Cellen opbygger og regulerer inden for plasmamembranen (cellemembranen, plasmalemma) det specielle kemiske miljø, som er nødvendigt for dens livsprocesser. Det er karakteristisk, at sammensætningen af væsken inde i cellen, intracellulærvæsken, afviger markant fra væsken uden for cellen, ekstracellulærvæsken.
Plasmamembranen er som alle biologiske membraner opbygget af et ca. 6-8 nm tykt lipiddobbeltlag, den såkaldte enhedsmembran. Dobbeltlaget er i den dyriske celle sammensat af forskellige fosfolipider samt kolesterol, der normalt udgør op mod halvdelen af molekylerne, og mindre mængder af glykolipider. Membranens lipider er alle amfifile, dvs. at et område af hvert molekyles overflade er vandelskende (hydrofilt), mens resten er vandskyende (hydrofobt). I et vandigt miljø "udstødes" de hydrofobe dele af molekylerne, som derved skubbes sammen, så de skjuler deres hydrofobe dele som en indre fedtfase i membranen, afskærmet mod den omgivende vandfase af molekylernes hydrofile dele. Membranens dobbeltlagede struktur opstår således spontant ved, at lipidernes hydrofile dele vender sig ind mod cytoplasma og ud mod det omgivende miljø, mens de hydrofobe dele peger ind mod hinanden og danner membranens midte.
Membranlipiderne er ved organismens normale temperatur smeltede, således at membranen udgør en flydende mosaik med meget stor bevægelighed. Et membranlipidmolekyle diffunderer således omkring 2 μm pr. sekund i membranens plan, samtidig med at det roterer omkring sin akse.
Enkelte celletyper, fx røde blodlegemer, har en helt glat overflade, men de fleste celler danner fingerformede udposninger, mikrovilli. De findes fx i stort tal på de celler, der danner tarmens indre overflade, tarmepithelcellerne, hvor de øger cellernes overfladeareal og dermed evnen til at optage bl.a. næringsstoffer. Vandrende celler, fx amøber og makrofager, skyder små filopodier og større pseudopodier frem i bevægelsesretningen.
Plasmamembranens proteiner. Næsten alle vekselvirkninger mellem cellen og dens omgivelser formidles af membranproteiner. Et stort antal forskellige integrale membranproteiner strækker sig igennem lipiddobbeltlaget. Disse er ligesom membranlipiderne amfifile, idet de aminosyresekvenser, der er indlejret i membranens lipiddobbeltlag, har en hydrofob overflade. Andre proteiner er forankrede i membranen, fx ved binding til en fedtsyrekæde eller et specielt fosfolipid, glykosylfosfatidylinositol (GPI), mens andre perifere membranproteiner er bundet til integrale proteiner. De fleste membranproteiner er glykoproteiner; nogle bærer meget store kulhydratsidekæder og betegnes proteoglykaner. Kulhydratgrupperne findes alle på plasmamembranens yderside, hvor de sammen med glykolipidernes kulhydrat danner et sammenhængende lag, glykocalyx.
En lang række forskellige integrale membranproteiner varetager den regulerede transport af forskellige molekyler over membranen. Disse transportproteiner har enten karakter af kanaler, udstyret med en slusemekanisme, der er specifik for bestemte molekyler, eller de fungerer som carriere, hvor det transporterede molekyle initialt bindes til proteinet, der efterfølgende undergår en formændring, hvorunder det bundne molekyle flyttes til membranens anden side og frigøres.
Andre membranproteiner fungerer som receptorer, der ved binding af særlige molekyler, fx visse hormoner, på cellens overflade fremkalder bestemte reaktioner inde i cellen. Bindingen udløser et signal, der overføres gennem membranen enten ved åbning af en specifik ionkanal som fx i forbindelserne (synapserne) mellem nerveceller eller ved aktivering af et enzym inde i cellen. Undertiden involveres også en "second messenger", fx cyklisk AMP, som atter aktiverer andre enzymer i en forstærkningskaskade. Andre receptorer binder specifikke cellenæringsstoffer alene med henblik på at optage disse.
Kontakten mellem celler. Cellens mekaniske kontakt med naboceller og med andre strukturer uden for cellen etableres af celleadhæsionsmolekyler, CAM. Undergruppen cadheriner er af betydning for mange celletypers sammenhæng i organer og væv samt under deres anlæg i fosterlivet. Cadheriner skaber den stærke forbindelse mellem de enkelte muskelfibriller i fx hjertemuskulaturen. Også hudens store trækstyrke afhænger af cadheriner, der binder hudcellernes cytoskelet sammen i særlige kontaktpunkter, desmosomer. Integriner etablerer mekanisk kontakt mellem cytoskelettet (se nedenfor) og strukturer uden for cellen; visse typer har også betydning for cellers indbyrdes identifikation.
En funktionelt helt anderledes cellekontakt etableres af connexiner, som danner regulære kanaler mellem celler i flercellede organismers væv. Kanalerne er små og tillader ikke passage af molekyler større end nogle få hundrede dalton. Connexinerne optræder ofte i små tætte klynger og ses da elektronmikroskopisk som såkaldte gap junctions. De har stor betydning for den elektriske kobling mellem celler, fx i hjertemuskulaturen, og formodes at spille en rolle ved koordineringen af celleaktiviteter i en lang række væv, bl.a. under fosterudviklingen. Tight junctions aflukker rummet mellem tilstødende celler, intercellularrummet, hvilket fx hindrer ukontrolleret passage af stoffer over det indre cellelag (epithelet) i tarm og nyre, og de opdeler plasmamembranens flydende mosaik i domæner, som ikke blandes indbyrdes. På den måde kan fx den del af en epithelcelles membran, som er i kontakt med tarmindholdet, bestykkes med andre proteiner end den del, der er i kontakt med de underliggende væv og kar.
Celleoverfladens enzymer. Til plasmamembranens yderside er knyttet enzymer rettet mod stoffer i cellens omgivelser. Disse optræder undertiden som integrale membranproteiner, fx en række fordøjelsesenzymer i tarmepithelet, mens andre er forankret til lipider i membranen, især GPI, fx acetylcholinesterase i visse nervesynapser. Atter andre enzymer optræder bundet til specielle receptorer. Det gælder fx et enzym, en plasminogenaktivator, som sætter visse celler i stand til at vandre gennem et væv ved at nedbryde omliggende vævskomponenter.
Immungenkendelsesmolekyler. Visse celler (fx lymfocytter) bærer på overfladen molekyler, der indgår i organismens immunforsvar, bl.a. antistofmolekyler. På næsten alle hvirveldyrcellers overflade findes desuden det såkaldte Major Histocompatibility Complex, class I, MHC-I, som er et kompleks af et integralt og et perifert membranprotein. Ved hjælp af dette identificerer cellen sig over for organismens immunapparat: Indeholder cellen fremmede stoffer, fx som følge af en virusinfektion, afsløres det af MHC-I, og cellen elimineres.
Endo- og eksocytose. Mange celler kan importere stof ved at danne indposninger af plasmamembranen, som afsnøres og optages i cellen, endocytose. Optagelse af større partikler, fx bakterier eller andre celler, betegnes fagocytose og resulterer i dannelse af et fagosom, hvori partiklen fordøjes. Pinocytose betegner optagelse af ganske små væskefyldte blærer, vesikler, ved en særlig proces, hvor proteiner i cytosolen, clathriner, danner en kappe uden om vesiklen under dennes dannelse. Pinocytosevesikler er ofte rigt bestykket med specielle receptorer, og de stoffer, der bindes til disse (liganderne), finder ad denne vej optagelse i cellen. De fleste nydannede pinocytosevesikler bliver optaget i større vesikler inde i cellen, endosomer. Herfra recirkuleres langt størstedelen af det optagne membranareal i form af små vesikler tilbage til overfladen, hvor det ved den modsatte proces, eksocytose, genoptages i plasmamembranen.
De fleste celletyper er livligt endocyterende, og mange optager hele deres plasmamembranareal på mindre end en time.
Kommentarer
Kommentarer til artiklen bliver synlige for alle. Undlad at skrive følsomme oplysninger, for eksempel sundhedsoplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer, når de kan.
Du skal være logget ind for at kommentere.