Вопрос 17. Мембраны, их молекулярная структура
/. Виды и функции мембран
2. Состав и структура мембраны
3. Свойства мембран
1. Протоплазма ограничена наружной мембраной — плазмолеммой и содержитсистему внутренних мембран (эндомембран).Клеточное ядро, митохондрии и пластиды тоже имеют внутренние двойные мембраны. Толщина мембраны чаще всего составляет 6—12 нм.
Функции мембран состоят в следующем:
• ограничивают замкнутые объемы различной величины и формы (пузырьки, уплощенные полости или целые клетки), создавая препятствие для диффузии. Образуются отдельные реакционные объемы (компартменты);
• избирательно пропускают некоторые вещества и активно накачивают другие, что связано с затратой энергии.
Каждая мембрана отделяет протоплазматическое пространство от неплазматического:
• плазмолемма - от окружающей клетку среды;
• мембраны пузырьков - от неплазматического содержимого этих пузырьков;
• обе мембраны ядерной оболочки - от неплазматического пространства, находящегося между ними.
Мембраны (за исключением мембран митохондрий и пластид) используются в процессах онтогенеза и могут превращаться друг в друга (течение мембран). Например, из эндоплазматиче-ского ретикулума образуются мембраны аппарата Гольджи, а последние служат материалом для регенерации плазмолеммы.
2. Мембраны представляют собой двумерные жидкокристаллические растворы глобулярных белков в липидах. Структурную основу мембран составляют:
- липиды, среди которых преобладают фосфолипиды (например, лецитин), а в мембранах пластид — гликолипиды;
• белки, которые в мембранах выполняют определенные функции. Они являются:
• ферментами;
• транспортными белками;
• стерины (у животных в основном холестерин);
• гликопротеиды;
• некоторые неорганические соли.
Основная структура всех мембран представляет собой два параллельных слоя липидов (бимолекулярный слой). Мембранные липиды — амфипатические молекулы, имеющие:
• гидрофобную часть (углеводородные остатки жирных кислот и сфингозина);
• гидрофильную часть (фосфат, холин, комамин, сахар и т. п.).
Такие молекулы образуют на водной поверхности мономолекулярный слой. В водном окружении и в клетке образуются бимолекулярные слои: гидрофобные части различных молекул повернуты дальше от водного окружения, т. е. друг к другу, и удерживаются вместе сильными гидрофобными взаимодействиями и слабыми силами Ван-дер-Ваальса.
Таким образом, мембраны на обеих наружных поверхностях гидрофильны, а внутри — гидрофобны. Поскольку гидрофильные части молекул поглощают электроны, они видны в электронном микроскопе как два темных слоя.
3.При низких температурахуглеводородные остатки образуют подобие кристаллической решетки и мембраны переходят в состояние геля. При физиологических температурахмембраны находятся в жидкокристаллическом состоянии: углеводородные остатки вращаются вокруг своей продольной оси и диффундируют в плоскости слоя. Реже они перескакивают из одного слоя в другой, не нарушая прочных гидрофобных связей.
Периферические белки мембран гидрофильны, так как на поверхности их глобулярной молекулы преобладают гидрофильные аминокислоты (с полярными группами). Они относительно непрочно связаны с гидрофильными поверхностями мембран, в основном электростатическими силами, т. е. ионными связями.
Интегральные мембранные белки частично гидрофобны, так как на поверхности их молекул находятся главным образом гидрофобные аминокислотные остатки. Эти белки прочно укреплены в гидрофобной толще мембраны гидрофобными взаимодействиями, а гидрофильные части молекул выступают из мембраны наружу. Некоторые интегральные белки мембран способны, как и липидные молекулы, диффундировать в плоскости мембраны, другие встроены неподвижно.
Описанная жидкостно-мозаичная модель структуры мембраны (модель Сингера) заменила принятую ранее модель Даниели {без интегральных белков). Благодаря гидрофобным взаимодействиям мембраны способны растягиваться (расти) при включении новых молекул, а в случае разрыва образовавшиеся края могут снова смыкаться.
Мембраны полупроницаемы; они обладают мельчайшими порами, через которые диффундируют вода и другие небольшие гидрофильные молекулы. Для этого используются внутренние гидрофильные области интегральных мембранных белков или отверстия между соприкасающимися интегральными белками (туннельные белки).
Дата добавления: 2015-10-09; просмотров: 1865;