Конопля Александр Иванович ВЗАИМОСВЯЗЬ СТРУКТУРЫ СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ

Конопля Александр Иванович ВЗАИМОСВЯЗЬ СТРУКТУРЫ СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ ЭРИТРОЦИТОВ КЛЕТОЧНЫХ МЕМБРАН С ИММУННЫМ ГОМЕОСТАЗОМ

Клеточные мембраны Основные функции • Отделают клетки от окружающей среды и делят её на компартменты (отсеки), в каждом из которых специфические физико-химические условия; • Регулируют избирательный транспорт веществ в клетку и органеллы и в обратном направлении; • Обеспечивают специфику межклеточных контактов; • Воспринимают сигналы из внешней среды. • Изменяют активность ферментов.

O = СH 2 – O – C – R O = СH – O – C – R O = СН 2 – О – Р – О –СН 2 – СН – СООН OH Фосфатидилсерин NH 2

Исторические аспекты структуры мембран 1925 г. – Гертер, Грендель (Германия) Биомолекулярная модель Бислой фосфолипидов

Главные функции фосфолипидов мембран • Формируют липидный бислой – структурную основу мембран; • Обеспечивают необходимую для функционирования мембранных белков среду; • Участвуют в регуляции активности ферментов; • Служат «якорем» для поверхностных белков; • Участвуют в передаче гормональных сигналов.

Исторические аспекты структуры мембран 1931 г. – Даннелли, Дэвсон (США) Липидно-белковая (бутербродная) модель Фосфолипиды Пора Белки

Функции белков мембран • Избирательный транспорт веществ в клетку и из клетки; • Передача гормональных сигналов; • Участие в эндоцитозе и экзоцитозе; • Участие в иммунологических реакциях; • Ферментативная активность в превращениях веществ; • Организация межклеточных контактов.

Исторические аспекты структуры мембран Модель липопротеидного ковра Фосфолипиды Белки

Исторические аспекты структуры мембран 1972 г. – Синджер, Никольсон (США) Жидкостно-мозаичная модель Наружный слой мембраны Фосфолипидный бислой Внутренний слой мембраны Интегральные белки Поверхностные белки

Состав липидов клеточных мембран 20 30 40 50 60 Гликосфинголипиды Нейтральные 70 80 Сфингофосфолипиды Фосфатидилинозитол Фосфатидиловая кислота Фосфатидилсерин Фосфатидилэтаноламины Фосфатидилхолины Ганглиозиды Цереброзиды Триглицериды Холестериды 100 Фосфолипиды Глицерофосфолипиды Холестерин 90 Сфингомиелин 10 % по массе липидов

Глицерофосфолипиды мембраны эритроцитов Гидрофобный «хвост» Полярная «головка» [холин] Фосфатидилхолины [этаноламин] Фосфатидилэтаноламины [инозин] [серин] Фосфатидная кислота R 1, R 2 – алифатические цепи ЖК Фосфатидилинозитолы Фосфатидилсерины

Сфингофосфолипиды мембраны эритроцитов Полярная «головка» -CH 2 -NH 3 [этаноламин] Гидрофобный «хвост» [холин] Сфингозин (аминоспирт) Церамид [серин] Церамид Сфингомиелины

Гидрофильная часть Гликосфинголипиды мембраны эритроцитов Нейраминовая или сиаловая кислоты OH OH Галактоза C H 2 O H O HO Гидрофобная часть O Моно- или олигосахаридные остатки Глюкоза CH 2 Церамид Цереброзиды (нейтральные) Церамид Ганглиозиды (кислые)

Холестерол и свойства биологических мембран Является проницаемость структуроподобных Антиоксидантное действие (тормозит в липидном Ограничивает плотность упаковки фосфолипидов. Повышает подвижность молекул для воды, Снижает скорость диффузии жирных кислот молекул Изменяетдля некоторых биомембран перекисное микровязкость мембран, тем самым бислое на их ферменты и рецепторы. для анионов. рецептором. ( «охлаждение» ). окислениенеэлектролитов, повышает фосфолипидов катионов, липидов). влияет

Структура клеточной мембраны НАРУЖНАЯ СТОРОНА ый идн лип периферический сфингомиелин белок фосфатидилхолин ганглиозиды гликопротеин цереброзиды интегрированный белок ой бисл жирные кислоты интегрированный гидрофильные белок периферические полярные фосфатидилсерин фосфатидилэтаноламин группы белки ЦИТОЗОЛЬ

СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ЭРИТРОЦИТАРНОЙ МЕМБРАНЫ

Организация белков мембраны эритроцита 1α - спектрин 1β - спектрин 2 - анкирин 3 – анионтранспортный белок 4. 1 4. 2 - паллидин 4. 5 4. 9 - дематин 5 - актин СТРУКТУРООБРАЗУЮЩИЕ И СТАБИЛИЗИРУЮЩИЕ МЕМБРАНУ БЕЛКИ ФОРМООБРАЗУЮЩИЕ БЕЛКИ 6 – глицеральдегид-3 -фосфатдегидрогеназа 7 – тропомиозин 8 – глутатион-S-трансфераза БЕЛКИ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ ВНУТРИКЛЕТОЧНЫЙ МЕТАБОЛИЗМ

Белки, обеспечивающие внутриклеточный Структурообразующие и стабилизирующие мембрану Формообразующие белки метаболизм - фермент гликолитическоготранспорта; липидного бислоя - стабилизация - обеспечение анионного расщепления глюкозы; АТБ, стабилизирует взаимодействие влияние определяет гибкость мембраны нейтрализует токсическое через 1α - спектрин - формирует 2, 3 -бифосфоглицератный шунт, регулирующий - N-конец связывает глицеральдегид-3 мембраны; 1β - спектрин анкирин, спектрин и белок полосы 4. 1. диссоциацию оксигемоглобина. эритроцита. ПОЛ; - регуляция латеральной продуктов за счет степени 2 - анкирин фосфатдегидрогеназу, каталазу, глутатион-S- - - связь спектрина с стабилизация мембраны через закрепление спектрина с актином. анионтранспортным белком. 4. 1 4. 2 - паллидин 4. 5 4. 9 - дематин 3+ Гликолиз 5 - актин трансферазу, гемоглобин; полимеризации. подвижности интегральных - переносчик нуклеозидов ибелков от защищает SH-группы Глюкоза глюкозы внутрь - С-конец образует антигенные детерминанты группы белков; активных метаболитов кислорода. клетки. Глюкоза крови (АВО); - обеспечение деформабельности мет. Hb (Fe ) - антигены узнавания 3 -ФГА аутологических антител к для мембраны. НАД - стабилизирует взаимодействие спектрина с R + GSH GSRH стареющим и аномальным эритроцитам. 6 - Г-3 -ФД глицеральдегид. Димер спектрина актином; 3 -фосфатдегидрогеназа Hb (Fe ) НАДНН˙ 1, 3 -БФГ - влияет на степень полимеризации актина. 2+ 7 – тропомиозин 8 - Г-S-Т глутатион-S-трансфераза 3 - АТБ RX + GSH АТФ 3 -ФГ Актин GSR + HX - изменение формы эритроцита. ФЕП R-COOH + 2 GSH + H 2 O анкирин АТФ Пируват Лактат АТБ RCOH + GSSG 4. 1 актин сыворотка крови

Транспорт веществ через мембрану Пассивный транспорт (по градиенту концентрации, без затраты энергии) V С Низкомолекулярные вещества липидной природы, незаряженные (О 2, СО 2, Н 2 О)

Транспорт веществ через мембрану Облегченная диффузия (без затраты энергии, по градиенту концентрации, с «аномальной» скоростью) V С Аминокислоты, пентозы, гексозы

Транспорт веществ через мембрану Активный транспорт (против градиента концентрации, с затратами энергии) V С Аминокислоты, пентозы, гексозы