Membraanfluiditeit

De vloeibaarheid van het membraan wordt verklaard door het vloeibare mozaïekmodel van het celmembraan, dat de plasmamembraanstructuur beschrijft als een mozaïek van componenten - waaronder fosfolipiden, cholesterol, eiwitten en koolhydraten - die het membraan een vloeibaar karakter geven.

Mozaïekkarakter van het membraan

De mozaïekachtige structuur van het membraan zorgt ervoor dat het plasmamembraan vloeibaar blijft. De integrale eiwitten en lipiden bestaan als afzonderlijke maar - losjes verbonden moleculen in het membraan. Het membraan is een relatief stijve structuur die kan barsten als het wordt gepenetreerd of als een cel te veel water opneemt. Vanwege het mozaïekkarakter kan een zeer fijne naald echter gemakkelijk het membraan binnendringen zonder dat het barst; het membraan zal stromen en zichzelf afdichten wanneer de naald wordt uitgetrokken.

Aard van fosfolipiden

Het volgende is de aard van de fosfolipiden waaruit de lipidedubbellaag bestaat; in verzadigde vorm zijn de vetzuren in fosfolipidestaarten verzadigd met gebonden waterstofatomen, wat resulteert in rechte staarten. Onverzadigde vetzuren bevatten daarentegen enkele dubbele bindingen tussen aangrenzende koolstofatomen, waardoor een buiging van ongeveer 30 graden in de koolstofketen ontstaat. Als onverzadigde vetzuren worden samengedrukt, duwen de "knikken" in hun staarten de aangrenzende fosfolipidemoleculen weg, waardoor er enige ruimte tussen de fosfolipidemoleculen overblijft. Deze "elleboogruimte" helpt de vloeibaarheid in het membraan te behouden bij temperaturen waarbij membranen met verzadigde vetzuurstaarten in hun fosfolipiden zouden "bevriezen" of stollen. De relatieve vloeibaarheid van het membraan is cruciaal in een koude omgeving. Een koude omgeving heeft de neiging membranen die grotendeels uit verzadigde vetzuren bestaan samen te drukken, waardoor ze minder vloeibaar worden en gevoeliger voor scheuren.

Cholesterol

Bij dieren is cholesterol een andere factor die de vloeibaarheid van het membraan helpt behouden. Het ligt naast de fosfolipiden in het membraan en heeft de neiging de effecten van temperatuur op het membraan te verminderen. Cholesterol functioneert dus als een buffer, waardoor wordt voorkomen dat lagere temperaturen de vloeibaarheid belemmeren en voorkomen dat hogere temperaturen de vloeibaarheid te veel verhogen. Cholesterol strekt zich in beide richtingen uit over het temperatuurbereik waarin het membraan voldoende vloeibaar en functioneel actief is. Cholesterol vervult ook andere functies, zoals het organiseren van clusters van transmembraaneiwitten in lipidenraften. Door de vloeibaarheid van het membraan kunnen eiwitten en lipiden bewegen en zich ophopen op plaatsen om lipidenraften en intercellulaire verbindingen te vormen, waardoor de membraanpermeabiliteit behouden blijft.