Co je to tekutý mozaikový model?



tekutý mozaikový model Uvádí, že buněčné membrány nebo biomembrány jsou dynamické struktury, které vykazují tekutost svých různých molekulárních složek, které se mohou pohybovat laterálně. To znamená, že tyto složky jsou v pohybu a ne statické, jak se dříve věřilo.

Tento model vznesl S. Jonathan Singer a Garth. L. Nicolson v roce 1972 a dnes je široce přijímán vědeckou komunitou. Všechny buňky jsou obsaženy v buněčné membráně se zvláštnostmi její konstituce a funkce.

Tato membrána definuje meze buňky, což umožňuje existenci rozdílů mezi cytosolem (nebo buněčným interiérem) a vnějším prostředím. Kromě toho reguluje výměnu látek mezi buňkou a vnějškem.

V eukaryotických buňkách vnitřní membrány také definují kompartmenty a organely s různými funkcemi, jako jsou mitochondrie, chloroplasty, jaderný obal, endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát, mezi jinými..

Index

  • 1 Struktura buněčné membrány
    • 1.1 Všeobecně
    • 1.2 Fosfolipidová dvojvrstva
    • 1.3 Cholesterol
    • 1.4 Integrální membránové nebo transmembránové proteiny
    • 1.5 Konfigurace membránových proteinů
    • 1.6 Póry v membránách
    • 1.7 Periferní proteiny
    • 1.8 Kryt sacharidů
  • 2 Fluidita buněčné membrány
    • 2.1 Podíl nasycených a nenasycených mastných kyselin
    • 2.2 Cholesterol
    • 2.3 Zvláštnosti
  • 3 Funkce buněčné membrány
    • 3.1 Všeobecně
    • 3.2 Funkce proteinů v membráně  
    • 3.3 Funkce vnějšího sacharidového obalu
  • 4 Odkazy

Struktura buněčné membrány

Obecné informace

Buněčná membrána se skládá ze struktury nepropustné pro molekuly rozpustné ve vodě a ionty o tloušťce 7 až 9 nanometrů. Je pozorován u elektronických mikrofotografií jako kontinuální a tenká dvojitá linie, která obklopuje buněčnou cytoplazmu.

Membrána je složena z fosfolipidové dvojvrstvy s proteiny uloženými podél její struktury a uspořádanými na povrchu.

Kromě toho obsahuje sacharidové molekuly na obou površích (vnitřní i vnější) a v případě živočišných eukaryotických buněk také představuje molekuly cholesterolu, které jsou rozptýleny uvnitř dvojvrstvy..

Fosfolipidová dvojvrstva

Fosfolipidy jsou amfipatické molekuly, které mají hydrofilní konec-konec do vody, a další hydrofobní - který odpuzuje vodu-.

Fosfolipidová dvojvrstva, která tvoří buněčnou membránu, má hydrofobní (nepolární) řetězce uspořádané směrem dovnitř membrány a hydrofilní (polární) konce umístěné směrem k vnějšímu prostředí.

Hlavy fosfátových skupin fosfolipidů jsou tak vystaveny na vnějším povrchu membrány.

Nezapomeňte, že jak vnější prostředí, tak vnitřní nebo cytosol jsou vodné. To ovlivňuje uspořádání fosfolipidové dvojité vrstvy se svými polárními částmi, které interagují s vodou a jejími hydrofobními částmi tvořícími vnitřní matrici membrány..

Cholesterol

V membráně eukaryotických živočišných buněk jsou molekuly cholesterolu vloženy do hydrofobních zbytků fosfolipidů..

Tyto molekuly se nenacházejí v membránách prokaryotických buněk, některých protistech, rostlinách a houbách.

Integrální membránové nebo transmembránové proteiny

Uvnitř fosfolipidové dvojvrstvy se interkalují integrální membránové proteiny.

Ty interagují nekovalentně přes jejich hydrofobní části, s lipidovou dvojvrstvou, lokalizujíce jejich hydrofilní konce směrem k vnějšímu vodnému médiu.

Konfigurace membránových proteinů

Mohou představovat jednoduchou konfiguraci ve formě tyče, s hydrofobní alfa spirálou složenou a vloženou do vnitřku membrány a s hydrofilními částmi rozloženými do stran..

Mohou také představovat větší konfiguraci, kulovitý typ a složitou terciární nebo kvartérní strukturu.

Ten obvykle několikanásobně přechází přes buněčnou membránu se segmenty alfa helixů opakovanými a uspořádanými v cikcaku přes dvojvrstvu lipidů..

Póry v membránách

Některé z těchto globulárních proteinů mají vnitřní hydrofilní části, tvořící kanály nebo póry, kterými dochází k výměně polárních látek z buněčného exteriéru do cytosolu a naopak.

Periferní proteiny

Na povrchu cytoplazmatické strany buněčné membrány existují periferní membránové proteiny, spojené s vystupujícími částmi některých integrálních proteinů..

Tyto proteiny nepronikají hydrofobním jádrem lipidové dvojvrstvy.

Kryt sacharidů

Na obou povrchech membrány jsou molekuly sacharidů.

Vnější povrch membrány má zejména množství glykolipidů. Rovněž jsou pozorovány krátké řetězce sacharidů exponovaných a kovalentně navázaných na vystupující části proteinu, zvané glykoproteiny.

Fluidita buněčné membrány

Poměr nasycených versus nenasycených mastných kyselin

Tekutost membrány závisí hlavně na poměru mezi fosfolipidy nasycených a nenasycených mastných kyselin. Tato fluidita membrány se snižuje, protože podíl fosfolipidů nasycených řetězců mastných kyselin se zvyšuje s ohledem na nenasycené mastné kyseliny.

To je způsobeno větší soudržností mezi dlouhými a jednoduchými řetězci nasycených mastných kyselin, s ohledem na soudržnost mezi krátkými a nenasycenými řetězci nenasycených mastných kyselin..

Čím větší je soudržnost mezi jeho molekulárními složkami, tím méně tekutiny bude membrána obsahovat.

Cholesterol

Molekuly cholesterolu interagují přes své tuhé kruhy s uhlovodíkovými řetězci lipidů, zvyšují tuhost membrány a snižují propustnost stejných membrán..

V membránách většiny eukaryotických buněk, kde je relativně vysoká koncentrace cholesterolu, zabraňuje vázání uhlíkových řetězců při nízkých teplotách. Tímto způsobem membrána zamrzne při nízkých teplotách.

Zvláštnosti

Různé typy buněčných membrán mají specifika v množství a typu proteinů a sacharidů, stejně jako v různých existujících lipidech..

Tyto zvláštnosti jsou spojeny se specifickými buněčnými funkcemi.

Nejenže existují konstitutivní rozdíly mezi membránami eukaryotických a prokaryotických buněk a mezi organely, ale také mezi oblastmi stejné membrány..

Funkce buněčné membrány

Obecné informace

Buněčná membrána ohraničuje buňku a umožňuje jí udržet stabilní stav v cytosolu, odlišný od vnějšího prostředí. To prostřednictvím aktivní a pasivní regulace průchodu látek (vody, iontů a metabolitů) prostřednictvím sebe, udržování elektrochemického potenciálu nezbytného pro buněčné fungování.

To také umožňuje buňce reagovat na signály z vnějšího prostředí prostřednictvím chemických receptorů v membráně a poskytuje kotevní místa pro vlákna cytoskeletu..

V případě eukaryotických buněk se také podílí na vzniku vnitřních kompartmentů a organel se specifickými metabolickými funkcemi.

Funkce proteinů v membráně  

Existují různé membránové proteiny se specifickými funkcemi, mezi nimiž můžeme zmínit:

  • Enzymy, které katalyzují (urychlují) chemické reakce,
  • Membránové receptory, které se účastní rozpoznávání a vazby na signální molekuly (jako jsou hormony),
  • Proteiny transportují látky přes membránu (směrem k cytosolu a odtud do vnějšího povrchu buněk). Udržují elektrochemický gradient díky transportu iontů.

Funkce vnějšího sacharidového shellu

Sacharidy nebo glykolipidy se podílejí na adhezi buněk k sobě navzájem a v procesu rozpoznávání a interakce buněčné membrány s molekulami, jako jsou protilátky, hormony a viry..

Odkazy

  1. Bolsover, S. R., Hyams, J.S., Shephard, E.A., White H.A. a Wiedemann, C.G. (2003). Cell Biology, krátký kurz. Druhé vydání. Wiley-Liss str. 535.
  2. Engelman, D. (2005). Membrány jsou více mozaikové než tekuté. Nature 438 (7068), 578-580. doi: 10.1038 / nature04394
  3. Nicolson, G. L. (2014). Fluidně Mosaic model membránové struktury. Stále relevantní pro pochopení struktury, funkce a dynamiky biologických membrán po více než 40 letech. Biochimica a Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes, 1838 (6), 1451-1466. doi: 10.1016 / j.bbamem.2013.10.019
  4. Raven, J. (2002). Biologie Šesté vydání. MGH. str. 1239.
  5. Singer, S. J. a Nicolson, G.L. (1972). Fluidní mozaický model struktury buněčných membrán. Science, 175 (4023), 720-731. doi: 10.1126 / science.175.4023.720