Minden emberi és állati sejtet féligáteresztő membrán borít. Védi a sejt belsejét a kívülről érkező káros hatások ellen, és felelős a szükséges anyagok kívülről befelé, valamint belülről kifelé történő cseréjéért. Egy harmadik funkcióban a membrán átveszi a sejtek közötti kommunikációt, feltéve, hogy a sejt egy sejttársuláson belül helyezkedik el.
Mi a sejtmembrán?
A sejt membrán körülvesz minden emberi és állati sejtet, és elválasztja más sejtektől vagy az extracelluláris tértől. Mindkét irányban szelektíven áteresztőnek kell lennie, hogy beengedje a szükséges anyagokat a sejtbe, vagy hogy a bomlástermékek kivezessék a sejt belsejét. Ha a sejt sejttársuláson belül van, akkor a membránnak képesnek kell lennie valamiféle mechanikus kötés kialakítására a szomszédos sejt membránjával, hogy biztosítsa a szükséges sejteket erő a sejttársuláshoz. Ezenkívül a membránnak képesnek kell lennie kommunikálni a kapcsolódó szomszédos sejtekkel. Képesnek kell lennie arra, hogy a cellájából a lehető leggyorsabban továbbítson „üzeneteket” egyfajta sejtközi kommunikációban, vagy fogadjon üzenetet a szomszédos celláktól és továbbítsa saját cellájába. Annak megakadályozása érdekében, hogy a sejtet a szervezet saját védekezőképessége autoimmun reakcióval támadja meg, a membránnak olyan tulajdonságokkal kell rendelkeznie az extracelluláris tér felé néző oldalon, amelyek mintha azonosítanák a sejtet immunrendszer mint endogén sejt.
Anatómia és felépítés
A sejt membrán dupla rétegből áll lipidek és csak 6-10 nanométer vastagságot ér el. A két lipidréteg lipofil csoportjai egymással szemben állnak, és leküzdhetetlen hidrofób gátat képeznek a vizes folyadékok számára. A lipidek a külső réteg részlegesen glikolizált, és szacharidok kapcsolódhatnak és kombinálódhatnak a lipidekkel glikolipideket képezve. A sejtmembránok úgynevezett membránnal vannak tarkítva fehérjék, amelyek különféle feladatokat látnak el. A glikoproteinek a membrán kifelé néző felületéhez kapcsolódnak, és többek között arra szolgálnak, hogy azonosítsák a sejtet a immunrendszer. Más fehérjék (integrál fehérjék) behatolnak a sejt membrán és kommunikálni az extracelluláris és intracelluláris térrel. Egy másik fontos struktúrát az úgynevezett ioncsatornák alkotnak, amelyek csatornánként jönnek létre fehérjék és lehetővé teszik bizonyos anyagcseréket. Kifejezetten a víz a sejtmembrán két lipidrétege közötti hidrofób gát leküzdésére úgynevezett vízi csatornák (akvaporinok) vannak jelen, amelyek nagyjából analóg módon működnek az ioncsatornákkal.
Funkció és feladatok
A sejtmembrán elhatárolja a sejt belsejét kívülről vagy más sejtektől, és megvédi a sejtmagot, organellumokat, citoplazmát és a sejten belül elhelyezkedő egyéb részeket. Félig áteresztő képessége ellenére a membrán képes elválasztani a sejt belsejében lévő vizes folyadékot a sejten kívüli vizes folyadéktól - még különböző ozmotikus nyomásokon is. Egy másik funkció és feladat az anyagok szelektív cseréje a sejt belseje és az extracelluláris tér között. A sejtmembránnak három különböző lehetősége áll rendelkezésre erre a célra:
- Az első lehetőség az ozmotikus gradiens használata.
- A második lehetőség az ion és víz a sejtmembránban kialakult csatornák. Különböző típusú csatornákon keresztül az ionok elektromos feszültséggradiens mentén szállíthatók.
- Lehetséges azonban az úgynevezett transzportfehérje-ionok energiafogyasztása alatt az elektromos feszültséggradienssel szemben vagy elektromosan semleges molekulák hogy áthaladjon.
Tömeg az ioncsatornákon keresztüli szállítás mindkét irányban működik. A sejthártya, sem ozmózis, sem ioncsatorna által nem szállítható makromolekulákkal való cseréjéhez a sejtmembrán kiálló részeket képezhet, amelyek beburkolhatják a makromolekulákat, majd a sejtmembránon keresztül a sejt belsejébe szállíthatják azokat. Olyan cellák esetében, amelyekhez nem kapcsolódnak közvetlenül idegek, fontos az egymással való kommunikáció. Ezért felelősek a speciális fehérjék, amelyek a sejtmembránban horgonyoznak, és mind az intracelluláris, mind az extracelluláris térhez (transzmembrán fehérjék) kapcsolódnak, így az információk mindkét irányban cserélhetők. A tágabb értelemben vett információcsere magában foglalja azt a tényt is, hogy a sejtmembrán jelet ad a immunrendszer a dokkolt perifériás fehérjék segítségével, hogy ez egy endogén sejt, amelyet nem szabad megtámadni.
Betegségek és rendellenességek
A sejtmembrán anyagcseréjének és szignálvezetésének két alapvető funkciójának szabályos működése előfeltételét képezte a magasabb élet megjelenésének. A hatások ennek megfelelően súlyosak lehetnek, ha a sejtmembrán csak egy alapfunkcióját zavarják meg. Autoimmun betegségek, amelyeket egy téves immunrendszer vált ki, okozati összefüggésben lehetnek az érintett szövet sejtmembránjának meghibásodásával. A dokkolt membránfehérjék hibája esetén az immunrendszer a sejteket nem a beteg saját, hanem idegen szöveteként osztályozhatja, és megfelelő támadásokat kezdeményezhet. Az autoimmun betegség antifoszfolipid szindróma (APS) a vörös sejt sejtjeinek megváltozott összetételéhez vezet vér sejtek (vörösvértesteket), mert az immunrendszer a fofolipidekhez társuló membránfehérjék pusztulásához vezet. Ez erőteljesen elősegíti a koagulációt, ami a trombózis, ütés, szívinfarktus és tüdő embólia. A sejtek közötti kommunikáció zavara is vezet súlyos következményekig. Például, ha transzmembrán fehérjék, továbbítson egy „halálparancsot” a szomszédba rák a spontán sejtpusztulást (apoptózist) kiváltó sejteket a rákos sejtek nem veszik fel a kommunikációs mechanizmus megszakadása miatt, ez azt jelenti, hogy a daganatsejtek akadálytalanul fejlődhetnek. Amiloid lerakódások az agyában Alzheimer-kór a betegeket valószínűleg az okozza, hogy egy bizonyos membránfehérjét a béta-szekretáz enzim lebont, és így fiziológiailag hatástalanná teszi. Ez azt jelenti, hogy a betegséget a sejtmembrán meghibásodása okozza.
