Рентгеноструктурный анализ мембран

Одно из самых значительных достижений рентгеноструктурного анализа белков последних лет, которое не может не повлиять на дальнейшее развитие биологии и становление ее новой области -молекулярной биологии клетки, состоит в начавшейся расшифровке трехмерных структур первых мембранных белков. Перед обсуждением полученных здесь результатов целесообразно кратко сообщить о том, что было известно об этих белках до исследования их с помощью рентгеновской дифракции. Если основные структурные особенности биологических мембран определяются молекулами липидного бислоя, то специфические функции мембран выполняются главным образом белками. Они ответственны за процессы превращения энергии, выступают в качестве рецепторов и ферментов, образуют каналы активного и пассивного транспорта молекул и ионов различных веществ через мембраны, охраняют организм от проникновения чужеродных антигенов и стимулируют иммунный ответ клеточного типа. В обычной плазматической мембране белок составляет около 50% ее массы. Однако в некоторых мембранах, например во внутренних мембранах митохондрий и хлоропластов, его содержание поднимается до 75%, а в других, например миелиновой мембране, снижается до 25%. Многие мембранные белки пронизывают липидный бислой насквозь и контактируют с водной средой по обеим сторонам мембраны. Молекулы этих белков, называемых трансмембранными, как и окружающие их молекулы липидов, обладают амфипатическими свойствами, поскольку содержат гидрофобные участки, взаимодействующие внутри бислоя с гидрофобными хвостами липидов, и гидрофильные участки, обращенные к воде с обеих сторон мембраны. Другая группа мембранных белков соприкасается с водой только с одной стороны бислоя [234, 235]. Одни из них погружены только во внешний или во внутренний слой мембраны, другие ассоциированы за счет невалентных взаимодействий с трансмембранными белками, третьи прикреплены к мембране с помощью ковалентно связанных с ними цепей жирных кислот, внедренных в липидный слой. [c.56]

Рентгеноструктурный анализ используют для оценки кристалличности полимера, из которого сформована мембрана. Метод рассеяния рентгеновских лучей под малыми углами может быть использован для оценки размеров пор в мембране. [c.71]

В последние годы появилось много сведений о строении биологических мембран. Важные данные были получены отчасти благодаря биохимическим методам (выделение различных химических соединений из клеточных мембран), рентгеноструктурному анализу, электронному и ядерному магнитному резонансу, спектроскопии, но в основном благодаря применению электронного микроскопа. Клеточные мембраны, такие, как мембрана эритроцита, состоят из примерно равных коли честв липидов и белков. В них присутствует также небольшое количество (несколько процентов) полисахаридов, которые соединяются с полипептидными цепями с образованием гликопротеидов. [c.465]

В то же время существуют неоспоримые аргументы в пользу применения твердотельного ЯМР в биологии величины, отражающие зависимость от направления, которые усредняются за счет быстрых движений в растворителе, содержат весьма важную и часто однозначно интерпретируемую дополнительную информацию о структуре исследуемых веществ. Кроме того, в биологических системах содержатся компоненты, нерастворимые в воде, В основном они образуют надмолекулярные структуры. К ним относятся мембраны, рассмотрение которых будет проведено нами в дальнейшем, волокнистые протеины, строение которых напоминает структуру коллагена. Коллаген является компонентой клеточного остова. К ним относятся также большие системы, состоящие из большого числа отдельных компонент, каждая из которых является водорастворимой, таких, как актомиозиновая система мышечных клеток или фрагментов, входящих в состав сложных вирусов. Эти системы иногда могут кристаллизоваться, и в этом случае, конечно, они могут достаточно эффективно анализироваться с использованием методов рентгеноструктурного анализа. В ряде случаев эти системы можно ориентировать в сильных постоянных магнитных полях за счет наличия у них магнитных дипольных моментов, что существенно упрощает проблемы, возникающие в ЯМР-спектроскопии. [c.144]

Данные электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа, биофизических исследований, а также данные по химическому составу мембран в большей степени согласуются с концепцией слоистой мембраны. [c.378]

Гены, кодирующие несколько вирусных белков слияния, были клонированы и затем использованы Оля трансфекции эукариотических клеток в культуре. Трансфицированные клетки экспрессировали вирусные белки на поверхности мембраны. При кратковременной инкубации при низких pH эти клетки сливались между собой, образуя гигантскую многоядерную клетку. Для наиболее изученного белка слияния из вируса гриппа была определена трехмерная структура методом рентгеноструктурного анализа (см. разд. 8.6.12). Было показано, что при низком pH в белке слияния индуцируются крупные конформационные изменения, приводящие к экспонированию предварительно спрятанной гидрофобной области на поверхность белка. При этом становятся возможными его взаимодействия с липидным бислоем мембраны-мишени. По-видимому, кластер таких гидрофобных областей расположенных в близком соседстве друг с другом в молекуле белка слияния, приводит два липидных бислоя в тесное соприкосновение и дестабилизирует их так что бислои сливаются (рис. 6-87). [c.424]

Ультраструктурная организация мембран дисков рассматривается в настоящее время в рамках мозаичной модели Зингера — Никольсона. Действительно, липиды дисков организованы в виде бислоя. На это указывают данные, полученные методом двойного лучепреломления и рентгеноструктурного анализа. Различные фосфолипиды распределены асимметрично по обе стороны бислоя. Так, фосфатидилэтаноламин преимущественно локализован на внешней, а фосфатидилсерин и фосфатидилхолин — на внутренней стороне мембраны диска. [c.123]

Миелиновая ткань имеет консистенцию жира и для невооруженного глаза белую окраску (как в белом веществе головного мозга). Б световом микроскопе такие волокна при обработке их обычными липидными красителями имеют вид черных структур. С миелином, извлеченным различными приемами фракционирования клетки (рис. 4.6), проведены биохимические исследования. Они показали, что миелин состоит приблизительно на 80% из липидов и на 20% из белка один из основных липидов —холестерол, а такие вещества, как цереброзиды и фосфолипиды, содержатся также в разных тканях и у разных видов животных в разных количествах. Рентгеноструктурный анализ показывает, что миелин состоит из единиц, повторяющихся с периодом около 18 нм. В электронном микроскопе его легко узнать по чередованию светлых и темных слоев с периодом около 18 нм, который, если сделать поправку на сморщивание ткани при обработке, соответствует двойной толщине сжатой плазматической мембраны. [c.101]

Первые сведения о том, что молекулы липидов в биологической мембране образуют бислой, были получены в ходе простых, но элегантных экспериментов, выполненных в 1925 год) Было показано, что липиды из мембран эритроцитов, экстрагированные ацетоном, всплывают на поверхность воды, образуя пленку. Площадь пленки уменьшали с помощью подвижного барьера до тех пор, пока не формировался сплошной мономолекулярный слой. При этом оказалось, что площадь мопослоя примерно в два раза больше первоначальной площади поверхности клеток. Поскольку единственной мембраной эритроцитов является плазматическая мембрана, экспериментаторы заключили, что молекулы липидов в ней должны быть организованы в виде непрерывного бислоя. Это заключение имело глубокое влияние на всю клеточную биологию. В настоящее время наличие липидного бислоя в клеточных мембранах доказано и более тонкими методами. Например, с помощью рентгеноструктурного анализа было продемонстрировано существование липидных бислоев в высокоорганизованных складках клеточных мембран, которые формируют изолирующую миелиповую оболочку, окружающую нервные клетки (см. разд. 19.2.4). О том, что все биологические мембраны содержат липидные бислой- убедительно свидетельствуют и данные электронно-микроскопических исследований при изучении образцов, приготовленных методом замораживания скалывания, оказалось, что все клеточные мембраны могут быть механически расщеплены как раз между двумя липидными монослоями (см. разд. 6.2.6). Самопроизвольное формирование бислоя является особым свойством молекул липидов, которое реализуется даже вне клетки. [c.350]

Рис. 12-32. Современное представление о структуре щелевого контакта, основанное на данных электронной микроскопии и рентгеноструктурного анализа. Показаны соединенные таким контактом плазматические мембраны двух соседних клеток. Через оба липидных бислоя проходят белковые структуры, называемые коннексонами как полагают, каждый коннексон состоит из 6 белковых субъединиц. В результате соединения двух коннексонов образуется канал, связывающий одну клетку с дру10Й.

Дифракционные методы основаны на взаимодействии электромагнитного излучения или частиц с длиной волны, соизмеримой с межатомным расстоянием, и компонентов мембраны. Их используют для определения геометрических параметров структуры типа липидной мезофазы и ее периодичности, толщины бислоя, среднего расстояния между углеводородными цепями. К этим методам относятся рентгеновская дифракция (рентгеноструктурный анализ) и дифракция нейтронов. [c.203]

До сих пор в центре нашего внимания были термодинамические аспекты образования мицелл и двойных слоев. Чтобы получить представление о структуре бислоя на молекулярном уровне и установить ее связь с функциями мембраны, необходимо использовать структурные и кинетические методы, которые позволяют понять особенности упаковки отдельных углеводородных цепей и их динамических свойств. Наиболее ценными методами являются рентгеноструктурный анализ, ЭПР и ЯМР. Результаты, полученные этими методами, позволили построить достаточно детальную модель липидных бислоев, которая лежит в основе наших представлений о функционировании природных биологических мембран. (В гл. 4 описана структура фосфолипидов, о которых пойдет речь ниже.) [c.462]

ДЛЯ быстрого диагностирования индикаторов загрязнения и наличия патогенных организмов. В биохимии мембранные фильтры применяются в качестве пористых подложек при электрофорезе и для связывания нуклеиновых кислот при изучении гибридизации. Они широко используются в клинической практике, в том числе для установления наличия раковых клеток в ткани, при цитологических исследованиях тканевых жидкостей, для приготовления тех или иных лекарственных средств и т. п. В аналитической практике вещества, собранные на фильтре, можно подвергнуть рентгеноструктурному анализу, эмиссионной спектроскопии, микроскопии, гравиметрии или активационному анализу. Мембраны используются во многих аналитических приборах, например в газоанализаторах на кислород, в рН-метрах и электролитическом разделении ионов. В процессах диализа и ультрафильтрации используют по существу те же мембранные фильтры, но с другими размерами пор. Ныне один из самых тонких методов получения высококачественной воды, свободной от ионов, состоит в комбинировании микрофильтрации с обратным осмосом в последнем случае применяют более тонкопористые мембраны. [c.18]

Модель гомогенной мембраны Теорелла-Майера-Сиверса, ставшая теоретической опорой знаменитой монографии Ф. Гельфериха [1], позволила понять многие свойства ионообменных мембран, определяющие поведение мембранной системы в целом проводимость, селективность, сорбция электролита. Однако постепенно стали накапливаться экспериментальные данные, не укладывающиеся в эту простую модель невыполнение соотношений Доннана по сорбции электролита, аномальный вид зависимостей электропроводности и диффузионной проницаемости от концентрации внешнего раствора электролита и другие. В то же время появились различные методы исследования, прямо (рентгеноструктурный анализ, спектроскопические (ЯМР, ЭПР и др.) методы) и косвенно (эталонная порометрия, дифференциальная сканирующая калориметрия и др.) указывающие на структурную неоднородность мембран. Маки и Мире [2] и Глюкауф [3, 4] с разных точек зрения первые попытались количественно объяснить особенности сорбционных и проводящих свойств ионообменных мембран, исходя из представления о неравномерном распределении в них функциональных групп. Впоследствии было предложено большое число структурно-кинетических моделей мембран, рассматривающих неоднородность структуры на разных масштабных уровнях [5-20]. [c.6]

До сих пор не существует четкого представления о морфологии плотных мембран в стеклообразном состоянии. Последние данные, полученные для нескольких целлюлозных пленок с помощью электронной микроскопии, согласуются с представлением о плотной структуре как состоящей из беспорядочно плотно упакованных полусферических субъячеек [21]. Шен и Крстцмар впервые изучили эти глобулярные субъячейки [21] и установили, что они являются слишком маленькими, чтобы включать в себя всю молекулу, и предположили, что отдельная полимерная цепь образует ряд ячеек, сравнимый с нитью гранул. Иех и Гейл [18] обнаружили подобные структуры, названные Кейтом глобулярными кристаллитами [22], в полиэтилентерефталате их диаметр был 75 А, а среднее расстояние между центрами — 125 А. Этим глобулам приписали некий паракристаллический порядок. Когда такие мембраны отжигают при температурах, близких к температуре стеклования (65 °С), глобулы перемещаются относительно друг друга и агрегируют в кластеры диаметром от 5 до 10 глобул. В этот момент с помощью дифракции электронов и Х-лучей регистрируется наличие кристалличности. При длительной термообработке появляются первые симптомы роста сферолитов, которые затем могут быть зафиксированы. Оказывается, что в волокнах глобулы сами ориентируются в ряды, поперечные оси волокна. Отжиг при 154 °С приводит к образованию сферолитов, составленных из ламелей. Холодная вытяжка аморфных пленок (аморфных в том смысле, что они являются прозрачными и в них не обнаруживают кристалличности при рентгеноструктурном анализе) является причиной ориентации глобул. Термообработка при температуре, близкой к температуре плавления, вызывает ориентацию и приводит к образованию глобул с заметно увеличенными размерами. [c.234]

Проведено исследование электрокинетических и структурных свойств мембран из расплавов жирных кислот стеариновой, пальмитиновой, миристиновой и лауриновой и их кальциевых и магниевых солей. Установлено, что вое исследованные мембраны обладают значительной электрохимической активностью, причем мембраны из магниевых солей являются бп,пее активными, чем из кальциевых. Исследование структуры мембран было проведено рпзличными методами рентгеноструктурного анализа, капиллярной конденсации водяных паров, протекаемости по воде и по газу. Полученные образцы являются сплошными твердыми телами, не обладающими заметной капиллярной пористостью. При взаимодействии образцов мембран с водными растворами возникает вторичная нерегулярная пористость за счет микро- и ультрамикротрещин, которая оказывает влияние на электрохимическую активность таких мембран. [c.186]

Этими же экспериментами было показано, что, меняя условия кондиционирования, можно получить многократное увеличение проницаемости, особенно при невысоких температурах разделения. Измерения сорбционной способности кондиционированных мембран и рентгеноструктурные анализы обработанных и необработанных мембран привели авторов к следующим выводам 1) кондиционированные мембраны проявляют ббльшую сорбционную способность при низких температурах, но меньшую температурную зависимость растворимости 2) обработанный полимер незначительно более кристалличен, чем исходный (примерно на 3%) 3) селективность сорбции изомеров ксилола полимером не изменяется при кондиционировании. [c.172]

При сопоставлении данных возрастных изменений жирнокислотного состава сфингомиелинов мозга обнаружена интересная закономерность. Перед миелинизацией в сфингомиелинах белого и серого веществ головного мозга преобладает стеариновая кислота. В ходе миелинизации ее доля уи1еньшается за счет увеличения количества кислот С22—С26, особенно нервоновой. При изучении структуры миелина с помощью рентгеноструктурного анализа было высказано предположение, что устойчивость миелиновой мембраны в значительной степени зависит от наличия в сфинголипидах насыщенных или мононенасыщенпых цепей максимальной длины. [c.340]

Физические и химические свойства белков, Р-ры Б. обладают рядом свойств, характерных для лиофильных коллоидных р-ров. Частицы Б. не проходят через полупроницаемые мембраны, что используется для их очистки от низко-молекулярных соединений диализом. Наличие на поверхности частиц Б. многочисленных полярных групп обусловливает их значительную гидратацию. Так, количество гидратационной воды, связанной с альбуминами и глобулинами, составляет 0,2—0,6 г на 1 г сухого веса Б. В определенных условиях Б. образуют гели (студни). Во многих случаях Б. удается получить в кристаллич. виде. Б. в р-рах седимен-тируют в ультрацентрифугах при ускорении порядка 200 000 константы седиментации (s) Б. находятся в пределах от l-10 i до lOO-lO i сек. Коэфф. диффузии Б. О,МО —10-10 см /сек средний удельный объем 0,75 см г. Эти физико-химич, характеристики используются для определения мол. веса Б., а также степени асимметрии их молекул е/а, где в и а — продольная и поперечная полуоси гидродинамически эквивалентного эллипсоида, приближенно принимаемого за форму молекулы Б. Мол. вес Б. — от 5000 до нескольких миллионов, в/а — от 1 до 200. Для определения мол. весов и размеров молекул Б. широко применяется метод светорассеяния. Мол. веса могут быт1> определены также методом осмометрии, методом исследования монослоев на поверхности жидкой среды. Размеры молекул Б. определяются методом двойного лучепреломления в потоке, измерением коэфф. вращательной диффузии. Макромолекулы некоторых Б. наблюдались в электронном микроскопе. Для изучения структуры Б. широко применяется метод рентгеноструктурного анализа и электронографии. [c.193]

Молекулы родопсина образуют в клеточной мембране плоскую кристаллическую рещетку, подобную двумерному кристаллу. Сочетание методов электронной микроскопии низкой интенсивности и малоуглового рассеяния электронов позволило определить трехмерную структуру белка и его ориентацию в мембране с разрещением 0,7 нм. Последний метод аналогичен рентгеноструктурному анализу, который используется для получепия трехмерных кристаллов растворимых белков. Изучение бактериородопсипа показало, что его молекула состоит из семи а-спиралей (каждая из которых содержит около 25 аминокислотных остатков), плотно упакованных друг с другом (рис. 6-31). Эти спирали пересекают линейный бислой примерно под прямым углом к плоскости мембраны. Весьма возможно, что протоны проходят через мембрану при участии хромофора по сопряженной системе боковьгх цепей а-спиралей, однако детальные механизмы этого процесса еще неизвестны. [c.370]

В гл. 3 шла речь о том, что различные полипептиды ассоциируют, образуя большие мультиферментные комплексы, которые с высокой эффективностью катализируют сложные реакции благодаря кооперативной работе субъединиц. Аналогичные комплексы белков обнаружены и в мембранах. Наиболее изучен среди них бактериальный фотосинтезирующий реакционный центр. Этот белковый комплекс находится в плазматической мембране пурпурных фотосинтезирующих бактерий Rhodopseudomonas viridis. Он использует поглощенную энергию света для создания электрона с высокой энергией, позволяющей ему пересекать мембрану быстрее чем за наносекунду. Затем электрон переходит к другим переносчикам электронов, находящимся в мембране, которые используют часть энергии, высвобождаемой в процессе электронного транспорта для синтеза АТР в цитозоле. Реакционный центр построен из четырех различных полипептидов L, М, Н и цитохрома. Для изучения трехмерной пространственной структуры этот комплекс был солюбилизирован в растворе детергента, закристаллизован в виде комплекса белков с детергентом и изучен методом рентгеноструктурного анализа. Как оказалось, реакционный центр содержит четыре молекулы хлорофилла и восемь других коферментов, переносящих электроны. В гл. 7 мы будем говорить о том, что для понимания фотосинтеза очень важным оказалось установление точного положения каждого из коферментов в комплексе. Не мепее значимым (в большой степени относящимся к теме данной главы) событием стало выяснение организации четырех белковых субъединиц в трансмембранном комплексе. Субъединицы L и М гомологичны и состоят каждая из пяти а-спиралей, пронизывающих липидный бислой плазматической мембраны (рис. 6-32). Эти две субъединицы образуют гетеродимер, представляющий собой ядро реак- [c.371]

В последнее время получены и более прямые доказательства индукции светом структурных перестроек в мембранах дисков наружных сегментов палочек. Особенно показательны в этом отношении данные электронномикроскопической криофрактографии, полученные Абра-хамсоном с сотр. Установлено, что распределение и количество внутримембранных частиц на сколах сильно изменяется у обесцвеченных образцов мембран. Аналогичный вывод следует и из результатов проведенного Вашингтоном рентгеноструктурного анализа, показавшего, что свет изменяет плавучесть родопсина в жидком липидном бислое в обесцвеченном состоянии макромолекулы родопсина как бы погружаются в липидную фазу, в темповом — всплывают. Эти эксперименты послужили толчком для исследования структурного состояния липидной фазы в темновых и обесцвеченных мембранах дисков. Однако существенных изменений текучести липидной фазы в ходе индуцированной светом структурной перестройки обнаружить не удалось. Так, было показано, что параметр упорядоченности, определенный для спин-меченых в 6, 10 и 16-м положениях стеариновых кислот (ЭПР-зонды), и микровязкость гидрофобного ядра мембраны (гидрофобный флуоресцентный зонд 1,6-дифенил-1, 3, 5-гексатриен) остаются после обесцвечивания мембран неизменными. Эти результаты свидетельствуют о том, что в индуцированную светом структурную перестройку мембран дисков вовлечена преимущественно не липидный, а белковый компонент мембраны. По-видимому, в основе структурной перестройки лежат изменения белок-липидных и белок-белковых взаимодействий в поверхностных слоях мембраны. [c.139]

Завершая краткое рассмотрение результатов рентгеноструктурного анализа простагландин-Нз-синтазы, следует отметить, что значение этой работы, как первого исследования трехмерной структуры мембранного фермента, заключается не только в самих экспериментальных фактах, впервые ставших известными, ценность их очевидна. Не меньшее ее значение связано с влиянием полученных данных на постановку вопросов, на качественно ином, более высоком уровне. Поиски решений таких важных вопросов как встраивание ферментов в мембраны, функции ЕОР-подобного модуля, конформационные и химические аспекты каталитических актов, совершаемых в циклооксидазных и пероксидазных активных центрах и ряда других, представляющих общий интерес, теперь могут опираться на хотя и не в полной мере достаточные, но конкретные количественные структурные данные. [c.66]

Для полной расшифровки механизма действия мембранного белка очень важно знать его первичную структуру и расположение его частей в мембране. Бактериородопсин был первым белком, генерирующим Д яН+, для которого были полностью установлены первичная структура и локализация его фрагментов в мембране. Этот белок расположен в специализированных областях цитоплазматической ме.мбраны пурпурных бактерий, в так называемых пурпурных бляшках. Кроме этого он обладает свойством образовывать в мембране Н. halobium тримеры, причем каждый тример окружен шестью другими так, что образуется правильная гексогональная решетка, и мембрана пурпурных бактерий может рассматриваться как естественный двумерный кристалл. Эти особенности бактериородопсина позволили Р. Хендерсону и П. Ануин в 1975 г. с помощью рентгеноструктурного анализа построить молекулярную модель белка, изображенную на рис. 44. Семь а-спиралей пересекают мембрану, образуя замкнутую группу колонн высотой около 3,5 нм (рис. 44). [c.122]

На основании электронио-мнкроскопического и рентгеноструктурного анализа возникло представление о том, что плазматическая мембрана состоит из трех слоев внутренний слой образован двумя рядами молекул липидов наружные слои — белковые, в них молекулы расположены в один ряд. Другие методы исследования способствовали формированию иных представлений о строении мембраны. Так возникла мозаичная модель, согласно которой глобулы белка располагаются в составе липидов. Есть данные о существовании в мембране протонных и ионных насосов, ферментов и рецепторов. [c.121]

Калориметрическим методом и методом ядерного магнитного резонанса была выявлена в мембранах связанная вода, а рентгеноструктурный анализ позволил установить, при каком содержании воды в мембране сохраняется целостность ее липопротеидной структуры. Следует иметь в виду, что еще некоторое количество воды удерживается относительно слабыми связями в порах и в непосредственной близости от поверхности мембраны. [c.35]

На рис. 22 приведена схема, иллюстрирующая структурнофункциональные характеристики реакционных центров Rps. viridis. Расстояния между редокс-группами соответствуют данным рентгеноструктурного анализа. Поверхности мембраны проведены достаточно условно, поскольку точных сведений по этому поводу пока нет. Вследствие этого нельзя ответить, например, на вопрос, почему перенос Н+ от цитоплазматической стороны мембраны к KoQ дает всего лишь 5% общего А ф то ли путь протона (из воды к KoQ) короче, чем путь электрона (от цитохрома с к KoQ), то ли Н+ переносится через менее гидрофобную часть комплекса. Вероятнее всего играют роль оба эти фактора. Именно такова, по-видимому, ситуация на тех этапах, где переносится электрон. [c.58]

При изучении различных клеток животных, растений и бактерий всегда обнаруживается, что клеточные органоиды имеют в основе своей мембранные структуры. Они характерны для эндоплазматической сети, комплекса Гольджи, оболочек и крист митохондрий, пластид, ядерной оболочки и клеточной мембраны. По современным представлениям элементарная мембрана является универсальной структурной единицей клеточных органоидов. Как показали химические исследования, рентгеноструктурный анализ, а также изучение клеток с помощью электронного микроскопа, элементарная мембрана (рис. 10) состоит из трех слоев. Толщина каждого слоя около 25 А. Оба наружных слоя состоят из плотно прилегающих друг к другу, лежащих в один ряд белковых молекул, часть которых обладает ферментативными свойствами Средний слой составляют два ряда липидных молекул. Каждая молекула липида имеет две части водорастворимую концевую группу (глицерин и фосфатная группа) и водонерастворимую концевую группу (жирные кислоты). В клеточных мембранах липидные молекулы располагаются воднонерастворимыми концами друг к другу, а. водорастворимым концами направлены наружу, к белковым слоям. [c.31]

Как отмечено выше, центральную роль в осуществлении фотосинтеза играет трансформация энергии света в разность потенциалов мембраны фотосинтетического центра и сопряженный с этим синтез АТФ. Недавно, используя методы спектроскопии, рентгеноструктурного анализа и молекулярной генетики, удалось получить детальную картину событий, происходящих при фотосинтезе и выявить пространственное расположение и роль белков и пигментов, участвующих в этом процессе. За эту работу немецкие ученые Р. Хубер, И. Дайзенхофер и X. Михель удостоены Нобелевской премии 1988 г. [c.361]

Рис. 14-15. Модель щелевого контакта по данным биохимических исследований, электронной ми1фоскопии и рентгеноструктурного анализа. Показаны соединенные таким контактом плазматические мембраны двух соседних клеток. Через оба липидных бислоя проходят белковые структуры, называемые конпексоналш как полагают, каждый коннексон состоит из шести идентичных белковых субьединиц. В результате соединения двух коннексонов образуется непрерывный водный канал, соединяющий одну клетку с другой.

Как мы видели на примерах переносчиков кислорода и ферментов, описанных в предыдущих главах, рентгеноструктурный анализ является надежным методом изучения трехмерной структуры растворимых белков. Применим ли рентгеноструктурный анализ к мембранным белкам Трудность заключается в том, что до сих пор не удавалось получить интегральных белков мембраны в виде трехмерных кристаллов. Однако некоторые мембранные белки образуют правильную решетку в плоскости мембраны, т.е. двумерные кристаллы. Структурный анализ этих кристаллоидных форм удается осуществить с помощью электронной микроскопии в частности, такое исследование было с успехом проведено на пурпурной мембране НаЬЬасгепит /1а/оЬшт-бактерии, обитающей в соленой среде. Пурпурная мембрана-это специализированная область клеточной мембраны, содержащая бактериородопсин-белок массой 25 кДа, который превращает энергию света в трансмембранный протонный градиент, используемый для синтеза АТР (разд. 19.21). Были получены кристаллоиды в виде листка, или диска, диаметром до 1 мкм. Благодаря тому что в каждом из них содержалось около 20 ООО молекул бактериородопсина, можно было получить изображение, используя очень слабый пучок электронов и тем самым сводя к минимуму радиационные повреждения. Кроме того, для получения изображения с высокой степенью разрешения можно было брать неокрашенные препараты. Одно электронно-микроскопическое изображение кристаллоидного листка пур- [c.221]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология