Строение плазматической мембраны

1.

Мембранные органеллы

2.

Открытие плазматической мембраны
Lombard Biology Direct (2014) 9:32

3.

Мембраны
«жидкостно-мозаичная
мембрана» (Сингер
и Николсон, 1972 ).

4.

Мицеллы и липосомы
Липидный фундамент жизни. Читать для общего развития в Биомолекуле

5.

Липиды мембраны

6.

Липиды мембраны

7.

Липиды мембран
фосфолипиды
глицерофосфолипиды
гликолипиды
глицеросфинголипиды галактолипиды
сфингофосфолипиды

8.

Жирные кислоты
Мембранная фракция
Жирные
кислоты
Мембраны митохондрий
ЭР
Аппарат
Гольджи
Плазматическая
мембрана
наружная
внутренняя
Миристиновая
14:0
0,4
0,3
0,4
0,9
0,9
Пальмитиновая
16:0
4,0
3,6
3,1
-
-
Пальмитоолеиновая
16:1
21,0
18,0
26,5
22,5
31,2
Стеариновая
18:0
13,5
15,8
14,9
18,5
12,9
Арахидоновая
20:4
15,7
18,5
14,0
14,5
11,1
Цервоновая
22:6
3,5
3,8
0,7
-
-

9.

10.

Липидный состав мембран тканеспецифичен

11.

Расщепление липидов под действием фосфолипаз

12.

Производные арахидоновой кислоты эйкозаноиды

13.

Гидроксиэйкозатетраеновая кислота
Сердечно-сосудистые эффекты
Ингибитор Na-K-АТФ-азы

14.

Метаболиты
арахидоновой
кислоты
Действие
простогландины
Сокращение гладких мышц,
Сужение сосудов легких, бронхоспазм
Расширение сосудов и повышение их проницаемости
Подавление секреторной и пролиферативной активности
лимфоцитов
тромбоксанА
Сокращение гладких мышц,
Сужение сосудов легких, бронхоспазм
Хемотаксис и адгезия лейкоцитов
Повышение агрегации и активация тромбоцитов
лейкотриены
Сокращение гладких мышц, бронхоспазм
Расширение сосудов и повышение их проницаемости
Повышение секреции слизи
Повышение реактивности бронхов
Хемотаксис и адгезия лейкоцитов
Подавление секреторной и пролиферативной активности
лимфоцитов

15.

Глицерофосфолипиды
фосфатидилэтаноламин
фосфатидилсерин
фосфатидилхолин

16.

Фосфатидилсерин

17.

Фосфатидилсерин

18.

Transient PS exposure by differentiating myoblasts in mouse embryos.
Stefan M. van den Eijnde et al. J Cell Sci 2001;114:36313642
©2001 by The Company of Biologists Ltd

19.

Функции
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
фосфатидисерина
Маркер мембраны апоптотической клетки
Полярность клетки
Эндоцитоз
Передача сигнала
Мембранные ионные каналы
Активация тромбоцитов
Дифференцировка миобластов в эмбриогенезе
(скелетная мускулатура и кардиомиоциты)

20.

Глицерофосфолипиды
αβ
лизофосфолипиды

21.

Минорные липиды

22.

Инозитол

23.

Инозитол

24.

PI
phosphatidylinositol-4-P-5 kinase
PI(4)P
PI(4,5)P2
Rac, Cdc42, Arf6
phosphatidic acid (PA)
phospholipase D

25.

26.

Сфинголипиды

27.

Сфинголипиды
цереброзиды
сфингогликолипиды
ганглеозиды

28.

Сфиногликолипиды
N-acetylneuraminic acid

29.

cis-double bond is exaggerated for emphasis.

30.

Группы крови (система
АВО) определяются
углеводным
компонентом
сфинголипидов на
поверхности мембран

31.

Галактозилтрансфераза, 9 хромосома

32.

Холестерол

33.

Растительные стеролы
β-ситостерол
эргостерол
1. Повышение жесткости
2. Влияет на проницаемость ПМ
3. Влияет на активность ферментов
Прорастание семян
Развитие всходов
Цветение
Молодые ткани и меристемы

34.

изопреноидные спирты
Циклопропановая кислота

35.

Прокариоты:
Нет холестерина
Только глицерол
Нет полиненасыщенных ЖК (искл. цианобактерии)
Отрицательный заряд
Не удерживают протонный градиент, работает градиент натрия
Разветвленные концы жирных кислот
Археи:
Другой стереоизомер глицерола
Изопреноидные (терпеновые) спирты вместо ЖК
Метильные группы через 4 атома
Простая, а не эфирная связь
Биполярные липиды
Циклопентановые кольца вместо двойных связей
Дифтаниловые липиды (градиент)

36.

Липидный состав определяет форму мембраны
Цилиндр
Конус
Обратный конус
Harayama T, Riezman H. Nat Rev Mol Cell Biol. 2018. doi: 10.1038/nrm.2017.138.

37.

Липидный состав определяет физические
свойства мембраны
текучесть
заряд
толщина
Harayama T, Riezman H. Nat Rev Mol Cell Biol. 2018.

38.

Липидный состав определяет физические свойства
мембраны

39.

Подвижность липидов
10 7 раз в секунду
раз в месяц

40.

Мембраны разных органелл имеют разный
липидный состав

41.

42.

43.

Асимметрия мембран
апоптоз
холин
фосфатидилсерин
5%
инозитол
Передача сигнала

44.

Внешняя сторона мембраны отличается от внутренней
по составу липидов

45.

флиппаза
флоппаза
По градиенту
концентрации
н/с
н/с

46.

Флиппаза

47.

Скрамблаза

48.

Функции липидов
Формирование бислоя
Предшественники вторичных посредников
Заякоревание
Создание среды
Аллостерические активаторы

49.

Белки мембран

50.

Белки мембран
20-30 аминокислотных остатков
10 аминокислотных
остатков

51.

заякоревание на мембране
пора
перенос железа

52.

53.

54.

Ковалентно присоединенные
липиды закрепляют белки в
мембранах

55.

56.

1. Регуляция водного обмена клетки: объём и тургор.
2. Регуляция pH: закисление и защелачивание.
3. Регуляция ионного обмена (обмен солей): изменение
внутриклеточного ионного состава и концентрации.
4.
Создание
и
изменение
мембранных
потенциалов:
потенциал покоя; в возбудимых клетках - локальные
потенциалы, потенциал действия.
5.
Проведение
возбуждения
в
возбудимых
клетках:
обеспечение движения нервных импульсов.
6. Трансдукция в сенсорных рецепторах: преобразование
раздражения (стимула) в возбуждение.
7. Передача сигналов.
8. Межклеточные контакты.

57.

Перемещение белков в мембране

58.

Перемещение белков в мембране

59.

Перемещение белков в мембране

60.

Перемещение белков в мембране

61.

Кластеризация белков на мембране
Взаимодействие с
цитоскелетом
Формирование
межклеточного контакта
Взаимодействие с
матриксом

62.

Самороганизация
Механизмы поддержания доменов в мембране
Ограничение
подвижности
локальный
везикулярный
транспорт
Связь с
белками
активный
транспорт
вдоль
микротрубочек
William S. Trimble, and Sergio Grinstein J Cell Biol 2015;208:259-271
Локальное распределение
или активность ферментов

63.

Микродомены плазматической мембраны

64.

Рафты

65.

Рафты
Упорядоченные, наноразмерные (10–200 нм), гетерогенные, высоко динамичные
домены, которые компартментализуют клеточные процессы.

66.

Домены «жидкой упорядоченной» фазы
(Lo)

67.

Рафты

68.

Микродомены плазматической мембраны
Липидные плоты
– 40-300 нм («забор с пикетами»)
– 2-20 нм собственно плоты
– 3-10 нм динамические белковые комплексы

69.

«Микродоменобразующие белки»
кавеолины
SPFH-семейство
тетраспанины
галектины
клатрины

70.

Кавеолины

71.

Домены, обогащенные тетраспанинами
Динамичные структуры
Стабилизируются при взаимодействии (белков-партнеров) с лигандами
Участвуют в продукции экзосом
Зборовская и др., 2016

72.

Флотиллины

73.

Флотиллины

74.

Синтез новых
компонентов на
цитоплазматической
стороне
Перенос
Доставка новых
компонентов с
помощью
экзоцитоза, белковпереносчиков или
контактных сайтов
Селективный перенос
фосфолипидов на
цитоплазматическую сторону
благодаря флиппазе
Плазматическая мембрана
ЭПР
Обновление плазматической мембраны
Полное обновление плазматической мембраны происходит в течение 1 часа

75.

Репарация плазматической мембраны.

76.

Аннексины

77.

Репарация плазматической мембраны.

78.

Функции мембран
Граница клетки
Формирование внутриклеточных компартментов
Создание барьеров – поддержание постоянства внутренней среды
Транспортная функция: транспорт йонов, макромолекул
Рецепторная функция
Взаимодействие клеток
Энергетика