Membrane StructureCell membranes ar

Membrane Structure
Cell membranes are crucial to the life of the cell. The plasma membrane encloses the cell, defines its boundaries, and maintains the essential differences between the cytosol and the extracellular environment. Inside eukaryotic cells, the membranes of the nucleus, endoplasmic reticulum, Golgi apparatus, mitochondria, and other membrane-enclosed organelles maintain the characteristic differences between the contents of each organelle and the cytosol. Ion gradients across membranes, established by the activities of specialized membrane proteins, can be used to synthesize ATP, to drive the transport of selected solutes across the membrane, or, as in nerve and muscle cells, to produce and transmit electrical signals. In all cells, the plasma membrane also contains proteins that act as sensors of external signals, allowing the cell to change its behavior in response to environmental cues, including signals from other cells; these protein sensors, or receptors, transfer information—rather than molecules—across the membrane.
Despite their differing functions, all biological membranes have a common general structure: each is a very thin film of lipid and protein molecules, held together mainly by noncovalent interactions (Figure 10–1). Cell membranes 10
In ThIs ChapTer the lIpID BIlAYer
MeMBrAne prOteInS
CHAPTER
(A)
Figure 10–1 Two views of a cell membrane. (A) An electron micrograph of a segment of the plasma membrane of a human red blood cell seen in cross section, showing its bilayer structure. (B) A three-dimensional schematic view of a cell membrane and the general disposition of its lipid and protein constituents. (A, courtesy of Daniel S. Friend.)
are dynamic, fluid structures, and most of their molecules move about in the plane of the membrane. The lipid molecules are arranged as a continuous double layer about 5 nm thick. This lipid bilayer provides the basic fluid structure of the membrane and serves as a relatively impermeable barrier to the passage of most water-soluble molecules. Most membrane proteins span the lipid bilayer and mediate nearly all of the other functions of the membrane, including the transport of specific molecules across it, and the catalysis of membrane-associated reactions such as ATP synthesis. In the plasma membrane, some transmembrane proteins serve as structural links that connect the cytoskeleton through the lipid bilayer to either the extracellular matrix or an adjacent cell, while others serve as receptors to detect and transduce chemical signals in the cell’s environment. It takes many kinds of membrane proteins to enable a cell to function and interact with its environment, and it is estimated that about 30% of the proteins encoded in an animal’s genome are membrane proteins.
In this chapter, we consider the structure and organization of the two main constituents of biological membranes—the lipids and the proteins. Although we focus mainly on the plasma membrane, most concepts discussed apply to the various internal membranes of eukaryotic cells as well. The functions of cell membranes are considered in later chapters: their role in energy conversion and ATP synthesis, for example, is discussed in Chapter 14; their role in the transmembrane transport of small molecules in Chapter 11; and their roles in cell signaling and cell adhesion in Chapters 15 and 19, respectively. In Chapters 12 and 13, we discuss the internal membranes of the cell and the protein traffic through and between them.
the lIpID BIlAYer
The lipid bilayer provides the basic structure for all cell membranes. It is easily seen by electron microscopy, and its bilayer structure is attributable exclusively to the special properties of the lipid molecules, which assemble spontaneously into bilayers even under simple artificial conditions. In this section, we discuss the different types of lipid molecules found in cell membranes and the general properties of lipid bilayers.
phosphoglycerides, Sphingolipids, and Sterols Are the Major lipids in cell Membranes
Lipid molecules constitute about 50% of the mass of most animal cell membranes, nearly all of the remainder being protein. There are approximately 5 × 106 lipid molecules in a 1 μm × 1 μm area of lipid bilayer, or about 109 lipid molecules in the plasma membrane of a small animal cell. All of the lipid molecules in cell membranes are amphiphilic—that is, they have a hydrophilic (“water-loving”) or polar end and a hydrophobic (“water-fearing”) or nonpolar end.
The most abundant membrane lipids are the phospholipids. These have a polar head group containing a phosphate group and two hydrophobic hydrocarbon tails. In animal, plant, and bacterial cells, the tails are usually fatty acids, and they can differ in length (they normally contain between 14 and 24 carbon atoms). One tail typically has one or more cis-double bonds (that is, it is unsaturated), while the other tail does not (that is, it is saturated). As shown in Figure 10–2, each cis-

Kết quả (Việt) 1:

Cấu trúc màng tế bàoMàng tế bào là rất quan trọng với cuộc sống của các tế bào. Màng bao quanh các tế bào, xác định ranh giới của nó, và duy trì sự khác biệt quan trọng giữa thích và môi trường ngoại bào. Bên trong tế bào nhân chuẩn, các màng của hạt nhân, mạng lưới, bộ máy Golgi, ti thể và các bào quan bao bọc màng duy trì sự khác biệt đặc trưng giữa nội dung của mỗi organelle và thích. Ion gradient qua màng, thành lập bởi các hoạt động của chuyên ngành màng protein, có thể được sử dụng để tổng hợp ATP, lái xe giao thông vận tải đã chọn solutes trên màng tế bào, hoặc, như trong các tế bào thần kinh và cơ bắp, sản xuất và truyền tín hiệu điện. Trong tất cả các tế bào, các màng tế bào huyết tương cũng chứa protein mà hành động như bộ cảm biến tín hiệu bên ngoài, cho phép các tế bào để thay đổi hành vi của nó để đáp ứng với môi trường tín hiệu, bao gồm cả các tín hiệu từ các tế bào khác; protein cảm biến, hoặc thụ thể, truyền thông tin — chứ không phải là phân tử — trên màng tế bào.Mặc dù các chức năng khác nhau, tất cả sinh học màng có một cấu trúc chung chung: mỗi là một màng rất mỏng của các phân tử chất béo và protein, được tổ chức với nhau chủ yếu bởi noncovalent tương tác (con số 10-1). Màng tế bào 10Trong này chương lIpID BIlAYerProtein màngCHƯƠNG(A)Figure 10–1 Two views of a cell membrane. (A) An electron micrograph of a segment of the plasma membrane of a human red blood cell seen in cross section, showing its bilayer structure. (B) A three-dimensional schematic view of a cell membrane and the general disposition of its lipid and protein constituents. (A, courtesy of Daniel S. Friend.)are dynamic, fluid structures, and most of their molecules move about in the plane of the membrane. The lipid molecules are arranged as a continuous double layer about 5 nm thick. This lipid bilayer provides the basic fluid structure of the membrane and serves as a relatively impermeable barrier to the passage of most water-soluble molecules. Most membrane proteins span the lipid bilayer and mediate nearly all of the other functions of the membrane, including the transport of specific molecules across it, and the catalysis of membrane-associated reactions such as ATP synthesis. In the plasma membrane, some transmembrane proteins serve as structural links that connect the cytoskeleton through the lipid bilayer to either the extracellular matrix or an adjacent cell, while others serve as receptors to detect and transduce chemical signals in the cell’s environment. It takes many kinds of membrane proteins to enable a cell to function and interact with its environment, and it is estimated that about 30% of the proteins encoded in an animal’s genome are membrane proteins.In this chapter, we consider the structure and organization of the two main constituents of biological membranes—the lipids and the proteins. Although we focus mainly on the plasma membrane, most concepts discussed apply to the various internal membranes of eukaryotic cells as well. The functions of cell membranes are considered in later chapters: their role in energy conversion and ATP synthesis, for example, is discussed in Chapter 14; their role in the transmembrane transport of small molecules in Chapter 11; and their roles in cell signaling and cell adhesion in Chapters 15 and 19, respectively. In Chapters 12 and 13, we discuss the internal membranes of the cell and the protein traffic through and between them.the lIpID BIlAYerThe lipid bilayer provides the basic structure for all cell membranes. It is easily seen by electron microscopy, and its bilayer structure is attributable exclusively to the special properties of the lipid molecules, which assemble spontaneously into bilayers even under simple artificial conditions. In this section, we discuss the different types of lipid molecules found in cell membranes and the general properties of lipid bilayers.phosphoglycerides, Sphingolipids, and Sterols Are the Major lipids in cell Membranes Lipid molecules constitute about 50% of the mass of most animal cell membranes, nearly all of the remainder being protein. There are approximately 5 × 106 lipid molecules in a 1 μm × 1 μm area of lipid bilayer, or about 109 lipid molecules in the plasma membrane of a small animal cell. All of the lipid molecules in cell membranes are amphiphilic—that is, they have a hydrophilic (“water-loving”) or polar end and a hydrophobic (“water-fearing”) or nonpolar end.The most abundant membrane lipids are the phospholipids. These have a polar head group containing a phosphate group and two hydrophobic hydrocarbon tails. In animal, plant, and bacterial cells, the tails are usually fatty acids, and they can differ in length (they normally contain between 14 and 24 carbon atoms). One tail typically has one or more cis-double bonds (that is, it is unsaturated), while the other tail does not (that is, it is saturated). As shown in Figure 10–2, each cis-

Kết quả (Việt) 2:

Cấu trúc màng
màng tế bào quan trọng đối với sự sống của tế bào. Màng bao quanh tế bào, xác định ranh giới của nó, và duy trì sự khác biệt chủ yếu giữa các tế bào chất và môi trường ngoại bào. Bên trong tế bào nhân chuẩn, các màng của hạt nhân, lưới nội chất, bộ máy Golgi, mitochondria, và các bào quan có màng bao bọc khác duy trì sự khác biệt đặc trưng giữa các nội dung của từng cơ quan và bào tương. Gradient ion qua màng tế, được thành lập bởi các hoạt động của các protein màng tế bào chuyên biệt, có thể được sử dụng để tổng hợp ATP, để lái xe vận chuyển các chất hoà tan được lựa chọn qua màng, hoặc, như trong các tế bào thần kinh và cơ bắp, để sản xuất và truyền tải các tín hiệu điện. Trong tất cả các tế bào, màng tế bào cũng chứa protein đóng vai trò như bộ cảm biến của tín hiệu bên ngoài, cho phép các tế bào để thay đổi hành vi của mình để đáp ứng với yếu tố môi trường, bao gồm cả các tín hiệu từ các tế bào khác; các cảm biến protein, hoặc thụ, chuyển thông tin chứ không phải là phân tử qua màng.
Mặc dù các chức năng khác nhau của họ, tất cả các màng sinh học có cấu trúc chung chung: từng là một bộ phim rất mỏng của lipid và protein phân tử, được tổ chức với nhau chủ yếu bởi các tương tác noncovalent (Hình 10-1). Màng tế bào 10
Trong Chương này các lipid kép
màng protein
CHƯƠNG
(A)
Hình 10-1 Hai quan điểm của màng tế bào. (A) Một ảnh chụp hiển vi electron của một phân đoạn của màng bào tương của tế bào máu của con người nhìn thấy trong mặt cắt ngang, cho thấy cấu trúc lớp kép của nó. (B) Một cái nhìn sơ đồ ba chiều của màng tế bào và sự bố trí chung của lipid và protein thành phần của nó. (A, biếu không của Daniel S. bè.)
Là, cấu trúc chất lỏng năng động, và hầu hết các phân tử của họ di chuyển về trong mặt phẳng của màng tế bào. Các phân tử lipid được sắp xếp như một liên tục hai lớp dày khoảng 5 nm. Lớp kép lipid này cung cấp các cấu trúc chất lỏng cơ bản của màng tế bào và phục vụ như một rào cản tương đối không thấm tới việc thông qua hầu hết các phân tử hòa tan trong nước. Hầu hết các protein màng span lớp kép lipid và điều hòa gần như tất cả các chức năng khác của màng tế bào, bao gồm cả việc vận chuyển các phân tử cụ thể qua nó, và xúc tác các phản ứng màng kết hợp như là tổng hợp ATP. Trong màng tế bào, một số protein xuyên màng phục vụ như là các liên kết cấu trúc kết nối các khung tế bào thông qua các lớp kép lipid hoặc là ma trận ngoại bào hoặc tế bào liền kề, trong khi những người khác phục vụ như các thụ thể để phát hiện và tải nạp các tín hiệu hóa học trong môi trường của tế bào. Phải cần nhiều loại protein màng tế bào để cho phép một tế bào hoạt động và tương tác với môi trường của nó, và người ta ước tính rằng khoảng 30% các protein được mã hóa trong hệ gen của động vật là các protein màng.
Trong chương này, chúng ta xem xét cơ cấu và tổ chức hai thành phần chính của màng tế-sinh học lipid và protein. Mặc dù chúng tôi tập trung chủ yếu vào các màng tế bào, hầu hết các khái niệm thảo luận áp dụng đối với các màng nội bộ khác nhau của tế bào nhân chuẩn là tốt. Các chức năng của màng tế bào được xem xét trong chương sau: vai trò của họ trong việc chuyển đổi năng lượng và tổng hợp ATP, ví dụ, được thảo luận trong chương 14; vai trò của họ trong việc vận chuyển qua màng của các phân tử nhỏ trong Chương 11; và vai trò của họ trong tín hiệu tế bào và kết dính tế bào trong các chương 15 và 19, tương ứng. Trong chương 12 và 13, chúng tôi thảo luận về các màng bên trong của tế bào và lưu lượng protein thông qua và giữa chúng.
Lipid kép
Các lớp kép lipid cung cấp các cấu trúc cơ bản cho tất cả các màng tế bào. Nó có thể dễ dàng nhìn thấy bằng kính hiển vi điện tử, và cấu trúc lớp kép của nó là do độc quyền với các tính chất đặc biệt của các phân tử lipid, sản xuất lắp ráp một cách tự nhiên vào bilayers thậm chí trong điều kiện nhân tạo đơn giản. Trong phần này, chúng tôi thảo luận về các loại khác nhau của các phân tử lipid được tìm thấy trong màng tế bào và các thuộc tính chung của bilayers lipid.
Phosphoglycerides, sphingolipids, và Sterol là chất béo chính trong tế bào màng
phân tử lipid máu chiếm khoảng 50% khối lượng của hầu hết các tế bào động vật màng, gần như tất cả số còn lại là protein. Có khoảng 5 × 106 phân tử lipid trong một khu vực micron 1 micron × 1 của lipid kép, hoặc khoảng 109 phân tử lipid trong màng plasma của một tế bào động vật nhỏ. Tất cả các phân tử lipid ở màng tế bào là amphiphilic-đó là, họ có một ưa nước ("nước yêu") hay cuối cực và kỵ nước ("nước vì sợ") end không cực hay.
Các lipid màng phong phú nhất là các phospholipid . Những có một nhóm đầu cực có chứa một nhóm phosphate và hai đuôi hydrocarbon kỵ. Trong động vật, thực vật, và các tế bào vi khuẩn, đuôi thường là axit béo, và họ có thể khác nhau về độ dài (họ thường chứa từ 14 đến 24 nguyên tử carbon). Một đuôi thường có một hoặc nhiều cis-double trái phiếu (có nghĩa là, nó là không bão hòa), trong khi đuôi khác không (có nghĩa là, nó được bão hòa). Như thể hiện trong hình 10-2, mỗi cis-