Osnovy_biokhimii_Nelson_i_Kokh_tom_1 (1123313), страница 178
Текст из файла (страница 178)
Секреторпвя везикула Зяполненнзянейромедиато- Это переплетение вызывает Полуслияние: внутренние монослои обеих мембран входят в контакт. 15481 Чапь 1. 11. Биологические мембраны и транспорт ром яезикулв приближается ° * ' ° к плззмвтической мембране. / Молекулы нсйромсдиаторз ч-БГЧАКЕ т-БГЧАКЕ Плазматичсскзя мсмбрзпз | ЕЧАР25 ч-51ЧАКЕ и с-51ЧАКЕ сплетаются друг с другом, начиная от 1Ч-конца при этом притягивают мембраны лруг к пруту искривление и лвтерзльное напряжение в бислоях, благоприятствуя полуслиянию внешних монослоев. П и окончательном слиянии б~- устоя пора Пора расширяется; содержимое везнкул высвобождвется из клетки наружу.
Рнс. 11-24. Слияние мембран в процессе высвобождения нейромедиатора в сииапсе. Мембрана секреторной везикулы (секреторного пузырька) содержит ч-БКАКЕ синаптобревин (красный цвет). Мембрана-мишень (плазматическая) содержит 1-БКАКЕ синтаксин (голубой цвет) и ЯКАР25 (фиолетовый). Когда локальное увеличение (Са") подает сигнал к высвобождению нейромедиатора, ч-БКАКЕ БНАР25 и 1-БКАКЕ взаимодеиствуют, образуя переплетенный пучок из четырех а-спиралей. Это стягивает две мембраны вместе и локально разрушает бислой, что приводит к слиянию мембран и высвобождению нейромедиатора. способствует слиянию мембран (заметим, что эти белки слияния не имеют отношения к продуктам двух слившихся геттов, тоже называемым белками слияния, о которых говорилось в гл.
9). Особенно хорошо изучено слияние мембран, происходящее в синапсах, где внутриклеточные везикулы, нагруженные нейромедиаторами, сливаются с плазматической мембраной. В этом процессе участвует селтсйство белков, называемых 5ХАКЕ (рис. 11-24). Белки 5ХАКЕ цитоплазматической стороны внутриклеточных везикул называются ч-ЯХАКЕ; белки в мембранах- мишенях, с которыми везикулы сливаются (плазматические лтембраньт в случае экзоцитоза),— это 1-ЯХАКЕ. Кроме того, участниками событий являются два других белка, 5ХАР25 и 5ХЕ В процессе слияния мембран ч-5ХАКЕ и г-5ХАКЕ связываются друг с другом и претерпевают структурную перестройку, в результате которой возникают пучки длинных топких нитей, образованных из спиралей ч-5ХАКЕ и 1-5ХАКЕ и двух спиралей 5ХАР25 (рис.
11-24). Два белка 5ХАКЕ сначала взаимодействуют своими концами, затем соединяются (как застежка-члтолниял), образуя пучок спиралей. Это структуртюе изменение притягивает две мембраны для вступления в контакт и инициирует слияние их липидных бислоев. Комплекс 5ХАКЕ и 5ХАР25 является мишенью действия сильного токсина СтозггЫтит Ьоййпит — протеазы, которая расшепляет специфические связи в этих белках, препятствуя передаче нервных импульсов и вызывая гибель организма. Из-за очень высокой специфичности к этим белкам очищенный токсин ботулизма используется в качестве мошного инструмента для детального постадийного анализа механизма высвобождения нейромедиатора тп ипо и тп стгго.
11.2 Динамика мембран !549! Некоторые интегральные белки— посредники в межклеточных взаимодействиях и адгезии Несколько семейств интегральных белков в плазматической мембране образуют специфические места связывания между клетками или между клеткой и белками внеклеточного матрикса. Иитегрины — это белки поверхностной адгезии„ которые опосрелуют реакцию клетки на содержимое внеклеточного матрикса и другие клетки, не исключая и некоторые патогены. Кроме того, интегрины проводят сигнал через плазматическую мембрану в обе стороны, объединяя таким образом информацию снаружи и внутри клетки. Все интегрины представляют собой гетеродимерные белки (в них две разные субъединицы, а и р), заякоренные на плазмвтической мембране с помощью единичной трансмембранной спирали.
Большие внеклеточные домены а- и р-субъеди ниц соединяются, образуя специфический связывающий участок для внеклеточных белков (таких как коллаген и фибронектин), который содержит одно общее звено, определяющее связывание интегринов, — последовательность Лгд-О!у-Азр (НОВ). Более подробно сигнальные функции интегринов мы будем обсуждать н гл. 12 (с. 641). Следующий тип мембранных белков, участвующих в поверхностной адгезии, — кадгерины; они взаимодействуют с идентичными кадгерипами в прилеию~пих клетках. Иммуноглобулин-подобные белки могут участвовать как во взаимодействиях с идентичными им партнерами в другой клетке, так и с интегрином соседних клеток. Селектины содержат впеклеточные домены, которые в присутствии Са1 связывают специфические пол исахариды, находящиеся на поверхности прилежащей клетки.
Селектины присутствуют прежде всего в различных типах клеток крови и в клетках эндотелия кровеносных сосудов (рис. 7-33). Они играют существенную роль в процессах свертывания крови. Интегральные белки участвуют во многих других клеточных процессах. Они служат транспортерами и ионными каналами (это обсуждается в равд. 11.3), функционируют как рецепторы гормонов, нейромедиаторов и факторов роста (гл.
12). Оии играют центральную роль в окислительном фосфорилировании и фотосинтезе (гл. 19), в распознавании клеток в иммунной системе (клетка— клетка и антиген — клетка; гл. 5). Интегральные белки также активно участвуют н слиянии мем- бран, которое сопровождает экзоцитаз, зндоцитоз н вход многих вирусов в клетки хозяина. Краткое содержание раздела и.а ДИНАИИКАИЕМБРАН Липиды в биологической мембране могут существовать в жидко-упорядоченном или жидко-разупорядоченном состоянии; в последнем случае тепловое движение ацильных цепей делает внутренность бислоя жидкой. На текучесть влияют температура, состав жирных кислот и содержание стеринов.
Диффузия липидов по типу «флип-флоп» между внешним и внутренним монослоями мембраны — очень медленный процесс, за исключением тех случаев, когда его катализируют специфические флиппазы, флоппазы или скрамблазы. Липиды и белки могут двигаться латерально в плоскости мембраны, но такая полнижность ограничивается взаимодействиями мембранных белков с внутренними структурами цито- скелета и взаимодействиями липидов с липилными рафтами. К одному из классов липидных рафтов относятся рафты, которые состоят из сфинпьчипидов и холестерина с включением мембранных бслкон, связанных посредством СР! или длинноцепочечных ацильных групп. Кавеолин — интегральный мембранный белок, который связывается с внутренним монослосм плазматической мембраны, заставляя ее искривляться с образованием кавеолы, вероятно, участвующей в мембранном транспорте и передаче сигналов.
Интегрипы — трансмембранные белки плазматической мембраны, которые служат как для связывания клеток друг с другом, так и для передачи сигналов между внеклеточпым матриксом и цитоплазмой. Специфические белки опосредуют слияние двух мембран, которое сопровождает такие процессы, как внедрение вирусов, а также энлоцитоз и экзоцитоз. 15501 Часть 1. 11. Биологические мембраны и транспорт М.З. Транспорт веществ через мембраны Каждая живая клетка должна получать из окружающей среды материалы для биосинтеза и производства энергии и высвобождать побочные продукты метаболнзмгь Некоторые неполярные соединения могут растворяться в липидном бислое и пересекать мембрану самостоятельно, но полярным или заряженным веществам или ионам для трансмембранного движения всегда необходимо участие мембранного белка.
В некоторых случаях мембранный белок просто облегчает диффузию вещества по градиенту концентрации, но часто транспорт происходит против градиента концентрации, электрического заряда или того и другого; в этих случаях вещества должны «закачиваться» в клетку посредством процесса, который требует затрат энергии (рис. 11-25). Концентрация снаружи Облегченная диффуаия (по злсктрохииическоыу гралиенту) Первичный активный транспорт (против злектрохимичсского градиента) Ког гн-и~1озл. ззг~ро Концентрация Ко ы гор;згоч ;)т:,41...., "' - снаружи КоыггнщыГня Е " ее о ' епугпо Бонз Р Ионный транспорт, опосредованный ионофором (по злсктрохимичсскоыу градиенту) 11ос у ион '.Тт СЗ Кг н~гспт1лзп~з з~г*'чин Рис. 11-25.
Типы транспорта веществ через мембрану. Простая диффузия (только пеполярные сослннепия,поконцентрационному градиенту) Концентрация снаружи Ионный канал (позлсктрохимичсскоыу градиенту; может открываться лигандом или ионом) Ион Эта энергия может поступать непосредственно от пгдролиза АТР или может быть получена при движении другого вещества по электрохимическому градиенту. Ионы также могут передвигаться через мембрану через ионные каналы, образованные белками, или их могут переносить ионофоры — малые молекулы, которые экранируют заряд ионов и позволяют им диффундировать через липидный бислой. За очень редкими исключениями движение малых молекул через плазматическую мембрану опосредуется белками, такими как трансмембранные каналы, переносчики или насосы. В клетках эукариот разные компартменты содержат разные концентрации метаболических интермелиатов и продуктов, а также ионов, и они также должны переноситься через внутри- клеточные мембраны посредством жестко регулируемых, опосредованных белками процессов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
