МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ЛЬВІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ІВАНА ФРАНКА

Біологічний факультет

Кафедра біохімії

Кафедра загальної і соціальної педагогіки

ПЛАН-КОНСПЕКТ

лекції з курсу «Молекулярно-клітинні механізми регуляції метаболізму»

на тему: «Структурно функціональні особливості мембранних білків»

проведеної в групі БЛБ-52с

12.03.2013 р.

Склала

студентка групи БЛБ-52м

Булботка Н. В.

Перевірили:

к.б.н. доц., Климишин Н. І.

к.п.н. доц., Ковальчук Л. О.

Львів – 2013

Вид заняття: інформаційна лекція.

Дата: 12.03.2013 р.

Тривалість заняття: 90 хвилин.

Час проведення: 1-ша пара, 09.30 – 11.05.

Місце проведення: ауд. 319, біологічний факультет.

І. Мета.

Навчальна: формувати у студентів наукові знання про структуру та функції мембранних білків, ознайомити зі способами зв’язування з мембраною та окремими представниками інтегральних та периферичних білків мембрани.

Розвивальна: розвивати у студентів уміння критично ставитися до проблем, що пов’язані з виділенням, очищенням та дослідженням мембранних білків, вміння помічати закономірності між будовою та функціональними властивостями білків.

Виховна: виховувати розуміння важливості знань в даній галузі та потяг до наукової творчості.

ІІ. Методи, прийоми, засоби.

Методи, прийоми передачі та обміну словесною інформацією: лекція, розповідь; пояснення; репродуктивна бесіда.

Методи, прийоми переконування: наведення доказів.

Прийоми розвитку мислительних дій: порівняння; аналогія; дедукція, узагальнення.

ІІІ. Наочність:

Таблиці: « Класифікація білків біомембран залежно від їхніх функцій, запропонована Я. Кагавою», «Інтегральні мембранні білки з пептидним якорем здатні переходити при протеолізі в секреторну форму», «Властивості секретаз мембранних білків».

Технічні засоби навчання: комп’ютер, діапроектор.

IV. Основні питання лекції:

1. Характеристика інтегральних мембранних білків: способи зв’язування з мембранами, характеристика секретаз, вплив ліпідного оточення.

2. Приклади бітопічних та політопічних білків мембран.

3. Характеристика периферичних мембранних білків.

4. Мембранні білки, ковалентно зв’язані з ліпідами.

5. Виділення, очищення та дослідження мембранних білків.

Питання для самостійного опрацювання:

1. Приклади інтегральних мембранних білків : бактеріородопсин, глікофорин, порини.

2. Периферичні білки еритроцитарних мембран.

V. Рекомендована література:

Основна:

1. Болдырев А.А., Кяйвяряйнен Е.И., Илюха В.А. Биомембранология: Учебное пособие.-Петрозаводск: Изд-во Кар.НЦ РАН, 2006: – 226 с.

2. Геннис Р. Биомембраны. Молекулярная структура и функции. – М.: Мир, 1997.– 624 с.

3. Курський М.Д., Кучеренко С.М. Біомемембранологія.- К.: Вища школа, 1992. – 260с.

4. Кучеренко М.Є., Бабенюк Ю.Д., Войціцький В.М. Сучасні методи біохімічних досліджень. – К.: Фітосоціоцентр, 2001. – 424 с.

5. Мушкамбаров Н.Н., Кузнєцов С.Л. Молекулярная биология.-М.: ООО «Медицинское информационное агентство», 2003. – 287с.

6. Остапченко Л.І., Михайлик І.В. Біологічні мембрани: методи дослідження структури та функцій: Навчальний посібник. – К.: Видавничо-поліграфічний центр «Київський університет», 2006. – 215 с.

Додаткова: 1. Alberts B., Johnson A., Lewis J., Raff M., Roberts K., Walter P. Molecular biology of the Cell, 5th edition. Garland Science, 2008.

VI. Основні питання, що розглядаються під час лекції:

Хід лекції:

I. Вступна частина.

• Привітання зі студентами.

• Мотивація.

Біомембрани характеризуються надзвичайною різноманітністю і здатні не тільки відокремлювати вміст клітки від зовнішнього середовища і забезпечувати розподіл внутрішнього об'єму клітини на компартаменти, але і брати участь в регуляції багатьох процесів. Наприклад, плазматичні мембрани забезпечують дифузійний бар'єр, активний транспорт, електричну збудливість, міжклітинну комунікацію, гормональну та імунну відповіді і ін. На мембранах ендоплазматичної ретикулуму відбувається синтез білків, жирів і вуглеводів. Мембрани нервових клітин здатні передавати імпульси у формі зміни електричного потенціалу і т.д. Унікальність функцій кожної мембрани в значній мірі визначається властивостями мембранних білків, що входять до її складу.

• Повідомлення теми лекції, визначення основних питань лекції, повідомлення рекомендованої літератури.

ІІ. Основна частина

1. Характеристика інтегральних мембранних білків: способи зв’язування з мембранами, характеристика секретаз, вплив ліпідного оточення.

Білки - різноманітні ферменти, транспортні білки, рецептори, пори, канали та ін - вносять істотний внесок у формування структури клітинних мембран. Середній вміст білків в мембранах складає приблизно 60% (за масою сухої речовини), при цьому до складу біомембран також входять ліпіди - 30% і вуглеводи - 10%. Природно, співвідношення між цими компонентами може значно змінюватися в залежності від природи мембран. Так, вміст білків в мембранах може варіювати від 20% в мієліні до 80% в мітохондріях.

Залежно від функцій, які виконують мембранні білки їх поділяють на такі види:

1.Структурні білки.

2.Транспортні білки.

3.Білки, що забезпечують безпосередню міжклітинну взаємодію.

4.Білки, що приймають участь у передачі сигналів.

• 1. Структурні білки.

а) надають клітині і органелам певної форми;

б) надають мембрані ( наприклад плазмолемі) ті або інші механічні властивості ( еластичність і т.п.);

в) забезпечують зв’язок мембрани із цитоскелетом або (у випадку ядерної мембрани) з хромосомами.

• 2. Транспортні білки.

Проникність мембран визначається їхнім ліпідним бішаром. Останній же є проникним лише для обмеженого кола речовин — не дуже великих гідрофобних молекул (наприклад, жирних кислот) і зовсім дрібних молекул (газів, води та т. і.).

Всі інші речовини можуть переміщатися через мембрану за умови наявновності відповідних білкових транспортних систем. Деякі з них забезпечують двосторонній транспорт, а інші лише односторонній.

У результаті діяльності цих двох систем досягаються такі результати:

• а) створюються стійкі транспортні потоки певних речовин через мембрани (наприклад, у проксимальних канальцях нирок — потік глюкози з первинної сечі у кров через послідовно розміщену серію мембран);

• б) крім того, транспорт іонів призводить до виникнення трансмембранного потенціалу у всіх клітинах, а також до його зміни у нервових і м’язових клітинах і волокнах. Останнє ж лежить у основі таких важливих явищ, як збудливість і провідність.

• 3. Білки, що забезпечують безпосередню клітинно-клітинну взаємодію.

Багаточисленні білки цієї групи можна поділити на дві групи:

а) Одні білки беруть участь в утворенні спеціалізованих міжклітинних контактах (десмосоми та ін.);

б) Так звані адгезивні білки необхідні для зв’язування клітин одна з одною або позаклітинними структурами (базальною мембраною, волокнами).

4. Остання велика група білків – білки, що беруть участь у передачі сигналів від однієї клітини до іншої.

Така передача здійснюється у дуже багатьох випадках і найрізноманітнішими способами.

Наприклад, в нервових і нервово-мязових синапсах з так званими іонотропними рецепторами. Сигнальною молекулою (позаклітинним медіатором) є певна низько-молекулярна сполука, а плазмолема клітини, яка сприймає сигнал, містить:

а) рецепторні білки,

б) білки ефекторного пристрою — іонні канали, що змінюють свою функцію при зв’язуванні ліганда з рецепторами,

в) фермент інактивації медіатора.

Наочне уявлення про різноманіття функцій мембранних білків, більшість яких визначають функціональну активність мембран, дає класифікація, запропонована Я. Кагавою (табл. 1).

Таблиця 1.

Класифікація білків біомембран залежно від їхніх функцій

Функції	Мембранні білки
1. Каталізатори метаболізму	Ферменти: оксидоредуктази, трансферази, ізомерази, лігази, ліази. Інші: переносники електронів (цитохроми, білки з негемовим залізом та ін.)
2. Транспорт	Переносники: рухливі переносники. Канали, нерухливі мембранні пори й селективні фільтри. Насоси: механізм активного транспорту.
3. Рухливість	Мікротрубочки. Мікрофіламенти. Війки, білок динеїн, мікроворсинки.
4. Рецепція й передача інформації	Хеморецептори: рецептори гормонів та ін. Рецептори світла: родопсин. Антитіла та інші речовини, пов’язані з імунітетом
5. Збереження структури	Волокнисті білки: колаген та ін. Глікокалікс

Білкова молекула може фіксуватися в бішарі за допомогою різних типів взаємодій, включаючи електростатичні (на рівні полярних головок ліпідів) і гідрофобні (в товщі бішару). Залежно від локалізації (типу зв’язування з мембраною) мембранні білки поділяють на два типи: периферичні і інтегральні. Поділ мембранних білків на периферичні та інтегральні визначається їх структурою, кількістю гідрофобних амінокислот та їх розташуванням в первинній структурі, тобто всіма тими властивостями, які забезпечують взаємодію білка з бішаром. Питання репродуктивної бесіди: Давайте пригадаємо, які є гідрофобні амінокислоти?