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 велику кількість фосфоліпідів і холестеролу. В даний час загальноприйнятою моделлю будови мембран є рідинно-мозаїчна, запропонована в 1972 році С. Сінджером і Дж.Ніколсоном.

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

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

Мембранні білки виконують декілька 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 як ферментів;

Білки можуть бути інтегральними, міцно вбудовані 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 з фосфоліпідами 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 холестеролу і іншими молекулами мембрани.

Більшість ? ості молекули, тобто її жиророзчинний. Швидкість дифузії через ліпідний бішар прямо пропорційна гідрофобності, а також трансмембранному градієнту концентрації або електрохімічного градієнту.

1.2. Полегшена дифузія - це швидкий рух молекул через мембрану за допомогою специфічних мембранних білків, які називаються пермеазамі. Цей процес специфічний, він протікає швидше простої дифузії, але має обмеження швидкості транспорту.

Полегшена дифузія зазвичай характерна для водорозчинних речовин. Більшість (якщо не всі) мембранних переносників є білками. Конкретний механізм функціонування переносників при полегшеної дифузії досліджено недостатньо. Вони можуть, наприклад, забезпечувати перенесення шляхом обертового руху в мембрані. Останнім часом з'явилися відомості, що білки-переносники при контакті з транспортуються речовиною змінюють свою конформацію, в результаті в мембрані відкриваються своєрідні "Ворота", або канали. Ці зміни відбуваються за рахунок енергії, що вивільняється при зв'язуванні транспортується речовини з білком. Можливий також перенесення естафетної типу. У цьому випадку сам переносник залишається нерухомим, а іони мігрують вздовж нього від однієї гідрофільній зв'язку до іншої.

Моделлю переносника такого типу може служити антибіотик граміцидин. У ліпідному шарі мембрани його довга лінійна молекула приймає форму спіралі і утворює гідрофільний канал, яким може мігрувати по градієнту іон К.

Отримані експериментальні докази існування природних каналів в біологічних мембранах. Транспортні білки відрізняються високою специфічністю по відношенню до переносимого через мембрану речовині, по багатьом властивостям нагадуючи ферменти. Вони виявляють більшу чутливість до рН, конкурентно інгібує сполуками, близькими за структурою до переносимого речовині, і неконкурентне - агентами, що змінюють специфічно функціональні групи білків.

Полегшена дифузія відрізняється від звичайної не тільки швидкістю, але і здатністю до насичення. Збільшення швидкості переносу речовин відбувається пропорційно зростанню градієнта концентрації лише до певних меж. Останній визначається "потужністю" переносника.

1.3. Активний транспорт - це рух іонів або молекул через мембрану проти градієнту концентрації за рахунок енергії гідролізу АТФ. Є три основних типи активного транспорту іонів:

натрій-калієвий насос - Na +/K +-аденозінтріфосфатаза (АТФази), що переносить Na + назовні, а K + всередину;

кальцієвий (Са2 +) насос - Са2 +-АТФази, яка транспортує Са2 + з клітини або цитозолі в саркоплазматичний ретикулум;

протонний насос - Н +-АТФази. Створені активним транспортом градієнти іонів можуть бути використані для активного транспорту інших молекул - таких, як деякі амінокислоти та цукру (вторинний активний транспорт).

Котранспорт - це транспорт іона або молекули, пов'язаний з переносом іншого іона. Сімпорт - одночасний перенесення обох молекул в одному напрямку; антіпорт - одночасний перенесення обох молекул в протилежних напрямках. Якщо транспорт не пов'язаний з перенесенням іншого іона, цей процес називається уніпортом. Котранспорт можливий як при полегшеної дифузії, так і в процесі активного транспорту.

Глюкоза може транспортуватися шляхом полегшеної дифузії за типом сімпорта. Іони Cl-і HCO3-транспортуються через мембрану еритроцитів шляхом полегшеної дифузії переносником, званим смугою 3, за типом антіпорта. При цьому Cl-і HCO3-переносяться в протилежних напрямках, а напрям переносу визначається переважаючим градієнтом концентрації.

Активний транспорт іонів проти градієнту концентрації потребує енергії, що виділяється при гідролізі АТФ до АДФ: АТФ