Молекулярная подвижность липидов: сегментарная, вращательная, латеральная, флип-флоп переходы

сегментарная подвижность («флип-флоп»), в результате чего внутренние головки липидов оказываются на месте внешних

Латеральную подвижность белковых (гликопротеидных) молекул плазматической мембраны можно наблюдать при изучении клеточных гибридов, имеющих разные поверхностные антигены, которые можно пометить. В этом случае в гибридной клетке антигены поверхностей сначала были разобщены, а через некоторое время они равномерно распределились по всей поверхности гетерокариона.

.

13. Функции биомембран Барьерная функция биомембран

Барьерная функция обеспечивает селективный, регулируемый, пассивный и активный обмен веществ клетки с окружающей средой (селективный - значит избирательный: одни вещества переносятся через биологические мембраны, другие нет); регулируемый - проницаемость мембраны для определенных веществ меняется в зависимости от функционального состояния клетки; активный - перенос от мест, где концентрация вещества мала, к местам с большей концентрацией. Матричная функция обеспечивает взаимное расположение и ориентацию мембранных белков, обеспечивает их оптимальное взаимодействие (например, взаимодействие мембранных ферментов).

Транспорт веществ через биомембраны

Через мембрану происходит транспорт веществ в клетку и из клетки. Транспорт через мембраны обеспечивает: доставку питательных веществ, удаление конечных продуктов обмена, секрецию различных веществ, создание ионных градиентов, поддержание в клетке оптимального pH и концентрации ионов, которые нужны для работы клеточных ферментов. Частицы, по какой-либо причине неспособные пересечь фосфолипидный бислой (например, из-за гидрофильных свойств, так как мембрана внутри гидрофобна и не пропускает гидрофильные вещества, или из-за крупных размеров), но необходимые для клетки, могут проникнуть сквозь мембрану через специальные белки-переносчики (транспортеры) и белки-каналы или путем эндоцитоза. При пассивном транспорте вещества пересекают липидный бислой без затрат энергии по градиенту концентрации путем диффузии. Вариантом этого механизма является облегчённая диффузия, при которой веществу помогает пройти через мембрану какая-либо специфическая молекула. У этой молекулы может быть канал, пропускающий вещества только одного типа. Активный транспорт требует затрат энергии, так как происходит против градиента концентрации. На мембране существуют специальные белки-насосы, в том числе АТФаза, которая активно вкачивает в клетку ионы калия (K⁺) и выкачивают из неё ионы натрия (Na⁺).

Движущие силы мембранного транспорта

Движущими силами пассивного переноса веществ через мембрану служат градиенты: 1) концентрационный - для нейтральных молекул; 2) электрохимический - для ионов; 3) осмотический и градиент гидростатического давления - для воды; 4) градиент парциальных давлений - для газов. Часто наблюдается суперпозиция градиентов. В этом случае движение ионов зависит от результирующей силы, что было зарегистрировано при развитии потенциала действия нерва и мышцы. При изменении проницаемости мембраны для ионов их направленное движение по каналам идет по концентрационному градиенту. Разница в величинах гидростатического и осмотического давлений в артериальном и венозном концах капилляра направляет выход воды из капилляра в артериальной его части и обратный перенос из тканей в венозный участок капилляра. Для направленного движения молекул газов в биомембране определяющим является градиент парциальных давлений (напряженность), существующий на мембране. Во всех перечисленных случаях движение нейтральных молекул и ионов идет по градиенту, “под гору”, в соответствии со вторым началом термодинамики с возрастанием величины энтропии, уменьшением локальной свободной энергии. При сопряженном транспорте движение ионов или молекул одного вещества происходит против концентрационного градиента этого соединения или за счет движения других ионов по градиенту концентрации.