Vsaka človeška in živalska celica je obdana s polprepustno membrano. Notranjost celice ščiti pred škodljivimi vplivi od zunaj in je odgovoren za potrebno izmenjavo snovi od zunaj navznoter in od znotraj navzven. Pri tretji funkciji membrana prevzame komunikacijo med celicami, pod pogojem, da je celica znotraj celične zveze.
Kaj je celična membrana?
O celična membrana obdaja vsako človeško in živalsko celico in jo ločuje od drugih celic ali od zunajceličnega prostora. Mora biti selektivno prepuščen v obe smeri, da v celico dovoli potrebne snovi ali da raznaša razgradne produkte iz notranjosti celice. Če je celica znotraj celične asociacije, mora biti membrana sposobna oblikovati nekakšno mehansko vez z membrano sosednje celice, da zagotovi potrebne moč do celične asociacije. Poleg tega mora biti membrana sposobna komunicirati s pripetimi sosednjimi celicami. V nekakšni medcelični komunikaciji mora biti sposoben čim hitreje posredovati "sporočila" iz svoje celice svojim sosednjim celicam ali sprejeti sporočilo iz sosednjih celic in ga poslati svoji celici. Da bi preprečili, da bi celica prek avtoimunske reakcije napadla telesno obrambo, mora imeti membrana na strani, obrnjeni proti zunajceličnemu prostoru, ki jo kot da identificira imunski sistem kot endogena celica.
Anatomija in zgradba
O celična membrana je sestavljen iz dvojne plasti lipidov in doseže debelino le 6 do 10 nanometrov. Lipofilne skupine obeh lipidnih plasti se soočajo druga proti drugi in tvorijo nepremostljivo hidrofobno pregrado za vodne tekočine. The lipidov zunanje plasti so delno glikolizirani, saharidi pa so se lahko povezali in združili z lipidi, da tvorijo glikolipide. Celične membrane so posejane s tako imenovano membrano beljakovin, ki opravljajo različne naloge. Glikoproteini so pritrjeni na zunanjo površino membrane in med drugim služijo za identifikacijo celice kot endogene za imunski sistem. Drugo beljakovin (integralni proteini) prodrejo v celična membrana in komunicirajo z zunajceličnim in znotrajceličnim prostorom. Drugo pomembno strukturo tvorijo tako imenovani ionski kanali, ki jih tvorijo kanali beljakovin in omogočijo nekatere izmenjave snovi. Natančneje za izmenjavo z voda za premagovanje hidrofobne pregrade med obema lipidnima slojema celične membrane so prisotni tako imenovani vodni kanali (akvaporini), ki delujejo približno analogno ionskim kanalom.
Funkcija in naloge
Celična membrana razmejuje notranjost celice od zunanjosti ali od drugih celic in ščiti jedro, organele, citoplazmo in druge dele, ki se nahajajo znotraj celice. Kljub svoji polprepustnosti lahko membrana loči vodno tekočino znotraj celice od vodne tekočine zunaj celice - tudi pri različnih osmotskih tlakih. Druga naloga in naloga je selektivna izmenjava snovi med notranjostjo celice in zunajceličnim prostorom. V ta namen ima celična membrana na voljo tri različne možnosti:
- Prva možnost je uporaba osmotskega gradienta.
- Druga možnost je uporaba iona in voda kanali, ki so nastali v celični membrani. Preko različnih vrst kanalov se lahko ioni prenašajo po gradientu električne napetosti.
- Obstaja pa tudi možnost tako imenovanih transportnih beljakovinskih ionov pri porabi energije proti gradientu električne napetosti ali električno nevtralnemu molekule skozi.
Masa transport po ionskih kanalih deluje v obe smeri. Za izmenjavo z makromolekulami, ki jih ni mogoče prenašati niti z osmozo niti z ionskimi kanali, lahko celična membrana tvori izbokline, ki lahko obdajajo makromolekule in jih nato skozi celično membrano prenesejo v notranjost celice. Za celice, ki niso neposredno povezane živci, komunikacija med seboj je pomembna. Za to so odgovorni posebni proteini, ki so zasidrani v celični membrani in so povezani tako z znotrajceličnim kot zunajceličnim prostorom (transmembranski proteini), tako da se lahko informacije izmenjujejo v obe smeri. Izmenjava informacij v širšem pomenu vključuje tudi dejstvo, da celična membrana signalizira imunski sistem s privezanimi perifernimi beljakovinami je endogena celica, ki je ne smemo napasti
Bolezni in motnje
Pravilno delovanje dveh osnovnih funkcij izmenjave snovi in prevodnosti signala celične membrane je postalo predpogoj za nastanek višjega življenja. Učinki so lahko ustrezno resni, če je motena le ena osnovna funkcija celične membrane. Avtoimunske bolezni, ki jih sproži napačno voden imunski sistem, so lahko vzročno povezane z okvaro celičnih membran prizadetega tkiva. V primeru okvare na zasidranih membranskih beljakovinah lahko imunski sistem razvrsti celice ne kot lastno pacientovo tkivo, temveč kot tuje tkivo in sproži ustrezne napade. Antifosfolipidni sindrom avtoimunske bolezni (APS) vodi do spremenjene sestave celičnih membran rdeče kri celice (eritrocitov), ker imunski sistem vodi do uničenja membranskih proteinov, povezanih s fofolipidi. To močno spodbuja koagulacijo, kar vodi do večje incidence tromboza, kap, miokardni infarkt in pljučni embolija. Tudi oslabljena medcelična komunikacija lahko vodi do resnih posledic. Na primer, če so transmembranski proteini, pošljite "ukaz smrti" sosedom rak celic, ki sprožijo njihovo spontano celično smrt (apoptozo), rakava celica ne prevzame zaradi motenj v komunikacijskem mehanizmu, kar pomeni, da se tumorske celice lahko neovirano razvijejo. Amiloidne usedline v možganih Alzheimerjeva bolezen bolnike najverjetneje povzroči, da se določeni membranski protein razgradi z encimom beta-sekretazo in tako postane fiziološko neučinkovit. To pomeni, da bolezen povzroča okvara celične membrane.
