Back to chapter

5.1:

Wat zijn membranen?

JoVE Core
Biology
This content is Free Access.
JoVE Core Biology
What are Membranes?

Languages

Share

– [Instructeur] Membranen zijn dynamische lagen die voornamelijk bestaan uit fosfolipiden, eiwitten en koolhydraten die een cel omsluiten. Waardoor selectief doorlaatbare grenzen en binnencompartimenten worden gevormd. Een component, fosfolipiden, zijn polaire moleculen die zich vanzelf schikken. Vaak als een ononderbroken dubbele laag van ongeveer zeven nanometer dik. De hydrofiele, of wateraantrekkende polaire hoofden zijn naar de buiten- en binnenkant van de cel gericht. De hydrofobe, of waterafstotende non-polaire staarten bevinden zich in het midden om blootstelling aan water te voorkomen. Terwijl fosfolipiden de basisstructuur vormen, is het de manier waarop de andere componenten, de membraaneiwitten en koolhydraten met hen omgaan, wat vooral bijdraagt aan de functionele eigenschappen. Afhankelijk van de celbehoeften functioneren sommige eiwitten als receptoren om signalen in de omgeving van de cel te transduceren. Bijvoorbeeld, de oppervlaktereceptor van een cel bindt een signaal in de extracellulaire ruimte en genereert intracellulaire signalen. Anderen kunnen als transporteur fungeren om een pad te bieden waarlangs verschillende soorten moleculen kunnen passeren. Bijkomende eiwitten kunnen dienen als structurele verbindingen met het cytoskelet, met de extracellulaire matrix of met aangrenzende cellen. Ten slotte zullen koolhydraten zich binden aan ofwel de fosfolipiden, waardoor glycolipiden worden gevormd, ofwel aan eiwitten op de membranen, waardoor glycoproteïnen worden gevormd. Beide hebben belangrijke functies, zoals het binden van hormonen of neurotransmitters en het mogelijk maken van herkenning tussen cellen.

5.1:

Wat zijn membranen?

Een belangrijk kenmerk van het leven is het vermogen om de externe omgeving van het interne milieu te scheiden. Hiervoor hebben cellen semipermeabele membranen ontwikkeld die de doorgang van biologische moleculen reguleren. Bovendien bepaalt het celmembraan de vorm van een cel en de interacties met de externe omgeving. Eukaryotische celmembranen dienen ook om de interne ruimte in organellen te compartimenteren, zoals de endomembraanstructuren van de kern, het endoplasmatisch reticulum en het Golgi-apparaat.

Membranen zijn voornamelijk samengesteld uit fosfolipiden die zijn bestaan uit hydrofiele koppen en twee hydrofobe staarten. Deze fosfolipiden assembleren zichzelf tot dubbellagen zodat de staarten naar het midden van het membraan wijzen en de koppen naar buiten zijn gericht. Door deze opstelling kunnen polaire moleculen interageren met de koppen van de fosfolipiden zowel binnen als buiten het membraan, maar wordt voorkomen dat ze door de hydrofobe kern van het membraan bewegen.

Eiwitten en koolhydraten dragen bij aan de unieke eigenschappen van het membraan van een cel. Integrale eiwitten zijn ingebed in het membraan, terwijl perifere eiwitten aan het interne of externe oppervlak van het membraan gebonden zijn. Transmembraaneiwitten zijn integrale eiwitten die het hele celmembraan overspannen. Transmembraanreceptoreiwitten zijn belangrijk voor het overbrengen van boodschappen van buiten naar binnen in de cel. Wanneer ze aan een extracellulair signaalmolecuul zijn gebonden, ondergaan transmembraanreceptoren een conformatieverandering die als een intracellulair signaal dient. Andere eiwitten, zoals ionenkanalen, dienen om de doorgang van grote of polaire moleculen door de hydrofobe membraankern te reguleren.

Koolhydraten zijn gebonden aan lipiden of eiwitten aan de buitenkant van het celmembraan. De unieke patronen van glycoproteïnen en glycolipiden die aanwezig zijn op het buitenoppervlak van een cel, maken cellulaire herkenning mogelijk. Menselijke immuuncellen kunnen zichzelf onderscheiden van vreemde stoffen door de koolhydraatmodificaties op celoppervlakken te herkennen. De eiwitten, koolhydraten en lipiden die aanwezig zijn op een membraan vormen samen een functionele en flexibele grens voor cellen.

Suggested Reading

Sych, Taras, Yves Mély, and Winfried Römer. "Lipid self-assembly and lectin-induced reorganization of the plasma membrane." Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences 373, no. 1747 (2018): 20170117. [Source]

Tarbell, John M., and L. M. Cancel. "The glycocalyx and its significance in human medicine." Journal of Internal Medicine 280, no. 1 (2016): 97-113. [Source]