Биологическая мембрана – это клеточная граница, которой свойственна полупроницаемость.
вещество
энергия
информация
Рис. Схема строения клетки, реконструированная по данным электронной микроскопии:
слева – клетка животных, справа – клетка растений, в верхнем углу – бактерия (Б) и вирус (В), обладающий липопротеидной оболочкой. 1 – плазматическая мембрана; 2 – мембрана мезосомы; 3 – клеточная стенка; 4- оболочка вируса; 5 – нуклеотид ; 6 – митохондрии; 7 – шероховатая эндоплазматическая сеть; 8 – гладкая эндоплазматическая сеть; 9 – комплекс Гольджи; 10 – лизосомы;
11- ядро; 12 – тонопласт; 13 – вакуоль; 14 – хлоропласт.
Функции БМ
Общие |
Спецификация |
|
|
|
|
|
|
Механическая |
Барьерная |
Транспортная |
Рецепторная |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Матричная |
Генерация |
Строение БП
40% 20-80%
БМ = липида + белки
Рис. Схематическое трёхмерное изображение небольшого участка клеточной мембраны площадью около 10 нм2.
Фосфолипиды амфофильны
Схема фосфолипида:
1 – полярная (гидрофильная) часть; 2 – неполярная (гидрофобная) часть
Бислой – это каркас для БМ
Рис. Схематическое изображение фосфолипидного бислоя в поперечном разрезе.
Самосборка Самовосстановление
Мембранные белки |
|||
Периферические |
Собственные |
||
= интегральные |
|||
|
|
||
Гидрофильные |
|
Гидрофобные |
|
|
|
||
Электровосстановление |
Пример: |
||
|
|||
взаимодействия |
|
|
|
Пример: ферменты, рецепторы |
Схема расположения молекулы родопсина в |
||
|
|
||
|
|
биологической мембране (α – спираль, |
|
|
|
пронизывающая 7 раз фосфолипидный каркас) |
|
|
Рис. Четыре способа ассоциации мембранных белков с липидным слоем. |
||
|
Некоторые белки пронизывают бислой насквозь (1), а некоторые |
||
|
удерживаются нековалентными взаимодействиями с другими |
||
|
мембранными белками (3). Окончательно не выяснено, существует ли |
||
|
белки, лишь частично погруженные в бислой (2). Недавно было показано, |
||
|
что есть мембранные белки, к которым ковалентно одна или более цепей |
||
|
жирных кислот, помогающих белку «заякориваться» в том или другом |
||
|
монослое. Хотя большинство таких белков являются трансмембранными, |
||
|
некоторые могут ими не быть (4). |
||
Схема строения БМ
Схематическое строение мембраны: L – толщина мембраны; пб – поверхностные белки; иб – интегральные белки; к – белки, формирующие ионный канал (пору)
Физические свойства БМ
Жидкокристаллическая
структура
η = 100 мПА٠с (оливковое масло)
Прочность на разрыв
С = 1 мкФ/см2 БМ - конденсатор
Электросопротивление 105 Ом/см2
гораздо больше, чем у технических изоляторов
Текучесть ≈ const
Упругость EПМ = 109 Па практически на расстоянии
εлипидов = 2,2
Поверхностный заряд отрицательный
-10 ÷ -30 мВ Препятствует слипанию клеток крови
Плотность 800 кг/м2 Меньше, чем у H2O
Молекулярные движения в БМ
Вращение Латеральная диффузия
Трансмембранная
диффузия
Рис. Ассиметрическое распределение фосфолипидов и |
Рис. Различные типы движения |
|
фосфолипидных молекул в липидном |
||
гликолипидов в липидном слое |
||
бислое |
||
|
Бутербродная модель |
Жидкостно-мозаичная |
|
модель |
Бутербродная модель мембраны:
1 – белковые компоненты:
2 – бимолекулярный фосфолипидный слой
Мозаичная модель биомембраны:
1 – белковые глобулы:
2 – липидное «озеро»