Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Реферат на тему:Біологічні мембрани
2013
Виконала:учениця 10-А класу
Мацьків Вікторія
Перевірила:вчитель біології
Кліщ Ольга Михайлівна
БІОЛОГІЧНІ МЕМБРАНИ
Всі живі клітини відокремлені від навколишнього середовища поверхнею званої клітинною мембраною. Крім того, для еукаріотів характерне утворення всередині клітин декількох компартментов. Вони представлені поряд субклітинних органел, обмежених мембранами, наприклад, ядро і мітохондрії. Мембрани являють собою не тільки статично організовані поверхні розділу, але і включають активні біохімічні системи, відповідальні за такі процеси, як виборчий транспорт речовин всередину і назовні клітини, зв'язування гормонів та інших регуляторних молекул, протікання ферментативних реакцій, передача імпульсів нервової системи і т.д . Існують різні типи мембран, що відрізняються по виконуваних функцій. Функції мембран обумовлені їх будовою.
Функції мембран
^ Хімічний склад
Мембрани складаються з ліпідних і білкових молекул, відносна кількість яких варіює (від 1/5 - білок + 4/5 - ліпіди до 3/4 - білок + 1/4 v ліпіди) у різних мембран. Вуглеводи містяться у формі глікопротеїнів, гліколіпідів і складають 0,5-10% речовини мембрани.
^ Ліпіди мембран
Основна частина ліпідів в мембранах представлена фосфоліпідами, гліколіпідами і холестерином. Будова цих ліпідів представлено на малюнку:
Будова ліпідів мембран
Ліпіди мембран мають у структурі дві різні частини: неполярний гідрофобний "хвіст" і полярну гідрофільну "голову". Таку подвійну природу з'єднань називають амфіфільних. Ліпіди мембран утворюють двошарову структуру. Кожен шар складається з складних ліпідів, розташованих таким чином, що неполярні гідрофобні "хвости" молекул знаходяться в тісному контакті один з одним. Так само контактують гідрофільні частини молекул. Всі взаємодії мають нековалентно характер. Два монослоя орієнтуються "хвіст до хвоста" так, що утворюється структура подвійного шару має внутрішню неполярну частина і дві полярні поверхні. Білки мембран включені в ліпідний подвійний шар двома способами:
Поверхневі білки своїми гідрофільними радикалами амінокислот пов'язані нековалентно зв'язками з гідрофільними групами ліпідного бішару. Інтегральні білки розрізняються за ступенем заглибленості в гідрофобну частину бішару. Вони можуть розташовуватися по обидва боки мембрани і або частково занурюються в мембрану, або прошивають мембрану наскрізь. Занурена частина інтегральних білків містить велику кількість амінокислот з гідрофобними радикалами, які забезпечують гідрофобна взаємодія з ліпідами мембран. Гідрофобні взаємодії підтримують певну орієнтацію білків в мембрані. Гідрофільна виступаюча частина білка не може переміститися в гідрофобний шар. Частина мембранних білків ковалентно пов'язані з моносахаридних залишками або олігосахаріднимі ланцюгами і являють собою глікопротеїни. Приклади розташування білків і ліпідів у мембрані представлені на малюнку:
Структура плазматичної мембрани
Асиметрія мембран
Хоча кожен монослой утворений з ліпідів, орієнтованих однаковим чином, тим не менш, ліпідний склад моношарів різний. Наприклад, в плазматичної мембрані еритроцитів фосфатидилхоліну переважають у зовнішньому шарі, а фосфатидилсерину у внутрішньому шарі мембрани. Вуглеводні частини білків і ліпідів розташовуються на зовнішній частині мембрани. Крім того, поверхні мембрани відрізняються по складу білків. Ступінь такої асиметрії мембран різна у різних типів мембран і може змінюватися в процесі життєдіяльності клітини і її старіння. Рухливість (жорсткість) і плинність мембран також залежать від її складу. Підвищена жорсткість обумовлюється збільшенням співвідношення насичених і ненасичених жирних кислот, а також холестерину. Фізичні властивості мембран залежать від розташування білків в ліпідному шарі. Ліпіди мембран здатні до дифузії в межах шару паралельно поверхні мембрани (латеральна дифузія). Білки теж здатні до латеральної дифузії. Поперечна дифузія в мембранах сильно обмежена.
Мембранний транспорт
Транспорт речовин всередину і назовні клітини, а також між цитоплазмою і різними субклітинних органел (мітохондріями, ядром і т.д.) забезпечується мембранами. Якби мембрани були глухим бар'єром, то внутрішньоклітинний простір виявилося б недоступним для поживних речовин, а продукти життєдіяльності не могли б бути видалені з клітки. У той же час при повній проникності було б неможливо накопичення певних речовин в клітині. Транспортні властивості мембрани характеризуються напівпроникності: деякі сполуки можуть проникати через неї, а інші - ні:
Проникність мембран для різних речовин
Одна з головних функцій мембран - регуляція переносу речовин. Існують два способи перенесення речовин через мембрану: пасивний і активний транспорт:
Транспорт речовин через мембрани
Пасивний транспорт. Якщо речовина рухається через мембрану з області з високою концентрацією в бік низької концентрації (тобто за градієнтом концентрації цієї речовини) без витрати клітиною енергії, то такий транспорт називається пасивним, або дифузією. Розрізняють два типи дифузії: просту і полегшену.
Проста дифузія характерна для невеликих нейтральних молекул (H 2 O, CO 2, O 2), а також гідрофобних низькомолекулярних органічних речовин. Ці молекули можуть проходити без будь-якої взаємодії з мембранними білками через пори або канали мембрани до тих пір, поки буде зберігатися градієнт концентрації.
Полегшена дифузія. Характерна для гідрофільних молекул, які переносяться через мембрану також за градієнтом концентрації, але за допомогою спеціальних мембранних білків - переносників. Для полегшеної дифузії, на відміну від простої, характерна висока вибірковість, оскільки білок переносник має центр зв'язування комплементарний транспортованого речовині, і перенесення супроводжується конформаційними змінами білка. Один з можливих механізмів полегшеної дифузії може бути наступним: транспортний білок (транслоказа) пов'язує речовина, потім зближується з протилежною стороною мембрани, звільняє це речовина, приймає вихідну конформацію і знову готовий виконувати транспортну функцію. Мало відомо про те, як здійснюється пересування самого білка. Інший можливий механізм переносу передбачає участь декількох білків-переносників. У цьому випадку спочатку пов'язане з'єднання саме переходить від одного білка до іншого, послідовно зв'язуючись то з одним, то з іншим білком, поки не виявиться на протилежній стороні мембрани.
Активний транспорт має місце в тому випадку, коли перенесення здійснюється проти градієнта концентрації. Таке перенесення вимагає витрати енергії клітиною. Активний транспорт служить для накопичення речовин всередині клітини. Джерелом енергії часто є АТР. Для активного транспорту крім джерела енергії необхідно участь мембранних білків. Одна з активних транспортних систем в клітці тварин відповідає за перенесення іонів Na + і K + через клітинну мембрану. Ця система називається Na + - K + - насос. Вона відповідає за підтримання складу внутрішньоклітинного середовища, в якій концентрація К + вище, ніж Na +:
Механізм дії Na +, K +-АТР-ази
Градієнт концентрації калію і натрію підтримується шляхом перенесення К + всередину клітини, а Na + назовні. Обидва транспорту відбуваються проти градієнта концентрації. Такий розподіл іонів визначає вміст води в клітинах, збудливість нервових клітин і клітин м'язів і інші властивості нормальних клітин. Na +, K +-насос являє собою білок - транспортну АТР-азу. Молекула цього ферменту є олігомерів і пронизує мембрану. За повний цикл роботи насоса з клітки в міжклітинний речовина переноситься три іона Na +, а в зворотному напрямку - два іона К +. При цьому використовується енергія молекули АТР. Існують транспортні системи для перенесення іонів кальцію (Са 2 + - АТР-ази), протонні насоси (Н + - АТР-ази) та ін симпорта це активний перенесення речовини через мембрану, здійснюваний за рахунок енергії градієнта концентрації іншої речовини. Транспортна АТР-аза в цьому випадку має центри зв'язування для обох речовин. Антипорта - це переміщення речовини проти градієнта своєї концентрації. При цьому інша речовина рухається в протилежному напрямку за градієнтом своєї концентрації. Симпорта і антіпорт можуть відбуватися при всмоктуванні амінокислот з кишечника і реабсорбції глюкози з первинної сечі. При цьому використовується енергія градієнта концентрації іонів Na +, створюваного Na +, K +-АТР-азой.