Липидные асимметрия

Гидрофобная полипептидная цепь может специфически связываться с каким-то одним типом липидов, и это способно обеспечивать разделение фаз и асимметрию липидного матрикса. [c.79]

Рис. 308. Асимметрии липидного бислоя на участках большой кривизны

Когда белки отделяют от мембраны и заключают в искусственные липидные пузырьки, часть из них оказывается в правильной ориентации, а часть в обратной. Поэтому считают, что асимметрия белков, наблюдаемая в клеточных мембранах, целиком обусловлена процессом встраивания белков в мембрану ЭР. [c.49]

Как мы уже говорили, ферменты, ответственные за синтез фосфолипидов, располагаются на цитоплазматической стороне везикул эндоплазматического ретикулума. По мере синтеза фосфолипидов происходит их самосборка с образованием термодинамически стабильных бимолекулярных слоев, которые включаются в мембрану везикул. Липидные везикулы, происходящие от эндоплазматического ретикулума, по-видимому, перемещаются к аппарату Гольджи, фрагменты которого в свою очередь сливаются с плазматической мембраной. Мембраны аппарата Г ольджи и везикул эндоплазматического ретикулума асимметричны в поперечном направлении как по фосфолипидам, так и по белкам, и эта асимметрия сохраняется до слияния с плазматической мембраной. Внутренняя поверхность везикулярных мембран оказывается с наружной стороны плазматической мембраны, а цитоплазматическая остается на ее цитоплазматической стороне (рис. 42.10). Поскольку поперечная асимметрия в мембранах везикул, происходящих из эндоплазматического ретикулума, существует еще до слияния с плазматической мембраной, основной проблемой сборки мембран становится вопрос о том, каким образом интегральные белки асимметрично включаются в липидный бислой эндоплазматического ретикулума. [c.135]

Уже давно стало очевидным, что недостаточно рассматривать функции мембран живых клеток с точки зрения химических свойств компонентов, их составляющих, — требуется учитывать не только их физико-химические и электрохимические характеристики, но и пространственную организацию этих компонентов асимметрию элементов и жидкокристаллическое состояние липидов. Липиды отличаются от трех других основных групп веществ, составляющих живые организмы (белки, углеводы, нуклеиновые кислоты), тем, что не растворяются в водных средах. Эти светло-желтые пастообразные вещества хорошо растворяются в липидных растворителях — хлороформе, диэтиловом эфире, бензоле. Классификация разделяет липиды на несколько групп, из которых в состав плазматических мембран входят фосфолипиды и стерины, тогда как триглицериды (жиры) располагаются, как правило, в межклеточном пространстве. [c.107]

Нативная асимметрия распределения положительно и отрицательно заряженных фупп на разных сторонах плазматической мембраны присуща всем природным мембранам. В результате внутренние области липидного бислоя, обладающие низкой диэлектрической проницаемостью, всегда оказываются как бы между обкладками конденсатора, т. е. под действием разности потенциалов между полярными внешней и внутренней поверхностями мембраны. Под влиянием этого внутримембранного электростатического поля гидрофобные части фосфолипидов поляризуются. При этом может иметь место как молекулярная (электронная) поляризация, так и ориентационная поляризация, определяющая упаковку алифатических цепей в мембране и их [c.114]

Сочетание быстрой диффузии молекул вдоль мембраны и очень медленной диффузии поперек мембраны имеет большое значение для функционирования мембран, а именно для матричной функции мембраны (см. 1). Благодаря затрудненному переходу поперек мембраны поддерживается упорядоченность в молекулярной структуре мембраны, ее анизотропия, асимметрия (относительно плоскости мембраны) расположения липидных и белковых молекул, определенная ориентация белков-ферментов поперек мембраны. Это имеет большое значение, например, для направленного переноса веш еств через мембрану. [c.23]

Фосфолипаза В катализирует отщепление гидрофильного спирта от фосфоглицеридов и сфингомиелинов. В результате отщепления полярных головок от молекул фосфолипидов могут нарушаться электростатические взаимодействия фермента с молекулами окружающих его фосфолипидов, в частности, кислого липида — фосфатидилсерина, являющегося, по-видимому, аннулярным липидом для ацетилхолинэстеразы. Фосфатидилсерин, а также фосфатидилэтаноламин локализованы преимущественно во внутренней половине липидного бислоя. Можно предположить, что гидролиз фосфолипидов и фосфатидилсерина не вызывает конформационных изменений молекул фермента, затрагивающих его активный центр, поэтому активность АХЭ при обработке мембран фосфолипазой практически не изменяется. Необходимо отметить, что обработка мембран фосфолипазой индуцирует изменения упаковки и подвижности фосфолипидов, вязкости и асимметрии липидной фазы, белок-липидных взаимодействий. Воздействие УФ-излучения на модифицированные мембраны приводит к нарушениям в функционировании мембраносвязанной АХЭ, отличающимся по направленности от таковых при облучении интактных мембран. Эти нарушения являются результатом изменения конформационного состояния продуктов гидролиза фосфолипидов в мембране при воздействии УФ-света. [c.162]

Рис. 17. Иллюстрация асимметрии липидного бислоя, организованного фосфо- и гликолипидами. Гликолипиды изображены с гексагональными полярными группами, холестерин не показан

Существует целый ряд способов модификации фосфо-липидного бислоя, в результате которых изменяются асимметрия, градиент гибкости, микровязкость, подвижность компонентов бислоя или его состав. Ниже будут представлены некоторые способы модификации, которые могут применяться как в процессе регуляции метаболизма, так и для исследования свойств нативных мембран. [c.86]

В последнее время наибольшее признание получила модель, учитывающая большинство данных, известных о мембранах, согласно которой в липидную основу включены асимметрично расположенные белковые молекулы (рис. 15, Д). Некоторые из них образуют скоп-.ления на поверхностях липидного бислоя, другие частично или полностью погружены в него, третьи пронизывают его насквозь. В последней модели подчеркнута асимметрия строения мембраны, основанная на различиях как в химическом строении молекул белка внешнего и внутреннего слоя, так и в их расположении в каждом слое. [c.42]

В липидных бислоях асимметрия может возникать и еще по одной причине — вследствие латерального фазового разделения (рис. 4.13,В,Г). Это двумерный аналог фазовых переходов в растворе, таких, как кристаллизация или выпадение осадка. Фазовое разделение в принципе может происходить как на одной, так и на обеих поверхностях пузырька. Фазы не обязательно должны быть чистыми липидными компонентами, так же как и фазы металлических сплавов могут состоять из одинаковых атомов металлов или из их смесей. [c.220]

Обобщенная модель плазматической мембраны схематически показана на рис. 11.5. Хотя на рисунке липиды представлены только фосфоглицеридами, холестерин и гликолипиды также присутствуют в мембране. Липидный бислой асимметричен с точки зрения состава двух его частей (слоев), т. е. наружная часть отличается от внутренней, как об этом свидетельствуют ориентация транспортных систем (см. ниже) и локализация сахаридов на внешней поверхности. Так, в мембране эритроцита человека (гл. 32) сфингомиелин, фосфатидилэтаноламин и фосфатидилсерин находятся преимущественно во внутренней части бислоя, а фосфатидилхолин—в наружной. Физиологические последствия такой асимметрии неясны, но возможно, что они выражаются в неодинаковой степени разжиженности каждого из монослоев. Кроме того, более высокая доля фосфоглицеридов, несущих отрицательный заряд, па [c.371]

Жидкомозаичная модель Синджера и Николсона [3] различает два типа мембранных белков периферические и интегральные. Периферические белки удерживаются на поверхности мембраны в основном ионньпми взаимодействиями и относительно легко солюбилизируются, например, путем увеличения ионной силы. Интегральные белки погружены в липидную фазу и не могут быть высвобождены из мембраны без хотя бы частичного ее разрушения. Они нерастворимы в воде, гидрофобны и липофильны. Эта характеристика двух классов мембранных белков предполагает, что они асимметрично распределены в клеточной мембране периферические белки находятся только по одну сторону бислоя, тогда как интегральные проникают в нее — чаще только в один монослой если же они пронизывают весь бислой, то тогда они функционально асимметричны. Пример асимметрии последнего типа — транспортные системы, такие, как Na+, К+-АТРаза (гл. 7). [c.77]

Трехслойная структура наблюдалась на фиксированных срезах многих биологических мембран. Основываясь на этом морфологическом сходстве, Дж. Д. Робертсон в 1959 г. предположил, что все клеточные мембраны — как плазматические, так и внутриклеточные — построены по единому принципу, и высказал концепцию унитарной (или единообразной) мембраны. В целом модель, предложенная Дж. Д. Робертсоном в 1960 г. (рис. 314), во многом сходна с классической моделью Дж. Даниелли основу мембраны составляет липидный бислой, а ее нелипидные компоненты (прежде всего бе.юк) в полностью развернутой конформации лежат на поверхности бислоя, связываясь с липидами электростатически и за счет гидрофобных взаимодействий. Однако в модели Робертсона нашла отражение еще одна важная структурная особенность мембраны — ее асимметрия. [c.582]

С1И асимметрия белков в мембранах определяется путями их биогенеза, то трансмембранное распределение липидов может складываться также под в-аиянием различных условий среды по обе стороны мембраны. Существенное значение может иметь кривизна мембраны. На участках высокой кривизны раз/ ичия в упаковке липидиых молекул между наружным и внутренним монослоями могут быть причиной неодинакового трансмембранного распределения липидных молекул, отличающихся по стернческим требованиям и заряду. [c.586]

Как мы уже знаем, биологические мембраны чрезвычайно асимметричны наружный и внутренний монослои различаются как по липидному составу, так и по белковому. Такая же асимметрия наблюдается и в распределении углеводов углеводные цепи основной массы гликолипидов, гликопротеинов и нротеогликанов во внутренних и плазматических мембранах локализованы исключительно на той стороне мембраны, которая не контактирует с цитозолем. В плазматических мембранах остатки Сахаров выступают на внешнюю поверхность клетки, а во внутренних мембранах они обрашены внутрь ограничеппого мембраной комиартмента. Сушествуют два различных варианта присоединения олигосахаридов к мембранным глико протеинам они могут быть пришиты N-связью к остаткам аспарагина в полипептидной цепи или О-связью к остаткам серина или треонина. N-связанные олигосахариды обычно содержат около 12 Сахаров и строятся на основе общего ядра, состоящего из остатков маннозы. О-связанные олигосахариды, как правило, короче (длиной около 4 сахарных остатков). [c.377]

Поскольку олигосахаридпые цепи присоединяются со стороны внутреннего пространства ЭР и аппарата Гольджи, расположение углеводов на мембранных белках и липидах несимметрично. Как и асимметрия самого липидного бислоя. эта асимметричная ориентация гликозилированных молекул сохраняется в процессе транспорта к плазматической мембране, секреторным пузырькам или лизосомам. В результате олигосахариды всех гликопротеипов и гликолинидов в соответствующих клеточных мембранах обращены в просвет органелл, а в плазматической мембране - во внеклеточное пространство (рис. 8-64). [c.62]

Существенным для понимания всех аспектов переноса электронов в мембранах, а также сопряженных с ним процессов является вращательная и латеральная диффузия не только подвижных переносчиков, но и отдельных комплексов и их агрегатов. Подвижность комплексов приводит к тому, что теряет смысл понятие единой структурной электронтранспортной цепи, так как стехиометрия взаимодействия комплексов определена лишь в среднем и может меняться при изменении внешних условий. Если регулируемая условиями внешней среды латеральная асимметрия в распределении комплексов переносчиков достаточно хорошо установлена для фотосинтетического аппарата высших растений, то, несомненно, аналогичные процессы регулирования пространственной обособленности отдельных реакций могут происходить и у фотосинтезрфующих бактерий и митохондрий. Динамическая организация электронного транспорта, проявляющаяся в процессах агрегации— дезагрегации как отдельных переносчиков электронов с комплексами, так и самих комплексов, приводит к быстрому и высокоэффективному переносу электронов (внутри комплексов), увеличивает надежность функционирования цепи переноса электронов, обеспечивая возможность замены вышедших из строя элементов, а также их встраивание в процессе б иогенеза и, кроме того, обеспечивает возможность эффективных способов регуляции транспорта электронов за счет изменения степени агрегации комплексов, их пространственной обособленности и взаимного положения в мембране. Асимметричная латеральная и трансмембранная организация комплексов в мембране может направленно регулироваться такими факторами, как липидный состав мембраны, соотношение липид/белок, микровязкость, энзиматическая модификация белков, ионный состав среды и др. [c.286]

Важнейшим свойством липидного бислоя мембран является структурная асимметрия — различное распределение липидов между внутренним и наружным монослоями. Анализ распределения фосфолипидов в мембранах микросом, аппарата Гольджи, лизосом, ядер, митохондрий показывает, что фосфатидилэтаноламин и фосфатидилсерин расположены преимущественно на цитоплазматической стороне, сфингомиелин, кардиолипин и фосфатидилинозитол — на внутренней, топологичной наружной стороне плазматических мембран, а фосфатидилхолин более или менее равномерно распределен между обеими сторонами. В наружном монослое липидов мембран эритроцитов человека содержится 44 % фосфатидилхолина, 44 % сфингомиелина и 12 % фосфатидилэтаноламина, во внутреннем — 48 % фосфатидилэтаноламина, 28 % фосфатидилсерина, 10 % сфингомиелина и 14 % фосфатидилхолина. [c.25]

Каталитическая активность мембранной ацетилхолинэстеразы находится под контролем структурного состояния липидной фазы эритроцитарной мембраны. Фосфолипазы (Аз, С и В) оказывают на мембраны близкое модифицируюп ] ее действие, хотя они характеризуются не только различной специфичностью (природой разрываемых в липидах связей), но и пространственной асимметрией действия. Панкреатическая фосфолипаза Ад и фосфолипаза В гидролизуют липиды, расположенные на обеих сторонах эритроцитарной мембраны, а фосфолипаза С гидролизует фосфолипиды, расположенные на внутренней ее стороне. Модификация липидного бислоя с внутренней стороны мембраны приводит к изменению структурного состояния липидов, а затем и белков, расположенных снаружи. Косвенным свидетельством возможности такой трансмембранной передачи структурного сигнала может служить отрыв ацетилхолинэстеразы от мембраны под влиянием фосфолипазы С (И. Д. Болотовский и соавт., 1987). Обработка любыми фосфолипазами как бы превращает мембраносвязанный фермент в квазисвободный. [c.55]

TOB контролируют на каждом этапе выделения и разделения мембран в исходном гомогенате и в каждой фракции с целью определения стадии осаждения и выхода исследуемых мембранных структур, а также потерь мембранных фракций. Гомогенность выделенного препарата мембран анализируют на основании увеличения активности маркерного фермента (-ов) в нем по сравнению с исходным гомогенатом клеток. Часто используют не один, а два-три мембранных маркера. Однако необходимо помнить, что и мембраны одного типа способны проявлять гетерогенность, связанную с асимметрией белкового, липидного и углеводного состава мембран, в результате чего фермент может находиться в латентной форме из-за нарушения ориентации мембраны и недоступности активного центра для субстрата, например, в обращенных мембранных везикулах. Наиболее легко из внзпрри-клеточных органелл идентифицируют митохондрии и ядра, затем — лизосомы и пероксисомы, наиболее трудно — плазматические мембраны и мембраны эндоплазматической сети. Сложность разделения последних обусловлена близостью величин диапазона плотностей этих структур, поэтому разделение по скорости седиментации осуществляется в том случае, если плазматические мембраны представлены крупными фрагментами. [c.223]

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]

Асимметричность билипидного слоя может поддерживаться транспортом липидов спонтанным, везикулярным или с участием липидпереносящих белков. Липидпереносящие белки (низкомолекулярные, цитоплазматические) различной степени специфичности (от высокоспецифических, обеспечивающих обмен одного или двух компонентов, до сравнительно мало специфических, связывающих и переносящих липиды разных классов) стоят на страже асимметрии мембран, перенося липиды только в наружный или только во внутренний слой. Перенос липидных молекул осуществляется в виде комплексов с бел ками -переносчиками. [c.103]

Асимметрия бислоя обеспечивается также и ферментами липидного обмена и липидпереносящими белками. Последние представляют собой группу белков различной специфичности — от высокоспецифичных, обеспечивающих обмен одного-двух компонентов мембраны, до сравнительно мало специфичных, связывающих и переносящих к мембранам (или от них) липиды различных классов. Перенос липидных молекул осуществляется в виде их комплексов с этими белками-переносчиками при этом белок-липидные комплексы становятся более гидрофильными. [c.40]

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]

Сближение мембран до критического расстояния ( 2 нм,, когда уже произошел непосредственный контакт) приводит к агрегации и латеральной диффузии белков из области контакта, т. е. в зоне слипания контактируют безбелковые липидные домены, бислои мембран (рис. 13). Белки в случае экзоцитоза (см. разд. 3.5) могут удаляться в сторону состыковочного центра (и даже за его пределы) и, кроме того, преформировать пункты удерживания мембран в этом центре. Белки могут удаляться активным путем с затратой энергии, например, при функционировании спектрин-актиновой сети и пассивным способом за счет геометрической асимметрии молекул белка и отличия кривизны мембраны в различных ее участках, а также за счег перемещения полярных белков при электростатическом взаимодействии сблизившихся мембран. [c.86]

Л — модель, предложенная Г. Доусоном и Д. Даниелли Б — модель, предусматривающая наличие в мембране пщрофильных пор В — модель мембраны, структурными единицами которой являются липидные глобулы Г — модель, предусматривающая наличие в мембране белковых глобул Д — одна из последних моделей мембраны, подчеркивающая асимметрию ее строения 1 — белковый слой 2 — липидный слой 8 — гидрофильная пора [c.42]

Более ранние биохимические исследования мембран касались главным образом их липидиой часги. Поэтому методы экстракции н анализа мембранных липидов были хорошо разработаны и основывались большей частью на примеиеиии органических растворителей. Липнды, составляюш ие обычно почти половину массы плазматической мембраны, ие только служат каркасом Для прикрепления белков, но и могут быть ответственными за активность ферментов, связанных с мембранами. Они имеют амфипатические свойства и обладают гидрофильными и гидрофобными концевыми участками. Большая часть липидов относится к фосфолипидам, а остальные — это гликолипиды и нейтральные липиды (в основном холестерин). Гликолипиды, по ВИдимому, располагаются лишь в наружной части двойного липидного слоя, что указывает иа его асимметрию. [c.41]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология