cairan mosaik Model menyatakan bahwa membran sel atau biomembranes adalah struktur dinamis yang fluiditas hadir komponen molekul yang berbeda, yang dapat bergerak lateral. Artinya, komponen-komponen ini bergerak dan tidak statis, seperti yang diyakini sebelumnya.
Model ini dimunculkan oleh S. Jonathan Singer dan Garth. L. Nicolson pada tahun 1972 dan saat ini diterima secara luas oleh komunitas ilmiah. Semua sel dikandung oleh membran sel dengan kekhasan dalam konstitusi dan fungsinya.
Gambar 1. Diagram caral mosaik fluida. Sumber: Oleh LadyofHats Mariana Ruiz, terjemahan Pilar Saenz [Domain publik], melalui Wikimedia Commons
Membran ini mendefinisikan batas sel, memungkinkan adanya perbedaan antara sitosol (atau interior sel) dan lingkungan eksternal. Selain itu, mengatur pertukaran zat antara sel dan luar.
Dalam sel eukariotik , membran bagian dalam juga mendefinisikan kompartemen dan organel dengan fungsi yang berbeda, seperti mitokondria , kloroplas , selubung nukleus, retikulum endoplasma , aparatus Golgi , dan lain-lain.
Indeks artikel
Struktur membran sel
Umum
membran sel terdiri dari struktur yang kedap molekul yang larut dalam air dan ion antara 7 dan 9 nanometer tebal. Hal ini diamati dalam fotomikrograf elektron sebagai garis ganda kontinu dan tipis yang mengelilingi sitoplasma sel.
Membran terdiri dari bilayer fosfolipid, dengan protein tertanam di seluruh strukturnya dan diatur di permukaan.
Selain itu, mengandung molekul karbohidrat pada kedua permukaan (internal dan eksternal) dan dalam kasus sel hewan eukariotik, juga memiliki molekul kolesterol diselingi di dalam bilayer.
Lapisan ganda fosfolipid
Fosfolipid adalah molekul amfipatik yang memiliki ujung hidrofilik – ujung air – dan ujung hidrofobik – yang menolak air.
Lapisan ganda fosfolipid yang membentuk membran sel memiliki rantai hidrofobik (apolar) yang tersusun ke arah bagian dalam membran dan ujung hidrofilik (polar) terletak ke arah lingkungan eksternal.
Dengan demikian, kepala gugus fosfat dari fosfolipid terpapar pada permukaan luar membran.
Ingat bahwa baik lingkungan eksternal dan internal atau sitosol, berair. Ini mempengaruhi susunan lapisan ganda fosfolipid dengan bagian kutubnya berinteraksi dengan air dan bagian hidrofobiknya membentuk matriks internal membran.
Kolesterol
Dalam membran sel hewan eukariotik, molekul kolesterol ditemukan tertanam di ekor fosfolipid hidrofobik.
Molekul-molekul ini tidak ditemukan pada membran sel prokariotik, beberapa protista, tumbuhan, dan jamur.
Membran integral atau protein transmembran
Diselingi dengan protein membran integral ditemukan dalam bilayer fosfolipid.
Ini berinteraksi secara non-kovalen melalui bagian hidrofobiknya, dengan lapisan ganda lipid, menempatkan ujung hidrofiliknya menuju media berair eksternal.
Konfigurasi protein membran
Mereka dapat memiliki konfigurasi berbentuk batang sederhana, dengan heliks alfa hidrofobik terlipat yang tertanam di bagian dalam membran, dan dengan bagian hidrofilik memanjang ke samping.
Mereka juga dapat menyajikan konfigurasi yang lebih besar, tipe globular dan dengan struktur tersier atau kuaterner yang kompleks.
Yang terakhir biasanya melintasi membran sel beberapa kali dengan segmen heliks alfa berulang mereka diatur dalam zig-zag melalui bilayer lipid.
Pori-pori di membran
Beberapa protein globular ini menyajikan bagian interior hidrofilik, membentuk saluran atau pori-pori melalui mana pertukaran zat polar terjadi dari luar sel ke sitosol dan sebaliknya.
Protein perifer
Pada permukaan permukaan sitoplasma membran sel, terdapat protein membran perifer, yang terkait dengan bagian yang menonjol dari beberapa protein integral.
Protein ini tidak menembus inti hidrofobik dari lapisan ganda lipid.
Penutup karbohidrat
Ada molekul karbohidrat pada kedua permukaan membran.
Secara khusus, permukaan luar membran berlimpah dalam glikolipid. Rantai pendek karbohidrat juga terlihat terbuka dan terikat secara kovalen pada bagian protein yang menonjol, yang disebut glikoprotein.
Fluiditas membran sel
Rasio asam lemak jenuh versus tidak jenuh
Fluiditas membran terutama tergantung pada rasio fosfolipid asam lemak jenuh dan tak jenuh yang ada. Fluiditas membran ini menurun seiring dengan meningkatnya proporsi fosfolipid rantai asam lemak jenuh terhadap fosfolipid tak jenuh.
Hal ini dikarenakan kohesi antara rantai panjang dan sederhana asam lemak jenuh lebih besar, dibandingkan dengan kohesi antara rantai pendek dan rantai tak jenuh asam lemak tak jenuh.
Semakin besar kohesi antara komponen molekul, semakin sedikit fluiditas membran akan hadir.
Kolesterol
Molekul kolesterol berinteraksi melalui cincin kakunya dengan rantai hidrokarbon lipid, meningkatkan kekakuan membran dan menurunkan permeabilitasnya.
Dalam membran sebagian besar sel eukariotik, di mana terdapat konsentrasi kolesterol yang relatif tinggi, ia mencegah ikatan rantai karbon pada suhu rendah. Ini memberikan pembekuan membran pada suhu rendah.
Fitur spesial
Berbagai jenis membran sel menyajikan kekhasan dalam jumlah dan jenis protein dan karbohidrat, serta dalam berbagai lipid yang ada.
Kekhususan ini terkait dengan fungsi seluler tertentu.
Ada tidak hanya perbedaan konstitutif antara membran sel eukariotik dan prokariotik, dan antara organel, tetapi juga antara daerah membran yang sama.
Fungsi membran sel
Umum
Membran sel membatasi sel dan memungkinkannya untuk mempertahankan kondisi stabil di sitosol, berbeda dari lingkungan eksternal. Ini, melalui regulasi aktif dan pasif dari perjalanan zat (air, ion dan metabolit) melalui satu sama lain, mempertahankan potensi elektrokimia yang diperlukan untuk fungsi sel.
Hal ini juga memungkinkan sel untuk merespon sinyal dari lingkungan eksternal melalui reseptor kimia di membran dan menyediakan tempat berlabuh untuk filamen sitoskeletal .
Dalam kasus sel eukariotik, ia juga berpartisipasi dalam pembentukan kompartemen internal dan organel dengan fungsi metabolisme tertentu.
Fungsi protein dalam membran
Ada berbagai protein membran dengan fungsi spesifik, di antaranya dapat disebutkan:
- Enzim yang mengkatalisis (mempercepat) reaksi kimia,
- Reseptor membran yang berpartisipasi dalam pengenalan dan pengikatan molekul pemberi sinyal (seperti hormon),
- Zat mengangkut protein melalui membran (menuju sitosol dan darinya ke luar sel). Ini mempertahankan gradien elektrokimia berkat pengangkutan ion.
Fungsi kulit luar karbohidrat
Karbohidrat atau glikolipid berpartisipasi dalam adhesi sel satu sama lain dan dalam proses pengenalan dan interaksi membran sel dengan molekul seperti antibodi, hormon, dan virus.
Referensi
- Bolsaver, SR, Hyams, JS, Shephard, EA, White HA dan Wiedemann, CG (2003). Biologi Sel, kursus singkat. Edisi kedua. Wiley-Liss hal 535.
- Engelman, D. (2005). Membran lebih mosaik daripada cairan. Alam 438 (7068), 578-580. doi: 10.1038 / alam04394
- Nicolson, GL (2014). Model Struktur Membran Fluid-Mosaic. Masih relevan untuk memahami struktur, fungsi dan dinamika membran biologis setelah lebih dari 40 tahun. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Biomembran, 1838 (6), 1451-1466. doi: 10.1016 / j.bbamem.2013.10.019
- Raven, J. (2002). Biologi. Edisi keenam. MGH. hal 1239.
- Penyanyi, SJ dan Nicolson, GL (1972). Model Mosaik Fluida Struktur Membran Sel. Sains, 175 (4023), 720-731. doi: 10.1126 / sains.175.4023.720