Im Jahr 1972 wurde die Theorie aufgestellt, dass eine teilweise durchlässige Membran die Zelle umgibt und eine Reihe lebenswichtiger Aufgaben erfüllt, und die Struktur und Funktion von Zellmembranen sind wichtige Aspekte für das ordnungsgemäße Funktionieren aller Zellen im Körper. Die Zelltheorie verbreitete sich im 17. Jahrhundert zusammen mit der Erfindung des Mikroskops. Es wurde bekannt, dass pflanzliches und tierisches Gewebe aus Zellen bestehen, aber aufgrund der geringen Auflösung des Geräts war es unmöglich, Barrieren um die tierische Zelle herum zu sehen. Im 20. Jahrhundert wurde die chemische Natur der Membran genauer untersucht, es wurde festgestellt, dass Lipide ihre Grundlage sind.
Struktur und Funktion von Zellmembranen
Die Zellmembran umgibt das Zytoplasma lebender Zellen und trennt die intrazellulären Komponenten physikalisch von der äußeren Umgebung. Auch Pilze, Bakterien und Pflanzen haben Zellwände, die Schutz bieten und den Durchgang großer Moleküle verhindern. Auch Zellmembranen spielen eine RolleBildung des Zytoskeletts und Anheftung anderer lebenswichtiger Partikel an die extrazelluläre Matrix. Dies ist notwendig, um sie zusammenzuh alten und die Gewebe und Organe des Körpers zu bilden. Zu den strukturellen Merkmalen der Zellmembran gehört die Permeabilität. Die Hauptfunktion ist der Schutz. Die Membran besteht aus einer Phospholipidschicht mit eingebetteten Proteinen. Dieser Teil ist an Prozessen wie Zelladhäsion, Ionenleitung und Signalsystemen beteiligt und dient als Befestigungsfläche für mehrere extrazelluläre Strukturen, einschließlich der Wand, der Glykokalyx und des inneren Zytoskeletts. Die Membran hält auch das Potenzial der Zelle aufrecht, indem sie als selektiver Filter wirkt. Es ist selektiv durchlässig für Ionen und organische Moleküle und kontrolliert die Bewegung von Partikeln.
Biologische Mechanismen der Zellmembran
1. Passive Diffusion: Einige Substanzen (kleine Moleküle, Ionen) wie Kohlendioxid (CO2) und Sauerstoff (O2) können durch die Plasmamembran diffundieren. Die Schale wirkt als Barriere für bestimmte Moleküle und Ionen, die sich auf beiden Seiten ansammeln können.
2. Transmembrankanal und Transportprotein: Nährstoffe wie Glukose oder Aminosäuren müssen in die Zelle gelangen und einige Stoffwechselprodukte müssen sie verlassen.
3. Endozytose ist der Prozess, bei dem Moleküle aufgenommen werden. In der Plasmamembran entsteht eine leichte Verformung (Invagination), in der die zu transportierende Substanz verschluckt wird. Es benötigtEnergie und ist somit eine Form des aktiven Transports.
4. Exozytose: tritt in verschiedenen Zellen auf, um unverdaute Reste von durch Endozytose eingebrachten Substanzen zu entfernen, um Substanzen wie Hormone und Enzyme abzusondern und die Substanz vollständig durch die Zellbarriere zu transportieren.
Molekülstruktur
Zellmembran ist eine biologische Membran, die hauptsächlich aus Phospholipiden besteht und den Inh alt der gesamten Zelle von der äußeren Umgebung trennt. Der Bildungsprozess erfolgt spontan unter normalen Bedingungen. Um diesen Prozess zu verstehen und die Struktur und Funktionen von Zellmembranen sowie Eigenschaften richtig zu beschreiben, ist es notwendig, die Natur von Phospholipidstrukturen zu beurteilen, die durch strukturelle Polarisierung gekennzeichnet sind. Wenn Phospholipide in der aquatischen Umgebung des Zytoplasmas eine kritische Konzentration erreichen, verbinden sie sich zu Micellen, die in der aquatischen Umgebung stabiler sind.
Membraneigenschaften
- Stabilität. Dies bedeutet, dass es nach der Bildung der Membran unwahrscheinlich ist, dass sie kollabiert.
- Stärke. Die Lipidmembran ist zuverlässig genug, um den Durchgang einer polaren Substanz zu verhindern, sowohl gelöste Substanzen (Ionen, Glukose, Aminosäuren) als auch viel größere Moleküle (Proteine) können die gebildete Grenze nicht passieren.
- Dynamischer Charakter. Dies ist vielleicht die wichtigste Eigenschaft, wenn man die Struktur der Zelle betrachtet. Die Zellmembran kannverschiedenen Verformungen ausgesetzt sein, gef altet und gebogen werden können, ohne zusammenzubrechen. Unter besonderen Umständen, wie der Verschmelzung von Vesikeln oder Knospen, kann es gebrochen werden, aber nur vorübergehend. Bei Raumtemperatur befinden sich seine Lipidbestandteile in ständiger, chaotischer Bewegung und bilden eine stabile Flüssigkeitsgrenze.
Flüssiges Mosaikmodell
Wenn wir über die Struktur und Funktion von Zellmembranen sprechen, ist es wichtig anzumerken, dass die Membran aus heutiger Sicht 1972 von den Wissenschaftlern Singer und Nicholson als flüssiges Mosaikmodell betrachtet wurde. Ihre Theorie spiegelt drei Hauptmerkmale der Membranstruktur wider. Integrale Membranproteine stellen eine Mosaikschablone für die Membran bereit, und sie sind aufgrund der variablen Natur der Lipidorganisation in der Lage, sich seitlich in der Ebene zu bewegen. Transmembranproteine sind ebenfalls potenziell mobil. Ein wichtiges Merkmal der Membranstruktur ist ihre Asymmetrie. Wie ist eine Zelle aufgebaut? Zellmembran, Kern, Proteine und so weiter. Die Zelle ist die Grundeinheit des Lebens, und alle Organismen bestehen aus einer oder mehreren Zellen, jede mit einer natürlichen Barriere, die sie von ihrer Umgebung trennt. Diese äußere Begrenzung der Zelle wird auch als Plasmamembran bezeichnet. Es besteht aus vier verschiedenen Arten von Molekülen: Phospholipide, Cholesterin, Proteine und Kohlenhydrate. Das Flüssigmosaik-Modell beschreibt den Aufbau der Zellmembran wie folgt: flexibel und elastisch, ähnlich in der Konsistenz wie Pflanzenöl, damit allesDie einzelnen Moleküle schweben einfach in dem flüssigen Medium und können sich innerhalb dieser Hülle seitwärts bewegen. Ein Mosaik ist etwas, das viele verschiedene Details enthält. In der Plasmamembran wird es durch Phospholipide, Cholesterinmoleküle, Proteine und Kohlenhydrate repräsentiert.
Phospholipide
Phospholipide bilden die Grundstruktur der Zellmembran. Diese Moleküle haben zwei unterschiedliche Enden: einen Kopf und einen Schwanz. Das Kopfende enthält eine Phosphatgruppe und ist hydrophil. Das bedeutet, dass es von Wassermolekülen angezogen wird. Der Schwanz besteht aus Wasserstoff- und Kohlenstoffatomen, die als Fettsäureketten bezeichnet werden. Diese Ketten sind hydrophob, sie mischen sich nicht gerne mit Wassermolekülen. Dieser Vorgang ähnelt dem, was passiert, wenn Sie Pflanzenöl in Wasser gießen, das heißt, es löst sich nicht darin auf. Die strukturellen Merkmale der Zellmembran sind mit der sogenannten Lipiddoppelschicht verbunden, die aus Phospholipiden besteht. Hydrophile Phosphatköpfe befinden sich immer dort, wo Wasser in Form von intrazellulärer und extrazellulärer Flüssigkeit vorhanden ist. Die hydrophoben Schwänze von Phospholipiden in der Membran sind so organisiert, dass sie sie von Wasser fernh alten.
Cholesterin, Proteine und Kohlenhydrate
Wenn Leute das Wort "Cholesterin" hören, denken die Leute normalerweise, dass es schlecht ist. Tatsächlich ist Cholesterin jedoch ein sehr wichtiger Bestandteil der Zellmembranen. Seine Moleküle bestehen aus vier Ringen aus Wasserstoff- und Kohlenstoffatomen. Sie sind hydrophob und treten zwischen den hydrophoben Schwänzen in der Lipiddoppelschicht auf. Ihre Bedeutung liegt inSie bewahren die Konsistenz, verstärken die Membranen und verhindern ein Crossover. Cholesterinmoleküle verhindern auch, dass die Phospholipidschwänze in Kontakt kommen und sich verhärten. Dies garantiert Fließfähigkeit und Flexibilität. Membranproteine wirken als Enzyme, um chemische Reaktionen zu beschleunigen, fungieren als Rezeptoren für bestimmte Moleküle oder transportieren Substanzen durch die Zellmembran.
Kohlenhydrate oder Saccharide kommen nur auf der extrazellulären Seite der Zellmembran vor. Zusammen bilden sie die Glykokalyx. Es bietet Polsterung und Schutz für die Plasmamembran. Anhand der Struktur und Art der Kohlenhydrate in der Glykokalyx kann der Körper Zellen erkennen und entscheiden, ob sie dort sein sollten oder nicht.
Membranproteine
Die Struktur der Zellmembran einer tierischen Zelle ist ohne einen so wichtigen Bestandteil wie Proteine nicht vorstellbar. Trotzdem können sie einer anderen wichtigen Komponente - den Lipiden - in ihrer Größe deutlich unterlegen sein. Es gibt drei Hauptmembranproteine.
- Ganzzahl. Sie bedecken vollständig die Doppelschicht, das Zytoplasma und die extrazelluläre Umgebung. Sie erfüllen eine Transport- und Signalfunktion.
- Peripheriegerät. Proteine werden an der Membran durch elektrostatische oder Wasserstoffbrückenbindungen an ihren zytoplasmatischen oder extrazellulären Oberflächen befestigt. Sie sind in erster Linie als Anheftungsmittel für integrale Proteine beteiligt.
- Transmembran. Sie erfüllen enzymatische und Signalfunktionen und modulieren auch die Grundstruktur der Lipiddoppelschicht der Membran.
Funktionen biologischer Membranen
Der hydrophobe Effekt, der das Verh alten von Kohlenwasserstoffen in Wasser reguliert, kontrolliert Strukturen, die von Membranlipiden und Membranproteinen gebildet werden. Viele Eigenschaften von Membranen werden durch Träger von Lipiddoppelschichten verliehen, die die Grundstruktur für alle biologischen Membranen bilden. Integrale Membranproteine sind teilweise in der Lipiddoppelschicht verborgen. Transmembranproteine haben eine spezialisierte Organisation von Aminosäuren in ihrer Primärsequenz.
Periphere Membranproteine sind den löslichen sehr ähnlich, aber sie sind auch membrangebunden. Spezialisierte Zellmembranen haben spezialisierte Zellfunktionen. Wie wirken sich Aufbau und Funktion von Zellmembranen auf den Körper aus? Die Funktionalität des gesamten Organismus hängt davon ab, wie biologische Membranen angeordnet sind. Aus intrazellulären Organellen, extrazellulären und interzellulären Wechselwirkungen von Membranen werden die für die Organisation und Durchführung biologischer Funktionen notwendigen Strukturen geschaffen. Viele strukturelle und funktionelle Merkmale sind Bakterien, eukaryotischen Zellen und umhüllten Viren gemeinsam. Alle biologischen Membranen sind auf einer Lipiddoppelschicht aufgebaut, die das Vorhandensein einer Reihe gemeinsamer Merkmale bestimmt. Membranproteine haben viele spezifische Funktionen.
- Kontrolle. Plasmamembranen von Zellen definieren die Grenzen der Wechselwirkung der Zelle mit der Umgebung.
- Transport. Die intrazellulären Membranen von Zellen sind in mehrere funktionelle Blöcke mit unterschiedlichen unterteiltinnere Zusammensetzung, die jeweils durch die notwendige Transportfunktion in Kombination mit der Kontrollpermeabilität unterstützt wird.
- Sign altransduktion. Die Membranfusion bietet einen Mechanismus für die intrazelluläre vesikuläre Benachrichtigung und verhindert, dass verschiedene Arten von Viren frei in die Zelle eindringen.
Bedeutung und Schlussfolgerungen
Der Aufbau der äußeren Zellmembran beeinflusst den gesamten Körper. Es spielt eine wichtige Rolle beim Schutz der Integrität, indem es nur ausgewählte Substanzen eindringen lässt. Es ist auch eine gute Basis für die Verankerung des Zytoskeletts und der Zellwand, was dazu beiträgt, die Form der Zelle zu erh alten. Lipide machen etwa 50 % der Membranmasse der meisten Zellen aus, obwohl dies je nach Membrantyp variiert. Die Struktur der äußeren Zellmembran von Säugetieren ist komplexer, sie enthält vier Haupt-Phospholipide. Eine wichtige Eigenschaft von Lipiddoppelschichten ist, dass sie sich wie eine zweidimensionale Flüssigkeit verh alten, in der sich einzelne Moleküle frei drehen und seitlich bewegen können. Diese Fluidität ist eine wichtige Eigenschaft von Membranen, die in Abhängigkeit von Temperatur und Lipidzusammensetzung bestimmt wird. Aufgrund der Kohlenwasserstoffringstruktur spielt Cholesterin eine Rolle bei der Bestimmung der Fluidität von Membranen. Die selektive Durchlässigkeit biologischer Membranen für kleine Moleküle ermöglicht es der Zelle, ihre innere Struktur zu kontrollieren und aufrechtzuerh alten.
In Anbetracht der Struktur der Zelle (Zellmembran, Zellkern usw.) können wir darauf schließendass der Körper ein selbstregulierendes System ist, das sich ohne fremde Hilfe nicht selbst schaden kann und immer nach Wegen suchen wird, jede Zelle wiederherzustellen, zu schützen und richtig zu funktionieren.
