Flüssig-Mosaik-Modell
Das Flüssig-Mosaik-Modell (engl.: fluid mosaic model) ist ein von Seymour Jonathan Singer und Garth Nicolson im Jahre 1972 entworfenes Modell, das die Anordnung und Organisation biologischer Membranen beschreibt.
Nach dem Modell ist die Doppellipidschicht eine zweidimensionale Lösung gerichteter Lipide und globulärer Proteine. Lipide und integrale Membranproteine können lateral ungehindert in der Lipidmatrix diffundieren (laterale Diffusion), sofern dies nicht durch spezifische Wechselwirkungen unterbunden wird. Phospholipide können neben der lateralen Diffusion noch eine transversale Diffusion, den so genannten Flipflop ausführen, welcher aber viel langsamer abläuft.
Eine dritte Klasse der Lipide, das Cholesterin, falls in großen Mengen am Membranaufbau beteiligt, erhöht die Viskosität der Membran. Zusätzlich reguliert werden kann die Fluidität durch Variation der Doppelbindungszahl und Länge der Fettsäurereste. Höhere Temperaturen, kurze Fettsäurereste und viele ungesättigte Bindungen erhöhen ebenfalls den Grad der Fließfähigkeit.
Zur gleichen Zeit wie Singer und Nicolson führten Frye und Edidin ebenfalls Versuche zum Aufbau der Zellmembran durch: Sie markierten die Membranproteine zweier Zellen mit unterschiedlichen Farbstoffen und fusionierten die Zellen anschließend. Nach circa 40 Minuten hatten sich die Proteine auf der neuen Zelle vermischt, sie müssen also in der Zellmembran beweglich sein.
Das Modell gilt inzwischen weitgehend als überholt, da praktisch alle grundsätzlichen Annahmen in der Realität nicht gegeben sind: Membranproteine liegen in so hoher Konzentration vor, dass sie nicht 'weit voneinander entfernt' in der Lipidschicht schwimmen, sondern sich gegenseitig beeinflussen. Außerdem sind die meisten Transmembranproteine sehr viel größer als die typische Dicke einer ungestörten Lipiddoppelschicht. Biomembranen besitzen also durchaus eine lokale Ordnung, die jedoch sehr schwer direkt beobachtbar ist. Vor einigen Jahren wurden lokale funktionale Ordnungsstrukturen unter dem Begriff Lipid Rafts diskutiert.
Literatur
- Lubert Stryer: Biochemie, 4. Auflage, Spektrum Verlag (1999)
- Donald M. Engelman: Membranes are more mosaic than fluid, Nature, Vol 438, Nummer 7068, 1. Dez. 2005
Siehe auch
- Membranprotein
- Anomale Diffusion