Model de mosaic decorregut

Esquema del model de mosaic decorregut.

El model de mosaic decorregut és un model de l'estructura de la membrana plasmática propost en 1972 per S. J. Singer i Garth Nicolson gràcies als alvanços en microscopía electrònica, l'estudi d'interaccions hidrofílicas, d'interaccions no covalente com ponts d'hidrogen i el desenroll de tècniques com la criofractura i el contrast negatiu.

D'acort en el model, les membranes estan constituïdes per una bicapa lipídica asimètrica, és dir, una capa de dos molècules de gruixa (aprox. 60 Å), principalment formada per fosfolípits anfipáticos, en la qual estan ancorades proteïnes de membrana. La bicapa li brinda fluïdea i elasticitat a la membrana i la seua qualitat d'asimètrica fa referència a que la composició entre una capa i una atra varia. També es poden trobar chicotetes cantitats de carbohidrats en una regió exterior cridada glicocálix. Este model descriu a la membrana com un líquit bidimensional que restringix la difusió lateral dels components de la membrana. El model també inclou dominis, definits com a regions dins de la membrana en lípits i proteïnes especials que promouen la formació de basses lipídicas o complexos de proteïnes i glicoproteína. Una atra forma de vore els dominis membranales és el anclaje de la membrana lipídica en els filaments del citoesquelet, aixina com en la matriu extracelular a través de proteïnes.

El model actual descriu característiques importants per a distints processos celulars, incloent la senyalisació celular, l'apoptosis, la divisió celular, l'acoplament de membranes i la fusió celular.

Estructura i composició química

Químicament, una membrana celular està formada per 4 components principals:

• Fosfolípits: són el principal component de la membrana. Creen una zona hidrofòbica que separa l'interior de l'exterior de la cèlula. Els tipos més abundants són els glicofosfolípidos, fosfoesfingolípidos, glicoglicerolípidos i, en les cèlules de mamífers, el lípit més comú és la fosfatidilcolina.
• Proteïnes: Quan estan ancorades a l'exterior, reben el nom de extrínsecas o perifèriques, i quan travessen la membrana, comunicant l'interior en l'exterior, reben el nom d'intrínseques o integrals.
• Carbohidrats i glicoproteína: Solen tindre funcions de reconeiximent i identificació. Els eixemples més comuns són els Grup sanguíneu grups sanguíneus ABO i la zona pelúcida del òvul.
• Colesterol

Adicionalment, poden contindre ions i, paradòxicament, aigua retinguda en la zona hidrófoba.

En la membrana plasmática, els fosfolípits es disponen formant una bicapa lipídica bicapa, situats en els seus caps Hidrófilo hidrófilas cap al mig extern o cap al citosol, i les seues coes Hidrófobo hidrófobas dispostes en empalizada. Les proteïnas es intercalan en eixa bicapa de lípits depenent de les interaccions en les regions de la zona lipídica. Existixen dos tipos de proteïnes segons la seua disposició en la bicapa.

• Proteïnes integrals o intrínseca: Embebidas en la bicapa lipídica, travessen la membrana una o vàries voltes, aguaitant per una o les dos cares (proteïnes transmembrana); o be per mig d'enllaços covalente en un lípit o a un glúcit de la membrana. El seu aïllament requerix la ruptura de la bicapa.

• Glucoproteínas: Es troben travessant tota la capa de la membrana celular, el seu nom es deu a que contenen certes cantitats de glucosa.

Evidència experimental

La propietat de la fluïdea de les membranes biològiques s'ha determinat a través d'experiments de marcage de resonància paramagnética electrònica, difracció de rajos X i calorimetria. Açò estudis varen mostrar que les proteïnes integrals es difonen a velocitats afectades per la viscosidad de la bicapa lipídica a la que estaven ancorades i varen demostrar que les molècules de la membrana eren dinàmiques en lloc d'estàtiques.

Models previs de membranes biològiques inclouen el model de membrana unitària de Robertson i el model tri-capa de Davson i Danielli. Estos models presentaven làmines de proteïnes paraleles a una capa lipídica, en lloc de proteïnes incorporades transversalmente a una bicapa lipídica. Atres models descrivien unitats regulars i intercaladas de proteïnes i lípits. Estos models no contaven en evidència de microscopía ni de senyes termodinàmiques i tampoc conseguien explicar propietats de la membrana dinàmica.

Un important experiment que va brindar evidència per a respalar el model decorregut i dinàmic va ser el realisat per Frye i Edidin, els qui varen usar el virus Sendai per a forçar cèlules humanes i de rates a fusionar-se i formar un heterocarionte. Utilisant tècniques de inmunotinción, varen conseguir mostrar que les proteïnes humanes i de rata permaneixien segregades en mitats del heterocarionte uns moments despuix de la fusió celular. No obstant, les proteïnes eventualment es difonien i, en el temps, la frontera entre abdós mitats es perdia. En disminuir la temperatura, la velocitat de difusió disminuïa degut a que els fosfolípits de la membrana canviaven de ser un decorregut a ser un gel. Singer i Nicholson varen explicar els resultats d'estos experiments utilisant el seu model del mosaic fluiído.

El model també explica canvis en l'estructura i el comportament de les membranes celulars baix distintes temperatures, aixina com l'associació de proteïnes de membrana en les pròpies membranes.