Ферментные маркеры различных мембран

Лекция № 7.

МОЛЕКУЛЯРНОЕ СТРОЕНИЕ

И функциональные компоненты клеточных мембран

Основные термины

Клеточные мембраны

Липиды

Глицерофосфолипиды

Сфинголипиды

Гликосфинголипиды

Холестерол

Амфифильный

Простагландины

Фосфоинозитол

Интегральные белки

Трансмембранные однократно-пересекающие белки

Трансмембранные многократно-пересекающие белки

Периферический белок

Строение мембраны

Значение мембран в функционировании клеток

Различия между мембранами

Эта лекция посвящена структурным и функцио­нальным свойствам клеточных мембран, в частно­сти плазматической мембраны. Существует более 200 типов клеток человеческого организма, и существуют также различ­ные типы плазматических мембран. Мембрана принимает множество форм в зависи­мости от структурной и функциональной роли клетки.

Основные клеточные органеллы и их функции. Представлены лишь главные функции, выпол­няемые каждой органеллой. Как правило, в органеллах происходит гораздо больше процессов и реакции

Органелла или фракция	Маркер	Основные функции
Ядро	ДНК	Хромосомы Место синтеза РНК на матрице ДНК (транскрипция)
Митохондрия	Глутаматдегидрогеназа	Цикл лимонной кислоты, окислительное фосфорилирование
Рибосома	Высокое содержание РНК	Место синтеза белка (трансляция с мРНК на белок)
Эндоплазматический ретикулум	Глюкозо-6-фосфатаза	Рибосомы, связанные с мембраной, — главное место синтеза белка Синтез различных липидов Окисление многих ксенобиотиков (цитохром P450)
Лизосома	Кислая фосфатаза	Место расположения многих гидролаз (ферментов, катализирующих реакции распада)
Плазматическаямембрана	Nа+-К+-АТФаза 5’-нуклеотидаза	Транспорт молекул внутрь клетки и наружу Межклеточные адгезия и взаимодействие
Аппарат Гольджи	Галактозилтрансфераза	Внутриклеточная сортировка (компартментализация) белков Реакции гликозилирования Реакции сульфатирования
Пероксисома	Каталаза Оксидаза мочевой кислоты	Разрушение определенных жирных кислот и аминокислот Производство и расщепление перекиси водорода
Цитоскелет	Нет специфических ферментных маркеров	Микрофиламенты, микротрубочки, промежуточные филаменты
Цитозоль	Лактатдегидрогеназа	Ферменты гликолиза и синтеза жирных кислот

Плазматической мембраной называется барьер, который окружает цитоплазму, определяя грани­цы клетки. Однако мы знаем, что мембрана служит не только барьером между цитозолем и внеклеточ­ной средой, но содержит молекулы, которые переда­ют сигналы с наружной стороны клетки в цитоплаз­му и к внутриклеточным органеллам.

Белки и липиды

Все клеточные мембраны представляют собой сложную смесь белков и липидов. Существуют три важных принципа строения мембраны.

1. Мембраны не однородны. Мембраны, окружающие внутриклеточные органеллы, и плаз­матическая мембрана отличаются по составу.

2. Многие компоненты мембран находятся в состоянии непрерывного движения. Мем­брана напоминает постоянно меняющуюся мозаику. Некоторые части мембраны изменя­ются быстрее, чем другие.

3. Компоненты мембран чрезвычайно асим­метричны. Между наружным и внутренним слоями мембран имеется различие по относи­тельному количеству и качественному составу липидов. Белки располагаются среди липидов асимметрично и имеют хорошо различимые вне- и внутриклеточные домены.

При исследовании клетки под световым микро­скопом мы можем видеть ее край, ограниченный плазматической мембраной. Однако этот уровень изучения мембран не позволяет увидеть некото­рые важные вариации в ее структуре.

Ферментные маркеры различных мембран

Мембрана	Фермент
Эндоплазматический ретикулум	5’-нуклеотидаза Аденилатциклаза Nа+-К+-АТФаза
Эндоплазматический ретикулум	Глюкозо-6-фосфатаза
Комплекс Гольджи	Галактозилтрансфераза
Внутренняя митохондриальная мембрана	АТФ-синтетаза

Например, плазматическая мембрана имеет поля специализации; каждое поле обладает уникальной морфологией и выполняет определенную биомолекулярную задачу. Кроме того, поверхности боль­шинства клеток, соприкасающиеся с другими клет­ками и с внеклеточным матриксом, имеют различ­ные свойства. Хорошим примером множественной специализации клеток могут служить эпителиальные клетки, кото­рые формируют выстилку и кожи, и капилляров.

Разнообразие морфологии клеток определяется вариациями строения цитоскелета, состоящего из бел­ков, расположенных непосредственно под мембраной и в цитоплазме. Основные компоненты цитоскелета - актиновые филаменты, микротрубочки и промежуточные филаменты участвуют в формировании конфигурации ци­топлазматической мембраны.

В клетках, которые перемещаются на поверхности эпителиальных выстилок тела или сквозь межкле­точное пространство, белки цитоскелета подвергают­ся полимеризации и деполимеризации, что необхо­димо для движения. Соответственно, мембраны так­же подвергаются значительным изменениям. Важно понять, что этот процесс возможен благодаря под­вижности и динамичности молекул, которые состав­ляют плазматическую мембрану. Этот принцип осо­бенно важен, так как он лежит в основе понимания функциональных реакций клетки.

Важнейшие функции мембран

Мембраны контролируют состав внутрикле­точной среды. Основная функция мембраны — формирование вокруг цитоплазмы барьера, кото­рый избирательно пропускает молекулы, входящие в клетку и выходящие из нее. В значительной сте­пени такое поведение мембраны обусловлено не­проницаемостью ее липидов для воды и других гидрофильных молекул. В мембране находятся белки, которые образуют каналы и поры, прини­мающие участие в высокоизбирательном транспор­те молекул через мембрану.

Мембраны обеспечивают и облегчают меж­клеточную и внутриклеточную передачу ин­формации. Мембрана — это место, где молекуляр­ная информация воспринимается, преобразуется и пе­редается далее в клетку.