How big is Fosfolipido?
2.5 nanometroj!
Fosfolipido estas tia grasosimila molekulo, el kiu ĉelmembranoj estas ĉefe konstruitaj. Ĝi havas kapon, kiun akvo altiras, kaj du vostojn, kiuj evitas akvon. De la ekstera rando de la kapo ĝis la pintoj de la vostoj unu fosfolipido estas ĉirkaŭ 2,5 nanometrojn longa, kaj nanometro estas miliardono de metro.
Grando
La kapo de fosfolipido estas grupo, kiu enhavas fosfaton, kunligita kun malgranda molekulo nomata glicerolo. La du vostoj estas grasacidoj, longaj ĉenoj de karbonaj kaj hidrogenaj atomoj, kutime 10–20 karbonatomojn longaj. Ĉiu karbono aldonas ĉirkaŭ 0,13 nanometrojn al la longo de vosto.
La preciza longo dependas de la vostoj kaj de tio, kiel ili kuŝas. En viva membrano la vostoj estas fluidaj, fleksiĝante kaj serpentumante. Referenca libro pri ĉela biologio donas 2 nanometrojn de la kapo ĝis la vosto por tipa fosfolipido.
Mezuradoj reviziitaj en 2000 trovis, ke tavolo de fosfatidilkolino, ofta fosfolipido, estas ĉirkaŭ 2,2–2,3 nanometrojn dika, kiam ĝi estas fluida, kaj 2,6 nanometrojn en pli malvarma, ordigita formo kun pli rektaj vostoj. La tavolo estas unu molekulon profunda, do tiom malproksimen atingas unu molekulo de la mezo de membrano ĝis la surfaco de la membrano. Ĉiu molekulo en fluida tavolo okupas ĉirkaŭ 0,6–0,7 kvadratajn nanometrojn de la surfaco. Tial taksoj pri la longo varias de ĉirkaŭ 2 ĝis 2,6 nanometroj.
Komparoj de grando
- Du tavoloj de fosfolipidoj, vosto kontraŭ vosto, formas fosfolipidan dutavolon, la tavolon en la kerno de preskaŭ ĉiuj ĉelmembranoj.
- Fosfolipido estas ĉirkaŭ duoble pli longa ol alfa helico estas larĝa. Alfa helico estas ofta parto de proteinoj.
- Fosfolipido estas ĉirkaŭ same longa kiel la duobla helico de DNA estas larĝa, kio estas 2 nanometroj.
- Inter ĉirkaŭ 30 000 kaj 50 000 fosfolipidoj, vicigitaj laŭlonge unu post alia, atingus la dikecon de homa haro, kiu estas 80 000–100 000 nanometrojn dika.
- Ununura tavolo de fosfolipidoj, kiu kovras unu kvadratan milimetron, enhavus ĉirkaŭ 1,5 bilionojn da molekuloj.
Kiel fosfolipidoj konstruas membranojn
Ĉar iliaj kapoj estas altirataj de akvo kaj iliaj vostoj ne, fosfolipidoj en akvo aranĝiĝas kun la vostoj turnitaj unu al la alia kaj la kapoj turnitaj eksteren. Ili formas duoblan tavolon, kiu apartigas la akvon sur unu flanko disde la akvo sur la alia. Kiam oni varmigas fosfolipidojn en akvo, ili kutime formas per si mem etajn sferojn, kun la kapoj ekstere kaj la vostoj ene.
La formo de la vostoj helpas teni membranojn fluidaj. Vosto, kiu havas nur simplajn ligojn inter siaj karbonaj atomoj, estas sufiĉe rekta. Duobla ligo kaŭzas en la vosto kurbiĝon de ĉirkaŭ 30 gradoj, kaj tiuj kurbiĝoj puŝas najbarajn molekulojn for unu de la alia. Tio malhelpas, ke membrano rigidiĝu en malvarmo.
Oleo sur lageto
Benjamin Franklin verŝis ne pli ol unu kuleretplenon da oleo sur lageton proksime de Londono kaj rigardis, kiel ĝi disvastiĝas sur areo de eble duono de akreo. La oleo formis tavolon unu molekulon dikan. La molekuloj de la oleo estas similaj laŭ karaktero al tiuj, kiuj konsistigas ĉiun tavolon de ĉelmembrano.
Kulereto enhavas ĉirkaŭ 5 kubajn centimetrojn, kaj duono de akreo estas ĉirkaŭ 2 000 kvadrataj metroj, do la tavolo estis proksimume 2,5 nanometrojn dika. Agnes Pockels poste inventis manieron fari tiajn unuopajn tavolojn en la laboratorio, kio ebligis al sciencistoj precize determini la grandon de molekuloj.
Fontoj
- Components and Structure. In Biology 2e, 2nd edition. OpenStax, 2018.
- Lipids. In Biology 2e, 2nd edition. OpenStax, 2018.
- Structure of Lipid Bilayers. Nagle and Tristram-Nagle, Biochimica et Biophysica Acta, 2000.
- What Is the Thickness of the Cell Membrane?. In Cell Biology by the Numbers. Milo and Phillips, Garland Science, 2015.
- Predicting Helical Topologies in RNA Junctions as Tree Graphs. Laing et al., PLoS ONE, 2013.
- DNA Structure and Sequencing. In Biology 2e, 2nd edition. OpenStax, 2018.
- Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.