In 1972 is die teorie voorgehou dat 'n gedeeltelik deurlaatbare membraan die sel omring en 'n aantal belangrike take verrig, en die struktuur en funksie van selmembrane is belangrike kwessies rakende die behoorlike funksionering van alle selle in die liggaam. Selteorie het wydverspreid in die 17de eeu geword, saam met die uitvinding van die mikroskoop. Dit het bekend geword dat plant- en dierweefsels uit selle bestaan, maar weens die lae resolusie van die toestel was dit onmoontlik om enige hindernisse rondom die diersel te sien. In die 20ste eeu is die chemiese aard van die membraan in meer besonderhede bestudeer, daar is gevind dat lipiede die basis daarvan is.
Struktuur en funksie van selmembrane
Die selmembraan omring die sitoplasma van lewende selle, wat die intrasellulêre komponente fisies van die eksterne omgewing skei. Swamme, bakterieë en plante het ook selwande wat beskerming bied en die deurgang van groot molekules verhoed. Selmembrane speel ook 'n rol invorming van die sitoskelet en binding aan die ekstrasellulêre matriks van ander lewensbelangrike deeltjies. Dit is nodig om hulle bymekaar te hou en die weefsels en organe van die liggaam te vorm. Strukturele kenmerke van die selmembraan sluit deurlaatbaarheid in. Die hooffunksie is beskerming. Die membraan bestaan uit 'n fosfolipiedlaag met ingebedde proteïene. Hierdie deel is betrokke by prosesse soos seladhesie, ioongeleiding en seinstelsels en dien as 'n aanhegtingsoppervlak vir verskeie ekstrasellulêre strukture, insluitend die wand, glikokaliks en interne sitoskelet. Die membraan behou ook die potensiaal van die sel deur as 'n selektiewe filter op te tree. Dit is selektief deurlaatbaar vir ione en organiese molekules en beheer die beweging van deeltjies.
Biologiese meganismes wat die selmembraan betrek
1. Passiewe diffusie: Sommige stowwe (klein molekules, ione), soos koolstofdioksied (CO2) en suurstof (O2), kan deur die plasmamembraan diffundeer. Die dop dien as 'n versperring vir sekere molekules en ione wat aan weerskante gekonsentreer kan word.
2. Transmembraankanaal en vervoerderproteïen: Voedingstowwe soos glukose of aminosure moet die sel binnegaan, en sommige metaboliese produkte moet verlaat.
3. Endositose is die proses waardeur molekules opgeneem word. 'n Geringe vervorming (invaginasie) word in die plasmamembraan geskep, waarin die stof wat vervoer moet word, ingesluk word. Dit vereisenergie en is dus 'n vorm van aktiewe vervoer.
4. Eksositose: kom in verskeie selle voor om onverteerde oorblyfsels van stowwe wat deur endositose gebring word te verwyder om sodoende stowwe soos hormone en ensieme af te skei en die stof heeltemal deur die sellulêre versperring te vervoer.
Molekulêre struktuur
Selmembraan is 'n biologiese membraan wat hoofsaaklik uit fosfolipiede bestaan en die inhoud van die hele sel van die eksterne omgewing skei. Die vormingsproses vind spontaan plaas onder normale toestande. Om hierdie proses te verstaan en die struktuur en funksies van selmembrane, sowel as eienskappe korrek te beskryf, is dit nodig om die aard van fosfolipiedstrukture, wat deur strukturele polarisasie gekenmerk word, te assesseer. Wanneer fosfolipiede in die akwatiese omgewing van die sitoplasma 'n kritieke konsentrasie bereik, kombineer hulle in misele, wat meer stabiel is in die wateromgewing.
Membraan-eienskappe
- Stabiliteit. Dit beteken dat dit onwaarskynlik is dat die membraan na die vorming van die membraan sal ineenstort.
- Sterk. Die lipiedmembraan is betroubaar genoeg om die deurgang van 'n polêre stof te verhoed; beide opgeloste stowwe (ione, glukose, aminosure) en baie groter molekules (proteïene) kan nie deur die gevormde grens beweeg nie.
- Dynamiese karakter. Dit is miskien die belangrikste eienskap wanneer die struktuur van die sel oorweeg word. Die selmembraan kanonderhewig wees aan verskeie vervormings, kan gevou en gebuig word sonder om in te stort. Onder spesiale omstandighede, soos die samesmelting van vesikels of bot, kan dit gebreek word, maar net tydelik. By kamertemperatuur is sy lipiedbestanddele in konstante, chaotiese beweging, wat 'n stabiele vloeistofgrens vorm.
Liquid Mosaic Model
As ons oor die struktuur en funksies van selmembrane praat, is dit belangrik om daarop te let dat die membraan in die moderne siening in 1972 deur wetenskaplikes Singer en Nicholson beskou is as 'n vloeibare mosaïekmodel. Hulle teorie weerspieël drie hoofkenmerke van die membraanstruktuur. Integrale membraanproteïene verskaf 'n mosaïek sjabloon vir die membraan, en hulle is in staat tot laterale in-vlak beweging as gevolg van die veranderlike aard van lipiedorganisasie. Transmembraanproteïene is ook potensieel mobiel. 'n Belangrike kenmerk van die membraanstruktuur is die asimmetrie daarvan. Wat is die struktuur van 'n sel? Selmembraan, kern, proteïene ensovoorts. Die sel is die basiese eenheid van lewe, en alle organismes bestaan uit een of meer selle, elk met 'n natuurlike versperring wat dit van sy omgewing skei. Hierdie buitenste rand van die sel word ook die plasmamembraan genoem. Dit bestaan uit vier verskillende tipes molekules: fosfolipiede, cholesterol, proteïene en koolhidrate. Die vloeibare mosaïekmodel beskryf die struktuur van die selmembraan soos volg: buigsaam en elasties, soortgelyk in konsekwentheid aan plantaardige olie, sodat allesdie individuele molekules dryf eenvoudig in die vloeibare medium, en hulle is almal in staat om sywaarts binne daardie dop te beweeg.’n Mosaïek is iets wat baie verskillende besonderhede bevat. In die plasmamembraan word dit voorgestel deur fosfolipiede, cholesterolmolekules, proteïene en koolhidrate.
Fosfolipiede
Fosfolipiede vorm die basiese struktuur van die selmembraan. Hierdie molekules het twee duidelike punte: 'n kop en 'n stert. Die koppunt bevat 'n fosfaatgroep en is hidrofiel. Dit beteken dat dit aangetrokke is tot watermolekules. Die stert bestaan uit waterstof- en koolstofatome wat vetsuurkettings genoem word. Hierdie kettings is hidrofobies, hulle hou nie daarvan om met watermolekules te meng nie. Hierdie proses is soortgelyk aan wat gebeur wanneer jy groente-olie in water gooi, dit wil sê, dit los nie daarin op nie. Die strukturele kenmerke van die selmembraan word geassosieer met die sogenaamde lipieddubbellaag, wat uit fosfolipiede bestaan. Hidrofiliese fosfaatkoppe is altyd geleë waar daar water in die vorm van intrasellulêre en ekstrasellulêre vloeistof is. Die hidrofobiese sterte van fosfolipiede in die membraan is so georganiseer dat dit hulle weghou van water.
Cholesterol, proteïene en koolhidrate
Wanneer mense die woord "cholesterol" hoor, dink mense gewoonlik dit is sleg. Cholesterol is egter eintlik 'n baie belangrike komponent van selmembrane. Sy molekules bestaan uit vier ringe van waterstof en koolstofatome. Hulle is hidrofobies en kom voor tussen die hidrofobiese sterte in die lipieddubbellaag. Hulle belangrikheid lê inbehoud van konsekwentheid, hulle versterk die membrane, die voorkoming van kruising. Cholesterolmolekules verhoed ook dat die fosfolipiedsterte in kontak kom en verhard. Dit waarborg vloeibaarheid en buigsaamheid. Membraanproteïene dien as ensieme om chemiese reaksies te versnel, dien as reseptore vir spesifieke molekules, of vervoer stowwe oor die selmembraan.
Koolhidrate, of sakkariede, word slegs aan die ekstrasellulêre kant van die selmembraan gevind. Saam vorm hulle die glikokaliks. Dit bied kussing en beskerming aan die plasmamembraan. Op grond van die struktuur en tipe koolhidrate in die glikokaliks, kan die liggaam selle herken en bepaal of hulle daar moet wees of nie.
Membraanproteïene
Die struktuur van die selmembraan van 'n diersel kan nie voorgestel word sonder so 'n beduidende komponent soos proteïen nie. Ten spyte hiervan kan hulle aansienlik minder in grootte wees as 'n ander belangrike komponent - lipiede. Daar is drie hoofmembraanproteïene.
- Integraal. Hulle bedek heeltemal die tweelaag, sitoplasma en ekstrasellulêre omgewing. Hulle voer 'n vervoer- en seinfunksie uit.
- Periferaal. Proteïene word aan die membraan geheg deur elektrostatiese of waterstofbindings by hul sitoplasmiese of ekstrasellulêre oppervlaktes. Hulle is hoofsaaklik betrokke as 'n middel van aanhegting vir integrale proteïene.
- Transmembraan. Hulle voer ensiematiese en seinfunksies uit, en moduleer ook die basiese struktuur van die lipied-tweelaag van die membraan.
Funksies van biologiese membrane
Die hidrofobiese effek, wat die gedrag van koolwaterstowwe in water reguleer, beheer strukture wat deur membraanlipiede en membraanproteïene gevorm word. Baie eienskappe van membrane word verleen deur draers van lipieddubbellae, wat die basiese struktuur vir alle biologiese membrane vorm. Integrale membraan proteïene is gedeeltelik versteek in die lipied dubbellaag. Transmembraanproteïene het 'n gespesialiseerde organisasie van aminosure in hul primêre volgorde.
Perifere membraanproteïene is baie soortgelyk aan oplosbares, maar hulle is ook membraangebonde. Gespesialiseerde selmembrane het gespesialiseerde selfunksies. Hoe beïnvloed die struktuur en funksies van selmembrane die liggaam? Die funksionaliteit van die hele organisme hang af van hoe biologiese membrane gerangskik is. Van intrasellulêre organelle, ekstrasellulêre en intersellulêre interaksies van membrane, word die strukture wat nodig is vir die organisasie en uitvoering van biologiese funksies geskep. Baie strukturele en funksionele kenmerke is algemeen vir bakterieë, eukariotiese selle en omhulde virusse. Alle biologiese membrane is gebou op 'n lipied dubbellaag, wat die teenwoordigheid van 'n aantal algemene kenmerke bepaal. Membraanproteïene het baie spesifieke funksies.
- Beheer. Plasmamembrane van selle definieer die grense van die interaksie van die sel met die omgewing.
- Vervoer. Die intrasellulêre membrane van selle is verdeel in verskeie funksionele blokke met verskillendeinterne samestelling, wat elkeen ondersteun word deur die nodige vervoerfunksie in kombinasie met beheerdeurlaatbaarheid.
- Seintransduksie. Membraansamesmelting verskaf 'n meganisme vir intrasellulêre vesikulêre kennisgewing en voorkoming van verskeie soorte virusse om vrylik die sel binne te gaan.
Betekenis en gevolgtrekkings
Die struktuur van die buitenste selmembraan beïnvloed die hele liggaam. Dit speel 'n belangrike rol in die beskerming van integriteit deur slegs geselekteerde stowwe toe te laat om binne te dring. Dit is ook 'n goeie basis vir die anker van die sitoskelet en selwand, wat help om die vorm van die sel te behou. Lipiede maak ongeveer 50% van die membraanmassa van die meeste selle uit, hoewel dit wissel na gelang van die tipe membraan. Die struktuur van die buitenste selmembraan van soogdiere is meer kompleks, dit bevat vier hooffosfolipiede. 'n Belangrike eienskap van lipied-dubbellae is dat hulle optree soos 'n tweedimensionele vloeistof waarin individuele molekules vrylik kan roteer en sywaarts kan beweeg. Sulke vloeibaarheid is 'n belangrike eienskap van membrane, wat bepaal word na gelang van temperatuur en lipiedsamestelling. As gevolg van die koolwaterstofringstruktuur speel cholesterol 'n rol in die bepaling van die vloeibaarheid van membrane. Die selektiewe deurlaatbaarheid van biologiese membrane vir klein molekules laat die sel toe om sy interne struktuur te beheer en in stand te hou.
As die struktuur van die sel (selmembraan, kern, ensovoorts) in ag geneem word, kan ons aflei datdat die liggaam 'n selfregulerende sisteem is wat homself nie kan benadeel sonder hulp van buite nie en altyd sal soek na maniere om elke sel te herstel, te beskerm en behoorlik te funksioneer.
