Membrane Structure and Function

Membrane Structure and Function 1 Enduring Understanding: Activities of the cell are regulated 2 Essential Question: How does the plasma membra...
Author: Merilyn Lamb
22 downloads 0 Views 3MB Size
Membrane Structure and Function

1

Enduring Understanding:

Activities of the cell are regulated

2

Essential Question: How does the plasma membrane regulate cell  activity?

3

Phospholipid = amphipathic molecule  (hydrophilic/hydrophobic regions)

4

membranes are made up of phospholipid  molecules and proteins

5

History of membrane model 1925 ­ Gorter and Grendal  ­ cell membranes are  two phospholipid bilayers

6

1935 ­ Davison and Danielli ­ figured out where  proteins fit in bilayer, accepted until early  1970's

7

1972 ­ Singer and Nicolson ­ proteins are dispersed throughout  phospholipids ­proteins have both hydrophilic and hydrophobic regions

8

freeze fracture technique to look  at bilayer membranes

9

Membranes are fluid­fluid mosaic model

10

Membrane proteins tend to move sideways within  the plasma membrane

11

Integral proteins penetrate the hydrophobic core Transmembrane proteins go all the way through the  membrane peripheral proteins ­ not imbedded in bilayer at all ­  loosely bound to surface

12

structure of transmembrane protein

13

functions of membrane proteins

14

role of carbohydrates in membranes cell to cell recognition ­glycolipids ­glycoproteins carbohydrates on external side of membrane vary from species to  species, within same species and even between cells

15

synthesis of membrane  components and their  orientation on the resulting  membrane

16

17

18

19

Contractile  vacuole

20

Facilitated diffusion ­ passive transport using  diffusion and a transport protein ­no energy ­used for polar molecules and ions  Uses: 1. Channel proteins ­ pore that allows molecule to       pass (hydrophilic passageways in proteins) ­ Ex. aquaporins for water 2. ion channels ­ open or close due to stimulus  (electrical or chemical) ­ Ex. gated channels

21

Cystinuria ­ disease of kidneys ­absence of carrier protein that transports cysteine and other      amino acids across cell membranes in kidneys ­normal cells reabsorb these amino acids and put it into  bloodstream ­abnormal cells ­ develop stones of amino acids  ­accumulate and crystalize

kidney stones

http://www.google.com/imgres?imgurl=http://1.bp.blogspot.com/_

22

Active Transport  ­ uses energy to move solutes against a gradient ­ ATP transfers terminal phosphate to a transport protein. ­causes protein to change its shape to move solute across   membrane 1. sodium­potassium pump ­ generates a voltage across the membrane= electrogenic pump

23

Ion pumps maintain Membrane potential membrane potential = voltage across the membrane (mV) ­50 to ­200 mV (minus sign = inside of cell is neg.) ­this favors passive transport of cations into the cell and anions  out of the cell so: chemical force due to ion concentration gradient       electrical force affects movement of ion due to membrane  potential = electrochemical gradient if down gradient = passive  if against gradient = active

24

2. proton pump ­ also an electrogenic pump ­transports hydrogen ions (protons) out of the cell ­used in ATP synthesis (cell respiration)

3. Cotransport ­uses ATP ­transport of a specific solute drives the active transport of other   solutes ­driven by a concentration gradient

25

Use of cotransport: diarrhea • patient given a solution of high glucose and salt.  • taken up by transport proteins of intestinal cell membranes and  passed into blood • increase in solutes of blood causes flow of water from the  intestine into the blood = rehydration

26

4. Bulk Transport ­ for large molecules ex. proteins, polysaccharides a. Exocytosis ­ secretion by fusing vesicles to cell membrane and  expelling contents Ex. insulin excreted by pancreas this way neurotransmitters in neurons b. Endocytosis ­ brings substances into the cell by forming new  vesicles from cell membrane 1. phagocytosis ­ if particulates 2. pinocytosis ­ if liquids 3. receptor­mediated endocytosis­ if use binding sites ­use of ligands ­ any molecule that binds specifically to  receptor site of another molecule

27

So:

How does the plasma membrane regulate cell  activity?

28