Skip to main content
Global

6.2: מקור הממברנות הביולוגיות

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    208309

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    קרום התא המודרני מורכב ממספר סוגים שונים של שומנים. לאותם שומנים עם "זנב" הידרופובי אחד או יותר יש זנבות שאורכם נע בדרך כלל בין 16 ל -20 פחמנים. אולם סביר להניח שהממברנות המוקדמות ביותר היו מורכבות ממולקולות דומות אך פשוטות יותר עם שרשראות הידרופוביות קצרות יותר. בהתבסס על תכונות השומנים, אנו יכולים למפות רצף סביר להופעת ממברנות. שומנים עם שרשראות הידרופוביות קצרות מאוד, באורך של 2 עד 4 פחמנים, יכולים להתמוסס במים (האם אתה יכול להסביר מדוע?) ככל שאורכי השרשראות ההידרופוביות גדלים, המולקולות מתחילות להתאסף בעצמן למיצלות. עד שהשרשראות ההידרופוביות מגיעות לאורך של ~ 10 פחמנים, קשה יותר ויותר להתאים את שרשראות הפחמימנים לחלק הפנימי של המיצל מבלי ליצור רווחים גדולים וגדולים יותר בין הראשים ההידרופיליים. מולקולות מים יכולות להתחיל לנוע בחללים אלה ולקיים אינטראקציה עם זנבות הפחמימנים. בשלב זה, מולקולות השומנים בשרשרת הפחמימנים מתחילות להתחבר לדו-שכבות יציבות למחצה. תכונה מעניינת אחת של הדו-שכבות הללו היא שאורך שרשרת הפחמימנים אינו מגביל עוד באותו אופן שהוא מגביל במיצל. עם זאת, בעיה אחת היא הקצוות של הדו-שכבה, שבה אזור הפחמימנים של השומנים יבוא במגע עם מים, מצב לא נוח מבחינה תרמודינמית. בעיה זו נמנעת על ידי קישור קצוות הדו-שכבה זה לזה, ויוצרים מבנה דמוי בלון. דו שכבות כאלה יכולות ללכוד אזורים של ממס, כלומר מים וכל המומסים המומסים בתוכו.

    היציבות הדו-שכבתית עולה עוד יותר ככל שאורך השרשרת ההידרופובי גדל. במקביל, חדירות הממברנה פוחתת. הנחה סבירה היא שהמערכות הביולוגיות המוקדמות ביותר השתמשו בשומנים קצרים יותר כדי לבנות את "הפרוטו-ממברנות" שלהן וכי ממברנות אלו דולפות יחסית 171. הופעתם של שומנים מורכבים יותר, המסוגלים ליצור ממברנות אטומות יותר, חייבת להיות תלויה אפוא במראה של מנגנונים שאפשרו למולקולות הידרופיליות לעבור דרך ממברנות. תהליך התלות ההדדית של השינוי ידוע בשם אבולוציה משותפת. תהליכים אבולוציוניים משותפים היו ככל הנראה נפוצים מספיק כדי לאפשר הקמת מערכות חיים. אנו נשקול את הדרכים דרך קרום בפירוט להלן.

    שאלות שיש לענות עליהן ולהרהר בהן:

    • האם היקום נמצא בשיווי משקל? אם לא מתי זה יגיע לשיווי משקל?
    • צייר דיאגרמות כדי להראות כיצד הגדלת אורך שרשראות הפחמימנים של השומנים משפיעה על המבנים שהוא יכול ליצור.
    • כיצד ממזערים את ההשפעות בקצוות ההידרופוביים של דו שכבה שומנית?
    • אילו סוגי מולקולות יוכלו לעבור בעצמם את קרום הפלזמה?
    • צייר כיצד נראים שומנים "דו-ראשיים" בהקשר של קרום דו שכבתי.
    • לאור תורת התא, מה אנו יכולים לומר על ההיסטוריה של הציטופלזמה וקרום הפלזמה?
    • מדוע חומצות שומן ושומנים איזופרן יוצרים מבנים דו שכבתיים דומים?
    • לשער מדוע מקובל לראות פוספט וקבוצות הידרופיליות אחרות המחוברות לקבוצות הליפידים של גליצרול?
    • האם הממברנות של חיידקים וארכיאה הומולוגיות או אנלוגיות? איזה סוג נתונים יעזור לך להחליט?
    • מדוע תנועת החומרים דרך הממברנה חיונית לחיים?
    • מדוע שומני הממברנה מתמצקים בטמפרטורה נמוכה? כיצד מעורבות אינטראקציות של ואן דר ואלס? האם מעורבות אינטראקציות אלקטרוסטטיות מסוג H-bond?
    • לחזות (ולהצדיק) את ההשפעה של שינוי המיקום של קשר כפול בשרשרת פחמימנים על טמפרטורת התמצקות הממברנה.
    • האם קרום יהיה חדיר יותר למולקולות קטנות בטמפרטורות גבוהות או נמוכות ומדוע?

    תורמים וייחוסים