Том 1 (1128365), страница 36
Текст из файла (страница 36)
Поскольку такого увеличения не происходит, ясно,что в основе селективности мембраны лежат другие принципы, а не размерионов.Рис. 4-26 иллюстрирует другой механизм ионной проницаемости. На немпредставлен гипотетический мембранный канал с фиксированными зарядами,сообщающими стенкам суммарный положительный заряд. Такой канал долженпропускать анионы подходящего размера и препятствовать прохождениюкатионов из-за электростатического отталкивания.Джеред М. Дайамонд и Эрнст М. Райт, просмотрев данные поселективности различных мембран, установили, что почти все мембраны вэкспериментальных условиях обнаруживают какую-то одну последовательностьселективностей для катионов щелочных и щелочноземельных металлов (Са 2+,Rb+ , K+, Na+ и Li + ) из возможных 11. Для одних мембран селективностьповышается с уменьшением диаметра иона, тогда как для других-с увеличением.Поскольку последовательностей, определяемых размером иона, только две, анаблюдается 11, то, по-видимому, селективность мембраны не определяетсянепосредственно размером иона, гидратированного или нет; в первую очередьна нее влияют другие, не столь очевидные параметры.Термодинамические аспекты взаимодействий ионов с электростатическимиучастками ферментов и мембран рассмотрены в гл.
2. Вероятность связыванияиона полярным участком мембраны определяется разностью между силойэлектростатического взаимодействия этого иона с водой и с этимспецифическим, несущим электрический заряд участком мембраны. Чем онабольше, тем успешнее конкурирует ион с другим ионом за этот участок. Даннаятеория не объясняет механизма проницаемости, но она позволяет высказатьсоображения о том, почему некоторые ионы способны проходить через каналили связываться с его внутренней поверхностью либо образовывать комплекс смолекулой переносчика с большей вероятностью, чем другие.111111 :: Содержание111 :: Содержание4.8.2. Селективность к неэлектролитамКак видно из рис. 4-23, для неэлектролитов характерна линейная зависимостьмежду проникающей способностью и коэффициентом распределения.
Именнохарактер этой зависимости позволил сделать вывод, что указанныенезаряженные вещества просто растворяются в липидном бислое мембраны идиффундируют через него. Согласно уравнению (4-4), это означает, чтопроникающая способность указанных на рисунке неэлектролитов лимитируетсяв первую очередь коэффициентом распределения К.
Для тех немногихнеэлектролитов, чьи параметры не укладываются в линейную зависимость,представленную на рис. 4-23, характерна большая проникающая способность,чем это следует из их коэффициентов распределения. Одно из объясненийсостоит в том, что эти вещества перемещаются через мембрану с помощьюпереносчика и, таким образом, обнаруживают большую проникающуюспособность, чем та, что следует из допущения о простой диффузии черезлипидный бислой. Другой причиной указанных отклонений может бытьпрохождение малых молекул (этанола, метанола, мочевины) через заполненныеводой каналы в липидном бислое. Для всех этих веществ характерны малыйразмер молекул и растворимость в воде, хотя они и имеют разное отношениерастворимостей вода/липид (т.е. разные коэффициенты распределения).111111 :: Содержание112 :: 113 :: Содержание4.9.
Эндоцитоз и экзоцитозПлазматическая мембрана способна транспортировать внутрь клетки или из неенекоторые вещества в составе маленьких пузырьков (везикул). Эти везикулыобразуются из небольшого впячивания или ямки на поверхности мембраны. Приотшнуровывании в цитоплазму везикулы захватывают некоторые вещества ипереносят их внутрь клетки (рис. 4-37). Переваривание или разрушение везикулприводит к высвобождению их содержимого в цитозоль. Этот процесс известенпод общим названием эндоцитоз; при этом, если поглощается жидкость, говорято пиноцитозе, а если поглощаются твердые частицы -о фагоцитозе. Намолекулярном уровне проявление одной из форм эндоцитоза, а именноопосредованного медиатором, обусловлено наличием рецепторных молекул,погруженных в клеточную мембрану.
Они связывают лиганды- молекулы иличастицы, которые включают различные плазматические белки, гормоны,токсины, иммуноглобулины и некоторые другие вещества, не способныепроходить по мембранным каналам. Рецепторы могут диффундировать вплоскости мембраны, но при связывании лиганда образуется комплекс рецептор- лиганд, который имеет тенденцию скапливаться внутри углублений вмембране; при этом образуются так называемые окаймленные ямки (рис. 4-37).Их роль заключается в накоплении лиганда. Одна из теорий, объясняющихмеханизм этого процесса, предполагает образование везикул, которые затемотшнуро-вываются в цитоплазму. Эти везикулы называются окаймленными,поскольку их поверхность покрыта слоем белка клатрина.
Клатрин образуетпентагональную или гексагональную решетку и, по-видимому, выполняетнесколько функций. В частности, он связывает занятые лигандом молекулыРис. 4.37. Образование окаймленных везикул при опосредованном рецепторами эндоцшпозе. А.Молекулы лиганда связываются молекулами поверхностного рецептора, расположенными в окаймленныхямках (этап 1); последние образуются при связывании молекул клатрина с поверхностной мембраной.Происходит инвагинация окаймленной ямки (этап 2) и образуется окаймленная везикула (этап 3), котораязатем сливается с вакуолью (этап 4). Вакуоль и ее содержимое претерпевают дальнейшие превращения(этап 5), а клатрин и молекулы рецептора возвращаются в плазматическую мембрану для повторногоиспользования (этап 6).
(Pearce, 1980). Б. Электронные микрофотографии окаймленной ямки (вверху) иокаймленной везикулы (внизу). Видно, что на обеих стадиях эндоцитоза в ооците цыпленкацитоплазматическая поверхность мембраны покрыта плотным клатриновым слоем. Видна поверхностнаямембрана, от которой отшнуровывается везикула. Увеличение 135000.112рецептора и участвуетповерхности мембраны.в последующемотшнуровываниивезикулы отКогда окаймленная везикула отшнуровывается в цитоплазму, еесодержимое, по-видимому, поступает в другие органеллы, например влизосомы, а клатрин и рецепторы возвращаются к поверхностной мембране.Сходный с эндоцитозом процесс, называемый экзоцитозом, играет важнуюроль в функционировании эндокринной и нервной систем.
Например,пресинаптические окончания нервных клеток содержат много внутреннихограниченных мембранами везикул диаметром около 50 нм, в которыхнаходятся вещества, участвующие в передаче нервного импульса нейромедиаторы. Эти везикулы могут сливаться с поверхностной мембранойнервного окончания и высвобождать свое содержимое во внеклеточноепространство. Вероятность этого процесса многократно увеличивается, когда кокончанию подходит нервный импульс, а смысл его состоит в высвобождениисинаптического медиатора, который взаимодействует с постсинаптическоймембраной. Аналогичные механизмы ответственны за секрецию гормонов.Согласно теории экзоцитоза, мембраны везикул включаются вповерхностную мембрану с высвобождением всего содержимого-гормонов,нейромедиаторов и случайно захваченных молекул-во внеклеточноепространство, где они затем диффундируют.
Если бы эти включенныемембранные фрагменты оставались в составе плазматической мембраны, то ееплощадь непрерывно увеличивалась бы. Полагают, однако, что в процессе эндоцитоза часть мембранного материала "изымается" и из него образуются новыесекреторные везикулы. Данные о таком круговороте мембран были получены входе экспериментов, в которых во внеклеточную среду вводилиэлектроноплотные белки, например пероксидазу хрена, и следили заэндоцитозом с помощью электронной микроскопии.
Электроноплотныемолекулы белка обнаруживались внутри клеток только в составе везикул. Пероксидаза хрена-это довольно крупная молекула и она не может попасть в клетку,пройдя непосредственно через плазматическую мембрану; этот ферментзахватывается вместе с небольшим объемом внеклеточной среды в процессеформирования эндоцитозных микровезикул, т.е. при постепенном ихотшнуровывании от плазмалеммы в цитоплазму.В экзоцитозной секреции нейромедиаторов из нервной клетки и гормоновиз эндокринных клеток принимают непосредственное участие ионы кальция. Ихконкретная роль в инициации секреции неясна, но, по-видимому, приповышении внутриклеточной концентрации Са 2+ каким-то образомувеличивается экзоцитозная активность-возможно, облегчается слияние везикулс внутренней поверхностью мембраны.
Мембрана регулирует экзоци-тознуюактивность путем регуляции уровня внутриклеточного Са + . При увеличениинаправленного внутрь потока Са2+ его концентрация в цитоплазмеувеличивается и параллельно возрастает скорость экзоцитозной секреции (рис.4-38).
Таким образом, Са2+ относится к секретагогам.Сама везикулярная мембрана может принимать активное участие впроцессах, предшествующих эк-зоцитозу. Установлено, что секреторныегранулы хромаффинной ткани обогащены необычным фосфолипидомлизолецитином, который облегчает слияние мембран и, таким образом, можетспособствовать слиянию везикулярной и клеточной мембран. Прежде чемпроизойдет слияние этих двух мембран, секреторная гранула (или везикула)должна прийти в контакт с плазмалеммой.
Высвобождение секретируемыхпродуктов из железистой секреторной клетки блокируется колхицином(антимито-тическим препаратом, который вызывает разборку микротрубочек)или цитохалазином (препаратом, разрушающим микрофиламенты). Эти данныепозволяют предположить, что микротрубочки и микрофиламенты принимаютучастие в перемещении секреторных гранул к тому месту с внутренней стороныплазматической мембраны, где происходит экзоцитоз (рис.
4-38). Хотяспецифичность упомянутых фармакологических препаратов вызываетнекоторые сомнения, такое предположение, по-видимому, справедливо,поскольку под электронным микроскопом часто наблюдаются секреторныегранулы, ассоциированные с микротрубочками.Рис. 4.38. Возможная роль микротрубочек в выведении секрета на примере β-панкреатических клеток.Микротрубочки с последовательно прикрепленными к ним везикулами, часто обнаруживаемые всекреторных участках, могут переносить везикулы к мембране, создавая предпосылки к секреции.Перемещение везикул вдоль микротрубочек и слияние их с мембраной регулируется кальцием.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
