Cellemembran

admin 0 Comments Articles

Cellemembran

Definition

Cellemembranen, også kendt som plasmamembranen, er et dobbelt lag af lipider og proteiner, der omgiver en celle. Den adskiller cytoplasmaet (cellens indhold) fra det ydre miljø. Den er et kendetegn ved alle celler, både prokaryote og eukaryote.

Cellemembranens funktion

Cellemembranen giver cellen dens struktur og regulerer de materialer, der kommer ind i og ud af cellen. Den er en selektivt permeabel barriere, hvilket betyder, at den tillader nogle stoffer at passere, men ikke andre. Ligesom en vindebro, der skal beskytte et slot og holde fjender ude, tillader cellemembranen kun visse molekyler at komme ind eller ud.

Krydsning af membranen

Små molekyler som f.eks. ilt, som cellerne har brug for for at kunne udføre metaboliske funktioner som f.eks. celleatmningen, og kuldioxid, der er et biprodukt af disse funktioner, kan let komme ind og ud gennem membranen. Vand kan også frit krydse membranen, selv om det sker med en langsommere hastighed.

Højladede molekyler, som f.eks. ioner, kan imidlertid ikke passere direkte igennem, og det samme gælder store makromolekyler som kulhydrater eller aminosyrer. I stedet skal disse molekyler passere gennem proteiner, der er indlejret i membranen. På denne måde kan cellen kontrollere diffusionshastigheden af disse stoffer.

En anden måde, hvorpå cellemembranen kan bringe molekyler ind i cytoplasmaet, er gennem endocytose. Den omvendte proces, hvor cellen afleverer indhold uden for membranbarrieren, kaldes exocytose.

Endocytose omfatter fagocytose (“cell eating”) og pinocytose (“cell drinking”). Under disse processer danner cellemembranen en fordybning, der omgiver den partikel, som den opsluger. Derefter “kniber den sig af” og danner en lille membransfære kaldet en vesikel, som indeholder molekylet og transporterer det til det sted, hvor det skal bruges i cellen.

Celler kan også aflevere stoffer gennem cellemembranen til det ydre miljø gennem exocytose, som er det modsatte af endocytose. Under exocytose dannes vesikler i cytoplasmaet og bevæger sig til overfladen af cellemembranen. Her smelter de sammen med membranen og afgiver deres indhold til ydersiden af cellen. Exocytose fjerner cellens affaldsprodukter, som er de dele af molekyler, der ikke bruges af cellen, herunder gamle organeller.

Signalering ved cellemembranen

Cellemembranen spiller også en vigtig rolle i forbindelse med cellesignalering og kommunikation. Membranen indeholder flere indlejrede proteiner, som kan binde molekyler, der findes uden for cellen, og videregive beskeder til cellens indre.

Vigtigt nok kan disse receptorproteiner på cellemembranen binde sig til stoffer, der produceres af andre områder i kroppen, f.eks. hormoner. Når et molekyle binder sig til sin målreceptor på membranen, starter det en signaltransduktionsvej inde i cellen, som sender signalet videre til de relevante molekyler.

Som følge af disse ofte komplekse signalveje kan cellen udføre den handling, der er specificeret af signalmolekylet, f.eks. at lave eller stoppe produktionen af et bestemt protein.

Hvordan gør cellemembranens struktur det muligt for den at udføre disse funktioner?

Cellemembranens struktur

Cellemembranen er opbygget af et fosfolipid-dobbeltlag. Fosfolipider er lipidmolekyler, der består af et hoved med en fosfatgruppe og to fedtsyrehaler. Det er vigtigt, at fosfolipidmolekylernes egenskaber gør det muligt for dem spontant at danne en dobbeltlagsmembran.

Fosfatgruppehovedet på en fosfolipid er hydrofilt, mens fosfolipidhalen er hydrofob. Det betyder, at fosfatgruppen tiltrækkes af vand, mens halen frastødes af vand.

Når de befinder sig i vand eller en vandig opløsning (herunder inde i kroppen), vil de hydrofobiske hoveder af fosfolipiderne orientere sig således, at de befinder sig på indersiden, så langt væk fra vandet som muligt. I modsætning hertil vil de hydrofile hoveder være på ydersiden og komme i kontakt med vandet. Resultatet er, at der dannes et dobbeltlag af fosfolipider, hvor de hydrofobiske hoveder samles i midten, og de hydrofile haler danner ydersiden af strukturen. Den tekniske betegnelse for dette dobbeltlag af fosfolipider, der danner cellemembranen, er et fosfolipid-dobbeltlag.

Membran-associerede faktorer

Ud over fosfolipid-dobbeltlaget indeholder cellemembranen også lipidmolekyler, især glykolipider og steroler. Et vigtigt sterol er kolesterol, som regulerer cellemembranens fluiditet i dyreceller. Når der er mindre kolesterol, bliver membranerne mere flydende, men også mere gennemtrængelige for molekyler. Mængden af kolesterol i membranen er med til at opretholde dens permeabilitet, så den rette mængde molekyler kan komme ind i cellen ad gangen.

Cellemembranen indeholder også mange forskellige proteiner. Proteiner udgør ca. halvdelen af cellemembranen. Mange af disse proteiner er transmembranproteiner, som er indlejret i membranen, men stikker ud på begge sider (dvs. de spænder over hele lipiddobbeltlaget).

En del af disse proteiner er receptorer, som binder sig til signalmolekyler. Andre er ionkanaler, som er den eneste mulighed for at lade ioner komme ind eller ud af cellen. Forskere bruger den flydende mosaikmodel til at beskrive cellemembranens struktur. Cellemembranen har en flydende konsistens, fordi den for en stor dels vedkommende består af fosfolipider, og derfor kan proteiner bevæge sig frit over dens overflade. De mange forskellige proteiner og lipider i cellemembranen giver den et udseende som en mosaik.

Quiz

Bibliografi