РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ХИМИИ
Лекция 2
Биологические мембраны: структура и функции
Омельченко Галина Валентиновна Доцент кафедры химии, к.б.н.
Все клетки имеют мембраны. Кроме того, почти во всех эукариотических клетках существуют органеллы, каждая из которых имеет свою мембрану. Мембраны ответственны за выполнение многих важнейших функций клетки. Согласованное функционирование мембранных систем - рецепторов, ферментов, транспортных механизмов помогает поддерживать гомеостаз клетки и в то же время быстро реагировать на изменения внешней среды.
Мембрана клетки - это эластичная структура толщиной 7-11 нм.
БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ МЕМБРАН
отделение клетки от окружающей среды,отделение содержимого органелл от цитоплазмы,электроизоляция,транспорт веществ через мембраны,
каталитическая функция (примембранные химические процессы),генерация нервного импульса,участие в межклеточных взаимодействиях,
передача внутрь клетки сигналов от гормонов, биологически
активных веществ,образование энергии в виде молекул АТФ,формирование цитоскелета.
БИОЛОГИЧЕСКАЯРОЛЬМЕМБРАН НЕКОТОРЫХОРГАНЕЛЛКЛЕТКИ::
|
|
1. |
величина и форма клетки, |
|
|
2. |
транспорт веществ, |
|
|
3. |
поддержание разницы концентраций |
Плазматическая |
|
ионов по обе стороны мембраны, |
|
4. |
межклеточные контакты, воспринимает |
||
|
мембрана |
|
сигналы внешней среды. |
|
|
||
|
|
5. |
электроизоляция, |
|
|
6. |
генерация нервного импульса, |
|
|
7. |
каталитическая. |
Ядерная мембрана
1. транспорт РНК из ядра в цитоплазму,
2. дезинтеграция ядерной оболочки в процессе митоза.
Мембрана
эндоплазматического ретикулума (ЭР)
Мембрана Аппарата Гольджи
Митохондриальные
мембраны
Мембрана лизосомз
1.ограничивает ЭР 2. изоляция биохимических процессов ЭР, например, биосинтез
холестерина, фосфолипидов, реакции окисления с участием мембранных ферментов — цитохрома Р450, цитохром Р450 редуктазы и др.
1.ограничивает аппарат Гольджи 2. изоляция биохимических процессов аппарата Гольджи,
например, биосинтез гликолипидов.
1.ограничение митохондрии,
2.окислительное фосфорилирование с образованием АТФ,
3.каталитическая,
4.транспортная (веществ и электронов).
1.ограничение лизосом (распад белков, углеводов, липидов, нуклеиновых кислот),
2.поддержание кислой среды (рН 5) в лизосоме,
3.ауто- и гетерофагия.
1. Строение и состав мембран
Биологические мембраны представляют собой "ансамбли" липидных и белковых молекул, удерживаемых вместе с помощью нековалентных взаимодействий.
Основу мембраны составляет двойной липидный слой, в формировании которого участвуют фосфолштиды и гликолипиды. Липидный бислой образован двумя рядами липидов, гидрофобные радикалы которых спрятаны внутрь, а гидрофильные группы обращены наружу и контактируют с водной средой. Белковые молекулы как бы "растворены" в липидном бислое
Химический состав биомембраны
Липид
Липидный бислойы представляет собой жидкокристаллическую структуру.
Фосфолипиды 90% фосфатидилхолин фосфатидилсерин кардиолипины сфингомиелины
фосфатидилэтаноламин
фосфатидилинозитол
Холестерин
Гликолипиды
ганглиозиды
цереброзиды
Белки
Частично или полностью погруженными в липидную мембрану
Интегральные
Полуинтегральные
Перефирические
Мозаичная модель мембраны по Валлаху и Цалеру
1 - полярная головка,
2 - неполярная часть образуется за счет остатков жирных кислот
3 – интегральный белок
Снаружи фосфолипидная гидрофобная часть мембраны покрыта мукополисахаридами, мукопротеинами или полипептидной цепочкой (рецепторный аппарат).
Полисахаридный слой толщиной 10—20 нм, покрывающий сверху плазмалемму животных клеток, получил название
гликокаликс.
Свойства биологических мембран:
1.Амфифильность (гидро- и липофильность),
2.Трансмембранная асимметрия липидов
(фосфатидилхолины и сфингомиелины преймущественно локализованны в наружном монослое, фосфатидилэтаноламины и фосфатидилсерины - во внутреннем),
3.Самосборка биологических мембран в водной среде
(ориентация фосфолипидов гидрофильными концами наружу, гидрофобными - внутрь мембраны),
4.Текучесть (чем длиннее и насыщеннее радикалы ВЖК, тем жестче структура мембраны; холестерин увеличивает кристаллизацию радикалов ВЖК и уменьшает текучесть, увеличивает жесткость мембраны).