15.09.2014 Биологические мембраны Структура Свойства Разнообразие Транспорт через мембраны Клеточные контакты Биологическая мембрана Определение: Избирательно проницаемые барьеры, отделяющие внутреннее содержимое клетки от внешней среды или различные компартменты внутри клетки. http://biologiemoleculara.usmf.md 2 Типы клеточных мембран: Плазмалемма Внутренние мембраны Ядерная оболочка Мембраны гладкой и шероховатой ЭС Мембраны АГ Митохонодриальные мембраны Мембраны лизосом Мембраны пероксисом Везикулярные мембраны http://biologiemoleculara.usmf.md 3 1 15.09.2014 !!! Все клеточные мембраны : Имеют общий принцип строения Отличаются по особенностям организации и выполняемым функциям, что обусловлено: 1) гетерогенностью белков 2) гетерогенностью фосфолипидов 3) гетерогенностью углеводов. http://biologiemoleculara.usmf.md 4 Функции мембран Биологический барьер Избирательный транспорт ионов и молекул Межклеточная сигнализация Компартментация клетки Клеточные контакты Регуляция внутриклеточного и межклеточного гомеостаза. http://biologiemoleculara.usmf.md 5 Основные молекулярные компоненты клеточных мембран Липиды – определяют структуру мембраны Белки – определяют функциональные особенности мембран Углеводы – образуют гликокаликс на поверхности мембраны http://biologiemoleculara.usmf.md 6 2 15.09.2014 Основные молекулярные компоненты клеточных мембран Липиды: Белки: Углеводы: фосфолипиды сфинголипиды холестерин интегральные периферические гликолипиды гликопротеины http://biologiemoleculara.usmf.md 7 Фосфолипиды образуют бислой и составляют основу мембраны http://biologiemoleculara.usmf.md 8 Свойства фосфолипидов • амфипатичные вещества • способность к самосборке • способность перемещаться • ассиметричное расположение http://biologiemoleculara.usmf.md 9 3 15.09.2014 Фосфолипиды обеспечивают: • биологический барьер • подвижность и текучесть мембраны • способность мембраны восстанавливаться при повреждениях • функциональные различия внешней и внутренней мембран за счет своего ассиметричного расположения • образование клеточных компартментов. http://biologiemoleculara.usmf.md 10 Холестерол Обеспечивает механическую прочность и упругость мембраны http://biologiemoleculara.usmf.md 11 Мембранные белки Не образуют монослой, а погружены в липидный бислой По разному ассоциируются с липидным бислоем Способны перемещаться Гетерогенны и выполняют разные функции http://biologiemoleculara.usmf.md 12 4 15.09.2014 По способу ассоциации с липидным бислоем различают следующие типы белков: • периферические • интегральные 13 http://biologiemoleculara.usmf.md Белки определяют функциональные особенности мембран и могут быть: • транспортные (каналы, переносчики, ионные насосы) • ферменты • рецепторы м р к • специфические белки и маркеры • элементы клеточных контактов http://biologiemoleculara.usmf.md 14 Углеводы мембраны Составляют 2-10% Представлены олигосахаридами Связаны ковалентно с белками (гликопротеины) и липидами (гликолипиды) Локализованы на поверхности мембраны, которая не контактирует с цитоплазмой Образуют гликокаликс http://biologiemoleculara.usmf.md 15 5 15.09.2014 http://biologiemoleculara.usmf.md 16 Мембранные углеводы обеспечивают: Ориентацию белков в мембране Индивидуальность клетки Механическую защиту Процессы клеточного узнавания и межклеточного взаимодействия Улавливание катионов. http://biologiemoleculara.usmf.md Рецепторы 17 Рецептор инсулина http://biologiemoleculara.usmf.md 18 6 15.09.2014 Биогенез и эволюция мембран 19 http://biologiemoleculara.usmf.md Транспорт веществ Микротранспорт Макротранспорт Пассивный Активный • эндоцитоз • осмос • транспорт ионов (ионные насосы) • экзоцитоз • простая диффузия • облегченная диффузия • транспорт ионов ионофорами • трансцитоз • сопряженный с ионными градиентами транспорт http://biologiemoleculara.usmf.md 20 Типы транспортных белков белки-каналы белки-переносчики • ионные насосы http://biologiemoleculara.usmf.md 21 7 15.09.2014 Транспортные белки переносят вещества через мембрану тремя способами: • унипорт • симпорт • антипорт http://biologiemoleculara.usmf.md 22 Транспорт малых молекул http://biologiemoleculara.usmf.md 23 Осмос - Прохождение воды через полупроницаемую мембрану http://biologiemoleculara.usmf.md 24 8 15.09.2014 Простая диффузия Перенос молекул через бислой по градиенту концентрации Обеспечивает перенос малых и липорастворимых молекул: вода, некоторые газы, этанол, витамин А, глицерол и др. Скорость переноса зависит от: размеров молекул, градиента концентрации и липорастворимости. 25 http://biologiemoleculara.usmf.md Облегченная диффузия Перенос молекул по градиенту концентрации с участием белков-каналов и белковпереносчиков Примеры: транспорт анионов, мочевины, глицерола и других неэлектролитов. I 1 2 3 3 http://biologiemoleculara.usmf.md 26 Активный транспорт ионов и ионные насосы Обеспечивается специальными белками-насосами, которые локализованы в мембране и испытывают конформационные изменения, вызываемые гидролизом АТФ или связыванием ионов http://biologiemoleculara.usmf.md 27 9 15.09.2014 Транспорт макромолекул через мембрану Осуществляется путем образования мембранных пузырьков (в мембранной упаковке) Транспортируемые молекулы локализуются в пузырьках и не смешиваются с другими макромолекулами и органоидами клетки Различают три типа транспорта: - эндоцитоз - экзоцитоз - трансцитоз 28 http://biologiemoleculara.usmf.md 1. Эндоцитоз – перенос макромолекул в клетку Опосредуемый рецепторами эндоцитоз Пиноцитоз Фагоцитоз http://biologiemoleculara.usmf.md 29 Примеры фагоцитоза Полиморфноядерный лейкоцит поглощает бактерию в стадии деления Полиморфноядерный лейкоцит поглощает дрожжевую клетку http://biologiemoleculara.usmf.md 30 10 15.09.2014 2. Экзоцитоз – транспорт макромолекул из клетки во внеклеточное пространство http://biologiemoleculara.usmf.md 31 3. Трансцитоз – проникновение веществ в клетку, транспорт к противоположной мембране и выход из клетки путем экзоцитоза http://biologiemoleculara.usmf.md 32 Клеточные контакты Плотные замыкающие Контакты слипания Проницаемые контакты http://biologiemoleculara.usmf.md 33 11 15.09.2014 Плотные контакты • осуществляются при помощи специальных белков • плотно соединяют 2 мембраны • встречаются в эпителиальных клетках http://biologiemoleculara.usmf.md 34 Контакты слипания Осуществляются при участии элементов цитоскелета (актиновые и промежуточные филаменты) Представлены десмосомами и полудесмосомами Встречаются в эпителиальных клетках http://biologiemoleculara.usmf.md 35 Проницаемые контакты Осуществляются при помощи каналов, образуемых между двумя клетками Представлены синапсами и контактами типа “gap” Встречаются в эмбриональных клетках, в гладкой мускулатуре кишечника и нервной ткани http://biologiemoleculara.usmf.md 36 12 15.09.2014 Межклеточная сигнализация Взаимодействие клеток в многоклеточном организме осуществляется тремя путями: Клетки выделяют сигналы, воспринимаемые другими клетками Клетки несут на поверхности сигналы и требуют контакта с клеткой-мишенью Щелевые контакты http://biologiemoleculara.usmf.md 37 http://biologiemoleculara.usmf.md 38 Цитоскелет 13