Inhoud
- Cell Basics
- Het celmembraan
- Lipid Bilayer-functies
- Aanvullende componenten van de Bilayer
- Celmembraan transport
- De bloed-hersenbarrière
Hersencellen zijn een type neuron of zenuwcel. Er zijn ook verschillende soorten hersencellen. Maar alle neuronen zijn cellenen alle cellen in organismen met zenuwstelsel hebben een aantal kenmerken. In feite, allemaal cellen, ongeacht of het eencellige bacteriën of menselijke wezens zijn, hebben een paar kenmerken gemeen.
Een essentieel kenmerk van alle cellen is dat ze een hebben dubbel plasmamembraan, genaamd de celmembraan, rondom de hele cel. Een andere is dat ze een cytoplasma aan de binnenkant van het membraan hebben, dat het grootste deel van de celmassa vormt. Een derde is dat ze ribosomen hebben, eiwitachtige structuren die alle eiwitten synthetiseren die door de cel worden gemaakt. Een vierde is dat ze genetisch materiaal bevatten in de vorm van DNA.
Celmembranen, zoals opgemerkt, bestaan uit een dubbel plasmamembraan. De "dubbele" komt van het feit dat het celmembraan ook wordt gezegd te bestaan uit een fosfolipide dubbellaag, waarbij "bi-" een voorvoegsel is dat "twee" betekent. Dit bilipide membraan, zoals het soms ook wordt genoemd, heeft een aantal belangrijke functies naast het beschermen van de cel als geheel.
Cell Basics
Alle organismen bestaan uit cellen. Zoals opgemerkt, varieert het aantal cellen dat een organisme sterk van soort tot soort, en sommige microben bevatten slechts een enkele cel. Hoe dan ook, cellen zijn de bouwstenen van het leven in die zin dat ze de kleinste individuele eenheden in levende wezens zijn die alle eigenschappen bezitten die aan het leven zijn verbonden, bijvoorbeeld metabolisme, reproductie, enzovoort.
Alle organismen kunnen worden onderverdeeld prokaryoten en eukaryoten. Pr* okaryotes* zijn bijna allemaal eencellig en omvatten de vele soorten bacteriën die de planeet bevolken. eukaryoten zijn bijna allemaal meercellig en hebben cellen met een aantal gespecialiseerde functies die prokaryotische cellen missen.
Alle cellen hebben, zoals vermeld, ribosomen, een celmembraan, DNA (deoxyribonucleïnezuur) en cytoplasma, een gelachtig medium in cellen waarin reacties kunnen optreden en deeltjes kunnen bewegen.
Eukaryotische cellen hebben hun DNA ingesloten in een kern, die is omgeven door een eigen fosfolipide dubbellaag genaamd de nucleaire envelop.
Ze bevatten ook organellen, die structuren zijn gebonden door een dubbel plasmamembraan zoals het celmembraan zelf en belast met gespecialiseerde functies. Mitochondriën zijn bijvoorbeeld verantwoordelijk voor het uitvoeren van aerobe ademhaling in cellen in aanwezigheid van zuurstof.
Het celmembraan
Het is het gemakkelijkst om de structuur van het celmembraan te begrijpen als u zich voorstelt het op dwarsdoorsnede te bekijken. Dit perspectief stelt je in staat om beide tegenover elkaar liggende plasmamembranen van de dubbellaag, de ruimte daartussen, en de materialen die onvermijdelijk op enigerlei wijze door het membraan in of uit de cel moeten komen te "zien".
De afzonderlijke moleculen die het grootste deel van het celmembraan vormen, worden genoemd glycophospholipidsof, vaker, alleen fosfolipiden. Deze zijn gemaakt van compacte, fosfaat "koppen" die zijn hydrofiele ("waterzoekend") en wijs naar de buitenkant van het membraan aan elke kant, en een paar lange vetzuren die dat zijn hydrofobe ('watervreemd') en tegenover elkaar staan. Deze opstelling betekent dat deze koppen naar de buitenkant van de cel aan de ene kant en het cytoplasma aan de andere kant zijn gericht.
Het fosfaat en de vetzuren in elk molecuul worden verbonden door een glycerolgebied, net zoals een triglyceride (dieetvet) bestaat uit vetzuren verbonden met glycerol. De fosfaatgedeelten hebben vaak extra componenten op het oppervlak, en andere eiwitten en koolhydraten stippelen ook het celmembraan; deze zullen binnenkort worden beschreven.
Lipid Bilayer-functies
Een lipidebilaagfunctie, bijna per definitie, is het beschermen van de cel tegen bedreigingen van buitenaf. Het membraan is semipermeabele, wat betekent dat sommige stoffen erdoor kunnen passeren, terwijl andere de toegang tot het product worden geweigerd of zelfs volledig worden verlaten.
Kleine moleculen, zoals water en zuurstof, kunnen gemakkelijk door het membraan diffunderen. Andere moleculen, met name die moleculen die een elektrische lading dragen (d.w.z. ionen), nucleïnezuren (DNA of het relatieve ervan, ribonucleïnezuur of RNA) en suikers kunnen ook passeren, maar hebben de hulp van membraantransporteiwitten nodig om dit te laten gebeuren.
Deze transporteiwitten zijn gespecialiseerd, wat betekent dat ze zijn ontworpen om alleen een specifiek type molecuul door de barrière te leiden. Dit vereist vaak een inbreng van energie in de vorm van ATP (adenosinetrifosfaat). Wanneer de moleculen tegen een sterkere concentratiegradiënt moeten worden verplaatst, is zelfs meer ATP dan normaal nodig.
Aanvullende componenten van de Bilayer
De meeste niet-fosfolipide moleculen in het celmembraan zijn transmembraan-eiwitten. Deze structuren overspannen beide lagen van de dubbellaag (vandaar "transmembraan"). Veel van deze zijn transporteiwitten, die in sommige gevallen een kanaal vormen dat groot genoeg is om het specifieke molecuul tegen te komen.
Andere transmembraan-eiwitten omvatten receptoren welke signalen naar het celinterieur in reactie op activering door moleculen aan de buitenkant van de cel; enzymen, die deelnemen aan chemische reacties; en ankers, die componenten buiten de cel fysiek koppelen aan die in het cytoplasma.
Celmembraan transport
Zonder een manier om stoffen in en uit de cel te verplaatsen, zou de cel snel geen energie meer hebben en ook niet in staat zijn metabolische afvalproducten te verdrijven. Beide scenario's zijn natuurlijk onverenigbaar met het leven.
De effectiviteit van membraantransport is afhankelijk van drie hoofdfactoren: de permeabiliteit van het membraan, het concentratieverschil van een bepaald molecuul tussen de binnenkant en de buitenkant, en de grootte en lading (indien aanwezig) van het beschouwde molecuul.
Passief transport (eenvoudige diffusie) hangt alleen af van de laatste twee factoren, omdat moleculen die op deze manier cellen binnenkomen of verlaten gemakkelijk door de openingen tussen fosfolipiden kunnen glijden. Omdat ze geen lading dragen, zullen ze de neiging hebben naar binnen of naar buiten te stromen totdat de concentratie aan beide zijden van de dubbellaag hetzelfde is.
In gefaciliteerde diffusie, dezelfde principes zijn van toepassing, maar membraaneiwitten zijn vereist om voldoende ruimte te creëren voor de ongeladen moleculen om door het membraan naar beneden te stromen in hun concentratiegradiënt. Deze eiwitten kunnen worden geactiveerd door de aanwezigheid van het molecuul dat "op de deur klopt" of door veranderingen in hun spanning die worden veroorzaakt door de komst van een nieuw molecuul.
In actief transport, energie is altijd nodig omdat de beweging van het molecuul tegen zijn concentratie of elektrochemische gradiënt is. Hoewel ATP de meest voorkomende energiebron is voor transmembraan-transporteiwitten, kunnen ook lichtenergie en elektrochemische energie worden gebruikt.
De bloed-hersenbarrière
Het brein is een speciaal orgaan en als zodanig is het speciaal beschermd. Dit betekent dat, naast de beschreven mechanismen, hersencellen een middel hebben om de binnenkomst van stoffen strakker te regelen, wat essentieel is voor het handhaven van de concentratie hormonen, water en voedingsstoffen die op een bepaald moment nodig is. Dit schema wordt het bloed-hersenbarrière.
Dit wordt grotendeels bereikt dankzij de manier waarop de kleine bloedvaten die de hersenen binnenkomen, zijn geconstrueerd. De afzonderlijke bloedvatcellen, endotheelcellen genoemd, zijn ongewoon dicht bij elkaar gepakt en vormen wat bekend staat als strakke kruispunten. Alleen onder bepaalde omstandigheden krijgen de meeste moleculen doorgang tussen deze endotheelcellen in de hersenen.