Що таке модель рідинної мозаїки?



The рідинна мозаїчна модель Він стверджує, що клітинні мембрани або біомембрани є динамічними структурами, які демонструють плинність своїх різних молекулярних компонентів, які можуть рухатися з боків. Тобто, ці компоненти перебувають у русі, а не статичні, як раніше вважалося.

Цю модель підняли С. Джонатан Сінгер і Гарт. Л. Нікольсон в 1972 році і сьогодні широко прийнятий науковим співтовариством. Всі клітини містяться в мембрані клітини з особливостями її конституції і функції.

Ця мембрана визначає межі клітини, що дозволяє існування відмінностей між цитозолом (або клітинним інтер'єром) і зовнішнім середовищем. Крім того, регулюється обмін речовин між клітиною і зовні.

В еукаріотичних клітинах внутрішні мембрани також визначають відсіки і органели з різними функціями, такими як мітохондрії, хлоропласти, ядерна оболонка, ендоплазматичний сітка, апарат Гольджі..

Індекс

  • 1 Структура клітинної мембрани
    • 1.1 Загальні положення
    • 1.2 Фосфоліпідний бішар
    • 1.3 Холестерин
    • 1.4 Інтегральна мембрана або трансмембранні білки
    • 1.5 Конфігурація мембранних білків
    • 1.6 Пори в мембранах
    • 1.7 Периферичні білки
    • 1.8 Вуглеводне покриття
  • 2 Плинність клітинної мембрани
    • 2.1 Частка насичених проти ненасичених жирних кислот
    • 2.2 Холестерин
    • 2.3 Особливості
  • 3 Функція клітинної мембрани
    • 3.1 Загальні положення
    • 3.2 Функція білків в мембрані  
    • 3.3 Функція зовнішньої вуглеводної оболонки
  • 4 Посилання

Структура клітинної мембрани

Загальні положення

Клітинна мембрана складається з структури, непроникної для водорозчинних молекул, і іонів товщиною від 7 до 9 нанометрів. Це спостерігається в електронних мікрофотографіях як безперервна і тонка подвійна лінія, що оточує клітинну цитоплазму.

Мембрана складається з фосфоліпідного бішару, причому білки вбудовані вздовж його структури і розташовані на поверхні.

Крім того, він містить молекули вуглеводів на обох поверхнях (внутрішній і зовнішній), а у випадку еукаріотичних клітин тварин - також молекули холестерину, вкраплені всередині бішару..

Фосфоліпідний бішар

Фосфоліпіди являють собою амфіпатичні молекули, які мають гідрофільні кінці - закінчуються водою, а іншу гідрофобну - відштовхують воду-.

Фосфоліпідний бішар, що утворює клітинну мембрану, має гідрофобні (аполярні) ланцюги, розташовані в напрямку до внутрішньої мембрани і гідрофільним (полярним) кінцям, розташованим у напрямку до зовнішнього середовища.

Таким чином, головки фосфатних груп фосфоліпідів піддаються впливу на зовнішній поверхні мембрани.

Пам'ятайте, що як зовнішнє середовище, так і внутрішній або цитозоль, є водними. Це впливає на розташування подвійного шару фосфоліпідів з його полярними частинами, взаємодіючими з водою, і його гідрофобними частинами, що утворюють внутрішню матрицю мембрани..

Холестерин

В мембрані еукаріотичних клітин тварин, молекули холестерину виявляються вставленими в гідрофобні хвости фосфоліпідів.

Ці молекули не зустрічаються в мембранах прокаріотних клітин, у деяких протистах, у рослинах і в грибах.

Інтегральна мембрана або трансмембранні білки

У внутрішньому шарі двошарового фосфоліпіда інтегральні мембранні білки.

Вони взаємодіють нековалентно через свої гідрофобні частини, з ліпідним бішаром, розташовуючи їх гідрофільними кінцями до зовнішнього водного середовища.

Конфігурація мембранних білків

Вони можуть представляти собою просту конфігурацію у вигляді стрижня, з гідрофобною альфа-спіраллю, складеної і вбудованої в мембранний інтер'єр, і з гідрофільними деталями, розширеними до боків.

Вони можуть також мати більшу конфігурацію, глобулярний тип і зі складною третинною або четвертинною структурою.

Останні зазвичай перетинають клітинну мембрану кілька разів, їх сегменти альфа-спіралей повторюють і розташовують у зигзаг через ліпідний бішар..

Пори в мембранах

Деякі з цих глобулярних білків мають внутрішні гідрофільні ділянки, утворюючи канали або пори, через які відбувається обмін полярних речовин від зовнішньої клітини до цитозолу і навпаки.

Периферичні білки

На поверхні цитоплазматичної сторони клітинної мембрани існують білки периферичної мембрани, пов'язані з виступаючими частинами деяких інтегральних білків.

Ці білки не проникають через гідрофобне ядро ​​ліпідного бішару.

Вуглеводне покриття

На обох поверхнях мембрани є молекули вуглеводів.

Зокрема, зовнішня поверхня мембрани має велику кількість гликолипидов. Також спостерігаються короткі ланцюги вуглеводів, підданих і ковалентно пов'язаних з виступаючими частинами білка, званих глікопротеїнами.

Плинність клітинної мембрани

Співвідношення насичених і ненасичених жирних кислот

Плинність мембрани залежить в основному від пропорції між фосфоліпідами насичених і ненасичених жирних кислот. Ця плинність мембрани зменшується по мірі збільшення частки фосфоліпідів ланцюгів насичених жирних кислот по відношенню до ненасичених жирних кислот..

Це пов'язано з більшою когезією між довгими і простими ланцюгами насичених жирних кислот, що стосуються когезії між короткими і ненасиченими ланцюгами ненасичених жирних кислот..

Чим більша є згуртованість між його молекулярними компонентами, тим менше буде рідини мембрани.

Холестерин

Молекули холестерину взаємодіють через свої жорсткі кільця з вуглеводневими ланцюгами ліпідів, збільшуючи жорсткість мембрани і зменшуючи проникність того ж самого..

У мембранах більшості еукаріотичних клітин, де є відносно висока концентрація холестерину, він запобігає зв'язуванню вуглецевих ланцюгів при низьких температурах. Так мембрана замерзає при низьких температурах.

Особливості

Різні типи клітинних мембран мають особливості в їх кількості та типу білків і вуглеводів, а також у різноманітті існуючих ліпідів..

Ці особливості пов'язані з певними функціями клітин.

Не тільки існують конститутивні відмінності між мембранами еукаріотичних і прокаріотичних клітин, а також між органелами, а також між областями однієї мембрани..

Функція клітинної мембрани

Загальні положення

Клітинна мембрана розмежовує клітку і дозволяє йому підтримувати стабільний стан в цитозолі, відмінному від зовнішнього середовища. Це, через активну і пасивну регуляцію проходження речовин (води, іонів і метаболітів) через себе, підтримуючи електрохімічний потенціал, необхідний для функціонування клітини.

Вона також дозволяє клітці реагувати на сигнали від зовнішнього середовища через хімічні рецептори в мембрані і забезпечує закріплення ділянок філаментів цитоскелету..

У разі еукаріотичних клітин він також бере участь у створенні внутрішніх компартментів і органел зі специфічними метаболічними функціями.

Функція білків в мембрані  

Існують різні мембранні білки з певними функціями, серед яких можна згадати:

  • Ферменти, які каталізують (прискорюють) хімічні реакції,
  • Мембранні рецептори, які беруть участь у розпізнаванні та зв'язуванні з сигнальними молекулами (такими як гормони),
  • Білки переносять речовини через мембрану (у напрямку до цитозолю і від цього до зовнішньої клітини). Вони підтримують електрохімічний градієнт завдяки іонному транспорту.

Зовнішня функція оболонки вуглеводів

Вуглеводи або гліколіпіди беруть участь у адгезії клітин один до одного і в процесі розпізнавання і взаємодії клітинної мембрани з молекулами, такими як антитіла, гормони і віруси..

Список літератури

  1. Bolsover, S.R., Hyams, J.S., Shephard, E.A., White H.A. та Wiedemann, C.G. (2003). Клітинна біологія, короткий курс. Друге видання. Wiley-Liss pp.
  2. Engelman, D. (2005). Мембрани більш мозаїчні, ніж рідина. Nature 438 (7068), 578-580. doi: 10.1038 / nature04394
  3. Nicolson, G. L. (2014). Моделі рідинно-мозаїчної структури мембран. Досі актуальним є розуміння структури, функції та динаміки біологічних мембран після більш ніж 40 років. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes, 1838 (6), 1451-1466. doi: 10.1016 / j.bbamem.2013.10.019
  4. Raven, J. (2002). Біологія Шосте видання. MGH. pp. 1239.
  5. Singer, S.J. і Nicolson, G.L. (1972). Моделі рідинної мозаїки структури клітинних мембран. Science, 175 (4023), 720-731. doi: 10.1126 / science.175.4023.720