Cellteori och biologiska membraner: Struktur, funktion och medicinsk tillämpning

Lektion 2-4. Biologi 10-11 klass.
Föreläsning 1. Cellteori
Cellen är ett elementärt membransystem som är kapabelt till självreglering, självbevarande och självförökning.
Cellens struktur och funktioner, liksom universella cellformer, speglas i cellteorin.
Första principen i cellteorin:
Alla organismer, utom virus, består av celler och produkter från deras livsprocesser. Livsprodukter inkluderar vävnadsvätska, lymfa, blod, det vill säga den inre miljön i organismen.

Andra principen i cellteorin:
Alla celler har principiellt liknande struktur och funktion. Till exempel kännetecknas alla celler av en PAK (cellens yttre apparat) eller cellens yttre membran, alla eukaryota celler har interna membranorganeller, såsom Golgi-apparaten, endoplasmatiskt retikulum (ER), etc. Alla celler har matrikselika processer och en anaerob fas av energimetabolism, uttryckt i nedbrytning av glukos (glykolys). Den strukturella och funktionella gemenskapen mellan cellerna vittnar om deras homologi, det vill säga gemensamt ursprung.

Tredje principen i cellteorin:
Alla nuvarande celler har utvecklats genom delning av redan existerande celler (en teori som föreslogs av Rudolf Virchow).

Fjärde principen i cellteorin:
Aktiviteten hos en flercellig organism består av aktiviteterna hos dess enskilda enheter, det vill säga cellerna, och det är viktigt att ta hänsyn till kopplingarna mellan cellerna.

Uppgifter:
Lär dig de fyra principerna i cellteorin.

Föreläsning 2. Struktur av biomembran
Biologiska membran består av proteiner, lipider och kolhydrater.
De proteina och lipidkomponenterna är de dominerande i membranen, medan kolhydratkomponenten är relativt liten och kallas minor. Ett undantag utgör växtceller. Membranlipider är oftast fosfolipider, i mindre grad glykolipider och lipoproteiner. Dessutom innehåller membranen ofta kolesterol och vissa fettlösliga vitaminer. Lipider spelar en viktig roll genom att de bildar det dubbelskikt som utgör den strukturella grunden för alla biologiska membran. Membranets asymmetri, där lipider kan röra sig lateralt inom ett monoskikt eller byta plats mellan olika monoskikt (flip-flop), ger membranet fundamentala egenskaper.

Dubbelskiktet utför följande funktioner:

• Strukturell funktion: Visas genom fosfolipasernas aktivitet. Exempelvis skadar fosfolipas A membranet genom att ta bort svansarna från lipiderna, vilket leder till cellens sönderdelning.

• Isolerande funktion: Dubbelskiktet tillåter endast små, oladdade molekyler (som alkoholer, H2O, O2, CO2) att passera genom, medan laddade molekyler fastnar i huvuddelen och hydrofoba molekyler fastnar vid svansarna. Denna förmåga att skapa en elektro-kemisk gradient mellan membranens sidor kallas vilopotential, vilket upprätthåller cellens normala inre tryck.

Föreläsning 3. Struktur av P.A.K.
PAK (submembranös systemet) består av:

• Plasmamembranet: Utgör den centrala delen av PAK och följer den väletablerade flytande mosaikmodellen.

• Glykokalix: Innehåller kolhydratkomponenter som polysackarider, oligosackarider, glykoproteiner, glykolipider samt externa domäner av integrala, semi-integrala och perifera proteiner. Glykokalixen fungerar som en markör, individualiseringsfunktion och deltar i bildandet av cellkontakter.

Frågor:

• Hur kan förändringen i membranens vätskeegenskaper användas inom medicinen?

• Vilka är de olika typerna av proteiner?

• Vilka funktioner utför dubbelskiktet i membranet?