Dzielić:
Czym jest model płynnej mozaiki?
The model mozaiki płynnej Stwierdza, że błony komórkowe lub biomembrany są strukturami dynamicznymi, które wykazują płynność różnych składników molekularnych, które mogą przemieszczać się w bok. To znaczy, że te elementy są w ruchu i nie są statyczne, jak wcześniej sądzono.
Model ten został podniesiony przez S. Jonathana Singera i Gartha. L. Nicolson w roku 1972 i dziś jest powszechnie akceptowany przez społeczność naukową. Wszystkie komórki są zawarte w błonie komórkowej ze szczególnymi właściwościami i funkcją.
Ta membrana określa granice komórki, umożliwiając istnienie różnic między cytozolem (lub wnętrzem komórkowym) a środowiskiem zewnętrznym. Ponadto reguluje wymianę substancji między komórką a zewnętrzem.
W komórkach eukariotycznych błony wewnętrzne definiują również przedziały i organelle o różnych funkcjach, takie jak mitochondria, chloroplasty, otoczka jądrowa, siateczka śródplazmatyczna, między innymi aparat Golgiego..
Indeks
- 1 Struktura błony komórkowej
- 1.1 Ogólne
- 1.2 Dwuwarstwa fosfolipidowe
- 1.3 Cholesterol
- 1.4 Integralne błony lub białka transbłonowe
- 1.5 Konfiguracja białek błonowych
- 1,6 pory w błonach
- 1.7 Białka obwodowe
- 1.8 Pokrycie węglowodanowe
- 2 Płynność błony komórkowej
- 2.1 Udział nasyconych i nienasyconych kwasów tłuszczowych
- 2.2 Cholesterol
- 2.3 Szczegóły
- 3 Funkcja błony komórkowej
- 3.1 Ogólne
- 3.2 Funkcja białek w błonie
- 3.3 Funkcja zewnętrznej powłoki węglowodanowej
- 4 odniesienia
Struktura błony komórkowej
Ogólne
Błona komórkowa składa się ze struktury nieprzepuszczalnej dla rozpuszczalnych w wodzie cząsteczek i jonów o grubości od 7 do 9 nanometrów. Obserwuje się to w mikrofotografii elektronicznej jako ciągłą i cienką podwójną linię, która otacza cytoplazmę komórkową.
Membrana składa się z dwuwarstwy fosfolipidowej, z białkami osadzonymi wzdłuż jej struktury i rozmieszczonymi na powierzchni.
Ponadto zawiera cząsteczki węglowodanów na obu powierzchniach (wewnętrznej i zewnętrznej), aw przypadku zwierzęcych komórek eukariotycznych również cząsteczki cholesterolu rozproszone wewnątrz dwuwarstwy..
Dwuwarstwa fosfolipidowe
Fosfolipidy to amfipatyczne cząsteczki, które mają hydrofilowy koniec - do wody - i inne hydrofobowe - które odpychają wodę-.
Dwuwarstwa fosfolipidowa tworząca błonę komórkową ma łańcuchy hydrofobowe (apolarne) ułożone w kierunku wnętrza membrany i hydrofilowe (polarne) końce umieszczone w kierunku środowiska zewnętrznego.
Zatem głowy grup fosforanowych fosfolipidów są odsłonięte na zewnętrznej powierzchni membrany.
Pamiętaj, że zarówno środowisko zewnętrzne, jak i wewnętrzne lub cytozol, są wodne. Wpływa to na układ podwójnej warstwy fosfolipidów z jej częściami polarnymi oddziałującymi z wodą i jej częściami hydrofobowymi tworzącymi wewnętrzną matrycę membrany.
Cholesterol
W błonie eukariotycznych komórek zwierzęcych cząsteczki cholesterolu znajdują się w hydrofobowych ogonach fosfolipidów.
Cząsteczki te nie występują w błonach komórek prokariotycznych, niektórych protista, roślin i grzybów.
Integralne błony lub białka transbłonowe
We wnętrzu dwuwarstwy fosfolipidowej wbudowane są integralne białka błonowe.
Oddziałują one niekowalencyjnie przez ich części hydrofobowe, z dwuwarstwą lipidową, lokalizując swoje hydrofilowe końce w kierunku zewnętrznego ośrodka wodnego.
Konfiguracja białek błonowych
Mogą przedstawiać prostą konfigurację w postaci pręta, z hydrofobową helisą alfa złożoną i osadzoną we wnętrzu membrany oraz z częściami hydrofilowymi rozciągniętymi na boki.
Mogą również prezentować większą konfigurację, typ kulisty i złożoną strukturę trzeciorzędową lub czwartorzędową.
Te ostatnie przeważnie przechodzą przez błonę komórkową kilka razy z ich segmentami helis alfa powtarzanych i ułożonych w zygzak przez dwuwarstwę lipidową..
Pory w błonach
Niektóre z tych globularnych białek mają wewnętrzne części hydrofilowe, tworząc kanały lub pory, przez które następuje wymiana substancji polarnych od zewnętrznej komórki do cytozolu i odwrotnie.
Białka peryferyjne
Na powierzchni cytoplazmatycznej strony błony komórkowej istnieją białka obwodowej błony, połączone z wystającymi częściami niektórych integralnych białek.
Białka te nie penetrują hydrofobowego rdzenia dwuwarstwy lipidowej.
Pokrycie węglowodanowe
Na obu powierzchniach błony znajdują się cząsteczki węglowodanów.
W szczególności zewnętrzna powierzchnia membrany ma mnóstwo glikolipidów. Obserwuje się również krótkie łańcuchy węglowodanów eksponowane i kowalencyjnie związane z wystającymi częściami białka, zwanymi glikoproteinami.
Płynność błony komórkowej
Stosunek nasyconych kwasów tłuszczowych do nienasyconych
Płynność błony zależy głównie od proporcji między fosfolipidami nasyconych i nienasyconych obecnych kwasów tłuszczowych. Ta płynność błony zmniejsza się, gdy udział fosfolipidów łańcuchów nasyconych kwasów tłuszczowych wzrasta w stosunku do nienasyconych kwasów tłuszczowych.
Wynika to z większej spójności pomiędzy długimi i prostymi łańcuchami nasyconych kwasów tłuszczowych, w odniesieniu do kohezji między krótkimi i nienasyconymi łańcuchami nienasyconych kwasów tłuszczowych..
Im większa spójność między składnikami molekularnymi, tym mniej płynu będzie się prezentować.
Cholesterol
Cząsteczki cholesterolu oddziałują poprzez swoje sztywne pierścienie z łańcuchami węglowodorowymi lipidów, zwiększając sztywność membrany i zmniejszając jej przepuszczalność.
W błonach większości komórek eukariotycznych, gdzie występuje stosunkowo wysokie stężenie cholesterolu, zapobiega wiązaniu łańcuchów węglowych w niskich temperaturach. W ten sposób membrana zamarza w niskich temperaturach.
Szczegóły
Różne rodzaje błon komórkowych mają szczególne cechy pod względem ilości i rodzaju białek i węglowodanów, a także różnorodności istniejących lipidów.
Te cechy szczególne związane są z określonymi funkcjami komórkowymi.
Nie tylko istnieją konstytutywne różnice między błonami komórek eukariotycznych i prokariotycznych, i między tymi z organelli, ale także między regionami tej samej membrany.
Funkcja błony komórkowej
Ogólne
Błona komórkowa ogranicza komórkę i pozwala na utrzymanie stabilnego stanu w cytozolu, innego niż w środowisku zewnętrznym. To dzięki aktywnej i biernej regulacji przepływu substancji (wody, jonów i metabolitów) przez siebie, zachowując potencjał elektrochemiczny niezbędny do funkcjonowania komórki.
Pozwala także komórce reagować na sygnały ze środowiska zewnętrznego poprzez receptory chemiczne w błonie i zapewnia miejsca kotwiczenia dla włókien cytoszkieletu..
W przypadku komórek eukariotycznych bierze również udział w tworzeniu wewnętrznych przedziałów i organelli o specyficznych funkcjach metabolicznych.
Funkcja białek w błonie
Istnieją różne białka błonowe o specyficznych funkcjach, wśród których możemy wymienić:
- Enzymy, które katalizują (przyspieszają) reakcje chemiczne,
- Receptory błonowe, które uczestniczą w rozpoznawaniu i wiązaniu się z cząsteczkami sygnalizacyjnymi (takimi jak hormony),
- Białka transportują substancje przez błonę (w kierunku cytozolu i od tego do zewnętrznej komórki). Utrzymują gradient elektrochemiczny dzięki transportowi jonów.
Funkcja zewnętrznej powłoki węglowodanowej
Węglowodany lub glikolipidy uczestniczą w adhezji komórek do siebie nawzajem oraz w procesie rozpoznawania i oddziaływania błony komórkowej z cząsteczkami, takimi jak przeciwciała, hormony i wirusy.
Referencje
- Bolsover, S.R., Hyams, J.S., Shephard, E.A., White H.A. i Wiedemann, C. G. (2003). Cell Biology, krótki kurs. Druga edycja. Wiley-Liss str. 535.
- Engelman, D. (2005). Membrany są bardziej mozaikowe niż płynne. Nature 438 (7068), 578-580. doi: 10.1038 / nature04394
- Nicolson, G. L. (2014). Model mozaikowej struktury membranowej. Nadal istotne dla zrozumienia struktury, funkcji i dynamiki błon biologicznych po ponad 40 latach. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes, 1838 (6), 1451-1466. doi: 10.1016 / j.bbamem.2013.10.019
- Raven, J. (2002). Biologia Szósta edycja. MGH. str. 1239.
- Singer, S. J. i Nicolson, G.L. (1972). Model płynnej mozaiki struktury membran komórkowych. Science, 175 (4023), 720-731. doi: 10.1126 / science.175.4023.720