Биологический каталог




Структура и функции мембран

Автор В.К.Рыбальченко, М.М.Коганов

ы, осмотический градиент, температура, липидный состав, поверхностный заряд, механическое напряжение, углеводороды, двухвалентные ионы, ионный состав среды и др.) в той или иной мере могут оказывать влияние и на мембранное взаимодействие в системах искусственных мембран, содержащих популяции клеточных мембран или смесь последних с искусственными.

В настоящее время предполагается существование нескольких, наиболее выгодных типов контактов (рис. 32): а — частичное слияние липосомы с БЛМ, при котором участок области контакта представляет собой гибридный бислой, состоящий из внешнего монослоя липосомы и монослоя БЛМ; б — слияние, при котором в БЛМ полностью включаются липосомы или же их изолированные участки; в — встраивание липосом в БЛМ; г — слипание, или адгезия. Липосома способна адсорбироваться на БЛМ без нарушения структурной целостности, такая система стабилизируется электростатическими силами и, по-видимому, является первым этаном превращений а, б и е.

Первичных механизмов образования мембранных структур типа а, б и в (рис. 32) может быть два. Сталкерный механизм — возникновение перемычки (сталка) между Рис. 32. Взаимодействие липосом с плоскими липидны-ми мембранами (по Ж- Зиммербергу). Пояснения в тексте

контактирующими' мембранами. Второй путь основан на явлении адгезии, т. е. на распаде внутренних монослоев (образовании и удалении) при сближении мембран. Зона контакта в этом случае представляет собой бислой, монослои которого происходят от разных контактирующих мембран.

Не вдаваясь в детальный анализ литературных данных, можно сделать выводы. 1. На искусственных липидных мембранах установлены основные закономерности протекания фузогенного процесса и изучены факторы, способствующие реализации последнего (табл. 4). 2. Процесс интеграции фрагментов клеточных мембран и мембранных белков с БЛМ характеризуется рядом особенностей и может осуществляться несколькими способами (рис. 33). Особого внимания, на наш взгляд, заслуживают схемы (рис. 33, д, е) реконструкции фрагментов биологических мембран без их предварительной солюбилизации. Таким путем нам удалось реконструировать на БЛМ калий-про-водящую структуру плазматической мембраны неисчерчен-ной мышечной ткани (рис. 34).

Как видно из рисунка, общее сопротивление БЛМ снизилось. При положительном (со стороны добавок фракции плазматических мембран) напряжении на БЛМ флуктуа4. Основные факторы, способствующие реализации фузогенного процесса

Факторы

Наблюдаемый эффект

Механизм действия

физические: повышение температуры осмотическое давление

кривизна бислоя

электрический

пробой

Химические:

лизолипиды

детергенты

углеводороды

полиэтиленгли-

коль

Двухвалентные катионы

Стимулироиание интеграции мембранных структур

Стимулирование слияния мембран

Стимулирование слияния мембранных структур, образование цилиндрических липидных структур

Индукция фазовых переходов липидов, дестабилизация мембранных структур, дефекто-образоваиие в бислоях

Понижение температуры фазовых переходов, дефектообразование в бислоях, образование изотропных кластеров

Электростатические и координационные связи с фосфолипндами, кластеризация и кристаллизация липидов, повышение температуры фазовых переходов

ции тока становятся упорядоченными. Асимметричность БЛМ и характер кривой тока позволяют предположить, что проницаемость мембраны регулируется структурами канального типа, способными находиться в открытом и закрытом состояниях. Такие флуктуации тока прекращались после введения в окружающую среду 1 мМ тетраэтиламмо-ния — блокатора калиевых каналов в возбудимых мембранах нервной и мышечной тканей.

Таким образом, учитывая разнообразие клеточных, мембран, которые послужили материалом прн формировании активного комплекса на ПЛМ, можно высказать уверенность, что при учете всех факторов, инициирующих слияние, можно инкрустировать ПЛМ фрагментами мембран любого происхождения. Конечно, в каждом отдельном случае слияния и реконструкции наиболее эффективным оказывается один из обсужденных факторов или комбинация из нескольких. Определение используемых факторов пока что, к сожалению, производится эмпирическим, путем. Поиск и использование новых, более щадящих факторов процессов слияния и реконструкции позволит превратить последнее в управляемый процесс.

Не прошло и десятилетия, как один из типов искусственных липидных мембран — липосомы стали применятьМембраны

Липосомы Монослои

БЛМ

Солюбилизация

®0

@ ш @

© ©

@ ©

Рис. 33. Способы функциональной реконструкции мембранных белков

на плоских липидных мембранах (по М. Моиталу): о, б. в. г — включение в плоские липидные бислой фрагментов естественных мембран после их солюбилизации и последующей реконструкции иа липосомах; д, е — включение в плоские липидные бислой фрагментов естественных мембран

-UOmB ......у

Рис. 34. Флуктуации тока модифицированной протеолипосома-ми БЛМ. Пояснения в тексте

ся и как модели биологических мембран, и как носители лекарств и ферментов. Липосомы широко используются благодаря двум свойствам: сходству по строению с биологическими мембранами и универсальности. Первым свойством липосом обладают природные носители лекарственных веществ — эритроциты, нейтрофилоциты, гепатоциты и др. Универсальность липосом обеспечивается их полусинтетической природой, что дает возможность варьировать их размерами, формой, составом, поверхностными характеристиками, связыванием фармакологически и физиологически активных веществ.

Возможность применения липосом для лекарственной и ферментативной терапии, в генной инженерии основана иа их нетоксичности. Однако взаимодействие липосом с клетками не всегда лишено опасности для последних. Уже многими исследованиями показано, что введение высоких доз липосом способно вызывать гибель животных, эпилептические припадки и некроз тканей мозга, увеличение содержания глюкозы в крови и ткани мозга, нарушение целостности лизосом

страница 50
< 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
(22.11.2019)