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5.2:

膜流动性

JoVE 核
生物学
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JoVE 核 生物学
Membrane Fluidity

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组件的多样性 与质膜以及 适应变化的能力相关, 有助于保持膜的动态流动性。 例如,主要成分之一,磷脂, 可以以饱和形式存在, 含有最大数量的氢 没有双键,或具有至少一个双键 的不饱和形式。 当温度下降时,饱和磷脂, 它们长而直的脂肪酸链, 可以拉得比不饱和的更紧密, 由于不饱和结构的双键链中有一个扭结。 这个额外的空间保留了一些膜的流动性。 另一种成分,胆固醇, 可以在磷脂之间插入, 在较冷的温度下 还创造了一个增加流动性的空间。 在温度较高的温度下,当膜更流动时, 类固醇环中的胆固醇 为磷脂提供结构支持, 防止膜变得太流动。 因此,调节膜流动性是 细胞对温度变化的一个重要反应 , 例如季节性变化诱发 鱼的脂肪酸结构发生修改。

5.2:

膜流动性

细胞膜由磷脂,蛋白质和碳水化合物组成,它们通过化学相互作用松散地相互连接。分子通常能够在膜的平面内移动,使膜具有称为流动性的柔性。膜的另外两个特征有助于膜流动性:磷脂的化学结构和膜中胆固醇的存在。

磷脂的脂肪酸尾部可以是饱和的,也可以是不饱和的。饱和脂肪酸在烃主链之间具有单键,并以氢的最大数饱和。这些饱和的尾巴是直的,因此可以紧密地堆积在一起。相反,不饱和脂肪酸的尾部含有碳原子间的双键,使它们呈扭结状,防止紧密堆积。增加磷脂与不饱和尾的相对比例会产生更多的流体膜。像细菌和酵母菌这样经历环境温度波动的有机体能够调整其膜的脂肪酸含量,以保持相对恒定的流动性。

在细胞膜中,胆固醇能够与磷脂的头部相互作用,部分地固定烃链的近端部分。这种相互作用降低了极性分子穿过膜的能力。胆固醇还能防止磷脂紧密堆积在一起,从而防止膜冻结的可能性。同样,当温度升高时,胆固醇起到结构缓冲作用,限制了过度流动性。

胆固醇也被认为在将膜脂和蛋白质组织成称为脂筏的功能群中起作用。这些蛋白质、磷脂和胆固醇的组被认为是隔膜的区域,定位分子具有相似的作用彼此接近。然而,这些膜片的具体结构和功能尚不清楚,是一个活跃的研究领域。

Suggested Reading

Renne, Mike F., and Anton IPM de Kroon. "The role of phospholipid molecular species in determining the physical properties of yeast membranes." FEBS Letters 592, no. 8 (2018): 1330-1345. [Source]

Steck, Theodore L., and Yvonne Lange. "Cell cholesterol homeostasis: mediation by active cholesterol." Trends in Cell Biology 20, no. 11 (2010): 680-687. [Source]