Cấu trúc màng

Màng sinh học là các lớp kép lipid lỏng, bất đối xứng với các protein nhúng và gắn vào, một kiến trúc được mô tả bởi mô hình khảm lỏng.

Definition

Cấu trúc màng liên quan đến kiến trúc phân tử của màng sinh học: một lớp kép lỏng gồm các lipid lưỡng tính, trong đó các protein xuyên màng và protein ngoại vi được nhúng hoặc gắn vào, với thành phần khác biệt ở hai mặt của nó.

Scope

Chủ đề này bao gồm thành phần của màng, sự tự lắp ráp và các tính chất vật lý của lớp kép lipid, tính lỏng của màng và ảnh hưởng của thành phần lipid và cholesterol, các loại protein màng, và tính bất đối xứng của hai lớp lá màng.

Core questions

• Lớp kép tự lắp ráp như thế nào và điều gì giữ nó lại với nhau?
• Điều gì kiểm soát tính lỏng của màng?
• Các protein xuyên màng và protein ngoại vi liên kết với lớp kép như thế nào?
• Tại sao hai lớp lá của màng lại khác biệt về mặt hóa học?

Key theories

Mô hình khảm lỏng

Singer và Nicolson đã mô tả màng như một lớp kép lipid lỏng với các protein phân bố bên trong nó như một bức tranh khảm, tự do khuếch tán theo chiều ngang, giải thích động lực học của màng và tính di động của protein.

Mechanisms

Các lipid lưỡng tính tự lắp ráp thành lớp kép do hiệu ứng kỵ nước, với các đuôi hướng vào trong và các nhóm đầu hướng ra pha nước. Lớp kép có tính lỏng, độ nhớt của nó được xác định bởi độ bão hòa của axit béo, chiều dài chuỗi và hàm lượng cholesterol, yếu tố này điều hòa tính lỏng. Các protein màng tích hợp xuyên qua hoặc chèn vào lõi kỵ nước, trong khi các protein ngoại vi liên kết với bề mặt; lipid và protein được phân bố bất đối xứng giữa hai lớp lá.

Clinical relevance

Kiến trúc màng là trung tâm của lý sinh học, thiết kế màng mô hình và túi, và nghiên cứu cách các bề mặt tổ chức các quá trình sinh hóa. Cách tiếp cận này mang tính mô tả và không mang tính kê đơn.

History

Gorter và Grendel đã đề xuất lớp kép lipid vào năm 1925; mô hình Davson–Danielli đã bổ sung các lớp protein; và mô hình khảm lỏng năm 1972 của Singer và Nicolson đã tích hợp các bằng chứng thành bức tranh động hiện nay.

Key figures

• S. Jonathan Singer
• Garth Nicolson
• Evert Gorter

Seminal works

• singer1972
• nelson2021

Frequently asked questions

Cholesterol ảnh hưởng đến tính lỏng của màng như thế nào?

Cholesterol hoạt động như một bộ đệm tính lỏng: nó hạn chế chuyển động ở nhiệt độ cao hơn và ngăn chặn sự đóng gói chặt chẽ ở nhiệt độ thấp hơn, giữ cho màng nằm trong một phạm vi tính lỏng có thể hoạt động được.

Điều gì làm cho một protein trở thành protein màng tích hợp?

Một protein màng tích hợp có các vùng kỵ nước nhúng vào hoặc xuyên qua lõi của lớp kép lipid, do đó nó chỉ có thể được giải phóng bằng cách phá vỡ màng, không giống như các protein ngoại vi chỉ liên kết với bề mặt.