Het doel van een celmembraan is om de inhoud van de cel te scheiden van de externe omgeving. Omdat het leven zich ontwikkelde in een waterige (ook wel waterige) omgeving genoemd, bestaan cellen in en bevatten ze water. En omdat water en vet/olie niet goed mengen, zijn op deze basis membranen ontstaan.
In dit bericht gaan we precies over wat het trilaminaire celmembraan is, waarom het trilaminaire model wordt gevormd en wat de celmembraanstructuur voor cellen doet.
Hydrofobe/niet-polaire moleculen vs. Hydrofiele/polaire moleculen
Grote moleculen die bijna volledig uit koolstof- en waterstofatomen bestaan, worden niet-polaire of hydrofobe "watervrezende" moleculen genoemd. Bestaande uit vetten, oliën, wassen en andere lipiden, wanneer ze in water worden geplaatst, hebben ze de neiging om samen te komen en olieachtige druppeltjes te vormen.
Moleculen die chemische groepen bevatten met zuurstof-, stikstof- en fosforatomen hebben veel positieve en negatieve ladingen gescheiden, dat wil zeggen dat ze polair zijn. Omdat ze polair zijn, mengen ze zich goed met water, dat ook polair is, en daarom worden ze hydrofiel of 'waterminnend' genoemd.
Fosfolipiden: een type amfifiele molecuul
De term amfifiel verwijst naar een molecuul dat zowel hydrofobe als hydrofiele eigenschappen heeft. Het klassieke voorbeeld van zo'n molecuul is een fosfolipide. De ruggengraat van een fosfolipide is glycerol, dat drie koolstofatomen bevat waaraan andere moleculen kunnen worden verbonden door middel van alcoholgroepen (esterbinding, in chemische terminologie).
Wanneer een keten van voornamelijk koolstof- en waterstofatomen, een vetzuur genaamd, is verbonden met een of meer van de drie posities op glycerol, wordt het molecuul een glyceride genoemd. Als er drie van dergelijke vetzuren zijn, is het een triglyceride, dat extreem hydrofoob is. Als er twee van dergelijke vetzuren zijn, wordt dit een diglyceride genoemd. Als de derde positie echter is verbonden met een chemische groep die bekend staat als een fosfaat, wordt het molecuul een fosfolipide genoemd.
De fosfaatgroep van een fosfolipide kan op zijn beurt worden gehecht aan een andere chemische eenheid, die zeer polair kan zijn. Deze entiteit staat bekend als de polaire kop van het molecuul en mengt zich goed met water, terwijl de staart van het molecuul, gemaakt van twee vetzuren, zeer hydrofoob is. Het is vanwege de verschillende delen van fosfolipiden die de celmembraanstructuur vormt.
Soorten fosfolipiden
terwijl alle fosfolipiden bestaan uit een hydrofobe staart, gemaakt van vetzuren, en een poolkop, ze verschillen op basis van de lengte van het type van vetzuurketens in de staart en de component van de polaire entiteit gehecht aan de fosfaatgroep in de hoofd. Een voorbeeld van een klasse van fosfolipiden zijn de fosfatidylcholines, waarbij de chemische groep choline de polaire entiteit is die aan het fosfaat is bevestigd.
Synthese van fosfolipiden
Synthese van fosfolipiden vindt plaats in het cytoplasma van cellen naast een membraaneenheid die het endoplasmatisch reticulum wordt genoemd (in de verdeling van het leven bekend als eukaryoten). Het endoplasmatisch reticulum is bedekt met enzymen die de fosfolipiden samenvoegen in blaasjes. Deze blaasjes ontluiken later van het endoplasmatisch reticulum en gaan naar het celmembraan, waar ze de fosfolipiden afzetten en de celmembraanstructuur vormt.
Vorming van het trilaminaire celmembraan
Als er een klein aantal fosfolipiden is, komen de staarten samen met de staarten aan de buitenkant en vormen ze een micel, een bol met een hydrofiele buitenkant in water en een hyrdofobe binnenkant. Als het volume van fosfolipiden echter toeneemt, vormen zich membranen. Het celmembraan staat bekend als een trilaminair celmembraan of het trilaminaire model omdat het bestaat uit van een laag hydrofobe staarten van fosfolipiden ingeklemd tussen twee lagen hydrofiele koppen.
Vaak wordt het echter een dubbellaag genoemd, omdat het is gemaakt van twee sets fosfolipiden. Omdat elk fosfolipide bestaat uit een hydrofobe staart en een hydrofiele kop, om te ontsnappen uit de waterige omgeving, staan de staarten van veel fosfolipiden in een rij en staan tegenover de staarten van een tweede laag van soortgelijke moleculen. Zo wordt een laag hydrofiele koppen de buitenkant van het celmembraan en een andere laag hydrofiele koppen wordt de binnenkant van het celmembraan.
Het trilaminaire model beschreef dezelfde formatie, maar stelt dat de "buiten" hydrofiele hoofdgroepen zijn elk een laag, terwijl de binnenste hydrofobe staartgroepen een laag zijn, waardoor de drie verschillende three lagen.