Биологические мембраны. - Строение клетки. Биологические мембраны

Наиболее полно строение биологических мембран отражает жидкостно-мозаичная модель, первоначальный вариант которой был предложен в 1972 г. Г. Николсоном и С. Сингером. Мембрана состоит из двух слоев амфипатических молекул липидов. Каждая такая молекула имеет 2 части - головку и хвост. Хвосты гидрофобны и обращены друг к другу. Головки гидрофильны и направлены кнаружи и внутрь клетки. В билипидный слой погружены молекулы белка. Рассмотрим строение фосфолипида фосфатидилхолина.

Характерными представителями липидов, встречающихся в клеточных мембранах, являются фосфолипиды, сфингомиелины и холестерин. У растений и бактерий холестерин не обнаружен.

Молекулы липидов способны быстро диффундировать в боковом направлении в пределах одного монослоя и крайне редко переходят из одного монослоя в другой. Для них характерны 3 типа движений:

Флип-флоп - перескок из одного монослоя в другой (раз в 2 недели).

Обмен внутри монослоя (107/сек).

Движение вокруг своей оси.

Билипидный слой ведет себя как жидкость, обладающая значительным поверхностным натяжением. Вследствие этого он образует замкнутые полости, которые не спадаются.

Бислой асимметричен. В наружном монослое располагаются гликолипиды с направленными кнаружи углеводными цепочками и цитохромы. Во внутренней половине мембраны, обращенной к цитоплазме, находятся молекулы холестерина и АТФ-синтетазы.

Разные мембраны клетки отличаются друг от друга по количеству липидов. Так, плазматическая мембрана содержит 35 - 40% липидов, мембраны митохондрий - до 29%. Самое высокое содержание липидов в плазматической мембране шванновских клеток, образующих миелиновую оболочку нервов - до 80%.

Белки мембран включены в липидный двойной слой двумя способами: 1) связаны с гидрофильной поверхностью липидного бислоя - Поверхностные мембранные белки (полуинтегральные) И 2) погружены в гидрофобную область бислоя - Интегральные мембранные белки. Поверхностные белки своими гидрофильными радикалами аминокислот связаны нековалентными связями с гидрофильными группами липидного бислоя.

Интегральные белки различаются по степени погруженности в гидрофобную часть бислоя. Они либо частично погружаются в мембрану, либо пронизывают мембрану насквозь. Погруженная часть интегральных белков содержит большое количество аминокислот с гидрофобными радикалами, которые обеспечивают гидрофобное взаимодействие с липидами мембран. Гидрофобные взаимодействия поддерживают определенную ориентацию белков в мембране. Гидрофильная выступающая часть белка не может переместиться в гидрофобный слой. Часть мембранных белков ковалентно связана с моносахаридными остатками или олигосахаридными цепями и представляет собой гликопротеины. Интегральные белки играют большую роль в организации трансмембранных процессов. С полуинтегральными белками всегда связаны молекулы, осуществляющие реакции по восприятию сигналов из среды или по передаче сигналов от мембраны в среду.

Подобно липидам, белки также способны к латеральной диффузии, однако скорость ее меньше, чем у липидов. Переход из одного монослоя в другой практически невозможен.

У бактерий мембранные белки плотно упакованы. Из мембранных белков прокариот лучше всего изучен транспортный белок бактериородопсин. Спираль бактериородопсина пересекает липидный бислой 7 раз. клетка биологический мембрана эпителиальный

Бактериородопсин представляет собой полипептидную цепь, состоящую из 248 аминокислотных остатков и простетической группы - хромофора, поглощающего кванты света, под влиянием которого хромофор возбуждается, что приводит к конформационным изменениям полипептидной цепи. Это вызывает перенос двух протонов с цитоплазматической поверхности мембраны на ее внешнюю поверхность, в результате чего в мембране возникает электрический потенциал, вызывающий синтез АТФ.

По биологической роли мембранные белки можно разделить на 3 группы: ферменты, рецепторные белки и структурные белки. В разных мембранах существует характерный набор ферментов. Например, в плазматической мембране, как и во многих других, локализуется K-Na зависимая АТФаза, участвующая в транспорте ионов. В митохондриях специфическим является набор белков - переносчиков электронов и фермент АТФ-синтетаза, обеспечивающих окислительное фосфорилирование и синтез АТФ.

Рецепторные белки специфически связываются с определенными веществами. Это белки рецепторы для гормонов, для узнавания поверхностей соседних клеток, вирусов. К этой группе относятся фоторецепторные белки.

Структурные белки имеют обширные гидрофобные участки. Они стабилизируют мембраны.

Похожие статьи




Биологические мембраны. - Строение клетки. Биологические мембраны

Предыдущая | Следующая