Мембрана активный организация

Согласно теоретическим соображениям, для транспортного процесса необходимо, чтобы транспортирующие белки находились в мембране в форме агрегатов из близких по размеру двух или более полипептидных цепей (их размер должен соответствовать толщине мембраны). Предполагается, что вдоль центральной оси этого агрегата проходит наполненный водой канал. Если этот агрегат представляет собой димер из двух идентичных полипептидных цепей, он должен иметь ось симметрии, параллельную этому каналу, т. е. перпендикулярную плоскости мембраны. Активный центр, специфичный к транспортируемому лиганду, должен располагаться в полипептидной зоне внутри канала. При активном транспорте в одном из двух структурных состояний полипептидного агрегата активный центр обращен к водной фазе на одной стороне мембраны. Конформационное изменение полипептидной цепи, происходящее за счет поставляемой энергии, вероятно, позволяет связанному лиганду повернуться к другой стороне мембраны. Этот механизм находится в соответствии с концепцией фиксированных пор или каналов в плазматической мембране, образованных за счет специфической организации мембранных белков, а также согласуется с данными об асимметрии в расположении мембранных компонентов и о наличии белковых молекул, прошивающих всю толщу мембраны (см. выше). [c.376]

Следует сказать несколько слов о биологическом значении мицеллообразования. Биологические мембраны — сложные бислои с гидрофобным ядром и гидрофильным окружением. Действительно, биологическая активность и специфичность многих биохимических процессов требует соответствующей структурной организации. Агрегация обеспечивает один из уровней организации молекул, причем эта агрегация обратима. [c.327]

Проблемы, связанные с молекулярными основами превращений химической энергии АТФ в механическую энергию процессов сокращения и движения, чрезвычайно сложны [3, 15]. Это объясняется тем, что вне живого организма отсутствуют примеры непосредственного превращения химической энергии в механическую. Механическая работа может быть представлена сокращением мышц, а также движениями ресничек и жгутиков у простейших. Большинство клеток содержат сократительные нити (фибриллы), которые осуществляют организацию содержимого клетки, движение и перенос клеточных веществ, процессы клеточного деления и т. д. В качестве примера преобразования энергии АТФ в механическую работу можно привести процессы мышечного сокращения, связанные с использованием энергии АТФ [3, 15, 18], при этом важную функцию выполняют белковые компоненты мышечных клеток — комплекс миозина и актина, названный актомиозином. Актомиозин и его компонент миозин обладают АТФ-азной активностью, т. е. способны гидролизовать концевую фосфатную группу АТФ. Однако АТФ-азную активность актомиозина стимулируют ионы Mg +, а миозина — ионы Са +. Сигналом для сокращения мышц является электрический импульс, приходящий из двигательного нерва через нервномышечное соединение. До получения импульса по обе стороны мембраны (сарколемма) мышечной клетки поддерживается, разность потенциалов (с наружной стороны имеется избыточный положительный заряд). При распространении импульса по мембране разность потенциалов сразу исчезает. Считают, что это является результатом резкого повышения проницаемости мембраны для ионов К+, Na+ и Са2+ при этом направление потоков ионов вызывает разряд трансмембранного потенциала. После этого мембрана вновь возвращается в поляризованное состояние, а ионы Са + входят внутрь саркоплазматической сети мышечной клетки. Подобный перенос ионов Са + осуществляется за счет свободной энергии гидролиза АТФ (АТФ-азный кальциевый насос мембраны). Поставщиками АТФ в мышечных клетках служат как гликолиз, так и дыхание. Однако при нарушении этих процессов мышца (скелетная мышца позвоночных животных) при стимуляции продолжает сокращаться благодаря тому, что в ней содержится богатое энергией вещество — креатинфосфат (см. стр. 416), концентрация которого более чем в 4 раза превышает концентрацию АТФ. В мышце идет реакция [c.430]

Термином структура объединяются не только различные виды органоидов и грубо дисперсные фазы протоплазмы, но и внутренние структуры белковых и других мицелл и разнообразных межмицеллярных соединений, совокупность которых и составляет химическую основу протопласта. Особое значение протоплазменных структур для обмена веществ, для всей сложной организации протоплазмы состоит в том, что они обладают огромной суммарной поверхностью, на которой и развертывается основная деятельность каталитически активных агентов живой клетки. Большая часть этих поверхностей принадлежит мембранам органоидов, эндоплазматической сети и другим компонентам протоплазмы. Мембраны же, как уже указывалось, обладают весьма высокой и притом разнообразной физико-химической активностью, выражающейся, в частности, в способности обратимо связывать различные химические соединения в том числе и ферменты. В связывании различных ферментов мембранами протоплазменных структур и заключена причина того, что именно здесь и сосредоточена основная энзиматическая активность клетки. [c.55]

У большинства лекарственных препаратов существует тесная взаимосвязь между пространственно-структурной организацией молекул и фармакологическим действием. Многие лекарственные препараты, полученные искусственным синтезом, существуют в виде смеси двух, а часто и большего числа пространственных изомеров, различающихся по биохимической активности. Последствия таких различий не всегда безопасны для организма. Распознавание стереоизомеров вводимого в организм лекарственного соединения может осуществляться на различных стадиях при связывании с активными центрами ферментов и рецепторов, при транспорте через клеточные мембраны, в процессах поглощения в клетках и распределения между тканями. Все вышеперечисленные процессы — предмет изучения фармакокинетики и фармакодинамики. Выявление фармакокинетических и фармакодинамических особенностей отдельных стереоизомеров открывает перспективные направления совершенствования уже известных лекарственных препаратов. Необходимо отметить, что в настоящее время лишь 15 % синтетических препаратов, находящихся на европейских рынках, производится в форме отдельных изомеров, остальные 85 % представляют собой смеси изомеров. [c.508]

Во всех клетках тела плазматическая мембрана регулирует обмен веществ между клеткой и ее средой. Для нервных клеток это особенно важно по ряду причин. Во-первых, мембрана регулирует движение веществ, которые непосредственно связаны с нервной сигнализацией. Во-вторых, мембрана служит местом электрической активности, лежащей в основе быстрой нервной сигнализации. В-третьих, она служит местом действия пептидов и гормонов. И наконец, ее участки образуют синапсы, где сигналы передаются от одной клетки к другой. Таким образом, значительная часть нейробиологии имеет дело именно с организацией и свойствами плазматической мембраны нейрона, и в следующих главах мы узнаем об этих свойствах гораздо больше. [c.82]

С. Н. Орлова, проведенных сначала на эритроцитах крыс линии 5HR (Постнов и др., 1957), а затем и на эритроцитах людей с гипертонической болезнью. Простота организации эритроцита позволила изучать функциональные свойства плазматической мембраны без помех, которые вносят внутриклеточные мембраны структуры, а также избежать искажений мембранных функций,. которые могут возникать вторично в связи с усилением сократительной активности клеток. Начиная исследование мембран эритроцитов крыс линии SHR, Ю. В. Постнов и С. Н. Орлов показали, что в мембране эритроцитов отражаются изменения мембранной функции, характерные для первичной гипертензии. [c.196]

В отличие от липидов у мембранных белков нет единого способа структурной организации. 30—50% белка имеет конфигурацию -спирали, остальная часть находится преимущественно в виде беспорядочного клубка. Вероятно, часть белков лишена ферментативной активности и участвует только в поддержании мембранной структуры. В то же время доказано, что для осуществления белками некоторых функций необходима их строго упорядоченная взаимная организация в мембране. Мембранные белки подразделяются на две группы — периферические и интегральные. К первой группе относят белки, легко вымываемые из мембраны и, таким образом, связанные с поверхностями мембран. Вторую группу составляют белки, частично или полностью погруженные в толщу мембраны, а иногда пронизывающие ее насквозь. Обычно интегральные белки образуют комплексы с липидами. Белки и липиды в мембране могут быть связаны ковалентно, а также за счет электростатического и гидрофобного взаимодействий. [c.41]

Димеры и мономеры ФСП локализованы в различных областях тилакоидной мембраны. Димерная организация комплексов ФСП характерна для тилакоидов гран, тогда как в тилакоидах стромы преобладают мономеры. Очевидно, такое распределение связано с тем, что сборка комплексов ФСП происходит на мембранах, контактирующих со стромой, тогда как функционирование — в основном в гранах. Сравнение мономерной и димерной форм ФСП по их функциональной активности показало, что, несмотря на отсутствие отличий в первичном разделении зарядов, интенсивность выделения кислорода последними была примерно в полтора раза большей, а именно 545 20 мкМ 0 мгХл ч" для димеров и 322 7 мкМ Oj мгХл ч для мономеров (Hankamer et aL 1995). Пространственная структура димера ФСП показана на рис. 1.2. [c.14]

Л. широко используют в качестве модельных систем при изучении принципов мол. организации и механизмов функционирования биол. мембраи. Они пригодны для изучения пассивного транспорта ионов н малых молекул через липидный бислой. Изменяя состав липидов в Л., можно направленно менять св-ва мембран. Включением мембранных белков в липидный бислой получают т. наз. п р о т е о-липосомы, к-рые используют для моделирювания разнообразных ферментативных, транспортных и рецепторных ф-ций клеточных мембран. Л. используют также в иммунологич. исследованиях, вводя в них разл. антигены или ковалентно присоединяя к Л. антитела. Они представляют собой удобную модель для изучения действия на мембраны мн. лек. ср-в и др. биологически активных в-в. Во виутр. водный объем Л. (в т. ч. полимерных) можно включать лекарства, пептиды, белки и нуклеиновые к-ты, что создает возможность практич. примеиеиия Л. в качестве ср-ва доставки разных в-в в определенные органы н ткани. [c.604]

АТФазы, выделенные из различных эукариотических и бактериальных клеток, представляют собой сложные мембраиосая-занные комплексы и имеют весьма сходную структурную организацию (рис. 334). Их молекулярные массы равны примерно 450 ООО—500 ООО. Молекулы этих ферментоа состоят из даух частей водорастворимой каталитической части (F ), которая, диссоциируя с мембраны, может функционировать только как АТФаза, но не как АТФ-синтетаза. и мембранного сектора (Fu), обладающего протон-транслоцирующей активностью. Обе части имеют сложный субъеднничный состаа. Только полный F Рп-комплекс способен осуществлять реакции преобразования энергии, т. е. ре- [c.619]

Биологическая активность, и особенно специфичность многих биохимических процессов, требует соответствующей структурной организации. Агрегация обеспечивает один из уровней организации молекул, причем эта организация обратима. Переход мономер -мицелла может быть в организме одним из регулирующих механизмов. Действительно, равновесие между бислойными ламелями и мицеллами в биологических мембранах, постулированное Люси и сотр. [3], широко принято как способ регуляции свойств мембраны. Для изучения мембран в биологии были затрачены огромные усилия, но контролирующие механизмы организма, не связанные с мембранами, исследованы недостаточно. Механизм биологической активности, как правило, понятен на фармакологическом или био-хитческом уровне, в то время как молекулярная природа актав-ности остаетсч неясной. В наших знаниях существует значитель— [c.43]

Мембранная организация имеет огромное значение для протекания фотохимических и электронных стадий фотосинтеза, с одной стороны, и регуляции фотосинтетической активности,— с другой. Прежде всего мембраны обеспечивают пространственную близость и стереометри-чески-функциональное соответствие между пигментами и переносчиками электронов, необходимые для эффективной работы фотосиптетического аппарата. Таким путем достигается практически 100-процентный квантовый выход первичной фотохимической реакции, причем константа ее скорости должна значительно превосходить кон- [c.98]

Вопрос 2. Является ли электротонический потенциал активным или пассивным Ответ. Как уже говорилось, электротоническое распространение потенциалов — это пассивное распространение вдоль нервного волокна, все электрические свойства которого при этом не изменяются (т. е. остаются такими же, как в покое). Строго говоря, активным следует называть лишь потенциал действия, обусловленный регенеративным механизмом. Когда изменяется потенциал какого-либо участка мембраны (будь то в результате рецепторного или синаптического потенциала либо потенциала действия), от этого участка к соседним областям ток распространяется электротонически, стремясь уравновесить распределение зарядов. Физиологическое значение функциональной организации нейрона заключается, в частности, в том, чтобы разграничить участки возникновения синаптических потенциалов и потенциалов действия и в то же время дать им возможность взаимодействовать при помощи пассивного электротонического распространения. [c.192]

Структурная организация биологических мембран достаточо подробно описана в предшествующих книгах этой серии. В последнее время активно обсуждается доменная модель мембраны, основу которой составляет жидкокристаллический липидный бислой с погруженными в него скоплениями, пластинками и платформами, не связанными жестко друг с другом (рис. 11). Согласно этой модели (М. Jain, Н. Whitte, 1977) поверхность мембраны может быть представлена в виде ряда относительно стабильных (ригидных) платформ, способных передвигаться друг относительно друга. Такие упорядоченные платформы (домены) могут состоять из одного или разнородных компонентов (например, белков и липидов), причем они разделены полями относительно жидких липидов или другими разупорядоченными участками мембранного бислоя. Как упорядоченные (ригидные), так и разупорядоченные участки обладают характерными для [c.16]

Структурная и молекуля1рная организация биологических мембран. Эта проблема — одна из актуальнейших в современной биологии. Ее решение позволит не только адекватно представить структурную и функциональную организацию клетки, но и активно воздействовать на нее. Мембраны образуют большие площади и играют универсальную регуляторную роль. Функции биологических мембран многообразны активный транспорт веществ, общая н избирательная диффузия небольших молекул и рюнов, регулирование транспорта ионов и продуктов метаболизма внутри клеток, преобразование световой энергии в химическую энергию АТФ и энергии биологического окисления в химическую энергию макроэргических фосфорных связей. Мембраны поддерживают неравномерное распределение ионов (например, калия, натрия, хлора) между протопластом и окружающей средой и обусловливают появление разности биоэлектрических потенциалов. [c.65]

Способность липидных и белковых компонентов мембран к обратимым переходам (в плоскости мембраны) из неупорядоченного состояния в гетерогенное, формированию и исчезновению кластеров имеет прямое отношение к передаче информации через мембрану. Согласно одной из гипотез (У. 5сЫ Гтап, 1982) мембрана, будучи в активном состоянии и в состоянии покоя, различается структурно. Гомогенное, или случайное, распределение мембранных компонентов соответствует так называемому базальному состоянию мембраны. Под действием лигандов, вызывающих латеральные перемещения (т. е. в плоскости мембраны), происходит кластеризация молекул. Это соответствует созданию упорядоченной мембранной структуры — организации по типу решетки . Предполагают, что формирование кластеров или короткоживущих микродоменов в мембране может обеспечивать быстрые функциональные ответы мембранных рецепторов. Описываемая модель удовлетворительно объясняет сложные ответы клетки на внешний сигнал, предполагающие кооперативные взаимодействия, например сигмоидальные и гиперболические зависимости ответа клетки от концентрации эффекторов. [c.17]

Хотя реакции свободного окисления идут и в цитозоле, и на мембранах различных субклеточных структур, средоточием их являются мембраны эндоплазматической сети клетки. Так как последние при гомогенизации клеток и фракционировании субклеточных частиц гомогената дают фракцию микросом, которая может быть получена в виде препарата, то сейчас активно изучаются организация и функции микросомальной дыхательной цепи. Ее первая особенность сводится к тому, что, несмотря на наличие ферментов цепи переноса электронов, ни в одном пункте этой цепи не происходит сопряжения с фосфорилированием АДФ. Вторая особенность заключается в своеобразии структуры и функциональной активности цитохромов 6 5 и Р-450), входящих в ее состав. В частности, цитохром Р-450 (Л/а 50000, гемопротеин, первичная структура более десятка его форм распшфрована) обладает множеством (сотни, а может быть, и тысячи) форм, возникающих в ответ на введение (или попадание) в организм того или иного класса ксенобиотиков, подобно тому, как антитела синтезируются в ответ на присутствие антигенов поэтому цитохром Р-450 считают своего рода мембранным иммуноглобулином . [c.417]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология