17.3: Membraner Og Membran Lipider

alle levende celler er omgitt av en cellemembran. Planteceller (Figur \(\PageIndex{1A}\)) og dyreceller (Figur \(\PageIndex{1B}\)) inneholder en cellekjerne som også er omgitt av en membran og holder den genetiske informasjonen for cellen. Alt mellom cellemembranen og kjernemembranen—inkludert intracellulære væsker og forskjellige subcellulære komponenter som mitokondrier og ribosomer—kalles cytoplasma. Membranene i alle celler har en fundamentalt lik struktur, men membranfunksjonen varierer enormt fra en organisme til en annen og til og med fra en celle til en annen i en enkelt organisme. Dette mangfoldet oppstår hovedsakelig fra tilstedeværelsen av forskjellige proteiner og lipider i membranen.

Figur \(\PageIndex{1}\): (A) En Idealisert Plantecelle. Ikke alle strukturer som vises her forekommer i alle typer plantecelle. En Idealisert Dyrecelle. Strukturene som vises her vil sjelden alle bli funnet i en enkelt dyrecelle.

lipidene i cellemembraner er svært polare, men har to egenskaper: en del av lipidet er ionisk og oppløses derfor i vann, mens resten har en hydrokarbonstruktur og derfor oppløses i ikke-polare stoffer. Ofte blir den ioniske delen referert til som hydrofil, som betyr «vannelskende», og den ikke-polare delen som hydrofob, noe som betyr » vannfrykt «(avstøt av vann). Når lov til å flyte fritt i vann, polare lipider spontant klynge sammen i en av tre ordninger: miceller, monolayers, og bilayers (Figur \(\PageIndex{2}\)).

Figur \(\PageIndex{2}\): Spontant Dannede Polare Lipidstrukturer I Vann: Monolag, Micelle Og Dobbeltlag

Miceller er aggregeringer der lipidenes hydrokarbonhaler—blir hydrofobe—er rettet mot midten av samlingen og bort fra det omkringliggende vannet Mens de hydrofile hodene er rettet utover, i kontakt med vannet. Hver micelle kan inneholde tusenvis av lipidmolekyler. Polare lipider kan også danne et monolag, et lag ett molekyl tykt på overflaten av vannet. De polare hodene vender mot vann, og de ikke-polare haler stikker opp i luften. Bilayers er doble lag av lipider anordnet slik at de hydrofobe haler er klemt mellom en indre overflate og en ytre overflate som består av hydrofile hoder. De hydrofile hodene er i kontakt med vann på hver side av dobbeltlaget, mens haler, sekvestrert inne i dobbeltlaget, forhindres i å ha kontakt med vannet. Bilayers som dette utgjør hver cellemembran (Figur \(\PageIndex{3}\)).

Figur \(\PageIndex{3}\): Skjematisk Diagram av En Cellemembran. Membranen som omslutter en typisk dyrecelle er et fosfolipid dobbeltlag med innebygde kolesterol-og proteinmolekyler. Korte oligosakkaridkjeder er festet til ytre overflaten.

i dobbeltlagets indre interagerer de hydrofobe haler (det vil si fettsyrepartiene av lipidmolekyler) ved hjelp av dispersjonskrefter. Interaksjonene svekkes av tilstedeværelsen av umettede fettsyrer. Som et resultat er membrankomponentene fri til å mølle i noen grad, og membranen er beskrevet som væske.

lipidene som finnes i cellemembraner kan kategoriseres på ulike måter. Fosfolipider er lipider som inneholder fosfor. Glykolipider er sukkerholdige lipider. Sistnevnte finnes utelukkende på den ytre overflaten av cellemembranen, som virker som å skille overflatemarkører for cellen og dermed tjene i cellulær anerkjennelse og celle-til-celle-kommunikasjon. Sfingolipider er fosfolipider eller glykolipider som inneholder umettet amino alkohol sfingosin i stedet for glyserol. Diagrammatiske strukturer av representative membran lipider er presentert I Figur \(\PageIndex{4}\).

Figur \(\PageIndex{4}\): Komponentstrukturer Av Noen Viktige Membranlipider

Fosfoglycerider (også kjent som glycerofosfolipider) er de mest omfattende fosfolipidene i cellemembraner. De består av en glyserolenhet med fettsyrer festet til de to første karbonatomer, mens en fosforsyre-enhet, forestret med et alkoholmolekyl (vanligvis en amino-alkohol, som i del (A) Av Figur \(\PageIndex{5}\)) er festet til det tredje karbonatomet av glyserol (del (b) Av Figur \(\PageIndex{5}\)). Legg merke til at fosfoglyceridmolekylet er identisk med et triglyserid opp til fosforsyre-enheten (del (b) Av Figur \(\PageIndex{5}\)).

det finnes to vanlige typer fosfoglyserider. Fosfoglycerider som inneholder etanolamin som aminoalkoholen kalles fosfatidyletanolaminer eller cephaliner. Cephaliner finnes i hjernevev og nerver og har også en rolle i blodpropp. Fosfoglycerider som inneholder kolin som aminoalkoholenheten kalles fosfatidylkholiner eller lecitiner. Lecithins forekommer i alle levende organismer. Som cefaliner er de viktige bestanddeler av nerve – og hjernevev. Eggeplommer er spesielt rike på lecitin. Lecitiner isolert fra soyabønner er mye brukt i matvarer som emulgerende midler. Et emulgeringsmiddel brukes til å stabilisere en emulsjon – en dispersjon av to væsker som normalt ikke blandes, for eksempel olje og vann. Mange matvarer er emulsjoner. Melk er en emulsjon av smørfett i vann. Emulgeringsmiddelet i melk er et protein som kalles kasein. Mesajon er en emulsjon av salatolje i vann, stabilisert av lecitiner tilstede i eggeplomme.

Sfingomyeliner, de enkleste sfingolipidene, inneholder hver en fettsyre, en fosforsyre, sfingosin og kolin (Figur \(\PageIndex{6}\)). Fordi de inneholder fosforsyre, er de også klassifisert som fosfolipider. Sfingomyeliner er viktige bestanddeler i myelinskjeden som omgir axonen til en nervecelle. Multipel sklerose er en av flere sykdommer som skyldes skade på myelinskjeden.

de fleste dyreceller inneholder sfingolipider kalt cerebrosider (Figur \(\PageIndex{7}\)). Cerebrosider består av sfingosin, en fettsyre og galaktose eller glukose. De ligner derfor sfingomyeliner, men har en sukkerenhet i stedet for kolinfosfatgruppen. Cerebrosider er viktige bestanddeler i membranene i nerve-og hjerneceller.

Figur \(\PageIndex{7}\): Cerebrosides. Cerebrosider er sfingolipider som inneholder en sukkerenhet.

sfingolipidene kalt gangliosider er mer komplekse, vanligvis med en forgrenet kjede av tre til åtte monosakkarider og / eller substituerte sukkerarter. På grunn av stor variasjon i sukkerkomponentene er det identifisert rundt 130 varianter av gangliosider. De fleste celle-til-celle-gjenkjennings-og kommunikasjonsprosesser (f. eks., blodtype antigener) avhenger av forskjeller i sekvensene av sukker i disse forbindelsene. Gangliosider er mest utbredt i ytre membraner av nerveceller, selv om de også forekommer i mindre mengder i ytre membraner i de fleste andre celler. Fordi cerebrosider og gangliosider inneholder sukkergrupper, klassifiseres de også som glykolipider.