HVA ER DEN FLYTENDE MOSAIKKMODELLEN? - BIOLOGI - 2025

Den flytende mosaikkmodellen sier at cellemembraner eller biomembraner er dynamiske strukturer som presenterer fluiditet av deres forskjellige molekylkomponenter, som kan bevege seg sideveis. Det vil si at disse komponentene er i bevegelse og ikke statiske, som tidligere antatt.

Denne modellen ble oppdratt av S. Jonathan Singer og Garth. L. Nicolson i 1972 og i dag er allment akseptert av det vitenskapelige samfunnet. Alle celler er inneholdt av en cellemembran med særtrekk i dens konstitusjon og funksjon.

Figur 1. Diagram over den flytende mosaikkmodellen. Kilde: Av LadyofHats Mariana Ruiz, oversettelse Pilar Saenz, via Wikimedia Commons

Denne membranen definerer grensene for cellen, og tillater eksistensen av forskjeller mellom cytosol (eller celleinnredning) og det ytre miljø. I tillegg regulerer det utvekslingen av stoffer mellom cellen og utsiden.

I eukaryote celler definerer indre membraner også rom og organeller med forskjellige funksjoner, for eksempel mitokondrier, kloroplaster, kjernekonvolutten, endoplasmatisk retikulum, Golgi-apparatet, blant andre.

Struktur av cellemembranen

alminnelig

Cellemembranen består av en struktur som er ugjennomtrengelig for vannoppløselige molekyler og ioner mellom 7 og 9 nanometer tykke. Det blir observert i elektronmikrofotografier som en kontinuerlig og tynn dobbelt linje som omgir cellens cytoplasma.

Membranen er sammensatt av et fosfolipid dobbeltlag, med proteiner innebygd i hele strukturen og anordnet på overflaten.

Videre inneholder den karbohydratmolekyler på begge overflater (indre og eksterne), og for eukaryote dyreceller har den også kolesterolmolekyler ispedd i dobbeltlaget.

Fosfolipid dobbeltlag

Fosfolipider er amfipatiske molekyler som har en hydrofil ende - ende på vann - og en annen hydrofob - som avviser vann.

Det fosfolipid-dobbeltlaget som utgjør cellemembranen har hydrofobe (apolare) kjeder anordnet mot det indre av membranen og hydrofile (polare) ender lokalisert mot det ytre miljø.

Dermed blir hodene til fosfatgruppene av fosfolipider eksponert på den ytre overflaten av membranen.

Husk at både det ytre miljøet og det indre eller cytosol er vandig. Dette påvirker arrangementet av fosfolipid-dobbeltlaget med dets polare deler som samvirker med vann og dets hydrofobe deler som danner den indre matrisen til membranen.

kolesterol

I membranen til eukaryote dyreceller finnes kolesterolmolekyler innebygd i de hydrofobe halene til fosfolipider.

Disse molekylene finnes ikke i membranene til prokaryote celler, noen protister, planter og sopp.

Integrerte membran- eller transmembranproteiner

Innflettet i fosfolipid-dobbeltlaget er integrerte membranproteiner.

Disse samvirker ikke-kovalent gjennom deres hydrofobe deler og med lipid-dobbeltlaget, og lokaliserer deres hydrofile ender mot det ytre vandige mediet.

Konfigurasjon av membranproteiner

De kan ha en enkel stangformet konfigurasjon, med en brettet hydrofob alfa-helix innebygd i membranens indre, og med hydrofile deler som strekker seg sideveis.

De kan også presentere en større konfigurasjon, kugleformet type og med en kompleks tertiær eller kvartær struktur.

Sistnevnte krysser vanligvis cellemembranen flere ganger med sine segmenter av gjentatte alfa-helikser anordnet i en sikksakk gjennom lipid-dobbeltlaget.

Porer i membraner

Noen av disse kuleproteinene har hydrofile indre deler, og danner kanaler eller porer gjennom hvilke utvekslingen av polare stoffer skjer fra utsiden av cellen til cytosol og omvendt.

Perifere proteiner

På overflaten av cellemembranens cytoplasmatiske ansikt er det perifere membranproteiner, knyttet til de utstikkende delene av noen integrerte proteiner.

Disse proteiner trenger ikke gjennom den hydrofobe kjernen i lipid-dobbeltlaget.

Karbohydratdeksel

Det er karbohydratmolekyler på begge overflater av membranen.

Spesielt presenterer den ytre overflaten av membranen en overflod av glykolipider. Korte kjeder med karbohydrater sees også utsatte og kovalent festet til utstående proteindeler, kalt glykoproteiner.

Cellemembranfluiditet

Mettet versus umettet fettsyreforhold

Membranens fluiditet avhenger hovedsakelig av forholdet mellom mettede og umettede fettsyrefosfolipider. Denne membranfluiditeten synker når andelen mettede fettsyrkjede fosfolipider øker i forhold til de umettede.

Dette skyldes det faktum at samholdet mellom de lange og enkle kjeder av mettede fettsyrer er høyere, sammenlignet med samholdet mellom de korte og umettede kjedene av umettede fettsyrer.

Jo større samhørighet mellom dens molekylkomponenter, jo mindre væske vil membranen presentere.

kolesterol

Kolesterolmolekylene samvirker gjennom sine stive ringer med hydrokarbonkjedene i lipider, og øker stivheten til membranen og reduserer dens permeabilitet.

I membranene til de fleste eukaryote celler, der det er en relativt høy konsentrasjon av kolesterol, forhindrer det at karbonkjedene binder seg ved lave temperaturer. Dette sørger for frysing av membranen ved lave temperaturer.

Spesielle funksjoner

De forskjellige cellemembranene presenterer særegenheter i deres mengde og type proteiner og karbohydrater, så vel som i forskjellige eksisterende lipider.

Disse egenskapene er assosiert med spesifikke mobilfunksjoner.

Det er ikke bare konstitutive forskjeller mellom membranene til eukaryote og prokaryote celler, og mellom organene, men også mellom regioner med den samme membranen.

Cellemembranfunksjon

alminnelig

Cellemembranen avgrenser cellen og lar den opprettholde en stabil tilstand i cytosolen, forskjellig fra den i det ytre miljø. Dette gjennom aktiv og passiv regulering av passering av stoffer (vann, ioner og metabolitter) gjennom hverandre, og opprettholder det elektrokjemiske potensialet som er nødvendig for cellefunksjonen.

Det lar også cellen reagere på signaler fra det ytre miljø gjennom kjemiske reseptorer på membranen og gir forankringssteder for cytoskeletale filamentene.

Når det gjelder eukaryote celler, deltar den også i etablering av indre rom og organeller med spesifikke metabolske funksjoner.

Funksjon av proteiner i membranen

Det er forskjellige membranproteiner med spesifikke funksjoner, som vi kan nevne:

• Enzymer som katalyserer (fremskynder) kjemiske reaksjoner,
• Membranreseptorer involvert i gjenkjennelse og binding av signalmolekyler (for eksempel hormoner),
• Stoff transporterer proteiner gjennom membranen (mot cytosol og fra den til utsiden av cellen). Disse opprettholder en elektrokjemisk gradient takket være transport av ioner.

Funksjonen til det ytre karbohydratskallet

Karbohydrater eller glykolipider deltar i vedheft av celler til hverandre og i prosessen med å gjenkjenne og samvirke cellemembranen med molekyler som antistoffer, hormoner og virus.

referanser

1. Bolsaver, SR, Hyams, JS, Shephard, EA, White HA og Wiedemann, CG (2003). Cellebiologi, et kort kurs. Andre utgave. Wiley-Liss s. 535.
2. Engelman, D. (2005). Membraner er mer mosaikk enn væske. Naturen 438 (7068), 578-580. doi: 10.1038 / nature04394
3. Nicolson, GL (2014). Den væske-mosaiske modellen av membranstruktur. Fortsatt relevant for å forstå strukturen, funksjonen og dynamikken til biologiske membraner etter mer enn 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. Sjette utgave. MGH. s. 1239.
5. Singer, SJ og Nicolson, GL (1972). Fluid Mosaic Model of Structure of Cell Membranes. Science, 175 (4023), 720-731. doi: 10.1126 / science.175.4023.720