Биологические мембраны Олигосахаридная боковая цепь Гликолипид Холестерин Интегральные

Биологические мембраны Олигосахаридная боковая цепь Гликолипид Холестерин Интегральные белки Периферический белок Фосфолипидная мембрана

Структура молекул фосфатидилхолина и сфингомиелина 2

Некоторые фосфолипиды 3

Цереброзиды и ганглиозиды 4

Фосфолипидные мицелла, липосома и бислой 5

Строение фосфолипидного бислоя 6

Схема строения молекулы фосфолипида, фосфолипидного бислоя и биологической мембраны 7

Липиды и белки в биологических мембранах 8

Трансмембранные поры на основе -структуры ( «бочонок» ) 9

Диффузия малых молекул через биологические мембраны 10

Пассивный и активный транспорт веществ через мембраны 11

Первичноактивный и вторичноактивный транспорт веществ через мембраны 12

Основные классы АТФ-зависимых транспортных белков 13

Мембранные белки

Способы прикрепления белка к мембране 15

Мембранный транспорт 16

Мембранные белки Важнейшим фактором жизнедеятельности клеток является избирательный транспорт веществ через биологические мембраны. 17

Транспорт ионов калия и натрия Характерной особенностью животных клеток является резко выраженная асимметрия их ионного состава относительно внешней среды. Так, внутриклеточная концентрация ионов калия примерно в 30 раз выше, а ионов натрия в 10 раз ниже, чем в окружающей среде. Градиенты концентрации ионов натрия и калия регулируют объем клетки и ионный состав в узких пределах колебаний, обеспечивают электрическую возбудимость нервных и мышечных клеток и служат движущей силой для транспорта в клетку сахаров и аминокислот. 18

Механизм действия натриевого насоса Гидролиз одной молекулы АТФ сопровождается переносом 3 -х ионов Na+ во внешнюю среду и 2 -х ионов К+ в цитоплазму. 2 K+ 3 Na+ 1 АТФ Na+-зависимое фосфорилирование K+-зависимое дефосфорилирование 19

АТФ-синтаза митохондрий, хлоропластов и бактерий относится к Н+-АТФ-азам F-типа Митохондрия

Синтез АТФ 21

F 1 Fo-АТФ-аза (АТФ-синтаза) - осуществляет синтез и гидролиз АТФ, сопряженные с транслокацией протонов через мембрану по градиенту электрохимического потенциала (ΔμH+) Структурно и функционально подразделяется на два субкомплекса: периферический (F 1 -АТФ-аза), несущий центры синтеза и гидролиза АТФ, и мембранный (сектор Fo – чувствительный к олигомицину), осуществляющий трансмембранный перенос протонов. 22

Метаболизм 23

Метаболическая карта (в виде набора линий и точек) 24

Типы мультиферментных систем, участвующих в метаболических процессах 25

Прокариотическая клетка Escherichia coli Отличительные особенности прокариот: • отсутствие ядерной мембраны, • слабая компартментализация, • наличие стенки из пептидогликана.

Строение прокариотической клетки Комбинированное изображение прокариотической клетки. А – поверхностные структуры и внеклеточные образования. Б - цитоплазматические клеточные структуры. В – запасные вещества.

Общая характеристика метаболизма прокариот Совокупность протекающих в клетке процессов, обеспечивающих воспроизводство клеточной массы, называется обменом веществ, или метаболизмом. Энергетический метаболизм Конструктивный метаболизм Клеточный метаболизм Приводит к накоплению клеточной энергии, которая затем расходуется во всех клеточных энергозависимых процессах Катаболизм Процесс распада поступающих извне питательных веществ с образованием энергетических субстратов Обеспечивает построение компонентов клетки из поступающих извне веществ и связан с потреблением энергии АМФИБОЛИЗМ Анаболизм Процесс биосинтеза 28

Общая характеристика энергетического метаболизма прокариот Внешние источники энергии Электромагнитная энергия света Энергия восстановленных химических соединений Используют фотосинтетические микроорганизмы: цианобактерии пурпурные бактерии зеленые бактерии гелиобактерии галофильные архебактерии прохлорофиты 29

Цикл АТФ в клетках 30

Синтез АТФ Фосфорилирование субстратное мембранное На мембране локализована цепь молекул-переносчиков водорода и электронов в цитоплазме В результате ОВР образуются богатые энергией нестабильные молекулы, фосфатная группа которых переносится на АДФ. Создается электрохим. трансмембранный градиент ионов водорода АТФ Dm. H+ 31

Три стадии катаболизма 32

Гликолиз 33

Пути катаболизма глюкозы 34

Что может произойти с пируватом: 35

Коэнзим А (Coenzyme A) 36

Цикл NADP 37

NADH 38

Зачем нужна глюкоза? . . 39

Цикл трикарбоновых кислот 40

FAD – Флавин-Аденин-Динуклеотид 41

Редокс-состояния FAD и FMN 42

Цикл Кребса 43

Судьба углеродных атомов в цикле трикарбоновых кислот 44

Цикл Кребса обеспечивает интермедиатами многочисленные биосинтетические процессы в клетке 45

Три способа получения энергии у эукариот брожение дыхание фотосинтез Брожение – способ получения энергии, при котором АТФ образуется в процессе анаэробного окисления органических субстратов в реакциях субстратного фосфорилирования. Дыхание – такой способ получения энергии, при котором окисление экзогенных субстратов или промежуточных метаболитов сопряжено с переносом электронов через локализованную в мембране электронотранспортную цепь. При этом осуществляется окислительное фосфорилирование. Фотосинтез – процесс преобразования электромагнитной энергии света в энергию АТФ. 46

Схема работы электронтранспортной цепи и АТФ-синтазного комплекса 47

Модель электронотранспортной цепи (внутренняя митохондриальная мембрана) У эубактерий полностью сформированной системой электронного транспорта обладают цианобактерии, многие пурпурные бактерии и все облигатные и факультативные аэробы. 48

Электронный транспорт и окислительное фосфорилирование В митохондрии есть 3 участка окислительной цепи, где протоны выводятся наружу и генерируется Dm. H+: на НАД(Ф)Н-дегидрогеназе, на убихиноне и на цитохромоксидазе. У бактерий часто функционирует меньшее число генераторов Dm. H+ , 49 что определяется местом включения электронов от разных субстратов в дых. цепь.

Фотосинтез. Реакционный центр Rhodopseudomonas viridis Фотосинтетический аппарат состоит из трех компонентов: 1) Антенны 2) Фотохимического реакционного центра 3) Фотосинтетической электронтранспортной системы 50

Фотосинтез 51

Фотосинтез 52

Молекулярная архитектура фотосистемы II 53

Молекулярная архитектура фотосистемы I 54

Общая характеристика конструктивного метаболизма прокариот Гетеротрофы Облигатные внутриклеточные паразиты Факультативные паразиты Сапрофиты Автотрофы Олиготрофные бактерии Копиотрофы Ауксотроф Прототроф Многие прокариоты могут использовать в своем метаболизме молекулярный азот атмосферы – азотфиксация. Симбиотические микроорганизмы Свободноживущие азотфиксаторы Rizobium Azotobacter 55

Промежуточный метаболизм (блок-диаграмма) 56

Эволюция клеток 57