Проницаемость липидных бислоев

Напротив, для всех заряженных молекул (ионов) независимо от их размеров липидные бислой оказываются в значительной степени непроницаемыми заряд и высокая степень гидратации таких молекул препятствуют их проникновению через углеводородный участок бислоя. Вот почему искусственные бислой в 10 раз более проницаемы для воды, чем даже для таких небольших ионов, как Ка" или К (рис. 6-42). [c.381]

Первый механизм осуществляется с участием нейромедиаторов, взаимодействующих с мембранными рецепторами клеток, которые представляют собой ионные каналы. Напомним, что ионные каналы — это интегральные белки (гликопротеины), пронизывающие липидный бислой мембраны и способные в результате внешних воздействий (изменение мембранного потенциала, действие медиатора или гормона) избирательно изменять проницаемость мембраны для определенных ионов. Ионным каналам свой- [c.97]

Эти липидные бислои не очень проницаемы для различных молекул. Тем не менее, чтобы происходил метаболизм и рост клетки, такие молекулы, как сахара и аминокислоты, должны проникать в клетку. Специфический транспорт этого типа выполняется белками, которые находятся внутри бислойной мембраны. Белки выполняют роль переносчика, и этот тип транспорта может быть определен как транспорт с переносчиком. Клеточные мембраны состоят из двух основных компонентов липидного бислоя, который является основой, и белков, выполняющих специфические транспортные функции. Некоторые из белков локализованы на поверхности бислоя (поверхностные белки), в то время как другие белки (внутренние белки) полностью пронизывают липидный бислой. Внутренние белки играют особенно важную роль в транспортных функциях. [c.80]

Может наблюдаться два типа транспорта с помощью переносчика активный и пассивный транспорт. В случае пассивного транспорта проницаемость растворителя обеспечивается благодаря градиенту концентрации через мембрану. Обычно липидный бислой являет- [c.80]

С этого момента цепь ферментативных реакций обрывается. В липидный бислой клеточной мембраны внедряется С5Ь, соединенный с Сб. С этого начинается формирование поры, состоящей из С5Ь, Сб, С7, С8 и более десятка молекул С9 (рис. 31). Пора проницаема для молекул размером 10—20 нм через нее проходят ионы, вода, аминокислоты, сахара и многие другие вещества. Образование значительного количества таких пор приводит к гибели клетки. Главной причи- [c.76]

Практически важный эффект при взаимодействии полианионов с клетками заключается в кратковременном местном повышении проницаемости их мембран. Это связано с тем, что отрицательно заряженные в целом клеточные мембраны имеют изолированные поликатионные области, на которых и сорбируются полианионы. В результате в липидном бислое образуются дефекты, которые повышают проницаемость мембраны как для полианионов, попадающих внутрь клетки, так и для содержи- [c.24]

Высказывалось предполол<ение, что простагландины группы Р повышают проницаемость мембран для Са +, действуя как ионофоры, т. е. встраиваясь в липидный бислой и тем самым создавая канал для Са -ь, В последние годы появляются данные, свидетельствующие о том, что в этом процессе участвуют специфические мембранные рецепторы для простагландинов. [c.175]

Заряженные молекулы, в том числе и ионы, не способны проникать через мембраны путем простой диффузии через липидный бислой. Селективная проницаемость клеточных мембран для полярных гидрофильных молекул предполагает наличие в мембранах специфических заполненных водой каналов, через которые и могут диффундировать эти вещества или ионы. По оценкам, полученным при исследовании проницаемости клеточных мембран, для полярных веществ эквивалентный размер пор составляет [c.31]

Как уже говорилось в гл. 6, разность потенциалов между внутренней и наружной сторонами плазматической мембраны - мембранный потенциал - зависит от распределения электрического заряда (разд. 6.4.15). Заряд переносят через мембрану нервной клетки малые неорганические ионы, главным образом Ка К СГ и Са , которые проходят через липидный бислой по специфическим ионоселективным каналам, образуемым специальными трансмембранными белками (разд. 6.4.14). При открытии и закрытии ионных каналов распределение заряда изменяется и происходит сдвиг мембранного потенциала. Таким образом, передача сигналов нервными клетками зависит от каналов с регулируемой проницаемостью. [c.295]

Большая часть мембранных фосфолипидов и гликолипидов представлена в виде бислоя. Липидный бислой играет двоякую роль, будучи одновременно растворителем для интегральных белков мембраны и барьером проницаемости. [c.218]

Рис. 6-42. Коэффициенты проницаемости (см/с) синтетического липидного бислоя для различных молекул. Скорость потока растворенных молекул через бислой прямо пропорциональна разнице концентраций вещества на двух сторонах мембраны. Умножив разность концентраций (моль/см ) на коэффициент проницаемости (см/с), получают поток растворенного вещества в молях за секунду через квадратный сантиметр мембраны. Например, разность концентраций триптофана Ю моль/см (10 10 л = 0,1 М) будет обеспечивать поток Ю моль/см х 10 см/с = 10 моль/с через 1 см"

Разность потенциалов между внутренней и наружной сторонами плазматической мембраны-так называемый мембранный потенциал-зависит от распределения электрического заряда (рис. 18-6). Заряд переносят через мембрану нервной клетки небольшие неорганические иошл, главным образом N8, К , С1 и Са , причем проходят 0Ю1 через липидный бислой только по специальным каналам (см. тл. 6). При открывании или закрывании ионных каналов распределение зарядов изменяется и происходит сдвиг мембранного потенциала. Таким образом, передача сигнала нервными клетками зависит от каналов с регулируемой проницаемостью-так называемых каналов с воротами . Наиболее важны два типа каналов [c.76]

Различия в проницаемости плазматической мембраны и тонопласта обусловливают разницу в составе растворимых компонентов цитоплазмы и содержимого вакуоли. Проницаемость этих двух мембран регулируется тур-гортым давлением и зависит от множества мембранных транспортных белков, переносящих определенные сахара, аминокислоты и другие метаболиты через липидный бислой (см. гл. 6). По своему составу цитоплазма качественно и количественно отличается от содержимого вакуоли. Поскольку, однако, лшшдный бислой тонопласта не обладает механической прочностью, гидростатическое давление в цитоплазме и в вакуоли должно быть приблизительно одинаковым. Следовательно, эти два компартмента должны иметь одинаковый осмотический баланс, необходимый для поддержания тургора. [c.186]

Функции липидной части мембраны. Липиды, входящие в состав мембран, служат растворителем для их интегральных белков, барьером проницаемости для полярных молекул. Гидрофобные жирорастворимые вещества легко проходят через липидный бислой. Малые молекулы газов — кислород, двуокись углерода и азот легко диффундируют через гидрофобную область мембраны. Липиды мембраны обеспечивают ее жидкостность или текучесть. Жесткость определяется степенью насыщенности жирных кислот в фосфолипидах и наличием холестерина. Текучесть мембраны тем ниже, чем выше насыщенность жирных кислот и чем больше содержание холестерина. От нее зависят такие функции мембраны, как транспорт веществ через мембрану, взаимодействие рецепторов с лигандами. Основой старения и атеросклероза является понижение жидкостности мембран. [c.101]

Взаимодействие белок — липидный бислой—высокоспецифичный и многостадийный процесс, характеризующийся наряду с поверхностной сорбцией внутримем-бранным встраиванием белков. Экспериментальным критерием встраивания белков в липидный бислой обычно служит изменение ионной проницаемости мембран. В модельных экспериментах встраивание мембранных белков в искусственные бислойные системы играет решающую роль в их успешной функциональной реконструкции. [c.59]

В состав наружной мембраны входит много копий белка, называемого порином. который образует широкие гидрофильные каналы в липидном бислое. Таким образом, эта мембрана напоминает сито, проницаемое для всех молекул массой 10000 дальтон и меньше, включая небольшие белки. Эти молекулы могут проникать в межмембранное пространство, но большая их часть не способна проходить через непроницаемую внутреннюю мембрану. Это означает, что если химический состав межмембранного пространства эквивалентен составу цитозоля хотя бы в отношении молекул малого размера, то матрикс содержит гораздо более ограниченный набор небольших молекул. [c.432]

Большинство клеток в тканях связаны друг с другом и с внеклеточным матриксом в специализированных местах контакта, называемых клеточными соединениями. Клеточные соединения разбеляют на три функциональных класса запирающие, прикрепительные и коммуникационные. Плотные соединения составляют главную группу запирающих соединений и играют основную роль в поддержании разности концентраций малых гидрофильных молекул по разные стороны эпителиальных слоев они. во-первых, плотно связывают мембраны соседних клеток и создают таким образом непрерывный барьер проницаемости между двумя сторонами эпителия и, во-вторых, образуют барьер в липидном бислое, предотвращающий диффузию мембранных транспортных белков между апикальной и базо латеральной областями плазматической мембраны кажОой эпителиальной клетки. [c.486]

Динамическая модель липидного бислоя показана на рис. б. Липидный матрикс состоит из области полярных групп Р и области углеводородных цепей Н. Углеводородная часть представлена как бы тремя слоями двумя упорядоченными толщиной 0,8 нм, прилегающими к полярной области, и центральным изотропным , подобным короткоцепочечному жидкому углеводороду. Толщина этого центрального слоя для бислоев дипальмитоил-, димиристоил-и дилауроиллецитина составляет соответственно 0,85 и 0,2 нм. По-видимому, существование изотропной области необходимо для того, чтобы бислой был непроницаем для ионов и малых молекул. Повышение проницаемости липидного матрикса связано с образованием кластеров и динамических дефектов. Кластеры — это области с сохраняющимся ближним порядком молекул, упаковка которых близка к кристаллической. Кластеры представляют собой динамические (мгновенные) образования с временем жизни Ю" с, включающие 40—60 углеводородных цепей (20—30 молекул фосфолипидов). В них ближайшие к полярным головкам участки углеводородных цепей имеют несколько более плотную упаковку, чем в твердом бислое. По направлению к центру бислоя плотность упаковки уменьшается, как и на границах кластеров, кото- [c.24]

Они представляют собой интегральные мембранные белки, полипептидные цепи которых несколько раз пронизывают липидный бислой- Связывание агониста с рецептором приводит к открыванию канала и селективному изменению ионной проницаемости мембраны. К таким рецепторам — ионным каналам относят лигандуправляемые ионные каналы, являющиеся рецепторами нейротрансмиттеров (см. табл. 8). [c.70]

Эти три первичных модифицирующих эффекта активных форм кислорода и липидных радикалов обусловливают многообразные проявления перекисного окисления как на уровне молекулярной и ультраструктурной организации биомембран, так и в отношении их функциональных характеристик. Наиболее типичными из них являются ограничение молекулярной подвижности фосфолипидов и появление перекисных кластеров в липидном бислое, уменьшение количества жидких липидов в микроокружении мембранных белков и нарушение липид-белковых взаимодействий, устранение характерной для нативных мембран трансбислойной асимметрии липидов, уменьшение толщины гидрофобной зоны мембран и усиление трансмембранной миграции интегральных белков, появление каналов проницаемости для ионов, снижение каталитической активности и термостабильности мембранных белков, снижение электрической прочности мембран (уменьшение потенциала пробоя), их дезинтеграция и фрагментация. Эти проявления патологии мембран, вызываемые липопереокислением, разберем подробнее на примере саркоплазматического ретикулума миоцитов. [c.193]

Предложено несколько моделей строения мембраны. Одна из первых была выдвинута Г. Доусоном и Д. Даниелли в 1935 г. (Н. Вау-50П, Л. Оаш е1И), предположившими, что мембрана — это непрерывный липидный бислой, к обеим сторонам которого снаружи прилегают слои, построенные из молекул белка (рис. 15, Л). Справедливость принципиальной основы этой модели была подтверждена позднее электронно-микроскопическими исследованиями Дж. Робертсона (J. В. 1 о-Ьег1зоп, 1959). Мембрана такого типа, получившая название элементарной , на ультратонких срезах под электронным микроскопом выглядит как два электронно-плотных слоя, разделенных электроннопрозрачным промежутком. Такая модель позволила понять многие свойства природных мембран. Однако некоторые из них (повышенная проницаемость для воды и полярных полипептидов) не могли быть объяснены исходя из модели Доусона — Даниелли. Поэтому было высказано предположение о наличии в мембранах гидрофильных пор-(рис. 15, Б). [c.41]

Физиологическая активность поликатионов весьма многообразна и связана главным образом с их полиэлектролитной природой. Как уже было отмечено, многие биополимеры организма являются полианионами (белки, нуклеиновые кислоты, ряд полисахаридов), а биомембраны также имеют суммарный отрицательный заряд. Взаимодействия между противоположно заряженными полиэлектролитами протекают кооперативно, причем образующиеся в результате поликомплексы достаточно прочны [15]. Возможна также конкуренция между полианионами за связывание поликатионов. Структура макромолекул поликатионов, а также характер связей играют важную роль в стабильности образующихся поликомплексов, но само образование равновесных поликомплексов или продуктов незавершенных реакций происходит почти всегда -Поликатионы могут вызывать фазовые переходы в липидах, образовывать сшивки электроотрицательных областей клеточных мембран и даже стягивать их вместе. Возможно, что механизм повышения проницаемости мембран для анионов при этом сводится к образованию дефектов в липидном бислое. В присутствии белков сыворотки крови такие дефекты быстро заплавляются . Поскольку указанные здесь факторы мало специфичны в отношении конкретной структуры, физиологическая активность поликатионов в общем однотипна, хотя ее количественные характеристики могут быть различны для разных полимеров. Наибольшее значение имеют плотность заряда и молекулярная масса. [c.15]

При высоких концентрациях (в 100—1000 раз больших, чем физиологические) стероидные гормоны могут влиять на вязкость мембран и их проницаемость для ионов и неэлектролитов. Этот эффект связан, по-видимому, со встраиванием стероидных молекул в липидный бислой и может играть определенную роль при терапевтическом применении глюкокортикоидов. Как улсе отмечалось (см. раздел 4.1), стероиды могут влиять на проницаемость мембран путем индукции синтеза мембранных белков, участвующих в транспорте ионов. Наряду с альдостероном, подобные эффекты могут вызывать, вероятно, и андрогены. Существуют данные о том, что тестостерон может индуцировать синтез, альдолазы, некоторых ферментов цршла Кребса, кислой фосфатазы, а таюке Ма+, К+-АТФ азы. [c.214]

По моему мнению все определяются давлением разуплотнения и расклинивающего давления поверхностных пленок. В липидном бислое мембраны клеток микропористая проницаемость этого бислоя определяется этими давлениями тонкой пленки воды, которая разделяет друг от друга отдельные белковые молекулы, составляющие этот бислой. Чем больше давление разуплотнения и расклинивающее давление, тем шире или точнее толще нленка, разделяющая эти молекулы и тем больше проницаемость мембран клетки и тем лучше обмен веществ в ней. Поверхностноактивные вещества снижают поверхностное патяжепие, а значит, они уменьшают эти давления и значит, они должны способствовать уменьшению проницаемости и ширины микропор мембран в липидном бислое. [c.366]

Вакуоль шрает важную роль в гомеостазе растительных клеток, которые подвержены самым разнообразным воздействиям внешней среды. Если, например, pH среды падает, приток ионов Н " в цитоплазму компен спру ется, по крайней мере, частично, за счет усиления переноса ионов Н" в вакуоль. Сходным образом многие клетки растений поддерживают тургорное давленпе на удивительно постоянном уровне несмотря на значительные изменения в окружающей их среде. Это осуществляется благодаря изменению осмотического давления в цитоплазме и в вакуоли в результате контролируемого распада и повторного синтеза в вакуоли таких полимеров, как полифосфаты. Тургорное давление может поддерживаться постояршым и за счет изменения скорости переноса через плазматическую мембрану и тонопласт. Проницаемость этих двух мембран зависит от определенного набора транспортных белков, переносяпщх спецпфическпе сахара, аминокислоты и другие метаболиты через каждый липидный бислой (см. гл. 6). [c.415]

Действие ионов кальция особенно интересно для нейробиологии. Они увеличивают электрическое сопротивление нскусст-г. нных липидных мембран, т. е. стабилизируют их, если присутствуют в одинаковых концентрациях по обе стороны мембраны. Напротив, присутствие ионов кальция только с одной стороны мембраны понижает сопротивление и дестабилизирует мембрану, а при [Са +]>1 мМ мембрана разрушается. Нечто подобное злектрофизиологи наблюдали и в нервной мембране. Они показали, что порог генерации потенциала действия и, следовательно, временного увеличения ионной проницаемости аксональной мембраны понижается при уменьшении концентрации кальция во внешней среде (гл. 6). Ионы кальция влияют на паковку и подвижность липидных молекул в бислое. Они повышают температуру фазового перехода, тем самым стабилизируя кристаллическое состояние. Однако перенесение результатов, полученных на искусственных мембранах, на истинные биологические мембраны означает приложение данных, полученных на простых биофизических системах, к гораздо более сложным биологическим системам. Например, описанные катионные эффекты сильно зависят от анионов, белков и липидной гетерогенности биомембраны. [c.75]

Примером подвижного переносчика ионов может служить еалиномицин. Он представляет собой полимер, повышающий проницаемость мембраны для ионов К". Валиномицин имеет кольцеобразную структуру. Наружная гидрофобная часть его молекулы состоит из боковых цепей валина и контактирует с углеводородной сердцевиной липидного бислоя. Во внутренней полярной области как раз может поместиться один ион калия (рис. 6-67). Валиномицин переносит К" по его электрохимическому градиенту, он захватывает этот ион с одной стороны мембраны, диффундирует с ним через бислой и высвобождает его на другой стороне. [c.406]

Один из важных факторов, влияющих на поведение клеток,— избирательная ионная проницаемость их внешней мембраны. Идеальная мембрана искусственная бислойная мембрана), состоящая из немодифицированных молекул фосфолипида и не содержащая интегральных мембранных белков, практически не проницаема для катионов. Это обусловлено наличием в бислое гидрофобной границы, сформированной ориентированными остатками жирных кислот. Однако, если мембрана содержит некоторое количество фосфатидной кислоты, лизоформ фосфолипидов, продуктов перекисного окисления, проницаемость ее для ионов возрастает. Более того, в ряде случаев обнаруживается избирательность бислоя для катионов. Например, искусственная мембрана, сформированная из окисленного липида, обладает катионной селективностью, убывающей в ряду a2+>Mg2+>Ba2+>Sr+2 >K >Rb+> s > >NH4+>Na+>Li+ (А. V. Lebedev et al., 1984). Можно предположить, что это свойство обусловлено нарушением упорядоченности липидного бислоя и формированием в гидрофобной области мембраны своеобразных катионных пор. [c.36]

Второй тип искусственной мембраны — плоская двуслойная мембрана (или мембранный бислой). Получают эту структуру, используя отверстие размером 1 мм в перегородке между двумя водными растворами. Такая мембрана очень удобна для изучения электрических явлений в силу большого размера и простой формы. Способ получения больших двуслойных мембран разработали Поль Мюллер и Доналд Рудин (Р. Mueller, D. Rudin). В раствор липида, из которого хотят получить мембрану, например в раствор фосфатидилхолина в декане, опускают тоненькую кисточку. Затем концом кисточки делают взмах через отверстие (диаметром 1 мм) в перегородке между двумя водными растворами. В результате отверстие перегораживается спонтанно образовавшейся тонкой липидной пленкой избыток липидов скапливается по краям отверстия. Формирование плоской двуслойной мембраны из фосфатидилхолина занимает несколько минут. Нетрудно определить электропроводность такого макроскопического бислоя, поместив электроды в водную фазу по обе стороны мембраны (рис. 10.14). Можно определить, например, и ионную проницаемость мембраны, измеряя величину проходящего через нее тока в зависимости от приложенного напряжения. [c.207]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология