Строение плазматической мембраны [клеточной, цитолеммы, плазмалеммы]
Основная статья: Плазматическая мембранаСодержание (план)
Согласно жидкостно-мозаичной модели, плазматическая мембрана состоит из билипидного слоя, липиды которого строго ориентированы – гидрофобная часть липидов (хвост), обращена внутрь слоя, тогда как гидрофильная часть (головка) – наружу. Помимо липидов в построении плазматической мембраны принимают участие мембранные белки трех видов: периферические, интегральные и полуинтегральные.
Одним из направлений исследования мембран в настоящее время является детальное изучение свойств как разнообразных структурных и регуляторных липидов, так и индивидуальных интегральных и полуинтегральных белков, входящих в состав мембран.
Мембранные липиды
Липидный состав клеточных мембран сложен и многообразен. Среди мембранных липидов можно выделить две группы: структурные и регуляторные.
Структурные липиды
Структурные липиды составляют основную часть липидной фазы мембраны.
Структурные липиды в химическом плане можно классифицировать несколькими способами. По составу полярных головок молекул их разделяют на фосфо- и гликолипиды. Последние могут иметь очень сложную олигосахаридную часть, входящую в надмембранный комплекс. Можно классифицировать липиды и по образующим шейку липидных молекул спиртам. Соответственно этому принципу выделяют сфинголипиды и глицеролипиды. Варьируют структурные липиды и по составу жирных кислот, образующих «хвосты» липидных молекул. Здесь может быть различное количество насыщенных и ненасыщенных жирных кислот, что оказывает большое влияние на степень жидкостности гидрофобной липидной фазы, а следовательно, и всей мембраны. При этом благодаря непрерывному обновлению липидных молекул в составе мембран соотношение между насыщенными и ненасыщенными жирными кислотами может изменяться даже в зависимости от условий существования клеток.
Основным свойством структурных липидов является их свободное латеральное перемещение. Однако липидные молекулы способны в принципе и к вертикальному перемещению в пределах билипидного слоя. Такие перемещения (когда молекулы двух монослоев меняются местами) носят название «флип-флоп», но происходят они значительно реже, чем латеральные смещения, и сильно затруднены. Больше того, на плазматических мембранах многих клеток удалось показать наличие качественных различий в липидном составе наружного и внутреннего монослоев. В наружном слое преобладают фосфатидилхолин и гликолипиды, а во внутреннем — фосфатидилэтаноламины Значение и механизмы поддержания таких качественных различий при возможности вертикального (типа «флип-флопа») перемещения липидных молекул исследованы еще относительно слабо. Достаточно ясным и легко объяснимым представляется лишь преобладание гликолипидов в наружном монослое мембраны. Углеводная часть молекулы здесь входит в состав надмембранного комплекса и может стабилизировать положение липидных молекул за счет связей с другими компонентами надмембранной системы поверхностного аппарата.
Регуляторные липиды
Регуляторные липиды представлены в меньших количествах. Они либо регулируют степень жидкостности мембраны, либо участвуют в реализации отдельных специфических функций интегральных белков путем сложного структурного взаимодействия с белковыми молекулами. Механизмы этого взаимодействия в настоящее время остаются еще в значительной мере не выясненными.
В последнее время к регуляторным липидам относят диольные липиды. Они обычно встречаются в мембранах в малых количествах и выполняют сходную с холестерином функцию. Существуют в мембранах и липиды, регулирующие деятельность интегральных белков. Однако, наибольшую роль в регуляции функции белков играют, по-видимому, фосфатидилинозиты.
Холестерин
Среди липидов, регулирующих степень жидкостности липидной фазы мембраны, важнейшую роль играет нейтральный липид — холестерин. Однако, несмотря на большое количество работ, посвященных роли этого липида в организации липидной фазы биологических мембран, до сих пор нет полной ясности в понимании конкретных механизмов его регуляторной функции. Окончательно не решен даже вопрос о том, в какую сторону он может менять степень жидкостности мембраны: имеются данные, свидетельствующие как в пользу разжижающей роли этого липида, так и в пользу его стабилизирующего действия. Возможно, что холестерин действительно обладает двусторонней способностью регулировать степень жидкостности липидной фазы.
Мембранные белки
Периферические белки мембран
Периферические белки располагаются на поверхностях билипидного слоя и связаны с полярными головками липидных молекул электростатическими взаимодействиями. Но они никогда не образуют сплошного слоя и по сути дела не являются белками собственно мембраны, а скорее связывают ее с надмембранной или субмембранной системами поверхностного аппарата клетки.
Интегральные белки мембран
Основную роль в организации собственно мембраны играют интегральные и полуинтегральные белки, имеющие глобулярную структуру и связанные с липидной фазой гидрофильно-гидрофобными взаимодействиями. Глобулы интегральных белков пронизывают всю толщу мембраны, причем их гидрофобная часть находится посредине глобулы и погружена в гидрофобную зону липидной фазы.
Полуинтегральные белки мембран
У полуинтегральных белков гидрофобные аминокислоты сосредоточены на одном из полюсов глобулы, и соответственно глобулы погружены в мембрану лишь наполовину, выступая наружу с какой-то одной (внешней или внутренней) поверхности мембраны.
Функции мембранных белков
Интегральным и полуинтегральным белкам плазматической мембраны раньше приписывали две функции: общую структурную и специфическую. Соответственно этому среди них различали структурные и функциональные белки. Однако усовершенствование методов выделения белковых фракций мембран и более детальный анализ индивидуальных белков говорят сейчас об отсутствии универсальных для всех мембран структурных белков, не несущих никаких специфических функций. Напротив, мембранные белки, обладающие специфическими функциями, весьма разнообразны. Это и белки, осуществляющие рецепторные функции, белки, являющиеся активными и пассивными переносчиками различных соединений, наконец, белки, входящие в состав многочисленных ферментных систем. Материал с сайта http://wiki-med.com
Свойства мембранных белков
Общим свойством всех этих интегральных и полуинтегральных белков мембран, различающихся не только в функциональном, но и в химическом отношении, является их принципиальная способность к перемещению, «плаванию» в плоскости мембраны в жидкой липидной фазе. Как отмечалось выше, существование таких перемещений в плазматических мембранах некоторых клеток доказано экспериментально. Но это далеко не единственный тип перемещения, выявленный у мембранных белков. Помимо латерального смещения отдельные интегральные и полуинтегральные белки могут вращаться в плоскости мембраны в горизонтальном и даже в вертикальном направлениях, а также могут менять степень погруженности молекулы в липидную фазу.
Опсин. Все эти разнообразные и сложные перемещения белковых глобул особенно хорошо показаны на примере белка опсина, специфического для мембран фоторецепторных клеток (рис. 3). Как известно, опсин в темноте связан с каротиноидом ретиналем, который содержит двойную циссвязь; комплекс ретиналя и опсина образует родопсин, или зрительный пурпур. Молекула родопсина способна к латеральному перемещению и вращению в горизонтальной плоскости мембраны (рис. 3, А). При действии света ретиналь подвергается фотоизомеризации и переходит в транс-форму. При этом изменяется конформация ретиналя и он отделяется от опсина, который, в свою очередь, меняет плоскость вращения с горизонтальной на вертикальную (рис. 3, Б). Следствием подобных превращений является изменение проницаемости мембран для ионов, что и приводит к возникновению нервного импульса.
Интересно, что индуцируемые световой энергией изменения конформации опсиновых глобул не только могут служить для генерации нервного импульса, как происходит в клетках сетчатки глаза, но и являются простейшей фотосинтезирующей системой, встречающейся у особых пурпурных бактерий и находящейся в их плазматической мембране. Под действием света изменяются расположение и плоскости вращения глобул опсина, что в конечном итоге приводит к превращению энергии фотонов в химическую энергию макроэргов АТФ, молекулы которой синтезируются в плазматической мембране этих бактерий.
периферические белки это
wiki-med.com
полуинтегральные белки это
интегральные и полуинтегральные белки
функции периферических белков
wiki-med.com
Интегральные белки мембраны, их функции
Клеточная мембрана — структурный элемент клетки, ограждающий ее от внешней среды. При помощи нее она взаимодействует с межклеточным пространством и является частью биологической системы. Ее мембрана имеет особую структуру, состоящую из липидного бислоя, интегральных и полуинтегральных белков. Последние являются крупными молекулами, выполняющими различные функции. Чаще всего они участвуют в транспортировке специальных веществ, концентрация которых по разные стороны мембраны тщательно регулируется.
Общий план строения клеточной мембраны
Плазматическая мембрана — это совокупность молекул жиров и сложных белков. Ее фосфолипиды своими гидрофильными остатками располагаются по разные стороны мембраны, образуя липидный бислой. Но их гидрофобные участки, состоящие из остатков жирных кислот, обращены внутрь. Это позволяет создать текучую жидко-кристаллическую структуру, которая постоянно может менять форму и находится в динамическом равновесии.
Такая особенность строения позволяет ограничить клетку от межклеточного пространства, потому мембрана в норме непроницаема для воды и всех растворенных в ней веществ. В толщу мембраны погружены некоторые сложные интегральные белки, полуинтегральные и поверхностные молекулы. Посредством их клетка взаимодействует с окружающим миром, поддерживая гомеостаз и образуя целостные биологические ткани.
Белки плазматической мембраны
Все белковые молекулы, которые расположены на поверхности или в толще плазматической мембраны, делятся на виды в зависимости от глубины их залегания. Выделяют интегральные белки, пронизывающие липидный бислой, полуинтегральные, которые берут свое начало в гидрофильном участке мембраны и выходят наружу, а также поверхностные — расположенные на внешней площади мембраны. Интегральные белковые молекулы особым образом пронизывают плазмолемму и могут быть соединены с рецепторными аппаратом. Многие такие молекулы пронизывают всю мембрану и носят название трансмембранных. Остальные заякорены в гидрофобном участке мембраны и выходят либо на внутреннюю, либо на внешнюю поверхность.
Ионные каналы клетки
Чаще всего в качестве интегральных сложных белков выступают ионные каналы. Эти структуры ответственны за активный транспорт некоторых веществ в клетку или из нее. Они состоят из нескольких белковых субъединиц и активного центра. При воздействии определенного лиганда на активный центр, представленный специфическим набором аминокислот, происходит смена конформации ионного канала. Такой процесс позволяет открыть или закрыть канал, тем самым запускать или прекращать активный транспорт веществ.
Некоторые ионные канала большую часть времени открыты, однако при поступлении сигнала от рецепторного белка или при присоединении специфического лиганда могут закрываться, прекращая ионный ток. Этот принцип работы сводится к тому, что пока не получен рецепторный или гуморальный сигнал на прекращение активного транспорта некого вещества, он будет осуществляться. Как только сигнал поступил, транспорт следует прекратить.
Большая часть интегральных белков, выполняющих функции ионных каналов, работают на запрет транспорта, пока к активному центру не присоединится специфический лиганд. Тогда произойдет активация транспорта ионов, что позволит перезарядить мембрану. Данный алгоритм работы ионных каналов характерен для клеток возбудимых тканей человека.
Типы встроенных белков
Все мембранные белки (интегральные, полуинтегральные и поверхностные) выполняют важные функции. Именно из-за особой роли в жизнедеятельности клетки они и имеют определенный тип встроенности в фосфолипидную мембрану. Некоторые белки, чаще это ионные каналы, для реализации своих функций должны полностью пресекать плазмолемму. Тогда их называют политопическими, то есть трансмембранными. Другие же локализованы своим якорным участком в гидрофобном участке фосфолипидного бислоя, а активным центром выходят только на внутреннюю или только на внешнюю поверхность клеточной мембраны. Тогда их называют монотопическими. Чаще они являются рецепторными молекулами, которые принимают сигнал с поверхности мембраны и передают его специальному «посреднику».
Обновление интегральных белков
Все интегральные молекулы полностью пронизывают гидрофобный участок и закрепляются в нем таким образом, что допускается их перемещение только вдоль мембраны. Однако западение белка внутрь клетки, ровно как и самопроизвольный отрыв белковой молекулы от цитолеммы, невозможны. Существует вариант, при котором интегральные белки мембраны попадут в цитоплазму. Он связан с пиноцитозом или фагоцитозом, то есть когда клетка захватывает твердое тело или жидкость и окружает его мембраной. Затем она втаскивается внутрь вместе с встроенными в нее белками.
Конечно, это не самый эффективный способ обмена энергией в клетке, потому как все белки, которые ранее выполняли функции рецепторов или ионных каналов, будут переварены лизосомой. Это потребует их нового синтеза, на что потратится значимая часть энергетических запасов макроэргов. Однако в ходе «эксплуатации» молекулы ионных каналов или рецепторы часто повреждаются, вплоть до отрыва участков молекулы. Это также требует их повторного синтеза. Потому фагоцитоз, пусть он и происходит с расщеплением собственных рецепторных молекул, является еще и способом их постоянного обновления.
Гидрофобное взаимодействие интегральных белков
Как было описано выше, интегральные белки мембраны являются сложными молекулами, которые будто застревают в цитоплазматической мембране. В то же время они могут свободно плавать в ней, перемещаясь вдоль плазмолеммы, но не могут оторваться от нее и попасть в межклеточное пространство. Реализуется это за счет особенностей гидрофобного взаимодействия интегральных белков с фосфолипидами мембраны.
Активные центры интегральных белков располагаются либо на внутренней, либо на внешней поверхности липидного бислоя. А тот фрагмент макромолекулы, который отвечает за плотную фиксацию, всегда располагается среди гидрофобных участков фосфолипидов. За счет взаимодействия с ними все трансмембранные белки всегда остаются в толще клеточной оболочки.
Функции интегральных макромолекул
Любой интегральный мембранный белок имеет якорный участок, расположенный среди гидрофобных остатков фосфолипидов, и активный центр. У некоторых молекул активный центр один и располагается на внутренней или наружной поверхности мембраны. Существуют также молекулы с несколькими активными центрами. Все это зависит от функций, которые выполняют интегральные и периферические белки. Первая их функция — это активный транспорт.
Белковые макромолекулы, которые отвечают за пропуск ионов, состоят из нескольких субъединиц и регулируют ионный ток. В норме плазматическая мембрана не может пропускать гидратированные ионы, так как по своей природе является липидом. Наличие ионных каналов, которыми являются интегральные белки, позволяет ионам проникать в цитоплазму и перезаряжать клеточную мембрану. Это является основным механизмом возникновения мембранного потенциала клеток возбудимых тканей.
Рецепторные молекулы
Вторая функция интегральных молекул — это рецепторная. Один липидный бислой мембраны реализует защитную функцию и полностью ограничивает клетку от внешней среды. Однако за счет наличия рецепторных молекул, которые представлены интегральными белками, клетка может получать сигналы от окружающей среды и взаимодействовать с ней. Примером является адреналовый рецептор кардиомиоцита, белок клеточной адгезии, инсулиновый рецептор. Особым примером рецепторного белка является бактериородопсин — особый мембранный белок, который имеется у некоторых бактерий, позволяя им реагировать на освещение.
Белки межклеточного взаимодействия
Третья группа функций интегральных белков — это реализация межклеточных контактов. Благодаря им одна клетка может присоединиться к другой, создавая этим цепь передачи информации. По такому механизму работают нексусы — щелевые контакты между кардиомиоцитами, по которым передается сердечный ритм. Такой же принцип работы наблюдается и у синапсов, по которым в нервных тканях передается импульс.
Посредством интегральных белков клетки могут создавать и механическую связь, что имеет важность при образовании целостной биологической ткани. Также интегральные белки могут играть роль мембранных ферментов и участвовать в передаче энергии, в том числе и нервных импульсов.
fb.ru
Строение эукариотической клетки. Термины | Учеба-Легко.РФ
Цитоплазматическая мембрана — один из основных компонентов клетки эукариот. Цитоплазматическая мембрана имеет большое значение в процессах жизнедеятельности клетки. Она выполняет барьерную функцию, отграничивая компоненты клетки от внеклеточной среды, избирательно пропускает вещества внутрь клетки.
Кроме того, цитоплазматическая мембрана обладает рецепторной функцией, участвует в осуществлении иммунного ответа. Некоторые химические реакции протекают непосредственно на поверхности цитоплазматической мембраны (например, некоторые реакции процесса фотосинтеза). Общепризнанной в настоящее время считается жидкостно-мозаическая модель строения цитоплазматической мембраны эукариот (Сингер, Николсон).
Белки, располагающиеся в структуре цитоплазматической мембраны, могут выполнять ряд функций: транспортную, ферментативную, структурную, рецепторную.
Периферические белки — имеют поверхностное расположение, находятся на наружной или внутренней поверхности фосфоли- пидного бислоя.
Полуинтегральные белки — белки, которые проникают в толщу фосфолипидного бислоя на различную глубину, но не проходят сквозь ее толщу.
Интегральные белки — белки, которые проходят через всю толщу фосфолипидного слоя мембраны.
Гликокаликс — комплекс белков и углеводов, располагающийся на поверхности цитоплазматической мембраны и необходимый для реализации ряда функций: рецепторной, адгезивной, а также является средой, где протекают процессы внеклеточного пищеварения.
Экзоцитоз — процесс поступления веществ внутрь клетки. При поступлении внутрь клетки крупных частиц вещества говорят о фагоцитозе, при поглощении жидкости — о пиноцитозе.
Экзоцитоз — процесс, когда содержащиеся в клетке вещества выводятся из нее во внеклеточную среду.
Пассивный транспорт — разновидность транспорта веществ через мембрану клетки, когда на перемещение их в том или ином направлении не требуются затраты энергии. Пассивный транспорт осуществляется за счет разного количества вещества внутри и вне клетки.
Активный транспорт — разновидность транспорта веществ через мембрану клетки, когда на их перемещение в том или ином направлении затрачивается энергия. Осуществление активного транспорта связано с деятельностью белковпереносчиков.
Работа этих белков требует энергии. Примером активного транспорта является натрий-калиевый насос.
uclg.ru
Интегральные белки мембраны, их функции
Клеточная мембрана — структурный элемент клетки, ограждающий ее от внешней среды. При помощи нее она взаимодействует с межклеточным пространством и является частью биологической системы. Ее мембрана имеет особую структуру, состоящую из липидного бислоя, интегральных и полуинтегральных белков. Последние являются крупными молекулами, выполняющими различные функции. Чаще всего они участвуют в транспортировке специальных веществ, концентрация которых по разные стороны мембраны тщательно регулируется.
Общий план строения клеточной мембраны
Плазматическая мембрана — это совокупность молекул жиров и сложных белков. Ее фосфолипиды своими гидрофильными остатками располагаются по разные стороны мембраны, образуя липидный бислой. Но их гидрофобные участки, состоящие из остатков жирных кислот, обращены внутрь. Это позволяет создать текучую жидко-кристаллическую структуру, которая постоянно может менять форму и находится в динамическом равновесии.
Такая особенность строения позволяет ограничить клетку от межклеточного пространства, потому мембрана в норме непроницаема для воды и всех растворенных в ней веществ. В толщу мембраны погружены некоторые сложные интегральные белки, полуинтегральные и поверхностные молекулы. Посредством их клетка взаимодействует с окружающим миром, поддерживая гомеостаз и образуя целостные биологические ткани.
Белки плазматической мембраны
Все белковые молекулы, которые расположены на поверхности или в толще плазматической мембраны, делятся на виды в зависимости от глубины их залегания. Выделяют интегральные белки, пронизывающие липидный бислой, полуинтегральные, которые берут свое начало в гидрофильном участке мембраны и выходят наружу, а также поверхностные — расположенные на внешней площади мембраны. Интегральные белковые молекулы особым образом пронизывают плазмолемму и могут быть соединены с рецепторными аппаратом. Многие такие молекулы пронизывают всю мембрану и носят название трансмембранных. Остальные заякорены в гидрофобном участке мембраны и выходят либо на внутреннюю, либо на внешнюю поверхность.
Ионные каналы клетки
Чаще всего в качестве интегральных сложных белков выступают ионные каналы. Эти структуры ответственны за активный транспорт некоторых веществ в клетку или из нее. Они состоят из нескольких белковых субъединиц и активного центра. При воздействии определенного лиганда на активный центр, представленный специфическим набором аминокислот, происходит смена конформации ионного канала. Такой процесс позволяет открыть или закрыть канал, тем самым запускать или прекращать активный транспорт веществ.
Некоторые ионные канала большую часть времени открыты, однако при поступлении сигнала от рецепторного белка или при присоединении специфического лиганда могут закрываться, прекращая ионный ток. Этот принцип работы сводится к тому, что пока не получен рецепторный или гуморальный сигнал на прекращение активного транспорта некого вещества, он будет осуществляться. Как только сигнал поступил, транспорт следует прекратить.
Большая часть интегральных белков, выполняющих функции ионных каналов, работают на запрет транспорта, пока к активному центру не присоединится специфический лиганд. Тогда произойдет активация транспорта ионов, что позволит перезарядить мембрану. Данный алгоритм работы ионных каналов характерен для клеток возбудимых тканей человека.
Типы встроенных белков
Все мембранные белки (интегральные, полуинтегральные и поверхностные) выполняют важные функции. Именно из-за особой роли в жизнедеятельности клетки они и имеют определенный тип встроенности в фосфолипидную мембрану. Некоторые белки, чаще это ионные каналы, для реализации своих функций должны полностью пресекать плазмолемму. Тогда их называют политопическими, то есть трансмембранными. Другие же локализованы своим якорным участком в гидрофобном участке фосфолипидного бислоя, а активным центром выходят только на внутреннюю или только на внешнюю поверхность клеточной мембраны. Тогда их называют монотопическими. Чаще они являются рецепторными молекулами, которые принимают сигнал с поверхности мембраны и передают его специальному «посреднику».
Обновление интегральных белков
Все интегральные молекулы полностью пронизывают гидрофобный участок и закрепляются в нем таким образом, что допускается их перемещение только вдоль мембраны. Однако западение белка внутрь клетки, ровно как и самопроизвольный отрыв белковой молекулы от цитолеммы, невозможны. Существует вариант, при котором интегральные белки мембраны попадут в цитоплазму. Он связан с пиноцитозом или фагоцитозом, то есть когда клетка захватывает твердое тело или жидкость и окружает его мембраной. Затем она втаскивается внутрь вместе с встроенными в нее белками.
Конечно, это не самый эффективный способ обмена энергией в клетке, потому как все белки, которые ранее выполняли функции рецепторов или ионных каналов, будут переварены лизосомой. Это потребует их нового синтеза, на что потратится значимая часть энергетических запасов макроэргов. Однако в ходе «эксплуатации» молекулы ионных каналов или рецепторы часто повреждаются, вплоть до отрыва участков молекулы. Это также требует их повторного синтеза. Потому фагоцитоз, пусть он и происходит с расщеплением собственных рецепторных молекул, является еще и способом их постоянного обновления.
Гидрофобное взаимодействие интегральных белков
Как было описано выше, интегральные белки мембраны являются сложными молекулами, которые будто застревают в цитоплазматической мембране. В то же время они могут свободно плавать в ней, перемещаясь вдоль плазмолеммы, но не могут оторваться от нее и попасть в межклеточное пространство. Реализуется это за счет особенностей гидрофобного взаимодействия интегральных белков с фосфолипидами мембраны.
Активные центры интегральных белков располагаются либо на внутренней, либо на внешней поверхности липидного бислоя. А тот фрагмент макромолекулы, который отвечает за плотную фиксацию, всегда располагается среди гидрофобных участков фосфолипидов. За счет взаимодействия с ними все трансмембранные белки всегда остаются в толще клеточной оболочки.
Функции интегральных макромолекул
Любой интегральный мембранный белок имеет якорный участок, расположенный среди гидрофобных остатков фосфолипидов, и активный центр. У некоторых молекул активный центр один и располагается на внутренней или наружной поверхности мембраны. Существуют также молекулы с несколькими активными центрами. Все это зависит от функций, которые выполняют интегральные и периферические белки. Первая их функция — это активный транспорт.
Белковые макромолекулы, которые отвечают за пропуск ионов, состоят из нескольких субъединиц и регулируют ионный ток. В норме плазматическая мембрана не может пропускать гидратированные ионы, так как по своей природе является липидом. Наличие ионных каналов, которыми являются интегральные белки, позволяет ионам проникать в цитоплазму и перезаряжать клеточную мембрану. Это является основным механизмом возникновения мембранного потенциала клеток возбудимых тканей.
Рецепторные молекулы
Вторая функция интегральных молекул — это рецепторная. Один липидный бислой мембраны реализует защитную функцию и полностью ограничивает клетку от внешней среды. Однако за счет наличия рецепторных молекул, которые представлены интегральными белками, клетка может получать сигналы от окружающей среды и взаимодействовать с ней. Примером является адреналовый рецептор кардиомиоцита, белок клеточной адгезии, инсулиновый рецептор. Особым примером рецепторного белка является бактериородопсин — особый мембранный белок, который имеется у некоторых бактерий, позволяя им реагировать на освещение.
Белки межклеточного взаимодействия
Третья группа функций интегральных белков — это реализация межклеточных контактов. Благодаря им одна клетка может присоединиться к другой, создавая этим цепь передачи информации. По такому механизму работают нексусы — щелевые контакты между кардиомиоцитами, по которым передается сердечный ритм. Такой же принцип работы наблюдается и у синапсов, по которым в нервных тканях передается импульс.
Посредством интегральных белков клетки могут создавать и механическую связь, что имеет важность при образовании целостной биологической ткани. Также интегральные белки могут играть роль мембранных ферментов и участвовать в передаче энергии, в том числе и нервных импульсов.
autogear.ru
Интегральные белки | Кинезиолог
Интегральные белки
Интегральный мембранный белок (ИМБ, IMP или просто интегральный белок) — это один из типов мембранных белков, которые прочно связаны с цитоплазматической мембраной (интегрированы, встроены в мембрану). Они составляют значительную часть белков, закодированных в геноме любого организма. Интегральные белки могут быть погружены в мембрану полностью, а иногда даже пронизывают её насквозь. В этом смысле, все трансмембранные (пересекающие мембрану насквозь) белки являются интегральными белками, но не все интегральные — трансмембранными. Связь интегральных белков с липидами билипидного слоя мембраны очень прочная и определяется, главным образом, гидрофобными взаимодействиями между молекулами белков и липидов.
Структура
Важная особенность интегральных белков — наличие в их полипептидной цепи довольно протяжённых участков с преобладающим содержанием неполярных аминокислот. Как правило, эти участки имеют конформацию α-спирали, на наружной стороне которой расположены боковые углеводородные фрагменты аминокислотных остатков, в результате чего вся спираль в целом приобретает гидрофобный характер. Доля α-спиральных участков в мембранных белках довольно велика (составляет 30—50 %), остальная часть полипептидной цепи находится преимущественно в форме клубка (глобулы). Участков с β-структурой, как правило, мало, но если они есть, то такой белок как правило имеет форму бета-бочонка.
Интегральные белки можно разделить на две группы:
— политопические интегральные белки, или «трансмембранные белки»;
— монотопические интегральные белки — это интегральные мембранные белки, которые закреплены только с одной стороны мембраны и не пересекают её полностью.
Структурные исследования
Одним из главных препятствий при структурном изучении интегральных белков биологических мембран является их низкая растворимость в воде. Мембранные белки практически нерастворимы в водных буферных системах, и это фактически исключает использование для их изучения протеолитических ферментов в традиционной форме. Эта же проблема мешает получению их точных атомных структур методом рентгеноструктурного анализа, поскольку мембранные белки с трудом образуют кристаллы. По этой причине для выяснения их третичной и четвертичной структуры часто используется метод моделирования на основе пространственной структуры гомологичных, т.е. сходных с ними, белков.
Функции
Интегральные мембранные белки включают в себя белки-транспортёры, линкеры, ионные каналы, рецепторы, ферменты, структурные домены мембранных якорей, белки, участвующие в накоплении и передаче энергии, и белки, ответственные за клеточную адгезию (прилипание).
Примеры интегральных белков:
- бактериородопсин,
- белки клеточной адгезии,
- белки щелевых контактов – коннексины,
- гликофорины,
- инсулиновый рецептор,
- ионные каналы,
- GPCR — рецепторы, сопряжённые с G-белками, семейство семиспиральных белков, к которому, в частности, относятся адренорецепторы.
kineziolog.su
Введение в гистологию
ЛЕКЦИЯ
ТЕМА:” Введение в гистологию. Плазматическая мембрана, строение и функции. Структуры, формируемые плазматической мембраной”
Гистология в дословном переводе — это наука о тканях, однако это понятие не вмещает того действительно большого обьема материала, который освещает эта понастоящему медицинская дисциплина. Курс гистологии начинается с изучения цитологии не столько на светооптическом, сколько на молекулярном уровне, который в современной медицине логически вошел в этиологию и патогенез целого ряда заболеваний. Гистология – это и отдельные разделы из курса эмбриологии, не всей конечно, а той ее части, которая затрагивает вопрос закладки и дифференцировки тканевых зачатков. И,наконец, гистология – это большой раздел частной гистологии, то есть, раздел, изучающий строение и функции различных органов. Перечисленные разделы курса гистологии не оставляют сомнения в том, что изучение нашей дисциплины следует проводить в аспекте сохранения единства клеточного , тканевого, органного и системного уровней организации
Мы начнем гистологию с изучения эукариотической клетки, являющейся самой простой системой, наделенной жизнью. При исследовании клетки в световом микроскопе мы получаем информацию о ее размере, форме, и эта информация связана с наличием у клеток ограниченных мембраной границ. С развитием электронной микроскопии ( ЭМ) наши представления о мембране, как о четко ограниченной линии раздела между клеткой и окружающей средой изменились, ибо оказалось,что на поверхности клетки имеется сложная структура, состоящая из следующих 3-х компонентов:
Надмембранный компонент ( гликокаликс) ( 5-100 нм)
Плазматическая мембрана ( 8-10 нм)
Подмембранный компонент ( зона вариации белков цитоскелета)
При этом 1 и 3 компоненты вариабельны и зависят от типа клеток, наиболее статичным представляется строение плазматической мембраны , которую мы и рассмотрим.
Изучение плазмолеммы в условиях ЭМ привело к заключению об однотипности ее структурной организации, при которой она имеет вид триламинарной линии , где внутренний и наружный слои электронноплотные, а расположенный между ними – более широкий слой представляется электроннопрозрачным. Такой тип структурной организации мембраны свидетельствует об ее химической гетерогенности. Не касаясь дискуссии по этому вопросу, оговорим, что плазмолемма состоит из трех типов веществ: липидов, белков и углеводов.
Липиды, входящие в состав мембран, обладают амфифильными свойствами за счет присутствия в их составе как гидрофильных, так и гидрофобных групп.
Амфипатический характер липидов мембраны способствует образованию липидного бислоя. При этом в фосфолипидах мембраны выделяют два домена: а) фосфатная – голова молекулы, химические свойства этого домена определяют его растворимость в воде и его называют гидрофильным
б) ацильные цепи, представляющие собой этерифицированные жирные кислоты – это гидрофобный домен.
Типы мембранных липидов. 1. Основным классом липидов биологических мембран являются фосфо(глицериды) (фосфолипиды), они формируют каркас
биологической мембраны ( рис. 1).
Биомембраны – это двойной слой амфифильных липидов ( липидный бислой). В водной среде такие амфифильные молекулы самопроизвольно образуют бислой, в котором гидрофобные части молекул ориентированы друг к другу, а гидрофильные к воде ( рис. 2 ).
В состав мембран входят липиды следующих типов:
1. Фосфолипиды
2.Сфинголипиды “головки” + 2 гидрофобных “хвоста”
3.Гликолипиды
Холестерин ( ХЛ) – находится в мембране в основном в срединной зоне бислоя, он амфифилен и гидрофобный ( за исключением одной гидроксигруппы). Липидный состав влияет на свойства мембран : отношение белок/липиды близок 1:1, однако миелиновые оболочки обогащены липидами, а внутренние мембраны – белками.
Способы упаковки амфифильных липидов : 1. Бислои ( липидная мембрана), 2.Липосомы — это пузырек с двумя слоями липидов , при этом как внутренняя, так и наружная поверхности являются полярны. 3. Мицеллы – третий вариант организации амфифильных липидов – пузырек, стенка которого образована одним слоем липидов, при этом их гидрофобные концы обращены к центру мицеллы и их внутренняя среда является не водной, а гидрофобной.
Наиболее распространенной формой упаковки молекул липидов является образование ими плоского бислоя мембран. Липосомы и мицеллы – это скорые транспортные формы , обеспечивающие перенос веществ в клетку и из нее. В медицине липосомы используют для переноса водорастворимых , а мицеллы – для переноса жирорастворимых веществ.
Белки мембраны :
Интегральные ( включены в липидные слои)
Периферические
Интегральные ( трансмембранные белки):
1. Монотопные – (например, гликофорин. Они пересекают мембрану 1 раз ), и являются рецепторами, при этом их наружный – внеклеточный домен – относится к распознающей части молекулы.
2. Политопные – многократно пронизывают мембрану – это тоже рецепторные белки, но они активизируют путь передачи сигнала внутрь клетки.
3. Мембранные белки, связанные с липидами.
4. Мембранные белки, связанные с углеводами.
Периферические белки – не погружены в липидный бислой и не соединены с ним ковалентно. Они удерживаются за счет ионных взаимодействий. Периферические белки ассоциированы с интегральными белками в мембране за счет взаимодействия — белок-белковые взаимодействия.
Пример этих белков:
1. Спектрин , который расположен на внутренней поверхности клетки
2. Фибронектин, локализован на наружной поверхности мембраны
Белки – обычно составляют до 50% массы мембраны. При этом
интегральные белки выполняют следующие функции :
а) белки ионных каналов
б) рецепторные белки
2. Периферические мембранные белки ( фибриллярные, глобулярные) выполняют функции:
а) наружные ( рецепторные и адгезионные белки)
б) внутренние – белки цитоскелета ( спектрин, анкирин), белки системы вторых посредников.
Ионные каналы – это сформированные интегральными белками каналы, они формируют небольшую пору, через которую по электрохимическому градиенту проходят ионы. Наиболее известные каналы – это каналы для Nа, К , Са 2 , Сl.
Существуют и водные каналы – это аквопорины ( эритроциты, почка, глаз).
Надмембранный компонент – гликокаликс , толщина 50 нм. Это углеводные участки гликопротеинов и гликолипидов, обеспечивающие отрицательный заряд. Под ЭМ – это рыхлый слой умеренной плотности, покрывающий наружную поверхность плазмолеммы. В состав гликокаликса помимо углеводных компонентов входят периферические мембранные белки ( полуинтегральные). Функциональные участки их находятся в надмембранной зоне- это иммуноглобулины (рис.4 ) .
Функция гликокаликса: 1. Играют роль рецепторов.
2. Межклеточное узнавание .
3. Межклеточные взаимодействия ( адгезивные взаимодействия).
4. Рецепторы гистосовместимости.
5. Зона адсорбции ферментов ( пристеночное пищеварение).
6. Рецепторы гормонов.
Подмембранный компонент или самая наружная зона цитоплазмы, обычно обладает относительной жесткостью и эта зона особенно богата филаментами ( d 5-10 нм). Предполагают, что интегральные белки, входящие в состав клеточной мембраны, прямо или косвенно связаны с актиновыми филаментами, лежащими в подмембранной зоне. При этом экспериментально доказано , что при агрегации интегральных белков, находящийся в этой зоне актин и миозин также агрегируют, что указывает на участие актиновых филамент в регуцляции формы клетки.
Структуры, формируемые плазмолеммой
Контуры клетки, даже на светооптическом уровне, не представляются ровными и гладкими, а электронная микроскопия позволила обнаружить и описать в клетке различные структуры, которые отражают характер ее функциональной специализации. Различают следующие структуры:
1. Микроворсинки – выпячивание цитоплазмы, покрытые плазмолеммой. Цитоскелет микроворсинки сформирован пучком актиновых микрофиламент, которые вплетаются в терминальную сеть апикальной части клеток ( рис. 5). Единичные микроворсинки на светооптическом уровне не видны. При наличии значительного их числа ( до 2000-3000 ) в апикальной части клетки уже при световой микроскопии различают “ щеточную каемку”.
2. Реснички – располагаются в апикальной зоне клетки и имеют две части ( рис. 6) : а) наружную — аксонему
б) внутреннюю – безальное тельце
Аксонема состоит из комплекса микротрубочек ( 9 + 1 пары) и связанных с ними белков . Микротрубочки образованы белком тубулином, а ручки – белком динеином – эти белки в совокупности формируют тубулин-динеиновый хемомеханический преобразователь.
Базальное тельце состоит из 9 триплетов микротрубочек, расположенных у основания реснички и служит матрицей при организации аксонемы.
3. Базальный лабиринт – это глубокие инвагинации базальной плазмолеммы с лежащими между ними митохондриями. Это механизм активного всасывания воды, а так же ионов против градиента концентрации.
1. Транспорт низкомолекулярных соединений осуществляется тремя способами:
1. Простая диффузия
2. Облегченная диффузия
Активный транспорт
Простая диффузия – низкомолекулярные гидрофобные органические соединения ( жирные кислоты, мочевина) и нейтральные молекулы ( Н О, СО , О ). С увеличением разности концентраций между отсеками, разделенными мембраной, растет и скорость диффузии.
Облегченная диффузия – вещество идет через мембрану также по направлению градиента концентрации, но с помощью транспортного белка – транслоказы. Это интегральные белки, обладающие специфичностью в отношении переносимых веществ. Это, например, анионные каналы ( эритроцит), К — каналы ( плазмолемма возбужденных клеток) и Са — каналы ( саркоплазматический ретикулум). Транслоказа для Н О – это аквапорин.
Механизм действия транслоказы:
1. Наличие открытого гидрофильного канала для веществ определенного размера и заряда.
2. Канал открывается только при связывании специфического лиганда.
3. Канала нет как такового, а сама молекула транслоказы, связав лиганд, поворачивается в плоскости мембраны на 180 .
Активный транспорт – это транспорт с помощью такого же транспортного белка ( транслоказы), но против градиента концентрации. Это перемещение требует затрат энергии.
2. Транспорт через мембраны высокомолекулярных соединений
Переход частиц через плазмолемму происходит всегда в составе мембранного пузырька : 1. Эндоцитоз : а. пиноцитоз, б. фагоцитоз, в. эндоцитоз, опосредованный рецепторами.
Экзоцитоз: а. секреция, б. экскреция, в. рекреция – это перенос твердых веществ через клетку, здесь сочетается фагоцитоз и экскреция.
Рецепторно-опосредованный эндоцитоз
1. Накопление лиганд-связывающих рецепторов в специфическом участке плазмалеммы – окаймленные ямки ( один лиганд, один рецептор).
2. Поверхность ямки с цитозольной стороны покрыта аморфным плотным веществом – клатрином (этим путем попадают транспортные белки ЛНП, и белки, транспортирующие железо – трансферрин.
3. Образование окаймленного пузырька.
Слияние окаймленного пузырька с кислой эндосомой.
рис. Н эндосома
Судьба рецептора и лиганда определяется типом эндоцитоза.
а). Рецептор возвращается, лиганд разрушается.
рис. лизосома
б) Рецептор возвращается, лиганд возвращается.
рис. лизосома
в) Рецептор разрушается, лиганд разрушается.
рис. лизосома
г) Рецептор транспортируется, лиганд транспортируется.
рис. лизосома
Патология — Гиперхолестероломия
1. Повышение уровня ЛНП.
2. ЛНП не поглощаются клетками.
3. Уровень ЛНП в плазме .
4. Образуются атеросклеротические бляшки коронарных сосудов.
ЛЕКЦИЯ
ТЕМА “ ОРГАНЕЛЛЫ ОБЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ “
Органеллы – это функциональные системы ( аппараты ) клетки. Выделяют следующие системы : 1 Синтетический аппарат
2. Энергетический аппарат
3. Аппарат внутриклеточного переваривания ( эндосомальный – лизосомальный)
4. Цитоскелет
Гиалоплазма – это коллоидная система, которая составляет 55 % общего обьема клетки, в ней взвешены органеллы и включения , она содержит белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты, ионы. Здесь происходит межуточный обмен.
Различают несколько видов эндоплазматической сети : 1. Шероховатая ( гранулярная эндоплазматическая сеть) — ГЭС
2. Гладкая ( агранулярная эндоплазматическая сеть) — АЭС
3. Промежуточная ( система транспорта)
Гранулярная эндоплазматическая сеть – это система уплощенных цистерн, вакуолей и каналов, ограниченных мембранами, на поверхности которых располагаются рибосомы.
Рибосомы состоят из РНК и гистонов ( 1: 1 ), связаны с мембранами белком рибофорином. Значение : 1. Обьединяют в пространстве компоненты белка
2. Обеспечивают взаимное узнавание комплекса — рибосомальная РНК — тРНК
3. Предоставляют ферменты, катализирующие образование пептидных связей
Эндоплазматическая сеть – синтез белков, липидов и углеводов – посттрансляционные изменения.
Функции ГЭС: 1. Синтез мембранных белков
2. Синтез белков на экспорт
3. Начальные этапы гликозилирования
4. Посттрансляционные изменения
В процессе синтеза белка происходят изменения, обозначаемых следующими терминами: 1. Инициация – это связывание м-РНК с рибосомами
2. Элонгация – удлинение пептидной цепи
3. Фолдинг – сворачивание пептидной цепи в правильную трехмерную структуру.
Светооптический аналог ГЭС – это феномен базофилии цитоплазмы, которая может проявляться в двух видах: а) диффузная окраска цитоплазмы,
б) наличие в клетке базофильно окрашенных глыбок и гранул.
При этом базофилия – это результат наличия на мембранах ГЭС рибосом, в состав которых входят остатки фосфорной кислоты ( компонент триплета), который и инициирует отрицательный заряд, связывающий основный краситель ( феномен базофилии).
Синтез белка : 1. Начинается синтезом на полисомах.
2. В результате взаимодействия и-РНК и рибосомы образуется сигнальный пептид ( 20-25 аминокислот).
3. Связывание сигнального пептида с рибонуклеопротеидным комплексом ( СРЧ – сигнал-распознающая частица).
4. Это связывание прекращает синтез белка.
5. Связывание СРЧ со специфическим рецептором на мембране ЭПС ( это так называемый причальный белок).
6. После связывания с рецептором мембраны СРЧ отделяется от полисом.
7. Происходит разблокирование синтеза белковой молекулы.
8. Интегральные белки-рецепторы – рибофорины- обеспечивают присоединение большой субьединицы рибосом.
9. В просвете ГЭПС сигнальный пептид отщепляется ферментом сигнальной пептидазой.
10. Внутри цистерны пептид подвергается посттрансляционной модификации:
гидроксилированию, фосфорилированию, сульфатированию и т.д.
Агранулярная эндоплазматическая сеть
Агранулярная эндоплазматическая сеть ( АГС) — сеть анастомозирующих трубочек, канальцев, цистерн, пузырьков, d 30-100 нм. Она занимает меньший обьем, чем гр. ЭПС и хорошо развита в клетках, синтезирующих стероиды, триглицириды и холестерин, а также в клетках, накапливающих ионы Са. Последнее связано с наличием в ее мембране: 1. Кальциевого насоса, накапливающего эти ионы из гиалоплазмы внутрь цистерн а ЭПС, здесь Са связан с белком — кальсеквестрин ( мышечная клетка ) и — кальретикулин ( не мышечная клетка). ( Са — АТФ- азы).
2. В а ЭПС имеются и кальциевые каналы, которые обеспечивают выведение Са в гиалоплазму ( по градиенту концентрации).
3. Мембраны содержат ферменты, активирующие синтез липидных компонентов липопротеинов.
4. Ферменты, катализирующие реакцию детоксикации.
5. Клетки, синтезирующие стероидные гормоны.
Патология : 1. Миопатия Броди – это результат недостаточности Са -АТФ-азы
саркоплазматического ретикулума и проявляется она симптомом мышечной усталости при физической нагрузке.
Комплекс Гольджи — полярная структура, в ней различают две поверхности:
1. Цис – незрелую, формирующуюся поверхность.
2. Транс – зрелую, обращенную к плазмолемме.
3. Между этими двумя поверхностями – цистерны медиальной части комплекса Гольджи.
Вещества попадают с цис-поверхности , а выходят с транс-поверхности. Логически возникает вопрос о переносе веществ внутри комплекса. Пути транспорта по 2 возможным моделям или путям.
1. Транспорт самих цистерн, образованных в результате слияния пузырьков самой нижней цистерны и последующий распад самой верхней на пузырьки или вакуоли ( сеть транс-Гольджи), зона сортировки белков.Операции процессинга сменяются перемещением самой цистерны.
2. Путь везикулярного транспорта , при котором цистерны стоят на месте, а продукты синтеза перемещаются от цис- к транс-поверхности системой пузырьков ( везикул).
Функции комплекса Гольджи
1. Синтез полисахаридов и гликопротеинов ( гликокаликс, слизь).
2. Процессинг молекул:
а) терминальное гликозилирование
б) фосфорилирование
в) сульфатирование
г) протеолитическое расщепление ( части белковых молекул)
3. Конденсация секреторного продукта.
4. Упаковка секреторного продукта
5. Сортировка белков в зоне сети транс- Гольджи ( за счет специфических рецепторных мембранных белков, которые распознают сигнальные участки на макромолекулах и направляют их в соответствующие пузырьки). Транспорт из комплекса Гольджи идет в виде 3-х потоков:
1. Гидролазные пузырьки ( или первичные лизосомы)
2. В плазмолемму ( в составе окаймленных пузырьков)
3. В секреторные гранулы
Эндосомы — мембранные пузырьки с закисляющимся содержимым и обеспечивающие перенос молекул в клетку. Тип переноса веществ системой эндосом различный:
1. С перевариванием макромолекул ( полным)
2. С частичным их расщеплением
3. Без изменения по ходу транспорта
Процесс транспорта и последующего расшепления веществ в клетке с помощью эндосом состоит из следующих последовательных компонентов:
1. Ранняя ( периферическая ) эндосома
2. Поздняя (перинуклеарная) эндосома прелизосомальный этап переваривания
3. Лизосома
Ранняя эндосома – лишенный клатрина пузырек на периферии клетки. рН среды 6,0, здесь происходит ограниченный и регулируемый процесс расщепления (лиганд отделяется от рецептора) — возвращение рецепторов в мембрану клетки. Ранняя эндосома еще известна как Curl.
Поздняя ( перинуклеарная ) эндосома : а) более кислое содержимое рН 5,5
б) диаметр больший до 800 нм
в) более глубокий уровень переваривания
Это переваривание лиганд ( периферическая эндосома + перинуклеарная эндосома) — мультивезикулярное тельце .
Лизосомы
1. Фаголизосома – она формируется при слиянии поздней эндосомы или лизосомы с фагосомой . Процесс разрушения этого материала называется гетерофагией.
2. Аутофаголизосома – она формируется при слиянии поздней эндосомы или лизосомы с аутофагосомой.
3. Мультивезикулярное тельце – крупная вакуоль ( 800 нм) , состоящая из мелких 40-80 нм пузырьков, окруженных умеренно плотным матриксом. Оно образуется в результате слияния ранней и поздней эндосом.
4. Остаточные тельца — это непереваренный материал. Самым известным компонентом этого типа являются липофусциновые гранулы – пузырьки диам. 0,3 – 3 мкм, содержащие пигмент липофусцин.
Цитоскелет – это система микротрубочек , микрофиламентов ( промежуточных , микротрабекул ). Все они формируют трехмерную сеть , взаимодействуя с сетями из других компонентов.
1. Микротрубочки – полые цилиндры диам. 24-25 нм, стенка толщиной 5 нм, диам. просвета – 14-15 нм. Стенка состоит из спирально уложенных нитей ( они называются протофиламенты) толщиной 5 нм. Эти нити образованы димерами и тубулина. Это лабильная система, у которой один конец ( обозначаемый “__” ) закреплен, а другой ( “ + “) свободен и участвует в процессе деполимеризации.
Микротрубочки ассоциированы с рядом белков, имеющих общее название МАР – они связывают микротрубочки с другими элементами цитоскелета и органеллами . Кинезин –( шаг его перемещения по поверхности микротрубочки составляет 8 нм ).
Органелла
рис. Микротрубочка
Микрофиламенты – это две переплетенные нити F-актина , составленные из g- актина. Диаметр их составляет 6 нм. Микрофиламенты полярны, присоединение g -актина происходит на ( “+”) конце. Они образуют скопления
по периферии клетки и связаны с плазмолеммой посредством промежуточных белков ( -актин, винкулин, талин).
Функция: 1. Изменение цитозоля ( переход золя в гель и обратно).
2. Эндоцитоз и экзоцитоз.
3. Подвижность немышечных клеток.
4. Стабилизация локальных выпячиваний плазматической мембраны.
Промежуточные нити имеют d 8-11 нм, состоят из белков, характерных для определенных клеточных типов. Они формируют внутриклеточный каркас, обеспечивающий упругость клетки и упорядоченное расположение компонентов цитоплазмы. Промежуточные филаменты образованы нитевидными белковыми молекулами, сплетенными друг с другом наподобие каната.
Функции: 1. Структурная
2. Участие в образовании рогового вещества
3. Поддержание формы, отростков нервных клеток
4. Прикрепление миофибрилл к плазмолемме.
Микротрабекулы – ажурная сеть тонких нитей, существующая в комплексе с микротрубочками и может участвовать в транспорте органелл и влиять на вязкость цитозоля.
ЛЕКЦИЯ
ТЕМА :” ЯДРО. СТРУКТУРА ИНТЕРФАЗНОГО ЯДРА. ОСНОВЫ БИОСИНТЕТИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ КЛЕТКИ”
Ядро является основной частью клетки, кодирующей информацию о структуре и функции органа. Эта информация заложена в генетическом материале, ДНК, представляющей собой в комплексе с основными белками ( гистонами) ДНП. За некоторым исключением ( митохондрии) ДНК локализуется исключительно в ядре. ДНК способна реплицироваться сама, обеспечивая тем самым передачу генетического кода дочерним клеткам в условиях клеточного деления.
Ядро играет центральную роль в синтезе белка и полипептидов, являясь носителем генетической информации. Все ядра клеток организма содержат те же самые гены, одни клетки различны по своей структуре, функции и характеру продуцируемых клеткой веществ. Ядерный контроль осуществляется путем
репрессии или депрессии ( экспрессии) активности различных генов. Трансляция о характере синтеза белка связана с образованием м-РНК. Многие РНК – это комплекс белка и РНК, т.е. РНП. Интерфазное ядро в большинстве клеток – это образование округлой или овальной формы в несколько мм в диаметре. В лейкоцитах и клетках соединительной ткани ядро дольчатое и обозначается термином полиморфное.
Интерфазное ядро имеет несколько различных структур: ядерную оболочку, хроматин, кариолимфу и ядрышко.
Ядерная оболочка
1. Наружная ядерная мембрана – на поверхности расположены рибосомы, где синтезируются белки, поступающие в перинуклеарные цистерны. Со стороны цитоплазмы она окружена рыхлой сетью промежуточных ( виментиновых) филаментов.
2. Перинуклеарные цистерны – часть околоядерных цистерн связана с гранулярной эндоплазматической сетью ( 20-50 нм).
3. Внутренняя ядерная мембрана – отделена от содержимого ядра ядерной пластинкой.
4. Ядерная пластинка толщиной 80-300 нм, участвует в организации ядерной оболочки и перинуклеарного хроматина, содержит белки промежуточных филаментов – ламины А, В и С.
5. Ядерная пора – от 3-4 тысяч специализированных коммуникаций, осуществляют транспорт между ядром и цитоплазмой . Ядерная пора d 80 нм, имеет: а) канал поры – 9 нм
б) комплекс ядерной поры, последний содержит белок-рецептор, реагирующий на сигналы ядерного импорта ( входной билет в ядро).Диаметр ядерной поры может увеличивать диаметр канала поры и обеспечивать перенос в ядро больших макромолекул ( ДНК-РНК – полимераза).
Ядерная пора состоит из 2-х параллельных колец по одному с каждой поверхности кариолеммы. Кольцо диаметром 80 нм, образованы они 8 белковыми гранулами , от каждой гранулы к центру тянется нить ( 5 нм), которая формирует перегородку ( диафрагму). В центре расположена центральная гранула . Совокупность этих структур называется комплекс ядерной поры. Здесь формируется канал диаметром 9 нм, такой канал называют водным, поскольку по нему движутся мелкие водорастворимые молекулы и ионы.
studfiles.net
Строение эукариотической клетки — Биология
Цитоплазматическая мембрана — один из основных компонентов клетки эукариот. Цитоплазматическая мембрана имеет большое значение в процессах жизнедеятельности клетки. Она выполняет барьерную функцию, отграничивая компоненты клетки от внеклеточной среды, избирательно пропускает вещества внутрь клетки.
Кроме того, цитоплазматическая мембрана обладает рецепторной функцией, участвует в осуществлении иммунного ответа. Некоторые химические реакции протекают непосредственно на поверхности цитоплазматической мембраны (например, некоторые реакции процесса фотосинтеза). Общепризнанной в настоящее время считается жидкостно-мозаическая модель строения цитоплазматической мембраны эукариот (Сингер, Николсон).
Считается, что цитоплазматическая мембрана представляет собой двойной слой фосфолипидов, где гидрофильные головки обращены кнаружи, а гидрофобные хвосты кнутри. В структуре мембраны имеются белковые молекулы, расположение которых может быть различно, углеводы, которые располагаются поверхностно и выполняют роль рецепторного аппарата клетки.
Белки, располагающиеся в структуре цитоплазматической мембраны, могут выполнять ряд функций: транспортную, ферментативную, структурную, рецепторную.
Периферические белки — имеют поверхностное расположение, находятся на наружной или внутренней поверхности фосфолипидного бислоя.
Полуинтегральные белки — белки, которые проникают в толщу фосфолипидного бислоя на различную глубину, но не проходят сквозь ее толщу.
Интегральные белки — белки, которые проходят через всю толщу фосфолипидного слоя мембраны.
Гликокаликс — комплекс белков и углеводов, располагающийся на поверхности цитоплазматической мембраны и необходимый для реализации ряда функций: рецепторной, адгезивной, а также является средой, где протекают процессы внеклеточного пищеварения.
Экзоцитоз — процесс поступления веществ внутрь клетки. При поступлении внутрь клетки крупных частиц вещества говорят о фагоцитозе, при поглощении жидкости — о пиноцитозе.
Пассивный транспорт — разновидность транспорта веществ через мембрану клетки, когда на перемещение их в том или ином направлении не требуются затраты энергии. Пассивный транспорт осуществляется за счет разного количества вещества внутри и вне клетки.
Вещества при этом переносятся из области большей их концентрации в область с их меньшим содержанием. Существуют три варианта пассивного транспорта: простая диффузия, которая осуществляется через слой фосфолипидов мембраны; диффузия через каналы, образованные специальными белками; облегченная диффузия, осуществляемая специфическими транспортными белками мембраны.
Активный транспорт — разновидность транспорта веществ через мембрану клетки, когда на их перемещение в том или ином направлении затрачивается энергия. Осуществление активного транспорта связано с деятельностью белков-переносчиков.
Работа этих белков требует энергии. Примером активного транспорта является натрий-калиевый насос.
| < Предыдущая | Следующая > |
|---|
mybiologiya.net