Wat is het vloeibare mozaïekmodel?



de vloeibaar mozaïekmodel Hij stelt dat celmembranen of biomembranen dynamische structuren zijn die vloeibaarheid vertonen van hun verschillende moleculaire componenten, die lateraal kunnen bewegen. Dat wil zeggen dat deze componenten in beweging zijn en niet statisch, zoals eerder werd aangenomen.

Dit model werd grootgebracht door S. Jonathan Singer en Garth. L. Nicolson in het jaar 1972 en vandaag wordt algemeen aanvaard door de wetenschappelijke gemeenschap. Alle cellen worden ingesloten door een celmembraan met bijzonderheden in zijn samenstelling en functie.

Dit membraan definieert de grenzen van de cel, waardoor verschillen tussen het cytosol (of cellulair inwendige) en de externe omgeving mogelijk zijn. Reguleert bovendien de uitwisseling van stoffen tussen de cel en de buitenkant.

In eukaryote cellen definiëren interne membranen ook compartimenten en organellen met verschillende functies, zoals mitochondria, chloroplasten, de nucleaire envelop, het endoplasmatisch reticulum, het Golgi-apparaat, onder andere..

index

  • 1 Structuur van het celmembraan
    • 1.1 Algemeen
    • 1.2 Fosfolipide dubbellaag
    • 1.3 Cholesterol
    • 1.4 Integrale membraan- of transmembraaneiwitten
    • 1.5 Configuratie van membraaneiwitten
    • 1.6 poriën in de membranen
    • 1.7 Perifere eiwitten
    • 1.8 Koolhydraatafdekking
  • 2 Fluïditeit van het celmembraan
    • 2.1 Aandeel verzadigde versus onverzadigde vetzuren
    • 2.2 Cholesterol
    • 2.3 Bijzonderheden
  • 3 Functie van het celmembraan
    • 3.1 Algemeen
    • 3.2 Functie van eiwitten in het membraan  
    • 3.3 Functie van de schil van de buitenste koolhydraten
  • 4 Referenties

Structuur van het celmembraan

Overzicht

Het celmembraan bestaat uit een structuur die ondoordringbaar is voor in water oplosbare moleculen en ionen tussen 7 en 9 nanometer dik. Het wordt waargenomen in elektronische microfoto's als een continue en dunne dubbele lijn die het cellulaire cytoplasma omringt.

Het membraan is samengesteld uit een fosfolipide dubbellaag, met eiwitten ingebed langs de structuur en gerangschikt op het oppervlak.

Daarnaast bevat het koolhydraatmoleculen op beide oppervlakken (intern en extern) en in het geval van dierlijke eukaryotische cellen, presenteert het ook cholesterolmoleculen afgewisseld binnen de dubbellaag..

Fosfolipide dubbellaag

Fosfolipiden zijn amfipathische moleculen met een hydrofiel eind - eindigend in het water - en een andere hydrofoob - die water afstoot-.

De fosfolipide dubbellaag die het celmembraan vormt, heeft hydrofobe (apolaire) ketens gerangschikt naar het binnenste van het membraan en hydrofiele (polaire) uiteinden die zich bevinden in de richting van de externe omgeving.

Aldus worden de koppen van de fosfaatgroepen van de fosfolipiden blootgesteld op het buitenoppervlak van het membraan.

Vergeet niet dat zowel de externe omgeving als de interne of cytosol waterig zijn. Dit beïnvloedt de opstelling van de fosfolipide dubbellaag met zijn polaire delen in wisselwerking met water en zijn hydrofobe delen die de interne matrix van het membraan vormen.

cholesterol

In het membraan van eukaryotische dierlijke cellen worden cholesterolmoleculen gevonden ingevoegd in de hydrofobe staarten van de fosfolipiden.

Deze moleculen worden niet gevonden in de membranen van prokaryote cellen, sommige protisten, planten en schimmels.

Integrale membraan- of transmembraaneiwitten

Binnenin de fosfolipide dubbellaag zijn integrale membraaneiwitten geïntercaleerd.

Deze interageren niet-covalent via hun hydrofobe delen, met de lipide dubbellaag, waarbij hun hydrofiele uiteinden worden geplaatst in de richting van het externe waterige medium..

Configuratie van membraaneiwitten

Ze kunnen een eenvoudige configuratie presenteren in de vorm van een staaf, met een hydrofobe alpha-helix gevouwen en ingesloten in de binnenkant van het membraan en met hydrofiele delen die zich uitstrekken naar de zijkanten.

Ze kunnen ook een groter configuratie, bolvormig type en met complexe tertiaire of quaternaire structuur presenteren.

De laatstgenoemden kruisen gewoonlijk meerdere malen het celmembraan met hun alfa-helicesegmenten herhaald en gerangschikt in zigzag door de lipidedubbellaag..

Poriën in de membranen

Sommige van deze globulaire eiwitten hebben interne hydrofiele delen, waardoor kanalen of poriën ontstaan ​​waardoor de uitwisseling van polaire stoffen plaatsvindt van de buitenkant van de cellen naar de cytosol en vice versa.

Perifere eiwitten

Op het oppervlak van de cytoplasmische zijde van het celmembraan bestaan ​​perifere membraaneiwitten, gekoppeld aan de uitstekende delen van sommige integrale eiwitten.

Deze eiwitten dringen niet door in de hydrofobe kern van de lipidedubbellaag.

Koolhydraten hoes

Er zijn koolhydraatmoleculen op beide oppervlakken van het membraan.

In het bijzonder heeft het buitenoppervlak van het membraan een overvloed aan glycolipiden. Korte ketens van koolhydraten blootgesteld en covalent gekoppeld aan uitstekende proteïnedelen, glycoproteïnen genaamd, worden ook waargenomen.

Vochtigheid van het celmembraan

Verzadigde versus onverzadigde vetzuren ratio

De vloeibaarheid van het membraan hangt voornamelijk af van de verhouding tussen aanwezige fosfolipiden van verzadigde en onverzadigde vetzuren. Deze membraanvloeistof neemt af naarmate de hoeveelheid fosfolipiden van verzadigde vetzuurketens toeneemt met betrekking tot onverzadigde vetzuren.

Dit komt door de grotere cohesie tussen de lange en eenvoudige ketens van verzadigde vetzuren, met betrekking tot de cohesie tussen de korte en onverzadigde ketens van de onverzadigde vetzuren..

Hoe groter de cohesie tussen de moleculaire componenten, hoe minder vloeistof het membraan zal vormen.

cholesterol

De cholesterolmoleculen interageren door hun stijve ringen met de koolwaterstofketens van de lipiden, waardoor de stijfheid van het membraan wordt verhoogd en de permeabiliteit van hetzelfde wordt verlaagd.

In de membranen van de meeste eukaryotische cellen, waar er een relatief hoge concentratie cholesterol is, voorkomt het dat de koolstofhoudende ketens binden bij lage temperaturen. Dit is hoe het membraan bevriest bij lage temperaturen.

Bijzonderheden

De verschillende soorten celmembranen hebben bijzonderheden in hun hoeveelheid en type eiwitten en koolhydraten, evenals in de verscheidenheid van bestaande lipiden..

Deze bijzonderheden zijn geassocieerd met specifieke cellulaire functies.

Niet alleen zijn er constitutieve verschillen tussen de membranen van eukaryotische en prokaryotische cellen, en tussen die van de organellen, maar ook tussen gebieden van hetzelfde membraan.

Celmembraanfunctie

Overzicht

Het celmembraan begrenst de cel en zorgt ervoor dat het een stabiele toestand in het cytosol behoudt, anders dan die van de externe omgeving. Dit, door de actieve en passieve regulatie van de passage van stoffen (water, ionen en metabolieten) door zichzelf, behoud van het elektrochemische potentieel dat nodig is voor cellulair functioneren.

Het stelt de cel ook in staat om te reageren op signalen van de externe omgeving door chemische receptoren in het membraan en biedt verankeringsplaatsen voor de cytoskeletfilamenten..

In het geval van eukaryote cellen, neemt het ook deel aan het opzetten van interne compartimenten en organellen met specifieke metabole functies.

Functie van eiwitten in het membraan  

Er zijn verschillende membraaneiwitten met specifieke functies, waaronder we kunnen vermelden:

  • Enzymen die chemische reacties katalyseren (versnellen),
  • Membraanreceptoren die deelnemen aan de herkenning en binding aan signaalmoleculen (zoals hormonen),
  • Eiwitten transporteren stoffen door het membraan (naar het cytosol en van daaruit naar de buitenzijde van de cel). Ze onderhouden een elektrochemische gradiënt dankzij ionentransport.

Externe koolhydraten shell-functie

Koolhydraten of glycolipiden nemen deel aan de adhesie van cellen aan elkaar en aan het proces van herkenning en interactie van het celmembraan met moleculen zoals antilichamen, hormonen en virussen.

referenties

  1. Bolsover, S.R., Hyams, J.S., Shephard, E.A., White H.A. en Wiedemann, C.G. (2003). Celbiologie, een korte cursus. Tweede editie. Wiley-Liss pp 535.
  2. Engelman, D. (2005). Membranen zijn meer mozaïek dan vloeistof. Nature 438 (7068), 578-580. doi: 10.1038 / nature04394
  3. Nicolson, G.L. (2014). Het Fluid-Mosaic-model van membraanconstructie. Nog steeds relevant voor het begrijpen van de structuur, functie en dynamiek van biologische membranen na meer dan 40 jaar. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes, 1838 (6), 1451-1466. doi: 10.1016 / j.bbamem.2013.10.019
  4. Raven, J. (2002). Biology. Zesde editie. MGH. pp 1239.
  5. Singer, S.J. en Nicolson, G.L. (1972). Het Fluid Mosaic-model van de structuur van celmembranen. Science, 175 (4023), 720-731. doi: 10.1126 / science.175.4023.720