ŠTO JE MODEL TEKUĆEG MOZAIKA? - BIOLOGIJA - 2025

Model tekućeg mozaika kaže da su stanične membrane ili biomembrane dinamičke strukture koje predstavljaju fluidnost njihovih različitih molekularnih komponenti koje se mogu kretati bočno. Odnosno, te su komponente u pokretu, a nisu statične, kao što se ranije vjerovalo.

Ovaj su model podigli S. Jonathan Singer i Garth. L. Nicolson 1972. i danas je široko prihvaćena od strane znanstvene zajednice. Sve stanice sadržavaju stanične membrane s osobinama u njihovoj tvorevini i funkciji.

Slika 1. Dijagram modela fluidnog mozaika Izvor: Autor LadyofHats Mariana Ruiz, prijevod Pilar Saenz, s Wikimedia Commons

Ova membrana definira granice stanice, omogućujući postojanje razlika između citosola (ili unutrašnjosti stanice) i vanjskog okruženja. Pored toga, regulira razmjenu tvari između stanice i izvana.

U eukariotskim stanicama, unutarnje membrane također određuju odjeljke i organele s različitim funkcijama, poput mitohondrija, kloroplasta, nuklearne ovojnice, endoplazmatskog retikuluma, Golgijevog aparata, između ostalih.

Struktura stanične membrane

Općenitosti

Stanična membrana sastoji se od strukture koja je nepropusna za topive u vodi molekule i ione debljine 7 do 9 nanometara. U elektronskim fotomikrografijama promatraju se kao kontinuirana i tanka dvostruka linija koja okružuje staničnu citoplazmu.

Membrana je sastavljena od fosfolipidnog dvosloja, a proteini su ugrađeni u cijelu strukturu i raspoređeni na površini.

Nadalje, on sadrži molekule ugljikohidrata na obje površine (unutarnje i vanjske), a u slučaju eukariotskih životinjskih stanica, također ima i molekule kolesterola isprepletene unutar dvosloja.

Fosfolipidni dvoslojni

Fosfolipidi su amfipatske molekule koje imaju hidrofilni kraj - kraj vode -, a drugi hidrofobni - koji odbija vodu -.

Fosfolipidni dvoslojni sloj koji čini staničnu membranu ima hidrofobne (apolarne) lance smještene prema unutrašnjosti membrane i hidrofilne (polarne) krajeve smještene prema vanjskom okruženju.

Tako su glave fosfatnih skupina fosfolipida izložene na vanjskoj površini membrane.

Upamtite da su i vanjsko okruženje i unutarnji ili citosol vodeni. To utječe na raspored dvostrukog sloja fosfolipida s njegovim polarnim dijelovima koji međusobno djeluju s vodom i njenim hidrofobnim dijelovima formirajući unutarnji matriks membrane.

Kolesterol

U membrani eukariotskih životinjskih stanica nalaze se molekule kolesterola ugrađene u hidrofobne repove fosfolipida.

Te se molekule ne nalaze u membranama prokariotskih stanica, nekim protistima, biljkama i gljivama.

Integralne membrane ili transmembranski proteini

U fosfolipidni dvoslojni sloj integrirani su proteini membrane.

Oni djeluju nekovalentno kroz svoje hidrofobne dijelove, s lipidnim dvoslojem, smještajući svoje hidrofilne krajeve prema vanjskom vodenom mediju.

Konfiguracija proteina membrane

Mogu imati jednostavnu konfiguraciju u obliku štapa, sa presavijenom hidrofobnom alfa spiralom ugrađenom u unutrašnjost membrane i s hidrofilnim dijelovima koji se protežu na strane.

Također mogu predstavljati veću konfiguraciju, globularnog tipa i sa složenom tercijarnom ili kvaternarnom strukturom.

Potonji obično nekoliko puta presijecaju staničnu membranu sa svojim segmentima ponovljenih alfa-spirala smještenih u cikcaku kroz lipidni sloj.

Pore ​​u membranama

Neki od tih globularnih proteina predstavljaju hidrofilne unutarnje dijelove, tvoreći kanale ili pore kroz koje dolazi do razmjene polarnih tvari s vanjske strane stanice u citosol i obrnuto.

Periferni proteini

Na površini citoplazmatskog lica stanične membrane nalaze se bjelančevine periferne membrane povezane s izbočenim dijelovima nekih integralnih proteina.

Ti proteini ne prodiru u hidrofobnu jezgru lipidnog sloja.

Poklopac ugljikohidrata

Na obje površine membrane nalaze se molekule ugljikohidrata.

Naročito, vanjska površina membrane predstavlja obilje glikolipida. Kratki lanci ugljikohidrata također se vide izloženi i kovalentno vezani za izbočene dijelove proteina, zvane glikoproteini.

Fluidnost stanične membrane

Omjer zasićenih naspram nezasićenih masnih kiselina

Fluidnost membrane ovisi uglavnom o omjeru zasićenih i nezasićenih fosfolipida masnih kiselina. Ova fluidnost membrane opada kako se povećava udio zasićenih fosfolipida lanac masnih kiselina u odnosu na nezasićene.

To je zbog činjenice da je kohezija između dugačkih i jednostavnih lanaca zasićenih masnih kiselina veća u odnosu na koheziju između kratkih i nezasićenih lanaca nezasićenih masnih kiselina.

Što je veća kohezija između njegovih molekularnih komponenti, to će membrana imati manje tekućine.

Kolesterol

Molekule kolesterola međusobno djeluju kroz krute krugove s ugljikovodičnim lancima lipida, povećavajući krutost membrane i smanjujući propusnost iste.

U membranama većine eukariotskih stanica, gdje je relativno visoka koncentracija kolesterola, on sprečava vezanje ugljikovih lanaca na niskim temperaturama. To osigurava smrzavanje membrane na niskim temperaturama.

Posebne značajke

Različite vrste staničnih membrana predstavljaju osobitosti u njihovoj količini i vrsti proteina i ugljikohidrata, kao i u raznovrsnosti postojećih lipida.

Te su posebnosti povezane sa specifičnim staničnim funkcijama.

Ne postoje samo konstitutivne razlike između membrane eukariotskih i prokariotskih stanica i između organela, već i između regija iste membrane.

Funkcija stanične membrane

Općenitosti

Stanična membrana ograničava stanicu i omogućava joj da održava stabilno stanje u citosolu, različito od onog u vanjskom okruženju. To se aktivnom i pasivnom regulacijom prolaska tvari (vode, iona i metabolita) međusobno, održavajući elektrokemijski potencijal potreban za staničnu funkciju.

Također omogućuje stanici da reagira na signale iz vanjskog okruženja putem kemijskih receptora na membrani i osigurava sidrišta za citoskeletne niti.

U slučaju eukariotskih stanica, ona također sudjeluje u uspostavljanju unutarnjih odjeljaka i organela sa specifičnim metaboličkim funkcijama.

Djelovanje proteina u membrani

Postoje različiti membranski proteini sa specifičnim funkcijama, među kojima možemo spomenuti:

• Enzimi koji kataliziraju (ubrzavaju) kemijske reakcije,
• Membranski receptori uključeni u prepoznavanje i vezanje signalnih molekula (poput hormona),
• Tvari prevoze proteine ​​kroz membranu (prema citosolu i od njega prema vanjskoj strani stanice). Oni održavaju elektrokemijski gradijent zahvaljujući transportu iona.

Djelovanje vanjske ljuske ugljikohidrata

Ugljikohidrati ili glikolipidi sudjeluju u prianjanju stanica jedna na drugu i u procesu prepoznavanja i interakcije stanične membrane s molekulama poput antitijela, hormona i virusa.

Reference

1. Bolsaver, SR, Hyams, JS, Shephard, EA, White HA i Wiedemann, CG (2003). Stanična biologija, kratki tečaj. Drugo izdanje. Wiley-Liss pp 535.
2. Engelman, D. (2005). Membrane su više mozaične od tekućine. Priroda 438 (7068), 578-580. doi: 10.1038 / priroda04394
3. Nicolson, GL (2014). Fluidno-mozaični model strukture membrane. Još uvijek važan za razumijevanje strukture, funkcije i dinamike bioloških membrana nakon više od 40 godina. Biochimica i Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes, 1838 (6), 1451-1466. doi: 10.1016 / j.bbamem.2013.10.019
4. Raven, J. (2002). Biologija. Šesto izdanje. MGH. pp. 1239.
5. Singer, SJ i Nicolson, GL (1972). Tekući mozaični model strukture staničnih membrana. Znanost, 175 (4023), 720-731. doi: 10.1126 / znanost.175.4023.720