Біохімія мембран (стр. 1 )

Міністерство освіти і науки України

Сумський державний університет

І. В. Чорна, І. Ю. Висоцький

Біохімія мембран

Навчальний посібник

Суми

Сумський державний університет

2015

УДК 577.352(075.8)

ББК 28.07я73

Ч-75

Рецензенти:

І. М. Кліщ – доктор біологічних наук, професор, завідувач кафедри клініко-лабораторної діагностики ДВНЗ «Тернопільський державний медичний університет ім. І. Я. Горбачевського»;

О. В. Атаман – доктор медичних наук, професор, завідувач кафедри фізіології і патофізіології з курсом медичної біології Медичного інституту Сумського державного університету;

О. І. Сміян – доктор медичних наук, професор, завідувач кафедри педіатрії післядипломної освіти з курсами пропедевтики педіатрії та дитячих інфекцій Медичного інституту Сумського державного університету

Рекомендовано вченою радою

Сумського державного університету

як навчальний посібник

(протокол № 6 від 18 грудня 2014 р.)

Ч-75	Чорна І. В. Біохімія мембран : навч. посіб. / І. В. Чорна, І. Ю. Висоцький. – Суми : Сумський державний університет, 2015. – 72 с. ISBN 978-966-657-547-3

У навчальному посібнику подані відомості щодо особливостей будови біологічних мембран та їх окремих компонентів, розглянуто механізми трансмембранного передавання сигналів та транспорту речовин через клітинні мембрани. Матеріал посібника викладено з урахуванням міждисциплінарної інтеграції знань.

Для студентів вищих медичних навчальних закладів ІІІ–ІV рівнів акредитації.

УДК 577.352(075.8)

ББК 28.07я73

	ISBN 978-966-657-547-3	© Чорна І. В., Висоцький І. Ю., 2015 © Сумський державний університет, 2015
ЗМІСТ
	C.
1. Функціональні особливості та різноманітність біологічних мембран.........................................................................................	...........5
2. Моделі будови біомембран.....................................................	............7
3. Хімічний склад біологічних мембран...................................	..........10
3.1. Структура та властивості ліпідів мембран.........................	........11
3.1.1. Трансмембранна асиметрія ліпідів..................................	..........16
3.1.2. Плинність мембран...........................................................	..........17
3.1.3. Функції мембранних ліпідів.............................................	.........18
3.2. Білки мембран.......................................................................	.........19
3.2.1. Функції мембранних білків...............................................	.........19
3.2.2. Особливості будови та розміщення мембранних білків......	.........20
3.2.3. Латеральна дифузія білків.................................................	.........24
3.3. Вуглеводи мембран...............................................................	.........24
4. Види транспорту речовин через біологічні мембрани.........	.........25
4.1. Будова та функціонування білкових каналів.....................	.........28
4.2. Полегшена дифузія речовин................................................	.........29
4.3. Будова та функціонування білків-переносників, що здійснюють активний транспорт................................................	.........31
4.4. Перенесення через мембрану макромолекул та частинок......	.........35
5. Участь мембран у міжклітинних взаємодіях........................	.........39
6. Передавання сигналів через клітинні мембрани заа допомогою специфічних рецепторів та ефекторних систем...	.........42
6.1. Властивості сигнальних молекул........................................	.........43
6.2. Характеристика різних типів рецепторів...........................	.........43
6.3. Роль G-білків як трансдукторів сигналів............................	.........49
6.4. Аденілатциклаза....................................................................	.........52
6.5. Фосфоліпази..........................................................................	.........53
6.6. Протеїнкінази........................................................................	.........54
6.6.1. Протеїнкінази А.................................................................	.........55
6.6.2. Протеїнкінази С.................................................................	.........56
6.6.3. Протеїнкінази G.................................................................	.........57
6.7. Фосфодіестерази...................................................................	.........57
6.8. Аденілатциклазна система..................................................	.........58
6.9. Інозитолфосфатна система.................................................	.........62
6.10. Передача сигналу за допомогою внутрішньоклітинних рецепторів.....................................................................................	.........64
7. Штучні фосфоліпідні мембрани.............................................	.........66
8. “Пероксидний стрес” та системи антиоксидантного захисту..........................................................................................	.........67
Список використаної літератури................................................	.........71

1.  Функціональні особливості та різноманітність біологічних мембран

Біологічні мембрани є найважливішими компонентами клітини, що відокремлюють клітину від зовнішнього середовища. Цілісність мембран є необхідною умовою існування клітини як єдиного цілого. Крім того, майже у всіх еукаріотичних клітинах існують органели, кожна з яких має свою мембрану.

Мембрани відповідальні за виконання багатьох найважливіших функцій клітини. Узгоджене функціонування мембранних систем – рецепторів, ферментів, транспортних механізмів – допомагає підтримувати гомеостаз клітини і в той же час швидко реагувати на зміни зовнішнього середовища.

Складна структура мембран дозволяє їм забезпечити багато фундаментальних процесів життєдіяльності, що неможливо для окремих макромолекул та інших надмолекулярних комплексів.

До основних функцій мембран можна віднести:

·  відмежування клітини від навколишнього середовища і формування внутрішньоклітинних компартментів (відсіків);

·  контроль і регулювання транспорту величезної різноманітності речовин через мембрани;

·  участь у забезпеченні міжклітинних взаємодій, передаванні всередину клітини сигналів;

·  створення структурних, біофізичних умов для організації мембранозв’язаних мультиферментних комплексів (ферментних ансамблів), що реалізують життєво важливі клітинні функції (наприклад, електронотранспортних ланцюгів у мембранах мітохондрій);

·  перетворення енергії харчових органічних речовин в енергію хімічних зв’язків молекул АТФ.

Основні принципи структурної організації всіх мембран однакові, проте одна з найхарактерніших особливостей – величезна їх різноманітність. Мембрани органел еукаріотичних клітин унікальні за своїм складом і за характером виконуваних функцій.

Плазматична мембрана

Плазматична мембрана, що оточує кожну клітину, визначає її величину, забезпечує транспорт малих і великих молекул із клітини в клітину, підтримує різницю концентрацій іонів по обидва боки мембрани. Мембрана бере участь у міжклітинних контактах, сприймає, посилює і передає всередину клітини сигнали зовнішнього середовища. Із мембраною зв’язані багато ферментів, що каталізують біохімічні реакції.

Ядерна мембрана

Ядерна оболонка складається із зовнішньої і внутрішньої ядерних мембран. Ядерна оболонка має пори, через які РНК проникають із ядра в цитоплазму, а регуляторні білки – із цитоплазми в ядро.

Внутрішня ядерна мембрана містить специфічні білки, що мають ділянки зв’язування основних поліпептидів ядерного матриксу – ламіну А, ламіну В і ламіну С. Важлива функція цих білків – дезінтеграція ядерної оболонки в процесі мітозу.

Мембрана ЕПР

Мембрана ЕПР має численні складки та вигини. Вона утворює безперервну поверхню, що обмежує внутрішній простір, який має назву порожнини ЕПР. Шорсткий ЕПР зв’язаний із рибосомами, на яких відбувається синтез білків плазматичної мембрани, ЕПР, апарату Гольджі, лізосом, а також білків, що секретуються. Ділянки ЕПР, що не містять рибосом, називають гладким ЕПР. Тут відбувається завершальний етап біосинтезу холестерину, фосфоліпідів, реакції окиснення власних метаболітів і чужорідних речовин за участі мембранних ферментів – цитохрому Р450, цитохром Р450 редуктази, цитохром b5 редуктази і цитохрому b5.