Текучесть мембран
Важное свойство биологических мембран – текучесть. Все клеточные мембраны представляют собой подвижные текучие структуры: большая часть составляющих их молекул липидов и белков способна достаточно быстро перемещаться в плоскости мембраны. Подвижность мембранных компонентов объясняется наличием: 1) ненасыщенных жирных кислот в составе фосфолипидов; 2) количеством холестерола.
Другое свойство мембран – их асимметрия: оба их слоя различаются по липидному и белковому составам, что отражает функциональные различия их поверхностей.
Большинство биологических функций ненасыщенных жирных кислот объясняется их возможностью действовать как вторичные мессенджеры или модуляторы активности функционально важных белков и не связано с окислительным метаболизмом этих кислот.
Ненасыщенные жирные кислоты регулируют активность фосфолипаз, ионных каналов, АТФаз, G-белков, протеинкиназ, модулируют фосфоинозитидный и сфингомиелиновый циклы, действие гормонов, транскрипцию генов. Изменение профиля жирных кислот в липидах мембран может изменять включение, агрегацию, диффузионные перемещения мембранных компонентов, активность мембраносвязанных ферментов и экспрессию рецепторов, мембранную проницаемость и транспортные свойства. Многие клеточные функции, например секреция, хемотаксис, чувствительность к микроорганизмам, также зависят от жидкостности мембраны.
Связываясь на поверхности клеток или проникая в них, поливалентные катионы (катионы Са2+, Fe3+, катионы тяжёлых металлов и др.) могут взаимодействовать с функциональными группами белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов и других соединений, а также замещать ионы других металлов, связанные с этими группами. Так, попадая в клетки, они взаимодействуют с SH-группами, инактивируя многие ферменты (Cd, Pb, Zn), Ni преимущественно связывается с N-содержащими лигандами. В результате возникают различные нарушения метаболизма.
Расположение (локализация) белков в мембранах:
Сборка мембран
Полярные липиды, к числу которых относятся фосфоглицеролы, сфинголипиды и гликолипиды, не запасаются в жировых клетках, а встраиваются в клеточные мембраны, причем в строго определенных соотношениях. Фосфоглицеролы, синтезируемые ферментами плазматического ретикулума, встраиваются в основном в липидный бислой ретикулума. Общая площадь эндоплазматического ретикулума особенно велика в клетках печени и поджелудочной железы. Мембраны эндоплазматического ретикулума служат предшественниками мембран аппарата Гольджи. От аппарата Гольджи постоянно отшнуровываются мембранные пузырьки, в которых продукты секреции транспортируются к плазматической мембране. Эти пузырьки часто сливаются с плазматической мембраной. Фосфоглицеролы могут переноситься из эндоплазматического ретикулума в митохондрии также при помощи транспортных белков. Таким образом, в клетке существует поток вновь синтезированных полярных липидов, направленный к различным типам клеточных мембран.
|
Значение холестерола
Холестерол встраивается между фосфолипидными молекулами, причем его гидроксильная группа контактирует с водной фазой, а остальная часть и гидрофобного слоя. При температуре выше температуры фазового перехода его жесткое стерольное кольцо взаимодействует с ацильными группами фосфолипидов, ограничивая их подвижность; это приводит к уменьшению текучести мембран.
← Какие белки изображены на рисунке:
1 –
2 –
3 –
4 –
5 –
6 –
Молекулы различных полярных липидов после завершения их синтеза встраиваются в липидный бислой клеточных мембран в определенных соотношениях. Основная масса полярных липидов встраивается в бислой мембран эндоплазматического ретикулума. Эти липиды поступают затем последовательно в мембраны аппарата Гольджи, секреторные пузырьки и плазматическую мембрану. При помощи специфических белков-переносчиков липиды эндоплазматического ретикулума переносятся через цитозоль и встраиваются в митохондриальные и ядерные мембраны.
|
| |
Проницаемость искусственной мембраны для различных веществ
Перенос вещества и информации через мембраны:
1. Трансмембранное перемещение малых молекул:
- Диффузия (пассивная и облегченная).
- Активный транспорт.
2. Трансмембранное перемещение крупных молекул:
- Эндоцитоз.
- Экзоцитоз.
3. Передача сигнала через мембраны
Рецепторы клеточной поверхности
1. Передача сигнала (например, глюкагон→цАМФ).
2. Интернализация сигнала (сопряженная с эндоцитозом, например рецептор ЛПНП).
4. Межклеточные контакты и коммуникации
Схема работы белков-переносчиков, функционирующих по принципу унипорта, симпорта и антипорта:
Виды макротранспорта (эндоцитоз, экзоцитоз):
|
Почему вещества, имеющие заряд, и очень крупные молекулы не могут пройти через липидный бислой с помощью свободной диффузии?
Схематическое изображение пассивного и активного видов транспорта:
Строение и функционирование Nа+,К+-АТФ-азы плазматической мембраны:
По какому принципу работает Nа+,К+-АТФ-аза?
|