The Marvels of Membranes – Biomedical Beat Blog – Εθνικό Ινστιτούτο Γενικών Ιατρικών Επιστημών

Όπως το δέρμα που καλύπτει και προστατεύει το σώμα μας, μεμβράνες περιβάλλουν και προστατεύουν κύτταρα και οργανίδια. Οι μεμβράνες είναι ημι-ρευστά φράγματα που αποτελούνται κυρίως από λιπίδια και πρωτεΐνες. Παρέχουν δομή. ελέγχουν την εισαγωγή και την εξαγωγή του μόρια όπως ιόντα, θρεπτικά συστατικά και τοξίνες. και υποστηρίζουν την κινητή επικοινωνία.

Τα λιπίδια που συνθέτουν τις μεμβράνες είναι κυρίως φωσφολιπίδια. (Χοληστερίνη είναι ένα άλλο λιπίδιο που υπάρχει συχνά στις μεμβράνες και βοηθά στη ρύθμιση της ακαμψίας τους.) Τα φωσφολιπίδια έχουν υδρόφιλα (υδατοαγαπημένα) «κεφάλια» και υδρόφοβες (αυδρόφοβες) «ουρές». Μέσα στο ανθρώπινο σώμα, ένα περιβάλλον που αγαπά το νερό, παρατάσσονται έτσι ώστε οι ουρές τους να κοιτούν η μία την άλλη και τα κεφάλια τους να δείχνουν προς τα έξω. Στις μεμβράνες, αυτή η ευθυγράμμιση δημιουργεί ένα φράγμα διπλής στιβάδας που έχει βάθος δύο μορίων λιπιδίων.

Αν και πολλά μικρά μόρια και αέρια μπορούν να περάσουν ελεύθερα από τη λιπιδική διπλοστιβάδα, οι πρωτεΐνες που μοιάζουν με τούνελ της μεμβράνης πρέπει να μεταφέρουν μεγάλα ή φορτισμένα μόρια. Μαζί με την εισαγωγή και την εξαγωγή θρεπτικών ουσιών και τοξινών, αυτές οι διαμεμβρανικές πρωτεΐνες είναι επιφορτισμένες με έναν σημαντικό ρόλο άντλησης ιόντων μέσα ή έξω από το κελί. Η μεταφορά έχει ως αποτέλεσμα βαθμίδες ιόντων -περισσότερα ιόντα στη μία πλευρά της μεμβράνης από την άλλη- που είναι απαραίτητα για την παραγωγή ενέργειας και τη νευρική σηματοδότηση.

Εκτός από την παροχή δομής και μεταφοράς μορίων, οι μεμβράνες βοηθούν στην επικοινωνία των κυττάρων. Ορισμένα λιπίδια και πολλές μεμβρανικές πρωτεΐνες έχουν προσκολλημένες γλυκάνες—υδατάνθρακας μόρια που προεξέχουν από την επιφάνεια του κυττάρου και παίζουν ρόλο στην προστασία και την επικοινωνία. Για παράδειγμα, οι γλυκάνες στα ερυθρά αιμοσφαίρια καθορίζουν τον τύπο αίματος (Α, Β, ΑΒ ή Ο) και τα κύτταρα του ανοσοποιητικού τις χρησιμοποιούν για να ελέγξουν εάν ένα ερυθρό αιμοσφαίριο είναι μέρος του σώματος. Είναι σημαντικό να προσδιοριστεί ότι οι τύποι αίματος είναι συμβατοί πριν από τη μετάγγιση, διότι εάν τα μεταγγιζόμενα αιμοσφαίρια έχουν γλυκάνες που δεν έχουν τα αιμοσφαίρια του ξενιστή, ανοσοποιητικό σύστημα θα αναγνωρίσει τα μεταγγιζόμενα κύτταρα ως ξένα και θα τα επιτεθεί.

Έρευνα μεμβρανών που χρηματοδοτείται από το NIGMS

Πολλοί επιστήμονες που υποστηρίζονται από το NIGMS μελετούν μεμβράνες. Μερικοί από αυτούς τους ερευνητές είναι:

• Επίτευξη νέων τρόπων προσδιορισμού των δομών των μεμβρανικών πρωτεϊνών, που θα μπορούσαν να υποστηρίξουν την ανάπτυξη νέων φαρμάκων
• Διερεύνηση του τρόπου με τον οποίο τα κύτταρα επιδιορθώνουν τις κατεστραμμένες μεμβράνες, κάτι που θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέες στρατηγικές για τη θεραπεία τραυματισμένων κυττάρων και να υποστηρίξει την πρόοδο στην αναγεννητικός φάρμακο
• Προσδιορισμός του τρόπου με τον οποίο ορισμένες αλλαγές στις μεμβράνες των οργανιδίων μπορεί να συμβάλλουν μιτοχονδριακό δυσλειτουργία και τύφλωση από ενήλικες
• Δημιουργία καλύτερων τρόπων διανομής θεραπευτικών μορίων μέσω των κυτταρικών μεμβρανών, κάτι που είναι συχνά απαραίτητο για την αποτελεσματικότητά τους

Μάθετε για άλλους επιστημονικούς όρους με το Γλωσσάρι NIGMS.