Реферати » Реферати по біології » Біологічно мембрани

Біологічно мембрани

Біологічно мембрани

Реферат з молекулярної біології виконала Бізето М.Ф., студентка 1 курсу ВЗО, група В-151

Мурманський Державний Технічний Університет

Кафедра біології

Мурманськ 2001

I . Будова мембран.

Найважливіша умова існування клітини, і, отже, життя - нормальне функціонування біологічних мембран. Мембрани - невід'ємний компонент всіх клітин.

Всі біологічні мембрани мають товщину від 5 до 10 нм, містять білки ліпіди, співвідношення між якими варіює залежно від походження мембрани. Крім того, в них присутні вуглеводи, неорганічні солі, вода і ряд інших сполук; в деяких мембранах виявлені сліди РНК (до 0,1%). У ссавців мембрани містять особливо особливо велика кількість фосфоліпідів і холестеролу. В даний час загальноприйнятою моделлю будови мембран є рідинно-мозаїчна, запропонована в 1972 році С.Сінджером і Дж.Ніколсон.

Структурною одиницею мембрани є фослоліпідний бислой. Фосфоліпіди - амфіпатічекіе молекули, тобто в одній молекулі є як гідрофільні, так і гідрофобні ділянки. Фосфоліпідний бислой утворюється за рахунок гідрофобного впливу між ланцюгами залишків жирних кислот, що входять до складу ліпідів. Він являє собою листок, що складається з 2 шарів фосфоліпідів, причому їх полярні головки обращенеи до води, а ланцюга залишків жирних кислот формують внутрішню гідрофобну середу. При струшуванні фосфоліпідів з водою вони утворюють кулясті міцели, де ланцюга залишків жирних кислот спрямовані в бік, протилежний гидрофильной поверхні.

Ліпідний бішар з обох сторін покритий білками. У відповідності з рідкої мозаїчної моделлю мембрани самі ліпіди і деякі білки здатні пересуватися в площині бішару.

Мембранні білки виконують кілька функцій:

вони можуть переносити молекули через мембрану;

Є рецепторами для хімічних агентів (таких, так гормони);

Через свої розгалужені вуглеводні ланцюги забезпечують міжклітинний взаємодія, а також розпізнавання антигенів;

Діють в якості ферментів;

Білки можуть бути інтегральними, міцно вбудованими в мембрану або асоційованими. Останні неміцно або оборотно пов'язані з мембраною і здатні відчеплений навіть при м'яких впливах. Інтегральні білки можуть був ковалентно пов'язані кінцевий карбоксильної групою білка зфосфоліпідами мембрани. Багато інтегральні білки нерозчинні у воді. Вони занурені в мембрану і утримуються там трьома основними силами:

іонними взаємодіями з полярними головками;

Гідрофобними взаємодіями з внутрішньої ліпідної частиною мембрани;

Специфічними взаємодіями з холестеролом та іншими молекулами мембрани.

Більшість інтегральних білків пронизують ліпідний бішар і мають полярні ділянки з двох сторін.

Новітні дані, отримані методом рентгеноструктурного аналізу, показали, що ланцюга мембранних білків згортаються, мабуть так, що-спіральні і-структурние ділянки виявляються зануреними в гидрофобную область мембрани; знаходяться поза мембрани частини молекули утворені переважно неупорядкованими структурами.

У мембран розрізняють зовнішню і внутрішню сторони, які в більшості випадків мають неоднаковий склад, тобто мембрани асиметричні. Ліпіди і білки, розташовані на зовнішній стороні плазматичної мембрани, зазвичай мають ковалентно пов'язані з ними вуглеводи. Внутрішня сторона мембрани і внутрішньоклітинні мембрани, як правило, позбавлені вуглеводів. Вуглеводна частина представлена ??полісахаридами, що включають зазвичай не більше 15 моносахаридних залишків, які часто утворюють розгалужені структури. В плазмалемме еукаріотичних клітин часто виявляються галактоза, маноза, фукоза, N-ацетилглюкозамін, N-ацетілгалактозамін, арабиноза, ксилоза, нейрамінової кислота. Гліколіпіди представлені глікозілдіацілгліцерінамі (переважно в бактеріальних мембранах) і глікосфінголіпіди: цереброзиди, гангліозиди та ін. (В основному у еукаріотичних клітин).

Мембрана являє собою динамічну структуру. Найбільш рухомим компонентом у ній є ліпіди. Вони досить вільно рухаються в площині ліпідного шару (латеральное переміщення), змінюючи своїх "сусідів" в середньому 106 разів / сек. Молекули білків також можуть переміщатися латерально в площині мембрани. Можливо також, що білкові молекули обертаються навколо перпендикулярних і паралельних площині бішару осей, що може мати велике значення при функціонуванні макромолекул і мембран в цілому.

Однак білки розподілені в мембрані НЕ статистично, утворюючи ділянки з різними функціями. Інакше кажучи, білкові молекули не абсолютно вільно переміщаються в площині мембрани, оскільки можуть існувати взаємодії між окремими білковими молекулами і, крім того, між білками мембран і цитоскелетом клітини: структурними білками, микрофиламентами, микротрубочками, що примикають до мембрані зсередини. В свою чергу розташування білкових молекул в мембрані впливає на розподіл і орієнтацію ліпідних молекул в залежності від спорідненості конкретних білків і ліпідів.

Рухливість мембранних молекул в значній мірі залежить від складу жирних кислот. Більше впорядкованої і стабільною є структура мембран, яка містить велику кількість насичених жирних кислот у фосфоліпідах, менш впорядкованої - що містить значні кількості ненасичених жирних кислот. За оптимальних для життєдіяльності живих організмів температурах мембрана, як правило, має рідкокристалічний стан (проміжне між рідким і твердим). Це стан обумовлено перш за все наявністю в мембранах системи ліпід - білок - вода, що формує різного типу впорядковані структури, які володіють у той же час певної рухливістю. Такий стан мембран робить істотний впливом на їх функціонування і пояснює велику чутливість до різних зовнішніх факторів.

Сусідні клітини однієї тканини повинні сполучатися одне з одним для того, щоб координувати свою життєдіяльність і функціонувати як ціле відповідно до специфіки тканини. Таке повідомлення досягається за допомогою спеціальних коротких "трубочок", які зібрані в дископодібні структури в місцях так званих щілинних контактів. Кожна трубочка складається з двох циліндричних білкових молекул - коннексонов. Молекула - коннексона частково занурена в клітинну мембрану, а її виступає частина здатна зв'язуватися в міжклітинному просторі з коннексоном сусідньої клітки, так що утворюється безперервний канал, котрий поєднує внутрішньо простір двох клітин.

Хімія мембран. Мембрани складаються з білків, ліпідів і деякої кількості гликолипидов і глікопротеїнів ("глико-" означає присутність вуглеводного залишку).

До основних липидам мембран еукаріот відносять холестерол, сфінголіпіди і фосфогліцерідов (гліцерофосфоліпіди). Серед фосфогліцерідов, яких в мембрані найбільше, переважають лецитин (фосфатидилхолін) і кефалин (фосфатидилетаноламін). Амфіпатіческіе молекули сфинголипидов містять довгі ланцюги залишків жирних кислот і амидную зв'язок, що входить до складу полярної голівки. Таке з'єднання називається Церамид. У складі глікосфінголіпіди присутній залишок цукру (глюкози або галактози), пов'язаний з церамідом.к глікосфінголіпіди відносяться цереброзиди. Представник цереброзидов, галактоцереброзіди, зустрічаються головним чином в центральній нервовій системі.

Жорсткі молекули холестеролу занурені в мембрану між молекул фосфоліпідів. Гідрофобне чотиричленне стероидное кільце молекули холестеролу взаємодіє з ланцюгами залишків жирних кислот, що входять до складу фосфоліпідів мембрани. В еукаріотичних клітинах холестерол обмежує плинність мембрани при температурі 370 С. при більш низьких температурах він, навпаки, сприяє підтримці плинності мембрани, перешкоджаючи слипанию вуглеводневих ланцюгів. Плинність мембрани залежить не тільки від вмісту холестеролу, але також від температури і ліпідного складу. Наявність коротких ненасичених жирних кислот підвищує плинність. За деякими даними, плинність мембран ряди клітин залежить від дієти ..

Мембрани разщлічних клітин і внутрішньоклітинних органел мають певної специфічністю, зумовленої їх будовою, хімічним складом та функціями. Виділяють такі основні групи мембран у еукаріотичних організмів:

плазматична мембрана (зовнішня клітинна мембрана, плазмалемма),

ядерна мембрана,

ендоплазматичний ретикулум,

мембрани апарату Гольджі, мітохондрій, хлорпластов, мієлінових оболонок,

збудливі мембрани.

У прокаріотів крім плазматичноїмембрани існують внутрицитоплазматические мембранні освіти, у гетеротрофних прокаріот вони називаються Мезосома. Останні утворюються инвагинацией (впячиванием) внуть зовнішньої клітинної мембрани і в деяких випадках зберігають з нею зв'язок.

Мембрана еритроцитів. Хороший об'єкт для вивчення будови і властивостей плазмалемми представляють собою мембрани еритроцитів, їх порівняно легко отримати в чистому вигляді, оскільки еритроцити не містять внутрішньоклітинних мембран. Еритроцитарна мембрана складається з білків (50%), ліпідів (40%) і вуглеводів (10%). Основна частина вуглеводів (93%) пов'язана з білками, решта - з ліпідами.

У мембрані ліпіди розташовані асиметрично на відміну від симетричного розташування в мицеллах. Наприклад, кефалин знаходиться переважно у внутрішньому шарі ліпідів. Така асиметрія підтримується, мабуть, за рахунок поперечного переміщення фосфоліпідів в мембрані, здійснюваного за допомогою мембранних білків і за рахунок енергії метаболізму. Спонтанний переворот (фліп-флоп) сфинголипидов і фосфогліцерідов в мембран - це процес повільний, утруднений нездатністю полярних головок проникати через годрофобний бислой. Він протікає протягом декількох днів або тижнів.

У внутрішньому шарі еритроцитарної мембрани знаходяться в основному сфингомиелин, фосфатидилетаноламін, фосфатіділсерін, у зовнішній - фосфатидилхолін.

Мембрана еритроцитів містить інтегральний глікопротеїн гликофорин, що складається з 131 амінокислотного залишку і пронизливий мембрану, і тек званий білок смуги 3 (назва походить від його рухливості при електрофорезі в поліакриламідному гелі). Що складається з 900 амінокислотних залишків білок смуги 3, ймовірно, бере участь в полегшеної дифузії аніонів гідрокарбонату (НСО3-) і СL через мембрану. Він пов'язаний в цитозолі з периферичним білком анкирином, який в свою чергу пов'язаний з білком спектрином, виконуючим структурну роль. Він міцно асоційований з актіноподобнимі білками еритроцитарної мембрани, утворюючи схожу з актомиозином АТФ-залежну систему. Спектрин і анкирин входять до складу цитоскелета еритроцитів.

Вуглеводні компоненти глікофорину виконують рецепторну функцію для вірусів грипу, фитогемагглютинин, ряду гормонів.

В еритроцитарної мембрані виявлений і другий інтегральний білок, що містить мало вуглеводів і пронизливий мембрану. Його називають тунельним білком (компонент а), так як припускають, що він утворює канал для аніонів. Периферичним білком, пов'язаним із внутрішньою стороною еритроцитарної мембрани, є спектрин.

1.3. Мієлінові мембрани, навколишні аксони нейронів, багатошарові, в них присутня велика кількість ліпідів (близько 80%, половина з них - фосфоліпідів). Білки цих мембран важливі для фіксації лежачих один над одним мембранних сольового.

1.4. Мембрани хлоропластів. Хлоропласти вкриті двошаровою мембраною. Зовнішня має деяку схожість з такою у мітохондрій. Крім цієї поверхневої мембрани в хлоропластах є внутрішня мембранна система - ламелли. Ламелли утворюють або сплощені бульбашки - тилакоиди, які, розташовуючись друг над другом, збираються в

Сторінки: 1 2 3

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар