Szerkezete és funkciója a biológiai membránok - studopediya
Biológiai membránok - egy általános név funkcionálisan aktív felszíni struktúrák, amelyek korlátozzák cella (vagy plazma membrán) és az intracelluláris-WIDE organellumok (mitokondriumok membránok, atommagok, lizoszómák, endoplazmatikus retikulum, stb). Ezek tartalmaznak egy redőny lipideket, fehérjéket, heterogén molekulák (glikoproteinek, glikolipidek), és attól függően, hogy a funkció, sok numerikus minor komponensek: koenzimek, nukleinsavak, antioxidánsok, karotinoidok, szervetlen ionok, stb ...
Az egyenletes membrán rendszerek - receptorok, enzimek, transzport mechanizmusok - segít fenntartani homeosztázis sejteket és ugyanakkor gyorsan reagálni a változások a külső környezet.
A fő funkciók a biológiai membránok:
· Sejtek elválasztása a környező környezet és a kialakulását intracelluláris rekeszek (rekeszek);
· Ellenőrzési és szabályozása közlekedés hatalmas különféle anyagok a membránon keresztül;
· Részvétel biztosító sejt-sejt kölcsönhatások, jelek továbbítása a sejt belsejében;
· Konvertálása szerves anyagok élelmiszer-kémiai energiává történő ATP molekulák.
Moiecular organization of the plazma (sejt) membrán minden sejt mintegy azonos: ez áll két réteg lipid molekulák azokban foglalt több specifikus fehérjék. Néhány membrán fehérjék enzimatikus aktivitása, míg mások kötődnek tápanyagok a környezetet, és a közlekedési a sejtmembránon keresztül. A membránfehérjék megkülönböztetni a kommunikáció természete membrán szerkezetek. Egyes fehérjék úgynevezett külső vagy kerületi. lazán kötődik a membrán felületét, mások, az úgynevezett belső vagy integrál. elmerül a membrán. Perifériás proteinek könnyen extraháljuk, míg a szerves fehérjék izolálhatok csak útján detergensekkel vagy szerves oldószerekkel. Ábra. A 4. ábra a szerkezet a plazmamembrán.
Külső, vagy plazma membránok számos sejt és membránok intracelluláris organellumok, mint például mitokondrium, kloroplasztisz sikerült izolálnunk a szabad formában és vizsgálja meg a molekuláris összetételét. Az összes membránt poláros lipidek mennyisége típusától függően a membrán 20 és 80% -a tömeg, a fennmaradó részt pedig főleg egy töredéke a fehérjék. Így a plazmamembrán állati sejtek a fehérjék mennyisége és a lipidek, mint általában, körülbelül azonos; a mitokondriumok belső membránjában tartalmaz körülbelül 80% proteint, és csak 20% a lipidek, és a mielin membránok az agysejtek kontraszt, körülbelül 80% lipidet, és csak 20% -a fehérje.
Ábra. 4. A szerkezet a plazma membrán
A lipid része a membrán keveréke különböző poláros lipidek. Poláris lipidek, amelyek magukban foglalják foszfoglicerolipidek, szfingolipidek, glikolipidek nem tárolja a zsírsejtekben, és be vannak ágyazva a sejtmembrán, szigorúan meghatározott arányban.
Minden poláros lipidek a membránokban folyamatosan frissített az anyagcsere során, a szokásos körülmények között egy sejtben létre dinamikus egyensúlyi állapotban, amelynél az arány a lipid szintézis azok szétesési sebességét.
A membránokat az állati sejtek vannak jelen főleg foszfoglicerolipidek és kevésbé szfingolipidek; triacilglicerinek találhatók csak nyomokban. Néhány membránok állati sejtek, különösen a külső plazmamembrán tartalmaz jelentős mennyiségű koleszterin és észterei (5. ábra).
5. ábra. membránlipidek
Jelenleg, a standard modell, a membrán szerkezetében a folyadék-mozaik, javasolta 1972 S. Singer és John. Nicholson.
Eszerint fehérje lehet hasonlítani jéghegyek úszó lipid tengeren. Amint már fentebb említettük, két típusú membrán fehérjék: szerves és perifériás. Integrált membránproteinek áthatolásra, azok amfipatikus molekulák. Perifériás membrán fehérjék nem permeátum és kapcsolódó ez kevésbé tartós. A fő része egy folyamatos membrán, azaz a mátrix, egy poláros lipid kettősréteg. A normál sejtek hőmérsékletre mátrix folyékony állapotban, feltéve, hogy egy bizonyos közötti arány a telített és telítetlen zsírsavak a hidrofób farka poláros lipidek.
Folyékony-mozaik modell azt is feltételezi, hogy a felület található, a membrán integráns fehérjék R-csoport az aminosavmaradékok (elsősorban hidrofób csoportok, amelyek fehérjéket, mint a „oldódnak” a központi hidrofób része a kettősréteg). Ugyanakkor, a perifériás felületének vagy külső fehérjék elsősorban hidrofil R-csoportok, amelyek vonzza a töltésű hidrofil poláris fej lipidek miatt elektrosztatikus erők. Integrál fehérjék, és ezek közé tartoznak az enzimek és a transzport fehérjék aktivitást csak abban az esetben belsejében vannak a hidrofób része a kettősréteg, ahol megszerezni a szükséges térbeli konfigurációját az aktivitáshoz (6. ábra). Ez megint csak hangsúlyozni kell, hogy sem a molekulák a kettősréteg közötti, vagy proteinek és a lipid kettős réteg nem képez a kovalens kötés.
6. ábra. membránfehérjék
A membránfehérjék szabadon mozoghat laterialnoy síkban. Perifériás fehérjék szó felületén lebegnek kétrétegű „tenger”, és az integrál fehérjék, mint a jéghegy szinte teljesen elmerül a szénhidrogén rétegben.
A legtöbb membránok aszimmetrikus, vagyis az egyenlőtlen oldalon. Ez az aszimmetria mutatkozik az alábbi:
· Először is, hogy a belső és külső oldalán plazmamembrán állati és bakteriális sejtek összetételében különbözik poláros lipidek. Például, a belső réteg a lipid membrán humán eritrociták tartalmaz főként foszfatidil-foszfatidil-szerin és a külső - foszfatidilkolin és a szfingomielin.
· Másodszor, néhány közlekedési rendszereknek a membrán jogszabály csak az egyik irányba. Például, az eritrocita membránok álló közlekedési rendszer ( „szivattyú”), az átadást a Na + ionok a sejtből a környezetbe, és a K + ionok - a sejt belsejében miatt a felszabadult energia ATP hidrolízis.
· Harmadszor, tartalmaz egy nagyon nagy számú oligoszacharid csoportokat képviselő fej glikolipidek és oligoszacharid oldalláncok a glikoproteinek, míg gyakorlatilag nincs a belső felületén a plazma membrán oligoszacharid csoportokat a külső felületén a plazma membránok.
Aszimmetriája membrános biológiai tartósított annak a ténynek köszönhető, hogy az átutalás az egyes foszfolipid molekulák egyik oldalán a lipid kettősréteg másik nagyon nehéz az energia okokból. Polar lipid molekulát képes szabadon elmozdulni oldalán a kettős réteg, de korlátozott a lehetősége, hogy ugrik a másik oldalra.
A mobilitás a lipid függ a típusától és relatív mennyiségben tartalmaz telítetlen zsírsavakat jelen. Szénhidrogén jellegét zsírsav láncok a membrán szerint a fluiditási tulajdonságai, a mobilitás. Jelenlétében a cisz-telítetlen zsírsavak összekapcsolási erők a láncok között, gyengébb, mint abban az esetben, néhány telített zsírsavak, és a lipidek és fenntartsák a magas mobilitási alacsony hőmérsékleten.
A külső oldalán a membránok specifikusan felismeri részei vannak, amelyek működnek a specifikus molekuláris felismerési jeleket. Például, ez a membránon keresztül bizonyos baktériumok érzékelik csekély változásai tápanyag koncentrációja, amely serkenti a mozgását egy táplálékforrást; Ezt a jelenséget nevezik kemotaxist.
A membránokat a különböző sejtek és intracelluláris organellumok egy bizonyos specifitást, miatt szerkezete, kémiai összetétele és a funkcionalitás. Megkülönböztetni a következő főbb csoportjai a membrán eukarióta organizmusok:
· A plazmamembrán (a külső sejtmembránban, plasmalemma)
· Membránokat a Golgi-készülék, mitokondriumok, hlorplastov, mielinhüvelyek,
A prokarióta szervezetek, amellett, hogy a plazma membrán van az intracitoplazmatikus membrán kialakulása, a heterotróf prokariótákban nevezzük mesosoma. Az utóbbi vannak kialakítva betüremkedése Vnuto külső sejtmembránban, és bizonyos esetekben, tartják a kapcsolatot vele.
eritrocita membrán proteinek alkotják (50%), lipideket (40%) és a szénhidrátok (10%). Az ömlesztett szénhidrátok (93%) van kapcsolódó fehérjéket, a többi - lipidekkel. A membrán lipidek vannak elrendezve aszimmetrikusan, ellentétben a szimmetrikus elrendezés a micellák. Például, kefalinok előnyösen a belső réteg a lipidek. Ez az aszimmetria támogatott, valószínűleg amiatt, hogy a keresztirányú elmozdulását foszfolipidek a membránban, végzett útján membrán fehérjék és miatt az energia metabolizmus. A belső réteg a vörösvérsejt membrán főleg szfingomielin, foszfatidil, foszfatidil-szerin, a külső réteg - foszfatidil-kolin. eritrocita membrán glikoprotein tartalmaz integrált glycophorin. álló 131 aminosavból és átszúrása a membrán, és egy úgynevezett sávon 3 fehérje, amely 900 aminosav-maradékok. Szénhidrát komponensek glikoforin receptor funkcióját carry influenzavírusok, PHA, számos hormon. A vörös sejtmembrán érzékel, és a többi szerves fehérjét tartalmazó kis szénhidrátot és a membrán átszúrása. Ez az úgynevezett tunneling protein (a) komponens már javasolták, hogy az egy csatorna anionok. Perifériás kapcsolódó fehérjék a belső oldalán a vörösvérsejt membrán spectrin.
Myelinréteg. körülvevő axonok az idegsejtek, többrétegű, bemutatják a nagy mennyiségű lipidek (mintegy 80%, a fele - foszfolipidek). A fehérjék, ezek a membránok fontos a rögzítő fekvő egyik a másik tetejére membrán Solev.
A membránokat a kloroplasztok. Kloroplasztok borítja egy kétrétegű membrán. A külső membrán némi hasonlóságot azzal a mitokondriumok. Ettől eltekintve felületi membrán kloroplasztokban van egy belső membrán rendszer - lamellák. Laposra lamellák vagy vezikulumok - tilakoidok, amelyek fekvő egymás felett, gyűjtött egy köteg (grana) vagy képeznek membránt rendszer stroma (stroma lamellák). Grand lamellával és stroma kívül tilakoidmembránoknak koncentrált hidrofil csoportot, galakto- és sulfolipids. Fitolnaya része a klorofill molekula elmerül a gömböcske és tárolt érintkező hidrofób csoportok a fehérjék és lipidek. Porfirin nucleus klorofill elsősorban lokalizált tilakoid membránok közötti érintkező szemcsék.
A belső (citoplazmás) membránjának baktériumok szerkezete hasonlít a belső membrán a mitokondriumok és a kloroplasztok. Ez lokalizált enzimek a légzési lánc, aktív transzport; részt vevő enzimek képződését a membrán komponenseket. Az uralkodó komponens a bakteriális membrán fehérjék: az arány a fehérje / lipid (tömeg szerint) a 3: 1. A külső membrán a Gram-negatív baktériumokkal szemben a citoplazmatikus tartalmaz egy minimális számú különböző foszfolipidek és fehérjék. Mind a két membrán különböznek lipid készítményben. A külső membrán fehérjék, amelyek pórusokat képez a penetráció sok alacsony molekulatömegű anyagok. A jellemző összetevője a külső membrán is specifikus lipopoliszacharid. Számos külső membrán fehérjéknek a receptor fágok.
virális membrán. Között a vírusok jellemző membránt tartalmazó szerkezet, amely a nukleokapszid, amely a fehérje és a nukleinsav. Ez a „mag” a vírus membrán veszi körül (boríték). Azt is áll egy kétrétegű lipidek tartalmazó glikoproteinek található főleg a a membrán felületén. Számos vírus (mikrovirusy) a membrán tartalmaz 70-80% az összes fehérje, levő egyéb fehérje a nukleokapszid.
Így, sejtmembránok képviselnek rendkívül összetett szerkezetű, molekuláris komplexek komponensei képeznek egy rendezett kétdimenziós mozaik amely a membrán felületek biológiai specifitása.