Cell Membrane: The Fluid Mosaic of Lipids and Proteins

Cell Membrane: The Fluid Mosaic of Lipids and Proteins

The cell membrane is a thin, elastic structure that surrounds and envelops the cell. It is composed mainly of proteins and lipids, forming a 2

  • Uploaded on | 3 Views
  • anirudh anirudh

About Cell Membrane: The Fluid Mosaic of Lipids and Proteins

PowerPoint presentation about 'Cell Membrane: The Fluid Mosaic of Lipids and Proteins'. This presentation describes the topic on The cell membrane is a thin, elastic structure that surrounds and envelops the cell. It is composed mainly of proteins and lipids, forming a 2. The key topics included in this slideshow are . Download this presentation absolutely free.

Presentation Transcript

Slide5CELL   MEMBRANECELL MEMBRANE   - is a  2-dimensional fluid mosaic of lipids and proteins and also is in  constant motion . - It’s a thin,  elastic structure ,  ~7.5 nanometers thick  and envelops the cell. - Composed mainly of  proteins  and  lipids. - Basic structure is a  lipid bilayer  - a thin film of ~ 2 molecules thick and continuous over the entire cell surface.

Slide6CELL  MEMBRANE- Lipid bilayer  is made of  3 types of molecules  ; 1. PHOSPHOLIPIDS 2. CHOLESTEROL 3. GLYCOLIPID.  


Slide8iii) GLYCOLIPIDs   -are lipids with attached carbohydrate groups ~  5% of membrane lipids -     Non-polar  parts - are the  fatty acid “tails ” - Polar parts  - are the attached  carbohydrate groups - Only appear on  membrane layer that faces extra-cellular fluid  (one reason for the  asymmetry of the two sides ).

Slide9Asymetrical Distribution of LipidsModified from Figure 11-17, Page 355 from:  Essential Cell Biology  by Alberts et al. 1997, Garland Publishing Inc. New York, NY Extracellular Intracellular

Slide10Cholesterol can fill gaps betweenphospholipids Modified from Figure 11-16 and Panel 2-4 from:  Essential Cell Biology: An introduction to the Molecular Biology of the Cell  by Alberts, Bray, Johnson, Lewis, Raff, Roberts and Walter 1997, Garland Publishing Inc. New York, NY Saturated FA’s = increase in fluidity

Slide13MEMBRANE PROTEINS1.  PERIPHERAL  PROTEINS  Are membrane proteins that are located on the  periphery of membranes  and they are either on the cell surface or on the inside of cell  They associate with membrane lipids or integral proteins at inner or outer surface of the membrane.  They can be stripped away from membrane by methods that do not disrupt membrane integrity FUNCTION    1. As  enzymes  on  cell surfaces    2. As  regulatory portions  of ion channels and transmembrane receptors    3. Roles in  cell signaling  – by some reversible attachment of proteins on              cell surface

Slide14Membrane Proteins

Slide15The proteins in the plasma membrane may provide a variety of major cell functions. Copyright © 2002 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings Fig. 8.9


Slide19PROPERTIES OF CELL MEMBRANES1. FLUIDITY – (2-dimensional fluid in constant motion) SIGNIFICANCE  : - Allows for  fusion of membranes  (e.g. fusion of vesicles with organelles) - Allows for  diffusion of new lipids and new proteins laterally, so they are equally distribution - Allows for  diffusion of proteins and other molecules laterally across the membrane in signaling/reactions - Allows for proper separation of membranes during cell division





Slide24PROPERTIES OF CELL MEMBRANES -FLUIDITY 2.  TEMPERATURE  Organisms  regulate lipid composition  (thus membrane fluidity) in response to  temperature .  Cold/ low  temperatures –  membranes “gel”  and are not fluid.  Hot/ high  temperature –  membranes are too fluid  and become  “leaky”  allowing ions to cross.  Hibernating animals incorporate more  unsaturated fatty acids  (fatty acids with double bonds) to prepare for drop in their body temperature .

Slide25PROPERTIES OF CELL MEMBRANES -SELECTIVE PERMEABILITY 2. SELECTIVE PERMEABILITY OF MEMBRANE  – they are selective for the  movement of molecules  across the membrane. MOVEMENT OF MOLECULE across membrane  is  limited  by; i)  SIZE  - small molecules cross membrane and large molecules do not E.g. Water, O2, CO2, ethanol (46 MW) and glycerol (92 MW) can cross the membrane     - Glucose (180 MW) can NOT cross membrane ii)  POLARITY  - Hydrophobic molecules can “dissolve” in the lipid bilayer, not polar molecules. E.g. Ethanol is more hydrophobic than glycerol so crosses membrane faster iii)  IONIC CHARGE- – membranes are highly impermeable to ions  But  ions  and  large molecules  do pass across biological membranes  – through proteins that pass through membranes ( integral proteins – channel/transport protein )

Slide2715.1 A pure phospholipid bilayer actsas a selectively permeable barrier Figure 15-1

Slide30Membrane Transport• Simple Diffusion - 2 types of molecules 1. Small, nonpolar • Oxygen 2. Small, polar, noncharged • H 2 O (some - more later) • Ethanol

Slide31Water Channels- The aquaporinsH 2 O H 2 O HO H  HO H 2 O Aquaporins • Selectivity filter generated by hydrophobic residues that line the channel allowing only one molecule of water to pass at a time

Slide34Membrane Transport

Slide36Ion Channels-small aqueous holes • Properties – selective – fast – passive – gated - open or closed

Slide37Ion Channels-small aqueous holes • Properties – selective – fast – passive – gated - open or closed

Slide38CHANNELS- The  pore  in some channels can be  opened or closed . - Opening/ closing of channels are controlled/ gated  by a specific stimulus. - Example of a specific  stimulus : i) Voltage;  - VOLATGE - GATED CHANNEL ii) Ligand;  - LIGAND -GATED CHANNELS iii) Specific stress;  - STRESS – ACTIVATED CHANNELS

Slide39VOLTAGE - GATED  CHANNELExample; Na+ voltage gated channels  opens when the membrane potential depolarizes (i.e. becomes more positive). It has  activation and inactivation gates.

Slide40LIGAND- GATED  CHANNEL- Binding of a chemical ( ligand ) to a  specific site on the receptor causes a  change in membrane  potential and causes it to  allow a specific ion  to pass through the channel in the membrane.

Slide41STRESS - ACTIVATED GATED ION CHANNEL- The channels open/close when a physical stress is applied to the channel protein - E.g. Auditory hair cells converts a physical stress to an electrical signal.

Slide42OK + O H H  - O H H  - O Selectivity Filter

Slide43OK + O H H  - O H H  - O Selectivity Filter

Slide44OK + O H H  - O H H  - O Selectivity Filter

Slide45OK + O H H  - O H H  - O Selectivity Filter

Slide46OK + O H H  - O H H  - O Selectivity Filter

Slide47OK + O H H  - O H H  - O Selectivity Filter O H H  - O H H  -

Slide48OK + O H H  - O H H  - O Selectivity Filter O H H  - O H H  -

Slide49ONa + O Selectivity Filter O H H O H H

Slide50OO Selectivity Filter Na + O H H O H H

Slide51OO Selectivity Filter Na + O H H O H H

Slide52زندگي ، خواب گراني است به ارزاني عمر

Slide533 Types of Gating

Slide54Active Transport• Used to move molecules against a gradient – REQUIRES ENERGY! • Two types 1 . Pumps 2 . Coupled Transport (co-transport)

Slide55Na+ /K +  ATPase

Slide56Primary Active Transport:Pumps Products Figure 5-24: Mechanism of the Na +  - K +  -ATPase (75%)

Slide59Cotransports • [Ion ] restored – using ATP Secondary Active Transport: Uses Kinetic Energy of [ion] Figure 5-25: Sodium-glucose symporter


Slide64(extracellular fluid)(cytoplasm) food particle particle enclosed in vesicle phagocytosis vesicle containing extracellular fluid cell pseudopod pinocytosis (a) (b) 1 3 3 2 1 3 2

Slide65Endocytosis and Exocytosis:VacuoleTransport Figure 5-28: Receptor-mediated endocytosis and exocytosis

Slide70Cross two membranes – Apical – Basolatera • Absorption • Secretion Transepithelial and Transcytosis

Slide71Transepithelial andTranscytosis Figure 5-30: Transepithelial transport of glucose

Slide72Transepithelial and TranscytosisFigure 5-31: Transcytosis across the capillary endothelium