5.1B: Fluid Mozaik Modell

A folyékony mozaik modellt először SJ javasolta Singer és Garth L. Nicolson 1972-ben a plazmamembrán szerkezetének ismertetésére. A modell az idők folyamán némileg fejlődött, de még mindig a legjobban a plazmamembrán felépítését és funkcióit fejti ki, ahogyan ezeket most értjük. A folyadékmozaik modell a plazmamembrán szerkezetét komponensek mozaikjaként írja le – ideértve a foszfolipideket, a koleszterint, a fehérjéket és a szénhidrátokat -, amely folyékony jelleget kölcsönöz a membránnak. A plazmamembrán vastagsága 5-10 nm. Összehasonlításképpen: a fénymikroszkóppal látható emberi vörösvérsejtek körülbelül 8 µm szélesek, vagy körülbelül 1000-szer szélesebbek, mint egy plazmamembrán. A fehérje, lipid és szénhidrát aránya a plazmamembránban sejttípustól függ. Például a mielin 18% fehérjét és 76% lipidet tartalmaz. A mitokondriális belső membrán 76% fehérjét és 24% lipidet tartalmaz.

A membrán fő szövete: amfifil vagy kettős szerető foszfolipid molekulákból áll. E molekulák hidrofil vagy vízszerető területei érintkezésben vannak a vizes folyadékkal a sejt belsejében és kívül egyaránt. A hidrofób vagy vízgyűlölő molekulák általában nem polárosak. A foszfolipid molekula egy három szénatomos glicerin gerincből áll, amelynek két zsírsavmolekulája az 1. és 2. szénatomhoz kapcsolódik, valamint egy foszfáttartalmú csoport a harmadik szénhez. Ez az elrendezés a teljes molekulának biztosít egy fejként leírt területet (a foszfáttartalmú csoport), amelynek poláris jellege vagy negatív töltése van, és a faroknak nevezett területet (zsírsavak), amelynek nincs töltése. Kémiai reakciókban kölcsönhatásba lépnek más nem poláros molekulákkal, de általában nem lépnek kölcsönhatásba a poláris molekulákkal. Vízbe helyezve a hidrofób molekulák gömböt vagy klasztert alkotnak. A foszfolipidek hidrofil régiói hidrogénkötéseket képeznek a vízzel és más poláris molekulákkal a sejt külső és belső részén egyaránt. Így a sejt belsejére és külsejére néző membránfelületek hidrofilek. Ezzel szemben a sejtmembrán közepe hidrofób és nem lép kölcsönhatásba a vízzel. Ezért a foszfolipidek kiváló lipid kétrétegű sejtmembránt képeznek, amely elválasztja a sejtben lévő folyadékot a sejten kívüli folyadéktól.

A fehérjék alkotják a plazmamembránok második fő összetevőjét. Az integrált fehérjék (egyes speciális típusokat integrineknek neveznek), amint a nevük is mutatja, teljesen beépülnek a membránszerkezetbe, és hidrofób membránt átívelő régióik kölcsönhatásba lépnek a foszfolipid kétréteg hidrofób régiójával. Az egyszeres áteresztésű integrált membránfehérjék általában hidrofób transzmembrán szegmenssel rendelkeznek, amely 20-25 aminosavból áll. Egyesek a membránnak csak egy részét fedik le – egyetlen réteggel társulva -, míg mások a membrán egyik oldaláról a másikra húzódnak, és mindkét oldalon ki vannak téve. Néhány komplex fehérje egyetlen fehérje legfeljebb 12 szegmenséből áll, amelyek nagymértékben összehajtódnak és beágyazódnak a membránba. Ennek a fehérjetípusnak van hidrofil régiója vagy régiói, és egy vagy több enyhén hidrofób régió.A fehérje régióinak ilyen elrendezése hajlamos a fehérje orientálására a foszfolipidek mellett, a fehérje hidrofób régiója a foszfolipidek farkával szomszédos és a fehérje hidrofil régiója vagy régiói, amelyek kiemelkednek a membránból és érintkeznek a citoszollal vagy sejten kívüli folyadék.