30840

Строение биомембран

Доклад

Биология и генетика

Основу мембраны составляет липидный бислой двойной слой амфифильных липидов которые имеют гидрофильную головку и два гидрофобных хвоста . В липидном слое липидные молекулы пространственно ориентированы обращены друг к другу гидрофобными хвостами головки молекул обращены на наружную и внутреннюю поверхности мембраны. Липиды мембраны: фосфолипиды сфинголипиды гликолипиды холестерин. К ним относятся рецепторные белки белки адгезии; трансмембранные пронизывают всю толщу мембраны причем некоторые белки проходят через...

Русский

2013-08-24

52 KB

20 чел.

10. Строение биомембран…

 Строение биомембран

Организация всех мембран имеет много общего, они построены по одному и тому же принципу. Основу мембраны составляет липидный бислой (двойной слой амфифильных липидов), которые имеют гидрофильную "головку" и два гидрофобных "хвоста". В липидном слое липидные молекулы пространственно ориентированы, обращены друг к другу гидрофобными "хвостами", головки молекул обращены на наружную и внутреннюю поверхности мембраны.

Липиды мембраны: фосфолипиды, сфинголипиды, гликолипиды, холестерин.

Выполняют, помимо формирования билипидного слоя, другие функции:

формируют окружение для мембранных белков (аллостерические активаторы ряда мембранных ферментов);

являются предшественниками некоторых вторых посредников;

выполняют "якорную" функцию для некоторых периферических белков.

Среди мембранных белков выделяют:

периферические - располагаются на наружной или внутренней поверхностях билипидного слоя; на наружной поверхности к ним относятся рецепторные белки, белки адгезии; на внутренней поверхности - белки систем вторичных посредников, ферменты;

интегральные  -  частично   погружены   в  липидный слой. К ним относятся рецепторные белки, белки адгезии;

трансмембранные - пронизывают всю толщу мембраны, причем  некоторые  белки  проходят через мембрану один раз, а другие - многократно. Этот вид   мембранных   белков   формирует   поры,   ионные каналы   и   насосы,   белки-переносчики,   рецепторные белки. Трансмембранные белки играют ведущую роль во взаимодействии клетки с окружающей средой, обеспечивая рецепцию сигнала, проведение его в клетку, усиления на всех этапах распространения.

В мембране этот тип белков формирует домены (субъединицы), которые обеспечивают выполнение трансмембранными белками важнейших функций.

Основу доменов составляют трансмембранные сегменты, образованные неполярными аминокислотными остатками, закрученными в виде ос-спирали и внемембранные петли, представляющие полярные области белков, которые могут достаточно далеко выступать за пределы билипидного слоя мембраны (обозначают как внутриклеточные, внеклеточные сегменты), отдельно выделяют СООН- и NН2-терминальные части домена.

Часто просто выделяют трансмембранную, вне- и внутриклеточную части домена - субъединицы. Белки мембраны также делят на:

  •  структурные белки: придают мембране форму, ряд механических свойств (эластичность и т.д.);
  •  транспортные белки:

формируют транспортные потоки (ионные каналы и насосы, белки-переносчики);

способствуют созданию трансмембранного потенциала.

  •  белки,    обеспечивающие   межклеточные   взаимодействия:

- адгезивные белки, связывают клетки друг с другом или с внеклеточными структурами;

  •  белковые структуры, участвующие в образовании специализированных   межклеточных   контактов   (десмосомы, нексусы и т.д.);
  •  белки, непосредственно участвующие в передаче сигналов от одной клетки к другой.

В состав мембраны входят углеводы в виде гликолипидов и гликопротеидов. Они формируют олигосахаридные цепи, которые располагаются на наружной поверхности мембраны.

Свойства мембраны:

1. Самосборка в водном растворе.

2. Замыкание (самосшивание, замкнутость). Липидный слой всегда замыкается сам на себя с образованием полностью отграниченных отсеков. Это обеспечивает самосшивание при повреждении мембраны.

3. Асимметрия (поперечная) - наружный и внутренний слои мембраны отличаются по составу.

4. Жидкостность (подвижность) мембраны. Липиды и белки могут при определенных условиях перемещаться в своем слое:

  •  латеральная подвижность;
    •  вращения;
    •  изгибание,

а также переходить в другой слой:

  •  вертикальные перемещения (флип-флоп)

5. Полупроницаемость   (избирательная   проницаемость, селективность) для конкретных веществ.

Функции мембран

Каждая из мембран в клетке играет свою биологическую роль.

Цитоплазматическая мембрана:

• отграничивает клетку от окружающей среды;

• осуществляет регуляцию обмена веществ между клеткой и микроокружением (трансмембранный обмен);

• производит распознавание и рецепцию раздражителей;

• принимает участие в образовании межклеточных кон тактов;

• обеспечивает  прикрепление  клеток  к  внеклеточному матриксу;

• формирует электрогенез.

Мембраны эндоплазматического ретикулума. 

Гладкого эндоплазматического ретикулума участвуют:

• в синтезе фосфолипидов, стероидов, полисахаридов;

• в инактивации метаболитов;

• в инактивации БАВ;

• в детоксикации ядовитых веществ.

Шероховатого эндоплазматического ретикулума участвуют:

• в синтезе секреторных, лизосомальных и мембранных белков;

• в транспорте синтезированных белков в другие отделы клетки;

• в прикреплении рибосом.

Мембрана аппарата Гольджи:

• обеспечивает модификацию белков, синтезированных в

эндоплазматическом ретикулуме, предназначенных для

секреции и инкреции, включения в мембраны и др.;

• участвует в синтезе фрагментов плазматических мембран, лизосом, секреторных гранул;

• обеспечивает упаковку в везикулы, секреторные гранулы белков, БАВ.

Мембраны митохондрий:

2 мембраны: внутренняя и внешняя.

На внутренней мембране митохондрий локализованы ферменты, участвующие в транспорте электронов и синтезе АТФ (окислительное фосфорилирование).

Внешняя мембрана митохондрий содержит ферменты общего пути катаболизма.

Мембрана лизосомы:

• отграничивает ферменты гидролазы от цитозоля, предохраняя клетку от автолиза;

• обеспечивает поддержание в лизосоме кислой среды (рН-5,0), необходимой для действия гидролаз;

• осуществляет эндоцитоз (фагоцитоз).

Ядерная мембрана:

• состоит из внешней и внутренней мембран;

 • отграничивает генетический материал (ДНК) от цитозоля;

• имеет поры, позволяющие РНК проникать из ядра в цитоплазму;

• регуляторным белкам - из цитозоля в ядро.

Рецепторная функция мембран, внутриклеточные пути проведения сигнала

Рецепторная функция мембран обеспечивает взаимодействие клетки с микроокружением; участие клетки в реакциях ткани, органа; участие ядра, органелл в формировании реакции клетки на воздействии.

Информационные сигналы, которые воздействуют на цитоплазматическую мембрану и вызывают значимые изменения в деятельности клетки, можно сгруппировать в три группы:

  1.  Изменение    потенциала   мембраны.    
  2.  Изменение напряжение билипидного слоя мембраны или цитоскелета клетки.
  3.  Сигнальные молекулы (лиганды).

Классификация мембранных рецепторов

По локализации делятся на цитоплазматические и ядерные.

По механизму развития событий рецепторы делятся на ионотропные и метаботропные.

Ионотропные рецепторы относят к быстроотвечающим рецепторам, ответ в течение миллисекунд.

Формируются интегральными белками, имеют несколько субъединиц. Содержат субъединицу, имеющую центр связывания для сигнальной молекулы.

Центры связывания для сигнальной молекулы у ионотропных рецепторов делятся на:

  •  потенциалзависимые сенсоры;
  •  механозависимые сенсоры;
  •  сенсоры для внеклеточных и внутриклеточных лигандов.

Метаботропные рецепторы - медленноотвечающие (секунды, минуты, часы).

Метаботропные рецепторы делятся на две большие группы:

  •  рецепторы, связанные с ионными каналами. Изменение проницаемости ионных каналов реализуется через вторые посредники;
  •  рецепторы, не связанные непосредственно с мембранными каналами.

Рецепторы, не связанные непосредственно с мембранными каналами делятся на:

  1.  Рецепторы,  связанные  с  G-белком.   К  этой  группе относится большая часть рецепторов.

Каталитические рецепторы:

с  собственной  гуанилитциклазной  активностью.  К ним относятся рецепторы, обладающие способностью реализовывать сигнал через цГМФ опосредованный путь;

с собственной тирозинкиназной активностью. К ним относятся рецепторы к инсулину, активация которых вызывает фосфорилирование различных групп внутриклеточных белков, которые, меняя свою биологическую активность, вызывают широкий спектр
реакций, присущих инсулину.

3.  Рецепторы, освобождающие факторы транскрипции.
Находятся в мембранах цитоплазмы и эндоплазматического ретикулума. При активации от них протеолитическими ферментами цитозоля отщепляется пептидный фрагмент, который, попадая в ядро клетки, запускает транскрипцию соответствующего гена.

4. Ядерные рецепторы.

Белки-рецепторы стероидных гормонов - факторы транскрипции. Каждый рецептор имеет область для связывания лиганда и участок, взаимодействующий с ДНК.

Вторые посредники (мессенджеры) передачи сигнала в клетке.

В настоящее время ко вторым посредникам относят цАМФ, цГМФ, ДАГ, ИФ3, ионы Са++.

Вторые посредники:

оказывают воздействие на несколько групп протеинкиназ;

изменяют активность нескольких групп фосфодиэстераз;

способны непосредственно влиять на активность некоторых ионных каналов.

цАМФ:

• активируют протеинкиназу А (цАМФ-зависимую протеинкиназу);

• активирует фосфодиэстеразу, катализирующую цГМФ. Уровень цАМФ определяется соотношением активности протеинкиназы А и фосфосфодиэстеразы, гидролизующей цАМФ.

Значительное влияние на активность цАМФ оказывают производные арахидоновой кислоты.

цГТФ:

активируют протеинкиназу G (цГМФ-зависимую протеинкиназу);

активируют фосфодиэстеразу, катализирующую цАТФ;

изменяют проницаемость ионных каналов (Na+ каналы и др.).

Инозитол-1, 4, 5-трифосфат (ИФ3).

Инозитол-1, 4, 5-трифосфат (ИФ3) или (ИТФ) способен связываться с кальциевыми каналами мембран цитоплазмы, эндоплазматического ретикулума и повышать их проницаемость. По градиенту концентрации Са++ входит в клетку через эти каналы, концентрация кальция в цитоплазме возрастает.

Диацилглицерол (ДАГ).

Диацилглицерол (ДАГ) за счет латеральной диффузии активирует мембранносвязанный фермент - протеинкиназу С (ПК-С).

Кальций (Са++).

Кальций, находясь в ионизированном состоянии:

активирует фосфолипазу С;

наряду с ДАГ, Са++ является активатором протеинкиназы С;

связывает с кальмодулином;

активирует кальмодулинзависимые протеинкиназы.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

79824. Становление отечественной оперы во II половине XVIII века 279.5 KB
  Западноевропейская опера в России в XVIII веке. Общеевропейские тенденции развития музыкальной культуры итальянская опера в России. Французская опера в России. Становление отечественной оперы во II половине XVIII века. Начало русской оперы. Фомин и его вклад в развитие русского музыкального театра. Историческое значение русской комической оперы. Тематический анализ оперных спектаклей II половины XVIII века...
79827. Стратегия инновационного развития 75 KB
  Таким образом инновационная стратегия это план на весь процесс от исследований через производство и сбыт до использования инновационного продукта. Кроме того ИП представляет собой сложный неопределенный по своему исходу насыщенный неожиданностями на промежуточных участках трудно прогнозируемый процесс инновационная стратегия должна учитывать необходимость подготовки альтернативных планов. Следовательно стратегия означает программу постоянно учитывающую перспективную цель выбор путей и средств ведущих к ее достижению.
79828. ИСТОЧНИКИ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ФИНАНСИРОВАНИЯ ИННОВАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В УСЛОВИЯХ СМЕШАННОЙ ЭКОНОМИКИ 60.5 KB
  Для реализации инновационного проекта как и любого другого замысла требуются в наличии три основных фактора: люди готовые воплотить замысел в жизнь материальная база средства труда финансовые ресурсы. Поэтому ключевой вопрос реализации инновационного проекта вопрос о финансировании. В рамках такой системы в качестве источников финансирования инновационного проекта можно выделить: собственные средства основателей проекта; государственное бюджетные финансирование; кредитные ресурсы. а Собственные средства авторов проекта...
79829. МИРОВОЙ ОПЫТ И СХЕМЫ ФИНАНСИРОВАНИЯ ИННОВАЦИЙ 45.5 KB
  Однако общепризнанно что кредитным ресурсам принадлежит ведущая роль в мировой практике финансирования инновационной сферы. в Кредитный союз Кредитный союз объединение нескольких нуждающихся в финансировании фирм создающих общий фонд финансирования и пользующихся им в качестве залога или резерва совместно по очереди. чиновников и часто используется для финансирования в небольших масштабах.
79830. МАЛЫЕ ФОРМЫ ОРГАНИЗАЦИИ ИННОВАЦИОННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ 84.5 KB
  Обычно создание венчурной фирмы предполагает наличие трех условий: идеи нововведения предпринимателя готового на основе этой идеи образовать новую фирму и капитала. Поэтому в инновационной деятельности здесь принимают участие не только инновационные фирмы но и компании рискового капитала. В отличие от промышленного и банковского капитала рисковый капитал отличается рядом особенностей. Вкладчики капитала заранее соглашаются на возможность потери средств при неудаче финансовой фирмы в обмен на высокую норму прибыли в случае ее успеха.
79831. Анализ эффективности инвестиционных проектов 224.5 KB
  В условиях рыночных отношений в основе определения эффективности инвестиционного проекта должны лежать другие критерии и методы. С позиций финансового анализа реализация инвестиционного проекта может быть представлена как два взаимосвязанных процесса: процесс инвестиций в создание производственного объекта или накопление капитала и процесс получения доходов от вложенных средств. В случае производственных инвестиций интенсивность результирующего потока платежей формируется как разность между интенсивностью расходами в единицу времени...