Какъв е моделът с течна мозайка?



на флуиден мозаичен модел Той заявява, че клетъчните мембрани или биомембрани са динамични структури, които показват плавността на техните различни молекулни компоненти, които могат да се движат странично. Това означава, че тези компоненти са в движение и не са статични, както се е смятало преди.

Този модел беше повдигнат от S. Jonathan Singer и Garth. L. Nicolson през 1972 г. и днес е широко възприет от научната общност. Всички клетки се съдържат в клетъчна мембрана с особености в нейната конституция и функция.

Тази мембрана дефинира границите на клетката, позволявайки съществуването на различия между цитозола (или клетъчния интериор) и външната среда. В допълнение, регулира обмена на вещества между клетката и външната.

В еукариотните клетки, вътрешните мембрани също дефинират отделения и органели с различни функции, като например митохондрии, хлоропласти, ядрена обвивка, ендоплазмен ретикулум, апарат на Голджи и др..

индекс

  • 1 Структура на клетъчната мембрана
    • 1.1 Общи положения
    • 1.2 Фосфолипиден двуслой
    • 1.3 Холестерол
    • 1.4 Интегрална мембрана или трансмембранни протеини
    • 1.5 Конфигуриране на мембранни протеини
    • 1.6 Пори в мембраните
    • 1.7 Периферни протеини
    • 1.8 Въглехидратно покритие
  • 2 Течливост на клетъчната мембрана
    • 2.1 Съотношение на наситени спрямо ненаситени мастни киселини
    • 2.2 Холестерол
    • 2.3 Особености
  • 3 Функция на клетъчната мембрана
    • 3.1 Общи положения
    • 3.2 Функция на протеините в мембраната  
    • 3.3 Функция на външната въглехидратна обвивка
  • 4 Препратки

Структура на клетъчната мембрана

Преглед

Клетъчната мембрана се състои от структура, непроницаема за водоразтворими молекули и йони с дебелина между 7 и 9 нанометра. Наблюдава се в електронни микрофотографии като непрекъсната и тънка двойна линия, която обгражда клетъчната цитоплазма.

Мембраната е съставена от фосфолипиден двуслой, с протеини, вградени по неговата структура и разположени на повърхността.

В допълнение, тя съдържа въглехидратни молекули на двете повърхности (вътрешни и външни) и в случая на животински еукариотни клетки, тя също представя холестеролни молекули, разпръснати вътре в двоен слой..

Фосфолипиден двуслой

Фосфолипидите са амфипатични молекули, които имат хидрофилен край и завършват с вода, а друга хидрофобна - която отблъсква водата.-.

Фосфолипидният двуслой, който образува клетъчната мембрана, има хидрофобни (неполярни) вериги, подредени към вътрешността на мембраната и хидрофилни (полярни) краища, разположени към външната среда.

По този начин, главите на фосфатните групи на фосфолипидите са изложени на външната повърхност на мембраната.

Не забравяйте, че както външната среда, така и вътрешната или цитозолната, са водни. Това влияе на разположението на фосфолипидния двоен слой с неговите полярни части, взаимодействащи с вода и неговите хидрофобни части, образуващи вътрешната матрица на мембраната..

холестерол

В мембраната на еукариотните животински клетки се откриват холестеролни молекули, вмъкнати в хидрофобните опашки на фосфолипидите.

Тези молекули не се откриват в мембраните на прокариотни клетки, някои протести, растения и гъбички.

Интегрална мембрана или трансмембранни протеини

Във вътрешността на фосфолипидния двуслой са интегрирани интегрални мембранни протеини.

Те взаимодействат нековалентно чрез своите хидрофобни части, с липидния двуслой, като локализират своите хидрофилни краища към външната водна среда.

Конфигурация на мембранни протеини

Те могат да представят проста конфигурация под формата на пръчка, с хидрофобна алфа спирала, сгъната и вградена в мембранния интериор, и с хидрофилни части, разпростряни до страните.

Те могат да представят и по-голяма конфигурация, кълбовидни и със сложна третична или четвъртична структура.

Последните обикновено пресичат клетъчната мембрана няколко пъти, като техните сегменти от алфа хеликовете се повтарят и подреждат в зиг-заг през липидния двуслой..

Порите в мембраните

Някои от тези глобуларни протеини имат вътрешни хидрофилни части, образувайки канали или пори, през които се осъществява обменът на полярни вещества от клетъчната външност към цитозола и обратно.

Периферни протеини

На повърхността на цитоплазмената страна на клетъчната мембрана съществуват периферни мембранни протеини, свързани с изпъкналите части на някои интегрални протеини..

Тези протеини не проникват в хидрофобното ядро ​​на липидния двуслой.

Въглехидратно покритие

На двете повърхности на мембраната има въглехидратни молекули.

По-специално, външната повърхност на мембраната има изобилие от гликолипиди. Наблюдават се също къси вериги от въглехидрати, изложени и ковалентно свързани с изпъкнали протеинови части, наречени гликопротеини.

Течливост на клетъчната мембрана

Съотношение на наситени спрямо ненаситени мастни киселини

Течливостта на мембраната зависи основно от съотношението между присъстващите фосфолипиди на наситени и ненаситени мастни киселини. Тази мембранна течливост намалява с увеличаването на пропорцията на фосфолипидите на наситените мастни киселини по отношение на ненаситените мастни киселини..

Това се дължи на по-голямото сцепление между дългите и прости вериги на наситени мастни киселини по отношение на кохезията между късите и ненаситените вериги на ненаситените мастни киселини..

Колкото по-голямо е сцеплението между неговите молекулярни компоненти, толкова по-малко течност ще представлява мембраната.

холестерол

Молекулите на холестерола взаимодействат чрез своите твърди пръстени с въглеводородните вериги на липидите, увеличавайки твърдостта на мембраната и намалявайки пропускливостта на същите..

В мембраните на повечето еукариотни клетки, където има относително висока концентрация на холестерол, тя предотвратява свързването на въглеродните вериги при ниски температури. Така мембраната замръзва при ниски температури.

особености

Различните видове клетъчни мембрани имат особености в количеството и вида на протеините и въглехидратите, както и в разнообразието на съществуващите липиди..

Тези особености са свързани със специфични клетъчни функции.

Съществуват не само конститутивни различия между мембраните на еукариотните и прокариотните клетки, както и между тези на органелите, но също така и между регионите на същата мембрана..

Функция на клетъчната мембрана

Преглед

Клетъчната мембрана ограничава клетката и й позволява да поддържа стабилно състояние в цитозола, различно от това на външната среда. Това, чрез активно и пасивно регулиране на преминаването на вещества (вода, йони и метаболити) през себе си, поддържане на електрохимичния потенциал, необходим за клетъчното функциониране.

Той също така позволява на клетката да реагира на сигналите от външната среда чрез химически рецептори в мембраната и осигурява местата за закрепване на цитоскелетните влакна..

В случая на еукариотни клетки, той също участва в създаването на вътрешни отделения и органели със специфични метаболитни функции.

Функция на протеините в мембраната  

Има различни мембранни протеини със специфични функции, сред които можем да споменем:

  • Ензими, които катализират (ускоряват) химичните реакции,
  • Мембранни рецептори, които участват в разпознаването и свързването към сигнални молекули (като хормони),
  • Протеините транспортират вещества през мембраната (към цитозола и оттам към външната клетка). Те поддържат електрохимичен градиент благодарение на йонния транспорт.

Външна черупка на въглехидрати

Въглехидратите или гликолипидите участват в адхезията на клетките един с друг и в процеса на разпознаване и взаимодействие на клетъчната мембрана с молекули като антитела, хормони и вируси..

препратки

  1. Bolsover, S.R., Hyams, J.S., Shephard, E.A., White H.A. и Wiedemann, C.G. (2003). Клетъчна биология, кратък курс. Второ издание. Wiley-Liss pp.
  2. Engelman, D. (2005). Мембраните са по-мозаични от течности. Nature 438 (7068), 578-580. doi: 10.1038 / nature04394
  3. Nicolson, G. L. (2014). Модел на флуидно-мозаечна структура на мембраната. Все още има значение за разбирането на структурата, функцията и динамиката на биологичните мембрани след повече от 40 години. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes, 1838 (6), 1451-1466. doi: 10.1016 / j.bbamem.2013.10.019
  4. Raven, J. (2002). Биология. Шесто издание. MGH. pp. 1239.
  5. Singer, S. J. и Nicolson, G.L. (1972). Модел на флуидната мозайка на структурата на клетъчните мембрани. Science, 175 (4023), 720-731. doi: 10.1126 / science.175.4023.720