CARE ESTE MODELUL DE MOZAIC FLUID? - BIOLOGIE - 2025

Modelul de mozaic fluid afirmă că membranele celulare sau biomembranele sunt structuri dinamice care prezintă fluiditatea componentelor lor moleculare diferite, care se pot deplasa lateral. Adică aceste componente sunt în mișcare și nu sunt statice, așa cum se credea anterior.

Acest model a fost ridicat de S. Jonathan Singer și Garth. L. Nicolson în 1972 și astăzi este acceptat pe scară largă de comunitatea științifică. Toate celulele sunt conținute de o membrană celulară cu particularități în constituirea și funcția sa.

Figura 1. Schema modelului de mozaic fluid. Sursa: De LadyofHats Mariana Ruiz, traducere Pilar Saenz, prin Wikimedia Commons

Această membrană definește limitele celulei, permițând existența unor diferențe între citosol (sau interiorul celulei) și mediul extern. În plus, reglează schimbul de substanțe între celulă și exterior.

În celulele eucariote, membranele interne definesc, de asemenea, compartimente și organele cu diferite funcții, cum ar fi mitocondrii, cloroplaste, învelișul nuclear, reticulul endoplasmatic, aparatul Golgi, printre altele.

Structura membranei celulare

generalități

Membrana celulară este formată dintr-o structură impermeabilă pentru molecule solubile în apă și ioni între 7 și 9 nanometri grosimi. Se observă în fotomicrografele electronilor ca o linie dublă continuă și subțire care înconjoară citoplasma celulară.

Membrana este compusă dintr-o stratură fosfolipidică, cu proteine ​​încorporate în întreaga structură și dispuse la suprafață.

Mai mult, conține molecule de carbohidrați pe ambele suprafețe (interne și externe), iar în cazul celulelor animale eucariote, acesta are, de asemenea, molecule de colesterol intercalate în stratul stratificat.

Dublu strat de fosfolipide

Fosfolipidele sunt molecule amfipatice care au un capăt hidrofil - un capăt al apei - și o altă hidrofobă - care respinge apa -.

Stratul fosfolipidic care formează membrana celulară are lanțuri hidrofobe (apolare) dispuse spre interiorul membranei și capete hidrofile (polare) localizate către mediul extern.

Astfel, capetele grupărilor fosfatice ale fosfolipidelor sunt expuse pe suprafața exterioară a membranei.

Nu uitați că atât mediul extern, cât și cel intern sau citosol, sunt apoase. Aceasta influențează dispunerea stratului dublu fosfolipid cu părțile sale polare care interacționează cu apa și părțile sale hidrofobe formând matricea internă a membranei.

Colesterol

În membrana celulelor animale eucariote, moleculele de colesterol se găsesc înglobate în cozile hidrofobe ale fosfolipidelor.

Aceste molecule nu se găsesc în membranele celulelor procariote, la unii protiști, plante și ciuperci.

Proteine ​​integrale cu membrană sau transmembrană

Intersersate în stratul fosfolipidic sunt proteine ​​integrale ale membranei.

Acestea interacționează non-covalent prin părțile lor hidrofobe, cu stratul lipidic, localizând capetele hidrofile către mediul apos extern.

Configurarea proteinelor de membrană

Ele pot avea o configurație simplă în formă de tijă, cu o helixă alfa hidrofobă pliată încorporată în interiorul membranei și cu porțiuni hidrofile care se extind pe părțile laterale.

De asemenea, pot prezenta o configurație mai mare, de tip globular și cu o structură terțiară sau cuaternară complexă.

Acestea din urmă traversează de obicei membrana celulară de mai multe ori cu segmentele lor de elicele alfa repetate dispuse într-un zig-zag prin bicapa lipidică.

Pori în membrane

Unele dintre aceste proteine ​​globulare prezintă porțiuni interioare hidrofile, formând canale sau pori prin care schimbul de substanțe polare are loc din exteriorul celulei până la citosol și invers.

Proteine ​​periferice

Pe suprafața feței citoplasmatice a membranei celulare, există proteine ​​de membrană periferică, legate de părțile proeminente ale unor proteine ​​integrale.

Aceste proteine ​​nu pătrund în miezul hidrofob al stratului lipidic.

Capac de carbohidrați

Există molecule de carbohidrați pe ambele suprafețe ale membranei.

În special, suprafața exterioară a membranei prezintă o abundență de glicolipide. Lanțurile scurte de carbohidrați sunt, de asemenea, văzute expuse și atașate covalent la părțile proeminente de proteine, numite glicoproteine.

Fluiditatea membranei celulare

Raportul de acizi grași saturați sau nesaturați

Fluiditatea membranei depinde în principal de raportul dintre fosfolipidele din acizii grași saturați și nesaturați. Această fluiditate a membranei scade pe măsură ce proporția de fosfolipide ale lanțului de acizi grași saturați crește în raport cu cele nesaturate.

Acest lucru se datorează faptului că coeziunea dintre lanțurile lungi și simple ale acizilor grași saturați este mai mare, în comparație cu coeziunea dintre lanțurile scurte și nesaturate ale acizilor grași nesaturați.

Cu cât coeziunea dintre componentele sale moleculare este mai mare, cu atât membrana va fi mai mică.

Colesterol

Moleculele de colesterol interacționează prin inelele lor rigide cu lanțurile de hidrocarburi ale lipidelor, crescând rigiditatea membranei și scăzând permeabilitatea acesteia.

În membranele majorității celulelor eucariote, unde există o concentrație relativ ridicată de colesterol, împiedică lanțurile de carbon să se lege la temperaturi scăzute. Aceasta asigură înghețarea membranei la temperaturi scăzute.

Caracteristici speciale

Diferitele tipuri de membrane celulare prezintă particularități în cantitatea și tipul lor de proteine ​​și carbohidrați, precum și în varietatea lipidelor existente.

Aceste particularități sunt asociate cu funcții celulare specifice.

Există nu numai diferențe constitutive între membranele celulelor eucariote și procariote și între cele ale organelelor, dar și între regiunile aceleiași membrană.

Funcția membranei celulare

generalități

Membrana celulară delimitează celula și îi permite să mențină o stare stabilă în citosol, diferită de cea a mediului extern. Aceasta, prin reglarea activă și pasivă a trecerii substanțelor (apă, ioni și metaboliți) una prin cealaltă, menținând potențialul electrochimic necesar funcției celulare.

De asemenea, permite celulei să răspundă la semnalele din mediul extern prin intermediul receptorilor chimici de pe membrană și oferă site-uri de ancorare pentru filamentele citoscheletale.

În cazul celulelor eucariote participă și la stabilirea compartimentelor interne și a organelelor cu funcții metabolice specifice.

Funcția proteinelor din membrană

Există diferite proteine ​​de membrană cu funcții specifice, printre care putem menționa:

• Enzimele care catalizează (accelerează) reacțiile chimice,
• Receptorii membranei implicați în recunoașterea și legarea moleculelor de semnalizare (cum ar fi hormoni),
• Substanța transportă proteinele prin membrană (spre citosol și de la ea către exteriorul celulei). Acestea mențin un gradient electrochimic datorită transportului de ioni.

Funcția cojii exterioare de carbohidrați

Carbohidrații sau glicolipidele participă la adeziunea celulelor între ele și în procesul de recunoaștere și interacțiune a membranei celulare cu molecule precum anticorpi, hormoni și viruși.

Referințe

1. Bolsaver, SR, Hyams, JS, Shephard, EA, White HA și Wiedemann, CG (2003). Biologie celulară, un curs scurt. A doua editie. Wiley-Liss pp. 535.
2. Engelman, D. (2005). Membranele sunt mai mozaic decât fluid. Nature 438 (7068), 578-580. doi: 10.1038 / nature04394
3. Nicolson, GL (2014). Modelul fluid-mozaic al structurii membranelor. Încă relevant pentru înțelegerea structurii, funcției și dinamicii membranelor biologice după mai bine de 40 de ani. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes, 1838 (6), 1451-1466. doi: 10.1016 / j.bbamem.2013.10.019
4. Raven, J. (2002). Biologie. Ediția a șasea. MGH. p. 1239.
5. Singer, SJ și Nicolson, GL (1972). Modelul fluid mozaic al structurii membranelor celulare. Știință, 175 (4023), 720-731. doi: 10.1126 / știință.175.4023.720