Zawartość
- Podstawy komórki
- Membrana komórkowa
- Funkcje dwuwarstwowych lipidów
- Dodatkowe elementy dwuwarstw
- Transport błon komórkowych
- Bariera krew-mózg
Komórki mózgowe są rodzajem neuronu lub komórki nerwowej. Istnieją również różne rodzaje komórek mózgowych. Ale wszystkie neurony są komórki, a wszystkie komórki w organizmach, które mają układ nerwowy, mają wiele cech. W rzeczywistości, wszystko komórki, niezależnie od tego, czy są bakteriami jednokomórkowymi, czy ludźmi, mają kilka cech wspólnych.
Jedną zasadniczą cechą wszystkich komórek jest to, że mają one podwójna membrana plazmowa, zwany Błona komórkowaotaczający całą komórkę. Innym jest to, że mają cytoplazmy po wewnętrznej stronie błony, tworząc masę masy komórkowej. Trzeci to fakt, że mają rybosomy, struktury podobne do białek, które syntetyzują wszystkie białka wytwarzane przez komórkę. Po czwarte, zawierają one materiał genetyczny w postaci DNA.
Błony komórkowe, jak wspomniano, składają się z podwójnej błony plazmowej. „Podwójny” pochodzi z faktu, że mówi się, że błona komórkowa również składa się z dwuwarstwowa fosfolipid, gdzie „bi-” jest przedrostkiem oznaczającym „dwa”. Ta błona dwubiegunowa, jak się ją czasem nazywa, ma szereg kluczowych funkcji oprócz ochrony komórki jako całości.
Podstawy komórki
Wszystkie organizmy składają się z komórek. Jak zauważono, liczba komórek w organizmie różni się znacznie w zależności od gatunku, a niektóre drobnoustroje obejmują tylko jedną komórkę. Tak czy inaczej, komórki są budulcem życia w tym sensie, że są najmniejszymi pojedynczymi jednostkami w żywych istotach, które posiadają wszystkie właściwości związane z życiem, np. Metabolizm, rozmnażanie i tak dalej.
Wszystkie organizmy można podzielić na prokariota i eukarionty. Par* okaryoty* prawie wszystkie są jednokomórkowe i obejmują wiele odmian bakterii zamieszkujących planetę. Eukarionty są prawie wszystkie wielokomórkowe i mają komórki o szeregu specjalistycznych cech, których brakuje komórkom prokariotycznym.
Wszystkie komórki, jak wspomniano, mają rybosomy, błonę komórkową, DNA (kwas dezoksyrybonukleinowy) i cytoplazmy, żelopodobną pożywkę wewnątrz komórek, w której mogą zachodzić reakcje i cząsteczki mogą się poruszać.
Komórki eukariotyczne mają swoje DNA zamknięte w jądrze, które jest otoczone przez własną dwuwarstwę fosfolipidową zwaną koperta nuklearna.
Zawierają również organelle, które są strukturami związanymi z podwójną błoną plazmatyczną, taką jak sama błona komórkowa i wykonującymi specjalne funkcje. Na przykład mitochondria są odpowiedzialne za oddychanie tlenowe w komórkach w obecności tlenu.
Membrana komórkowa
Najłatwiej zrozumieć strukturę błony komórkowej, jeśli wyobrażasz sobie, że oglądasz ją w przekroju. Ta perspektywa pozwala „zobaczyć” obie przeciwległe błony plazmatyczne dwuwarstwy, przestrzeń między nimi oraz materiały, które nieuchronnie muszą w jakiś sposób przejść do lub z komórki przez błonę.
Poszczególne cząsteczki, które tworzą większość błony komórkowej, są nazywane glikofosfolipidylub częściej po prostu fosfolipidy. Są one wykonane z kompaktowych, fosforanowych „głów”, które są hydrofilowy („szukający wody”) i skieruj się na zewnętrzną stronę błony po każdej stronie oraz parę długich kwasów tłuszczowych hydrofobowy („bojąc się wody”) i stańcie twarzą w twarz. Taki układ oznacza, że głowy te skierowane są na zewnątrz komórki z jednej strony, a cytoplazmy z drugiej.
Fosforan i kwasy tłuszczowe w każdej cząsteczce są połączone regionem glicerolu, podobnie jak trójgliceryd (tłuszcz spożywczy) składa się z kwasów tłuszczowych połączonych z glicerolem. Części fosforanowe często mają dodatkowe składniki na powierzchni, a inne białka i węglowodany również kropkują błonę komórkową; zostaną one wkrótce opisane.
Funkcje dwuwarstwowych lipidów
Jedną z funkcji dwuwarstw lipidowych, prawie z definicji, jest ochrona komórki przed zagrożeniami z zewnątrz. Membrana jest półprzepuszczalna, co oznacza, że niektóre substancje mogą przejść, podczas gdy innym odmawia się bezpośredniego wejścia lub wyjścia.
Małe cząsteczki, takie jak woda i tlen, mogą łatwo dyfundować przez membranę. Inne cząsteczki, zwłaszcza te, które niosą ładunek elektryczny (tj. Jony), kwasy nukleinowe (DNA lub jego krewny, kwas rybonukleinowy lub RNA) i cukry mogą również przechodzić, ale aby to nastąpić, wymagają pomocy białek transportujących błonę.
Te białka transportowe są wyspecjalizowane, co oznacza, że są zaprojektowane do przepuszczania przez barierę tylko określonego rodzaju cząsteczki. Często wymaga to wkładu energii w postaci ATP (trifosforan adenozyny). Gdy cząsteczki muszą zostać przesunięte w kierunku silniejszego gradientu stężenia, potrzebne jest nawet więcej ATP niż zwykle.
Dodatkowe elementy dwuwarstw
Większość cząsteczek niefosfolipidowych w błonie komórkowej to białka przezbłonowe. Struktury te obejmują obie warstwy dwuwarstwowe (stąd „transmembranowe”). Wiele z nich to białka transportowe, które w niektórych przypadkach tworzą kanał wystarczająco duży, aby przepłynęła konkretna napotkana cząsteczka.
Inne białka przezbłonowe obejmują receptory, który sygnalizuje wnętrze komórki w odpowiedzi na aktywację przez cząsteczki na zewnątrz komórki; enzymy, które biorą udział w reakcjach chemicznych; i kotwice, które fizycznie łączą składniki poza komórką z tymi w cytoplazmie.
Transport błon komórkowych
Bez możliwości przeniesienia substancji do i z komórki komórce szybko zabraknie energii, a także nie będzie w stanie wydalić produktów przemiany materii. Oba scenariusze są oczywiście niezgodne z życiem.
Skuteczność transportu membrany zależy od trzy główne czynniki: przepuszczalność błony, różnica stężenia danej cząsteczki między wnętrzem a zewnętrzem oraz rozmiar i ładunek (jeśli występuje) rozważanej cząsteczki.
Transport pasywny (prosta dyfuzja) zależy tylko od dwóch ostatnich czynników, ponieważ cząsteczki wchodzące lub wychodzące z komórek w ten sposób mogą łatwo prześlizgnąć się przez szczeliny między fosfolipidami. Ponieważ nie niosą żadnego ładunku, będą miały tendencję do płynięcia do wewnątrz lub na zewnątrz, aż stężenie będzie takie samo po obu stronach dwuwarstwy.
W ułatwiona dyfuzjaobowiązują te same zasady, ale białka błonowe są potrzebne, aby stworzyć wystarczająco dużo miejsca, aby nienaładowane cząsteczki mogły przepływać przez błonę w dół ich gradientu stężenia. Białka te można aktywować albo przez samą obecność cząsteczki „pukającej do drzwi”, albo przez zmiany ich napięcia wywołane pojawieniem się nowej cząsteczki.
W transport aktywny, energia jest zawsze potrzebna, ponieważ ruch cząsteczki jest przeciwny jej stężeniu lub gradientowi elektrochemicznemu. Chociaż ATP jest najczęstszym źródłem energii dla białek transportujących przezbłonowy, można również wykorzystać energię światła i energię elektrochemiczną.
Bariera krew-mózg
Mózg jest specjalnym narządem i jako taki jest specjalnie chroniony. Oznacza to, że oprócz opisanych mechanizmów, komórki mózgowe mają środki do ściślejszej kontroli wnikania substancji, co jest niezbędne do utrzymania jakiegokolwiek stężenia hormonów, wody i składników odżywczych potrzebnych w danym momencie. Ten schemat nazywa się bariera krew-mózg.
Jest to w dużej mierze osiągnięte dzięki budowie małych naczyń krwionośnych wchodzących do mózgu. Poszczególne komórki naczyń krwionośnych, zwane komórkami śródbłonka, są upakowane niezwykle blisko siebie, tworząc tzw ciasne skrzyżowania. Tylko w pewnych warunkach większość cząsteczek ma przejście między tymi komórkami śródbłonka w mózgu.