Мембраны

1.

2.

Развитие концепций структуры мембран.
A – Гордер и Грендел, модель 1926 года.
B – Давсон и Даниелли. Модель 1943 года отражает понятие того времени о
малых размерах белков.
С – Синджер и Николсон – жидкостно-мозаичная модель 1972 года.
D – современная модель, отражающая наличие периферических и интегральных
белков мембраны. Липидный бислой, изображенный здесь, основан на
динамической компьютерной модели. Плотность белков в действиетльности
выше, чем здесь изображено.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

Липидные рафты (островки). В мембранах присутствуют
стабильные временные микродомены, обогащенные холестерином и
сфинголипидами, а также гликозилфосфатидилинозитолом (и
заякоренными через него белками). Также белки здесь
заякориваются с помощью ацильных групп.

12.

13.

14.

15.

16.

Свойства биологических мембран
• Структура биологических мембран во многом определяет их
общие свойства. К ним относятся: текучесть, способность к
самосборке, асимметрия и полупроницаемость.
• Текучесть мембран клетки и их способность к самосборке
определяется тем, что молекулы липидов, входящие в их состав,
находятся в непрерывном движении, постоянно перемещаются в
боковом направлении, а также вращаются вокруг собственной
оси. Например, расчеты показывают, что одна липидная
молекула способна пройти расстояние, равное длине обычной
эукариотической клетки примерно за 5—10 с. Текучесть мембран
зависит от длины жирнокислотной цепи молекулы липида и
количества двойных связей между составляющими цепь атомами
углерода. При этом чем короче и ненасыщеннее жирнокислотные
цепи липидов, тем менее плотно они упакованы в составе
мембраны, и, следовательно, тем больше ее текучесть. Степень текучести или жидкостности мембран во многом определяет их
проницаемость. Чем она ниже, тем ниже скорость диффузии
молекул через билипидный слой. Подвижностью обладают также
молекулы мембранных белков.

17.

• Асимметрия биологических мембран
проявляется в том, что наружный и
внутренний слои их весьма существенно
отличаются между собой по составу липидов
и белков. Это, в свою очередь, определяет
особенности функциональных свойств
разных участков мембраны. Например, в
эндоплазматическом ретикулуме белкиферменты, синтезирующие липиды,
располагаются на внешней цитозольной
стороне мембраны, а ферменты гликозидазы
— на внутренней.

18.

SM - sphingomyelin;
PC – phosphatidylcholine;
PS – phosphatidylserine;
PE –phosphatidylethanolamine;
PI – phosphatidylinositol;
Cl - cholesterol

19.

• Полупроницаемость естественных мембран
связана с неодинаковой их способностью
пропускать различные молекулы. Мембраны
непроницаемы для крупных молекул, а также
для ионов и заряженных частиц. В то же
время через них беспрепятственно диффундируют малые незаряженные молекулы.
Мембраны проницаемы также для малых
гидрофобных молекул.
• Мембраны, входящие в состав разных
клеточных структур, отличаются по своему
составу, что отражается на их свойствах и
функциях.

20.

Поверхностный аппарат клетки (цитотека)

21.

• Надмембранный комплекс (гликокаликс) представляет
собой внешний по отношению к плазматической
мембране слой, содержащий олигосахаридные и
полисахаридные цепочки мембранных гликопротеинов и гликолипидов, а также периферические белки,
связанные с наружной поверхностью плазмалеммы.
Толщина гликокаликса составляет от 3 до 4 нм. Слой
гликокаликса имеет желеподобную консистенцию, что
значительно снижает в указанном слое скорость
диффузии различных веществ. Благодаря этому в нем,
например, могут «застревать» ферменты и другие белки,
выделенные клеткой.

22.

23.

Два типа присоединения
углеводных остатков к белку.
N ‐гликозидная связь (Nгликозилирование) между
аспарагином и N
‐ацетилглюкозамином встречается
чаще, чем O ‐гликозидная связь (Огликозилирование) между серином
(или треонином) и N
‐ацетилгалактозамином

24.

25.

Трансмембранный транспорт
• Очень небольшое количество молекул
свободно проходит сквозь мембрану
• Вода, углекислый газ, кислород, аммиак
• Белковый транспорт (избирательная
проницаемость мембраны)

26.

27.

• Пассивный транспорт
• Активный транспорт
• Эндоцитоз
• Экзоцитоз

28.

Пассивный транспорт
• Не требует энергозатрат
• Движение по градиенту
• Разница концентрации, давления, заряда
• Движение от высокого к низкому

29.

Виды пассивного
транспорта
1. Диффузия
2. Осмос
3. Облегченная диффузия

30.

Диффузия
• Молекулы движутся для выравнивания
концентраций

31.

Осмос
• Жидкость поступает из менее концентрированного
раствора в более концентрированный через
полупроницаемую мембрану (проницаема для
воды, но непроницаема для других молекул). При
этом если объем более концентрированного
раствора фиксировать, то стремление воды
проникнуть в него создаст осмотическое давление,
пропорциональное концентрации растворенного в
ней вещества.
• Часто представляет собой движение воды
• В клетку
• Из клетки

32.

33.

Облегченная диффузия
• Переносчик соединяется с молекулой
• Форма переносчика изменяется
• Молекула перебрасывается через мембрану

34.

копорт

35.

Активный транспорт
• Требует энергии (против градиента)
• Осуществляется при помощи белков-насосов
(помп)
• Пример - натрий-калиевый насос

36.

Трансмембранный потенциал