Бислойные мембраны. Протеолипосомы. Поверхностный заряд мембранных систем.

Моль ввел термин "мембрана", он изучал цитоплазму клеток растений и выяснил, что она окружена полупроницаемой мембраной. 1877 г. Пфейфер-ботаник, исследуя явление осмоса, пользовался как естественной, так и искусственной мембраной из осадочного ферроцианида.

Cu → cсходства между ними → естественная мембрана участвует в явлении осмоса. Позднее стали говорить о генерации биопотенциала мембраны (конец XIX века). 1902 г – Бернштейн – мембранная теория потенциала покоя и потенциала действия → развитие мембранологии. Хаксли, Ходжкин и К0 впервые показала, что потенцилы покоя и действия базируются на избирательной проницаемости мембраны к определенным ионам (К+) – неодинаковое распределение ионов по обе стороны мембраны, в основе чего лежат процессы активного транспорта ионов через мембрану. С участием мембраны связаны: фоторецепция, рецепция, БАВ, передача нервного импульса, синтез ДНК.

Достаточно высокое содержание липидов, они составляют мембранную матрицу; белки составляют вариабильную часть; углеводы в виде гликопротеидов и гликолипидов. В мембране всегда находится небольшое кол-во воды.Белки в мембране отличаются большим разнообразием. Большинство белков в мембране находятся в виде клубка, 30% белков могут находится на поверхности мембраны в виде спирали Интегральные белки погружены в мембрану или пронизывают ее насквозь. Периферические белки на поверхности мембраны и слабо связаны с ней – слабые взаимодействия.

На поверхности интегральных белков имеется значительно меньше участков, несущих электрический заряд, чем на поверхности периферических белков.

Модели биологических мембран В 1935 г. модель Даниэля Доусона унитарная модель био мембран. Липидный бислой – структурная основа. Наружный и внутренний слои – глобулярные белки. Симметричная модель.

Модель Робертсона (середина 60х г). Мембрана представляет собой 3х слойную структуру, средний слой из липидов. Белковые молекулы развернуты на поверхности двойного липидного слоя вследствие электростатических взаимодействий заряженными головками фосфолипидов. Модель Робертсона ассимметрична, так как на наружной поверхности мембраны – гликопротеиды. В группе моделей предполагается наличие белков матрицы.

Модель Лючи (середина 60х г.) – белково-кристаллическая модель. Модель Сенгера и Николсона. 60-70 г. Основа – липидный бислой, в который включены молекулы интегральных и периферических белков.

Жидкомозаичная модель. С ее помощью объясняется проницаемость мембран. Исскуственные бислойные мембраны: Протеолипосомы. Многие мембранные белки и мелкие фрагменты биологич. мембран легко могут быть включены в состав искусственных везикулярных мембран.

Такие комбинированные сис-ы наз-ся протеолипосомами. Эффективность встраивания большинства белков в исскуственные мембранные системы резко зависит от липидного состава мембран, рН, солевого состава, t и т.д.Как правило, эффективность встраивания белковых молелукул или липопротеиновых фрагментов мембраны возрастает в присутствии небольших кол-в детергентов. Полагают, что сравнительно мелкие молекулы детергентов заполняют дефекты на границе белковой молекулы в мембране, экранируя гидрофобные участки мембраны от воды.

Ценность протеолипосом как искусственных мембранных систем в первую очередь определяется широкими возможностями, которые эти системы предоставляют для исследования функционирования многих важных компонентов биологич. мембран. По существу, получение протеолипосом можно рассматривать как последний этап перед полной реконструкцией функционирующих мембранных систем из составляющих их компонентов.

56. Фотохимические превращения родопсина. Рецепторные потенциалы.

Родопсин – гликопротеин оболочки сетчатки, состоит из углеводородной цепочки (4%), связанной с белками М=28000 Да. Гликопротеиды являются рецепторами для гормонов, медиаторов, пептидов и др. Большое кол-во гликопротеидов в вирусных оболочках (до 40% оболочки). Родопсин. Фоторецепторная мембрана образована фосфолипидным бислоем, в ко­торый встроены молекулы зрительного пигмента родопсина.

Вследствие крайне низкой вязкости фоторецепторной мембраны молекула родопсина испытывает в ней быструю вращательную и более медленную латеральную диффузию. Родопсин – хромопротеин с молекулярной массой порядка 40000. Больший гидрофобный фраг­мент молекулы (около 26 000) находится внутри рецепторной мембраны. В этом от­ношении родопсин напоминает Бр, однако в отличие от последнего он еше содержит меньший гидрофильный фрагмент (12 000) с С-концевым участком в гидрофильной области и на поверхности мембраны. Как и в случае Бр, хромофором родопсина служит ретиналь, представляющий собой половину молекулы β-каротина. Из всех изомеров этой сопряженной полиеновой структуры только 11-цис-форма является хромофором всех известных зрительных пигментов.

В некоторых условиях может образовываться так называемый изородопсин, хромофор которого представляет собой не 11-цис-, а 9-цис-ретиналь. Полипептидная цепь описна содержит около 400 аминокислот, половина из которых гидрофобные. Ковалеитная связь ретиналя с опсином осуществляется при образовании альдиминной связи между ε – аминогруппой лизина и альдегидной группой ретиналя. Эта альдиминная связь протонирована и представляет собой протонированное шиффово основание находящееся в опсине в гидрофобном окружении.