[МУЗЫКА]
[МУЗЫКА] Все
организмы так или иначе реагируют на изменения в окружающей среде.
Любой, даже самый маленький одноклеточный организм обособлен от окружения.
И вот на этой границе жизнь — не жизнь возникает простейшая сенсорная система,
различающая неблагоприятные и благоприятные изменения.
На тончайшей границе в клеточной мембране находятся воспринимающие сигнал
молекулярные структуры — рецепторы.
Давайте познакомимся со строением мембраны поближе.
Основу любой биологической мембраны составляет двойной слой липидов.
Его толщина невелика — около шести нанометров.
В этот липидный би слой встроены молекулы белков.
Кроме того, мембраны могут содержать и углеводы.
И вот это соотношение «липиды : белки : углеводы» является характерным
признаком для определенного типа клетки или мембраны.
Мембраны полярны, потому что существует различие в составах внутреннего и
внешнего по отношению к цитоплазме слоев.
Основную массу липидов мембраны составляют фосфолипиды.
Они представляют собой сложный эфир на основе глицерина,
двух остатков жирных кислот и одного остатка фосфорной кислоты.
Впрочем, могут встречаться и модифицированные фосфолипиды, если остаток
фосфорной кислоты соединен с какой -нибудь некрупной молекулой, например, с холином.
Фосфатидилхолин, который еще называют лецитином, пожалуй,
самый распространенный вариант фосфолипида в мембране.
В любом случае, у молекул образуется гидрофобная и гидрофильная часть.
Гидрофильная часть — это некрупная головка,
как раз образованная фосфорной кислотой и соединенная с какими -либо группами.
А гидрофобная часть — это два остатка жирных кислот, длинные хвосты.
В водной среде молекулы такой конструкции стараются спрятать свои гидрофобные части.
Поэтому они как раз и формируют двойной слой, где головки направлены в
окружающую среду — в водную, а хвосты надежно упрятаны между ними.
Кроме фосфолипидов, ну или модифицированных фосфолипидов,
в состав липидов мембран у животных может входить холестерол — эта некрупная
молекула занимает свободное пространство между вот этими гидрофобными
«хвостами» жирных кислот и уже не дает им так хорошо сгибаться, как они могли бы.
То есть холестерол придает мембранам жесткость.
Если холестерола мало, то мембраны более гибкие.
Но кроме того, холестерол служит дополнительным гидрофобным «стопором»,
который предотвращает перемещение полярных молекул из клетки в окружающую среду
или наоборот.
Белковые молекулы в мембранах не закреплены, они подвижны,
передвигаются с разной скоростью.
Эта скорость зависит от различий в липидном составе мембраны и от
размеров белковой молекулы или даже, может быть, это комплекс.
Белки образуют мозаику в жидком матриксе фосфолипидов.
Но надо иметь в виду, что переворот белка в мембране или переход околомембранного
белка, допустим, на другую сторону мембраны, он, в принципе, невозможен.
Как раз по характеру расположения белков относительно двойного слоя липидов,
можно выделить, допустим, околомембранные белки.
Ну еще их называют иногда погруженными, или периферическими.
Они контактируют только с одним слоем фосфолипидов.
Вот некоторые их варианты представлены на этой схеме слева.
А другие белки, расположенные на схеме справа, это интегральные белки, или,
как их еще называют, трансмембранные.
Они контактируют уже с двумя слоями фосфолипидов.
У трансмембранных белков те участки, которые проходят через мембрану,
обязательно содержат гидрофобные остатки аминокислот.
До 28 аминокислотных остатков укладываются в этом участке по спирали.
В качестве примера можно привести белки-рецепторы,
которые способны воспринимать химические сигналы.
Вот они всегда имеют семь таких гидрофобных участков,
семь трансмембранных участков.
Но о структуре таких рецепторов мы еще будем говорить.
Это как раз белки, которые составляют основу восприятия запахов, вкусов.
Это очень распространенные белки.
Кроме того, в состав мембраны входят олигосахариды.
Они ковалентно связаны с белками и липидами,
но всегда располагаются только снаружи клетки.
Совокупность этих углеводов, входящих в состав гликолипидов,
гликопротеинов цитоплазматической мембраны, называется гликокаликсом.
Гликокаликс тоже участвует в рецепторной функции.
Он маркирует клетки, он участвует в избирательности транспорта веществ,
то есть выполняя роль молекулярного сита,
пропускающего или не пропускающего молекулы.
Компоненты мембран относительно подвижны.
Они удерживаются все друг около друга нековалентными взаимодействиями,
поэтому говорят о жидкостно- мозаичной структуре мембраны.
Белки плавают среди липидов,
липиды свободно перемещаются в пределах своего слоя.
И вот текучесть мембраны — это вообще очень важный показатель.
Он зависит и от температуры окружающей среды, и от липидного состава.
Потому что наличие в липидах остатков ненасыщенных жирных кислот, то есть таких,
у которых в этих длинных «хвостах» есть двойные связи между атомами углерода,
вот это способствует повышению их подвижности и некоторому,
может быть, нарушению такой кристаллической мембранной структуры.
Белки отвечают за очень разнообразные функции мембран.
Это, в первую очередь, транспорт, это межклеточные контакты,
и это, самое важное для нас, восприятие сигналов из окружающей среды.
Белки-рецепторы отвечают не только за восприятие физических или
химических агентов, но и за взаимное распознавание клеток.
После активации рецептора сигнал всегда передается внутрь клетки.
Но подробнее о том, как происходит этот процесс,
уже в следующей части.
Анна ЮшковаКандидат биологических наук, доцент
