Жидкостно-мозаичная модель мембраны

Жидкостно-мозаичная модель мембраны [c.184]

Рис. 5.16. А. Трехмерное изображение жидкостно-мозаичной модели мембраны. Б. Плоскостное ее изображение. Гликопротеины и гликолипиды связаны только с наружной поверхностью мембраны.

Другая концепция, разработанная Ленардом и Сингером, я позднее Сингером и Никольсоном [40, 48], исходит из ряда термодинамических соображений. По аналогии с глобулярными белками, в которых одним из определяющих факторов в формировании третичной структуры являются гидрофобные взаимодействия (см. разд. 3.1.1.), авторы считают, что любая модель мембраны, в которой какое-либо количество гидрофильных групп удаляется с поверхности, термодинамически невыгодна, нестабильна. Поэтому они представляют мембрану как бимолекулярный слой липидов, в котором неравномерно, в виде мозаики, распределены глобулярные белки (рис. 6, е). Такая модель получила название жидкостно-мозаичная модель мембраны. Несмотря на большую популярность, которую эта модель сохраняет до сих пор, она имеет ряд существенных недостатков. В частности, она в некоторой степени противоречит данным о трехслойной структуре мембраны, а также возможности удаления большей части липидов из мембраны при сохранении белкового каркаса [26]. [c.148]

Рис. 2.1. Жидкостно-мозаичная модель мембраны. Согласно этой модели, транспорт веществ может происходить как через бислойные, так и через белковые участки. Свойства этих двух путей транспорта сильно различаются.

Такое разделение транспортных систем вытекает непосредственно из жидкостно-мозаичной модели мембраны. Различия систем особенно важны в связи с тем, что механизмы транспорта через бислой, по-видимому, являются общими для различных мембран, а белковые транспортные системы в различных мембранах различны. Характеристики этих двух форм транспорта мы рассмотрим раздельно. [c.34]

Рис. 22.1. Жидкостно-мозаичная модель структуры мембраны

Рис 28 Жидкостно мозаичная модель клеточной мембраны [c.100]

Современное представление о структуре мембраны. Совокупность результатов, полученных физическими и химическими методами исследования, дала возможность предложить новую жидкостно-мозаичную модель строения биологических мембран (Сингер и Никольсон, 1972 г.). Согласно Сингеру и Николь-сону, структурную основу биологической мембраны образует двойной слой фосфолипидов, инкрустированный белками (рис. [c.13]

Рис. 1.2. Жидкостно-мозаичная модель плазматической мембраны (объяснения в тексте)

Жидкостно-мозаичная модель строения мембраны в настоящее время общепринята. Однако, как всякая модель, она дает довольно упрощенную картину строения мембраны. В частности, обнаружено, что белковые айсберги не всегда свободно плавают в липидном море, а могут быть заякорены на внутренние (цитоплазматические) структуры клетки. К таким структурам относятся микрофиламенты и микротрубочки (рис. [c.14]

Жидкостно-мозаичная модель биологической мембраны включает в себя [c.31]

Полезно рассмотреть рабочую модель биологической мембраны. Схематическая иллюстрация на рис. 4.19 отражает основные черты жидкостно-мозаичной модели, предложенной С. Сингером. Фосфолипидный бислой можно представить как жидкий матрикс толщиной от 60 до 100 A, в который погружены различные интегральные белки. Одни белки пронизывают всю толщу мембраны, другие локализованы на одной из ее сторон. В результате мембрана является асимметричной — факт, которому есть масса подтверждений. Белковые молекулы имеют как гидрофобные, так и гидрофильные участки, что позволяет им термодинамически наиболее выгодно встраиваться в соответствующие места фосфолипидного бислоя. Дальний порядок в распределении каждого данного белка, по-видимому, отсутствует, о чем говорит распределение антигена Rhp(D) (рис.4.18). С другой стороны, для каждого данного белка может наблюдаться ближний порядок. [c.228]

В последние годы весьма перспективной считается жидкостно-мозаичная модель структуры биологических мембран, предложенная в 1966 г. Д. Ленардом и С. Сингером, первоначальный вид которой представлен на рис. 1. Основу мембраны, согласно жидкостно-мозаичной модели, составляет двойной липидный слой. Большая часть мембранных белков имеет амфипатическую природу и образует глобулы, в которые могут включаться олигосахариды или специфические липиды с образованием гликопротеидов. Глобулы погружены в бимолекулярный липидный слой, причем некоторые из белков (интегральные) пронизывают пространство мембраны насквозь. Если представить, что мы смотрим на поверхность такой мембраны, то чередующиеся участки белков и липидов как бы создают мозаичную картину. Большая часть фосфолипидов представляет собой прерывистый двойной слой, полярные группы которого находятся в контакте с водой небольшая же их часть может жестко связываться с интегральными белками. Впо- лне возможно, что изменение фазового состояния липидного бислоя может вследствие, например, температурного фактора передаваться на интегральные белки и изменять их форму. [c.37]

Тем не менее в настоящее время наиболее удовлетворительно объясняющей современные экспериментальные данные и перспективной является жидкостно-мозаичная модель структуры мембраны с учетом ее непосредственной связи с внутриклеточными структурами. [c.38]

Рис. 2.8, Жидкостная мозаичная модель мембраны схематическое трехмерное изображение и поперечный разрез. (Singer S, J., Ni olson Q. L. 1972. S ien e, 175, 720—731.) Крупные частицы — белки. Одни из них пронизывают всю толщу мембраны, а другие закреплены в ней более рыхло. Маленькие шарики, от каждого из которых отходят по две вертикальные линии, изображают молекулы фосфолипидов. Шарик соответствует гидрофильной части молекулы, а вертикальные линии — ее длинным гидрофобным углеводородным хвостам.

В 1971 г. Ф. Сенгер и Г. Николсон предложили жидкостно-мозаичную модель биомембран, согласно которой мембраны представляют собой жидкокристаллические структуры, в которых белки могут быть не только на поверхности мембран, но и пронизывать их насквозь. В этом случае основой мембраны является липидный бислой, в котором углеводородные цепи фосфолипидов находятся в жидкокристаллическом состоянии, и с этим бислоем связаны белки двух типов периферические и интегральнь1е. Первые - гидрофильные, связаны с мембранами водородными и ионными связями и могут быть легко отделены от липидов при промывании буфером, солевым раствором или при центрифугировании. Вторые белки - гидрофобные, находятся внутри мембраны и могут быть выделены только после разрушения липидного слоя детергентом (процесс солюбилизации мембран), например, додецилсульфатом натрия, ЭДТА, тритоном и др. Интегральные белки, как правило, амфипатические, т.е. своей гидрофобной частью они взаимодействуют с жирными кислотами, а гидрофильной частью - с клеточным содержимым. Интегральные белки часто являются гликопротеидами, которые синтезируются в аппарате Гольджи, глико-зилируются в мембране и содержат много гидрофобных АК и до 50% спиральных участков. Эти белки перемещаются внутри липидного бислоя со скоростью, сравнимой с перемещением в среде, имеющей вязкость жидкого масла ( море липидов с плавающими айсбергами белков ). [c.107]

В липидный бислой погружены и встроены молекулы белков, способные передвигаться в мембране. Следовательно, мембраны не являются системами, состоящими из жесткофиксированных элементов жидкостно-мозаичная модель представляет мембрану как море жидких липидов, в котором плавают айсберги белков (рис. 2.5). [c.34]

Исходя из результатов исследований, проведенных химическими и электронномикроскопическими методами, а также учитывая сходство в свойствах синтетических фосфолипидных бислоев и природных мембран, С. Джонатан Сингер и Гарт Николсон сформулировали в 1972 г. теорию строения мембран, получившею название жидкостно-мозаичной модели (рис. 12-18). Согласно этой модели, основдсш. непрерывной частью мембраны, т.е. ее матриксом, служит по-лфньш липидный кислой. При обыч-Щ)й для, клетки температуре матрикс находится в жидком состоянии, что обеспечивается определенным соотношением между насьпценными и ненасьпценными жирными кислотами в гидрофобных хвостах полярных липидов. Жидкостно-мозаичная модель предполагает также, что на поверхности расположенных в мембране интегральных бел- [c.345]

Наиболее распространенным стеролом в мембранах является холестерол, который содержится почти исключительно в плазматической мембране клеток млекопитающих, но в меньщем количестве может присутствовать также в митохондриях, мембранах аппарата Гольджи и ядерных мембранах. Содержание холестерола обычно увеличивается в направлении к наружной стороне плазматической мембраны. Холестерол встраивается между фосфолипидными молекулами, причем его гидроксильная группа контактирует с водной фазой, а остальная часть располагается внутри гидрофобного слоя. При температуре выще температуры фазового перехода (см. описание жидкостно-мозаичной модели) его жесткое сте-рольное кольцо взаимодействует с ацильными группами фосфолипидов, ограничивая их подвижность это приводит к уменьщению текучести мембран. С другой стороны, при температурах, близких к температуре фазового перехода, взаимодействие холестерола с ацильными цепями препятствует их взаимному упорядочиванию. В результате снижается температура, при которой происходит переход жидкость—гель, а это помогает поддерживать текучесть мембраны при более низких температурах. [c.129]

Функционирующие мембраны представляют собой двумерный раствор глобулярных интегральных белков, диспергированных в жидком фосфолипидиом матриксе. Жидкостно-мозаичная модель мембранной структуры была предложена в 1972 г. Сингером и Николсоном (рис. 42.9). Первые данные об адекватности этой модели были получены при искусственно индуцированном слиянии двух разных родительских клеток. Оказалось, что при образовании межвидовой гибридной клетки в плазматической мембране происходит быстрое стохастическое перераспределение видоспецифичных белков. Впослед- [c.133]

Липиды находятся при физиологических условиях в жидком агрегатном состоянии. Это позволяет сравнить мембрану с фос фолипидным морем, по которому плавают белковые айсберги Одним из подтверждений жидкостно-мозаичной модели явля ется и тот факт, что, как установил химический анализ, в раз ных мембранах соотношение между содержанием белков и фос фолипидов сильно варьирует в миелиновой мембране белков в 2,5 раза меньше, чем липидов, а в эритроцитах, напротив, белков в 2,5 раза больше, чем липидов. При этом, согласно современной модели, соотношение количества белков и липидов во всех мембранах должно быть примерно одинаково. Тот факт, что не вся поверхность биологической мембраны покрыта белками, показал и метод ядерного магнитного резонанса (см. 3). Так, например, более чем половина поверхности мембраны кишечной палочки образована полярными головами липидов. [c.13]

Рис. 4. Упрощенная жидкостно-мозаичная модель цу1топлазматической мембраны

Жидкостно-мозаичная модель бислоя, по-видимому дает адекватное представление о структурной организации поверхностной мембраны и многих внутриклеточных мембран. В ней предпола ается наличие больших участков, состоящих только из липидов, без всяких включении, а также белков, ответственных за многие метаболические функции мембран Интегральные белки играют очень важную роль они участвуют в образовании ионных каналов, выполняют функцию мембранных насосов и переносчиков различных веществ, являюгся рецепторами и распознающими молекулами. [c.20]

В 1972 г. Джонатан Сингер и Гарт Николсон (J. Singer, G. Ni olson) предложили жид-костно-мозаичную модель, объясняющую в общих чертах организацию биологических мембран. Согласно этой модели, мембраны представляют собой двумерные растворы определенным образом ориентированных глобулярных белков и липидов (рис. 10.28). В пользу предложенной модели свидетельствует большое количество экспериментальных данных. Основные положения жидкостно-мозаичной модели сводятся к следующему. [c.218]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология