15. Фазовые переходы липидов в мембранах.

Липидный бислой может находиться в двух состояниях:

Твердо- и жидкокристаллическом. Во втором состоянии площадь бислоя больше, а толщина меньше чем у другого агрегатного состояния.

Параметры кривой теплоемкости при плавлении, полученной методом дифференциальной сканирующей микрокалориметрии; С — теплоёмкость, ΔT — ширина фазового перехода, Tc — температура плавления. Заштрихованная область соответствует количеству тепла q, поглощённого при нагревании до температуры T.

В области температур фазового перехода при достаточно медленном плавлении устанавливается равновесие:

Твёрдое состояние ↔ Жидкое состояние

Можно считать, что вся мембрана состоит из участков жидких липидов и участков твёрдых липидов.

Эти участки называются кооперативной единицей

ширина фазового перехода

n размер кооперативной единицы. Q количество теплоты

при фазовом переходе мембрана теряет свои барьерные свойства

16. Влияние холестерина на фазовые переходы.

Фа́зовый перехо́д (фазовое превращение) в термодинамике — переход вещества из одной термодинамической фазы в другую при изменении внешних условий.При определенной температуре происходит скачкообразное изменение (при нагревании – увеличение) площади, занимаемой молекулами в монослое.Метод называется дифференциальным, потому что измеряется только теплоёмкость суспендированного материала на фоне гораздо большей теплоёмкости раствора сравнения, т. е. записывается зависимость теплоёмкости липидов или мембран в суспензии от температуры.Предпереход – это выпрямление жирнокислотных цепей (ориентационное плавление).

Фазовый переход – это изменение подвижности жирнокислотных цепей

Включение холестерина в липидный слой уменьшает размер кооперативной единицы плавления (cовокупность близкорасположенных липидных молекул, находящихся в одном фазовом состоянии), поскольку при приросте содержания холестерина в мембране ширина температурного интервала перехода увеличивается, а амплитуда кривой поглощения

тепла, соответственно, уменьшается (площадь под кривой, равная теплоте плавления при этом остается прежней).

Холестерин обладает пластифицирующим действием на липидный бислой:

1)Нарушает кооперативный характер фазовых переходов;

2)Твёрдые мембраны холестерин разжижает;

3)Жидкие становятся более вязкими.

Эффект холестерина на бислой зависит от его концентрации:

а) при низких концентрациях, холестерин равномерно распределен в бислое;

b) при более высоких концентрациях начинают формироваться домены, богатые холестерином;

с) выше определенной концентрации холестерина, богатые холестерином домены сосуществуют с доменами с низким содержанием холестерина.

в точке фазового перехода липидная мембрана теряет свои барьерные функции

17. Хемиосмотическая теория Митчелла.

Протонная помпа работает благодаря

переносу электронов от пищевых субстратов на кислород

-Липидный бислой – изолятор для протонов. Его повреждение приводит к разобщению окислительного фосфорилирования.

-Электрическая энергия электронов преобразуется в электрическую энергию протонов белковыми переносчиками дыхательной цепи.

-Электрическая энергия протонов преобразуется в химическую энергию макроэргических связей АТФ митохондриальной АТФ-синтазой.

Скулачев эксперементально доказал: Протонофоры разобщают окислительное фосфорилирование строго пропорционально их способности переносить протоны через липидный слой.

Методом флуоресцетных зондов и электрометрически показано образование электрического потенциала на мембране при энергизации митохондрий.

АТФсинтаза может:

За счёт протонного градиента синтезироать АТФ;

За счёт АТФ создавать протонный градиент

в лизосомах, обкладочных клетках желудка (34% объема обкладочной клетки занято синтезирующими АТФ митохондриями).

18. Молекулярный механизм работы АТФ-синтазы.

АТФ-синтаза – интегральный белок внутренней мембраны митохондрий. Он расположен в непосредственной близости к дыхательной цепи и обозначается как V комплекс. АТФ-синтаза состоит из 2 субъединиц, обозначаемых как F0 и F1. Гидрофобный комплекс F0 погружен во внутреннюю мембрану митохондрий и состоит из нескольких протомеров, образующих канал по которому протоны переносятся в матрикс. Субъединица F1 выступает в митохондриальный матрикс и состоит из 9 протомеров. Причем три из них связывают субъединицы F0 и F1, образуя своеобразную ножку и являются чувствительными к олигомицину.

Суть хемиоосмотической теории: за счет энергии переноса электронов по ЦТД происходит движение протонов через внутреннюю митохондриальную мембрану в межмембранное пространство, где создается электрохимический потенциал (??Н+), который приводит к конформационной престройке активного центра АТФ-синтазы, в результате чего становится возможным обратный транспорт протонов через протонные каналы АТФ-синтазы. При возвращении протонов назад электрохимический потенциал трансформируется в энергию макроэргической связи АТФ. Образовавшаяся АТФ с помощью белка-переносчика транслоказы перемещается в цитозоль клетки, а взамен в матрикс поступают АДФ и Фн