Kas ir šķidrās mozaīkas modelis?



The šķidrās mozaīkas modelis Viņš apgalvo, ka šūnu membrānas vai biomembranas ir dinamiskas struktūras, kurām piemīt dažādu molekulāro komponentu plūsma, kas var virzīties uz sāniem. Tas nozīmē, ka šie komponenti ir kustībā un nav statiski, kā iepriekš ticēja.

Šo modeli izvirzīja S. Jonathan Singer un Garth. L. Nicolson 1972. gadā un šodien ir plaši atzīts zinātnieku aprindās. Visas šūnas atrodas šūnu membrānā ar īpatnībām tās sastāvā un funkcijā.

Šī membrāna nosaka šūnas robežas, ļaujot pastāvēt atšķirībām starp citozolu (vai šūnu interjeru) un ārējo vidi. Turklāt regulē vielu apmaiņu starp šūnu un ārpusi.

Eukariotiskajās šūnās iekšējās membrānas definē arī nodalījumus un organellus ar dažādām funkcijām, piemēram, mitohondriju, hloroplastu, kodolmateriālu aploksni, endoplazmatisko retikulātu, Golgi aparātu..

Indekss

  • 1 Šūnu membrānas struktūra
    • 1.1 Vispārīgi
    • 1.2. Fosfolipīda divslāņu
    • 1.3 Holesterīns
    • 1.4 Integrālās membrānas vai transmembrānas proteīni
    • 1.5 Membrānu proteīnu konfigurācija
    • 1.6. Poras membrānās
    • 1.7 Perifērās olbaltumvielas
    • 1.8 Ogļhidrātu segums
  • 2 Šūnu membrānas šķidrums
    • 2.1. Piesātināto un nepiesātināto taukskābju īpatsvars
    • 2.2 Holesterīns
    • 2.3. Īpašības
  • 3 Šūnu membrānas funkcija
    • 3.1 Vispārīgi
    • 3.2 Olbaltumvielu darbība membrānā  
    • 3.3 Ārējā ogļhidrāta apvalka funkcija
  • 4 Atsauces

Šūnu membrānas struktūra

Vispārīgums

Šūnu membrāna sastāv no struktūras, kas ir necaurlaidīga ūdenī šķīstošām molekulām un joniem, kuru biezums ir no 7 līdz 9 nanometriem. To novēro elektroniskajos mikrofotogrāfos kā nepārtrauktu un plānu dubultu līniju, kas ieskauj šūnu citoplazmu.

Membrāna sastāv no fosfolipīda divslāņa, ar proteīniem, kas ir iestrādāti gar tās struktūru un novietoti uz virsmas.

Turklāt tā satur ogļhidrātu molekulas uz abām virsmām (iekšējām un ārējām), un dzīvnieku eukariotisko šūnu gadījumā tā attēlo arī holesterīna molekulas, kas atrodas divkāršā slāņa iekšpusē..

Fosfolipīda divslāņu

Fosfolipīdi ir amfipātiskas molekulas, kurām ir hidrofīls gals līdz galam ūdenī un vēl viens hidrofobs - tas atgrūž ūdeni.-.

Fosfolipīdu divslāņainajam slānim, kas veido šūnu membrānu, ir hidrofobās (apolārās) ķēdes, kas izvietotas membrānas iekšpusē un hidrofīlie (polārie) gali, kas atrodas uz ārējo vidi..

Tādējādi fosfolipīdu fosfātu grupu galviņas ir pakļautas membrānas ārējai virsmai.

Atcerieties, ka gan ārējā vide, gan iekšējais vai citozols ir ūdens. Tas ietekmē fosfolipīda dubultā slāņa izkārtojumu ar polāro daļu mijiedarbību ar ūdeni un tās hidrofobajām daļām, kas veido membrānas iekšējo matricu..

Holesterīns

Eukariotisko dzīvnieku šūnu membrānā holesterīna molekulas tiek ievietotas fosfolipīdu hidrofobajos astmos..

Šīs molekulas nav atrodamas prokariotu šūnu, dažu protistu, augu un sēņu membrānās.

Integrālās membrānas vai transmembrānas olbaltumvielas

Fosfolipīdu divslāņa iekšpusē ir integrēti membrānu proteīni.

Tie savstarpēji mijiedarbojas ar to hidrofobajām daļām ar lipīdu divslāni, novietojot to hidrofilos galus uz ārējo ūdens vidi..

Membrānu proteīnu konfigurācija

Tie var veidot vienkāršu konfigurāciju stieņa formā, ar hidrofobu alfa spirāli, kas salocīts un iestrādāts membrānas interjerā, un ar hidrofilām daļām, kas izvērstas uz sāniem.

Tie var arī radīt lielāku konfigurāciju, globulāru tipu un sarežģītu terciāro vai kvaternālo struktūru.

Pēdējais parasti šķērso šūnu membrānu vairākas reizes ar to, ka viņu alfa-heliksa segmenti tiek atkārtoti un sakārtoti cigārā pa lipīdu divslāņu..

Pori membrānās

Dažām no šīm globālajām olbaltumvielām ir iekšējās hidrofilās daļas, veidojot kanālus vai poras, caur kurām polāro vielu apmaiņa notiek no šūnu ārpuses līdz citozolam un otrādi..

Perifērās olbaltumvielas

Šūnu membrānas citoplazmas pusē ir perifērās membrānas olbaltumvielas, kas saistītas ar dažu neatņemamu proteīnu izvirzītajām daļām..

Šie proteīni neietekmē lipīdu divslāņa hidrofobo kodolu.

Ogļhidrātu segums

Abās membrānas virsmās ir ogļhidrātu molekulas.

Proti, membrānas ārējai virsmai ir daudz glikolipīdu. Ir novērotas arī īsas ogļhidrātu ķēdes, kas ir pakļautas un kovalenti saistītas ar izvirzītajām olbaltumvielu daļām, ko sauc par glikoproteīniem..

Šūnu membrānas šķidrums

Piesātināto un nepiesātināto taukskābju attiecība

Membrānas plūstamība galvenokārt ir atkarīga no klātbūtnes piesātināto un nepiesātināto taukskābju fosfolipīdu proporcijas. Šī membrānas plūsma samazinās, jo piesātināto taukskābju ķēžu fosfolipīdu proporcija palielinās attiecībā pret nepiesātinātajām taukskābēm..

Tas ir saistīts ar lielāku kohēziju starp garajām un vienkāršajām piesātināto taukskābju ķēdēm, ņemot vērā saikni starp nepiesātināto taukskābju īsajām un nepiesātinātajām ķēdēm..

Jo lielāka ir tās molekulāro komponentu kohēzija, jo mazāk šķidrums būs membrānā.

Holesterīns

Holesterīna molekulas mijiedarbojas ar to cietajiem gredzeniem ar lipīdu ogļūdeņražu ķēdēm, palielinot membrānas stingrību un samazinot tās caurlaidību..

Vairumā eukariotisko šūnu membrānās, kur ir salīdzinoši augsta holesterīna koncentrācija, tas neļauj oglekļa ķēdēm saistīties zemās temperatūrās. Tādā veidā membrāna sasalst zemās temperatūrās.

Īpašības

Dažāda veida šūnu membrānām piemīt to proteīnu un ogļhidrātu daudzuma un veida īpatnības, kā arī esošo lipīdu daudzveidība..

Šīs īpatnības ir saistītas ar specifiskām šūnu funkcijām.

Ne tikai pastāv atšķirības starp eukariotisko un prokariotisko šūnu membrānām, bet arī starp organellām, bet arī starp tās pašas membrānas reģioniem..

Šūnu membrānas funkcija

Vispārīgums

Šūnu membrāna norobežo šūnu un ļauj uzturēt stabilu stāvokli citozolā, kas atšķiras no ārējās vides stāvokļa. Tas notiek, aktīvā un pasīvā veidā regulējot vielu (ūdens, jonu un metabolītu) caurlaidību caur sevi, saglabājot šūnu funkcionēšanai nepieciešamo elektrochemisko potenciālu..

Tas arī ļauj šūnai reaģēt uz ārējās vides signāliem, izmantojot ķīmiskos receptorus membrānā, un nodrošina enkura vietas citoskeleta pavedieniem..

Eukariotisko šūnu gadījumā tā piedalās arī iekšējo nodalījumu un organelu izveidē ar specifiskām vielmaiņas funkcijām..

Olbaltumvielu funkcija membrānā  

Ir dažādi membrānu proteīni ar īpašām funkcijām, starp kurām mēs varam minēt:

  • Fermenti, kas katalizē (paātrina) ķīmiskās reakcijas,
  • Membrānas receptori, kas piedalās signalizācijas molekulu (piemēram, hormonu) atpazīšanā un piesaistē,
  • Olbaltumvielas transportē vielas caur membrānu (pret citozolu un no tā uz šūnu ārpusi). Pateicoties jonu transportam, tie saglabā elektrochemisku gradientu.

Ārējā ogļhidrātu apvalka funkcija

Ogļhidrāti vai glikolipīdi piedalās šūnu adhēzijā savā starpā un šūnu membrānas atpazīšanas un mijiedarbības procesā ar tādām molekulām kā antivielas, hormoni un vīrusi.

Atsauces

  1. Bolsover, S.R., Hyams, J.S., Shephard, E.A., White H.A. un Wiedemann, C. G. (2003). Šūnu bioloģija, īss kurss. Otrais izdevums. Wiley-Liss pp 535.
  2. Engelmans, D. (2005). Membrānas ir vairāk mozaīkas nekā šķidrums. Nature 438 (7068), 578-580. doi: 10.1038 / raksturs04394
  3. Nicolson, G. L. (2014). Membrānas struktūras šķidruma-mozaīkas modelis. Vēl vairāk nekā 40 gadus ir svarīgi izprast bioloģisko membrānu struktūru, funkciju un dinamiku. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes, 1838 (6), 1451-1466. doi: 10.1016 / j.bbamem.2013.10.019
  4. Raven, J. (2002). Bioloģija Sestais izdevums. MGH. 1239 lpp.
  5. Singer, S. J. un Nicolson, G.L. (1972). Šūnu membrānu struktūras šķidrās mozaīkas modelis. Science, 175 (4023), 720-731. doi: 10.1126 / zinātne.175.4023.720