funksjonene av stoffutveksling og signalledning av en cellemembran, dannet forutsetningen for fremveksten av høyere liv. Effektene kan være tilsvarende alvorlige hvis bare en grunnleggende funksjon av cellemembranen forstyrres. autoimmune sykdommer, som utløses av et misforstått immunsystem, kan være årsakssammenheng med en funksjonsfeil i cellemembranene i det berørte vevet. I tilfelle en defekt i de forankrede membranproteinene, kan immunsystemet klassifisere cellene ikke som pasientens eget vev, men som fremmed vev og sette i gang tilsvarende angrep. Den autoimmune sykdommen antifosfolipid syndrom (APS) fører til en endret sammensetning av cellemembranene i rødt blod celler (erytrocytter) fordi immunforsvaret fører til en ødeleggelse av membranproteiner assosiert med fofolipider. Dette fremmer sterkt koagulering, noe som fører til økt forekomst av trombose, hjerneslag, hjerteinfarkt og lunge emboli. Nedsatt intercellular kommunikasjon kan også føre til alvorlige konsekvenser. For eksempel, hvis transmembrane proteiner, overfør en "dødskommando" til naboen kreft celler, som utløser deres spontane celledød (apoptose), blir ikke tatt opp av kreftcellen på grunn av en forstyrrelse i kommunikasjonsmekanismen, dette betyr at tumorceller kan utvikle seg uhindret. Amyloidavleiringer i hjernen til Alzheimers pasienter er mest sannsynlig forårsaket av at et visst membranprotein brytes ned av enzymet beta-sekretase og dermed blir gjort fysiologisk ineffektivt. Dette betyr at sykdommen er forårsaket av en funksjonsfeil i cellemembranen.
