6. Выполните «цепное» задание:

а) присоединение фактора роста (ФР) к рецептору (R) приводит к:

A. Изменению локализации комплекса ФР-R

Б. Димеризации и трансаутофосфорилированию рецептора

B. Изменению конформации рецептора и присоединению к Gs-белку Г. Перемещению комплекса ФР-R

б) такие изменения в структуре рецептора увеличивают его сродство к поверхностному белку мембраны:

А. G_s B. Ras

Б. Raf Г. Grb2

в) это взаимодействие повышает вероятность присоединения к комплексу цитозольного белка:

А. Кальмодулина B. Ras

Б. ПКС Г. SOS

г) который увеличивает комплементарность комплекса к «заякоренному» белку:

А. Ras B. G_s

д) изменение конформации «заякоренного» белка снижает его сродство к:

А. цАМФ B. ГТФ

Б. ГДФ Г. АТФ

е) это вещество заменяется на:

А. ГДФ B. АМФ

Б. цГМФ Г. ГТФ

ж) присоединение нуклеотида способствует взаимодействию «заякоренного» белка с:

А. ПКА B. Кальмодулином

Б. SOS Г. Raf

з) этот белок входит в состав комплекса, который фосфорилирует:

А. МЕК-киназу В. Протеинкиназу С

Б. Протеинкиназу А Г. МАП-киназу

и) этот фермент в свою очередь активирует:

А. МЕК-киназу В. Протеинкиназу G

Б. Raf-белок Г. МАП-киназу

к) фосфорилирование белка повышает его сродство к:

А. Белкам SOS и Raf В. Регуляторным белкам ядра Б. Кальмодулину Г. Ядерным рецепторам

л) активация этих белков приводит к:

A. Дефосфорилированию ГТФ в активном центре белка Ras Б. Снижению сродства рецептора к фактору роста

B. Повышению скорости матричных биосинтезов Г. Диссоциации комплекса SOS-Grb2

м) вследствие этого:

A. Белок SOS отделяется от рецептора

Б. Происходит диссоциация протомеров рецептора (R)

B. Ras-белок отделяется от Raf-белка

Г. Возрастает пролиферативная активность клетки-мишени.

ЭТАЛОНЫ ОТВЕТОВ К «ЗАДАНИЯМ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ»

1. 1-В, 2-А, 3-Д

2. Г

3. 1-В, 2-Д, 3-Г

4. 1-В, 2-Г, 3-Б

5. а) Б, б) В, в) Г, г) В, д) Б

6. а) Б, б) Г, в) Г, г) А, д) Б, е) Г, ж) Г, з) А, и) Г, к) В, л) В, м) Г

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ПОНЯТИЯ

1. Структура и функции мембран

2. Транспорт веществ через мембраны

3. Особенности строения белков мембран

4. Трансмембранные системы передачи сигналов (аденилатциклазная, инозитолфосфатная, гуанилатциклазная, каталитические и внутриклеточные рецепторы)

5. Первичные мессенджеры

6. Вторичные мессенджеры (посредники)

ЗАДАНИЯ ДЛЯ АУДИТОРНОЙ РАБОТЫ

1. Ознакомьтесь с рис. 4.19 и выполните следующие задания:

а) назовите вид транспорта;

б) установите порядок событий:

A. Cl^- по градиенту концентрации выходит из клетки

Б. Протеинкиназа А фосфорилирует R-субъединицу канала

B. Изменяется конформация R-субъединицы

Г. Происходят кооперативные конформационные изменения мембранного белка

Д. Активируется аденилатциклазная система

Рис. 4.19. Функционирование С1^--канала эндотелия кишечника.

R - регуляторный белок, который переходит в фосфорилированную форму под действием протеинкиназы А (ПКА)

в) сравните функционирование Са²⁺-канала мембраны эндоплазматического ретикулума и Cl^--канала клетки эндотелия кишечника, заполнив табл. 4.3.

Таблица 4.3. Способы регуляции функционирования каналов

Этап функционирования	Са2+-канал ЭР	С1--канал энтероцитов
Система активации
Причина изменения конформации канала
Механизм транспорта ионов

Решите задачи

1. Сокращение сердечной мышцы активирует Са²+, содержание которого в цитозоле клетки повышается за счет функционирования цАМФ-зависимых переносчиков цитоплазматической мембраны. В свою очередь, концентрация цАМФ в клетках регулируется двумя сигнальными молекулами - адреналином и ацетилхолином. Причем известно, что адреналин, взаимодействуя с β₂-адренорецепторами, повышает концентрацию цАМФ в клетках миокарда и стимулирует сердечный выброс, а ацетилхолин, взаимодействуя с М₂-холинорецепторами, снижает уровень цАМФ и сократимость миокарда. Объясните, почему два первичных мессенджера, используя одну и ту же систему трансдукции сигнала, вызывают различный клеточный ответ. Для этого:

а) представьте схему передачи сигнала для адреналина и ацетилхолина;

б) укажите различие в каскадах передачи сигналов этих мессенджеров.

2. Ацетилхолин, взаимодействуя с М₃-холинорецепторами слюнных желез, стимулирует выход Са²⁺ из ЭР. Повышение концентрации Са²⁺ в цитозоле обеспечивает экзоцитоз секреторных гранул и высвобождение в слюнной проток электролитов и небольшого количества белков. Объясните, как регулируется работа Са²⁺-каналов ЭР. Для этого:

а) назовите вторичный мессенджер, обеспечивающий открытие Са²⁺-каналов ЭР;

б) напишите реакцию образования вторичного мессенджера;

в) представьте схему трансмембранной передачи сигнала ацетилхолина, в ходе активации которой образуется регуляторный лиганд Са²⁺-кана-

лов ЭР.

3. Исследователи рецептора инсулина установили значительное изменение в гене белка - одного из субстратов инсулинового рецептора. Как нарушение в структуре этого белка скажется на функционировании системы передачи сигнала инсулина? Для ответа на вопрос:

а) приведите схему трансмембранной передачи сигнала инсулина;

б) назовите белки и ферменты, которые активирует инсулин в клеткахмишенях, укажите их функцию.

4. Белок Ras является «заякоренным» белком цитоплазматической мембраны. Функцию «якоря» выполняет 15-углеродный остаток фарнезила Н₃С-(СН₃)С=СН-СН₂-[СН₂-(СН₃)С=СН-СН₂]₂-, который присоединяется к белку ферментом фарнезилтрансферазой в ходе посттрансляционной модификации. В настоящее время ингибиторы этого фермента проходят клинические испытания.

Почему использование этих препаратов приводит к нарушению трансдукции сигнала ростовых факторов ? Для ответа:

а) представьте схему передачи сигнала с участием Ras-белков;

б) объясните функцию Ras-белков и последствия нарушения их ацилирования;

в) предположите, для лечения каких заболеваний были разработаны эти препараты.

5. Стероидный гормон кальцитриол активирует всасывание пищевого кальция, увеличивая количество белков-переносчиков Са²⁺ в клетках кишечника. Объясните механизм действия кальцитриола. Для этого:

а) приведите общую схему передачи сигнала стероидных гормонов и опишите ее функционирование;

б) назовите процесс, который активирует гормон в ядре клетки-мишени;

в) укажите, в каком матричном биосинтезе будут участвовать молекулы, синтезированные в ядре, и где он протекает.

http://vmede.org/sait/?page=7&id=Biohimija_severin_2011&menu=Biohimija_severin_2011

Мембраны, их структура, свойства и основные функции

Биологические мембраны - это тонкие ( 6-10 нм ) липопротеидные пленки, которые отделяют клетку от внешней среды и обеспечивают осуществление процессов внутри клетки. Биомембранах является одним из основных компонентов клетки, их в своей основе имеют мембранные органеллы, они характерны для ядерной оболочки и с них построена цитоплазматическая мембрана. В составе мембран являются: 1) липиды (около 40%) - фосфолипиды, глицеролипидов, холестерин и др .; 2) белки (около 60%), которые можно группировать по расположению ( поверхностные, периферические, внутренние, интегральные ), биологическим значением [ферментные, рецепторные и структурные ) 3) углеводы в составе гликопротеидов и гликолипидов. Согласно жидкостно-мозаичной модели строения (С. Сингер, Г. Николсон, 1972 г.), Биомембраны - это полупроницаемый билипидный слой со встроенными в него белками. Липидный бислой построен из фосфолипидов, которые являются амфифильных соединений, что и определяет их подвижность, способность самовосстанавливаться и избирательную проницаемость для веществ. В окружении воды фосфолипиды имеют свойство организовываться таким образом: гидрофильные головы направлены наружу и контактируют с водой, а гидрофобные хвосты ориентированы внутрь и контактируют только с хвостиками соседних фосфолипидов. При этом возникает два типа образований: а) мицеллы - небольшие сферические частицы, в которых хвосты фосфолипидов направлены внутрь; б) бимолекулярные слои - это образования, в которых гидрофобные хвосты фосфолипидов расположены между двумя слоями их гидрофильных головок. частным случаем

строение мембраны

бимолекулярного слоя является липосомы, участвующих в клеточном Пиноцитоз. Липосома - шаровидные образования (около 100 нм в диаметре) что двойной липидный слой. Липосомы полые внутри, которая обычно заполнена растворителем (водой) и может использоваться для доставки различных веществ (например, лекарств) в клетки. Между молекулами фосфолипидов расположены и молекулы холестерина, от которых зависит степень ридинности мембран. Эти молекулы, вместе с молекулами гликолипидов, расположенные в основном извне мембран. Из всех соединений в составе мембран самыми разнообразными являются белки, и именно они отвечают за основные функции мембран. Меньшая часть белков, которые называют периферическими, размещена на поверхности мембран, где выполняет рецепторную и каталитическую функции. Но большее количество белков является интегральным и крепко встроенными в билипидный слой. Они могут быть погруженными в этот слой или проникать через него насквозь. Итак, по составу липидов и белков биологические мембраны асимметричны. Интегральные белки выполняют в основном рецепторную и транспортную функции. Клетка имеет два вида транспортных белков. Первые являются белками-переносчиками, а вторые - формируют ионные каналы. Белки-переносчики - это сложные глобулярные белки, которые на одной поверхности мембраны присоединяют транспортируемую вещество, а на другой она освобождается. Ионные каналы - это пористые образования, состоящие из нескольких белковых субъединиц. Через нее за электрохимическим градиентом проходят ионы.

Основными свойствами мембран являются:

• напивпроникнисть - способность избирательно пропускать в клетку и из нее определенные молекулы и ионы;

• динамичность - способность сливаться друг с другом, растягиваться и сжиматься;

• самосборки - способность к самовосстановлению.

Значение биологических мембран связано с их различными типами: а) цитоплазматические мембраны, или плазмалеммы (липопротеидные пленки, которые покрывают клетки и входящих в их поверхностного аппарата) осуществляют защиту клетки, транспортировки веществ в клетку и из клетки, обмен веществ и энергии и др .; б) внутренние прокариотические мембраны осуществляют процессы бактериального фотосинтеза (фотомембраны), клеточного дыхания (мезосомы), перемещение в водной среде (газовые вакуоли) в) внутренние эукариотические мембраны разделяют внутреннюю среду клетки на отдельные функциональные участки - компартменты, где происходят энергетические преобразования (например, окислительного фосфорилирования на кристах митохондрий), биосинтез соединений (например, на мембранах агранулярного ЭПС синтезируются углеводы и липиды) и др. Общими чертами клеточных мембран являются: а) структурной основой мембраны является двойной слой липидов, в котором размещены белковые молекулы; б) белки и липиды расположены асимметрично в плоскости мембран и обладают подвижностью; в) мембраны меняются в зависимости от функционального состояния; г) образуются гранулярной эндоплазматической сетью или комплексом Гольджи; д) мембраны сочетаются с белками цитоплазмы.

Главной функцией мембран является транспортировка веществ, который обеспечивает обмен веществ между клеткой и средой. Выделяют два типа транспортировки веществ: пассивное и активное. Пассивное траспортування веществ осуществляется в направлении концентрационных градиентов без затрат энергии, а активное - в противоположном направлении, и

требует затрат энергии. Молекулы веществ, участвующих в метаболизме клетки, могут быть полярными и неполярными, поэтому выделяют транспортировки полярных и неполярных молекул. В составе мембран содержатся белковые молекулы, которые осуществляют транспортировку полярных молекул с обеих сторон мембраны. Например, через плазматическую мембрану путем облегченной диффузии внутрь клетки осуществляется перенос таких полярных веществ, как аминокислоты, сахара, нуклеотиды и др. В случае, когда молекула неполярна, направление ее диффузии определяется градиентом концентрации (разницей концентрации по обе стороны плазматической мембраны) - соединение переходит из зоны с повышенной концентрацией в зону с пониженной. В функционировании клетки участвуют малые молекулы и макромолекулы, поэтому ученые могут выделять транспортировки небольших молекул и транспортировки макромолекул. Крупные молекулы и их агрегаты не могут проникать через мембраны, и для их переноса существуют такие виды транспортировки, как экзоцитоз и эндоцитоз. Перенос же малых водорастворимых молекул осуществляется с помощью различных видов пассивного и активного транспорта.

Простая диффузия - движение молекул или ионов по градиенту концентрации, то есть с участка с высокой концентрацией к участку с более низкой концентрацией (например, газообмен в легких и тканях, всасывание в тонком кишечнике). Характеризуется низкой избирательностью мембран к транспортируемых веществ.

"Облегченная" диффузия - диффузия, которая осуществляется с помощью специфических транспортных молекул (например, поступление глюкозы в эритроциты), как правило, в одном направлении.

Осмос - это переход молекул растворителя по градиенту концентрации (например, осмотическое питания у растений).

Натрий-калиевая помпа - это процесс перемещения низкомолекулярных соединений (аминокислот, глюкозы) через мембрану за счет различной концентрации ионов Na + и К + внутри клетки и снаружи, связанный с затратами энергии и осуществляется против градиента концентрации. Эта система является одной из важнейших и самых распространенных транспортных систем в клетках тканей.

Эндоцитоз и экзоцитоз - активные процессы, с помощью которых вещества транспортируются через мембрану или в клетку (эндоцитоз), или из клетки (экзоцитоз). Различают два типа эндоцитоза с образованием специфических пузырьков: фагоцитоз и пиноцитоз.

Фагоцитоз - захват и поглощение клетками микроскопических твердых объектов с образованием фагоцитозного пузырьков Явление фагоцитоза открыл И. И. Мечников (1882). В процессе фагоцитоза активная роль принадлежит клеточной мембране, которая

И. И. Мечников ( 1845-1916 )

обволакивает частицу, что фагоцитируется, и втягивает ее вглубь цитоплазмы с образованием фагосомы. С лизосом клетки к фагосом поступают гидролитические ферменты, которые переваривают поглощенную частицу. Непереваренные остатки могут оставаться в клетке длительное время. Пиноцнтоз - захват и поглощение клетками жидкостей вместе с растворенными в них соединениями с образованием пиноцитозных пузырьков. Явление пиноцитоз открыто американским ученым В. Льюисом в 1931 году. Наиболее активный пиноцитоз наблюдается в амеб, эпителиальных клетках кишечника и почечных канальцев, в эндотелии сосудов и ооцитах, которые растут. Пиноцитоз является одним из важных механизмов проникновения в клетку макромолекул и их агрегатов.

Итак, основными функциями биологических мембран являются: а) барьерно (отделяют внутреннее содержимое клетки) б) транспортная (обеспечение обмена веществ с окружающей средой); в) рецепторная (с помощью рецепторных белков в мембранах клеток-рецепторов происходит восприятие информации, поступающей из среды); г) компартментного (разделение содержимого клетки эукариот на отдельные функциональные участки) д) органелоутворююча (формирование мембранных органелл) е) телефона (установления контактов, что важно для взаимодействия клеток) е) участие в обеспечении иммунитета (например, за счет антигенов в мембранах клеток) ж) регуляция обмена веществ и энергии (за счет поверхностных белков-ферментов) з) взаимопревращения различных форм энергии (например, химической энергии АТФ в механическую энергию жгутиков) и др.

http://studbooks.net/77214/estestvoznanie/membrany_struktura_svoystva_osnovnye_funktsii

ПОВЕРХНОСТНЫЙ АППАРАТ КЛЕТОК

клетка	надмембранный структуры	плазмалема	Пидмембранни структуры
клетка прокариот	Слизистая капсула. Клеточная стенка с пептидогликанов ( муреин )	В наличии	Цитоскелет с микронитей и микротрубочек
клетка растений	Клеточная стенка с целлюлозы, пектинов, лигнина	В наличии	Цитоскелет с микронитей и микротрубочек
клетка грибов	Клеточная стенка с хитина	В наличии	Цитоскелет с микронитей и микротрубочек
клетка животных	Гликокаликс. Пеликула (у одноклеточных)	В наличии	Цитоскелет с микронитей и микротрубочек

Надмембранный комплексы, их строение и функции в различных клетках

Поверхностный аппарат клеток состоит из надмембранный структур, плазматической мембраны и пидмембранних структур, которые образуют рецепторно-барьерно-транспортное и опорно-двигательную системы клеток. Надмембранный структуры могут быть представлены в клетках клеточной стенкой и Гликокаликс. У представителей разных царств живой природы поверхностный аппарат устроен по-разному.

Клеточная стенка - надмембранный комплекс, окружающий клетки прокариот, грибов и растений. В отличие от мембран, клеточная стенка не в состоянии контролировать транспортировку молекул в клетку из внешней среды.

Клеточная стенка прокариот - надмембранный комплекс клеток, который состоит из муреин. У прокариот первичная функция клеточной стенки - это защита от внутреннего давления, связанного с высокой концентрацией органических молекул внутри клетки по сравнению с окружающей средой. Клеточная стенка эубактерий отличается от других тем, что ее основным компонентом является пептидогликан ( муреин ), который отвечает за жесткость стенки и придания формы клетке. Он относительно пористый и не мешает потока растворимых молекул сквозь него. Существует два основных типа бактериальных клеточных стенок, обуславливающих деление бактерий на грамм-отрицательные и грам- положительные.

Клеточная стенка растений - надмембранный комплекс клеток, который состоит из волокон целлюлозы. Целлюлозные волокна стенки образуют каркас, который углубляется в основу из полисахаридов. В зависимости от типа тканей растений и функций в состав стенки могут входить и липиды, белки, неорганические соединения (например, двуокись кремния, соли кальция). Клеточные стенки могут деревенеть, то есть промежутки между волокнами целлюлозы заполняются лигнином. Благодаря порам через клеточные стенки растений происходит транспортировка воды и растворенных соединений. Проницаемость стенок у растений иллюстрируют на примере явлений плазмолизу и деплазмолиза. Плазмолиз - сжатие протопласта живой клетки с последующим его отслоением от оболочки, которое происходит в результате потери воды под воздействием повышенной концентрации солей в окружающей среде. При погружении плазмолизованих клеток в воду протопласт набухает и приобретает исходного положения ( деплазмолиза ). Растительные клеточные стенки выполняют целый ряд функций: обеспечивают жесткость клетки, придают форму клетке, определяют направление ее роста, противодействуют внутреннем осмотическому давлению, защищают от неблагоприятных факторов среды и тому подобное.

Клеточная стенка грибов - надмембранный комплекс клеток, который состоит из азотсодержащего полисахарида хитина. Кроме того, в состав стенок могут входить темные пигмента меланина, аминокислоты, фосфаты и тому подобное. Стенки оказывают грибным клеткам жесткость, возможно поддерживать свою форму и предотвращают растяжение. Эти структуры также ограничивают вход молекул, потенциально ядовитых для гриба, например, фунгицидов. Состав, свойства и форма грибной клеточной стенки меняются на протяжении жизненного цикла и зависят от условий произрастания.

Гликокаликс - надмембранный комплекс животных клеток, образованный молекулами гликопротеидов и гликолипидов. В состав гликокаликса могут входить и некоторые ферменты. Основными функциями связь между клетками (контактное функция), восприятия раздражителей (рецепторная функция, а также участие в внеклеточной пристеночном пищеварении благодаря наличию в нем ферментов. Поскольку слой очень тонкий, он не выполняет опорной функции, присущей клеточным стенкам.

Итак, надмембранный структуры клеток осуществляют защиту клеток от неблагоприятных условий окружающей среды, является опорой для протопласта и обеспечивают связь со средой.

http://studbooks.net/77213/estestvoznanie/poverhnostnyy_apparat_kletok

БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ

Содержание

Введение

. Мембраны биологические

. Химический состав и строение биологических мембран

.1 Липиды биологических мембран

.2 Белки биологических мембран

.3 Углеводы биологических мембран

. Свойства (функции) биологических мембран

.1 Барьерная функция

.2 Перенос веществ

3.3 Способность генерировать биоэлектрические потенциалы и проводить возбуждение

3.4 Процессы трансформации и запасания энергии

.5 Метаболические свойства мембран

.6 Клеточная рецепция и межклеточные взаимодействия

. Нарушения структуры и функций биологических мембран

Заключение

Список использованных источников

Введение

Мембраны биологические (лат. membrana оболочка, перепонка) - это функционально активные поверхностные структуры толщиной в несколько молекулярных слоев, ограничивающие цитоплазму и большинство органелл клетки, а также образующие единую внутриклеточную систему канальцев, складок, замкнутых областей. Биологические мембраны имеются во всех клетках. Их значение определяется важностью функций, которые они выполняют в процессе нормальной жизнедеятельности, а также многообразием заболеваний и патологических состояний, возникающих при различных нарушениях мембранных функций и проявляющихся практически на всех уровнях организации - от клетки и субклеточных систем до тканей, органов и организма в целом. Вышесказанное определяет актуальность работы. В работе использованы научные публикации Болдырева А.А., Конева С.В., Мажуля В.М., Кульберга А.Я., Маленкова А.Г., Сима Э., Финеана Дж., Колмэна Р., Митчелл Р. и других. Структурно работа состоит из введения, 4 глав, заключения и списка использованных источников.