Клеточные мембраны. Транспортные системы

Плазматическая мембрана
Образует закрытые пространства вокруг клеточной протоплазмы, разделяя одну клетку от другой и т.о. формируют множественное клеточное разнообразие. Плазматическая мембрана имеет избирательную проницаемость и действует как барьер, поддерживая отличия внутриклеточной среды от внеклеточной

Цитоплазматическая мембрана
образует специализированные участки внутри клетки. Т.о. внутриклеточная мембрана образует множество морфологически различных структур (органелл): митохондрии эндоплазматический ретикулум, комплекс Гольджи, лизосомы, ядерные мембраны

Химический состав
Липидов – около 60%
Протеинов– около 40%
Углеводов – около 1-3%
Воды и минеральных веществ – следовые количества

Липиды
Наиболее распространенными есть
Фосфолипиды,
Гликолипиды,
Холестерол

Фосфолипиды
1. Фосфолипиды содержат глицериновый скелет к которому 2 эфирными связями присоединены 2 жирные кислоты и фосфорилированный спирт (этаноламин, холин, серин)
Жирные кислоты
фосфорилированный спирт
глицерол

2. Сфингомиелины
Содержат сфингозиновый скелет чаще чем глицерольный. Жирные кислоты соединены амидными связями аминогрупп сфингозина. Первичная гидроксильная группа сфингозина естерифицирована с фосфохолином. Сфингомиелины это самый важный компонент миелиновых оболочек аксональных отростков нейронов.

Гликолипиды
Углеводсодержащие липиды
1. Цереброзиды
2. Ганглиозиды
Тоже являются производными сфингозина.

Стеролы
Наиболее широко представленным стеролом в клеточной мембране есть холестерол, который содержится в основном в плазматических мембранах, но также в небольших количествах содержится в митохондриях, комплексе Гольджи и ядерных мембранах

Мембраны амфипатичны
Подавляющее большинство липидов клеточных мембран содержат как гидрофильный, так и гидрофобный участок, поэтому они называются амфипатичными. И мембраны, поэтому, также являются амфипатичными
Полярная группа
Неполярная группа

Мембранные липиды образуют двухслойный слой
ВОДНАЯ СРЕДА
ВОДНАЯ СРЕДА
Гидро-
фильный
Гидро-
фильный
Гидро-
фобный

Мембранные белки
Мембранные фосфолипиды действуют как растворитель для мембранных белков
- Интегральные (внутренние)
Большинство мембранных протеинов это интегральные компоненты мембран (70%)
Проникают сквозь мембрану от внешней до внутренней поверхности.

Мембранные белки
Периферические белки – около 30%
Периферические белки не взаимодействуют непосредственно с фосфолипидами мембран. Они слабо связаны с гидрофильной зоной интегральный белков и могут быть легко высвобождены от них при высаливании.

Функции мембранных белков
Транспорт
Структура мембраны
Рецепторы
Энзимы
Антигены

Жидкокристаллическая модель мембран
Мембраны состоят из бимолекулярного слоя липидов и белков, которые либо растворены в нем(интегральные белки), либо связанны с интегральными белками с цитоплазматической стороны. Много белков и липидов расположенные снаружи, очень часто в структуре имеют углеводные цепи.
Липидный
бислой
Фосфолипиды
Гликопротеины
Олигосахариды
Периферические
белки
Интегральные
белки
Гликолипиды
Внеклеточная
сторона
Внутриклеточная
сторона

Свойства мембран
1. Текучесть
2. Асимметричность
3. Способность образовывать замкнутые пространства

Функции мембраны
Размеже
вание
Контроль
транспорта
метаболитов
Прием сигнала и его передача
Ферментативные
реакции
Контакт с другими
клетками
Место контакта для цитоскелета

Транспорт через мембрану
1. Макротранспорт
2. Микротранспорт

Макротранспорт
1. Эндоцитоз
A. Фагоцитоз
B. Пиноцитоз
2. Экзоцитоз
Экзоцитоз
Эндоцитоз

Микротранспорт
1. Пассивный
2. Активный
Направленность транспорта
Унипорт
Антипорт
Симпорт

Пассивный транспорт
1. Простая диффузия
2. Облегченная диффузия
Проницаемость мембран
Своб.
диффузия
Малые молекулы
Неполяр
ные
Полярные
Большие молекулы
Глюкоза
Ионы
Аминок-ты,
нуклеотиды
Не прони
кают
мочевина
глицерол

Простая диффузия
Передвижение молекул в соответствие с концентрационным градиентом
Энергия не нужна
Высокая
Концентрация
Низкая
Концентрация
Свободная
Диффузия
Электрохимический градиент
Заряд

Облегченная диффузия
Энергия не нужна, но нужны специальные переносчики
Подвижная
Неподвижная

Механизм облегченной диффузии
Подвижная
Неподвижная
Канальный белок
Пора
Белок
переносчик
Конформационные изменения
Пассивный транспорт
Облегченная диффузия

Активный транспорт
Происходит против концентрационного градиента. Необходима энергия
1. Первичный
2. Вторичный

Первичный активный транспорт
Транспортировка ионов с помощью специальных ферментативных транспортных систем. (ATФ-аза)
Na K – ATФ-аза

Транспортная АТФ-аза
Конформационные изменения
Активный транспорт

Вторичный активный транспорт
Это перенос молекул благодаря наличию электрохимического потенциала созданного ионами (Na, H).

Вторичный активный транспорт
Вторичный активный транспорт
Эпителий
Просвет кишечника
Кровь

Ионные каналы
Ионные каналы облегчают диффузию ионов через биологические мембраны
Работа некоторых ионных каналов зависит от трансмембранного потенциала
Потенциал-зависимые, A (ионотропные)
Лиганд-зависимые , B (метаботропные)

Потенциал-зависимый Na канал
Пора
Потенциал
зависимая
спираль
α субъединица
Снаружи
Внутри
Структура
Механизм
Закрытая пора
открытая пора
Мембрана поляризована, спираль в позиции 1
Мембрана деполяризована, спираль в позиции 2

Никотин-ацетилхолиновый рецептор
Структура
Пора
Механизм
субъединицы

Мембранные рецепторы
Для приемки и дальнейшей передачи физического или химического сигнала, в клетках существуют рецепторные белки
Рецепторы, которые локализованы в мембране состоят из 3 доменов, каждый из которых имеет свою функцию
Рецепторный домен – спцифически связывается с рецептором, для получения сигнала
Эффекторный домен, как правило находится внутри мембраны, необходим для передачи сигналов между доменами
Медиаторный домен отвечающий за синтез специфического триггера