Биологический каталог




Структура и функции мембран

Автор В.К.Рыбальченко, М.М.Коганов

госуниверситета и кафедры технологии электрохимических производств (ТЭП) Днепропетровского химико-технологического института: научные сотрудники — П. В. Погребной и В. С. Гевод, аспиранты — В. И. Карамушка и Т. Г. Грузина, старшие инженеры — Н. В. Куликова, Е. П. Терещенко, М. А. Солдаткина и др., за что авторы выражают им благодарность.

Авторы благодарны академикам Ю. А. Овчинникову и С. Е. Северину, академикам АН УССР П. Г. Богачу, М. Ф. Гулому, В. П. Комиссаренко, профессору Киевского госуниверситета Н. Е. Кучеренко и доценту кафедры В. М. Войцицкому, профессору Львовского госуниверситета Б. Ф. Сухомлинову, профессору кафедры биохимии МГУ А. А. Болдыреву, профессору Днепропетровского химико-технологического института О. С. Ксенжеку и доценту А. М. Омельченко, кандидатам биологических наук, доцентам Киевского госуниверситета Н. А. Каплуненко и П. С. Лященко, ст. научному сотруднику Института органической химии АН УССР Д. М. Зайцеву за постоянный интерес и критические замечания, высказанные в период написания книги.

Глава I. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕМБРАННЫХ СТРУКТУРАХ КЛЕТОК

Каждый, кто задумывался над строением и функциями биологических мембран, мог убедиться в том, что мембранные системы действительно являются вездесущими образованиями. Появление живого на Земле не могло произойти без простого отделения его от водной среды по типу мембранного барьера. Этот процесс, очевидно, мог быть самопроизвольным. Фактом, подтверждающим образование-такого барьера, может служить образование в определенных условиях коацерватных капель белково-липидной природы.

Жизнедеятельность клеток (и естественно, организма^ во многом определяется структурой, физиологическими свойствами и функциональным состоянием их мембранных структур. Кроме обеспечения целостности и гетерогенности клетки мембраны принимают участие во всех физио-лого-биохимических процессах. Как справедливо отмечает акад. Е. М. Крепе, мембраны — это арена, на которой разыгрываются важнейшие биохимические, физические и химические процессы. Эти процессы проявляются в транспорте веществ, функционировании ферментативных комплексов, миграции энергии, синтезе белка, нуклеиновых кислот и делении клетки, восприятии энергии внешней среды и трансформации ее в энергию биологического возбуждения, передаче нервного импульса, дыхании, пищеварении, иммунитете, секреторной деятельности, узнавании и взаимодействии клеток и др.

Большинством цаших знаний о структуре и функции мембран мы обязаны плазматическим мембранам леммо-цитов (шванновских клеток), образующих миелиновую оболочку, эритроцитов, бактерий, гигантских аксонов, рецепторных клеток сетчатки глаза. В настоящее время, наряду с изучением плазматических мембран, все больше внимания уделяется мембранам митохондрий, хлоропластов, эндоплазматического ретикулума и др. 1.1. ТИПЫ БИОЛОГИЧЕСКИХ МЕМБРАН

Согласно электронно-микроскопическим исследованиям, мембраны представляют собой трехслойную структуру (рис. 2), состоящую из двух темных полос толщиной 2— 2,5 нм и одной светлой полосы между темными толщиной

з, 5 нм. Таким образом, общая толщина мембраны составляет около 7—8 нм (по данным рентгеноструктурного анализа, толщина мембраны на 2—3 нм больше). Эти данные свидетельствуют о том, что толщина биологических мембран соизмерима с размерами макромолекул. Определить тип мембран по электронно-микроскопическим фотографиям или рентгеноструктурными методами трудно, а иногда и невозможно. Методами биохимии, биофизики, молекулярной и физико-химической биологии с достоверностью установлено, что различные мембранные системы клетки существенно отличаются по химическому составу, структуре и функции. В последнее время можно говорить о различных типах мембран клетки.

Плазматическая мембрана, или плазмалемма, среди различных клеточных мембран занимает особое место. Это поверхностная периферическая структура ограничивает клетку снаружи, что обусловливает ее непосредственную связь с внеклеточной средой. Она является единственной структурой, которая обеспечивает выбор веществ, а также скорость и направленность их перемещения в клетку и из нее. Плазматическая мембрана первой контактирует с питательными, ядовитыми и лекарственными веществами, гормонами, медиаторами, а также другими соединениями

и, взаимодействуя с ними, четко их классифицирует. Прокариоты. Плазматическая мембрана в бактериальной клетке снаружи покрыта плотной жесткой стенкой толщиной 40—80 нм. Исключением являются мико-

плазмы, которые лишены клеточной стенки. Стенка представляет собой одну гигантскую молекулу, состоящую из остатков аминокислот и Сахаров. Для изучения плазматической мембраны бактериальной клетки необходимо избавиться от плотной стенки. Достигает-

\ Рис. 2. Трехслойное изображение биологической мембраны

ся это обработкой бактериальных клеток определенными ферментами (например, лизоцимом), которые лизируют бактериальную стенку. В результате образуются «голые» клетки, называемые протопластами. Утратив свою стенку, плазматическая мембрана принимает сферическую форму, обеспечивающую клетке максимальную стабильность. Однако такой бактериальный протопласт может существовать только в изотоническом растворе.

У бактерий, как и у животных клеток, плазматическая мембрана обладает свойством избирательной проницаемости и, таким образом, может повышать концентрацию веществ в клетке, увеличивая осмотическое давление до 20-102 кПа (20 атм). Плазмалемма одна не могла бы выдержать такое давление, не «опираясь» на клеточную стенку. Поэтому, если удалить стенку, в гипертонических растворах мембрана со временем разрывается. Если резко понизить концентрацию раствора, в котором находятся протопласты, клетки лопаются и их содержимое вытекает в раствор, причем плазматическая мембрана остается в виде «пустого мешка». Это наблюдение и легло в основу метода получения плазматических мембран бактерий. В отличие от протопласта, термин сферопласт применяется для бактериальных клеток с частично разрушенной клеточн

страница 3
< 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 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109

Скачать книгу "Структура и функции мембран" (2.22Mb)


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

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(23.09.2019)