MIKÄ ON NESTEMÄINEN MOSAIIKKIMALLI? - BIOLOGIA - 2026

Neste mosaiikki malli todetaan, että solukalvot tai biomembraanien ovat dynaamisia rakenteita, jotka esillä oleva juoksevuuden niiden eri molekyylipainon komponentteja, jotka voivat liikkua sivusuunnassa. Toisin sanoen nämä komponentit ovat liikkeessä eivätkä staattisia, kuten aiemmin uskottiin.

Tämän mallin nostivat esiin S. Jonathan Singer ja Garth. L. Nicolson vuonna 1972, ja tiedeyhteisö on tänään hyväksynyt sen laajasti. Kaikki solut sisältyy solukalvoon, jonka rakenteessa ja toiminnassa on erityispiirteitä.

Kuva 1. Kaavio neste mosaiikkimallista. Lähde: LadyofHats Mariana Ruiz, käännös Pilar Saenz, Wikimedia Commonsin kautta

Tämä kalvo määrittelee solun rajat sallimalla erojen esiintymisen sytosolin (tai solun sisäosan) ja ulkoisen ympäristön välillä. Lisäksi se säätelee aineiden vaihtoa solun ja ulkopuolen välillä.

Eukaryoottisoluissa sisäiset membraanit määrittelevät myös osastoja ja organelleja, joilla on erilaiset toiminnot, kuten mitokondriat, kloroplastit, ydinverho, endoplasmainen retikulum, Golgi-laite.

Solukalvon rakenne

ylimalkainen toteamus

Solumembraani koostuu rakenteesta, joka on läpäisemätön vesiliukoisille molekyyleille ja ioneille, joiden paksuus on 7 - 9 nanometriä. Se havaitaan elektronimikrokuvissa jatkuvana ohuena kaksoisviivana, joka ympäröi solusytoplasmaa.

Kalvo koostuu fosfolipidikerroksesta, jonka proteiinit on upotettu koko rakenteeseensa ja järjestetty pintaan.

Lisäksi se sisältää hiilihydraattimolekyylejä molemmilla pinnoilla (sisäinen ja ulkoinen) ja eukaryoottisten eläinsolujen tapauksessa siinä on myös kolesterolimolekyylejä, jotka ovat jakautuneet kaksikerroksessa.

Fosfolipidien kaksikerros

Fosfolipidit ovat amfipaattisia molekyylejä, joilla on hydrofiilinen pää - pää veteen - ja toinen hydrofobinen -, joka hylkää vettä.

Solukalvon muodostavassa fosfolipidikaksoiskerroksessa on hydrofobiset (apolaariset) ketjut, jotka on järjestetty kalvon sisäosaa kohti, ja hydrofiiliset (polaariset) päät, jotka sijaitsevat kohti ulkoista ympäristöä.

Siten fosfolipidien fosfaattiryhmien päät paljastetaan kalvon ulkopinnalla.

Muista, että sekä ulkoinen ympäristö että sisäinen tai sytosoli ovat vesipitoisia. Tämä vaikuttaa fosfolipidikaksoiskerroksen järjestelyyn sen polaaristen osien ollessa vuorovaikutuksessa veden kanssa ja sen hydrofobiset osat muodostavat kalvon sisäisen matriisin.

Kolesteroli

Eukaryoottisten eläinsolujen kalvossa kolesterolimolekyylejä on upotettu fosfolipidien hydrofobisiin häkkeihin.

Näitä molekyylejä ei löydy prokaryoottisten solujen, joidenkin protistien, kasvien ja sienten membraaneista.

Integroidut kalvo- tai kalvon läpäisevät proteiinit

Fosfolipidikaksokerroksen sisällä hajotetut ovat kiinteitä membraaniproteiineja.

Nämä ovat vuorovaikutuksessa ei-kovalenttisesti hydrofobisten osiensa kanssa lipidikaksoiskerroksen kanssa, sijoittaen niiden hydrofiiliset päät kohti ulkoista vesiväliainetta.

Kalvoproteiinien konfiguraatio

Niillä voi olla yksinkertainen sauvanmuotoinen kokoonpano, jossa on taitettu hydrofobinen alfa-helix upotettuna kalvon sisäpuolelle ja hydrofiiliset osat ulottuvat sivuille.

Ne voivat myös esittää suuremman kokoonpanon, globaalia tyyppiä ja monimutkaisella tertiäärisellä tai kvaternäärisellä rakenteella.

Viimeksi mainitut yleensä ylittävät solukalvon useita kertoja toistuvien alfa-heeliksien segmenttiensä kanssa, jotka on järjestetty siksakiin lipidikaksoiskerroksen läpi.

Huokoset kalvoissa

Jotkut näistä globaaleista proteiineista edustavat hydrofiilisiä sisäosia, muodostaen kanavia tai huokosia, joiden läpi polaaristen aineiden vaihto tapahtuu solun ulkopuolelta sytosoliin ja päinvastoin.

Perifeeriset proteiinit

Solukalvon sytoplasmisen pinnan pinnalla on perifeerisiä membraaniproteiineja, jotka on kytketty joidenkin integraalisten proteiinien ulkoneviin osiin.

Nämä proteiinit eivät tunkeudu lipidikaksoiskerroksen hydrofobiseen ytimeen.

Hiilihydraattipeite

Kalvon molemmilla pinnoilla on hiilihydraattimolekyylejä.

Erityisesti membraanin ulkopinnalla on runsaasti glykolipidejä. Lyhyet hiilihydraattiketjut nähdään myös alttiina ja kovalenttisesti kiinnittyneinä ulkoneviin proteiiniosiin, nimeltään glykoproteiineja.

Solukalvon juoksevuus

Tyydyttyneiden ja tyydyttymättömien rasvahappojen suhde

Kalvon juoksevuus riippuu pääasiassa läsnä olevien tyydyttyneiden ja tyydyttymättömien rasvahappojen fosfolipidien suhteesta. Tämä membraanin juoksevuus vähenee, kun tyydyttyneiden rasvahappoketjujen fosfolipidien osuus kasvaa tyydyttymättömien suhteen.

Tämä johtuu tosiasiasta, että tyydyttyneiden rasvahappojen pitkien ja yksinkertaisten ketjujen välinen koheesio on suurempi verrattuna tyydyttymättömien rasvahappojen lyhyiden ja tyydyttymättömien ketjujen yhteenkuuluvuuteen.

Mitä suurempi koheesio sen molekyylikomponenttien välillä on, sitä vähemmän nestettä membraani tuottaa.

Kolesteroli

Kolesterolimolekyylit ovat vuorovaikutuksessa jäykien renkaidensa kanssa lipidien hiilivetyketjujen kanssa, lisäämällä membraanin jäykkyyttä ja vähentämällä niiden läpäisevyyttä.

Useimpien eukaryoottisolujen kalvoissa, joissa kolesterolin pitoisuus on suhteellisen korkea, se estää hiiliketjuja sitoutumasta alhaisissa lämpötiloissa. Tämä mahdollistaa kalvon jäätymisen alhaisissa lämpötiloissa.

Lisäominaisuudet

Eri tyyppisissä solumembraaneissa on erityispiirteitä niiden määrissä ja proteiinien ja hiilihydraattien tyypissä sekä olemassa olevien lipidien moninaisuudessa.

Nämä erityispiirteet liittyvät tiettyihin solutoimintoihin.

Ei vain konstitutiivisia eroja eukaryoottisten ja prokaryoottisten solujen ja organelien membraanien välillä, mutta myös saman kalvon alueiden välillä.

Solukalvon toiminta

ylimalkainen toteamus

Solumembraani rajaa solun ja sallii sen ylläpitää vakaata tilaa sytosolissa, erilaista kuin ulkoisessa ympäristössä. Tämä säätelee aktiivisesti ja passiivisesti aineiden (vesi, ionit ja metaboliitit) kulkua toistensa läpi, pitäen yllä solujen toiminnan kannalta tarpeelliset sähkökemialliset potentiaalit.

Se antaa solun myös mahdollisuuden reagoida ulkoisen ympäristön signaaleihin kalvon kemiallisten reseptoreiden kautta ja tarjoaa ankkurointikohdat sytoskeletaalisille filamenteille.

Eukaryoottisolujen tapauksessa se osallistuu myös sisäisten osastojen ja organellojen perustamiseen, joilla on erityisiä metabolisia toimintoja.

Proteiinien toiminta kalvossa

On olemassa erilaisia ​​membraaniproteiineja, joilla on spesifiset toiminnot, joista voidaan mainita:

• Entsyymit, jotka katalysoivat (nopeuttavat) kemiallisia reaktioita,
• Membraanireseptorit, jotka osallistuvat signalointimolekyylien (kuten hormonien) tunnistamiseen ja sitoutumiseen,
• Aine kuljettaa proteiineja kalvon läpi (kohti sytosolia ja siitä solun ulkopuolelle). Ne ylläpitävät sähkökemiallista gradienttia ionien kuljetuksen ansiosta.

Ulomman hiilihydraattikuoren toiminta

Hiilihydraatit tai glykolipidit osallistuvat solujen tarttumiseen toisiinsa sekä solukalvon tunnistamis- ja vuorovaikutusprosessiin molekyylien kuten vasta-aineiden, hormonien ja virusten kanssa.

Viitteet

1. Bolsaver, SR, Hyams, JS, Shephard, EA, White HA ja Wiedemann, CG (2003). Solubiologia, lyhyt kurssi. Toinen painos. Wiley-Liss, s. 535.
2. Engelman, D. (2005). Kalvot ovat enemmän mosaiikkisia kuin nestemäisiä. Nature 438 (7068), 578-580. doi: 10.1038 / luonto04394
3. Nicolson, GL (2014). Kalvorakenteen fluidi-mosaiikkimalli. Edelleen olennainen biologisten kalvojen rakenteen, toiminnan ja dynamiikan ymmärtämiseksi yli 40 vuoden jälkeen. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes, 1838 (6), 1451 - 1446. doi: 10.1016 / j.bbamem.2013.10.019
4. Raven, J. (2002). Biologia. Kuudes painos. MGH. s. 1239.
5. Singer, SJ ja Nicolson, GL (1972). Solumembraanien rakenteen nestemäinen mosaiikkimalli. Science, 175 (4023), 720-731. doi: 10.1126 / tiede.175.4023.720