Физиология  биологических мембран

Физиология  биологических мембран

 Биологические мембраны- функционально активные поверхностные структуры толщиной в несколько молекулярных слоев, ограничивающие цитоплазму и большинство органелл клетки.

  • Состав М.б. зависит от их типа и функций, однако основными составляющими являются
  • Липиды
  • Белки
  • Углеводы
  • Липиды.

В составе М.б. обнаружены липиды трех классов: фосфолипиды, гликолипиды и стероиды.

В составе М.б. обнаружены липиды трех классов: фосфолипиды, гликолипиды и стероиды.

Фосфолипиды

Основную структурную роль в мембранах играют фосфолипиды. Они обладают выраженной способностью формировать двухслойные структуры (бислои) при смешивании с водой. молекулы которых состоят из гидрофильной части — «головки» и гидрофобной части — «хвоста». В водной среде фосфолипиды бислоя расположены таким образом, что жирно-кислотные остатки обращены внутрь бислоя , а гидрофильные «головки» — наружу.

  • Гликолипиды несут разнообразные функции: отвечают за рецепцию некоторых биологически активных веществ, участвуют в дифференцировке ткани, определяют видовую специфичность.
  • Стероиды — представлены в основном холестерином .Холестерин в составе М.б. играет роль модификатора бислоя, придавая ему определенную жесткость за счет увеличения плотности «упаковки» молекул фосфолипидов
  • Белки биологических мембран разнообразны.
  • Белки могут взаимодействовать с липидным бислоем за счет электростатических и межмолекулярных сил. Белки  которык находятся на наружной поверхности внутренней мембраны митохондрий называются периферическими. Для других белков, получивших название интегральных, одна или несколько полипептидных цепей погруженные в бислои .
  • Молекулы белков, находятся в динамическом состоянии, также характерна вращательная, латеральная и вертикальная подвижность
  • Белки мембран выполняют три основные функции: каталитическую (ферменты), рецепторную и структурную.
  • Углеводные цепи белков представляют собой олиго- или полисахаридные структуры, в состав которых входят глюкоза, галактоза, нейраминовая кислота, фукоза и манноза. Углеводные компоненты М.б. открываются в основном во внеклеточную среду, образуя на поверхности клеточных мембран множество ветвистых образований, являющихся фрагментами гликолипидов или гликопротеидов.
  • Их функции:
  • Контроль за межклеточным взаимодействием
  • поддержанием иммунного статуса клетки
  • обеспечением стабильности белковых молекул в М.б
  • Барьерная функция.
  • Способность генерировать биоэлектрические потенциалы и проводить возбуждение.
  • Способность генерировать биоэлектрические потенциалы и проводить возбуждение.
  • Процессы трансформации и запасания энергии
  • Клеточная рецепция и межклеточные взаимодействия..
  • Метаболические функции
  • Существует несколько механизмов транспорта веществ через мембрану.
  • Диффузия —проникновение веществ через мембрану по градиенту концентрации {из области, где их концентрация выше, в область, где их концентрация ниже) осуществляется при участии белков мембраны,, либо при участии липидной фазы .
  • При облегченной диффузии специальные мембранные белки-переносчики избирательно связываются с тем или иным ионом и переносят их через мембрану по градиенту концентрации.
  • Активный транспорт сопряжен с затратами энергии и служит для переноса веществ против их градиента концентрации. Он осуществляется специальными белками-переносчиками, ионные насосы.
  • Пассивный перенос может осуществляться путем простой диффузии через липидный бислои мембраны, а также через специализированные образования — каналы
  • Ионные каналы (ИК) клеточной мембраны имеют огромное значение для жизни клеток. Они обеспечивают обмен клетки с окружающей средой, ими поддерживаются процессы возбуждения и торможения в нервной системе и мышцах, обеспечивают восприятие клеткой внешних сигналов и передачу возбуждения на другие клетки. Обобщая, можно сказать, что почти все важнейшие физиологические процессы начинаются с ионных каналов!
  • Итак, ионный канал (ИК) – это сложный интегральный белок, образующий в мембране пору для обмена клетки с окружающей средой ионами K+, Na+, H+, Ca2+, Cl- и водой и способный изменять свою проницаемость.
  • Итак, ионный канал (ИК) – это сложный интегральный белок, образующий в мембране пору для обмена клетки с окружающей средой ионами K+, Na+, H+, Ca2+, Cl- и водой и способный изменять свою проницаемость.
  • Каналы представляют собой липопротеиновые структуры, пронизывающие мембраны. Они служат для переноса определенных ионов и могут находиться в открытом или закрытом состоянии.

Ионные каналы  подразделяются:

  • По избирательности:
  • а) Селективные, т.е. специфические.
  • б) Малоселективные, неспецифические.
  • По характеру пропускаемых ионов:
  • а) калиевые
  • б) натриевые
  • в) кальциевые
  • г) хлорные
  • По скорости инактивации, т.е. закрывания:
  • а) быстроинактивирующиеся, т.е. быстро переходящие в закрытое состояние.
  • б) медленноинактирующиеся.
  • По механизмам открывания:
  • а) потенциалзависимые
  • б) хемозависимые

Строение ионных каналов

  • В настоящее время установлено, что ионные каналы имеют следующее строение:
  • Селективный фильтр, расположенный в устье канала. Он обеспечивает прохождение через канал строго определенных ионов.
  • Активационные ворота, которые открываются при определенном уровне мембранного потенциала или действии соответствующего ФАВ. Активационные ворота потенциалзависимых каналов имеется сенсор, который открывает их на определенном уровне МП.
  • Инактивационные ворота, обеспечивающие закрывание канала и прекращение проведения ионов по каналу на определенном уровне МП.
  • Неспецифические ионные каналы не имеют ворот.
  • Селективные ионные каналы могут находиться в трех состояниях, которые определяются положением активационных (м) и инактивационных (h) ворот (рис):
  • Закрытом, когда активационные закрыты, а инактивационные открыты.
  • Активированном
  • Инактивированном.

Виды ионных каналов по функциональной классификации:

  • Неуправляемые (независимые).  Они находятся в постоянно открытом состоянии и обеспечивают постоянный ионный ток через открытую пору канала как в клетку, так и из клетки. Процесс перемещения ионов через такие ИК идёт пассивно за счёт диффузии под действием химических сил (по градиенту их концентрации) и/или электрических сил.
  • Примеры: калиевые каналы утечки (они участвуют в формировании нервными клетками мембранного потенциала покоя), эпителиальные натриевые каналы ENaCs (они обеспечивают обратное всасывание ионов натрия в почках, прямой кишке, лёгких, потовых железах и пр., также обеспечивают восприятии солёного вкуса вкусовыми рецепторами во рту).
  • Потенциал-управляемые (потенциал-чувствительные, потенциал-зависимые, voltage-gated). Они открываются под действием сдвига электрического потенциала мембраны, превышающего критический уровень деполяризации. Поэтому при достижении определённого порогового уровня деполяризации мембраны они открываются, а при обратном снижении уровня деполяризации -оказываются закрытыми . Именно такого типа потенциал-управляемые натриевые ИК обеспечивают перемещение нервного импульса по мембране нейрона.

Примеры: тетродотоксин-чувствительные натриевые каналы, потенциал-активируемые К-каналы, кальциевые каналы пресинаптических окончаний аксонов

  • Совместно- управляемые (NMDA-рецепторно-канальный комплекс). Они открываются одновременно как лигандами, так и определённым электрическим потенциалом мембраны. Можно сказать, что у них двойное управление.
  • Пример: NMDA-рецепторно-канальный комплекс, имеющий сложную систему управления, влючающую в себя 8 рецепторных участков-сайтов, с которыми могут связываться различные лиганды.
  • Стимул-управляемые (механочувствительные, механосенситивные, стретч-активируемые,  stretch-activated, протон-активируемые).
    Они открываются под воздействием специфичного и адекватного для них стимула (раздражителя). Такие каналы обеспечивают сенсорное восприятие и располагаются в мембране сенсорных рецепторов.
  • Пример: механочувствительные ИК рецепторных волосковых  клеток, обеспечивающих слуховое восприятие.
  • «Энерго-управляемые транспортёры» (ионные насосы, ионные помпы, ионные обменники, транспортёры). Это особая группа динамичных пор, проводящих ионы через мембрану, которые формально не относятся к ИК. Их деятельность обеспечивается энергией расщепления АТФ. Они представлены мембранными ферментными белками АТФазами, которые активно протаскивают через себя ионы, используя для этого энергию расщепления АТФ, и обеспечивают активный транспорт ионов через мембрану даже против их градиента концентрации.
  • Примеры: натрий-калиевый насос, протонный насос, кальциевый насос.

Заключение

  • Биологические мембраны имеются во всех клетках. Их значение определяется важностью функций, которые они выполняют в процессе нормальной жизнедеятельности, а также многообразием заболеваний и патологических состояний, возникающих при различных нарушениях мембранных функций и проявляющихся практически на всех уровнях организации — от клетки и субклеточных систем до тканей, органов и организма в целом.

Қажетті материалды таппадың ба? Онда KazMedic авторларына тапсырыс бер

Физиология  биологических мембран

error: Материал көшіруге болмайды!