Течностно-мозаечен модел на клетъчната мембрана

Течностно-мозаечен модел на клетъчната мембрана. Роля на фосфолипидите, протеините, гликопротеините, холестерола и гликолипидите в клетъчните мембрани.

Гледай следващия урок: https://www.khanacademy.org/science/biology/membranes-and-transport/diffusion-and-osmosis/v/diffusion-video?utm_source=YT&utm_medium=Desc&utm_campaign=biology

Пропусна предишния урок? https://www.khanacademy.org/science/biology/structure-of-a-cell/cytoskeleton-junctions-and-extracellular-structures/v/plant-cell-walls?utm_source=YT&utm_medium=Desc&utm_campaign=biology

В това видео ще изследваме
течно-мозаечния модел

на клетъчните мембрани.

Защо се нарича течно-мозаечен модел?

Да поясня какво е показано тук –

нека това тук е клетка,

това е мембраната ѝ,

тя изолира вътрешността на клетката

от външната среда.

Тук виждаме напречно
сечение на мембраната.

Отдолу е вътрешността на клетката.

Ако сравним двете диаграми,

това е вътрешността на клетката,
а това е външната среда.

Когато погледнем от по-отблизо,

тази малка част тук

всъщност е изградена от
двоен фосфолипиден слой.

Казвам двоен фосфолипиден слой,

но какво е фосфолипид?

Тoва е добър въпрос.

Когато разбереш какво са
фосфолипидите,

ще ти е по-ясно защо формират

двойни слоеве като този
и защо са в основата

на толкова много мембрани
в биологичните системи.

Това е фосфолипид,
(посочва вдясно)

ще го запиша,

това е фосфолипид.

И както подсказва името, той е изграден
от липид и от фосфатна група.

Имаме цяло видео за липидите,

като цяло думата липид

означава нещо, което
не се разтваря лесно във вода.

Това е вярно и за този фосфолипид.

Той има въглеводородни опашки,

които представляват мастни киселини.

Тези въглеводородни опашки

нямат заряд или полярност.

Знаем, че водната молекула
е полярна,

следователно може
да формира водородни връзки

и се привлича от
други водни молекули.

Но тези опашки не са полярни,

те не се привлечат
от водните молекули,

и водата също не се привлича от тях.

Тези опашки са хидрофобни.

Тези хидрофобни опашки

са липидната част на
фосфолипидите.

След това имаме фосфатната глава

ето тук.

Както можеш да видиш тя има заряд.

Заредените молекули се чувстват добре
в полярни разтворители като водата.

Те ще се разтворят лесно,
следователно тази част

ще е хидрофилна.

Всъщност молекулите,
които имат хидрофилна част

и хидрофобна част,

имат специално име.

Наричат се амфипатични – понякога
ми е трудно да произнасям тази дума.

Фосфолипидите са амфипатични,

което означава, че имат
хидрофилен край,

който е привлечен от водата,

и хидрофобен край, който не е.

Надявам се, че вече започваш
да разбираш защо фосфолипидите

се организират по този начин.

Можеш да си представиш,

че хидрофилните глави ще искат да са там,

където е водата. Това ще е или

извън, или във вътрешността
на клетката.

Хидрофобните опашки

ще отблъскват водата

или ще се ориентират
надалеч от водата.

Затова ще застанат една срещу друга

във вътрешността на мембраната.

Но най-хубавото на такава структура,

изградена от тези
амфипатични молекули,

е, че позволява създаването

на тези двойни фосфолипидни слоеве.

Това е забележително.

Ако се върнем назад,

дори преди формирането
на клетъчните форми на живот,

фосфолипидите можели
да формират спонтанно

такива сфери, оградени от
двоен фосфолипиден слой.

Ще ги нарисувам срязани напречно,

за да можеш да си ги представиш.

Надявам се, че ще направя
хубава рисунка.

Мисля да нарисувам

цялото нещо

и най-вероятно ще ти стане ясно.

Това ще е единият слой

от фосфатни глави, сочещи навън.

Това е вътрешният слой,

рисувам напречно сечение.

След това имаме
хидрофобните опашки.

Ще ги направя в друг цвят.

Ето ги хидрофобните опашки.
Мисля, че разбираш.

Имаме хидрофобни опашки
и от двете страни.

Следователно спонтанно може
да се формира структура като тази,

която започва да прилича

на протоклетка.

Очевидно, за да имаме
истинска форма на живот,

ни трябва някакъв вид информация,
която да се предава на поколенията,

както и някакъв вид метаболизъм.

Тогава клетката ще е жива
по всички дефиниции за живота.

Можеш да си представиш как тази
основна структура на клетъчната мембрана

се формира и преди
появата на живи клетки

благодарение на амфипатичните свойства
на молекулите като фосфолипидите.

Добре.

Може да се формира
двоен фосфолипиден слой,

а всички тези други неща,
които съм нарисувал тук?

Това са белтъци.
Това тук е пример за белтък,

това тук е белтък,
(означава го на скицата)

това е белтък, това е белтък.

Нарисувах и няколко елипси,

за да покажа различните
видове протеини.

Но е важно да разбереш, че

в клетките има голямо разнообразие
от мембранни белтъци.

Мембраната е много

сложна структура.

Тя не е

еднороден двоен фосфолипиден слой,

в нея има най-различни неща.

Ако разгледаме напречното
сечение ето тук,

ще ги видим.

Виждаме ги на тази диаграма.

Можем да кажем, че във фосфолипидния
двоен слой има мозайка от неща.

Мозайката е картина, направена от

различни компоненти,
оцветени в различни цветове.

Както виждаш, тук имаме
всякакви компоненти,

различни видове протеини.

Имаме белтъци като този,
които минават през мембраната.

Това са трансмембранни белтъци,

това са специален клас
интегрални белтъци.

Имаме интегрални белтъци
като този,

които са в контакт с една част
от двойния слой,

докато тези го пресичат целия.

Имаме и гликолипиди.

Това тук е гликолипид.

Гликолипидите са забележителни.

Загнездват се в мембраната,

тъй като имат липиден край,

който е хидрофобен.

Той ще се разбира добре с всички

останали хидрофобни неща в мембраната.

Но другият им край е верига от захари,

този край ще е хидрофилен

и ще сочи към външната среда.

Тези вериги от захари

са много важни за междуклетъчното
разпознаване.

Имунната ти система ги използва,
за да разграничава клетките

в твоето тяло –

тези, с които не трябва
да влиза в разпри,

тези, които трябва да защитава

от клетките, които са чужди за тялото,

тези, които може да атакува.

Когато хората говорят за кръвни групи,

те говорят за

специфичните гликолипиди,
които имаме върху клетките си.

Това не изчерпва темата

за гликолипидите и за ролята им

в междуклетъчното разпознаване

или обозначаване.

Забележително е, че
тези вериги от захари

могат да участват в толкова
сложно и полезно

поведение на клетките.

Но има не само захарни вериги
на липиди,

има и захарни вериги на белтъци.

Ето тук имаме гликопротеин.

Както виждаш, всички
тези неща са подредени

в мозайка. Всъщност все още
не сме приключили.

В мембраната имаме и холестерол.

Холестеролът е липид,
така че той ще стои

в хидрофобната част
на мембраната.

Той допринася за флуидността
на мембраната,

помага ѝ да не е прекалено
течна или прекалено твърда.

Това е холестерол.

Дотук видяхме елементите
на мозайката в мембраната,

а какво представлява течната част?

Току що споменах ролята
на холестерола

в поддържането на
подходящото ниво на флуидност.

Хубавото на тази структура е,
че не е твърда.

Ако тези неща се сбутат

или ако нещо се откъсне,

фосфолипидите
ще се пренаредят спонтанно

и ще запълнят празнината.

Може да си представиш, че всички
тези неща плават наоколо,

че тази мембрана е
на практика с консистенцията

на олио или на дресинг за салата.

Тя няма еластична, гумена текстура

като на балон.

Всъщност е течна. Тези неща
могат да се движат наоколо,

но въпреки, че е течна,

може да раздели двете среди –

разделя вътрешната среда на клетката

от външната среда.

Затова наричаме модела
на мембраната течностно-мозаечен.