Cell Membrane

admin 0 Comments Articles

Cell Membrane

Definition

Het celmembraan, ook wel plasmamembraan genoemd, is een dubbele laag van lipiden en eiwitten die een cel omgeeft. Het scheidt het cytoplasma (de inhoud van de cel) van het externe milieu. Het is een kenmerk van alle cellen, zowel prokaryote als eukaryote.

Functie van het celmembraan

Het celmembraan geeft de cel zijn structuur en regelt de materialen die de cel binnenkomen en verlaten. Het is een selectief doorlaatbare barrière, dat wil zeggen dat het sommige stoffen wel doorlaat, maar andere niet. Net als een ophaalbrug die een kasteel moet beschermen en vijanden buiten moet houden, laat het celmembraan alleen bepaalde moleculen toe om binnen of buiten te gaan.

Crossing the Membrane

Kleine moleculen, zoals zuurstof, die cellen nodig hebben om metabolische functies uit te voeren, zoals cellulaire ademhaling, en kooldioxide, een bijproduct van deze functies, kunnen gemakkelijk door het membraan naar binnen en naar buiten. Water kan ook vrij het membraan passeren, hoewel het dit langzamer doet.

Hoog geladen moleculen, zoals ionen, kunnen echter niet rechtstreeks passeren, evenmin als grote macromoleculen zoals koolhydraten of aminozuren. In plaats daarvan moeten deze moleculen door eiwitten die in het membraan zijn ingebed. Op deze manier kan de cel de snelheid van diffusie van deze stoffen regelen.

Een andere manier waarop het celmembraan moleculen in het cytoplasma kan brengen is via endocytose. Het omgekeerde proces, waarbij de cel inhoud buiten de membraanbarrière aflevert, wordt exocytose genoemd.

Endocytose omvat fagocytose (“cel-eten”) en pinocytose (“celdrinken”). Tijdens deze processen vormt het celmembraan een inzinking, die het op te slokken deeltje omgeeft. Vervolgens “knijpt” het zich af en vormt een klein bolletje membraan, een blaasje genaamd, dat het molecuul bevat en transporteert naar de plaats waar het in de cel zal worden gebruikt.

Cellen kunnen ook stoffen over het celmembraan heen naar de externe omgeving afgeven via exocytose, het tegenovergestelde van endocytose. Bij exocytose worden in het cytoplasma blaasjes gevormd die zich naar het oppervlak van het celmembraan bewegen. Hier versmelten ze met het membraan en geven hun inhoud af aan de buitenkant van de cel. Exocytose verwijdert de afvalstoffen van de cel, dat zijn de delen van moleculen die niet door de cel worden gebruikt, waaronder oude organellen.

Signalering aan het celmembraan

Het celmembraan speelt ook een belangrijke rol bij celsignalering en communicatie. Het membraan bevat verschillende ingebedde eiwitten die moleculen van buiten de cel kunnen binden en boodschappen doorgeven aan het inwendige van de cel.

Het is belangrijk dat deze receptoreiwitten op het celmembraan zich kunnen binden aan stoffen die door andere delen van het lichaam worden geproduceerd, zoals hormonen. Wanneer een molecuul aan zijn doelreceptor op het membraan bindt, brengt het een signaaltransductiepad in de cel op gang dat het signaal doorgeeft aan de juiste moleculen.

Als resultaat van deze vaak complexe signaalpaden kan de cel de door het signaalmolecuul gespecificeerde actie uitvoeren, zoals het maken of stoppen van de productie van een bepaald eiwit.

Hoe zorgt de structuur van het celmembraan ervoor dat het deze functies kan uitvoeren?

Structuur van het celmembraan

Het celmembraan is opgebouwd uit een fosfolipiden-bilaag. Fosfolipiden zijn lipidemoleculen die bestaan uit een kop van een fosfaatgroep en twee vetzuurstaarten. Belangrijk is dat de eigenschappen van fosfolipidemoleculen hen in staat stellen spontaan een dubbellaags membraan te vormen.

De fosfaatgroepkop van een fosfolipide is hydrofiel, terwijl de fosfolipidestaart hydrofoob is. Dit betekent dat de fosfaatgroep wordt aangetrokken door water, terwijl de staart wordt afgestoten door water.

Wanneer in water of een waterige oplossing (ook in het lichaam) zullen de hydrofobe koppen van fosfolipiden zich oriënteren om aan de binnenkant te zijn, zo ver mogelijk van het water af. De hydrofiele koppen daarentegen zullen zich aan de buitenkant bevinden en contact maken met het water. Het resultaat is dat een dubbele laag fosfolipiden wordt gevormd, waarbij de hydrofobe koppen zich in het centrum groeperen, en de hydrofiele staarten de buitenkant van de structuur vormen. De technische term voor deze dubbele laag fosfolipiden die het celmembraan vormt, is een fosfolipidenbilaag.

Membraan-geassocieerde factoren

Naast de fosfolipidenbilaag bevat het celmembraan ook lipidemoleculen, met name glycolipiden en sterolen. Een belangrijk sterol is cholesterol, dat in dierlijke cellen de vloeibaarheid van het celmembraan regelt. Wanneer er minder cholesterol is, worden de membranen vloeibaarder, maar ook meer doorlaatbaar voor moleculen. De hoeveelheid cholesterol in het membraan helpt de doorlaatbaarheid in stand te houden, zodat de juiste hoeveelheid moleculen tegelijk de cel kan binnenkomen.

Het celmembraan bevat ook veel verschillende eiwitten. Eiwitten vormen ongeveer de helft van het celmembraan. Veel van deze eiwitten zijn transmembraan-eiwitten, die in het membraan zijn ingebed, maar aan beide zijden uitsteken (d.w.z. dat zij de gehele lipide-bilaag doorkruisen).

Sommige van deze eiwitten zijn receptoren, die zich aan signaalmoleculen binden. Andere zijn ionenkanalen, die de enige manier zijn om ionen in of uit de cel te laten. Wetenschappers gebruiken het vloeistofmozaïekmodel om de structuur van het celmembraan te beschrijven. Het celmembraan heeft een vloeibare consistentie doordat het voor een groot deel uit fosfolipiden bestaat, en daardoor kunnen eiwitten vrij over het oppervlak bewegen. De veelheid van verschillende eiwitten en lipiden in het celmembraan geven het het uiterlijk van een mozaïek.

Quiz

Bibliography