流体モザイクモデルとは何ですか？



の 流体モザイクモデル 彼は、細胞膜または生体膜はそれらの異なる分子成分の流動性を示す動的構造であり、それは横方向に動くことができると述べている。つまり、これらのコンポーネントは動いていて静的ではないということです。.

このモデルはS. Jonathan SingerとGarthによって作成されました。 1972年と今日のL.ニコルソンは、科学界で広く受け入れられています。すべての細胞は細胞膜に含まれており、その構造と機能に特徴があります。.

この膜は細胞の限界を定義し、サイトゾル（または細胞内部）と外部環境との間に差異が存在することを可能にする。さらに、細胞と外部との間の物質交換を規制します。.

真核細胞において、内膜はまた、とりわけミトコンドリア、葉緑体、核膜、小胞体、ゴルジ体などの、異なる機能を有する区画および細胞小器官も画定する。.

索引

  • 1細胞膜の構造
    • 1.1一般
    • 1.2リン脂質二重層
    • 1.3コレステロール
    • 1.4内在性膜タンパク質または膜貫通タンパク質
    • 1.5膜タンパク質の構成
    • 1.6メンブレンの細孔
    • 1.7周辺タンパク質
    • 1.8炭水化物カバー
  • 2細胞膜の流動性
    • 2.1飽和脂肪酸と不飽和脂肪酸の割合
    • 2.2コレステロール
    • 2.3特徴
  • 3細胞膜の機能
    • 3.1一般
    • 3.2膜内タンパク質の機能  
    • 3.3炭水化物外殻の機能
  • 4参考文献

細胞膜の構造

一般性

細胞膜は、７〜９ナノメートルの厚さの水溶性分子およびイオンに対して不透過性の構造からなる。細胞の細胞質を囲む連続した細い二重線として電子顕微鏡写真で観察されています.

この膜はリン脂質二重層からなり、タンパク質はその構造に沿って埋め込まれ、表面に配置されています。.

さらに、それは両方の表面（内部および外部）に炭水化物分子を含み、そして動物の真核細胞の場合には、それはまた二分子層の内側に散在するコレステロール分子を提示する。.

リン脂質二重層

リン脂質は、親水性の末端（水に近い）、および別の疎水性（水をはじく）を持つ両親媒性分子です。-.

細胞膜を構成するリン脂質二重層は、膜の内側に向かって配置された疎水性（無極性）鎖および外部環境に向かって位置した親水性（極性）末端を有する。.

したがって、リン脂質のリン酸基の頭部は膜の外面に露出している。.

外部環境と内部またはサイトゾルの両方が水性であることを忘れないでください。これは、その極性部分が水と相互作用し、その疎水性部分が膜の内部マトリックスを形成するリン脂質二重層の配置に影響を与える。.

コレステロール

真核生物の動物細胞の膜では、コレステロール分子がリン脂質の疎水性末端に挿入されているのがわかります。.

これらの分子は原核細胞、原生生物、植物、真菌の膜には見られません。.

内在性膜タンパク質または膜貫通タンパク質

リン脂質二重層の内部には、内在性膜タンパク質がインターカレートされています。.

これらは、それらの疎水性部分を介して脂質二重層と非共有結合的に相互作用し、それらの親水性末端を外部水性媒体に向かって配置する。.

膜タンパク質の立体配置

それらは、疎水性アルファらせんが折り畳まれて膜内部に埋め込まれ、親水性部分が側面に延在する、ロッドの形態の簡単な構成を提示することができる。.

それらはまた、より大きな立体配置、球状型および複雑な三次または四次構造を呈し得る。.

後者は通常、脂質二重層を通ってジグザグに繰り返されそして配置されたアルファヘリックスのそれらのセグメントと共に細胞膜を数回横切る。.

膜の細孔

これらの球状タンパク質のいくつかは内部親水性部分を有し、それを通して極性物質の交換が細胞外から細胞質ゾルへ、およびその逆に起こるチャネルまたは孔を形成する。.

周辺タンパク質

細胞膜の細胞質側の表面には、いくつかの不可欠なタンパク質の突出部分に結合した末梢膜タンパク質が存在する.

これらのタンパク質は脂質二重層の疎水性コアを貫通しません.

炭水化物カバー

膜の両面に炭水化物分子があります.

特に、膜の外面は豊富な糖脂質を有する。糖タンパク質と呼ばれる突出したタンパク質部分に露出し共有結合した炭水化物の短鎖も観察されます。.

細胞膜の流動性

飽和脂肪酸と不飽和脂肪酸の比率

膜の流動性は主に存在する飽和および不飽和脂肪酸のリン脂質間の割合に依存する。この膜流動性は、不飽和脂肪酸に対して飽和脂肪酸鎖のリン脂質の割合が増加するにつれて減少する。.

これは、不飽和脂肪酸の短鎖と不飽和鎖との間の凝集に対して、飽和脂肪酸の長鎖と単純鎖との間のより大きな凝集のためである。.

その分子成分間の凝集が大きければ大きいほど、膜はより少ない流動性を示すであろう。.

コレステロール

コレステロール分子は、それらの剛直な環を介して脂質の炭化水素鎖と相互作用し、膜の剛性を増加させ、その透過性を減少させる。.

比較的高濃度のコレステロールが存在するほとんどの真核細胞の膜では、炭素質鎖が低温で結合するのを妨げる。これは膜が低温でフリーズする方法です.

詳細

細胞膜の異なる種類は、それらの量および種類のタンパク質および炭水化物、ならびに様々な既存の脂質に特異性を有する。.

これらの特異性は特定の細胞機能に関連しています.

真核細胞と原核細胞の膜間、および細胞小器官の膜間の構成的な違いだけでなく、同じ膜の領域間の構成的な違いもあります。.

細胞膜機能

一般性

細胞膜は細胞の範囲を画定し、それが細胞質ゾルにおいて外部環境のそれとは異なる安定した状態を維持することを可能にする。これは、それ自体を通る物質（水、イオンおよび代謝産物）の通過の能動的および受動的調節を通して、細胞機能に必要な電気化学ポテンシャルを維持する.

それはまた、細胞が膜中の化学受容体を介して外部環境からのシグナルに応答することを可能にし、そして細胞骨格フィラメントのための固定部位を提供する。.

真核細胞の場合、それはまた、特定の代謝機能を有する内部区画および細胞小器官の確立に参加する。.

膜内タンパク質の機能  

特定の機能を持つさまざまな膜タンパク質があります。

  • 化学反応を触媒する（促進する）酵素,
  • シグナル伝達分子（ホルモンなど）の認識と結合に関与する膜受容体,
  • タンパク質は、膜を通して（サイトゾルに向かって、そしてこれから細胞外に）物質を輸送する。イオン輸送により電気化学的勾配を維持.

外部炭水化物シェル機能

炭水化物または糖脂質は、細胞同士の接着、および細胞膜と抗体、ホルモン、ウイルスなどの分子との認識および相互作用の過程に関与します。.

参考文献

  1. Bolsover、S.R.、Hyams、J.S。、Shephard、E.A.、White H.A. and Wiedemann、C.G.（2003）。細胞生物学、短期コース第2版ワイリーリスpp 535.
  2. Engelman、D.（2005）。膜は液体よりもモザイク状です。 Ｎａｔｕｒｅ ４３８（７０６８）、５７８〜５８０。土井：10.1038 / nature04394
  3. Nicolson、G. L.（2014）。膜構造の流体 - モザイクモデル40年以上経った後も、生体膜の構造、機能、およびダイナミクスを理解することに依然として関連しています。 Ｂｉｏｃｈｉｍｉｃａ ｅｔ Ｂｉｏｐｈｙｓｉｃａ Ａｃｔａ（ＢＢＡ） - Ｂｉｏｍｅｍｂｒａｎｅｓ、１８３８（６）、１４５１〜１４６６。土居：10.1016 / j.bbamem.2013.10.019
  4. Raven、J.（2002）。生物学第6版MGH pp 1239.
  5. Ｊ．およびＮｉｃｏｌｓｏｎ、Ｇ。 （1972）。細胞膜構造の流体モザイクモデルScience、175（4023）、720-731。土井：10.1126 / science.175.4023.720