MI A FOLYADÉKMOZAIK-MODELL? - BIOLÓGIA - 2025

A folyékony mozaikmodell szerint a sejtmembránok vagy a biomembránok dinamikus struktúrák, amelyek különféle molekuláris komponenseik folyékonyságát mutatják, amelyek oldalirányban mozoghatnak. Más szavakkal, ezek az alkatrészek mozgásban vannak és nem statikusak, amint azt korábban hitték.

Ezt a modellt S. Jonathan Singer és Garth emelte fel. L. Nicolson 1972-ben, és ma a tudományos közösség széles körben elfogadja. Minden sejtet egy sejtmembrán tartalmaz, amelynek felépítése és működése sajátosságokkal rendelkezik.

1. ábra: A folyadékmozaik-modell diagramja. Forrás: LadyofHats Mariana Ruiz, fordítás Pilar Saenz, a Wikimedia Commonson keresztül

Ez a membrán meghatározza a sejt határait, lehetővé téve a különbségeket a citoszol (vagy a sejt belseje) és a külső környezet között. Ezenkívül szabályozza az anyagok cseréjét a sejt és a külső között.

Az eukarióta sejtekben a belső membránok különféle funkciókkal rendelkező rekeszeket és organellákat is definiálnak, mint például a mitokondriumok, kloroplasztok, a magburok, az endoplazmatikus retikulum, a Golgi készülék.

A sejtmembrán felépítése

általánosságokban

A sejtmembrán olyan szerkezetéből áll, amely nem átjárható a vízben oldódó molekulákra és az ionokra, amelyek vastagsága 7 és 9 nanométer között van. Az elektronmikrogramokban folyamatos és vékony kettős vonalként megfigyelhető, amely körülveszi a sejt citoplazmáját.

A membrán egy foszfolipid kettős rétegből áll, a fehérjék egész struktúrájába be vannak ágyazva és a felszínen vannak elrendezve.

Ezenkívül mindkét felületen (belső és külső) szénhidrát molekulákat tartalmaz, eukarióta állati sejtek esetében koleszterin molekulákat tartalmaz a kettős rétegben.

Foszfolipid kettős réteg

A foszfolipidek amfipátiás molekulák, amelyeknek hidrofil vége - a végén a víz - és egy másik hidrofób -, amely visszatartja a vizet.

A sejtmembránt alkotó foszfolipid kettős réteg hidrofób (apoláris) lánccal rendelkezik, amelyek a membrán belseje felé vannak elrendezve, és hidrofil (poláris) végei vannak elhelyezve a külső környezet felé.

Így a foszfolipidek foszfátcsoportjainak fejei ki vannak téve a membrán külső felületén.

Ne feledje, hogy mind a külső környezet, mind a belső vagy a citoszol vizes. Ez befolyásolja a foszfolipid kettős réteg elrendezését, poláris részei kölcsönhatásba lépnek a vízzel, és hidrofób részei képezik a membrán belső mátrixát.

koleszterin

Az eukarióta állati sejtek membránjában a koleszterin molekulákat a foszfolipidek hidrofób farkaiba ágyazzák.

Ezek a molekulák nem találhatók a prokarióta sejtek, egyes protisták, növények és gombák membránjaiban.

Integrált membrán vagy transzmembrán fehérjék

A foszfolipid kettős rétegben felfüggesztett szerves membránfehérjék.

Ezek nem-kovalensen kölcsönhatásba lépnek hidrofób részükön keresztül, a lipid kettős réteggel, hidrofil végük a külső vizes közeg felé irányítva.

Membránfehérjék konfigurációja

Egyszerű bot alakú konfigurációjúak lehetnek, hajtott hidrofób alfa-hélix be van ágyazva a membrán belsejébe, és hidrofil részei oldalirányban nyújthatók.

Nagyobb konfigurációjú, globális típusú és komplex harmadik vagy negyedik szerkezetűek is lehetnek.

Ez utóbbi rendszerint többször keresztezi a sejtmembránt olyan ismétlődő alfa-helikszek szegmenseivel, amelyek cikcakkban vannak elrendezve a lipid kettős rétegen.

Pórusok a membránokban

Ezen globális fehérjék egy része hidrofil belső részeket alkot, amelyek csatornákat vagy pórusokat képeznek, amelyeken keresztül a poláris anyagok kicserélődnek a sejt kívülről a citoszolra és fordítva.

Perifériás fehérjék

A sejtmembrán citoplazmatikus felületén perifériás membránfehérjék vannak, amelyek egyes integrált fehérjék kiálló részeihez vannak kapcsolva.

Ezek a fehérjék nem hatolnak át a lipid kettős réteg hidrofób magjában.

Szénhidrát borítás

A membrán mindkét felületén szénhidrát molekulák vannak.

Különösen a membrán külső felülete gazdag glikolipidekben. Rövid szénhidrátláncok is láthatóak, és kovalensen kapcsolódnak a kiálló fehérje részekhez, úgynevezett glikoproteinekhez.

A sejtmembrán folyékonysága

Telített és telítetlen zsírsav arány

A membrán folyékonysága elsősorban a jelen lévő telített és telítetlen zsírsav-foszfolipidek arányától függ. Ez a membránfluiditás csökken, amikor a telített zsírsav-lánc foszfolipidek aránya növekszik a telítetlenhez képest.

Ennek oka az a tény, hogy a telített zsírsavak hosszú és egyszerű lánca közötti kohézió nagyobb, mint a telítetlen zsírsavak rövid és telítetlen láncai között.

Minél nagyobb a kohézió molekuláris komponensei között, annál kevesebb folyadékot fog jelenteni a membrán.

koleszterin

A koleszterin molekulák merev gyűrűikön keresztül kölcsönhatásba lépnek a lipidek szénhidrogén láncaival, növelik a membrán merevségét és csökkentik ezek permeabilitását.

A legtöbb eukarióta sejt membránjában, ahol viszonylag magas a koleszterin koncentráció, megakadályozza a szénláncok kötődését alacsony hőmérsékleten. Ez biztosítja a membrán alacsony hőmérsékleten történő fagyasztását.

Különleges képességek

A különböző típusú sejtmembránok sajátosságokat mutatnak a fehérjék és szénhidrátok mennyiségében és típusában, valamint a meglévő lipidek sokféleségében.

Ezek a sajátosságok kapcsolódnak a specifikus celluláris funkciókhoz.

Nemcsak konstitutív különbségek vannak az eukarióta és prokarióta sejtek membránjai, valamint az organellák membránjai között, hanem ugyanazon membrán régiói között is.

Sejtmembrán funkció

általánosságokban

A sejtmembrán körülhatárolja a sejtet és lehetővé teszi, hogy a citoszolban stabil állapotot tartson fenn, amely különbözik a külső környezetétől. Ez az anyagok (víz, ionok és metabolitok) átjutásának aktív és passzív szabályozása révén, megőrizve a sejtek működéséhez szükséges elektrokémiai potenciált.

Ezenkívül lehetővé teszi a sejt számára, hogy a külső környezet jeleire reagáljon a membránon lévő kémiai receptorokon keresztül, és rögzítő helyeket biztosít a citoszkeletális szálak számára.

Az eukarióta sejtek esetében a sajátos anyagcsere-funkcióval rendelkező belső terek és organellák létrehozásában is részt vesz.

A fehérjék működése a membránban

Különböző membránfehérjék vannak, speciális funkciókkal, amelyek közül megemlíthetjük:

• Enzimek, amelyek katalizálják (felgyorsítják) a kémiai reakciókat,
• A jelző molekulák (például hormonok) felismerésében és kötésében résztvevő membránreceptorok,
• Az anyag szállítja a fehérjéket a membránon keresztül (a citoszol felé és onnan a sejt külsejébe). Ezek fenntartják az elektrokémiai gradienst az ionok szállításának köszönhetően.

A külső szénhidráthéj működése

A szénhidrátok vagy a glikolipidek részt vesznek a sejtek egymáshoz való tapadásában, valamint a sejtmembrán felismerésében és kölcsönhatásában olyan molekulákkal, mint antitestek, hormonok és vírusok.

Irodalom

1. Bolsaver, SR, Hyams, JS, Shephard, EA, White HA és Wiedemann, CG (2003). Sejtbiológia, egy rövid kurzus. Második kiadás. Wiley-Liss, 535. oldal.
2. Engelman, D. (2005). A membránok inkább mozaikok, mint folyékonyak. Nature 438 (7068), 578-580. doi: 10.1038 / nature04394
3. Nicolson, GL (2014). A membránszerkezet folyadékmozaik modellje. Még mindig releváns a biológiai membránok szerkezetének, működésének és dinamikájának megértésében több mint 40 év után. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes, 1838 (6), 1451-1466. doi: 10.1016 / j.bbamem.2013.10.019
4. Raven, J. (2002). Biológia. Hatodik kiadás. MGH. 1239 pp.
5. Singer, SJ és Nicolson, GL (1972). A sejtmembránok szerkezetének folyékony mozaik modellje. Science, 175 (4023), 720-731. doi: 10.1126 / science.175.4023.720