Damjanovich Sándor

Lehet-e molekulára csomót kötni? - A biofizika eszköztárának szerepe a jövő orvostudományában

II. A sejtek és a sejtfelszíni molekulák világa

A sejtbiológia korunk egyik legfontosabb és legérdekesebb tudományága, amely azonban annyira összefonódott a molekuláris biológiával, hogy - némi túlzással - sokszor nem is teszünk különbséget a két tudományág között.

Ismerkedjünk meg a sejtekkel és azok legelőször elérhető részével, a sejtmembránnal.

1. ábra

A sejtek felszíne tartalmazza a sejtek genetikai állományából fakadó molekuláris információkat, amelyeket összehasonlít a környezet információival. A kölcsönhatások révén a sejt felszíne sok titkot elárul, amelyeket ha megértünk, akkor fontos adatok birtokába juthatunk.

Ha ezt az információt le tudjuk olvasni a plazmamembránról, akkor el lehet gondolkozni azon, hogy egyes veszélyes sejtektől hogyan lehetne megszabadulni anélkül, hogy a többi sejtet bántanánk. Ahhoz, hogy ezt a célt elérjük, valahogy különbséget kell tennünk egészséges és beteg állapot között.

A szervezet talán legismertebb sejtjei a vérsejtjeink. A vörösvértestek a hemoglobin-molekulák segítségével oxigénnel látnak el bennünket, a fehérvérsejtek viszont megvédenek bennünket a külvilág támadásaitól, felismerik a baktériumok, vírusok által termelt és más bennünket elárasztó nemkívánatos idegen anyagokat, és fáradságos munkával eltávolítják őket.

A sejtek plazmamembránjai zsírnemű anyagokból, ún. lipidek kettős rétegéből állnak, amelybe beágyazva számos fehérjefajta helyezkedik el. Ezek a molekulák cukormolekulákat is tartalmaznak. A lipidrétegben a fehérjék a lipidek által képzett szigetszerű egységekben, ún. mikrodoménekben foglalnak helyet.

2. ábra

A későbbiekben szó esik majd arról, hogyan tárhatjuk fel ezeket az információkat, miként olvashatjuk le a sejtek üzeneteit múltjukról, jelenükről és jövőjükről. Azt azonban már itt megjegyezzük, hogy a sejtmembrán külső és belső oldalán az ion (kálium, kalcium, klór, stb.) -koncentrációk nem egyenlők, és ez nagy elektromos térerősséget hoz létre az átlagosan 10 nm vastagságú membránra merőlegesen. Ez egyenlő azzal, mintha 1 m távolságra 10 millió volt feszültségkülönbség esne. Ez a feszültség a membrán vastagságának nagyságrendjében csak 100 mV, de ez képes a membránban lévő töltéssel is rendelkező molekulák alakját (konformációját), és ezáltal a sejt működését és reakcióképességét is megváltoztatni.