- •Содержание
- •Тканевый уровень организации …………………………….…78
- •3.Свойства живых организмов
- •4.Уровни организации живого
- •1. Биологические молекулы. Последовательность молекулярной организации клеток
- •2 Биологическая специфика молекулярного уровня
- •1 История изучения клетки
- •2 Основные положения: современной клеточной теории
- •3 Типы существующих клеток и их общая структура.
- •Строение биологических мембран.
- •Функции биологических мембран. Транспорт через мембрану
- •Транспортная функция мембран
- •Строение животной и растительной клетки
- •7 Ядерный аппарат клетки и рибосомы.
- •Мембранные органоиды клетки
- •Питание клетки. Фагоцитоз и пиноцитоз.
- •1. Эпителиальная ткань.
- •2. Соединительные ткани
- •5. Мышечная ткань
- •6. Нервная ткань
- •2.Периоды онтогенеза
- •3 Старение организма и продолжительность жизни.
- •3. Наследственность и изменчивость и методы их изучения.
- •2 Роль и значение микроорганизмов вокруг нас.
- •3 Отличительные признаки прокариот и эукариот
- •4 Грибы. Строение клетки и тела гриба. Способы размножения грибов.
- •5 Элементы классификации грибов. Представители низших грибов, особенности их строения.
- •6 Аскомицеты. Дрожжи.
- •7 Несовершенные грибы
- •5. Поверхностные структуры бактерий
- •6.Капсула бактерий
- •Клеточная стенка
- •Биологическая химия
- •1. Основы химии
- •Строение атома
- •1.1.1. Ионная связь
- •1.1.2 Ковалентные связи
- •1.1.3. Химические уравнения
- •1.1.4 Кислоты, основания, соли, рН и буферы
- •Окисление и восстановление
- •1.2.1 Окисление
- •1.2.2 Восстановление
- •1.4 Растворы и коллоидное состояние
- •1.5 Диффузия и осмос
- •1.5.1 Диффузия
- •1.6. Законы термодинамики
- •1.6.1 Энергетические соотношения в живых системах
- •1.6.2 Потенциальная энергия
Строение биологических мембран.
Основной компонент мембран – фосфолипиды - образуются при присоединении к глицерину вместо третьей жирной кислоты – фосфорной кислоты
Жирная кислота
Жирная кислота
Жирная кислота
Рисунок 3 – Липид (схематичное изображение)
Жирные кислоты представляют из себя длинную или короткую цепочку из атомов углерода и водорода, иногда содержащие двойные связи. Они обладают выраженными гидрофобными свойствами.
Рисунок 4 - Схема жирных кислот
Фосфолипиды, являясь по своей химической структуре сложным эфиром многоатомных спиртов с жирными кислотами содержат в качестве добавочных структурных элементов остаток фосфорной кислоты и гидрофильное основание. Головка фосфолипида, включая кроме остатка спирта -глицерида, остаток фосфорной кислоты и основание, обладает выраженными гидрофильными свойствами.
В силу выраженной полярности, фосфолипиды в воде образуют структуру, представленную на рисунке 5.
А
Рисунок 5 - Капля жира в воде (А) и фосфолипидный бислой мембран (В)
Липиды и белки. В основе мембраны лежит двойной слой липидов и фосфолипидов. Хвосты молекул обращены в двойном слое друг к другу, а полярные головки остаются снаружи, образуя гидрофильные поверхности.
Молекулы белков не образуют сплошного слоя, (рисунок 6) они располагаются в слое липидов, погружаясь на разную глубину (есть периферические белки, часть белков пронизывает мембрану насквозь, часть погружена в слой липидов) и выполняя различные функции. Молекулы белков и липидов подвижны, что обеспечивает динамичность плазматической мембраны.
Гликолипиды и холестерол. В мембранах содержатся также гликолипиды и холестерол. Гликолипиды — это липиды с присоединенными к ним углеводами. Как и у фосфолипидов, у гликолипидов имеются полярные головы и неполярные хвосты. Холестерол близок к липидам; в его молекуле также имеется полярная часть.
Г идрофильная головка фосфолипида
Гидрофобный хвост фосфолипида
Рисунок 6 - Схема фосфолипидного слоя мембраны с встроенными белками.
В 1972 г. Сингер и Николсон предложили жидкостно-мозаичную модель мембраны (рисунок 7), согласно которой белковые молекулы плавают в жидком фосфолипидном бислое. Они образуют в нем как бы своеобразную мозаику, но поскольку бислой этот жидкий, то и сам мозаичный узор не жестко фиксирован; белки могут менять в нем свое положение. Покрывающая клетку тонкая мембрана напоминает пленку мыльного пузыря — она тоже все время «переливается». Ниже суммированы известные данные, касающиеся строения и свойств клеточных мембран.
Рисунок 7 - А. Трехмерное изображение жидкостно-мозаичной модели мембраны. Б. Плосткостное изображение. Гликопротеины и гликолипиды связаны только с наружной поверхностью мембраны.
1. Толщина мембран составляет около 7 нм.
2. Основная структура мембраны — фосфолипидный бислой.
3. Гидрофильные головы фосфолипидных молекул обращены наружу — в сторону водного содержимого клетки и в сторону наружной водной среды.
4. Гидрофобные хвосты обращены внутрь — они образуют гидрофобную внутреннюю часть бислоя.
5. Фосфолипиды находятся в жидком состоянии и быстро диффундируют внутри бислоя.
6. Жирные кислоты, образующие хвосты фосфолипидных молекул, бывают насыщенными и ненасыщенными. В ненасыщенных кислотах имеются изломы, что делает упаковку бислоя более рыхлой. Следовательно, чем больше степень ненасыщенности, тем более жидкую консистенцию имеет мембрана.
7. Большая часть белков плавает в жидком фосфолипидном бислое, образуя в нем своеобразную мозаику, постоянно меняющую свой узор.
8. Белки сохраняют связь с мембраной, поскольку в них есть участки, состоящие из гидрофобных аминокислот, взаимодействующих с гидрофобными хвостами фосфолипидов: то есть – они склеиваются, а вода из этих мест выталкивается. Другие участки белков гидрофильны. Они обращены либо к окружению клетки, либо к ее содержимому, т. е. к водной среде.
9. Некоторые мембранные белки лишь частично погружены в фосфолипидный бислой, тогда как другие пронизывают его насквозь.
10. К некоторым белкам и липидам присоединены разветвленные олигосахаридные цепочки, играющие роль антенн. Такие соединения называются соответственно гликопротеинами и гликолипидами.
11. В мембранах содержится также холестерол. Подобно ненасыщенным жирным кислотам он нарушает плотную упаковку фосфолипидов и делает их более жидкими. Это важно для организмов, живущих в холодной среде, где мембраны могли бы затвердевать. Холестерол делает мембраны также более гибкими и вместе с тем более прочными. Без него они бы легко разрывались.
12. Две стороны мембраны, наружная и внутренняя, различаются и по составу, и по функциям.
Фосфолипидный бислой, как уже было сказано, составляет основу структуры мембраны. Он также ограничивает проникновение полярных молекул и ионов в клетку и выход их из нее. Ряд функций выполняют и другие компоненты мембран.