Состав структура и свойства биологических мембран Схема

Состав, структура и свойства биологических мембран

Схема строения биологической мембраны

Липидный состав клеточных мембран из печени крысы (слева – липидный состав, справа – состав фосфолипидов)

Липидный состав различных мембран гепатоцитов крысы

Объемные модели и упрощенная схема строения различных фосфолипидов

Схема строения мицеллы и бислойной фосфолипидной мембраны

Объемная модель участка мембраны, и схема строения липосомы

Различные структуры, образуемые липофильными соединениями

Неравномерное распределение фосфолипидов во внутреннем и наружном слоях биологических мембранах

Различные способы встраивания белков в биологические мембраны • Мембранные белки могут закрепляться в мембране за счет одной (а) или нескольких -спиралей (b), могут быть связаны с интегральными белками мембран (с) или прикрепляться к мембране за счет электростатических взаимодействий (d) или закрепляться в мембране за счет короткой гидрофобной последовательности аминокислот (e) или через специальный жирнокислотный якорь (f).

Представление об интегральных и периферических мембранных белках

Различные способы закрепления белков в биологических мембранах Белки I и II типов имеют одну трансмембранную спираль и противоположную ориентацию N-и С-концов в мембране. Белки III типа имеют несколько спиралей, пронизывающих мембрану. Белки IV типа объединяются так чтобы их спирали образовывали пучок, пронизывающий мембрану. Белки V типа имеют подвижные «якоря» , закрепляющие их в мембране. Белки VI типа имеют как трансмембранные спирали, так и подвижные «якоря»

Схема строения гликофорина (слева) и бактериородопсина (справа)

Предсказание трансмембранных областей на основе анализа первичной структуры (индекса гидропатичности) исследуемого белка

Некоторые белки могут встраиваться в мембрану за счет образования гидрофобных складчатых «бочек»

Различные типы «якорей» , используемых для фиксации белков в мембране

Динамика биологических мембран

Подвижность липидов в биологических мембран • Схематически показаны различные виды подвижности липидов в мембране

Различные способы перемещения фосфолипидов в составе биологических мембран

Быстрая латеральная и медленная трансверзальная диффузия фосфолипидов

Вызванные изменением температуры фазовые переходы в структуре биологических мембран

Паракристаллическое и жидкокристаллическое состояние биологических мембран

Упаковка насыщенных (А) и ненасыщенных (В) жирнокислотных радикалов в мембране

Фазовые переходы фосфолипидов мембран

Экспериментальные доказательства жидкокристаллической структуры биологических мембран

Некоторые экспериментальные доказательства жидкокристаллического строения биологических мембран (метод фотообесцвечивания)

Определенные ограничения латеральной подвижности липидов, обусловленные наличием белковых компонентов, встроенных в мембраны

Принцип функционирования атомного силового микроскопа (слева) и структура мембранных «плотов» , выявленная с его помощью (справа)

Микрогетерогенность биологических мембран. Состав так называемых «плотов» (raft), обогащенных определенными липидами и специальными белками

Жидкокристаллическая мозаичная модель строения биологических мембран

Участие кавеолина в процессах эндоцитоза

Мембранные белки, участвующие в формирование межклеточных контактов и прикреплении клеток к межклеточному матриксу

Схема механизма проникновения некоторых вирусов в клетку

Участие мембранных белков в процессах экзоцитоза

Схема строения мембраны эритроцитов

Транспорт веществ через мембрану

Различные способы переноса веществ через биологические мембраны

Упрощенная классификация транспортных систем

Примеры различных транспортных систем

Представители различных каналов

Классификация некоторых ионных каналов

Схема строения аквапоринов, обеспечивающих ускоренный перенос молекул воды через мембрану. Показано строение тетрамера (a); шести трансмембранных спиралей каждого мономера (b) (в состав спиралей входит последовательность NPA, выстилающая канал); канал в составе каждого мономера (с); поперечное сечение канала с обращенными в его просвет остатками аминокислот (d).

Схема строения калиевого канала Streptomyces lividans, состоящего из 4 субъединиц, формирующих структуру, напоминающую конус

Схема функционирования калиевого канала (слева) и строение селективной поры калиевого канала, выстланной карбонильными атомами кислорода пептидной цепи (справа)

Схема строения ацетилхолинового рецептора Каждая из 5 субъединиц содержит 4 трасмембранных спирали, вторая спираль каждой субъединицы участвует в формировании ионного канала

Гипотетический механизм функционирования канала ацетилхолинового рецептора. Поворот спиралей вокруг оси приводит к перемещению остатков лейцина и открыванию ионного канала

Десенситизация управляемого ацетилхолином канала

Схема строения -субъединицы потенциалзависимого натриевого канала

Упаковка -спиралей в мембране и возможный механизм функционирования потенциал-зависимого натриевого канала

Упрощенная классификация транспортных систем

Симпортеры, унипортеры и антипортеры

Классификация так называемых портеров

Гипотетическая схема строения переносчика глюкозы GLUT

Схема строения амфифильной спирали и возможность образования поры при взаимодействия нескольких соседних амфифильных спиралей

Схема функционирования переносчика глюкозы и различные транспортеры глюкозы в тканях человека

Участие инсулина в регуляции активности транспортеров глюкозы

Иллюстрация процессов унипорта, симпорта и антипорта

Хлоридно-бикарбонатный антипортер эритроцитов

Структура циклического пептида валиномицина, специфического ионофора ионов калия

Упрощенная классификация транспортных систем

АТР-зависимые транспортеры

Классификация АТР-зависимых транспортных систем

Первооткрыватель Na, K-АТФазы, Нобелевский лауреат Йенс Скоу

Схема функционирования Na, K-АТРазы

Структура оуабаина, сердечного гликозида наперстянки

Схема структуры Са-АТРазы. Отмечено положение подвижных доменов, обеспечивающих связывание кальция. Зеленым отмечены участки, вовлеченные в связывание кальция

Схема функционирования Са-АТРазы Ртипа

Транспортеры семейства ABC (ATP -binding cassette) обеспечивают активный транспорт разных веществ

Примеры АВС-транспортеров E. coli. Слева – липид А флиппаза, справа - транспортер витамина В 12. NBDнуклеотид-связывающий домен

Структура мембранного белка CFTR, участвующего в транспорте ионов хлора и повреждаемого при цистном фиброзе

Представления о первично- и вторично активном транспорте

Вторичные транспортеры, обеспечивающие перенос веществ за счет анти- или симпорта

Использование энергии градиента ионов натрия для транспорта глюкозы внутрь клетки

Пример сопряженного транспорта глюкозы и натрия в клетках эпителия кишечника

Представители различных каналов

Схема строения аквапоринов, обеспечивающих ускоренный перенос молекул воды через мембрану. Показано строение тетрамера (a); шести трансмембранных спиралей каждого мономера (b) (в состав спиралей входит последовательность NPA, выстилающая канал); канал, образованный четырьмя мономерами ( с); поперечное сечение канала с обращенными в его просвет остатками аминокислот (d).

Схема строения калиевого канала Streptomyces lividans, состоящего из 4 субъединиц, формирующих структуру, напоминающую конус

Схема функционирования калиевого канала (слева) и строение селективной поры калиевого канала, выстланной карбонильными атомами кислорода пептидной цепи (справа)