Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 196
Текст из файла (страница 196)
' 23 ' 22,, -3 .,ианоламин ., ' 7 18,. 13 ' '. 28 Юрин, 4 7 . 9 ' 2 б ' О гйосфатидилхолин . 24 1У , . 10 4 „ СфингомиеВин . 19 . 18 '. 6 ' .: 0 Гликолипиды . 7. 3 . 28 ., "Следамне Другие ли«. лиды 22 14 8 ' 23 0 Слейоеме О Масс спектрометрический анализ мембранных липндов показал, что липидный состав типичной клеточной мембраны значительно сложнее, чем предполагали. Со.
гласно зтим исследованиям. мембраны состоят из 500 — 1000 ралличных видов липидов. С одной стороны, такое разнообразие отражает различные комбинации головных групп, длины углеводородных «хвостов» и насыщенности основных классов липидов, но мем браны также содержат множество структурно очень непохожих минорных липидов, из которых по крайней мере часть выполняет очень важные функции. Инозитольные фосфолипиды, например, содержатся в очень малых количествах, но играют клкгчевую роль в мембранном транспорте и сигнализации клеток (зги процессы обсуждаются в главах 13 и 15 соответственно).
Их локальные синтез и распад регулируются большим числом ферментов, которые как синтезируют маленькие внутриклеточные сигнальные молекулы, так и образуют липидные сайты докинга па мембранах, которые, как мы обсудим позже, связывают определенные белки цитозоля. 1ОЛ.Б. Несмотря на текучесть, липидные бислои способны образовывать домены разного состава Поскольку липидный бислой представляет собой двумерную жидкость, можно предположить, что большинство тинов молекул липидов распределены равномерно в монослое.
Ван дер ваальсовы силы притяжения между соседними углеводородны ми «хвостами» недостаточно селективны для того, чтобы удерживать фосфолипидные молекулы вместе. Однако в определенных смесях липидов различные липиды могут временно сближаться, создавая динамическую мозаику доменов. В искусственных липидных бислоях, составленных из фосфатидилхолина, сфингомиелина и холестерина, ван-дер. ваальсовы взаимодействия между длинными насыщенными 964 ЧВСть М. Внутренняя организация клетки з б) 10 мкм б мкм Рис. 10.13.
Латеральное разделение фаз в искусственных липидных бислоях. о) Гигантские липосомы, получаемые из 1:1 смеси фосфатидилхолина и сфингомиели на, образуют равномерные Висло и, тогда как (б) липосомы, получаемые из 1:1:1 смеси фосфзтидилхолина, сфингомиелина и холестерина, образуют бислои с двумя несмешивающимися фазами. Липосомы окрашены следовыми количествами флуоресцентного красителя, который проникает только в одну из фаз. Срьдний размер доменов, образующихся в таких гигантских искусственных л и носом ах, значительно больше, чем в биологических мембранах, где рафты могут иметь всего несколько нанометров в диаметре.
(о, из и. Капуа еС а)., 1 5СгисС Вюс 147: 77-89, 2004. С любезного разрешения Еаеч(ег; б, с любезного разрешения Ретга 5сйш(бе.] углеводородными цепями молекул сфиигомиелииа могут быть достаточно сильными, чтобы соседние молекулы временно удерживались вместе (рис. 10.13). Ученые долго спорили, могут ли молекулы липидов в плазматических мем бранах животных клеток временно образовывать специализированные домены, носящие название липидиых рафтов (англ. Га(1 — плот).
Определенные специали зироваииые области плазматической мембраны, например кавеолы, участвующие в зидоцитозе (см. главу 13), обогащены сфинголипидами и холестерином. Счи. тается, что специфические белки, собирающиеся в кавеолах, помогают стабилизировать зги рафты. Поскольку углеводородные цепи сфииголипидов длиннее и прямее, чем у других мембранных липидов, рафты толще, чем остальной бислой (см.
рис. 10.12), и лучше удерживают определенные мембранные белки (рис. 10.14). Таким образом, латеральиое разделение белков и липидов в рафтах, в принципе, должно быть взаимно стабилизирующим процессом. Липидиые раф ты могут способствовать организации мембранных белков, либо концентрируя их для транспорта в мембранных везикулах (см. главу 13), либо работая совместно в скоплениях белков, как бывает, например, когда о~и переводят висклеточиый сигнал во виутриклеточпый (см. главу 13). 10.1.6. Жировые капли окружены алонослоевл фосфатидилхолина Большинство клеток запасают избыток липидов в жировых ксибгях, откуда их можно извлечь для использования в качестве строительиых блоков при синтезе мембран или в качестве источника пищи.
Жировые клетки, которые также иногда называют адипоцитами, специализируются иа запасаиии жиров (см. рис. 14.34). Оии содержат болыпое число крупных жировых капель, из которых по иеобходимггсти можно освободить жирные кислоты и транспортировать их по кровяному 10;1,Липицкий бисяой 905 ,1 И а) 500 нм Рис. 10.14.
Влияние липидных рафтов на искусственные липидные бислои. а) Полученный при помощи атомно-силовой микроскопии профиль поверхности искусственного бислоя, содержащего липидные рафты. Обратите внимание, что области рафтов, показанные оранжевым, толще, чем остальной Вислой; как и на рисунке 10.13, рафты содержат в основном сфингомиелин и холестерин. Острые желтые пики — зто молекулы белков, связанные с 6 и слоем гл икозилфосфагидилинозигольным (6Р0 «якорем» [показанным на рисунке 10 19, пример 6) и концентрирующиеся в области рафтов.
6) Считается, что благодаря своей большей толщине и липидному составу рафты способны концентрировать определенные мембранные белки (пгемно-зеленые). (о, из О. Е. 5аз|оигз|гу ет а!., 1 Вю|. Свепх 277: 26966-26970, 2002. С любезного разрешения Агпепсап 5ооету о( Вюсаепкзтгу апд Мо|есо1аг Вю|ову.) руслу в другие клетки. В жировых каплях хранятся нейтральные жиры, например триацилглицериды и сложные эфиры холестерина, которые синзезирувтся фер.
ментами цз жирных кислот и холестсрина в мембране эндоплазматического рети кулума. Поскольку эти липиды не несут пщ)тофильных гголовок», они полностью гидрофобны и формируют трехмерные капли, а не бислои. Жировые капли — это уникальные органеллы, потому что они окружены единственным монослоем фосфолипидов, содержа|цим большое количество белков. Некоторые из этих белков представляют собой ферменты, участвующие в мета болизме жиров, но функции большинства неизвестны. Если клетку подверп|уть действию высоких концентраций жирных кислот, жировые капли формируются очень быстро. Они образук>тся из отдельных областей мембраны эндог|лазмати ческого ретикулума, где концентрируются многие ферменты метаболизма жиров.
На рнс. 10.15 показана одна из моделей формирования жировых капель и окружак|щего их монослоя фосфолипидов и белков. 10.1.7. Асимметрии лилидного бислол необходима длл его фунициони)зо(ванин Во многих мембранах монослои липидного бислоя значительно различаются по липидному составу. Например, в мембране красной клетки крови человека почти все фосфолипидные молекулы, содержа|цие в своей «головке» холин (СН ) Х'СН СН ОН (фосфатидилхолин и сфингомиелин), расположены во внешнем монослое, тогда как почти все липиды, содержащие в головке терминальную простейшую аминогруппу (фосфатидилэтаноламин и фосфатиднлсерин), скоп центрированы во внутреннем монослое (рис. 10.16). Поскольку отрицательно за ряженный фосфатидилсерин расположен во внутреннем монослое, между двумя половинами бислоя поддерживается значительная разница в заряде, В ~лаве 12 мы обсудим, как связанные с мембраной транслокаторы фосфолипидов создан|7 и поддерживают асимметрию липидного состава.
10.1. Липидный бислой 967 ских белков с мембраной. Одним из наиболее важных примеров таких липидкиназ является фосфоинозитид-3-к>>низа (РЬозр1>о>позйЫенйк1пазе, Р13-киназа), которая активируется в ответ на внеклеточные сигналы и способствует миграции определенных внутриклеточных сигнальных белков к цитоплазматической поверхности плазматической мембраны (рис. 10.17, а). Сходные липидкиназы фосфорилируют инозитольные фосфолипиды во внутриклеточных мембранах и таким образом способствуют ми~рации белков, управляющих мембранным транспортом. Существует еще один способ трансформации внеклеточного сигнала во внутриклеточный с участием фосфолипидов. Плазматическая мембрана содержит различные фосфолипазы, которые активируются внеклеточными сигналами и расщепляют определенные фосфолипидные молекулы, создавая фрагменты этих молекул, действующие в качестве короткоживущих внутриклеточных медиаторов.
Юосфолипаза С, например, расщепляет инозитольный фосфолипид в цитоплазматическом монослое плазматической мембраны с образованием двух фрагментов, один из которых остается в мембране и способствует активации протеинкиназы С, а другой выходит в цитозоль и вызывает высвобождение Саг' из эндоплазматического ретикулума (рис. 10.17, б и в). Животные используют фосфолипидную асимметрию плазматических мембран для того, чтобы отличать живые клетки от мертвых. Когда животная клетка претерпевает апоптоз (вид запрограммированной клеточной смерти, обсуждаемый в главе 18), фосфатидилсерин, который обычно содержится в цитоплазматическом л>онослое липидного бислоя плазматической мембраны, быстро переходит во внешний монослой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
