Περιεχόμενο
- Στοιχεία κελιών
- Η κυτταρική μεμβράνη
- Λειτουργίες λιπιδίων
- Πρόσθετα συστατικά του Bilayer
- Μεταφορά κυτταρικής μεμβράνης
- Ο φραγμός αίματος-εγκεφάλου
Τα κύτταρα του εγκεφάλου είναι ένας τύπος νευρώνα ή νευρικών κυττάρων. Υπάρχουν επίσης διάφοροι τύποι κυττάρων εγκεφάλου. Αλλά όλοι οι νευρώνες είναι κυττάρων, και όλα τα κύτταρα σε οργανισμούς που έχουν νευρικό σύστημα μοιράζονται μια σειρά χαρακτηριστικών. Στην πραγματικότητα, όλα τα κύτταρα, ανεξάρτητα από το αν είναι μονοκύτταρα βακτήρια ή ανθρώπινα όντα, έχουν μερικά κοινά χαρακτηριστικά.
Ένα βασικό χαρακτηριστικό όλων των κυττάρων είναι ότι έχουν α διπλή μεμβράνη πλάσματος, που ονομάζεται κυτταρική μεμβράνη, που περιβάλλει ολόκληρο το κελί. Ένας άλλος είναι ότι έχουν ένα κυτόπλασμα στο εσωτερικό της μεμβράνης, σχηματίζοντας το μεγαλύτερο μέρος της κυτταρικής μάζας. Ένα τρίτο είναι ότι έχουν ριβοσώματα, πρωτεϊνικές δομές που συνθέτουν όλες τις πρωτεΐνες που παράγονται από το κύτταρο. Ένα τέταρτο είναι ότι περιλαμβάνουν γενετικό υλικό με τη μορφή DNA.
Οι κυτταρικές μεμβράνες, όπως σημειώνεται, αποτελούνται από διπλή μεμβράνη πλάσματος. Το "διπλό" προέρχεται από το γεγονός ότι η κυτταρική μεμβράνη λέγεται επίσης ότι αποτελείται από α φωσφολιπιδίου διπλής στιβάδας, με το "bi-" να είναι ένα πρόθεμα που σημαίνει "δύο". Αυτή η μεμβράνη τύπου bilipid, όπως επίσης κάποιες φορές καλείται, έχει πολλές βασικές λειτουργίες εκτός από την προστασία του κυττάρου στο σύνολό του.
Στοιχεία κελιών
Όλοι οι οργανισμοί αποτελούνται από κύτταρα. Όπως σημειώνεται, ο αριθμός των κυττάρων ενός οργανισμού ποικίλλει σε μεγάλο βαθμό από είδος σε είδος και ορισμένα μικρόβια περιλαμβάνουν μόνο ένα μόνο κύτταρο. Είτε έτσι είτε αλλιώς, τα κύτταρα είναι τα δομικά στοιχεία της ζωής με την έννοια ότι είναι οι μικρότερες μεμονωμένες μονάδες σε ζωντανά πράγματα που διαθέτουν όλες τις ιδιότητες που σχετίζονται με τη ζωή, π.χ. μεταβολισμό, αναπαραγωγή κλπ.
Όλοι οι οργανισμοί μπορούν να χωριστούν σε προκαρυωτικά και ευκαρυωτών. Pr* okaryotes* είναι σχεδόν όλα unicellular και περιλαμβάνουν τις πολλές ποικιλίες των βακτηρίων που κατοικούν στον πλανήτη. Ευκαρυωτικά είναι σχεδόν όλα πολυκυτταρικά και έχουν κύτταρα με μια σειρά εξειδικευμένων χαρακτηριστικών που τα προκαρυωτικά κύτταρα λείπουν.
Όλα τα κύτταρα, όπως αναφέρθηκε, έχουν ριβοσώματα, κυτταρική μεμβράνη, ϋΝΑ (δεοξυριβονουκλεϊνικό οξύ) και κυτταρόπλασμα, ένα μέσο που μοιάζει με πηκτή μέσα στα κύτταρα στα οποία μπορεί να εμφανιστούν αντιδράσεις και τα σωματίδια μπορούν να κινηθούν.
Τα ευκαρυωτικά κύτταρα έχουν το ϋΝΑ τους εγκλεισμένο εντός ενός πυρήνα, ο οποίος περιβάλλεται από μια δική του διπλοσφαιρίνη φωσφολιπιδίου που ονομάζεται πυρηνικό φάκελο.
Περιέχουν επίσης οργανίδια, οι οποίες είναι δομές που συνδέονται με διπλή μεμβράνη πλάσματος όπως η ίδια η κυτταρική μεμβράνη και επιφορτισμένες με εξειδικευμένες λειτουργίες. Για παράδειγμα, τα μιτοχόνδρια είναι υπεύθυνα για την αερόβια αναπνοή εντός κυττάρων παρουσία οξυγόνου.
Η κυτταρική μεμβράνη
Είναι ευκολότερο να κατανοήσετε τη δομή της κυτταρικής μεμβράνης αν φανταστείτε την προβολή της σε διατομή. Αυτή η προοπτική σας επιτρέπει να "βλέπετε" και τις δύο αντίθετες μεμβράνες πλάσματος της διπλοστοιβάδας, τον χώρο μεταξύ τους και τα υλικά που αναπόφευκτα πρέπει να περάσουν μέσα ή έξω από την κυψέλη μέσω της μεμβράνης με κάποια μέσα.
Τα μεμονωμένα μόρια που αποτελούν το μεγαλύτερο μέρος της κυτταρικής μεμβράνης καλούνται γλυκοφωσφολιπίδια, ή, συχνότερα, μόνο φωσφολιπίδια. Αυτά είναι κατασκευασμένα από συμπαγή, φωσφορικά "κεφάλια" που είναι υδρόφιλο ("αναζήτηση νερού") και κατευθύνονται προς το εξωτερικό της μεμβράνης σε κάθε πλευρά και ένα ζευγάρι μακρών λιπαρών οξέων που είναι υδροφόβος ("φοβούμενοι το νερό") και αντιμετωπίζουν ο ένας τον άλλον. Αυτή η διάταξη σημαίνει ότι αυτές οι κεφαλές βλέπουν το εξωτερικό του κυττάρου στη μία πλευρά και το κυτταρόπλασμα από την άλλη.
Τα φωσφορικά και τα λιπαρά οξέα σε κάθε μόριο συνδέονται με μια περιοχή γλυκερίνης, ακριβώς όπως ένα τριγλυκερίδιο (διαιτητικό λίπος) αποτελείται από λιπαρά οξέα ενωμένα με γλυκερόλη. Τα φωσφορικά τμήματα έχουν συχνά επιπρόσθετα συστατικά στην επιφάνεια και άλλες πρωτεΐνες και υδατάνθρακες τεμαχίζουν επίσης την κυτταρική μεμβράνη. αυτά θα περιγραφούν σύντομα.
Λειτουργίες λιπιδίων
Μια λειτουργία διπλής στιβάδας λιπιδίων, σχεδόν εξ ορισμού, είναι να προστατεύει το κύτταρο από απειλές από το εξωτερικό. Η μεμβράνη είναι ημιδιαπερατό, πράγμα που σημαίνει ότι ορισμένες ουσίες μπορούν να περάσουν, ενώ σε άλλες δεν επιτρέπεται η είσοδος ή η έξοδος.
Μικρά μόρια, όπως νερό και οξυγόνο, μπορούν να διαχέονται εύκολα μέσω της μεμβράνης. Μπορούν επίσης να περάσουν και άλλα μόρια, κυρίως αυτά που φέρουν ηλεκτρικό φορτίο (δηλ. Ιόντα), νουκλεϊνικά οξέα (ϋΝΑ ή το σχετικό, ριβονουκλεϊνικό οξύ ή RNA) και σάκχαρα, αλλά απαιτούν τη βοήθεια μεταφορικών πρωτεϊνών μεμβράνης για να συμβεί αυτό.
Αυτές οι πρωτεΐνες μεταφοράς είναι εξειδικευμένες, πράγμα που σημαίνει ότι είναι σχεδιασμένες να προβαίνουν μόνο σε ένα συγκεκριμένο τύπο μορίου μέσω του φραγμού. Αυτό συχνά απαιτεί εισροή ενέργειας υπό μορφή ΑΤΡ (τριφωσφορική αδενοσίνη). Όταν τα μόρια πρέπει να κινούνται ενάντια σε μια ισχυρότερη βαθμίδα συγκέντρωσης, απαιτείται ακόμη περισσότερη ATP από το συνηθισμένο.
Πρόσθετα συστατικά του Bilayer
Τα περισσότερα από τα μη φωσφολιπιδικά μόρια στην κυτταρική μεμβράνη είναι διαμεμβρανικές πρωτεΐνες. Αυτές οι δομές καλύπτουν και τα δύο στρώματα της διπλοστοιβάδας (επομένως "διαμεμβράνη"). Πολλές από αυτές είναι μεταφορικές πρωτεΐνες, οι οποίες σε μερικές περιπτώσεις σχηματίζουν ένα κανάλι αρκετά μεγάλο για το συγκεκριμένο μόριο που συναντάμε να περάσει.
Άλλες διαμεμβρανικές πρωτεΐνες περιλαμβάνουν υποδοχείς, που σηματοδοτεί το εσωτερικό του κυττάρου σε απόκριση της ενεργοποίησης από μόρια στο εξωτερικό του κυττάρου. ένζυμα, που συμμετέχουν σε χημικές αντιδράσεις. και άγκυρες, τα οποία συνδέουν φυσικά τα συστατικά εκτός του κυττάρου με αυτά του κυτοπλάσματος.
Μεταφορά κυτταρικής μεμβράνης
Χωρίς τρόπο να μεταφερθούν ουσίες μέσα και έξω από το κελί, το κύτταρο θα έχανε γρήγορα ενέργεια και επίσης δεν θα μπορούσε να εκδιώξει μεταβολικά απόβλητα. Και τα δύο σενάρια, φυσικά, είναι ασυμβίβαστα με τη ζωή.
Η αποτελεσματικότητα της μεταφοράς με μεμβράνη εξαρτάται από την τρεις βασικούς παράγοντες: η διαπερατότητα της μεμβράνης, η διαφορά συγκέντρωσης ενός δεδομένου μορίου μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού και το μέγεθος και το φορτίο (εάν υπάρχει) του υπό εξέταση μορίου.
Παθητική μεταφορά (απλή διάχυση) εξαρτάται μόνο από τους τελευταίους δύο παράγοντες, καθώς τα μόρια που εισέρχονται ή εξέρχονται από τα κύτταρα με αυτό τον τρόπο μπορούν εύκολα να γλιστρήσουν μέσα από τα κενά μεταξύ των φωσφολιπιδίων. Επειδή δεν φέρουν κανένα φορτίο, θα τείνουν να ρέουν προς τα μέσα ή προς τα έξω μέχρις ότου η συγκέντρωση είναι η ίδια στις δύο πλευρές της διπλοστοιβάδας.
Σε διευκόλυνση της διάχυσης, ισχύουν οι ίδιες αρχές, αλλά απαιτούνται μεμβρανικές πρωτεΐνες για να δημιουργηθεί αρκετός χώρος ώστε τα μη φορτισμένα μόρια να ρέουν διαμέσου της μεμβράνης κάτω από τη βαθμίδα συγκέντρωσης τους. Αυτές οι πρωτεΐνες μπορούν να ενεργοποιηθούν είτε με την απλή παρουσία του μορίου "χτυπώντας στην πόρτα" είτε με αλλαγές στην τάση τους που ενεργοποιούνται από την άφιξη ενός νέου μορίου.
Σε ενεργή μεταφορά, η ενέργεια απαιτείται πάντοτε επειδή η κίνηση του μορίου είναι ενάντια στη συγκέντρωση ή την ηλεκτροχημική κλίση της. Ενώ η ΑΤΡ είναι η συνηθέστερη πηγή ενέργειας για διαμεμβρανικές πρωτεΐνες μεταφοράς, η φωτεινή ενέργεια και η ηλεκτροχημική ενέργεια μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν.
Ο φραγμός αίματος-εγκεφάλου
Ο εγκέφαλος είναι ένα ειδικό όργανο και ως εκ τούτου προστατεύεται ειδικά. Αυτό σημαίνει ότι εκτός από τους μηχανισμούς που περιγράφονται, τα κύτταρα του εγκεφάλου έχουν ένα μέσο για πιο αυστηρό έλεγχο της εισόδου των ουσιών, το οποίο είναι απαραίτητο για τη διατήρηση οποιασδήποτε συγκέντρωσης ορμονών, νερού και θρεπτικών ουσιών που απαιτούνται σε δεδομένη χρονική στιγμή. Αυτό το σχήμα ονομάζεται αιματοεγκεφαλικό φράγμα.
Αυτό επιτυγχάνεται σε μεγάλο βαθμό χάρη στον τρόπο κατασκευής των μικρών αιμοφόρων αγγείων που εισέρχονται στον εγκέφαλο. Τα μεμονωμένα κύτταρα αιμοφόρων αγγείων, που ονομάζονται ενδοθηλιακά κύτταρα, συσκευάζονται ασυνήθιστα κοντά μεταξύ τους, σχηματίζοντας αυτά που είναι γνωστά ως στενές διασταυρώσεις. Μόνο κάτω από ορισμένες συνθήκες, τα περισσότερα μόρια χορηγούν διέλευση μεταξύ αυτών των ενδοθηλιακών κυττάρων στον εγκέφαλο.