A sejtmembrán

A sejt olyan szerkezeti és működési egységet képez, amelynek belső környezete lényegesen elüt a külső környezettől. Ez a különbség a sejt egész élettartama alatt fennáll, s a különbséget sok más biológiai működés mellett a sejtmembrán biztosítja.

Szerepe nem csak sejthártyaként a külső környezettől való elhatárolás, és a környezettel való kommunikáció, anyag, energia, és információcserében van, hanem belső szerkezetében is elhatároló elválasztó funkciót lát el. Az endoplazmatikus membránrendszer a sejten belüli térrészben hasonló módon, biokémiai folyamatok sokaságát választja és különíti el, ezáltal megfelelő mikrokörnyezetet biztosít.

További szerepe a raktározásban, a sejt belső vázának felépítésében /citoszkeleton/ valamint különféle sejtszervecskékben való részvétel, annak akár hely biztosítása vagy a szervecskének felépítésében való részvétel. Az előbbire példa talán a riboszóma, hisz ezen sejtszervecske az endoplazmatikus retikulumra „rögzítetten” helyezkedik el, s annak megfelelő környezetet is biztosít /durvaszemcsés endoplazmatikus retikulum./ A másodikra pedig, a golgi készülék, vagy akár Mitokondrium. A Mitokondriumot tekintve különösen érdekes kettősséget találunk, hisz eme sejtszervecske saját jól elkülönülő egységet képez, mintegy „sejt” a sejten belül, s kialakulása valószínűleg prokarióták szimbiózisával történt, a sejthártyája alakulhatott át a határoló membránná, ugyanakkor a belső membránszerkezet az ATP szintézisnél az energetikai folyamatoknál a „mátrix” alkotója, így a funkcióját is „meghatározza”.

A sejtmembrán molekuláris szerkezete.

A sejtmembránról általánosságban elmondható, hogy zömében nemkovalens kölcsönhatásokkal egyben tartott lipidekből és fehérjékből álló film.

A lipidréteg, melynek fő részét foszfolipidek teszik ki, kettősréteget képeznek, melyben a hidrofil rész „fej” a vizes fázisok egyike /Sejtközötti, sejten belüli tér…/ felé fordul, míg a hosszú apoláros rész, a kettősréteg közepe felé fordulva, apoláros közeget képezve helyezkedik el. Ez a lipidréteg a fázishatárok mentén hosszú egymással párhuzamos molekulák sokaságából áll. A foszfolipidek igen ritkán, de átugorhatnak egyik rétegből a másikba. Ezt a jelenséget flipp-flopp jelenségnek nevezzük.

A fehérjék erre merőlegesen, vagy ebbe a rétegbe ágyazottan helyezkednek el úgy, hogy illeszkedjenek a fázisok körülményeihez, azaz a hidrofób területre a fehérjék hidrofób tulajdonságú részei kerülnek. A sejtmembránok igen rugalmas, váltózó és változtatható permeabilitással bírnak különféle kémiai anyagokra. A membránok finomszerkezete, jellege általában a vázfehérjék, a foszfolipidek mellett előforduló más lipidmolekulák jellege és mennyisége és a lipid-fehérje arány függvénye. Például a koleszterin a membrán fluiditását erősen csökkenti, mivel beilleszkedik a foszfolipek közé, és hidrofil része a foszfolipidek poláris részével kerül kölcsönhatásba, míg szteránváza immobilizálja, a közel eső hidrofób részeket.

A sejthártya.

A sejteket ez a biológiai membrán választja el környezetüktől, ez jelöli ki a sejt határát. Hidrofób tulajdonságai megóvják a sejt belsejében és a sejten kívül levõ vizes oldatokat a hidrofil elemek végzetes kimenetelű keveredéseit.

Fehérjéi a sejthártya különféle funkcióihoz kapcsolhatók, mint az elhatárolás és alak, az információtranszport, valamint az anyag és energiacsere.

Míg a lipidek felelősek a biológiai membránok alapvető struktúrájáért, úgy speciális tulajdonságaik a membránfehérjék következménye.

A sejthártyán átívelő valamint a sejt külső és belső felszínén megtalálható Vázfehérjék. Melyek a sejthártya strukturális stabilitását hivatottak szolgálni, valamint sokszor a sejtfelszínen különféle markereket tartalmaznak, melyek a többsejtű élőlényekben a sejt azonosítására szolgálnak.

Receptorfehérjék, amelyek az adott külső környezeti változásra térszerkezetük megváltozásával reagálnak s ez változatos biokémiai funkciót eredményez. A változás lehet valamilyen hírvivő molekulára leadott válasz, amely a meghatározott és nem blokkolt kapcsolódó helyhez kötődve eléri a molekula térszerkezetének átalakulását.

Emellett igen fontos szerepe van a sejtek anyagforgalmában, az aktív és passzív transzportban résztvevő fehérjéknek, amelyek enzimként vagy „pumpák alkotóiként” részt vesznek az aktív transzportban vagy üzemeltetik azt, valamint különféle átjárás lehetőségét biztosítják az áthatolhatatlannak tűnő membránon. /Például ioncsatornák felépítése, és működtetése aktív és passzív transzportokban./.

-A membránfehérjéket csoportosíthatjuk másképp is, a foszfolipid kettősréteghez viszonyított elhelyezkedése alapján, amely a fehérje szerkezetében gyökeredzik.

A membrán lipideghez hasonlóan a fehérjék is rendelkeznek, rendelkezhetnek apoláros, vagy poláris résszel, amelyek így hidrofil vagy hidrofób tulajdonsággal bírnak, valamint ők is bírhatnak oligoszacharid lánccal /így a sejtfelszínt valójában szénhidrátok burkolják/.

Ennek megfelelően a fehérjék, különféleképpen léphetnek kapcsolatba a membránnal.

-Integráns fehérjék. Szoros kapcsolatban állnak a lipid kettősréteggel, mivel beágyazódnak, s mindkét végén kilógnak belőle, gyakorlatilag áthatolnak a membránon, többször is átszelhetve azt. /Transz membránfehérjék/.

Ezen fehérjéknek elhelyezkedése jellegzetes, hiszen nem mindegy, hogy a molekula melyik része van a membrán meghatározott oldalán. Sokszor aszimmetrikusan merülnek a kettősrétegbe.

A kilógó két rész közt egy átszelő terület található, amelynek hidrofóbnak kell lennie. A peptidkötés poláros, s apoláros közegben nincs víz, ezért a kötéseknek egymással kell hidrogénhíd kötéseket kialakítaniuk, ami az a-hélix szerkezet esetében a legkedvezőbb. A membránt egyszer átszelő fehérjék mindig tartalmaznak egy ilyen részt.

-Perifériális membránfehérjék. Nincsenek szoros kapcsolatban a foszfolipid kettősréteg hidrofób részével. Általában az integráns membránfehérjék révén kapcsolódnak, nem kovalens jellegű kölcsönhatással.

Könnyen eltávolíthatók a membrán felszínéről.

Az hogy egy membránfehérje miként kötődik a membránhoz, a funkciója is meghatározza. Az integránsfehérjék például anyagtranszportban vehetnek részt, mivel mindkét oldalon tevékenyen jelen vannak. Ugyanakkor általában ők a receptorfehérjék is.

Perifériális membránfehérjék pedig például a külső környezet alakításában /mikrokörnyezet fenntartása/, valamint az intercelluláris jel kifelé való továbbításában játszhat szerepet.

A Sejthártya differenciálódása.

Különféle sejtek differenciálódása a többsejtű élőlényekben az adott biológiai funkció betöltésére, sokszor a sejtmembránok differenciálódásán keresztül történik.

-Receptorsejtek. Általában olyan sejtmembrán szerkezettel bírnak, melynek sejthártyájában s ahhoz kötötten az adott receptorfehérjék feldúsulnak, például a szem pálcikái és csapjai. Melyek kültagjai olyan lipoprotein struktúrák melyek fotoreceptorrá alakultak.

-Bélhámsejtek. Mikrobolyhaik mint plazma kitüremkedések és modifikált sejthártya képletek mélyen benyúlnak a sejten kívüli térbe, és nagy mennyiségű anyagtranszport lebonyolítására képesek. Finom szerkezetű plazmamembrán borítja, s jelentősen megnövelik a sejt adszorpciós felületét.

-Idegsejtek. Az ingerület-átvitel idegrostjai, sejtnyúlványai is hasonló sejthártya - plazmaképletek, melyek az információ továbbadásának letéteményesei. Ugyanakkor az Axont esetlegesen borító myelin hüvely is ilyen képletre vezethető vissza /glia-sejtek/.

Sejtmembrán mátrix.

A sejt alapvető és legfontosabb része, a belső miliő kialakításának egyik alapvető eszköze. Modifikált formája maghártyaként elhatárolja az örökítőanyagot /DNS/. A sejtemésztés különféle formáit és lépéseit, s raktározó funkciója is fontos.

Ez ad teret a különféle fehérjék képzésére, és differenciálódására is.

Fehérjéi szintén igen változatosak, lehetnek Vázfehérjék, melyek a sejt vázának kialakításában is szerepet kaphatnak, vagy például az osztódás során a sejt osztódási orsójában.

Jellegzetes képviselői például a mikrotubulusok, melyek nagy polimerként írhatók le. /Két globuláris fehérjéből áll./ Ezek igen dinamikus egységek, elvileg mindkét végén növekedhet és rövidülhet, ám ez a folyamat általában „polarizált”, egyik végén nő, míg a másikon csökken (+;-) Funkciója főleg a sejten belüli anyagszállításban és a sejten belüli tér átrendezésében van.

A másik típus pedig a sokszor oldható Enzimfehérjék csoportja. Amelyek a különféle biokémiai folyamatokban vesznek részt. /fehérjeszintézis, lebontási folyamatok/.

Felhasznált irodalom:

//Sejtbiológia – Akadémia kiadó 1974

Előadások a Sejtbiológia köréből DOTE Biológiai intézete 1991.

Ideg és Izomműködés jegyzet. SOTE.

Biokémia III. Dr. Ábrahám Sándor Veszprémi Egyetem (jegyzet)

http://natty.freeweb.hu/ Elektronikus Jegyzet Biológusoknak. ELTE //