рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Биомембраны

Биомембраны - раздел Биология, Биологические макромолекулы Клеточные Мембраны Ограничивают Содержимое Клетки (Или Клеточной Органеллы) О...

Клеточные мембраны ограничивают содержимое клетки (или клеточной органеллы) от окружающей среды. Огромная роль мембран в жизненных процессах связана с их относительно большой совокупной площадью. Так, общая площадь всех биологических мембран в организме человека достигает десятков тысяч квадратных метров. Мембраны выполняют несколько важных функций.

Первая – барьерная. Она обеспечивает селективный, регулируемый, пассивный и активный обмен веществ клетки с окружающей средой. Селективный – значит избирательный. Одни вещества переносятся через биологические мембраны, другие нет. Регулируемый – проницаемость мембраны для определенных веществ зависит от функционального состояния клетки. Активный – перенос от мест, где концентрация вещества мала, к местам с большей концентрацией.

Вторая – матричная. Она обеспечивает взаимное расположение мембранных белков и их оптимальное взаимодействие (например, взаимодействие мембранных фрагментов). И, наконец, третья – механическая. Эта функция обеспечивает прочность и автономность клеток и внутриклеточных структур.

Кроме того, биологические мембраны, выполняют и другие весьма важные функции: энергетическую (синтез АТФ на внутренних мембранах митохондрий и фотосинтез углеводов в мембранах хлоропластов), генерацию и проведение биопотенциалов и рецепторную (механическая, акустическая, обонятельная, зрительная, химическая).

Мембрана создает существенные ограничения для проникновения различных веществ, однако она не является полностью непроницаемой. Небольшие нейтральные молекулы могут проникать через бислой в области «структурных» дефектов. Целостная структура мембраны создается за счет гидрофобных и электростатических взаимодействий, а не за счет ковалентных связей между составляющими ее молекулами белков и липидов. Гидрофобный липидный бислой представляет естественную преграду для проникновения полярных молекул. Мембраны асимметричны по своему исходному строению, что обеспечивает градиент кривизны и спонтанное образование замкнутых структур. Мембраны животных содержат три основных компонента: фосфолипиды, гликолопиды и холестерол. Несмотря на различия в составе, все мембранные липиды построены по единому плану и легко смешиваются друг с другом, образуя монослойные или бислойные структуры (рис. 6.12). В этих структурах реализуется два типа взаимодействий: ионные взаимодействия полярных «головок» и гидрофобные взаимодействия жирнокислотных цепей. Благодаря этому мицеллы и липосомы, создаваемые протяженными бислойными структурами, достаточно стабильны в водном окружении.

Отличительной чертой процесса образования липидного бислоя является способность к самоорганизации, поскольку подобные структуры оказываются устойчивыми не за счет ковалентных связей между образующих их молекулами, а по термодинамическим причинам. Формирующаяся в результате подобных процессов мембрана состоит из двойного слоя липидов с двумя гидрофильными поверхностями (экстрацеллюлярной и протоплазматической) и гидрофобной сердцевины (рис. 6.12). При этом для образования участка мембраны площадью 1 мкм2 требуется около 5×106 липидных молекул.

Рис. 6.12. Схематическое представление строения клеточной мембраны

Такая мембрана обладает универсальной особенностью – текучестью, под которой понимают нахождение мембранных липидов в состоянии непрерывного движения, связанного как с их вращением вокруг собственной оси, перпендикулярного плоскости бислоя (вращательная диффузия), так и с боковыми перемещениями в плоскости занимаемого ими слоя мембраны (латеральная или боковая диффузия). Обсуждение такой диффузионной подвижности, как с теоретической, так и экспериментальной точки зрения будет дано в Лекции 22.

Хотя основные структурные особенности цитоплазматической мембраны определяются свойствами липидного бислоя, большинство ее специфических функций осуществляется белками, которые составляют приблизительно 50% от массы большинства клеточных мембран и находятся в ней в соотношении одна белковая молекула на пятьдесят молекул липидов. Существует три основных способа ассоциации мембранных белков с липидным бислоем. Белки первого типа называются трансмембранными. Они пронизывают мембрану насквозь в виде одиночной или нескольких α-спиралей, и погружены в нее почти перпедикулярно. Типичным примером такого белка является родопсин. Белковые молекулы второго типа называются интегральными белками. Они погружены в гидрофобную область только одного липидного слоя и часто оказываются связанными с формирующими его молекулами ковалентными связями. Так, принимающий участие в процессах электронного транспорта цитохром с расположен с наружной стороны мембраны, в то время как F1-фрагмент АТФ-синтазы располагается на ее внутренней стороне. Белки третьего типа, называемые периферическими, в отличие от трансмембранных и интегральных белков не погружены в липидный бислой и не соединены с ним ковалентно. Они удерживаются вблизи мембраны электростатическими взаимодействиями. Описание свойств мембранных белков и их функций выходит за рамки нашей лекции, однако к структуре мембранных белков мы вернемся в Лекции 70, посвященной методу ЯМР.

Долгое время для описания цитоплазматических мембран использовалась модель неструктурированной двумерной жидкости, в которую встроены индивидуальные белки, Эта модель получила название жидкой мозаичной модели. Позже она была заменена на более структурированную модель, в которой постулировано существование кластеров мембранных белков, имеющих размеры от нескольких до сотен нанометров. Поэтому вопрос о диффузионной подвижности таких кластеров является одной из ключевых задачей мембранологии. Его рассмотрение будет дано в Лекциях 18 и 19, посвященных поступательному и вращательному трению, соответственно. В заключение заметим, что большинство мембранных белков способны вращаться вокруг своей оси или перемещаться латерально в плоскости мембраны и вносят свой вклад в ее текучесть. Однако как мы покажем в Лекции 22, скорости такой диффузии гораздо меньше, чем у мембранных липидов.

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Биологические макромолекулы

I Белки как основа жизнедеятельности организма Все молекулы живых организмов представляют собой в.. F gt L I gt Y W gt V gt M gt P gt C gt A gt G gt T gt.. Любовь к воде означает что в белках гидрофильные группы будут стараться в основном располагаться на поверхности..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Биомембраны

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Белки как основа жизнедеятельности организма
  Все молекулы живых организмов представляют собой, в основном, либо белки, либо продукты деятельности белков. За исключением рибозимов, образующих небольшой класс РНК-молекул, о кото

Первичная структура
Химический состав Мономером белка является аминокислота. Существует 20 разновидностей аминокислот. Все они имеют в центре углерод, называемый альфа-углеродом, окруженный четырьм

Вторичная структура в белках
Спирали в белках У белков существует две основные альтернативные вторичные структуры: α-спираль и β-лист. α-спираль – типичный элемент вторичной структуры белков, кот

Полипролиновые спирали
Остановимся еще на одном типе вторичной структуры – полипролиновой спирали. Пролин не может образовывать α- и β-структур из-за ограничений, налагаемым на его скелет пятичленным кольцом. О

Изображение белковых структур
Структура белка может быть изображена различными способами. Изображения на рисунке 2.17 базируются на одной и той же структурной модели, полученной с помощью кристаллографических данных. Каждая под

Типы нуклеиновых кислот
Нуклеиновые кислоты представляют собой полинуклеотиды – неразветвленные полимеры субъединиц определенного химического типа – нуклеотидов. Существуют два родственных вида нуклеиновых кислот – дезокс

ДНК как линейная цепь из фосфатов, сахаров и оснований
  Молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) состоят из линейной последовательности нуклеотидов. Каждый нуклеотид состоит из трех частей: фосфатной группы, сахара и азотистого осно

ДНК как двойная спираль
Пары оснований и комплементарность ДНК – в основном двухцепочечное образование, и ее вторичная и третичная структуры являются результатом спаривания оснований. В этом образовании ос

Более высокие уровни структурной организации ДНК: от нуклеосомы до хромосомы
В зависимости от нуклеотидного состава и гидратации ДНК может принимать большое количество разнообразных двуспиральных третичных структур, часть из которых мы обсудили выше. Однако молекула ДНК обл

РНК как двойная спираль
В зависимости от биологической функции природные РНК представляют собой двойную спираль, либо имеют глобулярную структуру, в которой короткие двухцепочечные фрагменты образуются при сворачивании в

Типы РНК
В клетке имеется три основных типа РНК: матричная РНК или мРНК, транспортная РНК или тРНК, рибосомная РНК или рРНК. Они отличаются как способностью образовывать тяжи и петли, так и функциональной р

Циклодекстрины
Циклодекстрины относятся к макроциклическим соединениям углеводной природы, получаемыми путем воздействия на крахмал некоторых ферментов микробного происхождения (напрмер, глюкотрансферазы из Ba

Структуры высших порядков
Полисахариды являются высокомолекулярными соединениями, содержащими сотни и тысячи остатков моносахаридов. В полисахаридах остатки моносахаридов связываются за счет полуацетального гидроксила одной

Гликоконъюгаты
Гликоконъюгатами называют углеводсодержащие биополимеры, молекулы которых наряду с моносахаридами после полного гидролиза распадаются на соединения других классов — аминокислоты, жирные кислоты, сп

Функции липидов
Липиды выполняют самые разнообразные функции в клетке. Во-первых, липиды наиболее важные из всех питательных веществ источник энергии и являются основным энергетическим резервом организма. В основн

Простые липиды
Жирные кислоты В настоящее время известно более 800 природных жирных кислот. Жирные кислоты или алифатические кислоты представляют собой многочисленную группу исключительно неразвет

Фосфолипиды
Фосфолипиды относятся к сложные липидам, в которых содержатся жирные кислоты, фосфорная кислота и дополнительная группа атомов, во многих случаях содержащая азот. Фосфолипиды — амфифильные вещества

Гликолипиды
Гликолипиды – (от греч. γλυκός, glykos – сладкий и греч. λίπος, lípos – жир) сложные липиды, образующиеся в результате соединения липид

Взаимодействие пептидов и белков с липидами
Липопептиды Липопептидом принято называть молекулу липида, ковалентно связанную с пептидом. Молекулы известных липопептидов содержат от 4 до 16 аминокислотных остатков. Пептидные це

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги