Биологический каталог




Нейрохимия

Автор М.И.Прохорова, Н.Д.Ещенко, С.Ю.Туманова и др.

p>Липиды являются необходимыми структурными и функциональными компонентами мембран, и считается доказанным, что вся сложнейшая деятельность нервной системы опосредуется через мембраны. Такие явления, как нейрональное возбуждение, синаптическая передача, пластичность синаптических связей, процессы обучения, память, запускаются мембранами мозга, нейрональными и глиальными.

4.1. ЛИПИДЫ—КОМПОНЕНТЫ НЕЙРОНАЛЬНЫХ МЕМБРАН

Нервная система обладает несколькими типами биологических мембран. Так, кроме мембран обычных клеточных органелл нервная система имеет различные высокоспециализированные мембраны: соматические мембраны мульти- и униполярных нейронов, мембраны дендритов; миелинизированных

и немиелинизированных аксонов, аксонного холмика, где генерируется потенциал действия, рыхлого и компактного миелина; йгемЬраны синаптических пузырьков, пре- и постсинаптпческие мембраны; глиальные мембраны (макро- и микроглии). Среди этих мембран найдены все переходы от высоковозбудимых (си-наптические, аксонного холмика) до относительно устсйчивых мультимембранных структур миелина. Все типы мембран нервной системы можно представить следующей схемой (Johnston, Roots, 1972):

Липиды не являются индифферентными структурными компонентами мембран. В силу своей мембранности и по ряду физико-химических свойств они являются обязательными участниками функциональной активности любой мембраны. Следующие ^вристм.дигл1]и1оа„опр?деляют их мембранность:

(Г) Сочетание гидрофильных и липофильных свойств в одной молекуле.

(?/ Способность липидов так ориентироваться на границе раздела фаз, что полярные концы направлены в одну сторону, неполярные— в другую.

(3) Способность липидов упаковываться в прочные, плотные мономолекулярные слои или пленки, устойчивые к сжатию. Плотность такой упаковки зависит от рН среды, температуры и

Возниканоц.-й из cow&i Возникаем из дендсита

Ко V.~2Xrrtb»?

Олигсдендроглия

(дает начало миелину в ЦНС)'

Астроциты

76

молекулярной организации липидов. Такие плотные слои создают определенный барьер для диффузии молекул.

(^Способность липидов агрегировать в хорошо упорядоченные сферические, цилиндрические, ламеллярные мицеллы

Рис. 8. Типы липидных мицелл (Johnston, Roots, 1972)

1 — вода; 2 — полярные группы липидов; а — монослой, Ь — сферическая, с —ламеллярная d — цилиндрическая мицеллы.

(рис. 8). В мицеллах липиды располагаются таким образом, чтобы максимальное число полярных групп находилось в контакте с водной фазой, а углеводородные цепи были максимально защищены от контакта с водой.

Молекулярная организация мембран

В основе молекулярной организации мембран лежит способность липидов образовывать прочные мономолекулярные слои. Почти 50 лет назад было высказано предположение, что в основе мембран лежит бимолекулярный слой липидов. С тех пор было предложено множество различных моделей структуры мембраны, что отражено на рис. 9. Все предложенные модели оставляют неоспоримой белково-липидную природу мембран. Несмотря на большое число вариантов, представленные модели могут быть сведены к трем основным типам.

Первый тип —это модели Даусона — Даниелли и Робертсона |см. рис. 9,а,б,в). По данным этих авторов, мембрана представляет собой трехслойную структуру белок-липид-белок («сэндвич»). Находящийся в центре липидный слой является бимолекулярным слоем, наружная и внутренняя поверхности которого покрыты мономолекулярным слоем белка. Гидрофобные цепочки молекул липидов направлены друг к другу, а гидрофильные— к белку, с которым они электростатически связаны. Последующая критика этих моделей основывалась на том, что эти модели обладают жесткостью и несжимаемостью и молекулы

77

липидов находятся в контакте с водой. Кроме того, трудно представить, как такой равномерно тонкий слой белка в 20 А, находящийся в основном в распрямленной р-конформации, заключает в себе присущие мембране регуляторные, каталитические и структурные белки с молекулярным весом 15000—100000. Поэтому ряд авторов попытались в эти модели внести элемент динамичности. Они предположили, что при деполяризации мембраны белковые компоненты^ принимают болеёглобулярную форму, а липиды „теряют сво^

Предложенная позднее, не отвергая структуры «сэндвича», наделяла двойнои^^пидный слой способностью перехода «ламел-лярная_мицелла — T^o5^J^p\j^^M^ej\j^ (plirT ваиии^ этихНгюложёний была внесена идея фазовости конформа-щюшТыхНгаменений липидин какнжновъгтт^ бранных

состояний. "

Б конце 60-х годов электронно-микроскопические и биохимические исследования позволили обнаружить прерывистость белковых и липидных слоев мембраны, и была сформулирована идея иной мембранной архитектуры.— не «сэндвича», а_повто-ряющнхея липопротеииовых единиц (рис. 9, ж, з). Этот "второй основной тип мемгЗран"'^страни^^"ефект предыдущих моделей: они^нТТТОг^глТГнепблярное гидрофобное взаимодействие между белковыми и липидными .компонентами, которому принадлежит решающая роль в структуре мембран, поскольку внутренняя часть мембран представляет собой совершенно гидрофобную /?$?ду. В этой модели липиды не образуют сплошного бимолекулярного слоя, а рассредоточены между белковыми глобулами j так, чтобы их углеводородные группы были в контакте с гндро-'. фобны'ми участками белковых молекул, занимая пространство | между складками полипептидной цепи (рис. 9, и, к). При таком ' проникновении белков в липиды предполагается, что углеводо-! родные цепочки жирных кислот липидов могут быть специфически комплементарны аминокислотным последовательностям белков. Таким образом, генетически контролируемая последовательность аминокислот в мембранных белках будет определять специфическую ассоциацию с липидамп.

Вслед за подтверждением положения о том, что липидные слои пронизаны белком, была выдвинута мозаичная модель, которая явилась компромиссом между моделью «сэндвича» и моделью повторяющихся единиц. Согласно этой модели (рис. 9. л, м) мембраны построены из липопротеииовых протомеров, эквивалентных по форме и размеру и способных соединяться друг (Г"другом, причем эти ассоциации..спонтанны и обратимы. Каждый протомер включает одну или несколько пептидных цепочек, связанных с липидами, и имеет дифференцированные области, через которые связывается с близлежащими протомерами как гетерологично, так и изологично. Мозаичная модель учитывает разнообразие белково-липидных взаимодействий и модифика-

80

цию двойного липидного слоя. При высокой упорядоченности макромолекулярных единиц она допускает обратимые конформационные изменения как белков, так и углеводородных цепочек липидов, и, кроме того, обязывает макромолекулярные единицы иметь регуляторные участки для стереоспецифического взаимодействия.

Сингер и^Никольсодв Л972.г_ддедложили жидкую мдааич->ную модель мембраны, которая быад.подкреплена многочисленными ^ШР[КО-хпттв^КШи~ данными. В этой модели мембранный белотгттлред^тавляёт^с набор различных гетерогенных глобулярных молекул, которые частично или полностью внедрены в вязкий прерывистый двойной липидный матрикс. Интс: гр а л

страница 25
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87

Скачать книгу "Нейрохимия" (12.4Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(16.09.2019)