KOKS YRA SKYSTOSIOS MOZAIKOS MODELIS? - BIOLOGIJA - 2025

Kad skystis mozaikos modelis teigiama, kad ląstelių membranos arba biomembranes yra dinaminės struktūros turi, kad šio takumui jų skirtingų molekulių komponentų, kurie gali judėti į šonus. Tai yra, šie komponentai juda ir nėra statiniai, kaip buvo manyta anksčiau.

Šį modelį iškėlė S. Jonathanas Singeris ir Garthas. L. Nicolsonas 1972 m. Ir šiandien yra plačiai priimtas mokslo bendruomenės. Visos ląstelės yra ląstelių membranos, turinčios ypatumų jos struktūroje ir veikime.

1 pav. Skysčio mozaikos modelio schema. Šaltinis: LadyofHats Mariana Ruiz, vertimas Pilar Saenz, per „Wikimedia Commons“

Ši membrana nusako ląstelės ribas, leisdama egzistuoti skirtumams tarp citozolio (arba ląstelės vidų) ir išorinės aplinkos. Be to, jis reguliuoja medžiagų mainus tarp ląstelės ir išorės.

Eukariotų ląstelėse vidinės membranos taip pat apibrėžia skyrius ir organoleles, turinčius skirtingas funkcijas, tokias kaip mitochondrijos, chloroplastai, branduolinis apvalkalas, endoplazminis retikulumas, Golgi aparatas.

Ląstelės membranos struktūra

Bendrosios nuostatos

Ląstelės membraną sudaro struktūra, nepralaidi vandenyje tirpioms molekulėms ir jonams, kurių storis yra nuo 7 iki 9 nanometrų. Jis stebimas elektronų fotomikrografuose kaip ištisinė ir plona dviguba linija, supanti ląstelės citoplazmą.

Membraną sudaro fosfolipidų dvisluoksnis sluoksnis, kurio baltymai yra įterpti per visą struktūrą ir išdėstyti ant paviršiaus.

Be to, abiejuose paviršiuose (vidiniame ir išoriniame) yra angliavandenių molekulių, o eukariotinių gyvūnų ląstelių atveju taip pat yra cholesterolio molekulių, įsiterpusių į dvisluoksnį.

Fosfolipidų dvisluoksnis

Fosfolipidai yra amfipatinės molekulės, kurių hidrofilinis galas - galas vandeniui - ir dar vienas hidrofobinis - atstumiantis vandenį.

Ląstelės membraną sudarantis fosfolipidų dvisluoksnis sluoksnis turi hidrofobines (apoliarines) grandines, išdėstytas membranos vidų, o hidrofiliniai (poliniai) galai yra išorinės aplinkos link.

Taigi, fosfolipidų fosfato grupių grupės galvos yra veikiamos išoriniame membranos paviršiuje.

Atminkite, kad tiek išorinė aplinka, tiek vidinė arba citozolis yra vandeninės. Tai daro įtaką fosfolipidų dvigubo sluoksnio išdėstymui, jo polinės dalys sąveikauja su vandeniu, o jos hidrofobinės dalys sudaro vidinę membranos matricą.

Cholesterolis

Gyvūnų eukariotų ląstelių membranoje cholesterolio molekulės yra įterptos į hidrofobines fosfolipidų uodegas.

Šios molekulės nerandamos prokariotinių ląstelių, kai kurių protistų, augalų ir grybelių membranose.

Integruotos membranos arba transmembraniniai baltymai

Dvisluoksniai fosfolipidų sluoksniai yra vientisos membranos baltymai.

Jie sąveikauja nekovalentiškai per savo hidrofobines dalis su lipidų dvisluoksniu sluoksniu, nustatydami savo hidrofilinius galus link išorinės vandeninės terpės.

Membraninių baltymų konfigūracija

Jie gali būti paprastos lazdelės formos konfigūracijos, sulankstyta hidrofobine alfa spirale, įterpta į membranos vidų, ir su hidrofilinėmis dalimis, einančiomis į šoną.

Jie taip pat gali būti didesnės konfigūracijos, rutulinio tipo ir su sudėtinga tretinęja ar ketvirtine struktūra.

Pastarosios paprastai kelis kartus kerta ląstelės membraną su savo pakartotinių alfa spiralių dalimis, išdėstytomis zigzage per lipidų dvisluoksnį sluoksnį.

Poros membranose

Kai kurie iš šių rutulinių baltymų turi hidrofilines vidines dalis, sudarydami kanalus ar poras, per kuriuos keičiasi polinės medžiagos iš ląstelės išorės į citozolį ir atvirkščiai.

Periferiniai baltymai

Ląstelės membranos citoplazminio paviršiaus paviršiuje yra periferinės membranos baltymai, sujungti su kai kurių vientisų baltymų išsikišusiomis dalimis.

Šie baltymai neprasiskverbia į hidrofobinę lipidų dvisluoksnio šerdį.

Angliavandenių gaubtas

Abiejuose membranos paviršiuose yra angliavandenių molekulių.

Visų pirma, išoriniame membranos paviršiuje gausu glikolipidų. Taip pat matomos trumpos angliavandenių grandinės, veikiamos ir kovalentiškai pritvirtintos prie išsikišančių baltymų dalių, vadinamų glikoproteinais.

Ląstelių membranų sklandumas

Sočiųjų ir nesočiųjų riebalų rūgščių santykis

Membranos sklandumas daugiausia priklauso nuo sočiųjų ir nesočiųjųjų riebalų rūgščių fosfolipidų santykio. Šis membranos sklandumas mažėja, nes padidėja sočiųjų riebalų rūgščių grandinės fosfolipidų dalis, palyginti su nesočiaisiais.

Taip yra dėl to, kad sanglauda tarp ilgųjų ir paprastųjų sočiųjų riebiųjų rūgščių grandinių yra didesnė, palyginti su sotumu tarp trumpųjų ir nesočiųjųjų nesočiųjų riebiųjų rūgščių grandinių.

Kuo didesnė molekulinių komponentų sanglauda, ​​tuo mažiau skysčio pateks membrana.

Cholesterolis

Cholesterolio molekulės per standžius žiedus sąveikauja su lipidų angliavandenilių grandinėmis, padidindamos membranos standumą ir mažindamos jų pralaidumą.

Daugelio eukariotų ląstelių membranose, kur yra gana didelė cholesterolio koncentracija, jis neleidžia anglies grandinėms jungtis žemoje temperatūroje. Tai užtikrina membranos užšalimą žemoje temperatūroje.

Ypatumai

Skirtingi ląstelių membranų tipai apibūdina baltymų ir angliavandenių kiekį ir tipą, taip pat esamų lipidų įvairovę.

Šie ypatumai yra susiję su specifinėmis ląstelių funkcijomis.

Tarp eukariotinių ir prokariotinių ląstelių membranų ir tarp organelių yra ne tik konstituciniai skirtumai, bet ir tarp tos pačios membranos regionų.

Ląstelės membranos funkcija

Bendrosios nuostatos

Ląstelės membrana riboja ląstelę ir leidžia jai išlaikyti stabilią citozolio būklę, kitokią nei išorinė aplinka. Tai, aktyviai ir pasyviai reguliuodama medžiagų (vandens, jonų ir metabolitų) pralaidumą viena kitai, palaiko elektrocheminį potencialą, reikalingą ląstelių funkcijai.

Tai taip pat leidžia ląstelei reaguoti į išorinės aplinkos signalus per membranoje esančius cheminius receptorius ir suteikia tvirtinimo vietas citoskeleto siūlams.

Eukariotų ląstelių atveju ji taip pat dalyvauja kuriant vidinius skyrius ir organelius, turinčius specifines metabolines funkcijas.

Baltymų funkcija membranoje

Yra įvairių membranų baltymų, turinčių specifines funkcijas, iš kurių galime paminėti:

• Fermentai, katalizuojantys (pagreitinantys) chemines reakcijas,
• Membranos receptoriai, atpažįstantys ir jungiantys signalines molekules (tokias kaip hormonai),
• Medžiaga transportuoja baltymus per membraną (link citozolio ir iš jo į ląstelės išorę). Dėl jonų transportavimo jie palaiko elektrocheminį gradientą.

Išorinio angliavandenių apvalkalo funkcija

Angliavandeniai arba glikolipidai dalyvauja ląstelių adhezijoje vienas su kitu ir ląstelių membranos atpažinimo bei sąveikos procese su tokiomis molekulėmis kaip antikūnai, hormonai ir virusai.

Nuorodos

1. Bolsaver, SR, Hyams, JS, Shephard, EA, White HA ir Wiedemann, CG (2003). Ląstelių biologija, trumpas kursas. Antrasis leidimas. „Wiley-Liss“ 535 psl.
2. Engelmanas, D. (2005). Membranos yra daugiau mozaikos nei skystos. Gamta 438 (7068), 578-580. doi: 10.1038 / gamta04394
3. Nicolson, GL (2014). Membranos struktūros skystųjų mozaikų modelis. Vis dar svarbu suprasti biologinių membranų struktūrą, funkcijas ir dinamiką po daugiau nei 40 metų. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - „Biomembranes“, 1838 (6), 1451–1446. doi: 10.1016 / j.bbamem.2013.10.019
4. Raven, J. (2002). Biologija. Šeštasis leidimas. MGH. 1239 psl.
5. Dainininkas, SJ ir Nicolson, GL (1972). Ląstelių membranų struktūros skystas mozaikos modelis. Mokslas, 175 (4023), 720–731. doi: 10.1126 / mokslas.175.4023.720