5.1: What are Membranes?
5.1: Membran Nedir?
A key characteristic of life is the ability to separate the external environment from the internal space. To do this, cells have evolved semi-permeable membranes that regulate the passage of biological molecules. Additionally, the cell membrane defines a cell’s shape and interactions with the external environment. Eukaryotic cell membranes also serve to compartmentalize the internal space into organelles, including the endomembrane structures of the nucleus, endoplasmic reticulum and Golgi apparatus.
Membranes are primarily composed of phospholipids composed of hydrophilic heads and two hydrophobic tails. These phospholipids self-assemble into bilayers, with tails oriented toward the center of the membrane and heads positioned outward. This arrangement allows polar molecules to interact with the heads of the phospholipids both inside and outside of the membrane but prevents them from moving through the hydrophobic core of the membrane.
Proteins and carbohydrates contribute to the unique properties of a cell’s membrane. Integral proteins are embedded in the membrane, while peripheral proteins are attached to either the internal or external surface of the membrane. Transmembrane proteins are integral proteins that span the entire cell membrane. Transmembrane receptor proteins are important for communicating messages from the outside to the inside of the cell. When bound to an extracellular signaling molecule, transmembrane receptors undergo a conformational change that serves as an intracellular signal. Other proteins, such as ion channels, serve to regulate the passage of large or polar molecules across the hydrophobic membrane core.
Carbohydrates are bound to either lipids or proteins on the exterior face of the cell’s membrane. The unique patterns of glycoproteins and glycolipids present on a cell’s exterior surface allow cellular recognition to take place. Human immune cells are able to distinguish self from non-self by recognizing the carbohydrate modifications on cell surfaces. Together, the proteins, carbohydrates, and lipids present on a membrane create a functional and flexible boundary for cells.
Yaşamın temel bir özelliği, dış çevreyi iç mekandan ayırabilme yeteneğidir. Bunu yapmak için, hücreler biyolojik moleküllerin geçişini düzenleyen yarı geçirilebilir membranlar gelişti. Ayrıca, hücre zarı bir hücrenin şeklini ve dış çevre ile etkileşimleri tanımlar. Ökaryotik hücre zarları da organeller içine iç alanı bölümlere ayırmak için hizmet, çekirdeğin endoskopik yapıları da dahil olmak üzere, endoplazmik retikulum ve Golgi cihazları.
Membranlar öncelikle hidrofilik kafaları ve iki hidrofobik kuyrukları oluşan fosfolipidler oluşur. Bu fosfolipidler kendi kendine iki katmanhalinde biraraya, kuyrukları membran ın merkezine doğru yönelik ve kafaları dışa doğru konumlandırılmış. Bu düzenleme kutup moleküllerinin membranın içinde ve dışında fosfolipidlerin başlarıyla etkileşime girmesini sağlar, ancak membranın hidrofobik çekirdeğinden geçmelerini önler.
Proteinler ve karbonhidratlar hücre zarının eşsiz özelliklerine katkıda bulunur. İntegral proteinler membrana gömülürken, periferik proteinler membranın iç veya dış yüzeyine bağlıdır. Transmembran proteinleri tüm hücre zarını kaplayan integral proteinlerdir. Transmembran reseptör proteinleri, mesajların dışarıdan hücrenin içine iletilmesi için önemlidir. Hücre dışı bir sinyal molekülüne bağlandığında, transmembran reseptörleri hücre içi sinyal görevi görür. Diğer proteinler, iyon kanalları gibi, hidrofobik membran çekirdek arasında büyük veya kutup moleküllerinin geçişini düzenleyen hizmet vermektedir.
Karbonhidratlar hücre zarının dış yüzündeki lipid veya proteinlere bağlıdır. Bir hücrenin dış yüzeyinde bulunan glikoproteinler ve glikolipidlerin benzersiz desenleri hücresel tanıma gerçekleşmesini sağlar. İnsan bağışıklık hücreleri hücre yüzeylerinde karbonhidrat modifikasyonları tanıyarak kendini kendinden ayırt edebiliyoruz. Birlikte, proteinler, karbonhidratlar, ve lipidler bir membran üzerinde mevcut hücreler için fonksiyonel ve esnek bir sınır oluşturmak.