Membrana celular
definición
Las células son las unidades coherentes más pequeñas que forman órganos y tejidos. Cada célula está rodeada por una membrana celular, una barrera que consiste en una doble capa especial de partículas de grasa, la llamada doble capa lipídica. Las bicapas lipídicas se pueden imaginar como dos películas de grasa apiladas una encima de la otra, que debido a sus propiedades químicas no pueden separarse entre sí y, por lo tanto, forman una unidad muy estable. Las membranas celulares cumplen muchas funciones diferentes: se utilizan para la comunicación, la protección y como estación de control para las células.
¿Qué diferentes membranas celulares existen?
No solo la célula está rodeada por una membrana, sino también los orgánulos celulares. Los orgánulos celulares son áreas pequeñas delimitadas por membranas dentro de la célula, cada una de las cuales tiene su propia tarea. Se diferencian por sus proteínas, que están incrustadas en las membranas y actúan como transportadores de sustancias que deben ser transportadas a través de la membrana.
La membrana mitocondrial interna es una forma especial de la membrana celular.Las mitocondrias son orgánulos que son importantes para que la célula genere energía. Solo fueron absorbidos por la célula humana más tarde en el curso de la evolución. Por tanto, tienen dos membranas bicapa lipídicas. El exterior es el humano clásico, el interior es la membrana específica de la mitocondria. Contiene cardiolipina, un ácido graso que está integrado en la película grasa y solo se puede encontrar en la membrana interna y no en otra.
El cuerpo humano solo contiene células que están rodeadas por una membrana celular. Sin embargo, también hay células, como las bacterias, que también están rodeadas por una pared celular. Por tanto, los términos pared celular y membrana celular no pueden utilizarse como sinónimos. Las paredes celulares son significativamente más gruesas y también estabilizan la membrana celular. Las paredes celulares no son necesarias en el cuerpo humano, ya que muchas células individuales pueden unirse para formar asociaciones fuertes. Las bacterias, por otro lado, son células unicelulares, es decir, solo consisten en una sola célula que sería significativamente más débil sin la pared celular.
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Estructura de la membrana celular
Las membranas celulares separan diferentes áreas entre sí. Para hacer esto, deben cumplir muchos requisitos diferentes: en primer lugar, las membranas celulares están formadas por una doble capa de dos películas de grasa, que a su vez están compuestas por ácidos grasos individuales. Los ácidos grasos consisten en un soluble en agua, hidrofílico Cabeza y de un insoluble en agua, hidrofóbico Cola. Las cabezas se unen entre sí en un plano, de modo que la masa de colas apunta en una dirección. Por otro lado, otra serie de ácidos grasos se acumula en el mismo patrón. Esto crea la doble capa, que está delimitada por el exterior por las cabezas y de esta forma por el interior hidrofóbico Se crea un área, es decir, un área en la que no puede penetrar el agua.
Dependiendo de qué moléculas esté formada la cabeza de un ácido graso, tienen diferentes nombres y diferentes propiedades, pero estas solo juegan un papel subordinado. Los ácidos grasos pueden ser insaturados o saturados, dependiendo de la cola y su estructura química. Los ácidos grasos insaturados son significativamente más rígidos y provocan una disminución en la fluidez de la membrana, mientras que los ácidos grasos saturados aumentan la fluidez. La fluidez es una medida de la movilidad y deformabilidad de la bicapa lipídica. Dependiendo de la tarea y condición de la célula, se requieren diferentes grados de movilidad y rigidez, que se pueden lograr mediante la incorporación adicional de uno u otro tipo de ácido graso.
Además, el colesterol puede incorporarse a la membrana, lo que reduce enormemente la fluidez y, por lo tanto, estabiliza la membrana. Debido a esta estructura, solo sustancias muy pequeñas e insolubles en agua pueden atravesar fácilmente la membrana.
Sin embargo, dado que las sustancias significativamente más grandes e insolubles en agua también tienen que atravesar la membrana para ser transportadas dentro o fuera de la célula, son necesarias proteínas de transporte y canales. Estos se almacenan en la membrana entre los ácidos grasos. Dado que estos canales son transitables para algunas moléculas y no para otras, se habla de uno Semipermeabilidad la membrana celular, es decir, una permeabilidad parcial.
El último bloque de construcción de la membrana celular son los receptores. Los receptores también son proteínas grandes que se producen principalmente en la propia célula y luego se construyen en la membrana. Puede abarcarlos por completo o solo ser compatibles en el exterior. Debido a su estructura química, los transportadores, canales y receptores permanecen firmemente dentro y sobre la membrana y no pueden separarse fácilmente de ella. Sin embargo, se pueden mover lateralmente a diferentes ubicaciones dentro de la membrana, dependiendo de dónde se necesiten.
Finalmente, todavía puede haber cadenas de azúcar en el exterior de la membrana celular, en términos técnicos. Glicocáliz llamado. Por ejemplo, son la base del sistema de tipo sanguíneo. Dado que la membrana celular consta de tantos bloques de construcción diferentes que también pueden variar su ubicación exacta, también se conoce como modelo de mosaico líquido.
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Espesor de la membrana celular
Las membranas celulares tienen un grosor de alrededor de 7 nm, es decir, extremadamente delgadas, pero aún robustas e insuperables para la mayoría de las sustancias. Las áreas de la cabeza tienen aproximadamente 2 nm de espesor, durante el hidrofóbico El área de la cola mide 3 nm de ancho. Este valor apenas varía entre los diferentes tipos de células del cuerpo humano.
¿Cuáles son los componentes de la membrana celular?
Básicamente, la membrana celular está formada por una doble capa de fosfolípidos. Los fosfolípidos son bloques de construcción que consisten en una cabeza y una cola amantes del agua, es decir, hidrófila, que está formada por dos ácidos grasos. La parte que está formada por ácidos grasos es hidrófoba, lo que significa que repele el agua.
En la doble capa de fosfolípidos, los componentes hidrófobos apuntan entre sí. Las partes hidrofílicas apuntan hacia el exterior y el interior de la celda. Esta estructura de la membrana permite separar dos ambientes acuosos entre sí.
La membrana celular también contiene esfingolípidos y colesterol. Estas sustancias regulan la estructura y fluidez de la membrana celular. La fluidez es una medida de qué tan bien pueden moverse las proteínas en la membrana celular. Cuanto mayor sea la fluidez de una membrana celular, más fácil será que las proteínas se muevan en ella.
Además, hay muchas proteínas diferentes en la membrana celular. Estas proteínas se utilizan para transportar sustancias a través de la membrana o para interactuar con el medio ambiente. Esta interacción se puede lograr mediante un enlace directo entre células vecinas o mediante sustancias mensajeras que se unen a las proteínas de la membrana.
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Fosfolípidos en la membrana celular.
Los fosfolípidos son el componente principal de la membrana celular. Los fosfolípidos son anfifílicos. Esto significa que constan de una parte hidrófila y otra hidrófoba. Esta propiedad de los fosfolípidos permite separar el interior de la célula del medio ambiente.
Existen diferentes formas de fosfolípidos. La estructura hidrófila de los fosfolípidos está formada por glicerina o esfingosina. Ambas formas tienen en común que dos cadenas de hidrocarburos hidrófobos están unidas a la estructura básica.
Colesterol en la membrana celular
El colesterol está contenido en la membrana celular para ayudar a regular la fluidez. Una fluidez constante es muy importante para mantener los procesos de transporte de la membrana celular. A altas temperaturas, la membrana celular tiende a volverse demasiado fluida. Los enlaces entre los fosfolípidos, que ya son débiles en circunstancias normales, son aún más débiles a altas temperaturas. Debido a su estructura rígida, el colesterol ayuda a mantener cierta fuerza.
Se ve diferente a bajas temperaturas. Aquí la membrana puede quedar demasiado apretada. Los fosfolípidos, que tienen ácidos grasos saturados como componente hidrófobo, se vuelven particularmente sólidos. Esto significa que los fosfolípidos pueden estar muy cerca unos de otros. En este caso, el colesterol almacenado en la membrana celular provoca una mayor fluidez, ya que el colesterol contiene una estructura anular rígida y, por tanto, actúa como espaciador.
Puede encontrar información detallada sobre el tema del "colesterol" en:
- LDL - "lipoproteínas de baja densidad"
- HDL - "lipoproteínas de alta densidad"
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Funciones de la membrana celular
Como sugiere la compleja estructura de las membranas celulares, tienen que cumplir muchas funciones diferentes, que pueden variar mucho según el tipo y la ubicación de la célula. Por un lado, las membranas generalmente representan una barrera, una función que no debe subestimarse. Innumerables reacciones tienen lugar en paralelo en nuestro cuerpo en un momento dado. Si todos tuvieran lugar en la misma habitación, se influirían fuertemente e incluso se cancelarían entre sí. Un proceso de metabolismo regulado no sería posible y los seres humanos, tal como existen y funcionan como un todo, serían inconcebibles.
También sirven como medio de transporte para una amplia variedad de sustancias que se transportan a través de la membrana mediante transportadores. Para poder trabajar juntas como un órgano, las células individuales deben estar en contacto a través de sus membranas. Esto se logra a través de varias proteínas y receptores de conexión. Las células pueden utilizar los receptores para identificarse entre sí, comunicarse entre sí e intercambiar información. P.ej. el glucocáliz como una de las muchas características distintivas entre las células del cuerpo y las extrañas. Los receptores son proteínas que captan señales del exterior de la célula y las transmiten al núcleo celular y, por tanto, al "cerebro" de la célula. Dependiendo de las propiedades químicas de la partícula química que se ha acoplado al receptor, se ubica en el exterior de la célula, en la célula o en la membrana celular.
Pero las células mismas también pueden transmitir información. El más famoso de nuestros cuerpos son las células nerviosas. Para que puedan realizar su función, sus membranas deben poder conducir señales eléctricas. Las señales eléctricas surgen debido a diferentes cargas dentro y fuera de las células. Esta diferencia de carga, también conocida como gradiente, debe mantenerse. En este contexto, se habla de un potencial de membrana. Las membranas celulares separan las áreas de carga diferente entre sí, pero al mismo tiempo contienen canales que permiten una breve inversión de las relaciones de carga para que pueda fluir la corriente real y, por lo tanto, la información que se va a transmitir. Este fenómeno también se llama potencial de acción.
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Procesos de transporte en la membrana celular.
La membrana celular como tal es impermeable a moléculas e iones más grandes. Para que pueda tener lugar un intercambio entre el interior de la célula y el medio ambiente, existen proteínas en la membrana celular que transportan varias moléculas dentro y fuera de la célula.
Con estas proteínas se hace una distinción entre los canales a través de los cuales una sustancia pasa pasivamente dentro o fuera de la célula a lo largo de la diferencia de concentración. Otras proteínas tienen que generar energía para transportar sustancias activamente a través de la membrana celular.
Otra forma importante de transporte son las vesículas. Las vesículas son pequeñas burbujas que se desprenden de la membrana celular. Las sustancias que se producen en la célula pueden liberarse al medio ambiente a través de estas vesículas. Además, las sustancias también se pueden eliminar del entorno celular.
Diferencias en la membrana celular de las bacterias - penicilina
La membrana celular de bacterias Difícilmente difiere de la del cuerpo humano. La gran diferencia entre las celdas radica en el pared celular adicional de la bacteria. La pared celular se adhiere al exterior de la membrana celular y de esta forma estabiliza y protege a la bacteria, que sin ella sería vulnerable. ella esta fuera Murein, una partícula de azúcar especial, en la que se pueden incorporar otras proteínas, como la Locomoción y reproducción servir. penicilina puede interrumpir la síntesis de la pared celular y, por lo tanto, funciona bactericida, es decir, mata la bacteria. De esta manera, es posible una acción dirigida contra las bacterias que causan enfermedades sin destruir las propias células del cuerpo al mismo tiempo.
