89667

СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ МЕМБРАН

Доклад

Биология и генетика

Внутри клеток происходит непрерывный транспорт веществ через мембраны органелл. Заболевания при которых нарушен транспорт веществ в организме связаны прежде всего с различными нарушениями молекулярной организации биологических мембран – БМ. Термин мембрана используют в биологии обозначая им клеточную границу которой свойственна полупроницаемость то есть легкость проникновения сквозь нее одних веществ при невозможности преодоления ее другими.

Русский

2015-05-13

77.76 KB

0 чел.

СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ МЕМБРАН

Для организма, как для открытой системы, характерен обмен с окружающей средой энергией, веществом и информацией. Необходимым условием обмена веществ является их транспорт внутри биологической системы. Все вещества, из которых состоит организм, перемещаются в нем с потоком крови и лимфы, они преодолевают значительные расстояния, обеспечивая обмен между органами и тканями. В ходе обмена между кровью и тканями, вещества проникают сквозь стенки кровеносных сосудов. Внутри клеток происходит непрерывный транспорт веществ через мембраны органелл. Заболевания, при которых нарушен транспорт веществ в организме, связаны, прежде всего, с различными нарушениями молекулярной организации биологических мембран – (БМ).

Термин "мембрана" используют в биологии, обозначая им клеточную границу, которой свойственна полупроницаемость, то есть, легкость проникновения сквозь нее одних веществ при невозможности преодоления ее другими.

Каждая клетка окружена наружной мембраной, которая называется плазматической мембраной или плазмолеммой. В настоящее время клетку стали воспринимать, как обширную сеть мембранных систем, составляющих важнейший элемент клеточной организации; соотношение между плазмолеммой и внутриклеточной мембраной неодинаково в различных клетках. Так, в клетках хрусталика глаза нет никаких других мембран, кроме плазматических, тогда, как в почечных клетках (гепатоцитах), площадь плазматических мембран составляет порядка 6% от поверхности, занимаемой всеми мембранами клетки. Установлено, что по мере увеличения отношения сумм площади мембран к объему клетки, повышается интенсивность обменных процессов в этой клетке.

Электронная микроскопия клеточных мембран не позволяет их увидеть, так как они состоят из тех же химических элементов, что и цитоплазма. Для получения четкой электронограммы клетки, ее мембраны контрастируют. Для этого производят осаждение на них вольфрама, осмия и других элементов, которые хорошо поглощают и рассеивают электроны. На таких препарированных клетках любая БМ выглядит трехслойной: между двумя темными полосами располагается светлое пространство.

 

Следовательно, компоненты промежуточной части БМ слабо связывают входящие в состав красители. Суммарная толщина трехслойной структуры может изменяться от 7 до 15 нм, причем, разная величина присуща различным клеточным мембранам. Во многих БМ наблюдается асимметрия трехслойной организации, то есть, темные полосы различны по ширине и по плотности.

Все клеточные мембраны построены в основном из липидов, белков (протеинов) и углеводов. При этом, углеводы образуют соединения с белками (гликопротеины) и липидами (гликолипиды). Органические вещества образуют соли с различными ионами, которые присутствуют в виде водных растворов внутри мембранных каналов.

Структурной основой БМ служит бимолекулярный слой. Его образование обусловлено особенностями взаимодействия с водой мембранных липидов, среди которых преобладают фосфолипиды. В молекуле фосфолипидов условно выделяются 3 части:

- головка;

- тело;

- пара длинных хвостов.

Головка (1) образована одним из таких соединений, как холин, серин, треонин, инозин, эталомин; Головка содержит и остаток фосфорной кислоты.

Тело (2) состоит из молекулы глицерина или сфингозина.

Пара длинных хвостов (3) содержит углеводные цепи жирных кислот. При этом преобладают не разветвленные цепи с четным числом атомов С (обычно от 14 до 24). При этом, в каждой из цепей содержится до шести двойных связей. Чаще всего встречаются: стеариновая, пальмитиновая, оленовая, линолевая, линоленовая, арахидоновая кислоты. Чем больше в мембранах ненасыщенных жирных кислот, тем менее ее жесткость и выше проницаемость для веществ. Так, по мере увеличения числа двойных связей в неполярных цепях фосфолипидов, удлиняются промежутки между головками двух соседних молекул.

Головка фосфолипида либо электронейтральна, либо несет отрицательный заряд. Образующие ее молекула, а также глицерин или сфингозин - гидрофильны, тогда, как жирно-кислотные хвосты - гидрофобны. В этой связи, в воде молекулы фосфолипидов самопроизвольно выстраиваются так, что их гидрофобные углеводородные цепи оказываются укрытыми от воды, а головки вступают во взаимодействие с водой. В результате создается конструкция, поперечник которой включает две молекулы фосфолипидов, повернутых друг к другу жирно-кислотными хвостами и обращенные к обеим наружным поверхностям гидрофильными головками. Графически это можно представить так:

Так образуется сплошной бимолекулярный фосфолипидный слой (бислой), который и служит каркасом биологической мембраны. Для создания 1 поверхности БМ достаточно 1 мг фосфолипида. При этом, на каждый квадратный микрон клеточной мембраны, приходится примерно липидных молекул, то есть, по 2 млн в каждом из моно слоев бесслойной структуры.

Наряду с фосфолипидами, в состав биологических мембран могут входить и другие жиры, причем, характерным свойством большинства из них, является наличие пары углеводородных хвостов. Одноцепочные липиды встречаются крайне редко. В их присутствии, клеточные мембраны имеют тенденцию к разрушению. С этим связана причина гибели людей при укусах тех видов змей, в яде которых имеется особый фермент - фосфолипаза . Он превращает двухцепочные фосфолипиды в одноцепочный липид - лизолецитин, в результате чего мембраны клеток разрушаются. Другой фермент - фосфолипаза , выделяемый некоторыми микроорганизмами (например, холерным виброном), разрушает БМ, "откусывая" полярные головки фосфолипидов.

Особое место среди мембран липидов, занимает холестерин. По мере повышения содержания холестерина в БМ, площадь, занимаемая фосфолипидами сокращается до тех пор, пока на одну молекулу холестерина будет приходиться две молекулы фосфолипида. Эффект сокращения площади, приходящийся на одну молекулу фосфолипида, обусловлен тем, что изменяется наклон его углеводородных цепей к поверхности бислоя. По мере увеличения содержания холестерина в БМ, фосфолипиды стремятся встать перпендикулярно мембранной поверхности. В результате чего, укладка фосфолипидов приобретает большую компактность, и мембрана уплотняется. В результате, она становится более вязкой и менее проницаемой для многих веществ (например, глюкозы, ионов воды и т. д.). Содержание холестерина в клетках зависит от общего холестеринового обмена в организме, который в свою очередь сильно подвержен влиянию пищевого рациона.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

75509. Средства разработки приложений БД 28 KB
  Средства разработки приложений БД Программы с помощью которых пользователи работают с базой данных называются приложениями. В общем случае с одной базой данных могут работать множество различных приложений. Например если база данных моделирует некоторое предприятие то для работы с ней может быть создано приложение которое обслуживает подсистему учета кадров другое приложение может быть посвящено работе подсистемы расчета заработной платы сотрудников третье приложение работает как подсистемы складского учета четвертое приложение...
75510. Регистрация хозяйственных операций (1С) 21 KB
  Ведение финансово-хозяйственных операций неразрывно связан с регистрацией первичных документов и формированию на их основ бухгалтерских проводок. Документы одного вида группируются в журнал. Кроме обычных журналов объединяющих все документы определенного вида видов существует общий журнал в который попадет все документы. Документ может находиться в двух состояниях не проведен и проведен.
75511. Порядок разработки таблицы базы данных в СУБД MS Access 125.5 KB
  В поле этого типа ccess автоматически нумерует строки таблицы в возрастающей последовательности. Каждое поле обладает индивидуальными свойствами по которым можно установить как должны сохраняться отображаться и обрабатываться данные.
75512. Понятие отчета в СУБД Access и его основных элементов 117 KB
  Отчеты представляют собой наилучшее средство представления информации из базы данных в виде печатного документа. По сравнению с другими методами вывода данных на печать отчеты обладают двумя принципиальными преимуществами...
75513. Пояснить создание и настройку отчета в режиме конструктора СУБД Access 22.5 KB
  Настройка отчетов Чтобы изменить размер выделенного элемента управления можно воспользоваться маркерами изменения размера находящимися на сторонах в нижних углах и в правом верхнем углу. Для перемещения невыделенного элемента управления используйте указатель мыши. Если элемент управления имеет присоединенную надпись она перемещается вместе с ним. перемещать элемент управления и присоединенную надпись можно независимо друг от друга с помощью маркеров перемещения расположенных в левых верхних углах элемента управления и надписи.
75514. Понятие перекрестного запроса в СУБД Access 54 KB
  Понятие перекрестного запроса в СУБД ccess С помощью перекрестного запроса можно более наглядно представить данные итоговых запросов предусматривающих группировку по нескольким признакам по двум в частности. Для преобразования итогового запросавыборки необходимо перейти в режим его Конструктора и выполнить команду Запрос Перекрестный. После этого в бланке запроса строка Вывод на экран будет заменена на строку Перекрестная таблица. Вид окна перекрестного запроса Существует возможность вывести данные в перекрестной таблице без создания в...
75515. Назначение и типы диаграмм данных в СУБД Access 51.5 KB
  Назначение и типы диаграмм данных в СУБД ccess Диаграммы используются для наглядного представления информации из базы данных. В ccess диаграмма как отдельный объект не существует а может являться элементом формы либо отчета. Для построения диаграмм в СУБД ccess используется модуль MSGrph в который передаются все исходные данные для построения диаграммы с помощью механизма обмена данными в Windows. Для передачи данных можно использовать Мастер диаграмм существующий в ccess.
75516. Общие сведения об ИС «1С: Предприятие» 25.5 KB
  Общие сведения об ИС 1С: Предприятие В последнее время наиболее широкое распространение получили системы автоматизированного бухгалтерского учёта одной из которых является система 1С: Предприятие. Ее преимуществами являются постпродажное обслуживание широкая сеть партнерских внедренческих фирм открытая архитектура возможность гибкой настройки и доработки системы силами самого предприятия или сторонних внедренческих фирм. В основу системы 1С: Предприятие 7.5 которые поддерживаются в Любом варианте поставки системы общие для...
75517. Характеристика типовой конфигурации 21.5 KB
  При отражении основных хозяйственных операций по различным разделам учета а также при вводе регламентных операций в конце месяца в типовой конфигурации происходит автоматическое формирование бухгалтерских проводок. Кроме того она поставляется с набором типовых операций полностью настроенных и готовых к применению.