Организация мембранных липидов

ОРГАНИЗАЦИЯ МЕМБРАННЫХ ЛИПИДОВ [c.130]

Липидные структуры различных мембран клетки обеспечивают пространственную организацию и слаженность обменных процессов. Отклонение в липидном составе мембран оказывает влияние на их функциональное состояние. Таким образом, по составу мембранных липидов можно судить о степени соответствия поступающих с пищей липидов потребностям организма, т. е. изучение мембранных липидов позволяет характеризовать обеспеченность рационом питания пластической функции жира в каждом конкретном случае. [c.15]

Другой метод исследования мембран заключается в получении сколов замороженных при температуре жидкого азота клеток и контрастировании образующихся поверхностей с помощью напыления тяжелых металлов (платина, золото, серебро). Полученные препараты просматривают в сканирующем электронном микроскопе. При этом можно увидеть поверхность мембраны и включенные в нее мозаично мембранные белки (рис. 19). Такая организация мембран хорошо объясняется жидкокристаллической моделью с мозаичным вкраплением мембранных белков, в которой мембранные липиды образуют бислой, где неполярные области их молекул обращены друг к другу в центральной части мембраны, а их полярные группы смотрят наружу (рис. 20). Мембранные белки пронизывают бислой мембраны и могут диффундировать в [c.30]

Полярные липиды рассматривают как динамические компоненты мембран, которые подвергаются процессам катаболизма и биосинтеза. Тонкая сбалансированность этих реакций обеспечивает замечательное постоянство и стабильность организации мембран [320]. [c.380]

Несмотря на то что каждому типу мембран присущи определенные липидные и белковые компоненты, основные структурные и функциональные особенности, обсуждаемые в этой главе, характерны как для внутриклеточных, так и для плазматических мембран. Прежде всего нам хотелось бы рассмотреть структуру и организацию главных компонентов всех биологических мембран - липидов, белков и углеводов. Затем мы обсудим механизмы, используемые клетками для транспорта малых молекул через плазматическую мембрану, а также способы поглощения и выделения клетками макромолекул и крупных частиц. В последующих главах будут проанализированы некоторые дополнительные функции плазматической мембраны роль в клеточной адгезии (гл. 14) и в сигнальных функциях (гл. 12). [c.349]

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]

Каково же значение перекисного окисления липидов в фотобиологии Прежде всего уже само разрушение липидов может привести к серьезным нарушениям структурной организации мембран. Вместе с тем известно, что продукты их окисления имеют достаточно выраженные токсические свойства. Результатом действия перекисей липидов и продуктов их дальнейших превращений (альдегидов и кетонов) может быть повреждение белков (прежде всего, сульфгидрильных групп), обусловленное как их окислением, так и образованием стабильных ковалентных связей между белком и продуктами окисления липидов. Известно, что эти продукты способны инактивировать многие ферменты. Кроме того, они окисляют ряд других биологически важных соединений цистеин, глютатион, нуклеотиды, витамины А и В, липоевую кислоту и т. д. [c.275]

Сейчас можно считать, что направление идей, исходящее из предположения, что ориентация липидов в биомембранах аналогична их ориентации в водном растворе (поведение частей, их взаимодействие со средой переносится на организацию целостной структуры), практически исчерпало себя, так и не внеся полной ясности в проблему структурной организации мембран. [c.148]

В водной среде мембранные липиды ведут себя как анизотропные жидкости, обладающие свойствами жидких кристаллов. В жидком кристалле сочетаются особенности кристалла (дальний порядок организации, двулучепреломление) и жидкости (образование капель и текучесть). Всем жидким кристаллам свойствен полиморфизм, т. е. они могут существовать в нескольких жидкокристаллических фазах. Даже индивидуальные очищенные липиды в гидратированном состоянии могут находиться в нескольких структурных модификациях. Преобладание того, или иного типа структуры определяется целым рядом факторов концентрацией липида, температурой, величиной pH, ионной силой, давлением. Формирование мезоморфных структур фосфолипидов мембран зависит от соотношения липид/вода (лиотропный мезоморфизм) и от температуры (термотропный мезоморфизм). [c.19]

Липиды в биомембранах выполняют множество функций. Во-первых, они обеспечивают структурную организацию и стабильность клеточных мембран. Во-вторых, выполняют барьерную и транспортную функции. В-третьих, играют фундаментальную роль в передаче информации и регулировании метаболических процессов в клетке. Последняя функция мембранных липидов включает участие их в реакциях биосинтеза поддержании оптимальной активности белков-ферментов мембран выполнении рецепторных функций, обеспечивающих проявление иммунологических свойств и ответственных за взаимодействие клеток а также в процессах накопления, передачи и хранения энергии. Липиды участвуют в механизмах кратковременной и долговременной памяти. В дальнейшем вопрос о выполнении липидами регуляторной роли в различных процессах метаболизма будет рассмотрен более подробно в главах 2, 3. [c.26]

Способность липидов образовывать прочные мономолекулярные слои лежит в основе молекулярной организации мембран. Более 60 лет назад было высказано предположение, что в основе мембран лежит бимолекулярный слой липидов. [c.102]

Любая модель общей структуры и молекулярной организации мембран должна учитывать организацию главным образом белковых и липидных молекул, которая определяется их химической природой и соответствующими связями. Белки и липиды должны быть так расположены в мембране, чтобы максимально возможное число их полярных групп находилось в контакте с водой и другими полярными группами, а расположение неполярных углеводородных цепей липидов и боковых радикалов аминокислот белков должно быть такое, чтобы максимально устранялся их контакт с водой. [c.35]

Возможен и другой способ организации, удовлетворяющий гидрофильным и гидрофобным требованиям мембранных липидов, а именно образование бимолекулярного слоя, или иначе липидного бислоя (рис. 10.10). Оказалось, что в водной среде большинство фосфолипидов и гликолипидов образуют именно бимолекулярный слой, а не мицеллу. Такое предпочтительное образование структуры бислоев имеет огромное значение в биологии. Дело в том, что размеры мицелл обычно невелики-менее 200 А в диаметре. Бимолекулярные слои, напротив, достигают макроскопических размеров, вплоть до миллиметра (10 А). Фосфо-и гликолипиды являются ключевыми компонентами мембран именно потому, что они легко образуют бимолекулярные слои. Кроме того, эти бислои, несмотря на жидкое состояние, могут выполнять функцию барьеров проницаемости. [c.205]

Жизнедеятельность клетки и есть существование мембран. Возможно, именно с появлением мембран связано возникновение жизни. Состав мембран постоянно обновляется у белков в течение 2-6 дней, липидов - в течение 1-2 дней. Но несмотря на непрерывное обновление мембранных компонентов, их структурная организация в течение жизни клетки остается постоянной. [c.108]

При исследовании мембран всегда имеют дело с большим числом молекул. Мембраны, встречающиеся в природе, представляют собой очень сложные системы, состоящие из большого числа различных липидов и протеинов, встроенных в липидную мембрану (рис.3.46). В силу этого исключительно сложно получить детальное представление об индивидуальных молекулах подобно тому, как это было сделано для протеинов в растворах. Только для некоторых модельных систем, таких, как мицеллы и липосомы, которые состоят из вполне определенных компонентов, можно надеяться на то, что будут получены надежные ответы на принципиальные вопросы, касающиеся их организации и движения. В дальнейшем результаты, полученные для модельных мембран, могут быть перенесены на мембраны, встречающиеся в природе. [c.156]

Рис. 104. Ретиналь А) и предполагаемая организация бактериородопсина в пурпурной мембране Б) ретиналь 1 — полипептидная цепь 2 — липид (по Овчинникову, 1982)

Бислои ПАВ и амфифильных липидов являются ключевыми компонентами клеточных мембран. Данная чрезвычайная биологическая значимость делает понимание организации и ассоциации бислоев важнейшей и широко распространенной задачей. [c.178]

Ядерные мембраны содержат белки, липиды, РНК и ДНК. Функции мембран барьерная, транспортная и организаторская (например, в пространственной организации хроматина). [c.48]

Отсутствие достоверных данных о молекулярной организации биологических мембран не позволяет однозначно определить механизм транспортных процессов, однако участие в них липидов не вызывает сомнения. [c.380]

Ламеллярный тип организации бислойных структур наиболее соответствует характеру молекулярной организации липидов в биологических мембранах [c.12]

В реальных условиях не только природные, но часто и искусственные мембраны суш ественно неоднородны по липидному или белковому составу. В структурной организации стабилизации таких систем наряду с обычными гидрофобными эффектами важное место занимают так называемые липид-белковые и белок-белковые взаимодействия. Эти термины используют для обозначения широкого круга разнообразных, отличаюш ихся по механизмам явлений, которые приводят к неравномерному распределению молекулярных компонентов в мембранах — микрогетерогенности мембран. [c.57]

Свойства мембранных липидов настолько разнообразны, что при знакомстве с ними можно прийти в смятение. Однако существует общий принцип их структурной организации мембранные липиды являются ам-фипатическими соединениями. Их молекулы имеют как гидрофильные, так и гидрофобные группы (табл. 10.1). [c.204]

Л б - основа мол организации мембран биологических Легко формируется липидами, у к-рых невелики различия между площадью поперечного сечения головки и углеводородных цепей. Это свойственно большинству фосфолипидов биол мембран Характерный признак лнпндов, образующих Л б,-низкая величйна критич концентрации мицеллообразования (ок 10 М) Толщина Л б определяется прежде всего длиной углеводородных цепей и обычно находится в пределах 4-5 нм Присутствие в цепях 1/ с-двойных связей, боковых метильных групп и др заместителей нарушает плотность упаковки молекул и приводит к уменьшению толщины бислоя [c.597]

Молекулярная организация мембран. Структурная основа М. 6-липидный бислой. В продольной плоскости м.б. представляет собой СЛ0ЖН5ГЮ мозаику из разнообразных липидов и белков, причем их распределение по пов-сти М. б. неоднородно. В нек-рых М. б. имеются обширные участки липидного бислоя, практически свободные от белков (напр., в эритроцитах белки занимают только 35% площади пов-сти всей М.б., в микросомах-23%). При высоком содержании белка в М. б. липиды не образ5тот сплошной бислой, а располагаются в виде отдельных вкраплений между белковыми молекулами. Сам липидный бислой в мембране может иметь доменную структуру в результате, напр., сосуществования несмешиваемых липидных фаз, находящихся в двух разл. физ. состояниях - гелевом и жидкокристаллическом. Часть липидов в М. 6. может находиться также в составе т. наз. небислойных фаз (мицеллярная фаза, гексагон. фаза и др.). Ассоциации липидов в М.б. способствует также их взаимод. с многозарядными катионами (Са " , Mg и др.), периферич. белками, нек-рыми мембраноактивными в-вами (напр., гормонами). [c.30]

Следующие свойства рецептора особенно интересны для иейрохимиков химический состав (т. е. состоит ли он из белка углевода, глико- или липопротеина) молекулярная масса и четвертичная структура аминокислотный состав и последовательность углеводная последовательность пространственная организация молекулярных компонентов число лигандов и константы диссоциации лигандов со связывающими их участками независимость или кооперативность связывающих участков взаимодействие рецептора как со своим окружением (т. е. с мембранными липидами, с другими мембранными белками), так и с компонентами вне- и внутриклеточного пространства. Эти данные могут стать основой для попытки построения модели механизма функционирования рецептора. [c.243]

Несмотря на кажущуюся простоту, очевидно, что бакгериородопси-новая протонная помпа представляет собой сложную систему. Прежде всего путь, который должен пройти Н"", чтобы пересечь мембрану, составляет не менее 5 нм, т.е. значительно превышает расстояние, на которое он может быть перенесен при любом кон-формационном изменении ретиналя. Это означает, что поглощение кванта света должно приводить к возникновению напряженной конформации всего бактериородопсинового комплекса, служащей в дальнейшем источником энергии для переноса Н+ против электрохимического градиента. В организации такого переноса принимают участие ориентированные поперек мембраны а-спи-ральные тяжи и мембранные липиды, формирующие протонные каналы, природа и механизм действия которых пока не известны. [c.422]

Состав и структурно-функциональная организация молекулярных компонентов биомембран. Классификация, состав, структура, физико-химические и динамические свойства, фукции мембранных липидов. Особенности липидного состава мембран клеток прокариот, эукариот и вирусов. Лиотропный и термотропный мезоморфизм липидов биомембран. Кинки, механизм их образования. Динамическая модель липидного бислоя. Структурная асимметрия липидов. Фазовые переходы липидов в мембране. Связь между фазовым состоянием липидов и функцией мембран. [c.282]

В основе молекулярной организации мембран лежит способность липидов образовывать прочные мономолекулярные слои. Почти 50 лет назад было высказано предположение, что в основе мембран лежит бимолекулярный слой липидов. С тех пор было предложено множество различных моделей структуры мембраны, что отражено на рис. 9. Все предложенные модели ос-тавлязот неоспоримой белково-липидную природу мембран. Несмотря на большое число вариантов, представленные модели могут быть сведены к трем основным типам. [c.77]

Мембранные липиды — менее сложные и крупные молекулы, чем мембранные белки, поэтому они изучены лучще. Их подразделяют на три группы. Первые две фосфоглицериды, в основе которых лежит остаток глице-рола, и сфинголипиды (сфингомиелины), остов которых образован остатками сфингозина. Оба соединения амфи-фильны, т. е. имеют полярные головки и неполярные хвосты. Группы, образующие полярную головку, гидрофильны (растворимы в воде), а неполярные хвостовые группы — гидрофобны (нерастворимы в воде). Двойственная природа таких мембранных липидов обусловливает их ключевую роль в организации биологичес щхмембран. Полярные головки молекул стремятся контактировать с водой [c.18]

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]

Некоторые из этих путей включают реакции, сопровождающиеся выделением энергии, запасаемой в виде АТР, большая часть которой используется в дальнейшем для энергетического обеспечения восстановительных процессов биосинтеза. В ходе этих восстановительных процессов образуются менее реакционноспособные гидрофобные липидные групировки и боковые цепи аминокислот, которые так необходимы для сборки нерастворимых внутриклеточных структур. Структурная организация природных олигомерных белков, мембран, микротрубочек и волокон является результатом агрегации, обусловленной сочетанием гидрофобных взаимодействий, электростатических сил и водородных связей. Главный результат метаболизма состоит в синтезе сложных молекул, которые весьма специфическим образом самопроизвольно взаимодействуют друг с другом, образуя требуемые для организма структуры— богатые липидами цитоплазматические мембраны, регулирующие вместе с внедренными в них белками поступление веществ в клетки. [c.502]

Обоснование того, что прокариотный и эукариотный типы клеточной организации являются наиболее существенной границей, разделяющей все клеточные формы жизни, связано с работами Р. Стейниера (К. 81ашег, 1916—1982) и К. ван Ниля, относящимися к 60-м гг. XX в. Поясним разницу между прокариотами и эукариотами. Клетка — это кусочек цитоплазмы, отграниченный мембраной. Последняя под электронным микроскопом имеет характерную ультраструктуру два электронно-плотных слоя каждый толщиной 2,5 —3,0 нм, разделенных электронно-прозрачным промежутком. Такие мембраны получили название элементарных. Обязательными химическими компонентами каждой клетки являются два вида нуклеиновых кислот (ДНК и РНК), белки, липиды, углеводы. Цитоплазма и элементарная мембрана, окружающая ее, — непременные и обязательные структурные элементы клетки. Это то, что лежит в основе строения всех без исключения клеток. Изучение тонкой структуры выявило существенные различия в строении клеток прокариот (бактерий и цианобактерий) и эукариот (остальные макро- и микроорганизмы). [c.18]

В отличие от липидов у мембранных белков нет единого способа структурной организации. 30—50 % белка имеет конфигурацию а-спирали, остальная часть находится преимущественно в виде беспорядочного клубка. Вероятно, часть белков лищена 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. [c.49]

Доминирование в мембране архебактерий липидов, образованных на основе ди- и тетраэфиров, поставило вопрос о принципиальной ее организации. По современным представлениям, у всех эубактерий и эукариот основу элементарной (липопротеиновой) мембраны составляет липидный бислой (см. рис. 15). Диэфиры архебактерий способны образовывать элементарные мембраны, состоящие из двух ориентированных слоев липидных молекул. Молекулы тетраэфира имеют длину порядка 5—7,5 нм. Толщина мембраны архебактерий примерно 7 нм. Такая мембрана не может быть организована из двух слоев тетраэфирных молекул. Очеввдно, что в данном случае она представляет собой липидный монослой (рис. 103). Монослойные липидные мембраны обладают, очевидно, повышенной жесткостью по сравнению с бислойными. Обнаружение липопротеиновой мембраны, в основе которой лежит [c.411]

Мысль о том, что с мембранами связаны белки, высказал впервые Дж. Даниелли в 1935 г. в связи с необходимостью объяснить явное расхождение между поверхностным натяжением на границе раздела масло — вода и мембрана — вода. Хотя в то время какая-либо информация о мембранных белках отсутствовала, Дж. Даниелли и X. Давсон в том же 1935 г. выдвинули гипотезу об общем принципе структурной организации клеточных мембран, в соответствии с которым мембрана представляется как трехслойная структура (рис. 312) —своеобразный сэндвич, где двойной слой ориентированных одинаковым образом липидных молекул заключен между двумя слоями глобулярного белка, формирующего границу мембраны с водой. Предполагалось, что в этой структуре саязывание липидов с белками осуществляется за счет полярных взаимодействий. Поскольку толщина мембраны в то время не была известна, считалось, что пространство между двумя липидными монослоями может быть заполнено липоидным, жироподобным материалом. [c.581]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология