клеточные мембраны

Июль 28, 2022

Главная
Биология
клеточные мембраны

Содержание

2. План лекции: 1. Ультраструктура клеточных мембран. 2. Молекулярное строение цитоплазматических мембран. 3. Физическая природа сил взаимодействия
3. Важнейшими условиями существования клетки является: 1. Автономность по отношению к окружающей среде. 2. Связь с окружающей
4. Клеточная мембра́на (также цитолемма, плазмолемма, или плазматическая мембрана) — эластическая молекулярная структура, состоящая из белков и
5. История исследования В 1925 году Гортер и Грендель с помощью осмотического удара получили так называемые «тени»
6. Молекулярное строение клеточных мембран - В 1902 г. - Овертон предположил, что мембрана состоит из тонкого
7. Молекулярное строение клеточных мембран В 1935 Даниэлли и Доусон предложили модель строения мембраны, получившей название «сэндвич».
8. Молекулярное строение клеточных мембран В 1959 г. Дж. Робертсоном была выдвинута теория унитарной мембраны, состоящей из
9. Все это привело к созданию в 1972 году Сингером (S. Jonathan Singer) и Николсоном (Garth L.
10. В основе биомембраны – двойной слой: 1. Амфифильные липиды (липидный слой). Молекула мембранного липида имеет гидрофильную
11. Структура и состав биомембран Мембраны состоят из липидов трёх классов: фосфолипиды, гликолипиды и холестерол. Фосфолипиды и
12. Липидный слой – это основная структура мембраны, которая создает относительно непроницаемый барьер для большинства водорастворимых молекул.
13. У фосфолипидов (ФЛ) в состав «головки» входят остатки азотистого основания (холина, коламина или серина), фосфатной группы
14. Строение фосфолипида
15. Сфинголипиды (СЛ) – вместо глицерина и одной из жирной кислот, включают сфингозин (сфингенин) – 2-х атомный
16. Гликолипиды - сложные липиды, образующиеся в результате соединения липидов с углеводами. В молекулах гликолипидов есть полярные
17. Холестери́н (др.-греч. χολή — желчь и στερεός — твёрдый) — органическое соединение, природный жирный (липофильный) спирт,
18. Липосомы – это нано частицы с пузырьковой структурой. Липосомы самопроизвольно образуются в смесях фосфолипидов (сложных липидов)
19. Мембранные липиды – амфипатические молекулы, и в водной среде большинство из них самопроизвольно образует бислои. Именно
20. Важную часть мембраны составляют белки, пронизывающие её и отвечающие за разнообразные свойства мембран. Их состав и
21. Белки мембраны клеток представлены, в основном, гликопротеинами. Различают: •интегральные белки, проникающие через всю толщу мембраны и
22. Периферические белки почти все функционируют как энзимы (ацетилхолинестераза, кислая и шелочная фосфатазы и др.). Но некоторые
23. Схема расположения белков в примембранном цитоскелете эритроцитов. 1 — спектрин; 2 — анкирин; 3 — белок
24. Спектрин является основным белком цитоскелета, составляющим двумерную сеть, к которой прикрепляется актин. Актин образует микрофиламенты, представляющие
25. Гликофорин – интегральный белок. Он пронизывает всю мембрану и с обей сторон выступает над ее поверхностью.
26. Виды мембранных белков Структурные Транспортные Белки, обеспечивающие межклеточное взаимодействие Белки, участвующие в передачи сигналов
27. Структурные белки Придают клетке и органеллам определенную форму Придают мембране механические свойства (эластичность и т.д.) Обеспечивают
28. Транспортные белки Создают устойчивые транспортные потоки определенных веществ через мембраны Транспорт ионов приводит к возникновению трансмембранного
29. Белки, обеспечивающие межклеточное взаимодействие Адгезивные белки – для связывания клеток друг с другом или неклеточными структурами
30. Белки, участвующие в передачи сигналов Рецепторные белки Белки эффекторного устройства Фермент инактивации медиатора.
31. Клеточные мембраны часто асимметричны, то есть слои отличаются по составу липидов, в наружном содержатся преимущественно фосфатидилинозитол,
32. Гидрофобные и гидрофильные силы взаимодействия В подержание структуры мембраны большую роль играют гидрофобные и гидрофильные силы
33. Гидрофильные силы взаимодействия способствуют удержанию белков на поверхности бислоя фосфолипидов. Таким образом, гидрофильные и гидрофобные силы
34. Основные свойства мембран Замкнутость Латеральная подвижность Асимметрия
35. Замкнутость Липидные бислои (и мембраны) всегда самостоятельно замыкаются на себе с образованием полностью отграниченных отсеков. При
36. Латеральная подвижность Компоненты мембраны могут перемещаться в пределах своего слоя. Мембраны обладают свойствами двумерных жидкостей. По
37. Асимметрия Наружная и внутренняя поверхности мембраны различаются по своему составу: Углеводные компоненты находятся с внешней поверхности
38. Свойства мембраны 1. Проницаемость. 2. Полупроницаемость. 3. Избирательная проницаемость. 4. Активная проницаемость. 5. Управляемая проницаемость. Как
39. 10. Раздражимость. 11. Каталитическая ферментативная активность. Ферменты могут быть встроены в мембрану или связаны с её
40. Основные функции биологических мембран: 1. Барьерная – обеспечивает селективный регулируемый, пассивный и активный обмен веществ 2.
41. Основные функции биологических мембран: 3. Механическая – обеспечивает прочность и автономность клетки, внутриклеточных структур 4. Энергетическая
42. Основные функции биологических мембран: 5. Рецепторная (механическая, акустическая, обонятельная, зрительная, химическая, терморецепция и тд.) 6. Генерация
43. Существуют 4 способа ассоциации белков с липидным слоем: интегральные белки, пронизывающие мембрану насквозь поверхностные белки, погруженные
44. Методы изучения и исследования биомембран Метод рентгеноструктурного анализа – основан на явлении дифракции. Дифракция наблюдается в
45. Методы изучения и исследования биомембран 1. Метод рентгеновского рассеивания нейтронов. Метод рассеивания нейтронов под малыми углами
46. Метод моделирования мембран В 1917 г. Лэнгмюр разработал технику получения модели мономолекулярного слоя фосфолипидов – модель
47. Метод моделирования мембран В 1962 Мюллер и Рудин разработали способ получения больших двуслойных мембран (d до
48. Метод моделирования мембран Получение липосом - замкнутые мембранные пузырьки, содержащие водную фазу внутри и находящиеся в
49. Перенос веществ через мембраны Низкомолекулярные соединения: А) простая диффузия Б) облегченная диффузия В) активный транспорт
50. Облегченная диффузия Молекула глюкозы связывается переносчиком на наружной поверхности плазматической мембраны. Происходит конформационное изменение, и центр
51. Типы (виды) облегчённой диффузии с участием переносчиков (транслоказ). S1, S2- разные молекулы. Некоторые транслоказы могут переносить
52. Примером транслоказы, работающей по механизму пассивного антипорта, может служить анионный переносчик мембраны эритроцитов. Пассивный антипорт анионов
53. Строение и функционирование Nа+,К+-АТФ-азы плазматической мембраны. 1 - три иона натрия связываются специфическим центром транслоказы; 2
54. Вторичный активный транспорт Перенос некоторых растворимых веществ против градиента концентрации зависит от одновременного или последовательного переноса
55. Перенос через мембрану макромолекул и частиц: эндоцитоз и экзоцитоз Перенос вещества из среды в клетку вместе
56. Последовательность событий при образовании окаймлённого пузырька из окаймлённой ямки
57. Положение рецепторов ЛПНП в цитоплазматической мембране А - положение рецепторов ЛПНП в окаймлённой ямке; Б -
58. G-белки Сигнальные G-белки являются универсальными посредниками при передаче гормональных сигналов от рецепторов клеточной мембраны к эффекторным
60. Патологии клеточных мембран нарушения мембранного транспорта, изменения проницаемости мембран, изменения коммуникации клеток и их "узнавания", изменения
62. Скачать презентацию

Слайд 2

План лекции:
1. Ультраструктура клеточных мембран.
2. Молекулярное строение цитоплазматических мембран.
3. Физическая природа

сил взаимодействия белков и липидов в структурах мембран.
4. Методы изучения мембран.
5. Искусственные модели цитоплазматических мембран.

Слайд 3

Важнейшими условиями существования клетки является:
1. Автономность по отношению к окружающей

среде.
2. Связь с окружающей средой.

Слайд 4

Клеточная мембра́на (также цитолемма, плазмолемма, или плазматическая мембрана) — эластическая

молекулярная структура, состоящая из белков и липидов. Отделяет содержимое любой клетки от внешней среды, обеспечивая её целостность; регулирует обмен между клеткой и средой; внутриклеточные мембраны разделяют клетку на специализированные замкнутые отсеки — компартменты или органеллы, в которых поддерживаются определённые условия среды.

Слайд 5

История исследования
В 1925 году Гортер и Грендель с помощью осмотического удара

получили так называемые «тени» эритроцитов — их пустые оболочки. Был открыт липидный бислой.
В 1935 году Даниэлли и Доусон представили научному сообществу модель «сендвича», которая говорит о том, что в основе мембраны лежит липидный бислой, по обеим сторонам от которого находятся сплошные слои белков, внутри бислоя ничего нет. Первые электронно-микроскопические исследования 1950-х годов подтвердили эту теорию — на микрофотографиях были видны 2 электронно-плотных слоя — белковые молекулы и головки липидов и один электронно-прозрачный слой между ними — хвосты липидов.

Слайд 6

Молекулярное строение клеточных мембран
- В 1902 г. - Овертон

предположил, что мембрана состоит из тонкого слоя липидов.
- В1925 г. - Гортер и Грендел в опытах с липидами, экстрагированными из мембран эритроцитов, обнаружили, что площадь монослоя липидов вдвое больше суммарной площади поверхности всех эритроцитов.
Был сделан вывод, что липиды мембраны расположены в виде бимолекулярного слоя.

Слайд 7

Молекулярное строение клеточных мембран
В 1935 Даниэлли и Доусон предложили модель строения

мембраны, получившей название «сэндвич».
Согласно этой модели, имеются 2 слоя молекул фосфолипидов, которые окружены слоями белка.

Трехслойная модель Стена-Даниэлли с полярной порой, образованной молекулами белка.

Слайд 8

Молекулярное строение клеточных мембран
В 1959 г. Дж. Робертсоном была выдвинута теория

унитарной мембраны, состоящей из одного слоя фосфолипидов, покрытого с цитоплазматической стороны слоем фибриллярного белка, а с наружной поверхности – мукополисахаридами или мукопротеидами.

Модель Шестранда – липидная фаза мембраны существует в виде глобулярных мицелл, представляющих комплекс липидных молекул, залитых в белковый матрикс.

Слайд 9

Все это привело к созданию в 1972 году Сингером (S. Jonathan

Singer) и Николсоном (Garth L. Nicolson) жидкостно-мозаичной модели строения мембраны.
Согласно этой модели белки в мембране не образуют сплошной слой на поверхности, а делятся на интегральные, полуинтегральные и периферические.

Слайд 10

В основе биомембраны – двойной слой:
1. Амфифильные липиды (липидный слой). Молекула

мембранного липида имеет гидрофильную «головку» и два гидрофобных «хвоста» (длинная углеводородная цепь: одна предельная, не содержит двойных связей, а вторая непредельная – имеет одну и более двойных связей).
2. Белки. Интегральные белки глубоко встроены в мембрану, насквозь пронизывают липидный бислой. Периферические белки связаны только с одной из поверхностей мембраны.

Слайд 11

Структура и состав биомембран
Мембраны состоят из липидов трёх классов: фосфолипиды, гликолипиды

и холестерол.
Фосфолипиды и гликолипиды (липиды с присоединёнными к ним углеводами) состоят из двух длинных гидрофобных углеводородных «хвостов», которые связаны с заряженной гидрофильной «головой».
Холестерол придаёт мембране жёсткость, занимая свободное пространство между гидрофобными хвостами липидов и не позволяя им изгибаться. Поэтому мембраны с малым содержанием холестерола более гибкие, а с большим — более жёсткие и хрупкие. Также холестерол служит «стопором», препятствующим перемещению полярных молекул из клетки и в клетку.

Слайд 12

Липидный слой – это основная структура мембраны, которая создает относительно непроницаемый

барьер для большинства водорастворимых молекул.
Классы:
Фосфолипиды (ФЛ)
Сфинголипиды (СЛ)
Гликолипиды (ГЛ)
Стероиды, холестерин (ХС)

Слайд 13

У фосфолипидов (ФЛ) в состав «головки» входят остатки азотистого основания (холина,

коламина или серина), фосфатной группы и трехатомного спирта глицерина. Группа – гидрофильная.
Остатки ЖК , образующие «хвосты», соединены с глицерином. Насыщенные кислоты - пальмитиновая к-та, ненасыщенная – олеиновая к-та.

Слайд 14

Строение фосфолипида

Слайд 15

Сфинголипиды (СЛ) – вместо глицерина и одной из жирной кислот, включают

сфингозин (сфингенин) – 2-х атомный аминоспирт.
Существует несколько заболеваний, связанных с нарушенным метаболизмом сфинголипидов (сфинголипидозы). Наиболее распространённая из них — это болезнь Гоше.

Слайд 16

Гликолипиды - сложные липиды, образующиеся в результате соединения липидов с углеводами.

В молекулах гликолипидов есть полярные «головы» (углевод) и неполярные «хвосты» (остатки жирных кислот). Благодаря этому гликолипиды (вместе с фосфолипидами) входят в состав клеточных мембран.
Гликолипиды широко представлены в тканях, особенно в нервной ткани, в частности в ткани мозга. Они локализованы преимущественно на наружной поверхности плазматической мембраны, где их углеводные компоненты входят в число других углеводов клеточной поверхности.

Слайд 17

Холестери́н (др.-греч. χολή — желчь и στερεός — твёрдый) — органическое

соединение, природный жирный (липофильный) спирт, содержащийся в клеточных мембранах всех живых организмов, за исключением безъядерных (прокариоты). Нерастворим в воде, растворим в жирах и органических растворителях.
Холестерин обеспечивает стабильность клеточных мембран в широком интервале температур. Он необходим для выработки витамина D, выработки надпочечниками различных стероидных гормонов, включая кортизол, альдостерон, женских половых гормонов эстрогенов и прогестерона, мужского полового гормона тестостерона, играет важную роль в деятельности нервной и иммунной системы.

Слайд 18

Липосомы – это нано частицы с пузырьковой структурой. Липосомы самопроизвольно образуются

в смесях фосфолипидов (сложных липидов) с водой.
Стенки липосомы состоят из одного или нескольких слоев фосфолипидов толщиной в две молекулы. Внутренний объем липосомы наполнен водой или раствором.
Размеры и форма липосомы зависят от кислотности среды, присутствующими солями и т.д. По размеру липосомы разделяют на моноламеллярные везикулы с одинарным слоем фосфолипидов и диаметром в 20-50 нм, крупные моноламеллярные везикулы диаметром 50-200 нм и на мультиламеллярные везикулы, стенки которых могут включать десятки сотни слоев, достигающие в диаметре 5000-10000нм.
Мицеллы – тоже сферические частицы, но образованы одним слоем липидов. Гидрофильные «головки» всех липидных молекул находятся на наружной поверхности частицы, а гидрофобне «хвосты» обращены внутрь, к центру мицеллы, внутренняя сторона не водная, а гидрофобная.

Слайд 19

Мембранные липиды – амфипатические молекулы, и в водной среде большинство из

них самопроизвольно образует бислои.
Именно это свойство обусловливает самосборку липидных бислоев в клетке и их способность самопроизвольно восстанавливаться при повреждениях.
Различный липидный состав характерен и для разных мембран одной и той же эукариотической клетки.

Слайд 20

Важную часть мембраны составляют белки, пронизывающие её и отвечающие за разнообразные

свойства мембран. Их состав и ориентация в разных мембранах различаются.
Рядом с белками находятся аннулярные липиды — они более упорядочены, менее подвижны, имеют в составе более насыщенные жирные кислоты и выделяются из мембраны вместе с белком. Без аннулярных липидов белки мембраны не работают.

Слайд 21

Белки мембраны клеток представлены, в основном, гликопротеинами.
Различают:
•интегральные белки, проникающие через

всю толщу мембраны и
•периферические белки, прикрепленные только к поверхности мембраны, в основном, к внутренней ее части.

Слайд 22

Периферические белки почти все функционируют как энзимы (ацетилхолинестераза, кислая и шелочная

фосфатазы и др.). Но некоторые энзимы также представлены интегральными белками — АТФ-аза.
Интегральные белки обеспечивают селективный обмен ионов через каналы мембран между экстрацеллюлярной и интрацеллюлярной жидкостью, а также действуют как белки — переносчики крупных молекул.
Рецепторы и антигены мембраны могут быть представлены как интегральными, так и периферическими белками.
Белки, примыкающие к мембране с цитоплазматической стороны, относятся к цитоскелету клетки. Они могут прикрепляться к мембранным белкам.

Слайд 23

Схема расположения белков в примембранном цитоскелете эритроцитов.
1 — спектрин; 2 —

анкирин; 3 — белок полосы 3; 4 — белок полосы 4,1; 5 — белок полосы 4,9; 6 — олигомер актина; 7 — белок 6; 8 — гпикофорин А; 9 — мембрана.

Слайд 24

Спектрин является основным белком цитоскелета, составляющим двумерную сеть, к которой прикрепляется

актин.
Актин образует микрофиламенты, представляющие собой сократительный аппарат цитоскелета.
Цитоскелет позволяет клетке проявлять гибкоэластические свойства, обеспечивает дополнительную прочность мембраны.

Слайд 25

Гликофорин – интегральный белок. Он пронизывает всю мембрану и с обей

сторон выступает над ее поверхностью.
В состав белка входит сиаловая кислота, благодаря ей, эритроцит несет отрицательный заряд, который препятствует слипанию эритроцитов друг с другом.

Слайд 26

Виды мембранных белков
Структурные
Транспортные
Белки, обеспечивающие межклеточное взаимодействие
Белки, участвующие в передачи сигналов

Слайд 27

Структурные белки
Придают клетке и органеллам определенную форму
Придают мембране механические свойства (эластичность

и т.д.)
Обеспечивают связь мембраны с цитоскелетом или (в случае с ядерной мембраной) с хромосомами.

Слайд 28

Транспортные белки
Создают устойчивые транспортные потоки определенных веществ через мембраны
Транспорт ионов приводит

к возникновению трансмембранного потенциала во всех клетках, а также к его изменениям в нервных и мышечных клетках и волокнах (возбудимость и проводимость).

Слайд 29

Белки, обеспечивающие межклеточное взаимодействие
Адгезивные белки – для связывания клеток друг с

другом или неклеточными структурами (базальной мембраной, волокнами).
Белки, участвующие в образовании специализированных межклеточных контактов (демосом и др.).

Слайд 30

Белки, участвующие в передачи сигналов
Рецепторные белки
Белки эффекторного устройства
Фермент инактивации медиатора.

Слайд 31

Клеточные мембраны часто асимметричны, то есть слои отличаются по составу липидов,

в наружном содержатся преимущественно фосфатидилинозитол, фосфатидилхолин, сфингомиелины и гликолипиды, во внутреннем — фосфатидилсерин, осфатидилэтаноламин и фосфатидилинозитол. Переход отдельной молекулы из одного слоя в другой (так называемый флип-флоп) затруднён, но может происходить спонтанно, примерно раз в 6 месяцев или с помощью белков-флиппаз и скрамблазы плазматической мембраны. Если в наружном слое появляется фосфатидилсерин, это является сигналом для макрофагов о необходимости уничтожения клетки.

Слайд 32

Гидрофобные и гидрофильные силы взаимодействия
В подержание структуры мембраны большую роль играют

гидрофобные и гидрофильные силы взаимодействия. За счет гидрофобных сил взаимодействия формируется липидный бислой, а также прикрепление к липидному слою неполярных областей в белке.

Слайд 33

Гидрофильные силы взаимодействия способствуют удержанию белков на поверхности бислоя фосфолипидов. Таким

образом, гидрофильные и гидрофобные силы взаимодействия способствуют поддержанию стабильной целостности структуры биологической мембраны, а также обеспечивают высокую подвижность, приспособляемость к выполнению многочисленных функций.

Слайд 34

Основные свойства мембран
Замкнутость
Латеральная подвижность
Асимметрия

Слайд 35

Замкнутость
Липидные бислои (и мембраны) всегда самостоятельно замыкаются на себе с образованием

полностью отграниченных отсеков.
При нарушении целостности мембраны происходит ее «самосшивание».

Слайд 36

Латеральная подвижность
Компоненты мембраны могут перемещаться в пределах своего слоя.
Мембраны обладают свойствами

двумерных жидкостей. По этой причине модель строения биомембран называется жидкостно-мозаичной.
Некоторые мембранные белки способны совершать вращательные движения, меняя свою ориентацию относительно поверхностей мембраны.

Слайд 37

Асимметрия
Наружная и внутренняя поверхности мембраны различаются по своему составу:
Углеводные компоненты находятся

с внешней поверхности плазмолеммы;
Многие белки расположены всегда только с наружной, а другие - только с внутренней стороны;
Нередко различается липидный состав слоев бислоя.
Полярность (асимметрия) мембраны возникает на ранних стадиях ее формирования и затем все время сохраняется.

Слайд 38

Свойства мембраны
1. Проницаемость.
2. Полупроницаемость.
3. Избирательная проницаемость.
4. Активная проницаемость.
5. Управляемая проницаемость.
Как видим,

основное свойство мембраны - это её проницаемость по отношению к различным веществам.
6. Фагоцитоц и пиноцитоз.
7. Экзоцитоз.
8. Наличие электрических и химических потенциалов.
9. Изменения электрического потенциала.

Слайд 39

10. Раздражимость.
11. Каталитическая ферментативная активность. Ферменты могут быть встроены в мембрану

или связаны с её поверхностью (как внутри, так и снаружи клетки), и там они осуществляют свою ферментативную деятельность.

Слайд 40

Основные функции биологических мембран:
1. Барьерная – обеспечивает селективный регулируемый, пассивный и

активный обмен веществ
2. Матричная – обеспечивает определенное взаимное расположение и ориентацию мембранных белков, обеспечивает их оптимальное взаимодействие

Слайд 41

Основные функции биологических мембран:
3. Механическая – обеспечивает прочность и автономность клетки,

внутриклеточных структур
4. Энергетическая – синтез АТФ на внутренних мембранах митохондрий и фотосинтез в мембранах хлоропластов

Слайд 42

Основные функции биологических мембран:
5. Рецепторная (механическая, акустическая, обонятельная, зрительная, химическая, терморецепция

и тд.)
6. Генерация и проведение биопотенциалов

Слайд 43

Существуют 4 способа ассоциации белков с липидным слоем:
интегральные белки, пронизывающие мембрану

насквозь
поверхностные белки, погруженные в липидном бислое частично
белки, удерживающиеся нековалентными взаимодействиями с другими мембранными белками
белки, ковалентно соединенные с одной или двумя цепями жирных кислот.

Слайд 44

Методы изучения и исследования биомембран
Метод рентгеноструктурного анализа – основан на явлении

дифракции. Дифракция наблюдается в тех случаях, когда на пути лучей имеются препятствия, сравнимые по размерам с длиной волны лучей. Метод рентгеноструктурного анализа заключается в том, что на исследуемый объект направ-ляют параллельный пучок рентгеновских лучей. За объектом помещают фотопленку, на которой регистрируется получающаяся дифракционная картинка.

Слайд 45

Методы изучения и исследования биомембран
1. Метод рентгеновского рассеивания нейтронов.
Метод

рассеивания нейтронов под малыми углами позволяет определить толщину бислоя фосфолипидов и расстояние между слоями.

Слайд 46

Метод моделирования мембран
В 1917 г. Лэнгмюр разработал технику получения модели

мономолекулярного слоя фосфолипидов – модель «частокол Лэнгмюра». На поверхность воды наносили каплю фосфолипидов, растворенных в каком-либо растворителе. Молекулы липидов располагаются перпендикулярно к поверхности воды: гидрофильная полярная группа «головка» погружена в воду, а неполярный «хвостик» направлен вверх.

воздух

вода

Слайд 47

Метод моделирования мембран
В 1962 Мюллер и Рудин разработали способ получения больших

двуслойных мембран (d до 2 мм), используя тефлоновую пластину, разделяющую две водные фазы. На отверстие пластины наносили смесь фосфолипидов в растворе летучих растворителей. Происходило самопроизвольное формирование бислоя фосфолипидов толщиной 6 нм.

Слайд 48

Метод моделирования мембран
Получение липосом - замкнутые мембранные пузырьки, содержащие водную фазу

внутри и находящиеся в водной среде. Липосомы формируют из липидов в водной среде путем обработки ультразвуком или быстрого смешивания раствора фосфолипида в этаноле с водой.

Слайд 49

Перенос веществ через мембраны
Низкомолекулярные соединения:
А) простая диффузия
Б) облегченная диффузия
В) активный транспорт

Слайд 50

Облегченная диффузия
Молекула глюкозы связывается переносчиком на наружной поверхности плазматической мембраны. Происходит

конформационное изменение, и центр переносчика, занятый глюкозой, оказывается открытым внутрь клетки. Вследствие конформационных изменений переносчик теряет сродство к глюкозе, и молекула высвобождается в цитозоль клетки. Отделение глюкозы от переносчика вызывает конформационные изменения белка, и он возвращается к исходной "информации.

Слайд 51

Типы (виды) облегчённой диффузии с участием переносчиков (транслоказ). S1, S2- разные

молекулы.

Некоторые транслоказы могут переносить два разных вещества по градиенту концентраций в одном направлении - пассивный симпорт, или в противоположных направлениях - пассивный антипорт.

Слайд 52

Примером транслоказы, работающей по механизму пассивного антипорта, может служить анионный переносчик

мембраны эритроцитов.

Пассивный антипорт анионов НСО3- и Сl- через мембрану эритроцитов. А - когда эритроцит находится в венозных капиллярах, анион НСО3-, образованный при диссоциации угольной кислоты, по градиенту концентрации выходит в кровь. В обмен на каждый транспортируемый из клетки ион НСО3- транслоказа переносит в эритроцит ион Cl-; Б - когда кровь достигает лёгких транслоказа производит обмен ионами в противоположных направлениях. Такая "челночная" система работает очень быстро и обеспечивает удаление СО2 из организма и в то же время сохранение оптимального значения рН в клетке.

Слайд 53

Строение и функционирование Nа+,К+-АТФ-азы плазматической мембраны.
1 - три иона натрия связываются

специфическим центром транслоказы; 2 - изменение конформации транслоказы, вызванное присоединением 3Na+, приводит к активации каталитической субъединицы и увеличению сродства активного центра к субстрату (АТФ). Протекает реакция аутофосфорилирования по карбоксильной группе аспарагиновой кислоты; 3 - аутофосфорилирование изменяет заряд и конформацию транслоказы, она закрывается с внутренней стороны мембраны и открывается с наружной, уменьшается сродство к ионам натрия и они диссоциируют от переносчика; 4 - Na+, К+-АТФ-аза открытая с наружной стороны мембраны имеет специфический центр связывания для 2К+; Присоединение двух ионов калия к фосфорилированной транслоказе вызывает изменение конформации и появление аутофосфатазной активности. Протекает реакция аутодефосфорилирования; 5 - дефосфорилирование изменяет заряд и конформацию транслоказы, она закрывается с наружной стороны мембраны и открывается с внутренней, уменьшается сродство к ионам калия и они диссоциируют от Na+, К+-АТФ-азы; 6 - АТФ-аза возвращается в первоначальное состояние.

Слайд 54

Вторичный активный транспорт
Перенос некоторых растворимых веществ против градиента концентрации зависит от

одновременного или последовательного переноса другого вещества по градиенту концентрации в том же направлении (активный симпорт) или в противоположном (активный антипорт).

Слайд 55

Перенос через мембрану макромолекул и частиц: эндоцитоз и экзоцитоз
Перенос вещества из

среды в клетку вместе с частью плазматической мембраны называют "эндоцитоз". Путем эндоцитоза (фагоцитоза) клетки могут поглощать большие частицы, такие как вирусы, бактерии или обломки клеток. Захват больших частиц осуществляется в основном специализированными клетками - фагоцитами.
Поглощение жидкости и растворённых в ней веществ с помощью небольших пузырьков называют "пиноцитоз". Усвоение веществ механизмом эндоцитоза (пиноцитоза) характерно для всех клеток.

Слайд 56

Последовательность событий при образовании окаймлённого пузырька из окаймлённой ямки

Слайд 57

Положение рецепторов ЛПНП в цитоплазматической мембране
А - положение рецепторов ЛПНП в

окаймлённой ямке;
Б - положение дефектных рецепторов ЛПНП вне окаймлённой ямки.

Слайд 58

G-белки
Сигнальные G-белки являются универсальными посредниками при передаче гормональных сигналов от рецепторов

клеточной мембраны к эффекторным белкам , вызывающим конечный клеточный ответ.

Слайд 59

Слайд 60

Патологии клеточных мембран
нарушения мембранного транспорта,
изменения проницаемости мембран,
изменения коммуникации клеток

и их "узнавания",
изменения подвижности мембран и формы клеток,
нарушения биогенеза мембран.

клеточные мембраны

Содержание

План лекции:1. Ультраструктура клеточных мембран.2. Молекулярное строение цитоплазматических мембран.3. Физическая природа

Важнейшими условиями существования клетки является: 1. Автономность по отношению к окружающей

Клеточная мембра́на (также цитолемма, плазмолемма, или плазматическая мембрана) — эластическая

История исследованияВ 1925 году Гортер и Грендель с помощью осмотического удара

Молекулярное строение клеточных мембран - В 1902 г. - Овертон

Молекулярное строение клеточных мембранВ 1935 Даниэлли и Доусон предложили модель строения

Молекулярное строение клеточных мембранВ 1959 г. Дж. Робертсоном была выдвинута теория

Все это привело к созданию в 1972 году Сингером (S. Jonathan

В основе биомембраны – двойной слой:1. Амфифильные липиды (липидный слой). Молекула

Структура и состав биомембранМембраны состоят из липидов трёх классов: фосфолипиды, гликолипиды

Липидный слой – это основная структура мембраны, которая создает относительно непроницаемый

У фосфолипидов (ФЛ) в состав «головки» входят остатки азотистого основания (холина,

Строение фосфолипида

Сфинголипиды (СЛ) – вместо глицерина и одной из жирной кислот, включают

Гликолипиды - сложные липиды, образующиеся в результате соединения липидов с углеводами.

Холестери́н (др.-греч. χολή — желчь и στερεός — твёрдый) — органическое

Липосомы – это нано частицы с пузырьковой структурой. Липосомы самопроизвольно образуются

Мембранные липиды – амфипатические молекулы, и в водной среде большинство из

Важную часть мембраны составляют белки, пронизывающие её и отвечающие за разнообразные

Белки мембраны клеток представлены, в основном, гликопротеинами. Различают:•интегральные белки, проникающие через

Периферические белки почти все функционируют как энзимы (ацетилхолинестераза, кислая и шелочная

Схема расположения белков в примембранном цитоскелете эритроцитов.1 — спектрин; 2 —

Спектрин является основным белком цитоскелета, составляющим двумерную сеть, к которой прикрепляется

Гликофорин – интегральный белок. Он пронизывает всю мембрану и с обей

Виды мембранных белковСтруктурныеТранспортныеБелки, обеспечивающие межклеточное взаимодействиеБелки, участвующие в передачи сигналов

Структурные белкиПридают клетке и органеллам определенную формуПридают мембране механические свойства (эластичность

Транспортные белкиСоздают устойчивые транспортные потоки определенных веществ через мембраныТранспорт ионов приводит

Белки, обеспечивающие межклеточное взаимодействие Адгезивные белки – для связывания клеток друг с

Белки, участвующие в передачи сигналов Рецепторные белкиБелки эффекторного устройстваФермент инактивации медиатора.

Клеточные мембраны часто асимметричны, то есть слои отличаются по составу липидов,

Гидрофобные и гидрофильные силы взаимодействияВ подержание структуры мембраны большую роль играют

Гидрофильные силы взаимодействия способствуют удержанию белков на поверхности бислоя фосфолипидов. Таким

Основные свойства мембранЗамкнутостьЛатеральная подвижностьАсимметрия

ЗамкнутостьЛипидные бислои (и мембраны) всегда самостоятельно замыкаются на себе с образованием

Латеральная подвижностьКомпоненты мембраны могут перемещаться в пределах своего слоя.Мембраны обладают свойствами

АсимметрияНаружная и внутренняя поверхности мембраны различаются по своему составу:Углеводные компоненты находятся

Свойства мембраны1. Проницаемость.2. Полупроницаемость.3. Избирательная проницаемость.4. Активная проницаемость.5. Управляемая проницаемость.Как видим,

10. Раздражимость.11. Каталитическая ферментативная активность. Ферменты могут быть встроены в мембрану

Основные функции биологических мембран:1. Барьерная – обеспечивает селективный регулируемый, пассивный и

Основные функции биологических мембран:3. Механическая – обеспечивает прочность и автономность клетки,

Основные функции биологических мембран:5. Рецепторная (механическая, акустическая, обонятельная, зрительная, химическая, терморецепция

Существуют 4 способа ассоциации белков с липидным слоем:интегральные белки, пронизывающие мембрану

Методы изучения и исследования биомембранМетод рентгеноструктурного анализа – основан на явлении

Методы изучения и исследования биомембран1. Метод рентгеновского рассеивания нейтронов. Метод

Метод моделирования мембран В 1917 г. Лэнгмюр разработал технику получения модели

Метод моделирования мембранВ 1962 Мюллер и Рудин разработали способ получения больших

Метод моделирования мембранПолучение липосом - замкнутые мембранные пузырьки, содержащие водную фазу

Перенос веществ через мембраныНизкомолекулярные соединения:А) простая диффузияБ) облегченная диффузияВ) активный транспорт

Облегченная диффузияМолекула глюкозы связывается переносчиком на наружной поверхности плазматической мембраны. Происходит