A plazmamembrán és a citoplazma

Mi is a sejt? Nos, valamilyen szinten a sejt egy zacskónyi ragacsos zselé. A plazmamembrán – a sejt külső határa – a zacskó, és a citoplazma (vagy sejtplazma) pedig a ragacsos zselé.

Persze valójában a sejt sokkal több, mint egy zacskó ragacsos zselé. Egy összetett, magasan szervezett rendszer, amely minden élőlény alapvető felépítési egysége. A plazmamembrán és a citoplazma pedig igazából nagyon is kifinomult dolgok.

A membrán lipidek és fehérjék finom, kétrétegű rendszere, amely megszabja, hogy mi juthat be a sejtbe és léphet ki a sejtből. Hasonlóképpen, az eukarióta sejtek sejtplazmája sem csak a vízből, ionokból és makromolekulákból felépülő zselészerű alapállományból (vagy citoszolból) áll, hanem további sejtalkotókból és szerkezeti fehérjéből, amelyek a citoszkeletont, vagyis "a sejt vázát" adják.

Ebben a tananyagban közelebbről is megismerkedünk a plazmamembránnal és a citoplazmával.

Mind a prokarióta, mind az eukarióta sejteknek van plazmamembránja (vagy sejtmembránja, sejthártyája), amely a sejtek belsejét a környezetüktől elválasztó lipid kettős réteg. Ez a kettős réteg nagyrészt speciális lipidekből áll, amelyeket foszfolipideknek hívunk.

Egy foszfolipid egy hidrofil, azaz vízhez vonzódó foszfát fejből valamint két hidrofób, azaz víztaszító zsírsav farokból áll. A foszfolipidek spontán módon kettős rétegbe rendeződnek, ahol a hidrofób farkak befelé, a hidrofil fejek pedig a felszín felé, kifelé néznek. Ez az energetikailag kedvező kétrétegű struktúra, amelyet foszfolipid kettős rétegnek hívunk, számos biológiai membránban megtalálható.

Ahogy az alábbi képen is látható, a fehérjék is fontos elemei a plazmamembránnak. Egyes fehérjék teljesen átérnek a membránon, és csatornaként vagy jelátvivő receptorokként szolgálnak, míg mások csak részben ágyazódnak be a membránba valamelyik szélen. Különböző lipidek, például koleszterin is előfordulhat a plazmamembránban, és befolyásolhatja annak merevségét.

A plazmamembrán a sejt külső környezete és belseje közötti határ. Ezáltal a sejtbe belépő és abból kilépő számos molekula – köztük cukrok, aminosavak, ionok és víz – átjutását felügyeli. Az, hogy mennyire egyszerűen jutnak át egyes molekulák a membránon, függ a molekulák méretétől és polaritásától. Néhány kisebb, apoláros molekula, mint például az oxigén számára a membrán foszfolipid része szabadon átjárható. Nagyobb és poláros, hidrofil molekulák, mint az aminosavak, csak fehérjecsatornákon keresztül tudnak átjutni, sokszor a sejt által meghatározott módon. Többet is megtudhatsz a sejtek transzportfolyamatairól a membránok és a transzport fejezetben.

A plazmamembrán felszínének mérete limitálja a sejt és környezete közti anyagcserét. Egyes sejtek a bomlástermékek vagy tápanyagok cseréjére specializálódtak, és úgy módosultak, hogy növeljék a plazmamembránjuk felszínét. Például a tápanyagfelszívó sejtek membránja ujjszerű kitüremkedések formáját veszi fel, amelyeket mikrovillusok, vagy mikrobolyhok néven ismerünk. A vékonybél belső felszínét, ahol a megemésztett ételből felszabaduló tápanyagok szívódnak fel, mikrovillusokkal rendelkező sejtek borítják. Azáltal, hogy növelik a plazmamembrán felszínének méretét, a mikrovillusok segítenek maximalizálni az ételből a tápanyagfelvételt.

A sejtek citoplazmája (vagy sejtplazmája) részben eltérő eukariótákban és prokariótákban. Az eukariótákban, amelyeknek van sejtmagjuk, a citoplazma a plazmamembrán és a maghártya között megtalálható anyagok összessége. A prokariótákban, amelyeknek viszont nincs sejtmagjuk, a citoplazma alatt a plazmamembránon belül található anyagok összességét értjük.

A citoplazma egyik fő eleme prokariótákban és eukariótákban is a zselészerű citoszol, amely ionokat, kis molekulákat és makromolekulákat tartalmazó vizes oldat. Az eukariótákban a citoplazma tartalmazza még a citoszolban szuszpendált, membránnal körülhatárolt sejtalkotókat is. A sejtváz, vagy citoszkeleton, amely a sejtek vázát és alakját biztosító rostrendszer, szintén a citoplazma része, és segít a sejtalkotók rendszerezésében.

Bár a citoplazma nagyrészt vízből áll, a benne található számos fehérjének köszönhetően félig szilárd, zselészerű állaga van. A citoszol makromolekulákból és kisebb szerves molekulákból, köztük glükózból és egyéb egyszerű cukrokból, ill. poliszacharidokból, aminosavakból, nukleinsavakból és zsírsavakból álló gazdag keverék. Nátriumionok, káliumionok, kálciumionok és egyéb elemek is találhatók a citoszolban. Számos anyagcsere-folyamat, köztük a fehérjeszintézis is a sejtnek ebben a részében zajlik.