1. Биологические мембраны, их виды. Структурные компоненты клеточных мембран.
Биомембраны – структурные образования, окружающие клетки и внутриклеточные органеллы.
Виды: 1) наружные (цитоплазматические), 2) клеточные (окружают внутриклеточные органеллы).
Мембрана состоит из липидов, белков и углеводов. Важнейшими компонентами мембран являются фосфолипиды (фосфатидилсерин, фосфатидилэтеноламин, фосфатидилхолин, фосфатидилинозитол) и холестерин.
2. Липиды клеточных мембран, их роль в структуре и функции мембран.
Основа – фосфолипиды, образуют двойной липидный слой.
Липиды, входящие в состав мембран, являются амфипатичными молекулами, т.е. содержат в своей структуре гидрофильные заряженные группы и гидрофобные радикалы. Гидрофильной группой холестерина является ОН-группа, расположенная у третьего углеродного атома кольца стерана. Такое строение липидов приводит к тому, что гидрофобные радикалы амфипатических молекул взаимодействуют между собой с помощью гидрофобных и Ван дер Ваальсовых сил в глубине билипидного слоя, а полярные головки обращены наружу и взаимодействуют с водой.
ЛИПИДЫ: на внешней стороне преобладают фосфатидилхолин и сфингомиелин, на внутренней - фосфатидилсерин, фосфатидилэтаноламин, фосфатидилинозитол.
Текучесть (жидкостные свойства) мембраны обусловлена:
1) присутствием непредельных жирных кислот в бислое;
2) длиной углеводородной цепочки ЖК, входящей в состав фосфолипида;
3) холестерин (ХЛ) располагается в гидрофобной части биомембраны и ограничивает все виды движения, т.е. регулирует текучесть мембраны. Поэтому увеличение его концентрации в мембране снижает ее жидкостность.
Подвижность липидов.
1. латеральная диффузия (соседние фосфолипиды меняются местами).
2. поперечная диффузия (эффект перевертывания).
3. колебательная диффузия (движение остатков жирных кислот в ФЛ по месту двойных связей в цис-конфигурации).
4. вращательные движения (липид может вращаться вокруг своей оси).
Простая диффузия – осуществляется как через липидный бислой (жирорастворимые соединения, например, жирные кислоты, стероидные, тиреоидные гормоны), так и через микропоры (вода, этанол, мочевина, газы – CO2, NH3).
3. Углеводы клеточных мембран, их роль в структуре и функции мембран.
Углеводы входят в составе белковых молекул в виде уиков, либо в составе фосфолипидов. Обычно располагаются на наружном монослое, который контактирует с внеклеточной средой. Во внутриклеточных мембранах углеводная часть обращена внутрь органеллы. На поверхности мембраны клетки образует слой – гликокаликс.
Функции: рецепторная; участие в специфическом межклеточном узнавании.
4. Мембранные белки, их роль в структуре и функции мембран.
При этом белковые молекулы могут располагаться на внешней поверхности и на внутренней поверхности (периферические белки). Например, на внутренней поверхности – аденилатциклаза, на внешней – гликопротеины – рецепторы. Белки, способные пронизывать всю толщу мембраны называются интегральными (например, Na,K-ATPаза) и исполняют роль трансмембранных переносчиков низкомолекулярных соединений.
БЕЛКИ: на внешней стороне гликопротеины (рецепторы), на внутренней стороне ферменты (аденилатциклаза).
Пассивный транспорт с участием белков-переносчиков (облегченная диффузия) осуществляется, например, перенос глюкозы через мембрану эритроцита (пассивный унипорт) или перенос анионов НСО3 - и Cl- через мембрану эритроцитов (пассивный антипорт).
Вторично-активный транспорт – 1 тип – с использованием белка-переносчика и градиента ионов натрия (симпорт глюкозы и иона натрия). Глюкоза и натрий поступают в клетку. При гидролизе АТФ выделяется энергия, которая затрачивается на выведение ионов натрия из клетки, а за натрием идет глюкоза – К-Na- насос (например, при всасывании глюкозы из кишечника).