Solukalvon rakenne

Vain hyvin ohut, joustava este erottaa solun sisällön ympäristöstä. Solukalvotoiminto sallii valikoivasti tiettyjen molekyylien vaihdon ja läpikulun pitäen ei-toivotut aineet poissa. Solukalvon osat antavat solun myös kommunikoida muiden solujen ja sitä ympäröivän ympäristön kanssa. Sekä kasveilla että eläimillä on solukalvot, mutta niiden solukalvorakenne ja -organisaatio eroavat, kuten kasveilla, hiivalla ja bakteereilla on jäykkä soluseinä kalvon ulkopuolella lisätukea ja rakennetta varten. Solukalvon ainutlaatuiset toiminnot sanelevat sen rakenteen ja ominaisuudet.

Kaksikerroksinen rakenne erityisistä lipidimolekyyleistä, joita kutsutaan fosfolipideiksi, muodostaa solukalvon. Jokaisella fosfolipidillä on kaksi rasvahappoketjua kiinnittynyt fosfaatti-glyserolipäähän. Rasvahapot ovat hydrofobisia (vettä vihaavia), missä fosfaattipää on hydrofiilinen (vettä rakastava). Kaksi fosfolipidikerrosta asettuvat siten, että rasvahapot ovat kerrosten tai esitteiden sisällä. "Carnegie-Mellon: solukalvon rakenne ja toiminta" mukaan kaksikerroksinen kalvo tulee joutuessaan kosketuksiin veden kanssa fosfolipidimolekyylit järjestyvät uudelleen pitääkseen rasvahappojen hännät poissa vettä.

Kahta erilaista proteiinia on hajallaan solukalvolla: kiinteät proteiinit ja perifeeriset proteiinit. Integraaliset proteiinit, jotka on valmistettu pitkistä aminohappoketjuista, kulkevat koko kalvon läpi. Jotkut proteiinin osat ovat vuorovaikutuksessa ulkoympäristön kanssa ja muut osat vuorovaikutuksessa solun sisäosan kanssa. Siksi integraaliproteiineja kutsutaan myös kalvon läpäiseviksi proteiineiksi. Integraaleilla proteiineilla on kaksi päätoimintoa. Ne toimivat huokosina, jotka päästävät tiettyjä "ioneja tai ravintoaineita soluun", ja ne "välittävät signaaleja soluun ja ulos solusta", James Burnette III: n mukaan Carnegie-Mellon -artikkelissa.

Perifeeriset proteiinit kiinnittyvät sitä vastoin vain kalvon pintaan ja toimivat ankkurina sytoskeleton- tai solunulkoisille kuiduille.

Hiilihydraattikerros, joka tunnetaan nimellä glykokaleksi, peittää solun pinnan. Glyokaleksi on valmistettu lyhyistä oligosakkarideista, jotka on kiinnitetty tietyntyyppisiin kalvojen läpäiseviin proteiineihin. "Solu: Plasman kalvon rakenne" mukaan glykokaleksi tuottaa solun identiteetin. Se tarjoaa periaatteessa joukon markkereita, jotka voivat erottaa identtiset solut vieraista tai tunkeutuvista soluista. Glykokaleksi toimii myös solun pinnan suojaamiseksi.

Kolesterolit ovat toisen tyyppisiä lipidejä, joita löytyy solukalvosta. Kolesterolit, jotka ovat hajallaan rasvahappojen sisätiloissa, estävät häntää pakkautumasta liian tiukasti ja auttavat pitämään kalvonestettä.

Ensinnäkin Singer ja Nicolson (”Science”, 18. helmikuuta 1972) ehdottivat Fluid Mosaic Model -malliksi, solukalvolla on kaksi olennaista ominaisuutta, joiden avulla se voi suorittaa tehtävänsä. Ensinnäkin solukalvo on eri molekyylien mosaiikkirakenne. Jokaisella monisoluisten ja yksisoluisten organismien solutyypillä on ainutlaatuinen proteiinien, hiilihydraattien ja lipidien kokoelma ja yhdistelmä. Esimerkiksi Burnette Carnegie-Mellonista mainitsee, että punasolujen kalvossa on yli 50 erilaista proteiinia.

Solukalvon toinen ominaisuus on sen juoksevuus. Fosfolipidit liikkuvat vapaasti ympäriinsä ja järjestyvät uudelleen membraanin jokaisen kerroksen sisällä, mutta ne ylittävät harvoin hydrofobisen alueen ja siirtyvät vastakkaiselle kerrokselle Burnetten mukaan. Hydrofiiliset päät ovat aina ulkokehällä ja hydrofobiset pyrstöt pysyvät kaksikerroksisessa ytimessä.

Kalvon nesteominaisuus johtaa epäsymmetrisiin kaksikerroksisiin. Burnette kuvaa, että vastauksena muuttuviin ympäristöihin tai erilaisiin lämpötiloihin solun sisällä ja ulkopuolella voi olla enemmän proteiineja tai hiilihydraattimolekyylejä jokaisessa kerroksessa kerrallaan, mikä mahdollistaa molekyylien ja ionien selektiivisen kulkeutumisen kalvo.

Kuva solukalvon nestemäisistä mosaiikkio-ominaisuuksista on esitetty julkaisussa "Carnegie-Mellon: solukalvon rakenne ja toiminta".