КОЈИ ЈЕ МОДЕЛ ТЕЧНОГ МОЗАИКА? - БИОЛОГИЈА - 2025

Модел течног мозаика каже да су ћелијске мембране или биомембране динамичке структуре које представљају флуидност њихових различитих молекуларних компоненти које се могу кретати бочно. Односно, ове компоненте су у покрету, а нису статичне, као што се раније веровало.

Овај модел су подигли С. Јонатхан Сингер и Гартх. Л. Ницолсон 1972. године и данас је широко прихваћена од стране научне заједнице. Све ћелије садрже ћелијска мембрана са особинама у њеној конституцији и функцији.

Слика 1. Дијаграм модела течног мозаика Извор: Аутор ЛадиофХатс Мариана Руиз, превод Пилар Саенз, са Викимедиа Цоммонс

Ова мембрана дефинише границе ћелије, омогућавајући постојање разлика између цитосола (или унутрашњости ћелије) и спољног окружења. Поред тога, регулише размену материја између ћелије и споља.

У еукариотским ћелијама унутрашње мембране такође дефинишу преграде и органеле са различитим функцијама, као што су митохондрије, хлоропласти, нуклеарна овојница, ендоплазматски ретикулум, Голгијев апарат, између осталих.

Структура ћелијске мембране

Опћенитости

Ћелијска мембрана се састоји од структуре која је непропусна за водотопљиве молекуле и јоне дебљине 7 до 9 нанометара. На електронским фотомикрографијама се примећује као континуирана и танка двострука линија која окружује ћелијску цитоплазму.

Мембрана је састављена од фосфолипидног двослоја, са протеинима уграђеним у њену структуру и распоређеним на површини.

Надаље, садржи молекуле угљених хидрата са обе површине (унутрашње и спољашње), а у случају еукариотских животињских ћелија, такође има и молекуле холестерола измештене унутар двослоја.

Фосфолипид двослојно

Фосфолипиди су амфипатски молекули који имају хидрофилни крај - крај воде - и други хидрофобни - који одбија воду.

Фосфолипидни двослојни слој који чини ћелијску мембрану има хидрофобне (аполарне) ланце поредане према унутрашњости мембране и хидрофилне (поларне) крајеве смештене према спољашњем окружењу.

Тако су главе фосфатних група фосфолипида изложене на спољној површини мембране.

Запамтите да су и спољна средина и унутрашњи или цитосол водени. То утиче на распоред фосфолипидног двоструког слоја са његовим поларним деловима који у интеракцији са водом и њеним хидрофобним деловима формирају унутрашњу матрицу мембране.

Холестерол

У мембрани еукариотских животињских ћелија налазе се молекули холестерола уграђени у хидрофобне репове фосфолипида.

Ови молекули се не налазе у меморијама прокариотских ћелија, неким протистима, биљкама и гљивицама.

Интегрална мембрана или трансмембрански протеини

Инспирисани унутар фосфолипидног слоја су интегрални мембрански протеини.

Они интерактивно дјелују нековалентно преко својих хидрофобних дијелова, са липидним двослојем, смјештајући своје хидрофилне крајеве према вањском воденом медијуму.

Конфигурација протеина мембране

Могу имати једноставну конфигурацију у облику штапа, са пресавијеном хидрофобном алфа спиралијом уграђеном у унутрашњост мембране и са хидрофилним деловима који се пружају бочно.

Такође могу да представљају већу конфигурацију, глобуларног типа и са сложеном терцијарном или кватернарном структуром.

Они обично прелазе преко ћелијске мембране неколико пута са својим сегментима поновљених алфа-хеликоптера распоређених у цик-цаку кроз липидни слој.

Поре у мембранама

Неки од ових глобуларних протеина представљају хидрофилне унутрашње делове, формирајући канале или поре кроз које долази до размене поларних супстанци из спољашње ћелије у цитосол и обрнуто.

Периферни протеини

На површини цитоплазматског лица ћелијске мембране налазе се протеини периферне мембране, повезани са избоченим деловима неких интегралних протеина.

Ови протеини не продиру у хидрофобну језгру липидног слоја.

Поклопац угљених хидрата

Постоје молекули угљених хидрата на обе површине мембране.

Конкретно, спољна површина мембране представља обиље гликолипида. Такође се виде да су кратки ланци угљених хидрата изложени и ковалентно везани за избочене протеинске делове, зване гликопротеини.

Течност ћелије мембране

Омјер засићених наспрам незасићених масних киселина

Флуидност мембране зависи углавном од односа присутних засићених и незасићених фосфолипида масних киселина. Ова флуидност мембране опада како се повећава удио засићених фосфолипида у ланцу масних киселина у односу на незасићене.

То је због чињенице да је кохезија између дугачких и једноставних ланаца засићених масних киселина већа у односу на кохезију између кратких и незасићених ланаца незасићених масних киселина.

Што је већа кохезија између његових молекуларних компоненти, то ће мембрана имати мање течности.

Холестерол

Молекули холестерола међусобно делују кроз своје круте прстенове са угљениководоним ланцима липида, повећавајући крутост мембране и смањујући пропусност исте.

У мембранама већине еукариотских ћелија, где је релативно висока концентрација холестерола, он спречава да се ланци угљеника везују на ниским температурама. Ово омогућава замрзавање мембране на ниским температурама.

Специфичности

Различите врсте ћелијских мембрана представљају особине у њиховој количини и врсти протеина и угљених хидрата, као и у разноврсности постојећих липида.

Ове особине су повезане са специфичним ћелијским функцијама.

Не постоје само конститутивне разлике између мембрана еукариотских и прокариотских ћелија и између органела, већ и између подручја исте мембране.

Функција ћелијске мембране

Опћенитости

Ћелијска мембрана ограничава ћелију и омогућава јој да одржава стабилно стање у цитосолу, различито од оног у спољном окружењу. То се активном и пасивном регулацијом проласка супстанци (воде, јона и метаболита) међусобно, одржавајући електрохемијски потенцијал неопходан за функцију ћелије.

Такође омогућава ћелији да реагује на сигнале из спољашњег окружења путем хемијских рецептора на мембрани и пружа места за сидрење цитоскелетним влакнима.

У случају еукариотских ћелија, такође учествује у успостављању унутрашњих одељења и органела са специфичним метаболичким функцијама.

Функција протеина у мембрани

Постоје различити мембрански протеини са специфичним функцијама, међу којима можемо поменути:

• Ензими који катализирају (убрзавају) хемијске реакције,
• Мембрански рецептори укључени у препознавање и везање сигналних молекула (попут хормона),
• Супстанца транспортује протеине кроз мембрану (према цитосолу и из њега према спољашњем делу ћелије). Они одржавају електрохемијски градијент захваљујући транспорту јона.

Функција спољне љуске угљених хидрата

Угљикохидрати или гликолипиди учествују у адхезији ћелија једна уз другу и у процесу препознавања и интеракције ћелијске мембране са молекулима као што су антитела, хормони и вируси.

Референце

1. Болсавер, СР, Хиамс, ЈС, Схепхард, ЕА, Вхите ХА и Виедеманн, ЦГ (2003). Ћелијска биологија, кратак курс. Друго издање. Вилеи-Лисс стр. 535.
2. Енгелман, Д. (2005). Мембране су више мозаичне него течне. Природа 438 (7068), 578-580. дои: 10.1038 / природа04394
3. Ницолсон, ГЛ (2014). Флуидно-мозаични модел структуре мембране. Још увек је релевантно за разумевање структуре, функције и динамике биолошких мембрана после више од 40 година. Биоцхимица ет Биопхисица Ацта (ББА) - Биомембранес, 1838 (6), 1451-1466. дои: 10.1016 / ј.ббамем.2013.10.019
4. Равен, Ј. (2002). Биологија. Шесто издање. МГХ. пп 1239.
5. Сингер, СЈ и Ницолсон, ГЛ (1972). Флуидни мозаични модел структуре ћелијских мембрана. Наука, 175 (4023), 720-731. дои: 10.1126 / наука.175.4023.720