VAD ÄR DEN FLYTANDE MOSAIKMODELLEN? - BIOLOGI - 2025

Den flytande mosaikmodellen säger att cellmembran eller biomembran är dynamiska strukturer som presenterar fluiditeten hos deras olika molekylära komponenter, som kan röra sig i sidled. Det vill säga, dessa komponenter är i rörelse och inte statiska, som man tidigare trodde.

Denna modell togs upp av S. Jonathan Singer och Garth. L. Nicolson 1972 och är idag allmänt accepterad av det vetenskapliga samfundet. Alla celler ingår i ett cellmembran med särdrag i dess sammansättning och funktion.

Bild 1. Diagram över den flytande mosaikmodellen. Källa: Av LadyofHats Mariana Ruiz, översättning Pilar Saenz, via Wikimedia Commons

Detta membran definierar cellens gränser, vilket tillåter förekomsten av skillnader mellan cytosol (eller cellinre) och den yttre miljön. Dessutom reglerar det utbytet av ämnen mellan cellen och utsidan.

I eukaryota celler definierar inre membran också fack och organeller med olika funktioner, såsom mitokondrier, kloroplaster, kärnhöljet, endoplasmatisk retikulum, Golgi-apparaten, bland andra.

Cellmembranets struktur

Allmänt

Cellmembranet består av en struktur som är ogenomtränglig för vattenlösliga molekyler och joner mellan 7 och 9 nanometer tjocka. Det observeras i elektronmikrofotografier som en kontinuerlig och tunn dubbel linje som omger cellcytoplasma.

Membranet är sammansatt av ett fosfolipid-skikt, med proteiner inbäddade i hela sin struktur och arrangerade på ytan.

Dessutom innehåller den kolhydratmolekyler på båda ytorna (inre och yttre) och i fallet med eukaryota djurceller har den också kolesterolmolekyler isär i båda skikten.

Fosfolipid tvåskiktsmembran

Fosfolipider är amfipatiska molekyler som har en hydrofil ände - en ände på vatten-, och en annan hydrofobisk - som avvisar vatten-.

Det fosfolipid-dubbelskiktet som utgör cellmembranet har hydrofoba (apolära) kedjor anordnade mot det inre av membranet och hydrofila (polära) ändar belägna mot den yttre miljön.

Således exponeras huvuden för fosfatgrupperna av fosfolipider på membranets yttre yta.

Kom ihåg att både den yttre miljön och den inre eller cytosol är vattenhaltiga. Detta påverkar arrangemanget av fosfolipiddubbelskiktet med dess polära delar som interagerar med vatten och dess hydrofoba delar som bildar den inre matrisen i membranet.

Kolesterol

I membranet hos eukaryota djurceller finns kolesterolmolekyler inbäddade i de hydrofoba svansarna hos fosfolipider.

Dessa molekyler finns inte i membranen hos prokaryota celler, vissa protister, växter och svampar.

Integrerade membran- eller transmembranproteiner

Blandade i fosfolipid-tvåskiktet är integrerade membranproteiner.

Dessa samverkar icke-kovalent genom deras hydrofoba delar, med lipid-tvåskiktet, och lokaliserar deras hydrofila ändar mot det yttre vattenhaltiga mediet.

Konfiguration av membranproteiner

De kan ha en enkel stavformad konfiguration, med en vikt hydrofob alfa-spiral inbäddad i membranets inre och med hydrofila delar som sträcker sig till sidorna.

De kan också presentera en större konfiguration, globulär typ och med en komplex tertiär eller kvartär struktur.

Den senare korsar vanligtvis cellmembranet flera gånger med sina segment av upprepade alfa-helikaler anordnade i en sicksack genom lipid-tvåskiktet.

Porer i membran

Vissa av dessa kulaproteiner har hydrofila inre delar, bildar kanaler eller porer genom vilka utbyte av polära substanser sker från utsidan av cellen till cytosolen och vice versa.

Perifera proteiner

På ytan av cellmembranets cytoplasmatiska yta finns perifera membranproteiner, kopplade till de utskjutande delarna av vissa integrerade proteiner.

Dessa proteiner penetrerar inte den hydrofoba kärnan i lipid-tvåskiktet.

Kolhydratskydd

Det finns kolhydratmolekyler på båda ytorna av membranet.

I synnerhet presenterar membranets yttre yta ett överflöd av glykolipider. Korta kedjor med kolhydrater ses också exponerade och kovalent fästa vid utskjutande proteindelar, kallad glykoproteiner.

Cellmembranfluiditet

Mättad kontra omättad fettsyraförhållande

Membranets fluiditet beror huvudsakligen på förhållandet mellan mättade och omättade fettsyrafosfolipider. Denna membranfluiditet minskar när andelen mättade fettsyrankedjefosfolipider ökar med avseende på de omättade.

Detta beror på det faktum att sammanhållningen mellan de långa och enkla kedjorna av mättade fettsyror är större jämfört med sammanhållningen mellan de korta och omättade kedjorna av omättade fettsyror.

Ju större sammanhållningen mellan dess molekylära komponenter, desto mindre vätska kommer membranet att ge.

Kolesterol

Kolesterolmolekylerna interagerar genom sina styva ringar med kolhydratkedjorna i lipider, vilket ökar membranets styvhet och minskar dess permeabilitet.

I membranen i de flesta eukaryota celler, där det finns en relativt hög koncentration av kolesterol, förhindrar det kolkedjorna från att binda vid låga temperaturer. Detta möjliggör frysning av membranet vid låga temperaturer.

Specialfunktioner

De olika typerna av cellmembran presenterar särdrag i deras mängd och typ av proteiner och kolhydrater, såväl som i olika befintliga lipider.

Dessa särdrag är associerade med specifika cellulära funktioner.

Det finns inte bara konstitutiva skillnader mellan membranen i eukaryota och prokaryota celler och mellan organellerna, utan också mellan regioner med samma membran.

Cellmembranfunktion

Allmänt

Cellmembranet avgränsar cellen och tillåter den att upprätthålla ett stabilt tillstånd i cytosolen, annorlunda från den yttre miljön. Detta genom den aktiva och passiva regleringen av ämnen (vatten, joner och metaboliter) genom varandra genom att bibehålla den elektrokemiska potentialen som är nödvändig för cellfunktionen.

Det gör det möjligt för cellen att reagera på signaler från den yttre miljön genom kemiska receptorer på membranet och ger förankringsställen för cytoskeletala filament.

När det gäller eukaryota celler deltar den också i upprättandet av inre avdelningar och organeller med specifika metaboliska funktioner.

Proteins funktion i membranet

Det finns olika membranproteiner med specifika funktioner, bland vilka vi kan nämna:

• Enzymer som katalyserar (påskyndar) kemiska reaktioner,
• Membranreceptorer involverade i igenkänningen och bindningen av signalmolekyler (såsom hormoner),
• Ämne transporterar proteiner genom membranet (mot cytosolen och från det till utsidan av cellen). Dessa upprätthåller en elektrokemisk gradient tack vare transporten av joner.

Det yttre kolhydratskalets funktion

Kolhydrater eller glykolipider deltar i vidhäftningen av celler till varandra och i processen för igenkänning och interaktion av cellmembranet med molekyler såsom antikroppar, hormoner och virus.

referenser

1. Bolsaver, SR, Hyams, JS, Shephard, EA, White HA och Wiedemann, CG (2003). Cellbiologi, en kort kurs. Andra upplagan. Wiley-Liss s. 535.
2. Engelman, D. (2005). Membran är mer mosaik än vätska. Nature 438 (7068), 578-580. doi: 10.1038 / nature04394
3. Nicolson, GL (2014). Den vätske-mosaiska modellen för membranstruktur. Fortfarande relevant för att förstå strukturen, funktionen och dynamiken hos biologiska membran efter mer än 40 år. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes, 1838 (6), 1451-1466. doi: 10.1016 / j.bbamem.2013.10.019
4. Raven, J. (2002). Biologi. Sjätte upplagan. MGH. s. 1239.
5. Singer, SJ och Nicolson, GL (1972). Den flytande mosaikmodellen för cellmembranens struktur. Science, 175 (4023), 720-731. doi: 10.1126 / science.175.4023.720