De celmembraan
De celmembraan uit de buitenste begrenzing van de levende cel. Alle stoffen die de cel in moeten, of de cel uit moeten, moeten door het membraan. Het membraan selecteert welke stoffen door erdoor mogen en welke stoffen niet. het membraan is dus selectief doorlaatbaar of semi-permeabel.
Zoals je in de bovenste afbeelding kunt zien is niet alleen de levende cel omsloten door een membraan, maar eigenlijk zijn ook alle organellen van de cel omgeven door een membraan die exact hetzelfde is opgebouwd als de celmembraan. De celkern, het endoplasmatisch reticulum, het Golgi de bladgroenkorrels en de mitochondriën zijn dus allemaal omsloten door een membraan. De membraan is dus ook voor de organellen de buitenste begrenzing. Doordat alle membranen exact hetzelfde zijn kunnen delen van organellen zich afsnoeren tot blaasjes en in principe met elke membraan van elk ander organel fuseren. Versmelten. Op deze manier is de cel makkelijk instaat stoffen door de cel te transporteren.
De celmembraan is hoofdzakelijk opgebouwd uit fosfolipiden. Fosfolipiden bestaan uit een hydrofiele kop en hydrofobe staartjes. In de waterige omgeving van de cel formeren de fosfolipiden zich zodanig dat de hydrofobe staartjes tegen elkaar aanliggen, weg van het water. De hydrofiele kopjes zitten aan de buitenkant, lekker in het waterige milieu van de cel. Op basis van de eigenschappen van de fosfolipiden wordt de membraan opgebouwd uit een dubbellaag fosfolipiden. De celmembraan is geen vast vlies. Er zit beweging in, de membraan kan golven. Vergelijk de membraan van de cel met een boterhamzakje gevuld met water.
Een biologielessen podcast op Spotify over de celemembraan is hieronder te beluisteren.
In de membraan zitten ook vele eiwitten. Deze eiwitten worden door de cel zelf geproduceerd door de ribosomen het endoplasmatisch reticulum en het golgisysteem. Het golgisysteem geeft de membraaneiwitten de eindbestemming. Eiwitten die in de membraan van de cel terecht moeten komen worden door het golgisysteem op een aparte manier verpakt. Niet in een transportblaasje, maar in de membraan van het transportblaasje.
Als het transportblaasje dan fuseert met de membraan komen de eiwitten in de membraan terecht. De membraan eiwitten hebben vele functies. Membraaneiwitten worden door de cel naar behoefte geproduceerd of verwijderd.
Een van de functies van de membraaneiwitten is stoffentransport van buiten naar binnen en van binnen naar buiten regelen. Gassen en hydrofobe moleculen en kleine polaire moleculen kunnen gewoon door de membraan heen diffunderen. De stoffen stomen dan van een gebied met een hoge concentratie van deze stoffen naar een gebied met een lage concentratie van deze stoffen. Gewoon door de dubbele laag fosfolipiden heen. De cel is niet instaat opname en afgifte van deze stoffen via de membraan te reguleren. Gassen, vetachtige stoffen en kleine polaire moleculen kunnen zich tussen de fosfolipen door bewegen.
Gassen, hydrofobe stoffen en kleine polaire stoffen kunnen gewoon de celmembraan passeren. Er zijn echter nog veel meer stoffen die niet door de membraan heen kunnen, maar die de cel wel nodig heeft. Deze stoffen neemt de cel op met behulp van membraaneiwitten. De cel kan deze membraaneiwitten naar believen maken of verwijderen en hiermee dus opname van deze stoffen reguleren. Door deze membraaneiwitten kunnen stoffen de cel in diffunderen zolang deze stoffen moeten bewegen van een gebied met een hoge concentratie van die stoffen naar een gebied met een lage concentratie van die stoffen. Natuurkunde wetten zorgen er dan voor dat de stoffen via het eiwit naar binnen stroomt. Dit proces heet gefaciliteerde diffusie. Dit proces kost de cel geen energie in de vorm van ATP
Wil een cel een stofje opnemen waarvan er al in de cel meer zijn dan buiten de cel, dan gaat dat niet meer met behulp van diffusie of gefaciliteerde diffusie. De cel moet deze stof dan tegen het concentratieverval in opnemen. Naar binnen pompen eigenlijk. Het betreffende membraaneiwit heeft om deze pomp te laten draaien energie voor nodig in de vorm van ATP. Stoffen naar binnen pompen met behulp van ATP heet aktief transport.
Cellen betalen niet graag voor de opname van stoffen. Liever nemen ze stoffen op zonder dat ze daar voor hoeven te betalen in de vorm van ATP. De symport (ook een vorm van co-transport) is daar een voorbeeld van. In de darmen bindt natrium aan de symport. In de darmholte is een hogere concentratie natrium dan in de cel. Natrium zal dus uit zichzelf gefaciliteerd naar binnen diffunderen. Maar wat doet de symport nog even snel? Deze bindt ook gelijk glucose aan zich. Glucose stroomt dan gratis me de cel in op de diffusiestroom van natrium. Ook al stroomt de glucose dan van een gebied met een lage concentratie naar een gebied met een hoge concentratie. Hoe deze symport in de darmen werkt is onderaan deze les te zien in een video.
Endocytose is het proces waarbij de cel stoffen opneemt die door het celmembraan werden ingesloten. Alleen de stoffen die het celmembraan door mogen worden ingesloten doordat het celmembraan verder naar binnen toe instulpt. Totdat het uiteindelijk een zelfstandig blaasje (vesikel) vormt genaamd het endosoom. Het endosoom kan dus voedsel voor de cel bevatten. De cel laat de membranen van het endosoom en het lysosoom versmelten. De lysosoom en het endosoom fuseren. De (spijsverterings)enzymen in het lysosoom kunnen vervolgens het voedsel verteren.
Darmcellen hebben vele transporteiwitten om voedingsstoffen uit het spijssverteringssysteem op te nemen in het lichaam. Een video over de uitleg van een membraantransport-eiwit in de wand van de dunnedarm is hieronder te bekijken.