AKIŞKAN MOZAIK MODELI NEDIR? - BIYOLOJI - 2024

Sıvı mozaik modeli hücre membranları veya biyomembranlar dinamik yapılardır durumları yanal olarak hareket edebilir Farklı moleküler bileşenleri, mevcut akışkanlığı olduğu. Başka bir deyişle, bu bileşenler hareket halindedir ve daha önce sanıldığı gibi statik değildir.

Bu model S. Jonathan Singer ve Garth tarafından geliştirildi. L. Nicolson, 1972 ve bugün bilim camiası tarafından geniş çapta kabul görmektedir. Tüm hücreler, yapısında ve işlevinde belirli özelliklere sahip bir hücre zarı tarafından bulunur.

Şekil 1. Akışkan mozaik modelinin diyagramı. Kaynak: LadyofHats Mariana Ruiz, çeviri Pilar Saenz, Wikimedia Commons

Bu zar, sitozol (veya hücre içi) ile dış ortam arasında farklılıkların varlığına izin vererek hücrenin sınırlarını tanımlar. Ayrıca hücre ile dışarısı arasındaki madde değişimini düzenler.

Ökaryotik hücrelerde, iç zarlar ayrıca diğerlerinin yanı sıra mitokondri, kloroplastlar, nükleer zarf, endoplazmik retikulum, Golgi aygıtı gibi farklı işlevlere sahip bölmeleri ve organelleri tanımlar.

Hücre zarının yapısı

Genel konular

Hücre zarı, suda çözünür molekülleri ve 7-9 nanometre kalınlığındaki iyonları geçirmeyen bir yapıdan oluşur. Elektron fotomikrograflarında hücre sitoplazmasını çevreleyen sürekli ve ince bir çift çizgi olarak gözlenir.

Membran, yapısı boyunca gömülü ve yüzeyinde düzenlenmiş proteinlerle bir fosfolipid çift tabakadan oluşur.

Ayrıca, her iki yüzeyinde (iç ve dış) karbonhidrat molekülleri içerir ve ökaryotik hayvan hücrelerinde, çift tabakanın içine serpiştirilmiş kolesterol moleküllerine de sahiptir.

Fosfolipid çift tabakalı

Fosfolipidler, hidrofilik bir ucu -suya bir ucu- ve başka bir hidrofobik-suyu iten- amfipatik moleküllerdir.

Hücre zarını oluşturan fosfolipid çift tabakası, zarın içine doğru düzenlenmiş hidrofobik (apolar) zincirlere ve dış ortama doğru konumlanmış hidrofilik (polar) uçlara sahiptir.

Böylece, fosfolipidlerin fosfat gruplarının başları, zarın dış yüzeyinde açığa çıkar.

Hem dış ortamın hem de iç veya sitozolün sulu olduğunu unutmayın. Bu, fosfolipid çift tabakasının, suyla etkileşime giren polar kısımları ve membranın iç matrisini oluşturan hidrofobik kısımları ile düzenlenmesini etkiler.

Kolesterol

Ökaryotik hayvan hücrelerinin zarında, fosfolipidlerin hidrofobik kuyruklarında gömülü kolesterol molekülleri bulunur.

Bu moleküller prokaryotik hücrelerin, bazı protistlerin, bitkilerin ve mantarların zarlarında bulunmaz.

İntegral membran veya transmembran proteinleri

Fosfolipid çift tabakası içine serpiştirilmiş, integral membran proteinleridir.

Bunlar, hidrofobik kısımları vasıtasıyla, lipid çift tabakası ile kovalent olmayan bir şekilde etkileşime girerek hidrofilik uçlarını harici sulu ortama doğru konumlandırır.

Membran proteinlerinin konfigürasyonu

Membranın iç kısmına gömülü katlanmış bir hidrofobik alfa sarmallı ve yanlara uzanan hidrofilik kısımları olan basit bir çubuk şeklinde konfigürasyona sahip olabilirler.

Ayrıca daha büyük bir konfigürasyon, küresel tip ve karmaşık bir üçüncül veya dörtlü yapı sunabilirler.

İkincisi, lipid çift tabakası boyunca bir zikzak şeklinde düzenlenmiş tekrarlanan alfa helis segmentleri ile hücre zarını genellikle birkaç kez geçer.

Membranlardaki gözenekler

Bu küresel proteinlerin bazıları hidrofilik iç kısımlar sunar, polar maddelerin hücre dışından sitozole ve tersi yönde değişiminin gerçekleştiği kanallar veya gözenekler oluşturur.

Periferik proteinler

Hücre zarının sitoplazmik yüzünün yüzeyinde, bazı integral proteinlerin çıkıntılı kısımlarına bağlı periferik zar proteinleri vardır.

Bu proteinler, lipit çift tabakasının hidrofobik çekirdeğine nüfuz etmez.

Karbonhidrat kapağı

Membranın her iki yüzeyinde de karbonhidrat molekülleri vardır.

Özellikle, zarın dış yüzeyi bol miktarda glikolipid sunar. Kısa karbonhidrat zincirleri de açıkta ve kovalent olarak glikoproteinler adı verilen çıkıntılı protein parçalarına bağlanmış olarak görülür.

Hücre zarı akışkanlığı

Doymuş ve doymamış yağ asidi oranı

Membranın akışkanlığı esas olarak mevcut doymuş ve doymamış yağlı asit fosfolipidlerinin oranına bağlıdır. Bu membran akışkanlığı, doymuş yağ asidi zinciri fosfolipitlerinin doymamış olanlara göre oranı arttıkça azalır.

Bunun nedeni, doymuş yağ asitlerinin uzun ve basit zincirleri arasındaki kohezyonun, doymamış yağ asitlerinin kısa ve doymamış zincirleri arasındaki kohezyona kıyasla daha yüksek olmasıdır.

Moleküler bileşenleri arasındaki kohezyon ne kadar yüksek olursa, zar o kadar az sıvı sunacaktır.

Kolesterol

Kolesterol molekülleri, sert halkaları aracılığıyla lipitlerin hidrokarbon zincirleri ile etkileşime girerek, zarın sertliğini arttırır ve bunun geçirgenliğini azaltır.

Nispeten yüksek kolesterol konsantrasyonunun bulunduğu çoğu ökaryotik hücrenin zarlarında, karbon zincirlerinin düşük sıcaklıklarda bağlanmasını engeller. Bu, membranın düşük sıcaklıklarda donmasını sağlar.

Özel özellikler

Farklı hücre zarı tipleri, miktarları ve protein ve karbonhidrat türlerinde ve ayrıca mevcut lipidlerin çeşitliliğinde özellikler sunar.

Bu özellikler, belirli hücresel işlevlerle ilişkilidir.

Sadece ökaryotik ve prokaryotik hücrelerin zarları arasında ve organellerin zarları arasında değil aynı zamanda aynı zarın bölgeleri arasında da yapısal farklılıklar vardır.

Hücre zarı işlevi

Genel konular

Hücre zarı, hücreyi sınırlandırır ve sitozolde, dış ortamdakinden farklı olarak stabil bir durumu korumasına izin verir. Bu, maddelerin (su, iyonlar ve metabolitler) birbirlerinden geçişinin aktif ve pasif düzenlenmesi yoluyla, hücre işlevi için gerekli elektrokimyasal potansiyeli sürdürür.

Ayrıca hücrenin, zardaki kimyasal reseptörler aracılığıyla dış ortamdan gelen sinyallere yanıt vermesine izin verir ve hücre iskeleti lifleri için sabitleme yerleri sağlar.

Ökaryotik hücreler söz konusu olduğunda, belirli metabolik işlevlere sahip iç bölmelerin ve organellerin oluşturulmasına da katılır.

Zardaki proteinlerin işlevi

Spesifik fonksiyonlara sahip farklı zar proteinleri vardır ve bunlardan bahsedebiliriz:

• Kimyasal reaksiyonları katalize eden (hızlandıran) enzimler,
• Sinyal moleküllerinin (hormonlar gibi) tanınması ve bağlanmasında rol oynayan zar reseptörleri,
• Madde, proteinleri zardan geçirir (sitozole doğru ve ondan hücrenin dışına). Bunlar, iyonların taşınması sayesinde elektrokimyasal bir gradyan sağlar.

Dış karbonhidrat kabuğun işlevi

Karbonhidratlar veya glikolipidler, hücrelerin birbirine yapışmasına ve hücre zarının antikorlar, hormonlar ve virüsler gibi moleküller ile tanınması ve etkileşimi sürecine katılır.

Referanslar

1. Bolsaver, SR, Hyams, JS, Shephard, EA, White HA ve Wiedemann, CG (2003). Hücre Biyolojisi, kısa bir kurs. İkinci baskı. Wiley-Liss s. 535.
2. Engelman, D. (2005). Membranlar sıvıdan çok mozaiktir. Nature 438 (7068), 578-580. doi: 10.1038 / nature04394
3. Nicolson, GL (2014). Membran yapısının Akışkan-Mozaik Modeli. 40 yıldan fazla bir süre sonra biyolojik zarların yapısını, işlevini ve dinamiklerini anlamak için hala geçerli. Biochimica et Biophysica Açta (BBA) - Biomembranes, 1838 (6), 1451-1466. doi: 10.1016 / j.bbamem.2013.10.019
4. Raven, J. (2002). Biyoloji. Altıncı Baskı. MGH. s. 1239.
5. Şarkıcı, SJ ve Nicolson, GL (1972). Hücre Zarlarının Yapısının Akışkan Mozaik Modeli. Science, 175 (4023), 720-731. doi: 10.1126 / science.175.4023.720