Свойства мембранных белков

Свойства мембранных белков:

  • • могут перемещаться вдоль мембраны, концентрироваться в определенных районах, — это явление, получившее название кэппинг (от англ, cap — шапочка), играет важную роль в функционировании ряда клеточных и тканевых систем организма;
  • • могут вращаться вокруг своей оси;
  • • могут переворачиваться (англ, flip-flop) — это свойство интегральных белков мембраны имеет значение в транспортных процессах клетки;
  • 3) липидная основа мембраны обладает свойствами жидкости (типа жидкого масла) и может менять свою плотность. Вязкость мембраны зависит от состава липидов и температуры. В связи с этим, мембранные белки и сами липиды могут свободно двигаться по мембране и внутри ее. Это очень важное свойство, благодаря которому мембрана выполняет множество функций.

Липиды представляют собой обширную группу химических соединений, которая объединяет разные по строению вещества (жиры, воска, стерины), но обладающие одним общим свойством — гидро- фобностью. Характерным примером гидрофобной молекулы является триацилглицерин или триацилглицерид — производные трехатомного спирта глицерина и жирных кислот. Наиболее распространенными липидами клеточных мембран являются: фосфолипиды, сфинголипиды, холестерол, гликолипиды и ганглиозиды. Общим для всех мембранных липидов является наличие гидрофильных «головок» и гидрофобных хвостов». Фосфолипиды составляют основу липидных слоев мембраны и располагаются в два слоя, в которых их полярные головки обращены к водной среде — межклеточной жидкости и цитоплазме, а неполярные хвосты образуют внутренний слой мембраны. Гликолипиды имеют углеводные цепочки (в основном из сахаров — галактозы и глюкозы) и всегда располагаются во внешнем липидном слое плазматической мембраны, а их углеводный фрагмент входит в состав надмембранных структур клетки. Ганглиозиды (одна из разновидностей гликолипидов) играют ключевую роль в межклеточном взаимодействии, во многом определяя принадлежность клеток к определенной их разновидности и даже конкретному организму. Важнейшим компонентом липидных слоев мембраны является холестерол. Гидрофильный участок молекулы холестерола взаимодействует с полярной головкой мембранного фосфолипида, а его гидрофобная углеводородная цепь располагается между гидрофобными хвостами фосфолипидов. Холестерол в клетках эукариот обеспечивает эластичность и механическую устойчивость мембраны. В мембранах эубактерий и архей холестерола нет.

Состав липидов в наружном и внутренних слоях билипидного слоя различен, как и различен он в мембранах разных клеток. Также различен состав липидов в мембранах одной клетки (рис. 3.2). Липиды способны перемещаться по мембране горизонтально, вращаться вокруг своей оси и переходить из одного слоя в другой (правда, последнее происходит редко).

Сравнительные диаграммы липидного состава некоторых клеточных мембран. Содержание холестерола (ХОЛ) дано в отношении к суммарному количеству фосфолипидов (ФЛ). Обозначения липидов

Рис. 3.2. Сравнительные диаграммы липидного состава некоторых клеточных мембран. Содержание холестерола (ХОЛ) дано в отношении к суммарному количеству фосфолипидов (ФЛ). Обозначения липидов:

КЛ — кардиолипин; СМ — сфингомиелин; ФИ — фосфатидилинозитол; ФС — фосфатидилсерин; ФХ — фосфатидилхолин; ФЭ — фосфатидилэтаноламин; Хол — холестерол; Ост — остальные липиды; по оси X — различные липиды мембраны, по оси Y — относительное количество определенных липидов в мембранах

В эндоплазматическом ретикулуме (ЭПР) синтезируются глицеро- фосфолипиды, жиры, холестерол и церамиды. Аппарат Гольджи является «поставщиком» сфингомиелина и сложных гликосфинголипидов. Около половины липидов митохондрий — фосфатидилэтаноламины (ФЭ), фосфатидная кислота (ФК) и кардиолипин (КЛ) — синтезируется этими органеллами автономно, что вместе с типично «бактериальным» липидным составом их мембран говорит в пользу симбиотической теории происхождения эукариотической клетки.

Способность липидов и белков перемещаться по мембране горизонтально лежит в основе формирования интересных мембранных образований — мембранных или липидных рафтов (англ, raft — плот). Липидные рафты — это маленькие (10—200 нм), гетерогенные и очень динамичные липидно-белковые мембранные скопления (кластеры или домены, рис. 3.3). Отдельные рафты могут объединяться друг с другом за счет белок-белковых и белок-липидных взаимодействий, формируя более крупные «рафтовые платформы».

Схема строения липидного рафта

Рис. 3.3. Схема строения липидного рафта:

1 — мембрана вне рафта; 2 — липидный рафт; 3 — трансмембранный белок, ассоциированный с рафтом; 4 — мембранный белок вне рафта; 5 — гликолипиды и протеогликаны в рафтовой зоне; 6 — заякоренный периферический белок; 7 —

холестерин; 8 — гликолипид

Липидные рафты содержат в 3—5 раз больше холестерола, чем окружающий их участок мембраны. Кроме того, они обогащены сфин- голипидами, содержание которых в липидных рафтах обычно на 50 % превышает таковое в плазматической мембране. Липидные рафты участвуют во многих важных процессах в клетке: служат местом концентрации сигнальных белков для усиления передачи сигнала внутрь клетки; защищают рецепторные комплексы от действия ферментов; способствуют структурным перестройкам мембраны; обеспечивают везикулярный и ионный транспорт. С другой стороны, они служат местом для проникновения вирусов (в том числе и вируса СПИДа) в клетки организма;

  • 4) мембраны большинства внутриклеточных мембранных органоидов сходны по строению с наружной плазматической мембраной;
  • 5) несмотря на общность строения мембран всех клеток, состав белков и липидов в мембранах различных видов клеток и клеточных органоидов различен. Различен также состав наружного и внутреннего липидных слоев. Представление об этих отличиях дает таблица состава и соотношение основных компонентов наиболее типичных мембран про- и эукариотических клеток (табл. 3.1).

Таблица 3.1

Состав и соотношения основных компонентов мембран разных клеток

Тип мембраны

Белок / липидное отношение

Доля от общего количества липидов в мембране, %

Фосфо

липиды

Гликоли

пиды

Холесте-

рол

Другие

Плазматическая мембрана животной клетки

1,1

65,0

3,0

25,0

7,0

Плазматическая мембрана растительной клетки

0,7

32,0

16,0

33,0

19,0

Бактериальная

мембрана

2,5

90,0

10,0

Мембрана эндоплазматического ретикулума

1,5

90,0

8,0

2,0

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >