Kaj je model tekočega mozaika?



The model tekočega mozaika Navaja, da so celične membrane ali biomembrane dinamične strukture, ki kažejo fluidnost svojih različnih molekularnih komponent, ki se lahko premikajo bočno. To pomeni, da so te komponente gibljive in ne statične, kot je bilo prej.

Ta model so postavili S. Jonathan Singer in Garth. L. Nicolson leta 1972 in danes je splošno sprejeta v znanstveni skupnosti. Vse celice vsebujejo celične membrane s posebnostmi v svoji zgradbi in funkciji.

Ta membrana določa meje celice, kar omogoča obstoj razlik med citosolom (ali celično notranjostjo) in zunanjim okoljem. Poleg tega ureja izmenjavo snovi med celico in zunanjostjo.

V evkariontskih celicah notranje membrane določajo tudi predele in organele z različnimi funkcijami, kot so mitohondriji, kloroplasti, jedrska ovojnica, endoplazmatski retikulum, Golgijev aparat, med drugim..

Indeks

  • 1 Struktura celične membrane
    • 1.1 Splošno
    • 1.2 Fosfolipidni dvosloj
    • 1.3 Holesterol
    • 1.4 Integralne membrane ali transmembranske beljakovine
    • 1.5 Konfiguracija membranskih proteinov
    • 1.6 Pore na membranah
    • 1.7 Periferni proteini
    • 1.8 Ogljikov hidrat
  • 2 Fluidnost celične membrane
    • 2.1 Delež nasičenih in nenasičenih maščobnih kislin
    • 2.2 Holesterol
    • 2.3 Posebnosti
  • 3 Delovanje celične membrane
    • 3.1 Splošno
    • 3.2 Funkcija proteinov v membrani  
    • 3.3 Funkcija zunanje lupine ogljikovih hidratov
  • 4 Reference

Struktura celične membrane

Splošno

Celična membrana je sestavljena iz strukture, neprepustne za vodotopne molekule, in ioni med 7 in 9 nanometri. V elektronskih mikrofotografijah ga opazujemo kot kontinuirano in tanko dvojno črto, ki obdaja celično citoplazmo.

Membrana je sestavljena iz fosfolipidnega dvosloja, pri čemer so proteini vpeti vzdolž njegove strukture in razporejeni na površini.

Poleg tega vsebuje molekule ogljikovih hidratov na obeh površinah (notranji in zunanji), v primeru živalskih evkariontskih celic pa predstavlja tudi molekule holesterola, ki so razporejene znotraj dvosloja..

Fosfolipidni dvosloj

Fosfolipidi so amfipatske molekule, ki imajo hidrofilni konec - do vode se konča, druga hidrofobna - ki odbija vodo-.

Fosfolipidni dvosloj, ki tvori celično membrano, ima hidrofobne (nepolarne) verige razporejene v notranjost membrane in hidrofilne (polarne) konce, ki se nahajajo v smeri zunanjega okolja..

Tako so glave fosfatnih skupin fosfolipidov izpostavljene na zunanji površini membrane.

Ne pozabite, da sta tako zunanje okolje kot notranji ali citosol vodni. To vpliva na razporeditev dvojne plasti fosfolipida s polarnimi deli, ki delujejo z vodo in njenimi hidrofobnimi deli, ki tvorijo notranjo matrico membrane..

Holesterol

V membrani evkariontskih živalskih celic najdemo molekule holesterola, vstavljene v hidrofobne repove fosfolipidov.

Te molekule ne najdemo v membranah prokariontskih celic, nekaterih protistov, rastlin in gliv.

Integralna membrana ali transmembranski proteini

V notranjosti fosfolipidnega dvosloja so integrirani membranski proteini.

Ti medsebojno delujejo nekovalentno preko svojih hidrofobnih delov, z lipidnim dvoslojem, in locirajo svoje hidrofilne konce proti zunanjemu vodnemu mediju.

Konfiguracija membranskih proteinov

Lahko predstavljajo preprosto konfiguracijo v obliki palice, ki je prepognjena in vgrajena v notranjost membrane, hidrofobna alfa heliks, ki ima hidrofilne dele, razporejene na strani..

Lahko so tudi večje konfiguracije, kroglastega tipa in s kompleksno terciarno ali kvartarno strukturo.

Slednji večkrat večkrat prečkajo celično membrano, njihovi segmenti alfa helikov se ponavljajo in razporedijo v cikcak skozi lipidni dvosloj..

Pore ​​v membranah

Nekateri od teh globularnih beljakovin imajo notranje hidrofilne dele, ki tvorijo kanale ali pore, skozi katere pride do izmenjave polarnih snovi od celične zunanjosti do citosola in obratno.

Periferni proteini

Na površini citoplazmatske strani celične membrane obstajajo periferni membranski proteini, ki so povezani s štrlečimi deli nekaterih integralnih beljakovin.

Ti proteini ne prodrejo v hidrofobno jedro lipidnega dvosloja.

Pokrov ogljikovih hidratov

Na obeh površinah membrane obstajajo molekule ogljikovih hidratov.

Zlasti zunanja površina membrane ima veliko glikolipidov. Opažene so tudi kratke verige ogljikovih hidratov, ki so bile izpostavljene in kovalentno povezane s štrlečimi deli beljakovin, imenovanimi glikoproteini.

Fluidnost celične membrane

Razmerje nasičenih maščobnih kislin v primerjavi z nenasičenimi

Fluidnost membrane je odvisna predvsem od razmerja med prisotnimi fosfolipidi nasičenih in nenasičenih maščobnih kislin. Ta membranska fluidnost se zmanjšuje z naraščanjem deleža fosfolipidov verig nasičenih maščobnih kislin glede na nenasičene maščobne kisline..

To je posledica večje kohezije med dolgimi in preprostimi verigami nasičenih maščobnih kislin glede na kohezijo med kratkimi in nenasičenimi verigami nenasičenih maščobnih kislin..

Večja kohezija med molekularnimi komponentami, manj tekočine bo membrana.

Holesterol

Molekule holesterola medsebojno delujejo skozi svoje toge obroče z ogljikovodičnimi verigami lipidov, s čimer se poveča togost membrane in zmanjša prepustnost iste..

V membranah večine evkariontskih celic, kjer obstaja relativno visoka koncentracija holesterola, preprečuje vezanje ogljikovih verig pri nizkih temperaturah. Tako se membrana zmrzne pri nizkih temperaturah.

Posebnosti

Različne vrste celičnih membran imajo posebnosti v svoji količini in vrsti beljakovin in ogljikovih hidratov, pa tudi v raznolikosti obstoječih lipidov.

Te posebnosti so povezane s specifičnimi celičnimi funkcijami.

Ne le, da obstajajo konstitutivne razlike med membranami evkariontskih in prokariontskih celic ter med tistimi iz organelov, ampak tudi med regijami iste membrane.

Funkcija celične membrane

Splošno

Celična membrana omejuje celico in ji omogoča, da ohrani stabilno stanje v citosolu, ki se razlikuje od zunanjega okolja. To je preko aktivne in pasivne regulacije prehoda snovi (vode, ionov in metabolitov) skozi samega sebe, vzdrževanje elektrokemičnega potenciala, potrebnega za delovanje celic.

Omogoča tudi celici, da se odzove na signale iz zunanjega okolja s pomočjo kemičnih receptorjev v membrani in zagotovi sidrišča za citoskeletne filamente..

V primeru evkariontskih celic sodeluje tudi pri vzpostavljanju notranjih predelkov in organelov s specifičnimi presnovnimi funkcijami.

Funkcija proteinov v membrani  

Obstajajo različni membranski proteini s specifičnimi funkcijami, med katerimi lahko omenimo:

  • Encimi, ki katalizirajo (pospešujejo) kemične reakcije,
  • Membranski receptorji, ki sodelujejo pri prepoznavanju in vezavi na signalne molekule (kot so hormoni),
  • Beljakovine prenašajo snovi skozi membrano (proti citosolu in iz tega v zunanjo celico). Zaradi ionskega transporta vzdržujejo elektrokemični gradient.

Zunanja lupina ogljikovih hidratov

Ogljikovi hidrati ali glikolipidi sodelujejo pri adheziji celic med seboj in v procesu prepoznavanja in interakcije celične membrane z molekulami, kot so protitelesa, hormoni in virusi..

Reference

  1. Bolsover, S.R., Hyams, J.S., Shephard, E.A., White H.A. in Wiedemann, C.G. (2003). Celična biologija, kratek tečaj. Druga izdaja. Wiley-Liss str. 535.
  2. Engelman, D. (2005). Membrane so bolj mozaične kot tekoče. Nature 438 (7068), 578-580. doi: 10.1038 / nature04394
  3. Nicolson, G. L. (2014). Fluidno-mozaični model membranske strukture. Še vedno pomembna za razumevanje strukture, funkcije in dinamike bioloških membran po več kot 40 letih. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes, 1838 (6), 1451-1466. doi: 10.1016 / j.bbamem.2013.10.019
  4. Raven, J. (2002). Biologija Šesta izdaja. MGH. str. 1239.
  5. Singer, S. J. in Nicolson, G.L. (1972). Model tekočega mozaika strukture celičnih membran. Science, 175 (4023), 720-731. doi: 10.1126 / science.175.4023.720