HVAD ER DEN FLYDENDE MOSAIKMODEL? - BIOLOGI - 2025

Den flydende mosaikmodel siger, at cellemembraner eller biomembraner er dynamiske strukturer, der præsenterer fluiditeten af ​​deres forskellige molekylære komponenter, som kan bevæge sig sideværts. Det vil sige, disse komponenter er i bevægelse og ikke statiske, som det tidligere blev antaget.

Denne model blev rejst af S. Jonathan Singer og Garth. L. Nicolson i 1972 og i dag accepteres bredt af det videnskabelige samfund. Alle celler er indeholdt i en cellemembran med kendetegn ved dens sammensætning og funktion.

Figur 1. Diagram over væskemosaikmodellen. Kilde: Af LadyofHats Mariana Ruiz, oversættelse Pilar Saenz, via Wikimedia Commons

Denne membran definerer grænserne for cellen, hvilket tillader eksistensen af ​​forskelle mellem cytosol (eller celleindvendig) og det ydre miljø. Derudover regulerer det udvekslingen af ​​stoffer mellem cellen og det udvendige.

I eukaryote celler definerer indre membraner også rum og organeller med forskellige funktioner, såsom mitokondrier, chloroplaster, den nukleare indhylling, det endoplasmatiske retikulum, Golgi-apparatet, blandt andre.

Cellemembranens struktur

Generelt

Cellemembranen består af en struktur, der er uigennemtrængelig for vandopløselige molekyler og ioner mellem 7 og 9 nanometer tykke. Det observeres i elektronmikrofotografier som en kontinuerlig og tynd dobbeltlinie, der omgiver cellecytoplasma.

Membranen er sammensat af et phospholipid dobbeltlag, med proteiner indlejret i hele dens struktur og arrangeret på overfladen.

Derudover indeholder det kulhydratmolekyler på begge overflader (indre og eksterne), og i tilfælde af eukaryote dyreceller har det også kolesterolmolekyler ispedd inde i dobbeltlaget.

Phospholipid dobbeltlag

Phosfolipider er amfipatiske molekyler, der har en hydrofil ende - en ende på vand-, og en anden hydrofob - som afviser vand-.

Det phospholipid-dobbeltlag, der udgør cellemembranen, har hydrofobe (apolære) kæder anbragt mod det indre af membranen og hydrofile (polære) ender placeret mod det ydre miljø.

Således eksponeres hovederne af phosphatgrupperne af phospholipider på den ydre overflade af membranen.

Husk, at både det ydre miljø og det indre eller cytosol er vandigt. Dette påvirker arrangementet af phospholipid-dobbeltlaget med dets polære dele, der interagerer med vand, og dets hydrofobe dele, der danner den indre matrix af membranen.

Kolesterol

I membranen til eukaryote dyreceller findes kolesterolmolekyler indlejret i de hydrofobe haler af phospholipider.

Disse molekyler findes ikke i membranerne fra prokaryotiske celler, nogle protister, planter og svampe.

Integrerede membran- eller transmembranproteiner

Integreret i phospholipid-dobbeltlaget er integrerede membranproteiner.

Disse interagerer ikke-kovalent gennem deres hydrofobe dele med lipid-dobbeltlaget og lokaliserer deres hydrofile ender mod det ydre vandige medium.

Konfiguration af membranproteiner

De kan have en enkel stavformet konfiguration med en foldet hydrofob alfa-helix indlejret i membranens indre og med hydrofile dele, der strækker sig til siderne.

De kan også præsentere en større konfiguration, kugleformet type og med en kompleks tertiær eller kvartær struktur.

Sidstnævnte krydser normalt cellemembranen flere gange med deres segmenter af gentagne alfa-helixer arrangeret i en zigzag gennem lipid-dobbeltlaget.

Porer i membraner

Nogle af disse kugleproteiner præsenterer hydrofile indre dele, danner kanaler eller porer, gennem hvilke udvekslingen af ​​polære stoffer finder sted fra ydersiden af ​​cellen til cytosol og vice versa.

Perifere proteiner

På overfladen af ​​cellemembranens cytoplasmatiske flade er der perifere membranproteiner bundet til de fremspringende dele af nogle integrerede proteiner.

Disse proteiner trænger ikke ind i den hydrofobe kerne i lipid-dobbeltlaget.

Kulhydratdækning

Der er kulhydratmolekyler på begge overflader af membranen.

Især præsenterer den ydre overflade af membranen en overflod af glycolipider. Korte kulhydratkæder ses også eksponeret og kovalent bundet til fremspringende proteindele, kaldet glycoproteiner.

Cellemembranfluiditet

Mættet kontra umættet fedtsyreforhold

Membranens fluiditet afhænger hovedsageligt af forholdet mellem mættede og umættede fedtsyrephospholipider. Denne membranfluiditet formindskes, når andelen mættede fedtsyre-kæde-phospholipider stiger med hensyn til de umættede.

Dette skyldes det faktum, at samhørigheden mellem de lange og enkle kæder af mættede fedtsyrer er højere sammenlignet med samhørigheden mellem de korte og umættede kæder af umættede fedtsyrer.

Jo større samhørighed mellem dens molekylære komponenter, desto mindre væske vil membranen præsentere.

Kolesterol

Kolesterolmolekylerne interagerer gennem deres stive ringe med carbonhydridkæderne i lipiderne, hvilket øger membranens stivhed og mindsker dens permeabilitet.

I membranerne i de fleste eukaryote celler, hvor der er en relativt høj koncentration af kolesterol, forhindrer det kulstofkæderne i at binde ved lave temperaturer. Dette tilvejebringer frysning af membranen ved lave temperaturer.

Særlige funktioner

De forskellige typer cellemembraner præsenterer kendetegn ved deres mængde og type proteiner og kulhydrater såvel som i forskellige eksisterende lipider.

Disse kendetegn er forbundet med specifikke cellulære funktioner.

Der er ikke kun konstitutive forskelle mellem membranerne i eukaryote og prokaryote celler, og mellem organerne, men også mellem regioner med den samme membran.

Cellemembranfunktion

Generelt

Cellemembranen afgrænser cellen og tillader den at opretholde en stabil tilstand i cytosolen, forskellig fra den i det ydre miljø. Dette gennem den aktive og passive regulering af passage af stoffer (vand, ioner og metabolitter) gennem hinanden, hvilket opretholder det elektrokemiske potentiale, der er nødvendigt for cellefunktion.

Det giver også cellen mulighed for at reagere på signaler fra det ydre miljø gennem kemiske receptorer på membranen og tilvejebringer forankringssteder for cytoskeletale filamenter.

I tilfælde af eukaryote celler deltager den også i oprettelsen af ​​indre rum og organeller med specifikke metaboliske funktioner.

Proteiners funktion i membranen

Der er forskellige membranproteiner med specifikke funktioner, som vi kan nævne:

• Enzymer, der katalyserer (fremskynder) kemiske reaktioner,
• Membranreceptorer involveret i genkendelsen og bindingen af ​​signalmolekyler (såsom hormoner),
• Stof transporterer proteiner gennem membranen (mod cytosol og fra den til ydersiden af ​​cellen). Disse opretholder en elektrokemisk gradient takket være transporten af ​​ioner.

Funktion af det ydre kulhydratskal

Carbohydrater eller glycolipider deltager i vedhæftningen af ​​celler til hinanden og i processen med genkendelse og interaktion af cellemembranen med molekyler såsom antistoffer, hormoner og vira.

Referencer

1. Bolsaver, SR, Hyams, JS, Shephard, EA, White HA og Wiedemann, CG (2003). Cellebiologi, et kort kursus. Anden version. Wiley-Liss s. 535.
2. Engelman, D. (2005). Membraner er mere mosaik end væske. Nature 438 (7068), 578-580. doi: 10.1038 / nature04394
3. Nicolson, GL (2014). Den flydende-mosaiske model af membranstruktur. Stadig relevant for forståelse af strukturen, funktionen og dynamikken i biologiske membraner efter mere end 40 år. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes, 1838 (6), 1451-1466. doi: 10.1016 / j.bbamem.2013.10.019
4. Raven, J. (2002). Biologi. Sjette udgave. MGH. s. 1239.
5. Singer, SJ og Nicolson, GL (1972). Den flydende mosaiske model af strukturen af ​​cellemembraner. Science, 175 (4023), 720-731. doi: 10.1126 / science.175.4023.720