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

21 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

47987. Історія економіки та економічної думки 1.07 MB
  Відповідно до першого підходу виділяють пять суспільнополітичних формацій залежно від пануючої форми власності на основні засоби виробництва яка визначає характер засобів виробництва і суспільного ладу. Немає приватної власності на землю як основний засіб виробництва а отже й експлуатації. Основним обєктом приватної власності стають засоби виробництва у промисловості. Засоби виробництва переходять у колективну суспільну власність а отже зникає експлуатація.
47988. Історія України. Короткий конспект 273 KB
  В четвертому столітті до н е племена опанували технологію виробів з міді, що дало подальший прорив в землеробстві. Прикладом однієї з найбільш важливих складових майбутніх словян була трипільська культура
47990. Хвороби травної системи та судин 492 KB
  В головці підшлункової залози загальний жовчний протік зливається з панкреатичним вірсунговим протоком утворює невелику ампулу і відкривається на слизовій ДПК отвором який має діаметр 3 мм. Причиною холециститу може бути рефлюкс в жовчні шляхи ферментів підшлункової залози. Однак больовий синдром часто може бути відсутній коли обтурація виникла на ґрунті стриктури холедоха чи раку головки підшлункової залози; жовтяниця шкіри склер і видимих слизових. При обтурації конкрементами жовтяниця виникає на другий день після приступу печінкової...
47991. Художнє оформлення видань 4.97 MB
  Її мета навчити студентів комплексно розуміти друковане видання у взаємозвязку між змістом і зовнішнім оформленням всіх елементів; розробляти його концепцію і макет; відбирати систематизувати та редагувати авторські матеріали відповідно до тематики і концепції видання; на практиці застосовувати норми та технічні вимоги закони композиції відповідно до сучасних досягнень техніки і технологій; працювати з автором як редактор. Вивчення даної дисципліни базується на попередніх знаннях дисциплін: Основи видавничої справи та редагування...
47993. Психологія спілкування 739 KB
  Навчальна дисципліна Психологія спілкування є складовою психологопедагогічного циклу підготовки фахівців з економіки як до викладацької так і до професійноспеціалізованої діяльності. Вивчення студентами дисципліни Психологія спілкування передбачає оволодіння теоретичними положеннями в галузі основ спілкування психології особистості і групи засад навчального і фахового спілкування; спрямоване на підготовку фахівців як для викладацької діяльності так і для керування колективом робітників а також щодо високоякісного виконання іншої...
47994. Кримінальний процес 3.55 MB
  У сфері боротьби зі злочинністю застосовуються різні засоби – економічні, соціально-політичні, правові. Серед останніх особливе місце займають кримінально-правові та кримінально-процесуальні засоби
47995. Конспект лекцій з кримінального процесу 317 KB
  Розрізняють три історичні форми кримінального процесу: 1 Змагальний або обвинувальний коли порушення справи весь її хід визначається діями обвинувача. Відповідно у цій формі процес поділяється на дві частини: розслідування і розгляд справи. Порушення кримінальної справи. Попередній розгляд справи суддею.