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

Липиды Наиболее распространенными есть 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) 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 эстерифицированна с фосфохолином. Сфингомиелины это самый важный компонент миелиновых оболочек аксональных отростков нейронов. Содержат сфингозиновый скелет чаще чем глицерольный. Жирные кислоты соединены амидными связями аминогрупп сфингозина. Первичная гидроксильная группа сфингозина эстерифицированна с фосфохолином. Сфингомиелины это самый важный компонент миелиновых оболочек аксональных отростков нейронов.

Гликолипиды Углеводсодержащие липиды Углеводсодержащие липиды – 1. Цереброзиды – 2. Ганглиозиды Тоже являются производными сфингозина. 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 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 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 Гидро-фильный Гидро-фильный Гидро-фобный

Мембранные белки Мембранные фосфолипиды действуют как растворитель для мембранных белков 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 – 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. 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 Транспорт Структура мембраны Структура мембраны Рецепторы Рецепторы Энзимы Энзимы Антигены 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. 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 1. Текучесть 2. Асимметричность 2. Асимметричность 3. Способность образовывать замкнутые пространства 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 1. Макротранспорт 2. Микротранспорт 2. Микротранспорт

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

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

Пассивный транспорт 1. Простая диффузия 1. Простая диффузия 2. Облегченная 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 Передвижение молекул в соответствие с концентрационным градиентом Энергия не нужна Энергия не нужна Высокая Концентрация Низкая Концентрация Свободная Диффузия Электрохимический градиент Заряд

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

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

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

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

Транспортная АТФ-аза Конформа ционные изменения Активный транспорт

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

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 (инотропные) Лиганд-зависимые, B (метаботропные)

Потенциал-зависимый Na канал Пора Потенциал зависимая спираль субъединица 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 ПораМеханизм 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 1. Рецепторный домен – специфически связывается с рецептором, для получения сигнала 2. Эффекторный домен, как правило находится внутри мембраны, необходим для передачи сигналов между доменами 3. Медиаторный домен отвечающий за синтез специфического триггера

Сигнал Реципиент Трансмиттер Эффектор Медиатор Клеточный ответ Сигнальная субстанция Активиро ванный рецептор Протеин Эффекторный фермент Предшественник Вторичный мессенджер Активация белков через ионы Субстрат для G протеина Химические сигналы Метаболиты Гормоны Нейромедиаторы Медиаторы Неорганические ионы Физические сигналы Свет Электрические импульсы Механические стимулы Активаторы протеинкиназ и ионных каналов Принцип действия рецептора