Мембранные белки диффузия

Динамическое состояние липидного бислоя, являющееся основой функционирования мембраны, определяется целым рядом факторов вращательной и латеральной диффузией отдельных молекул фосфолипидов, подвижностью их углеводородных цепей, транс-гош-изомеризацией остатков жирных кислот. Лабильность мембранных белков, в свою очередь, зависит от фазового состояния и вязкости липидного матрикса мембраны. С помощью метода ЭПР показано, что для молекул фосфолипидов в мембранах характерны движения двух типов [c.22]

Простая диффузия происходит без участия мембранного белка. Скорость простой диффузии хорошо описывается обычными законами диффузии для веществ, растворимых в липидном бислое она прямо пропорциональна степени гидрофобности молекулы, т. е. ее жирорастворимости, а также градиенту концентрации. Механизм диффузии водорастворимых веществ менее изучен. Перенос вещества через липидный бислой, например таких соединений, как этанол, возможен через временные поры в мембране, образованные разрывами в липидном слое при движении мембранных липидов. По механизму простой диффузии осуществляется трансмембранный перенос газов (например, [c.308]

Облегченная диффузия, в отличие от простой диффузии, облегчена участием в этом процессе специфических мембранных белков. Следовательно, облегченная диффузия — это диффузионный процесс, сопряженный с химической реакцией взаимодействия транспортируемого вещества с белком-пере-носчиком. Этот процесс специфичен и протекает с более высокой скоростью, чем простая диффузия. [c.309]

Липиды, входящие в состав мембранного бислоя, не закреплены жестко, а непрерывно меняются местами. Перемещения липидных молекул бывают двух типов 1) в пределах своего монослоя (латеральная диффузия) и 2) путем перестановки двух липидных молекул, противостоящих друг другу в двух монослоях ( флип-флоп ). При латеральной диффузии молекулы липидов претерпевают миллионы перестановок в секунду, а скорость ее составляет 5—10 мкм/с. Перестановки молекул липидов из одного монослоя в другой происходят значительно реже, но могут ускоряться мембранными белками. [c.14]

Простая диффузия ионов происходит через поры в мембране, называемые ионными каналами, которые образованы мембранными белками. Путем простой диффузии переносятся вода, неорганические ионы и некоторые сходные с липидами соединения. [c.109]

Белки перемещаются в плоскости мембраны. Объемное антитело, присоединенное к наружной части Са -транспортирующей АТРазы, не препятствует перемещению ионов кальция, что указывает на то, что для транслокации Са + не требуется поворота белка вокруг оси, параллельной поверхности мембраны [707]. По-видимому, это общее правило для мембранных белков. С другой стороны, белки способны поворачиваться [708] и перемещаться в боковых направлениях в пределах плоскости мембран реальная степень подвижности зависит от физико-химических свойств мембраны и от направляющего действия белковых контактов с обеими поверхностями мембраны. Диффузия по горизонтали важна для взаимодействий между элементами многокомпонентной, связанной с мембраной системы, поскольку функционально связанные мембранные белки не всегда находятся в физическом контакте друг с другом [709, 710]. [c.268]

Динамичность мембран. Липидный бислой представляет собой жидкость, в которой отдельные молекулы липидов способны быстро диффундировать в пределах своего монослоя. Отдельные молекулы мембранных липидов и белков способны свободно перемещаться в мембране, т.е. они сохраняют способность к диффузии. Так, молекулы липидов с высокой скоростью перемещаются в плоскости мембраны латеральная диффузия) на расстояние 2 мкм (длина клетки) за 1 секунду. Они легко меняются местами со своими соседями в пределах одного монослоя примерно 10 раз в секунду. Молекулы белков, так же как и липидов, способны к латеральной диффузии, однако, скорость их диффузии в несколько раз ниже, чем молекул липидов. Перемещение мембранных белков в латеральной плоскости может быть ограничено вследствие притяжения между функционально связанными белками и образования кластеров, что в конечном итоге приводит к их мозаичному распределению в липидном слое. [c.36]

Простая диффузия происходит без участия мембранного белка за счет тепловых процессов - тепловой и физической диффузии. Скорость простой диффузии хорошо описывается обычными законами диффузии для веществ растворимых в липидном бислое она прямо пропорциональна степени гидрофобности молекулы, а также градиенту концентрации. [c.47]

Константы латеральной диффузии мембранных белков [c.25]

В приложении понятий теории перколяции к описанию биологических мембран перколяционный кластер может представлять собой непрерывный путь для диффузии мембранных белков. В таком случае при уменьшении доли пространства, доступного для перемещения белков, ниже порогового, Жс, перколяционный кластер разбивается на мелкие кластеры, не связанные между собой, и, как следствие, диффузия на большие расстояния (в скелете перколяционного кластера) становится невозможной. [c.269]

Как мы уже говорили, асимметричное распределение мембранных белков между внутренней и внешней сторонами мембраны достаточно стабильно, спонтанное перемещение белков через мембрану происходит исключительно редко, а, следовательно, в основе облегченной диффузии, по-видимому, не может лежать трансмембранное перемещение бел-ков-переносчиков исключение составляют ионофоры, присутствующие в мембранах бактериальных клеток. [c.140]

При облегченной диффузии поступление веществ в клетку осуществляется с помощью специфических мембранных переносчиков. Это мембранные белки, имеющие общее название пер- [c.58]

Результаты таких экспериментов позволяют предполагать, что некоторые, но не все, мембранные белки обладают высокой подвижностью и подвергаются как горизонтальному, так и вращательному перемещению в бислое. Однако прямых доказательств диффузии белков в пределах бислоя еще не получено. [c.76]

Наличие холестерина в мембранах уменьшает подвижность цепей жирных кислот, снижает возможность латеральной диффузии липидов и белков и поэтому может влиять на функции мембранных белков. [c.97]

А. Используя это уравнение, определите, какая из измеренных для мембранных белков скоростей диффузии (10 , 10 или 10 см /с) достаточна для сохранения их равномерного распределения в плазматической мембране. [c.55]

Б. К чему приведет снижение скорости диффузии мембранного белка, вызванное объединением молекул в большие агрегаты за счет перекрестного взаимодействия со специфичными антителами [c.55]

Таким образом, скорость диффузии 10 см /с достаточна, чтобы сохранить почти равномерное распределение мембранного белка, тогда как более низкие скорости не приводят к такому эффекту. При подобных расчетах используются определенные допущения, которые могут быть подвергнуты сомнению, тем не менее на основе этих расчетов можно ставить вопросы относительно того, с какой точностью разные экспериментальные методы позволяют измерять скорости диффузии белков. Эти нерешенные пока вопросы служат источником разногласий в данной области, их разрешение даст ценную информацию по вопросу о динамике мембран. [c.318]

Двойной липидный слой имеет жидкокристаллическую структуру положение молекул липидов упорядочено, однако они сохраняют способность к диффузии в пределах слоя параллельно поверхности мембраны (латеральная диффузия). Иначе говоря, липидный слой ведет себя как двумерная жидкость. Молекулы белков также способны к латеральной диффузии они как бы плавают в липидном слое. Однако размеры молекул белков ограничивают скорость их диффузии кроме того, во многих мембранах белки расположены достаточно тесно (занимают половину, а то и всей площади поверхности мембраны). Что касается поперечной диффузии в мембранах, то она возможна лишь в ограниченных размерах. [c.205]

Внутримол. динамика мембранных белков изучена меньше, чем липидов. Известно лишь, что боковые заместители на тех участках полипептидной цепи, к-рые погружены в липидный бислой, в значит, мере иммобилизованы. Мн. мембранные белки способны легко диффундировать вдоль мембраны и обладают довольно высокой вращат. подвижностью. Но даже в случае самых подвижных белков измеряемые коэф. диффузии примерно на порядок ниже, чем для липидных молекул. Времена вращат. релаксации для интегральных белков лежат в диапазоне от 20 до 500 мкс, а коэф. латеральной диффузии (вдоль бислоя) варьирует от 7-10 до 10 см -с . [c.30]

Цикл медиатора 1) синтез, 2) поглошение везикулами 3) если первое и второе происходят в перикарионе, то экзо-плазматический транспорт к нервным окончаниям, 4) пресинаптическое высвобождение при деполяризации в синаптическую-щель (экзоцитоз), 5) диффузия к постсинаптической мембране, 6) узнавание и связывание специфическим рецептором, например мембранным белком (чтобы включился воротной механизм постсинаптической мембраны), 7) инактивация. [c.238]

Облегченная диффузия осуществляется при участии мембранных пор, генерирующих ион-проводящие пути, ионофоров-пепти-дов, формирующих ионные каналы (например, декалептиды— антаманид у базидиомицетов, грамицидин С у некоторых бацилл и др ), интегральных и периферических мембранных белков, действующих взаимосвязанно (например, пермеазы и др ) [c.267]

В многоклеточных организмах протоплазма разделена на клетки мембранами. Поэтому диффузия веществ через мембраны играет в биологии чрезвычайно большую роль. По ряду причин сравнение скоростей диффузии различных веществ (и даже отдельного вещества) через различные мембраны по коэффициентам диффузии невозможно. Мембраны, окружающие протоплазму (плазматические мембраны), состоят из белков п липоидов и обладают сложной структурой. Толщину их точно определить невозможно. Однако проницаемость различных веществ через мембраны разного рода в организ.мах связана с диффузией и имеет очень большое значение. [c.184]

В 1979 г, было показано, что белки плазматической мембраны способны к вращательной диффузии - поворотам вокруг оси, перпендикулярной плоскости бислоя, и самопроизвосльному передвижению вдоль плоскости самой мембраны, что получило название "латеральной диффузии". Однако белки не могут совершать так называемые флип-флопы, т.е. перевертываться и перескакивать с одной стороны бислоя на другую. Латеральная диффузия позволяет мембранным белкам совершать перемещения по мембране и взаимодействовать между собой, а также обеспечивает распространение мембранных компонентов из мест их синтеза в другие области клеток. Текучая структура липидного бислоя дает возможность мембранам сливаться, не утрачивая способности к регуляции их проницаемости и реализации специфических функций. [c.56]

Эту же технику использовали для изучения мембранных белков, не содержащих хромофоров. Вначале к таким белкам присоединяли флуоресцентные лиганды. Обычно для этой цели брали флуоресцентно меченные моновалентные антитела (т. е. фрагменты антител с одним участком связывания антигена и. следовательно, неспособных к сшиванию соседних молекул). Затем эти привязанные лиганды обесцвечивали лазерным лучом, после чего измеряли время, необходимое для того, чтобы мембранные белки, несущие необесцвеченные антитела, переместились путем диффузии в обесцвеченную область (рис. 6-35). Измеренные таким образом скорости диффузии различных гликопротеинов плазматической мембраны обычно оказывались по крайней мере в 5-50 раз меньше, чем у молекул родопсина. Относительно низкие скорости диффузии не являются свойством, внутренне присущим иидивидуаль- [c.374]

Значительным щагом вперед в понимании структуры и функции мембран следует считать осознание того, что биологические мембраны -это двумерные жидкости. Однако ясно, что представление о мембране как о липидном море, в котором свободно плавают белки, оказалось сильно упрощенным. Многие клетки обладают способностью удерживать мембранные белки в специфических доменах в непрерывном липидном бислое. Например, в эпителиальных клетках, выстилающих кишечник или почечные канальцы, некоторые ферменты плазматической мембраны и транспортные белки располагаются только на апикальной поверхности клеток, тогда как другие - только на базальной и латеральной (рис. 6-36). Такое асимметричное распределение мембранных белков существенно для функционирования эпителия (мы обсудим )то позже, см. разд. 6.4.11). Липидный состав этих двух мембранных доменов также различен, что указывает на то, что эпителиальные клетки могут ограничивать диффузию между доменами как молекул белка, так и молекул липидов (хотя эксперименты с мечеными молекулами липидов наводят на мысль, что это справедливо лишь для липидных молекул внешнего монослоя мембраны). Такое пространственное разделение белков и липидов, по-видимому, поддерживается (по крайней мере частично) благо- [c.375]

В двух рассмотренных примерах диффузия белков и липидов ограничивалась специализированными доменами, расположенными на непрерывной плазматической мембране. У клеток есть и более сильные способы иммобилизации определенных мембранных белков. Это хорошо видно на примере пурпурных мембран Haloba terium. В данном случае молекулы бактериородоисина собраны в большие двумерные кристаллы, в которых отдельные белковые молекулы фиксированы по отпошепию друг к другу. Крупные агрегаты такого типа диффундируют очень медленно. В более общем случае ограничение латеральной подвижности специфических мембранных белков связано с их взаимодействием с макромолекулярными образованиями, находящимися снаружи или внутри клеток Мы уже говорили о том, что некоторые мембранные белки эритроцитов тесно связаны с внутренним цитоскелетом В клетках других типов белки плазматической мембраны могут быть также связаны с цитоскелетом или внеклеточным матриксом, либо и с тем и с другим. Четыре известных способа иммобилизации специфических мембранных белков показаны на рис. 6-38. [c.376]

Но-видимому, плотные соединения между эпителиальными клетками препятствуют обоим этим видам диффузии. Во-первых, они действую как барьеры для диффузии мембранных белков между апикальной и базолатеральной поверхностями плазматической мембраны (рис. 14-2). Такая нежелательная диффузия компонентов мембраны происходит при разрушении плотных соединений, например при удалении внеклеточных ионов Са . необходимых для сохранения целостности плотного соединения. Во-вторых, соседние клетки оказываются так плотно сомкнутыми, что даже и водорастворимые молекулы не прохо- [c.476]

Одна из функций липидов в мембране — придание белкам через межмолекулярные взаимодействия оптимальной конформации для функциональной активности (каталитической, транспортной, иммунологической). Липиды могут непосредственно участвовать в катализе. Липидный бислой определяет размещение белков, создает условия для их латерального перемещения и через фазовые переходы выполняет регуляторные функции. Жидкостность липидов влияет как на вращательную, так и диффузную свободу интегральных белков и их способность подвергаться конформационным изменениям. Вращательная и латеральная диффузия белков является отчасти следствием латерального движения мембранных липидов. Широкий спектр липидных молекул делает возможным широкое разнообразие специфических взаимодействий с мембранными белками. [c.108]

Другой пул липидов, удаленных от белков и подвергающихся быстрой латеральной диффузии, характерной для билипидного слоя, не пронизанного белком, составляет около 80%. Действие этих липидов на мембранные белки аналогично растворяющему эффекту воды на свойства растворимого белка. [c.109]

Для нормальной активности белков требуется жидкообраз-ное состоянЦе мембранных тиавдов. Жидкий липидный матрикс служит растворителем для интегральных мембранных белков. Жидкостность липидов определяет как вращательную, так и диффузионную свободу этих белков и их способность подвергаться конформационным функциональным изменениям. Вращательная и латеральная диффузии белков являются простым следствием латерального движения мембранных липидов. [c.87]

Едва ли не большая часть всех известных в настоя щее время гормонов и нейромедиаторов может влиять на концентрацию ионов Са в цитоплазме (см. разделы 1.2 и 4.1). К числу таких регуляторов относятся и те агенты, которые повышают концентрацию цАМФ в клетке, поскольку путем цАМФ-зависимого фосфорилирования мембранных белков может изменяться как пассивная диффузия Са2+ через наружные и внутренние мембраны, так и активный транспорт этих ионов (см. раздел 4.2) При цАМФ-зависимом фосфорилирс-вании изменяются -Са-связывающие свойства некото-рЫ Х немембранных белков (например, киназы фосфЬ-рилазы, см. рис. 77), что может. приводить к изменению концентрации свободных ионов Са н- в цитоплазме. [c.234]

Л. Подобно липидам мембраны, мембранные белки способны вращаться относительно оси, перпещщкулярной плоскости бислоя ( диффузия) многие из них могут двигаться в плоскости мембраны ( диффузия), но они не могут перемещаться поперек бислоя (путем ). [c.52]

Н. Скорость латеральной диффузии мембранных белков, содержащих какой-либо хромофор или связывающих флуоресцентный лиганд, можно количественно оценить с помощью метода [c.52]

Б. Исходя из приведенных выше расчетов, можно вполне обоснованно предсказать, что мембранные белки, соединенные за счет поперечных сшивок в крупные агрегаты, должны иметь низкие скорости диффузии и располагаться в каком-нибудь одном участке поверхности клетки. Именно это и наблюдается. Если для образования поперечных сшивок были использованы флуоресцентно меченные антитела, то агрегаты сначала определяются как пятна на клеточной поверхности (пэтчи). Со временем эти участки собираются на одном полюсе клетки, образуя структуру, называемую колпачком . [c.318]

Возможно, мишенью для фосфорилирования служит редкий мембранный белок, который не фосфорилируется, если рбО не находится в мембране. Эффективность взаимодействия между рбО и предполагаемым мембранным белком-мишенью должна быть значительно выше для рбО ", связанного с мембраной, из-за разницы между двумерной диффузией в мембране и трехмерной диффузией в цитоплазме. 2. Другое возможное объяснение состоит в том, что трансформация непосредственно зависит от присутствия рбО " в мембране, а его тирозинкиназная активность не играет никакой роли. Например, рбО " мог бы вызвать трансформацию, взаимодействуя с G-белками или другими рецепторами в мембране. [c.480]

Отдельные функции мембран, такие, как транспорт, коммуникация, преобразование энергии, выполняются специфическими белками. Некоторые мембранные белки погружены в глубь углеводородной части липидного бислоя. Трансмембранные белки, в частности белок полосы 3 из мембраны эритроцитов, могут служить ионными каналами. Мембраны ассимметричны структурно и функционально это проявляется как в направленности действия систем транспорта ионов, так и в локализации углеводных остатков только на наружной стороне плазматических мембран клеток млекопитающих. Мембраны-динамичные структуры, и в отсутствие специальных ограничений составляющие их белки и липиды быстро диффундируют в плоскости мембраны (латеральная диффузия). Однако переход белков и липидов с одной стороны мембраны на другую (поперечная диффузия, А1р-Пор -перескок) происходит крайне медленно. Степень текучести мембран частично зависит от длины цепей и степени ненасыщенности составляющих их жирных кислот. [c.222]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология