Биологични мембрани - общо име функционално активни повърхностни структури, които ограничават клетка (клетка или плазмена мембрана) и вътреклетъчния целия органели (митохондриите мембрани, ядра, лизозоми, ендоплазмения ретикулум, и т.н.). Те съдържат затвора с липиди, протеини, хетерогенни молекули (гликопротеини, гликолипиди) и в зависимост от функцията, много числени незначителни компоненти: коензими, нуклеинови киселини, антиоксиданти, каротеноиди, неорганични йони и др ...
Последователното действието на мембранни системи - рецептори, ензими, транспортни механизми - помага да се поддържа хомеостаза клетки и в същото време да реагират бързо на промените във външната среда.
Основните функции на биологични мембрани са:
· Разделяне на клетки от околната среда и образуването на вътреклетъчни отделения (отделения);
· Контрол и регулиране на транспорт огромно разнообразие от вещества през мембраната;
· Участие в предоставянето на клетъчно-клетъчни взаимодействия, предаване на сигнали вътре в клетката;
· Преобразуване органични вещества енергия храна в химическата енергия на АТР молекули.
Молекулно организация на плазма (клетки) мембраната на всички клетки е приблизително същата: тя се състои от два слоя от липидни молекули, с включената в тях множество специфични протеини. Някои мембранни протеини имат ензимна активност, докато други се свързват хранителни вещества от околната среда и осигуряват техния транспорт през клетъчната мембрана. Мембранни протеини се различават от естеството на комуникация с мембранни структури. Някои протеини, наречени външни или периферни. свободно свързан към повърхността на мембраната, а други, известни като вътрешен или неразделна. потопен в мембраната. Периферни протеини са лесно се екстрахира, като неразделна протеини могат да бъдат изолирани само с помощта на детергенти или органични разтворители. Фиг. 4 показва структурата на плазмената мембрана.
Външно или плазмените мембрани на много клетки и лигавицата на вътреклетъчните органели, такива като митохондрии, хлоропласти успели изолиране в свободна форма и проучи тяхната молекулна състав. Всички мембрани са полярни липиди в количество в зависимост от вида на мембрана 20 до 80% от теглото си, а останалата част са предимно на част от протеини. Така, в плазмените мембрани на животински клетки количеството на протеини и липиди, като правило, за същото; в митохондриалния вътрешната мембрана съдържа около 80% протеин и само 20% от липиди, и миелин мембрани на мозъка клетки разлика, около 80% липиди, и само 20% от протеини.
Фиг. 4. Структурата на плазмената мембрана
Частта на липид на мембраната е смес от различни видове полярни липиди. Полярните липиди, които включват phosphoglycerolipids, сфинголипиди, гликолипиди не се съхраняват в мастните клетки, и са вградени в клетъчната мембрана, в строго определени съотношения.
Всички полярни липиди в мембрани постоянно се обновява по време на метаболизма, при нормални условия в клетка, създадена динамичен стационарно състояние, при която степента на липидния синтез е тяхната скорост на разпадане.
Мембраните на животински клетки присъстват главно phosphoglycerolipids и по-малко сфинголипиди; триацилглицероли се срещат само в много малки количества. Някои мембрани от животински клетки, особено външната плазмената мембрана съдържа значителни количества холестерол и негови естери (Фиг.5).
Фигура 5. мембранни липиди
Понастоящем стандартния модел е мембранната структура на течния-мозайка, предложен през 1972 г. от S. Singer и Джон. Nicholson.
Според този протеин може да се оприличи на айсберги, плаващи в липидната морето. Както вече беше посочено по-горе, има два вида мембранни протеини: интегрални и периферни. Интегрални мембранни протеини проникват през те са амфипатични молекули. Периферни мембранни протеини не проникват и свързани с него е по-издръжлив. Основната част от непрекъсната мембрана, т.е., неговата матрица, е полярна липидна двуслойна. В нормални клетки до температура матрица е в течно състояние, при условие че определено съотношение между наситени и ненаситени мастни киселини в хидрофобните опашки от полярни липиди.
Течен-мозайка модел също предполага, че повърхността намира в мембранни интегрални протеини са R-група на амино киселинни остатъци (предимно хидрофобни групи, чрез които протеини като "разтваряне" в централната хидрофобна част на двуслойна). В същото време, на периферната повърхност или външната протеини са предимно хидрофилни R-групи, които са привлечени зареден хидрофилни полярни глави на липиди поради електростатични сили. Интегрална протеини, и те включват ензими и транспортни протеини имат активност само в случая са в хидрофобната част на двуслойна, където придобие необходимата пространствена конфигурация за активност (Фигура 6). Отново трябва да се подчертае, че нито молекулите в двуслойна или между протеини и липиди двуслойна не образуват ковалентни връзки.
Фигура 6. мембранни протеини
Мембранни протеини могат свободно да се движат в laterialnoy равнина. Периферни протеини са буквално плуват на повърхността двуслойна "морето", и неразделна протеини, като айсберг почти напълно потопен в въглеводороден слой.
Повечето от мембраните са асиметрично, т.е. имат неравни страни. Тази асиметрия се проявява по-долу:
· Първо, че вътрешната и външната страна на плазмените мембрани на животните и бактериални клетки се различават по състав полярни липиди. Например, вътрешният слой на липидната мембрана на човешки еритроцити съдържа главно фосфатидилетаноламин и фосфатидилсерин и външен - фосфатидилхолин и сфингомиелин.
· Второ, някои транспортни системи в Закона за мембрана само в една посока. Например, в еритроцитни мембрани достъпно транспортна система ( "помпа"), прехвърлянето на Na + йони от клетката в околната среда, и К + йони - вътре в клетката се дължи на енергията, освободена при АТР хидролиза.
· Трето, съдържа голям брой олигозахаридни групи, представляващи гликолипиди главата и олигозахарид странични вериги на гликопротеини, като на практика няма върху вътрешната повърхност на олигозахаридни групи плазмената мембрана върху външната повърхност на плазмените мембрани.
Асиметрия на мембрана биологична запазена дължи на факта, че прехвърлянето на отделните фосфолипидни молекули от едната страна на липидния двоен слой на друг е много трудно за енергийни причини. Polar липидната молекула, способна да се движи свободно на една страна на двойния слой, но е ограничен във възможността да скочи от другата страна.
Подвижността на липид зависи от видовете и относителното съдържание на ненаситени мастни киселини присъстват. Въглеводороди характер на веригите на мастните киселини на мембраната според свойствата на течливост, на мобилност. В присъствието на цис-ненаситени мастни киселини свързващи сили между вериги са по-слаби, отколкото в случая на някои наситени мастни киселини и липиди и поддържа висока мобилност при ниски температури.
От външната страна на мембраните са специфично разпознава части, които функционират в специфични сигнали молекулно разпознаване. Например, това е през мембраната някои бактерии възприемат слаби промени в хранителен концентрация, който стимулира тяхното движение към източник на храна; Този феномен е известен като хемотаксис.
Мембраните на различни клетки и вътреклетъчните органели имат известна специфичност, поради тяхната структура, химическия състав и функционалност. Разграничаване следните основни групи на мембраната в еукариотни организми:
· Плазмената мембрана (външна клетъчна мембрана, плазмалемата)
· Мембраните на обвивките на Golgi апарат, митохондрии, hlorplastov, миелин,
В прокариотни организми, в допълнение към плазмената мембрана има образуването интрацитоплазмено мембрана, в хетеротрофни прокариоти се наричат mesosoma. Последните са формирани инвагинация Vnuto външната клетъчна мембрана и в някои случаи, да поддържат връзка с нея.
еритроцитите мембрана, съставена от протеини (50%), липиди (40%) и въглехидрати (10%). По-голямата част на въглехидрати (93%) се свързва с протеини, останалата част - с липиди. липиди Мембранните са разположени асиметрично, за разлика от симетричен режим в мицелите. Например, цефалини е за предпочитане във вътрешния слой на липиди. Тази асиметрия се поддържа, очевидно поради напречното преместване на фосфолипиди в мембраната, се извършват с помощта на мембранни протеини и поради енергийния метаболизъм. Вътрешният слой на еритроцитите мембраната са предимно сфингомиелин, фосфатидилетаноламин, фосфатидилсерин, във външния слой - фосфатидилхолин. еритроцитите мембранен гликопротеин включва интегриран гликофорин. състояща се от 131 аминокиселинни остатъци и пробиване на мембраната, и така наречената лента 3 протеин, състоящ се от 900 аминокиселинни остатъци. Въглехидратните компоненти гликофорин A рецепторна функция пренос грипни вируси, РНА, редица хормони. червено клетъчната мембрана се открива и друга неразделна протеин, съдържащ малко въглехидрати и мембрана пиърсинг. Тя се нарича тунелиране протеин (компонент а) се предполага, че образува канал за аниони. Периферни протеини, свързани с вътрешната страна на еритроцитите мембраната е спектрин.
Миелин мембрана. заобикалящата аксоните на неврони, многопластов, те представляват голяма част от липиди (около 80%, половината от тях - фосфолипиди). Протеините на тези мембрани е важно за фиксиране, лежащи един върху друг мембрана Solev.
Мембраните на хлоропласти. Хлоропласти са покрити с двуслойна мембрана. Външната мембрана има някои прилики с тази на митохондриите. Освен това повърхността на мембраната в хлоропласти има вътрешна система мембрана - ламели. Плоска форма ламели или везикули - thylakoids, което лежи един над друг, събрани в сноп (Grana) или образува мембрана система строма (строма ламели). Grand ламели и строма извън thylakoid мембрани концентрират хидрофилна група, galacto- и sulfolipids. Fitolnaya част на молекулата на хлорофил се потапя в глобули и се съхранява в контакт с хидрофобни групи на протеини и липиди. Порфирин ядро хлорофил главно локализиран thylakoid мембрани между контактуващите зърна.
Вътрешната (цитоплазмен) мембрана на бактерии в структура, подобна на вътрешната мембрана на митохондриите и хлоропласти. Това локализирани ензими на дихателната верига, активен транспорт; ензими, участващи в образуването на компонентите на мембраната. Преобладаващата компонент на мембранни протеини бактериални са: съотношението протеин / липид (спрямо теглото) е 3: 1. На външната мембрана на грам-отрицателни бактерии в сравнение с цитоплазмения съдържа минимален брой различни фосфолипиди и протеини. Двете мембрани се различават в липидния състав. В външната мембрана са протеини, които образуват пори, за проникване на много вещества с ниско молекулно тегло. Характерните компонент на външната мембрана е специфично липополизахарид. Няколко външномембранни протеини е рецепторите за фаги.
вирусна мембрана. Сред вируси типични за мембранна структура, съдържаща нуклеокапсид, който се състои от протеин и нуклеинова киселина. Това е "ядрото" на вируса е заобиколен от мембрана (обвивка). Той също така се състои от двоен слой от липиди, включващи гликопротеини разположени главно по повърхността на мембраната. Редица вируси (mikrovirusy) в мембраната включва 70-80% от всички протеини, други протеини, съдържащи се в нуклеокапсида.
По този начин, клетъчни мембрани представляват много сложна структура; компоненти на молекулни комплекси образуват подреден двумерен мозайка което дава повърхностите мембранни биологичната специфичност.
Свързани статии