Celmembraan

Inleiding

Cellen worden omgeven door een celmembraan. Deze scheidt de binnenkant van de cel van de omgeving. Verder zitten in het celmembraan bepaalde onderdelen die allemaal eigen functies hebben, waaronder het geven van signalen en de af- en toevoer van stoffen.

Bouw en functie:

Het celmembraan is opgebouwd uit een dubbele laag van vetmoleculen met daaraan fosforgroepen. Zulke groepen worden fosfolipiden genoemd. Maar tussen de fosfolipiden zitten ook andere lipiden, zoals cholesterol. Tussen de twee fosfolipidenlagen liggen eiwitmoleculen. Deze eiwitten zorgen voor het transport van water en voedingstoffen de cel in en afvalstoffen de cel uit. Eiwitten die niet tussen de fosfolipiden liggen, maar die aan de binnenkant of buitenkant van het celmembraan zitten ontvangen bepaalde stoffen, zoals hormonen, die signalen aan de cel doorgeven. Ook zitten aan de buitenkant van het celmembraan koolhydraten. Deze zitten vast aan de eiwitten en vetten en steken boven het membraanoppervlak uit. Al deze moleculen die aan de buitenkant van het celmembraan zitten vormen samen de glycocalyx. Aan dit membraanoppervlak is de cel herkenbaar voor zijn omgeving. Een voorbeeld is contactinhibitie: hierbij houden cellen (in een weefselkweek) op met delen als ze in contact komen met de glycocalyx van andere cellen. Ook de cellen van het afweersysteem herkennen waarschijnlijk indringers specifiek aan de glycocalyx.

Werking van een celmembraan

Stoffen kunnen de celmembraan op twee manieren passeren: passief of actief:

1. Actief transport:

Om stoffen in of uit een cel te krijgen, wordt er gebruik gemaakt van actief transport. Er zijn twee vormen van actief transport: - met behulp van een enzymatische pomp - door middel van blaasjes

Bij een enzymatische pomp worden de deeltjes door een transportenzym in het celmembraan door het membraan getransporteerd. Aan de ene kant van het membraan hecht de stof zich aan het eiwit. De stof wordt vervolgens door dit eiwit naar de andere kant gebracht. Daar aangekomen laat de stof weer los, en kan het transportenzym opnieuw gebruikt worden. Voor dit transport is energie van de cel nodig. Die energie wordt geleverd door de stof ATP. Een transportenzym heeft een bindingsplaats voor de te vervoeren stof en een bindingsplaats voor ATP. De energie van de ATP verandert de vorm van het eiwit en de stof wordt verplaatst. De stoffen ADP en P komen dan vrij en het transportenzym neemt zijn oorspronkelijke vorm weer aan.

Bij transport met blaasjes wordt stukjes van het celmembraan afgesplitst of juist met elkaar versmolten. In de stukjes celmembraan, de blaasjes, zitten de stoffen die vervoerd worden. Vooral grotere bindingen worden zo vervoerd. Als deeltjes van de cel naar buiten gaan heet het exocytose, als de deeltjes naar binnen gaan heet het endocytose. Bij vervoer van vloeibare stoffen spreek je van pinocytose, bij vaste deeltjes of eencellige organismen spreek je van fagocytose.

2. Passief transport:

Bij passief transport speelt de cel geen actieve rol. Het kost de cel dus ook geen energie. Voor passief transport is natuurlijk wel energie nodig, die ontstaat door het verschil in concentratie van de te transporteren deeltjes. Hoe meer deeltjes er in de oplossing zijn, hoe hoger de concentratie. Diffusie en osmose zijn voorbeelden van passief transport: • Diffusie: als het celmembraan permeabel (doorlatend) is, verplaatsen de deeltjes in een oplossing zich naar plaatsen waar de concentratie lager is, totdat de concentratie overal gelijk is.

 • Osmose: als het celmembraan semipermeabel (met openingen waar water door kan) is, kunnen bepaalde bestanddelen van een oplossing wel door het membraan, maar andere delen niet.

Hoe groter het concentratieverschil, hoe sneller de deeltjes zich verplaatsen. Ook het diffusieoppervlak, de diffusieafstand, de temperatuur en de aard van het medium (een vloeistof of een gas) hebben invloed op de diffusie- en de osmosesnellheid. Dit wordt aangegeven met de formule van Fick: dV/dt = D.F.(C1-C2)/d

Turgor is de druk die de celinhoud van een plantaardige cel uitoefent op de celwand. Wanddruk is de druk die de celwand uitoefent op de celinhoud. De turgor en de wanddruk zijn gelijk aan elkaar. De turgor is maximaal als een cel zijn maximale grootte heeft bereikt. De cel is dan hypertonisch (de concentratie in de cel hoger is dan de concentratie in de omliggende vloeistof) en ligt in een waterige oplossing. Dat heet hemolyse. Een dierlijke cel wordt niet beschermd door een celwand en kan dus knappen als de cel in een waterige omgeving terecht komt. Als een cel is een geconcentreerde oplossing ligt, is een cel hypotonisch (de concentratie in de cel lager is dan de concentratie in de omliggende vloeistof). Doordat de cel door osmose water naar buiten afgeeft, kan de celinhoud loslaten van de celwand. Dat heet plasmolyse. Een cel kan ook nog isotonisch zijn. Dat houdt in dat de concentratie in de cel en de concentratie van de omliggende vloeistof gelijk zijn.