3. Мембранные белки.

3.1. Функциональные виды мембранных белков

Кроме описанных выше липидов, в состав мембран входит огромное количество белков. Но, в отличие от липидов, их трудно классифицировать по структуре. Более перспективной является попытка подразделить мембранные белки по их функциональной роли. Однако, в этом случае также имеются некоторые трудности, поскольку один и тот же белок может выполнять несколько функций.

Ниже приведена краткая классификация мембранных белков, исходя из выполняемой ими функции:

• структурные – белки этой группы:

• придают клетке и органеллам определенную форму

• придают мембране те или иные механические свойства (эластичность, вязкость и т.п.)

• обеспечивают связь мембраны с цитоскелетом или хромосомами (в случае ядерной мембраны)

• транспортные белки. Поскольку только некоторые вещества способны проникать через мембрану (небольшие гидрофобные молекулы и газы, вода), то остальные вещества перемещаются через мембрану только при наличии в ней соответствующих белковых транспортных систем. Причем, одни из этих систем обеспечивают двусторонний перенос своих лигандов, а другие – только односторонний. В итоге, деятельность таких систем дает два основных результата:

• создаются устойчивые транспортные потоки определенных веществ через мембраны

• транспорт ионов приводит к возникновению трансмембранного потенциала во всех клетках, а также к его изменениях в нервных и мышечных клетках и волокнах. Последнее лежит в основе таких важнейших явлений как возбудимость и проводимость.

• белки, обеспечивающие непосредственное межклеточное взаимодействие. Многочисленные белки этой группы можно подразделить на две совокупности:

• адгезивные белки, необходимые для связывания клеток друг с другом или неклеточными структурами (базальной мембраной, волокнами),

• белки, участвующие в образовании специализированных межклеточных контактов (десмосом и др.).

• белки, принимающие участие в передаче сигналов от одних клеток к другим. Такая передача может осуществляться самыми разными способами.

3.2. Белки, ассоциированные с бислоем.

Мембранные фосфолипиды играют роль растворителя для мембранных белков, создавая микроокружение, в котором последние могут функционировать.

Из 20 аминокислот, входящих в состав белков, шесть являются в высшей степени гидрофобными из-за боковых групп, присоединенных к атому углерода, несколько аминокислот слабо гидрофобны, а остальные гидрофильны. При образовании α-спирали гидрофобность самих пептидных групп минимизируется. Таким образом, белки могут образовывать единое целое с мембраной.

Для этого нужно, чтобы их гидрофильные участки выступали из мембраны внутрь клетки и наружу, а гидрофобные пронизывали гидрофобную сердцевину бислоя. И в самом деле, те участки белковых молекул, которые погружены в мембрану, содержат большое количество гидрофобных аминокислот и характеризуются высоким содержанием α-спиралей.

Число разных белков в мембране варьирует от 6-8 в саркоплазматическом ретикулуме до более чем 100 в плазматической мембране. Такие белки представляют собой:

• ферменты,

• транспортные белки,

• структурные белки,

• антигены (т.е. белки, определяющие гистосовместимость),

• рецепторы для разных молекул.

Поскольку каждая мембрана характеризуется своим набором белков, говорить о существовании некой типичной структуры мембран нельзя.

Мембраны являются динамическими структурами. Мембранные белки и липиды постоянно обновляются. Скорости обновления разных липидов, как и разных белков, варьируют в широком диапазоне. Сами мембраны могут обновляться даже быстрее, чем любой их компонент.