Mis on vedel mosaiikmudel?



The vedel mosaiikmudel Ta väidab, et rakumembraanid või biomembraanid on dünaamilised struktuurid, millel on nende erinevate molekulaarsete komponentide voolavus, mis võib liikuda külgsuunas. See tähendab, et need komponendid on liikumises ja mitte staatilised, nagu varem arvati.

Seda mudelit tõstatasid S. Jonathan Singer ja Garth. L. Nicolson 1972. aastal ja täna on teadusringkondade laialdaselt aktsepteeritud. Kõik rakud sisalduvad rakumembraanis, millel on oma ülesehituse ja funktsiooni eripära.

See membraan määratleb raku piirid, võimaldades erinevusi tsütosooli (või raku interjööri) ja väliskeskkonna vahel. Lisaks reguleerib aine vahetust raku ja väljastpoolt.

Eukarüootsetes rakkudes defineerivad sisemembraanid ka erinevaid funktsioone omavaid sektsioone ja organelle, nagu mitokondrid, kloroplastid, tuuma ümbris, endoplasmaatiline retikulul, Golgi aparaat..

Indeks

  • 1 Rakumembraani struktuur
    • 1.1 Üldist
    • 1.2 Fosfolipiidi kahekihiline kiht
    • 1.3 Kolesterool
    • 1.4 Integraalsed membraan- või transmembraansed valgud
    • 1.5 Membraanvalkude konfigureerimine
    • 1.6 Poorid membraanides
    • 1.7 Perifeersed valgud
    • 1.8 Süsivesikute kate
  • 2 Rakumembraani voolavus
    • 2.1 Küllastunud ja küllastumata rasvhapete osakaal
    • 2.2 Kolesterool
    • 2.3 Konkreetsused
  • 3 Rakumembraani funktsioon
    • 3.1 Üldist
    • 3.2 Valkude funktsioon membraanis  
    • 3.3 Välise süsivesiku kestuse funktsioon
  • 4 Viited

Rakumembraani struktuur

Üldistused

Rakumembraan koosneb vees lahustuvatele molekulidele ja 7 kuni 9 nanomeetri paksustele ioonidele mitteläbilaskvast struktuurist. Seda täheldatakse elektroonilistes mikrofotodes pideva ja õhukese topeltjoonena, mis ümbritseb raku tsütoplasma.

Membraan koosneb fosfolipiidist kahekihilisest kihist, mille valgud on paigutatud piki selle struktuuri ja paigutatud pinnale.

Lisaks sisaldab see süsivesikute molekule mõlemal pinnal (sise- ja välispinnal) ning loomade eukarüootsete rakkude puhul esitab see ka kolesterooli molekule, mis on kahepoolse kihi sees..

Fosfolipiidi kahekihiline kiht

Fosfolipiidid on amfipaatsed molekulid, millel on hüdrofiilne ots-veega lõpuni ja teine ​​hüdrofoobne - see tõrjub vett-.

Rakumembraani moodustav fosfolipiidkihi hüdrofoobne (apolaarne) ahel on paigutatud membraani sisemuse ja hüdrofiilse (polaarse) otsa poole väliskeskkonna suunas..

Seega eksponeeritakse fosfolipiidide fosfaatrühmade pead membraani välispinnal.

Pidage meeles, et nii väliskeskkond kui ka sisemine või tsütosool on vesipõhised. See mõjutab kahekihilise fosfolipiidkihi paigutust, mille polaarsed osad on koos vee ja selle hüdrofoobsete osadega, mis moodustavad membraani sisemise maatriksi..

Kolesterool

Eukarüootsete loomarakkude membraanis leidub fosfolipiidide hüdrofoobsetesse sabadesse kolesterooli molekule..

Neid molekule ei leitud prokarüootsete rakkude, mõnede protistide, taimede ja seente membraanides.

Integraalne membraan või transmembraanne valk

Fosfolipiidi kaksikkihi sisemuses on integreeritud membraanvalgud interkaliseeritud.

Need suhtlevad mittekovalentselt läbi nende hüdrofoobsete osade lipiidide kahekihilise osaga, paigutades nende hüdrofiilsed otsad välise vesikeskkonna suunas.

Membraanvalkude konfigureerimine

Nad võivad kujutada endast lihtsat konfiguratsiooni varrastena, hüdrofoobse alfa-heeliksiga, mis on membraani sisemusse kokku volditud ja hüdrofiilsete osadega laiendatud..

Samuti võivad nad esitada suurema konfiguratsiooni, globulaarse tüübi ja keerulise kolmanda või kvaternaarse struktuuriga.

Viimane ületab tavaliselt rakumembraani mitu korda nende korduvate alfa-heelikside segmentidega ja paigutatakse siksakiga lipiidi kahekihilise kihi kaudu..

Poorid membraanides

Mõnedel nendest globulaarsetest valkudest on sisemised hüdrofiilsed osad, moodustavad kanalid või poorid, mille kaudu polaarsete ainete vahetus toimub raku väliselt tsütosoolile ja vastupidi..

Perifeersed valgud

Rakumembraani tsütoplasma poole pinnal eksisteerivad perifeersed membraanvalgud, mis on seotud mõnede integraalsete valkude väljaulatuvate osadega.

Need valgud ei tungi lipiidi kahekihilise hüdrofoobse südamiku sisse.

Süsivesikute kate

Membraani mõlemal pinnal on süsivesikute molekulid.

Eriti on membraani välispinnal palju glükolipiide. Täheldatakse ka lühikesi süsivesikute ahelaid, mis on avatud ja kovalentselt seotud väljaulatuvate valguosadega, mida nimetatakse glükoproteiinideks..

Rakumembraani voolavus

Küllastunud ja küllastumata rasvhapete suhe

Membraani voolavus sõltub peamiselt olemasolevate küllastunud ja küllastumata rasvhapete fosfolipiidide osakaalust. See membraani voolavus väheneb, kui küllastunud rasvhapete ahelate fosfolipiidide osakaal suureneb küllastumata rasvhapete suhtes.

Selle põhjuseks on küllastunud rasvhapete pikkade ja lihtsate ahelate suurem ühtekuuluvus, mis puudutab küllastumata rasvhapete lühikeste ja küllastumata ahelate vahelist ühtekuuluvust..

Mida suurem on selle molekulaarsete komponentide vaheline sidusus, seda vähem on seda membraan.

Kolesterool

Kolesterooli molekulid mõjutavad oma jäikade rõngaste kaudu lipiidide süsivesinikuahelaid, suurendades membraani jäikust ja vähendades selle läbilaskvust..

Enamiku eukarüootsete rakkude membraanides, kus on suhteliselt kõrge kolesterooli kontsentratsioon, takistab see süsinikuaatomite ahelate sidumist madalatel temperatuuridel. Nii külmub membraan madalatel temperatuuridel.

Omadused

Erinevat tüüpi rakumembraanidel on oma valkude ja süsivesikute koguse ja tüübi eripärad ning olemasolevate lipiidide mitmekesisus..

Need eripärad on seotud spetsiifiliste raku funktsioonidega.

Eukarüootsete ja prokarüootsete rakkude membraanide ning organellide, aga ka sama membraani piirkondade vahel on konstitutiivsed erinevused..

Rakumembraani funktsioon

Üldistused

Rakumembraan piirab rakku ja võimaldab säilitada stabiilse seisundi tsütosoolis, mis erineb väliskeskkonna omast. See toimub ainete (vesi, ioonid ja metaboliidid) läbipääsu aktiivse ja passiivse reguleerimise kaudu, säilitades raku funktsioneerimiseks vajaliku elektrokeemilise potentsiaali..

Samuti võimaldab see rakul reageerida väliskeskkonna signaalidele membraanis olevate keemiliste retseptorite kaudu ja annab tsütoskeleti filamentide ankurduspunktid..

Eukarüootsete rakkude puhul osaleb see ka spetsiifiliste metaboolsete funktsioonidega siseruumide ja organellide loomisel..

Valkude funktsioon membraanis  

On erinevaid membraani valke, millel on spetsiifilised funktsioonid, mille hulgas võib mainida:

  • Ensüümid, mis katalüüsivad (kiirendavad) keemilisi reaktsioone,
  • Membraaniretseptorid, mis osalevad signaalimolekulide (nagu hormoonid) äratundmisel ja seondumisel,
  • Valgud transpordivad aineid läbi membraani (tsütosooli suunas ja sellest kuni raku välispinna poole). Nad säilitavad elektrokeemilise gradiendi tänu ioonide transportimisele.

Väline süsivesikute kest

Süsivesikud või glükolipiidid osalevad rakkude adhesioonis üksteisega ning rakumembraani ja molekulide, nagu antikehade, hormoonide ja viirustega, äratundmise ja interaktsiooni protsessis.

Viited

  1. Bolsover, S.R., Hyams, J.S., Shephard, E.A., White H.A. ja Wiedemann, C. G. (2003). Cell Biology, lühike kursus. Teine väljaanne. Wiley-Liss lk 535.
  2. Engelman, D. (2005). Membraanid on rohkem mosaiiksed kui vedelikud. Nature 438 (7068), 578-580. doi: 10,1038 / loodus04394
  3. Nicolson, G. L. (2014). Membraanistruktuuri vedel-mosaiikmudel. Bioloogiliste membraanide struktuuri, funktsiooni ja dünaamika mõistmiseks on siiski vaja teada enam kui 40 aastat. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes, 1838 (6), 1451-1466. doi: 10.1016 / j.bbamem.2013.10.019
  4. Raven, J. (2002). Bioloogia Kuues väljaanne. MGH. lk 1239.
  5. Singer, S. J. ja Nicolson, G.L. (1972). Rakumembraanide struktuuri vedelik-mosaiikmudel. Science, 175 (4023), 720-731. doi: 10.1126 / teadus.175.4023.720