5.1B: Fluid Mosaic Model (Svenska)

Den flytande mosaikmodellen föreslogs först av SJ Singer och Garth L. Nicolson 1972 för att förklara plasmamembranets struktur. Modellen har utvecklats något över tiden, men den tar fortfarande bäst hänsyn till plasmamembrans struktur och funktioner så som vi nu förstår dem. Den flytande mosaikmodellen beskriver plasmamembranets struktur som en mosaik av komponenter – inklusive fosfolipider, kolesterol, proteiner och kolhydrater – som ger membranet en flytande karaktär. Plasmamembran varierar från 5 till 10 nm i tjocklek. Som jämförelse är humana röda blodkroppar, synliga via ljusmikroskopi, cirka 8 µm breda eller ungefär 1000 gånger bredare än ett plasmamembran. Andelen proteiner, lipider och kolhydrater i plasmamembranet varierar beroende på celltyp. Till exempel innehåller myelin 18% protein och 76% lipid. Det mitokondriella inre membranet innehåller 76% protein och 24% lipid.

Membranets huvudduk är sammansatta av amfifila eller dubbelälskande fosfolipidmolekyler. De hydrofila eller vattenälskande områdena i dessa molekyler är i kontakt med den vattenhaltiga vätskan både inom och utanför cellen. Hydrofoba eller vattenhatande molekyler tenderar att vara opolära. En fosfolipidmolekyl består av en glycerolkedja i tre kol med två fettsyramolekyler bundna till kol 1 och 2 och en fosfatinnehållande grupp fäst vid det tredje kolet. Detta arrangemang ger den övergripande molekylen ett område som beskrivs som dess huvud (den fosfatinnehållande gruppen), som har en polär karaktär eller negativ laddning, och ett område som kallas svansen (fettsyrorna), som inte har någon laddning. De interagerar med andra icke-polära molekyler i kemiska reaktioner, men interagerar vanligtvis inte med polära molekyler. När de placeras i vatten tenderar hydrofoba molekyler att bilda en boll eller kluster. De hydrofila regionerna i fosfolipiderna tenderar att bilda vätebindningar med vatten och andra polära molekyler både på utsidan och det inre av cellen. Således är membranytorna som vetter mot cellens inre och yttre hydrofila. Däremot är mitten av cellmembranet hydrofobt och kommer inte att interagera med vatten. Därför bildar fosfolipider ett utmärkt lipid-dubbelskiktsmembran som separerar vätska i cellen från vätskan utanför cellen.

Proteiner utgör den andra huvudkomponenten i plasmamembran. Integrerade proteiner (vissa specialtyper kallas integriner) integreras, som namnet antyder, helt i membranstrukturen, och deras hydrofoba membranomspännande regioner interagerar med den hydrofoba regionen i det fosfolipida dubbelskiktet. Single-pass integrala membranproteiner har vanligtvis ett hydrofobt transmembransegment som består av 20-25 aminosyror. Vissa spänner bara över en del av membranet – associerar med ett enda lager – medan andra sträcker sig från ena sidan av membranet till det andra och exponeras på vardera sidan. Vissa komplexa proteiner består av upp till 12 segment av ett enda protein, som är omfattande vikta och inbäddade i membranet. Denna typ av protein har en hydrofil region eller regioner och en eller flera milt hydrofoba regioner.Detta arrangemang av regioner av proteinet tenderar att orientera proteinet bredvid fosfolipiderna, med den hydrofoba regionen av proteinet intill fosfolipidernas svansar och den hydrofila regionen eller proteinerna som sticker ut från membranet och i kontakt med cytosolen eller extracellulär vätska.

Kolhydrater är den tredje huvudkomponenten i plasmamembran. De finns alltid på cellernas yttre yta och är antingen bundna till proteiner (bildar glykoproteiner) eller till lipider (bildar glykolipider). Dessa kolhydratkedjor kan bestå av 2-60 monosackaridenheter och kan vara antingen raka eller grenade. Tillsammans med perifera proteiner bildar kolhydrater specialiserade platser på cellytan som gör att celler känner igen varandra. Denna igenkänningsfunktion är mycket viktig för celler, eftersom den gör det möjligt för immunsystemet att skilja mellan kroppsceller (kallas ”själv”) och främmande celler eller vävnader (kallas ”icke-jag”). Liknande typer av glykoproteiner och glykolipider finns på virusytorna och kan förändras ofta, vilket hindrar immunceller från att känna igen och attackera dem. Dessa kolhydrater på cellens yttre yta – kolhydratkomponenterna i både glykoproteiner och glykolipider – kallas kollektivt glycocalyx (vilket betyder ”sockerbeläggning”). Glykokalyxen är mycket hydrofil och lockar stora mängder vatten till ytan på Detta hjälper till i interaktionen mellan cellen och dess vattniga miljö och i cellens förmåga att erhålla ämnen upplösta i vattnet.