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

35830. Свойства Плутония 1.08 MB
  это основной вид топлива для различных реакторов; соединение урана и плутония с неметаллами: кислородом азотом угреродом; Такие соединения имеют: 1. =1097 г =117 г =1342 г =1432 г Чем выше плотность ядерного топлива тем выше коэффициент воспроизводства. В достехиометрических оксидах смешанного топлива может быть . Сравнительные свойства оксидного и других видов керамического ядерного топлива Соединение Решетка Теоретическая плотность г см3 Тпл К Содерж.
35832. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТЕЛ. ПЕРВЫЙ ЗАКОН НЬЮТОНА 961 KB
  ИНЕРЦИАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТСЧЕТА Первый закон Ньютона: существуют такие системы отсчета относительно которых поступательно движущееся тело сохраняет свою скорость постоянной если на него не действуют другие тела или действие других тел компенсируется. Прямолинейное равномерное движение тела в инерциальной системе отсчета называют движением по инерции. Сила векторная физическая величина являющаяся мерой воздействия одного тела на другое в результате которого возникает ускорение тела или отдельных его частей . Если на два тела разных...
35833. Структурная схема подключения ЦАП к микропроцессорной системе с использованием ША, ШУ, ШД. Программа на ассемблере для вывода данных 931.4 KB
  MOV Аl FFh загрузка в 8битный акк. При адресации испся регистры общ значения Dx и l MOV Аl 378h в регр Dx попадает число 378 адрес внешнего устройства OUT Dx l содержимое аккра попадает во внешн порт адрес котго хранится в Dx это косвенная адресация. формируется сигнал чтения MOV Dx 379h в регр Dx попадает число 379 IN l Dx инфия из порта адрес котго хранится в регре Dx попадает в аккр 3. Программа выполняет: Выставляет данные на 378 порт; выдает сигн...
35834. Информация, данные, кодирование. Автоматизированные информационные системы (АИС): информационно-поисковые системы (ИПС), банки данных (БнД), базы знаний (БЗ) 448.5 KB
  Автоматизированные информационные системы АИС: информационнопоисковые системы ИПС банки данных БнД базы знаний БЗ. Информация это комплекс логически связанных мыслей возникших в сознании на основании полученных данных. Запрос это вопрос к базе данных БД. АИС длятся на: ИПС информационнопоисковые системы; БнД банки данных; БЗ базы знаний.
35835. Математические методы анализа экономики 435 KB
  Для разрешимости транспортной задачи необходимо чтобы суммарные запасы продукции у поставщиков равнялись суммарной потребности потребителей. В нашем случае потребность всех потребителей 65 единиц продукции равна запасам всех поставщиков. из незадействованных маршрутов маршрут доставки продукции от поставщика 1 к потребителю B4 наиболее рентабельный. Запасы поставщика 1 составляют 20 единиц продукции.
35837. Реализация переключательных функций на логических элементах 794.5 KB
  В нашем примере нужен элемент ИЛИ с двумя входами 2 элемента И с двумя входами каждый рисунок 1. Рисунок 1. 3 Конъюнкции образованные одной переменной отсутствуют поэтому данное выражение является исходным для реализации схемы рисунок 2. Рисунок 2 Реализация ПФ 3.
35838. Эконометрика 771.13 KB
  Модель парной регрессии. Условия нормальной линейной регрессии ГауссаМаркова. Задачу определения парной регрессии можно сформулировать так: по наблюденным значениям одной переменной X нужно оценить или предсказать ожидаемое значение другой переменнойY. В модели линейной регрессии теоретически предполагается существование между переменными X и Y связи след вида: Простейшая регрессионная модель: y = βx U 1 y зависимая объясняемая переменная результирующий признак; х независимая объясняющая переменная...