Dubbla cellmembran

Några cellorganeller är tydligt synliga, exempel cellkärnan. Men nu vill vi tränga ännu djupare in i cellvärlden och synliggöra ännu fler detaljer. Cellkärnan med sitt korniga kärnhölje känner vi redan till medan många andra cellstrukturer inte utforskades då. Exempelvis de små bönformade cellorganellerna mitokondrier som också kallas cellens kraftverk. Inuti dessa äger dissimilationen eller cellandningen rum, dvs. omvandlingen av näringsämnen till energi. Cellkärnan och mitokondrierna har en sak gemensamt genom att de avgränsas från cytoplasman med ett dubbelt membran.

I en växtcell finner vi ännu en celltyp med dubbla membran, kloroplasterna. Inuti dessa äger fotosyntesens biokemiska processer rum. Men låt oss ta allt i rätt ordningsföljd och börja med cellens kommandocentral. Cellkärnan är ihålig och omges av det dubbelväggiga kärnhöljet där de två membranskikten skiljs åt av en smal springa, det så kallade intermembranutrymmet. Kärnhäljet är dock inte ogenomträngligt utan genomborras av många nukleära porer. En nukleär por är dock inte bara ett hål utan en komplicerat uppbyggd kanal. Detta kanalkomplex är konstruerat så att endast särskilda ämnen kan passera in och ut.

Detta kontrollerade utbyte av ämnen mellan kärnan och cytoplasman innefattar exempelvis budbärarmolekyler som detta budbärar RNA. det bär med sig en kopia av cellkärnans DNA och för nu ut dess kommandon i cellen. In i cellkärnan når näringsämnen och byggmaterial, t.e.x hormoner som i egenskap av K-enzymer är verksamma vid urvalet av vissa DNA avsnitt.

Bild: Cellkärnan omgiven av dubbelväggigt kärnhölje.

(https://www.tes.com/lessons/I6UU6KH3tRxgOw/copy-of-cell-organelle)

Sedan in i det nukleära innandömet som är fyllt med kärnplasma men det döljer vi för att bättre kunna se den nätliknande anordningen av proteinfiber som kallas kärnlamina. En struktur som ger kärnhöljet stabilitet och särskida proteintrådar bildar ett nät som enligt den senaste forskningen troligen har till uppgift att fixera kromatinstrukturen DNA.et så det går att läsa av. På DNA:ets dubbelspiral ligger cellens genetiska information. Budbärar RNA produceras som kopior av ett specifikt DNA-fragment och transporterar sedan informationen tillproteinsyntesen i cytoplasman.

Här inne i cellkärnan ligger en liten kula, nukleolen eller kärnkroppen. Den producerar RNA till ribosomerna som är de organeller där proteinsyntesen sedan äger rum. Ribosomerna fogas saman till fuktionella enheter i cytoplasman. När cellen delar sig upplöses hela kärnhöljets struktur och frisätter DNA.et som i samband med delningen har dragit sig samman till kompakta kromosomer.

Bild: Budbärar RNA transporterar kopierad information från DNA till ribosomerna i cytoplasman.

(https://www.nmpdr.org/FIG/wiki/view.cgi/FIG/MessengerRNA)

Varje dottercell bygger sedan upp sitt eget kärnhölje på nytt. Men det finns ännu mer att se. Vi ska titta på nästa organelltyp. En mitokondrie har också dubbla membran. Det släta yttre membranet håller den åtskild från cytoplasman. Mitokondriens inre utgörs av det starkt veckade inre membranet och är fylld med en speciell plasma som kallas matrix. Cellandningen, dissimilationen äger slutligen rum i matrix. I denna flerstegsprocess bryts näringsämnet glukos ned till koldioxid och vatten och energi utvinns i form av ATP-molekyler. Multienzymkomplex som är inbäddade i det inre organet i mitokondrien möjliggör denna energigivande förbränning av näringsämnen. I kloroplaster har de dubbla membranen något att göra med energiutvinning.

Bild: Mitokondrien uppvisar också dubbla inre membran.

(https://micro.magnet.fsu.edu/cells/mitochondria/mitochondria.html)

Men först något om kloroplastens uppbyggnad. Det yttre menbranet avgränsar mot cytoplasman medan det inre omger innandömet som är fyllt med stroma, en plasmaliknande substans. I det inre membranet ligger starkt förgrenade membranstaplar på varandra, de så kallade tylakoiderna. I dessa tylakoider sker slutligen fotosyntesen. En sådan tylakoid fångar genom ljuskänsliga fotosystem i sitt membran upp energirik ljusstrålning. Med den utvunna energin bildas sedan NADPH vätebärare och energirika ATP molekyler i multienzymkomplexen.

Med hjälp av dessa molekyler bildas sedan i fotosyntesens andra reaktionssteg näringsämnet glukos av koldioxid. Har nu det dubbla membranet överhuvudtaget något att göra med energiutvinningen. Ja det senaste inom forskningen är endosymbiontteorin och den ska vi nu starkt förenklat beskriva. Enligt teorin var mitokondrierna och kloroplasternas urfäder prokaryota självständigt levande självständiga organismer. Dessa togs upp av större eukaryota encelliga organismer vilka skedde i två utvecklingssteg. Först svaldes mitokondriernas urfader av eukaryoten men utan att brytas ner utan det utvecklades en speciell symbios.

Den stora encelliga organismen utnyttjade gärna energin från de små kraftverken och lät dem samexistera och försåg dem med näringsämnen till cellandningen. Denna eukaryot var den tidiga förfadern till alla djurorganismer. I ett andra steg tog sedan ett släktled av dessa djurförfäder upp urkloroplaster och använde därefter deras förmåga till näringsproduktion genom fotosyntes. Även denna lilla urorganell åtnjöt beskydd från den större eukaryoten som sedan blev till alla växtorganismers föregångare.

Bild: Kloroplast struktur.

(https://ndla.no/nb/node/127469?fag=52234)

Det yttre membranet är alltså något av en kvarleva från en näringsvakuol i vilken prokaryoter inneslutits. Prokaryoternas ursprungliga yttre membran är organellernas nuvarande inre membran. Ett belägg för denna teori är att båda organellerna, mitokondrier så väl som kloroplaster, bär på egna små DNA-strängar i sitt inre. Med kärnhöljets dubbla membran förhåller det sig annorlunda. Det är i princip bara en speciell utbuktning av cellens största membransystem. Nog med utforskning av våra celler för tillfället, då det börjar bli dags att avrunda. Det är ett ständigt tal om membraner och vi kanske kort ska redogöra för hur ett sådant membran är uppbyggt i all korthet.

Ett membran består av två skikt fosfolipidmolekyler. I membranet är de mest olika proteinkomplexen inbäddade. Det kan vara enzymer som katalyserar kemiska reaktioner eller som bär signaler genom membranet eller släpper in och ut vissa ämnen. Ett membran skiljer alltid den geléaktiga cytoplasman som bland annat innehåller större proteiner från en enkel vattnig lösning vilken endast små molekyler och joner flyter omkring. Vid ett dubbelt membran fyller denna vattniga lösning intermembranutrymmet och separeras sedan genom det andra membranet från respektive organells plasma.

Bild: Cellmembranen består av två lager av fosfolipider.

(https://www.naturbiblioteket.se/ADHD.html)

Film: drive.google.com/file/d/0B2VSNOWBAXckcURaNFNOb1c2NjA/view?usp=sharing