Biologische membranen liggen aan de basis van vele belangrijke eigenschappen van de cel, waarvan niet de minste het fysisch definiëren van de celgrens is, en bij eukaryoten, de grenzen van elk intracellulair organel. Het zijn echter geen volledig ondoordringbare grenzen, en via ingebedde eiwitten fungeert het membraan als poortwachter voor de doorgang van specifieke moleculen in (b.v. voedingsstoffen) en uit (b.v. afvalstoffen) de cel. Andere ingebedde eiwitten kunnen de cel identificeren met andere cellen, en deelnemen aan talrijke interacties met de omgeving of andere cellen. Tenslotte is het membraan, of nauwkeuriger gezegd, de chemische gradiënten over het membraan, een belangrijke energiebron voor de cel.
- 4.1: Membraanstructuur en -samenstelling Aangezien de meeste cellen in een waterige omgeving leven en de inhoud van de cel ook meestal waterig is, ligt het voor de hand dat een membraan dat de ene kant van de andere scheidt, hydrofoob moet zijn om een doeltreffende barrière te vormen tegen het accidenteel weglekken van stoffen of water. Celmembranen werden gedeeltelijk gedefinieerd als hoofdzakelijk samengesteld uit fosfolipiden: moleculen bestaande uit een gefosforyleerde polaire kopgroep vastgehecht aan een glycerolruggengraat die twee lange koolwaterstofstaarten heeft.
- 4.2: Membraanpermeabiliteit Een zuivere fosfolipide-bilaag, ongeacht de samenstelling van de lipiden, is een semi-permeabel membraan dat over het algemeen afstotend is voor grote moleculen en voor ionen. Kleine polaire moleculen kunnen soms gemakkelijk passeren (b.v. ethanol), maar vaker met lage snelheid als ze al passeren (b.v. water). Kleine apolaire moleculen passeren het membraan echter met relatief gemak. De redenen zouden voor de hand moeten liggen: grotere moleculen kunnen eenvoudigweg niet tussen de lipidemoleculen door om zich een weg te banen.
- 4.3: Membraantransporteiwitten Membraaneiwitten zijn er in twee basistypen: integrale membraaneiwitten (soms intrinsiek genoemd), die rechtstreeks in de fosfolipide bilaag worden ingebracht, en perifere membraaneiwitten (soms extrinsiek genoemd), die zich zeer dicht bij of zelfs in contact met één zijde van het membraan bevinden, maar zich niet uitstrekken tot in de hydrofobe kern van de bilaag. Integrale membraaneiwitten kunnen zich volledig door het membraan uitstrekken en zowel met het extracellulaire milieu als met het cytoplasma in contact komen.
- 4.4: De actiepotentiaal in neuronen Het transport van opgeloste stoffen in en uit cellen is essentieel voor het leven. In neuronen echter heeft de beweging van ionen een andere cruciale functie bij metazoan dieren: de produktie van actiepotentialen die worden gebruikt voor neurotransmissie. Deze specialisatie maakt een uiterst snelle overdracht van informatie over lange afstanden mogelijk. Een voorbeeld dat mijn mentor gebruikte bij het onderwijzen van basisneurowetenschappen aan schoolkinderen was een bipolair neuron dat van de teen naar de hersenen reikt.
Thumbnail: Het celmembraan, ook wel plasmamembraan of plasmalemma genoemd, is een semipermeabele lipide bilaag die alle levende cellen gemeen hebben. Het bevat een verscheidenheid van biologische moleculen, hoofdzakelijk proteïnen en lipiden, die betrokken zijn bij een groot aantal cellulaire processen. Hij dient ook als bevestigingspunt voor zowel het intracellulaire cytoskelet als, indien aanwezig, de celwand. (Publiek domein; LadyofHats via Wikipedia.