Что такое модель жидкой мозаики?



модель жидкой мозаики Он утверждает, что клеточные мембраны или биомембраны являются динамическими структурами, которые демонстрируют текучесть их различных молекулярных компонентов, которые могут двигаться в боковом направлении. То есть эти компоненты находятся в движении, а не неподвижны, как считалось ранее.

Эта модель была поднята С. Джонатаном Сингером и Гартом. Л. Николсон в 1972 году и сегодня широко признан научным сообществом. Все клетки содержатся в клеточной мембране с особенностями ее строения и функции..

Эта мембрана определяет пределы клетки, позволяя существовать различия между цитозолем (или клеточным интерьером) и внешней средой. Кроме того, регулирует обмен веществ между клеткой и снаружи.

В эукариотических клетках внутренние мембраны также определяют компартменты и органеллы с различными функциями, такие как митохондрии, хлоропласты, ядерная оболочка, эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи и другие..

индекс

  • 1 Структура клеточной мембраны
    • 1.1 Общие положения
    • 1.2 Фосфолипидный бислой
    • 1.3 Холестерин
    • 1.4 Интегральные мембранные или трансмембранные белки
    • 1.5 Конфигурация мембранных белков
    • 1.6 Поры в мембранах
    • 1.7 Периферийные белки
    • 1.8 Углеводное покрытие
  • 2 Жидкость клеточной мембраны
    • 2.1 Соотношение насыщенных и ненасыщенных жирных кислот
    • 2.2 Холестерин
    • 2.3 Особенности
  • 3 Функция клеточной мембраны
    • 3.1 Общие положения
    • 3.2 Функция белков в мембране  
    • 3.3 Функция наружной углеводной оболочки
  • 4 Ссылки

Структура клеточной мембраны

обзор

Клеточная мембрана состоит из структуры, непроницаемой для водорастворимых молекул и ионов толщиной от 7 до 9 нанометров. Это наблюдается на электронных микрофотографиях как непрерывная и тонкая двойная линия, которая окружает клеточную цитоплазму.

Мембрана состоит из фосфолипидного бислоя с белками, встроенными вдоль ее структуры и расположенными на поверхности..

Кроме того, он содержит молекулы углеводов на обеих поверхностях (внутренней и внешней), а в случае эукариотических клеток животных он также представляет молекулы холестерина, вкрапленные в бислой..

Фосфолипидный бислой

Фосфолипиды - это амфипатические молекулы, которые имеют гидрофильный конец - конец воды - и еще один гидрофобный - который отталкивает воду-.

Фосфолипидный бислой, который составляет клеточную мембрану, имеет гидрофобные (неполярные) цепи, расположенные по направлению к внутренней части мембраны, и гидрофильные (полярные) концы, расположенные по направлению к внешней среде..

Таким образом, головки фосфатных групп фосфолипидов обнажаются на наружной поверхности мембраны.

Помните, что как внешняя среда, так и внутренняя или цитозоль, являются водными. Это влияет на расположение двойного слоя фосфолипида с его полярными частями, взаимодействующими с водой, и его гидрофобными частями, образующими внутреннюю матрицу мембраны.

холестерин

В мембране клеток эукариотических животных молекулы холестерина находятся в гидрофобных хвостах фосфолипидов..

Эти молекулы не обнаружены в мембранах прокариотических клеток, некоторых протистов, растений и грибов..

Интегральные мембранные или трансмембранные белки

Внутри фосфолипидного бислоя интегральные мембранные белки интеркалированы.

Они нековалентно взаимодействуют через свои гидрофобные части с липидным бислоем, располагая свои гидрофильные концы по направлению к внешней водной среде..

Конфигурация мембранных белков

Они могут представлять собой простую конфигурацию в форме стержня, с гидрофобной альфа-спиралью, сложенной и встроенной во внутреннюю часть мембраны, и с гидрофильными частями, вытянутыми в стороны.

Они также могут иметь большую конфигурацию, шаровидного типа и со сложной третичной или четвертичной структурой..

Последние обычно пересекают клеточную мембрану несколько раз, причем их сегменты альфа-спиралей повторяются и располагаются зигзагообразно через липидный бислой..

Поры в мембранах

Некоторые из этих глобулярных белков имеют внутренние гидрофильные участки, образующие каналы или поры, через которые происходит обмен полярными веществами от внешней поверхности клетки к цитозолю и наоборот..

Периферийные белки

На поверхности цитоплазматической стороны клеточной мембраны существуют белки периферической мембраны, связанные с выступающими частями некоторых интегральных белков..

Эти белки не проникают в гидрофобное ядро ​​липидного бислоя.

Углеводное покрытие

На обеих поверхностях мембраны находятся молекулы углеводов..

В частности, внешняя поверхность мембраны имеет обилие гликолипидов. Также наблюдаются короткие цепи углеводов, обнаженных и ковалентно связанных с выступающими белковыми частями, называемыми гликопротеинами..

Текучесть клеточной мембраны

Соотношение насыщенных и ненасыщенных жирных кислот

Текучесть мембраны зависит главным образом от соотношения присутствующих фосфолипидов насыщенных и ненасыщенных жирных кислот. Эта мембранная текучесть уменьшается с увеличением доли фосфолипидов в цепях насыщенных жирных кислот по отношению к ненасыщенным жирным кислотам..

Это связано с большей когезией между длинными и простыми цепями насыщенных жирных кислот по сравнению с когезией между короткими и ненасыщенными цепями ненасыщенных жирных кислот..

Чем больше сцепление между его молекулярными компонентами, тем меньше жидкости будет представлять мембрана.

холестерин

Молекулы холестерина взаимодействуют через свои жесткие кольца с углеводородными цепями липидов, увеличивая жесткость мембраны и уменьшая ее проницаемость..

В мембранах большинства эукариотических клеток, где присутствует относительно высокая концентрация холестерина, он препятствует связыванию углеродистых цепей при низких температурах. Вот как мембрана замерзает при низких температурах.

особенности

Различные типы клеточных мембран имеют особенности по количеству и типу белков и углеводов, а также по разнообразию существующих липидов..

Эти особенности связаны с определенными клеточными функциями.

Существуют не только конститутивные различия между мембранами эукариотических и прокариотических клеток и между мембранами органелл, но и между областями одной и той же мембраны..

Функция клеточной мембраны

обзор

Клеточная мембрана ограничивает клетку и позволяет ей поддерживать стабильное состояние в цитозоле, отличное от состояния внешней среды. Это посредством активной и пассивной регуляции прохождения веществ (воды, ионов и метаболитов) через себя, поддержание электрохимического потенциала, необходимого для функционирования клеток.

Это также позволяет клетке реагировать на сигналы из внешней среды через химические рецепторы в мембране и обеспечивает места для закрепления нитей цитоскелета..

В случае эукариотических клеток, он также участвует в создании внутренних компартментов и органелл с определенными метаболическими функциями..

Функция белков в мембране  

Существуют различные мембранные белки со специфическими функциями, среди которых можно отметить:

  • Ферменты, которые катализируют (ускоряют) химические реакции,
  • Мембранные рецепторы, которые участвуют в распознавании и связывании с сигнальными молекулами (такими как гормоны),
  • Белки транспортируют вещества через мембрану (по направлению к цитозолю и оттуда к внешней стороне клетки). Они поддерживают электрохимический градиент благодаря ионному транспорту.

Функция внешней углеводной оболочки

Углеводы или гликолипиды участвуют в адгезии клеток друг с другом и в процессе распознавания и взаимодействия клеточной мембраны с молекулами, такими как антитела, гормоны и вирусы..

ссылки

  1. Bolsover S.R., Hyams, J.S., Shephard E.A., White H.A. and Wiedemann, C.G. (2003). Клеточная биология, краткий курс. Второе издание. Вили-Лисс, стр. 535.
  2. Энгельман Д. (2005). Мембраны более мозаичные, чем текучие. Природа 438 (7068), 578-580. doi: 10.1038 / nature04394
  3. Николсон Г.Л. (2014). Флюидно-мозаичная модель мембранной структуры. По-прежнему актуально понимание структуры, функции и динамики биологических мембран после более чем 40 лет. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes, 1838 (6), 1451-1466. doi: 10.1016 / j.bbamem.2013.10.019
  4. Ворон, J. (2002). Биология. Шестое издание. MGH. с. 1239.
  5. Сингер С.Дж. и Николсон Г.Л. (1972). Флюидная мозаичная модель строения клеточных мембран. Science, 175 (4023), 720-731. doi: 10.1126 / science.175.4023.720