Cellmembran

Med några få undantag består cellmembran – inklusive plasmamembran och inre membran – av glycerofosfolipider, molekyler som består av glycerol, en fosfatgrupp och två fettsyrekedjor. Glycerol är en molekyl med tre kolväten som fungerar som ryggrad i dessa membranlipider. I en enskild glycerofosfolipid är fettsyrorna knutna till det första och andra kolet, och fosfatgruppen är knuten till det tredje kolet i glycerolstommen. Variabla huvudgrupper är knutna till fosfatet. Rymdfyllande modeller av dessa molekyler visar deras cylindriska form, en geometri som gör det möjligt för glycerofosfolipiderna att ligga sida vid sida och bilda breda skikt (figur 1).

En schematisk bild visar en glycerofosfolipidmolekyl på fyra olika sätt. Panel A visar 30 fosfolipider arrangerade i ett bilager med 15 fosfolipidmolekyler på varje sida av bilaget. I panel B används en sfär och linjer för att visa den grundläggande strukturen hos en enskild glycerofosfolipidmolekyl. I panel C används en modell med kula och pinne för att visa den molekylära strukturen hos en glycerofosfolipidmolekyl med var och en av dess fyra distinkta strukturelement skuggade i olika färger. Panel D visar de specifika atomer som utgör de fyra strukturella elementen i den fosfolipid som visas i panel C.

Figur 1: Lipiddubbelskiktet och strukturen och sammansättningen av en glycerofosfolipidmolekyl
(A) Cellens plasmamembran är ett dubbelskikt av glycerofosfolipidmolekyler. (B) En enskild glycerofosfolipidmolekyl består av två huvudområden: ett hydrofilt huvud (grönt) och hydrofoba svansar (lila). (C) Delregionerna i en glycerofosfolipidmolekyl; fosfatidylkolin visas som exempel. Det hydrofila huvudet består av en kolinstruktur (blått) och en fosfat (orange). Detta huvud är kopplat till en glycerol (grön) med två hydrofoba svansar (lila) som kallas fettsyror. (D) Den här vyn visar de specifika atomerna i de olika subregionerna av fosfatidylkolinmolekylen. Observera att en dubbelbindning mellan två av kolatomerna i en av kolväte- (fettsyra-) svansarna orsakar en liten knut på denna molekyl, så den verkar böjd.
© 2010 Nature Education All rights reserved. Se användarvillkor

Glycerofosfolipiderna är de överlägset vanligaste lipiderna i cellmembranen. Liksom alla lipider är de olösliga i vatten, men deras unika geometri gör att de aggregeras till bilager utan någon energitillförsel. Detta beror på att de är molekyler med två ansikten, med hydrofila (vattenälskande) fosfathuvuden och hydrofoba (vattenrädda) kolväteändar av fettsyror. I vatten ställer sig dessa molekyler spontant i linje med varandra – med huvudena vända utåt och svansarna i linje med bilagerets inre. De hydrofila huvudena på glycerofosfolipiderna i en cells plasmamembran är således vända mot både den vattenbaserade cytoplasman och cellens utsida.

Tillsammans utgör lipiderna ungefär hälften av cellmembranens massa. Kolesterolmolekyler, även om de är mindre vanliga än glycerofosfolipiderna, utgör cirka 20 procent av lipiderna i djurcellers plasmamembran. Kolesterol förekommer dock inte i bakteriemembran eller mitokondrialmembran. Kolesterol bidrar också till att reglera membranens styvhet, medan andra mindre framträdande lipider spelar roller vid cellsignalering och celligenkänning.

Figure 2: The glycerophospholipid bilayer with embedded transmembrane proteins
© 2010 Nature Education All rights reserved. View Terms of Use

In addition to lipids, membranes are loaded with proteins. In fact, proteins account for roughly half the mass of most cellular membranes. Många av dessa proteiner är inbäddade i membranet och sticker ut på båda sidor; dessa kallas transmembranproteiner. De delar av dessa proteiner som är inbäddade bland kolvätehalarna har hydrofoba ytegenskaper, och de delar som sticker ut är hydrofila (figur 2).

Vid fysiologiska temperaturer är cellmembranen flytande; vid kallare temperaturer blir de gelliknande. Forskare som modellerar membranens struktur och dynamik beskriver membranet som en flytande mosaik där transmembranproteiner kan röra sig i sidled i lipiddubbelskiktet. Den samling lipider och proteiner som utgör ett cellmembran är därför beroende av naturliga biofysikaliska egenskaper för att kunna bildas och fungera. I levande celler kan dock många proteiner inte röra sig fritt. De är ofta förankrade på plats i membranet med hjälp av kopplingar till proteiner utanför cellen, cytoskelettelement i cellen eller båda.

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.