Čo je to tekutý mozaikový model?



tekutý mozaikový model Uvádza, že bunkové membrány alebo biomembrány sú dynamické štruktúry, ktoré vykazujú tekutosť svojich rôznych molekulových zložiek, ktoré sa môžu pohybovať laterálne. To znamená, že tieto komponenty sú v pohybe a nie statické, ako sa predtým verilo.

Tento model vzniesol S. Jonathan Singer a Garth. L. Nicolson v roku 1972 a dnes je široko prijímaný vedeckou obcou. Všetky bunky sú obsiahnuté v bunkovej membráne so zvláštnosťami v jej zložení a funkcii.

Táto membrána definuje hranice bunky, čo umožňuje existenciu rozdielov medzi cytozolom (alebo bunkovým interiérom) a vonkajším prostredím. Okrem toho reguluje výmenu látok medzi bunkou a vonkajšou stranou.

V eukaryotických bunkách interné membrány tiež definujú kompartmenty a organely s rôznymi funkciami, ako sú mitochondrie, chloroplasty, jadrový obal, endoplazmatické retikulum, aparát Golgiho aparátu..

index

  • 1 Štruktúra bunkovej membrány
    • 1.1 Všeobecne
    • 1.2 Fosfolipidová dvojvrstva
    • 1.3 Cholesterol
    • 1.4 Integrálne membránové alebo transmembránové proteíny
    • 1.5 Konfigurácia membránových proteínov
    • 1.6 Póry v membránach
    • 1.7 Periférne proteíny
    • 1.8 Kryt sacharidov
  • 2 Fluidita bunkovej membrány
    • 2.1 Podiel nasýtených a nenasýtených mastných kyselín
    • 2.2 Cholesterol
    • 2.3 Osobitosti
  • 3 Funkcia bunkovej membrány
    • 3.1 Všeobecne
    • 3.2 Funkcia proteínov v membráne  
    • 3.3 Funkcia vonkajšieho sacharidového obalu
  • 4 Odkazy

Štruktúra bunkovej membrány

Prehľad

Bunková membrána pozostáva zo štruktúry nepriepustnej pre molekuly rozpustné vo vode a iónov medzi 7 a 9 nanometrami hrubými. Je pozorovaný v elektronických mikrofotografiách ako kontinuálna a tenká dvojitá línia, ktorá obklopuje bunkovú cytoplazmu.

Membrána je zložená z fosfolipidovej dvojvrstvy s proteínmi vloženými pozdĺž jej štruktúry a usporiadanými na povrchu.

Okrem toho obsahuje sacharidové molekuly na obidvoch povrchoch (vnútorných aj vonkajších) a v prípade živočíšnych eukaryotických buniek tiež predstavuje molekuly cholesterolu rozptýlené vo vnútri dvojvrstvy..

Fosfolipidová dvojvrstva

Fosfolipidy sú amfipatické molekuly, ktoré majú hydrofilný koncový koniec do vody a ďalšie hydrofóbne, ktoré odpudzujú vodu.-.

Fosfolipidová dvojvrstva, ktorá tvorí bunkovú membránu, má hydrofóbne (nepolárne) reťazce usporiadané smerom dovnútra membrány a hydrofilné (polárne) konce umiestnené smerom k vonkajšiemu prostrediu.

Hlavy fosfátových skupín fosfolipidov sú teda vystavené na vonkajšom povrchu membrány.

Nezabudnite, že vonkajšie prostredie aj vnútorný alebo cytozol sú vodné. To ovplyvňuje usporiadanie fosfolipidovej dvojvrstvy s jej polárnymi časťami vzájomne pôsobiacimi s vodou a jej hydrofóbnymi časťami tvoriacimi vnútornú matricu membrány..

cholesterol

V membráne eukaryotických živočíšnych buniek sa molekuly cholesterolu nachádzajú vložené do hydrofóbnych koncov fosfolipidov..

Tieto molekuly sa nenachádzajú v membránach prokaryotických buniek, niektorých protistov, rastlín a húb.

Integrálne membránové alebo transmembránové proteíny

Vo vnútri fosfolipidovej dvojvrstvy sa interkalujú integrálne membránové proteíny.

Tieto interagujú nekovalentne cez svoje hydrofóbne časti, s lipidovou dvojvrstvou, lokalizujúc ich hydrofilné konce smerom k vonkajšiemu vodnému médiu.

Konfigurácia membránových proteínov

Môžu predstavovať jednoduchú konfiguráciu vo forme tyče, s hydrofóbnou alfa helixou zloženou a vloženou do vnútra membrány a s hydrofilnými časťami rozloženými do strán..

Môžu tiež vykazovať väčšiu konfiguráciu, globulárny typ a komplexnú terciárnu alebo kvartérnu štruktúru.

Posledne menované obvykle prechádzajú cez bunkovú membránu niekoľkokrát, pričom ich segmenty alfa helixov sa opakujú a usporiadajú v cikcaku cez lipidovú dvojvrstvu..

Póry v membránach

Niektoré z týchto globulárnych proteínov majú vnútorné hydrofilné časti, vytvárajú kanály alebo póry, cez ktoré dochádza k výmene polárnych látok z bunkového vonkajšieho prostredia k cytozolu a naopak..

Periférne proteíny

Na povrchu cytoplazmatickej strany bunkovej membrány existujú periférne membránové proteíny spojené s vystupujúcimi časťami niektorých integrálnych proteínov..

Tieto proteíny neprenikajú hydrofóbnym jadrom lipidovej dvojvrstvy.

Kryt sacharidov

Na oboch povrchoch membrány sú molekuly sacharidov.

Vonkajší povrch membrány má najmä množstvo glykolipidov. Tiež sú pozorované krátke reťazce sacharidov vystavené a kovalentne spojené s vystupujúcimi proteínovými časťami, nazývanými glykoproteíny.

Fluidita bunkovej membrány

Pomer nasýtených a nenasýtených mastných kyselín

Tekutosť membrány závisí hlavne od podielu fosfolipidov nasýtených a nenasýtených mastných kyselín. Táto fluidita membrány klesá s tým, ako sa zvyšuje podiel fosfolipidov nasýtených reťazcov mastných kyselín vzhľadom na nenasýtené mastné kyseliny.

Je to spôsobené vyššou kohéziou medzi dlhými a jednoduchými reťazcami nasýtených mastných kyselín vzhľadom na kohéziu medzi krátkymi a nenasýtenými reťazcami nenasýtených mastných kyselín..

Čím väčšia je súdržnosť medzi jej molekulárnymi zložkami, tým menej tekutiny bude membrána predstavovať.

cholesterol

Molekuly cholesterolu interagujú prostredníctvom svojich tuhých kruhov s uhľovodíkovými reťazcami lipidov, čím sa zvyšuje tuhosť membrány a znižuje sa jej priepustnosť..

V membránach väčšiny eukaryotických buniek, kde je relatívne vysoká koncentrácia cholesterolu, zabraňuje viazaniu uhlíkových reťazcov pri nízkych teplotách. Takto membrána zamrzne pri nízkych teplotách.

špeciálne funkcie

Rôzne typy bunkových membrán majú zvláštnosti v množstve a type proteínov a sacharidov, ako aj v rôznych existujúcich lipidoch..

Tieto zvláštnosti sú spojené so špecifickými bunkovými funkciami.

Nielenže existujú konštitutívne rozdiely medzi membránami eukaryotických a prokaryotických buniek a medzi organelami, ale aj medzi oblasťami tej istej membrány..

Funkcia bunkovej membrány

Prehľad

Bunková membrána ohraničuje bunku a umožňuje udržiavať stabilný stav v cytosóle, ktorý je odlišný od vonkajšieho prostredia. To prostredníctvom aktívnej a pasívnej regulácie priechodu látok (vody, iónov a metabolitov) cez seba, udržiavaním elektrochemického potenciálu potrebného pre bunkové fungovanie.

To tiež umožňuje bunke reagovať na signály z vonkajšieho prostredia prostredníctvom chemických receptorov v membráne a poskytuje miesta ukotvenia pre vlákna cytoskeletu..

V prípade eukaryotických buniek sa tiež podieľa na vzniku vnútorných kompartmentov a organel so špecifickými metabolickými funkciami.

Funkcia proteínov v membráne  

Existujú rôzne membránové proteíny so špecifickými funkciami, medzi ktorými môžeme spomenúť:

  • Enzýmy, ktoré katalyzujú (urýchľujú) chemické reakcie,
  • Membránové receptory, ktoré sa podieľajú na rozpoznávaní a viazaní signálnych molekúl (ako sú hormóny),
  • Proteíny transportujú látky cez membránu (smerom k cytozolu a z neho do vonkajšieho povrchu bunky). Vďaka iónovému transportu si zachovávajú elektrochemický gradient.

Funkcia vonkajšieho sacharidového shellu

Sacharidy alebo glykolipidy sa podieľajú na adhézii buniek navzájom a v procese rozpoznávania a interakcie bunkovej membrány s molekulami, ako sú protilátky, hormóny a vírusy..

referencie

  1. Bolsover, S.R., Hyams, J.S., Shephard, E.A., White H.A. a Wiedemann, C.G. (2003). Cell Biology, krátky kurz. Druhé vydanie. Wiley-Liss pp 535.
  2. Engelman, D. (2005). Membrány sú viac mozaikové ako tekuté. Nature 438 (7068), 578-580. doi: 10.1038 / nature04394
  3. Nicolson, G. L. (2014). Fluidno-mozaikový model membránovej štruktúry. Stále relevantné pre pochopenie štruktúry, funkcie a dynamiky biologických membrán po viac ako 40 rokoch. Biochimica a Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes, 1838 (6), 1451-1466. doi: 10.1016 / j.bbamem.2013.10.019
  4. Raven, J. (2002). Biology. Šieste vydanie. MGH. pp 1239.
  5. Singer, S. J. a Nicolson, G.L. (1972). Fluidný mozaikový model štruktúry bunkových membrán. Science, 175 (4023), 720-731. doi: 10.1126 / science.175.4023.720