Биологиялық мембраналардың динамикасы

Құрылымдық негізі биологиялық мембраналардың — билипидный қабаты. Бұл бойлық жазықтықта биологиялық мембранасы білдіреді күрделі мозаика бірі әр түрлі липидтердің және белоктар, әрі оларды бөлу бетінің биологиялық мембраналар неоднородно. Кейбір биологиялық мембранах бар кең учаскелері билипидного қабатын, іс жүзінде еркін белоктар (мысалы,., эритроциттерде белок алады, тек 35% — ы бетінің бүкіл мембраналар биологиялық, микросомах-23%). Жоғары мазмұны ақуыз биологиялық мембранах липидтер құрмаса, тұтас бислой, ал орналасады түрінде жекелеген дақтарына арасындағы белковыми молекулалар. Өзі билипидный қабаты мембране болуы мүмкін доменді құрылымы салдарынан, мысалы,., қатар өмір несмешиваемых липидтік фазалардың тұрған, екі түрлі жеке жағдайларда — гелевом және жидкокристаллическом. Бөлім липидтердің биологиялық мембранах болуы мүмкін сондай-ақ, құрамында деп аталатын небислойных фазалардың (мицеллярлы фаза, гексагон. фаза және т. б.).
Липидтер — негізгі құрылыс материалы, қалыптасады, жасуша мембраналар. Күрделілігі, көп түрлілігі және өзгергіштік липид құрамын мембраналардың болжауға мүмкіндік береді, олар қатысады, сондай-ақ реттеуде маңызды мембраналық процестер. Негізгі липидті компоненттер биологиялық мембраналардың — фосфолипидтер, гликолипиды және стерины. Әр топ осы липидтердің ұсынылған үлкен саны бар әр түрлі қосылыстар. Мәселен, мембране эритроциттер адам бар кем дегенде 20 түрлі өкілдерінің негізгі фосфолипида осы мембраналар — фосфатидилхолина; тұтастай алғанда, мембране эритроциттердің бәйтеректей шамамен 200 түрлі липидтердің.
Мембраналық белоктар. Молекулалық массасы мембраналық белоктар әдетте ауытқып отырады шегінде 10 мың дейін 240 мың, Олар айтарлықтай ерекшеленеді бір-бірімен беріктігі байланыстыру бастап мембраной. Белоктар, наз. периферическими немесе сыртқы, салыстырмалы әлсіз байланысты мембраной және бөлектенеді оған жұмсақ жағдайында, мысалы. ерітінділерде бар жоғары ионную күші немесе комплексоны бар. Әлдеқайда берік байланысты мембраной деп аталатын интегралды немесе внутримембранные, белоктар . Үшін, оларды бөлу, қажет, әдетте, алдын ала жойып мембрана арқылы ПБЗ немесе орг. еріткіштер.
Мембраналық белоктар қатар липидті құрамы арқылы липидпен ойнайды маңызды құрылымдық рөлін, сонымен қатар, олар орындау үшін жауапты көптеген мамандандырылған функциялар жекелеген мембраналар. Олар катализаторы болып жатқан өзгерістер мембранах және олардың бетіндегі реакциялар (тыныс алу), қатысады рецепции гормондық және антигендік сигналдардың және т. б. (аденилатциклаза) орындайды, көлік функциясын қамтамасыз етеді және пиноцитоз (басып алу жасушалық беті мен сіңіруге торымен сұйықтық), хемотаксис (орнын ауыстыру жасушалар негізделген градиентпен шоғырлануы заттар ортасында) және т. б. Көптеген перифериялық белоктар-компоненттер цитоскелета (жиынтығы филаментов және микротрубочек цитоплазмы) және онымен байланысты сократитительных элементтерді негіздейді нысанын жасушалары және оның қозғалысы.
Динамикалық қасиеттері биологиялық мембраналардың түсіндіріледі ағынына билипидного қабатын, су жұқтырмайтын облысы, оның жидкокристаллическом жағдайы бар микровязкость, сравнимую с тұтқырлығы жеңіл фракциясының машина майы. Сондықтан липидтердің молекулалары орналасқан бислое, — өрісі өте жоғары қозғалысы және жасай алады, түрлі қозғалыс — поступательные, айналу және тербеліс.
Жағдайда липидтердің үлкен үлес қозғалғыштығы береді внутримолекулярные қозғалыс көмірсутегі тізбектері. Олар орын арқылы гош-транс-бұрылыстар аралас буындарды көмірсутек тізбегінің айналасында байланысты—С. Арқасында жоғары конформационной қозғалысы тізбектерін оларға үнемі туындайды изгибы және сынуы, бұл бұзылуына әкеледі тұрақты орналасу липидтік молекулалардың » бислое және пайда болуына онда ақауларды орау деп аталатын «кинки» және «джогги».
Внутримолекулярная қозғалғыштығы әр түрлі учаскелерін липидной молекулалар орналасқан бислое, неодинакова. Ең төмен қозғалысы ие глицериновый бақылау бекеттері молекулалар етеді де қатал «тұтқасы», шектейтін қозғалысы орналасқан жер көмірсутегі тізбектері. Ортасына бағыты бойынша бислоя қозғалғыштығы тізбектерін артады айналады барынша саласындағы соңғы метильных. Өте жоғары недвижностью ие, сондай-ақ полярлық головка липидной молекулалар.
Басқа қозғалыстардың жекелеген учаскелерін липидной молекулалар бір-біріне қатысты қр жидкокристаллическом бислое орын сондай-ақ, қозғалыс барлық молекулалары бірыңғай тұтас нәрсе ретінде. Олар мыналарды қамтиды: аксиальное айналуы молекуласының айналасында оның ұзын осіне перпендикулярлы жазықтықта бислоя, маятникті және поплавочные тербелістер молекулалар қатысты оның равновесного ережелер бислое ауыстыру молекулалар бойымен бислоя (латеральная диффузия) және перескок, оның бір жағынан бислоя басқа. Барлық осы қозғалыс жасалса, әр түрлі жылдамдықпен.
Аксиальное айналуы липидтік молекулалардың өте тез жүреді, жиілігі шамамен 107-108с-1, ал латеральная диффузия жүзеге асырылады әлдеқайда баяу. Дегенмен, орташа коэффициенті латеральной диффузия липидтердің шамамен 10-8см, өлшенген көптеген биологиялық мембраналардың, липидной молекуласындағы қажет барлығы 1 үшін промигрировать бір аяғына жасушалар дейін басқа. Өте баяу ағады » липидном бислое флип-флоп. Әдетте полупериод флип-флопа құрайды шамасын тәртібін бірнеше сағат немесе тіпті күн. Алайда, кейбір мембранах жылдамдығы флип-флопа мүмкін айтарлықтай жоғары (полупериод 1-2 мин), бұл түсіндіріледі қатысуымен анықталған интегралды ақуыздардың көшіру липидтік молекулалардың мембрана арқылы.
Иммобилизация липидтердің нәтижесінде болуы мүмкін латерального фазалық бөліну әкелетін білім гелевой фаза кезінде немесе олардың өзара іс-қимыл ақуыз. Болжам бойынша, бұл интегралды белоктар қоршалған шекара қабаты липидтік молекулалардың қозғалғыштығы шектелген немесе, кем дегенде, жаралы жанасу нәтижесінде неровной беті белок глобулы.
Внутримолекулярная динамикасы мембраналық белоктар зерделенді кем липидтердің. Белгілісі-бүйір орынбасарлары сол учаскелерде полипептидтік тізбектер, олар тиелуі билипидный қабатын едәуір дәрежеде иммобилизованы. Көптеген мембраналық белоктар қабілетті оңай диффундировать бойымен мембраналар ие өте жоғары вращательной қозғалысы. Алайда, тіпті жағдайда, ең қозғалмалы белоктар өлшенетін диффузия коэффициентімен шамамен тәртібі төмен үшін липидтік молекулалардың. Уақытта вращательной релаксация үшін интегралдық белоктар жатуы 20-дан 500 мкс, ал коэф. латеральной диффузия (бойымен бислоя) ауытқып отырады жылғы 7.10-9-дан 10-12см2.с-1.
Түсіндіру үшін ең жалпы тетіктердің жұмыс істеуін және реттеу тірі жасушалар ұсынылады жаңа қағидаты — принцип өмірлік динамикасын немесе динамикасының барлық физика-химиялық процестер. Принципі болуы мүмкін былайша тұжырымдауға: «Тіршілік тірі жасушалар мүмкін емес, үздіксіз, өзін-өзі реттейтін ыдырау процесінің және білім беру байланыстарының ең әр түрлі табиғат (иондық, ковалентных, сутегі, сондай-ақ ион-дипольных, бағдарлау, индукциялық, дисперстік және орындалған өзара іс-қимылдарының) жүйесінде биологиялық мембраналар қамтитын және клеткалық мембраналар органелл».
Ескере отырып, орталық рөлі биологиялық мембраналардың реттеуде жасушалық метаболизм, өмірлік динамикасы қамтуы тиіс барлық процестердің жиынтығы пайда болуы мен ыдырауының ішкі және межмолекулярных взаимодействий және шақырылатын олардың қозғалыс молекулалардың күрделі молекулалық кешендер мен надмолекулярных түзілімдердің тірі клеткадағы. Бұған реакция свободнорадикального тотығу липидтердің биологиялық мембраналардың бірге гидролиз процестерін бай энергиясымен қосылыстар тудыруы мүмкін құрылымдық және конформационные өзгеріс мембранах және алып келуі латеральным (жазықтығында мембраналар) және трансферальным (перпендикуляр оған) автоколебательным қозғалыстарға қатысуына құрылымдық компоненттерін мембрананың.

Айта кету керек ерекше мән автоколебаний биологиялық мембраналардың көлік молекулалардың, олардың ассоциатов және иондар. Колеблющиеся учаскелері мембраналардың орындай алады бұл ретте, рөлі өзіндік сорғы, негізінде оның іс-әрекеті жатыр, орташа есеппен бағытталған діріл ауыстыру бөлшектердің әсерінен орташа ненаправленных мерзімді күштер.
Тұтастай алғанда, жоғарыда үйлесімі процестерін қамтамасыз ете алады, олардың кеңістіктік-уақытша реттілікті, т. е., ұйымға тірі жасушалар ретінде тұтас, ашық (үздіксіз обменивающейся затпен, энергиямен және ақпаратпен сыртқы ортамен неоднородной, динамикалық жүйе саморегулируется және самовоспроизводится. Мұндай жүйеде компартментализация рөл атқарады маңызды факторы реттеу, оның көмегімен үйлестіру жүзеге асырылады функцияларын барлық басқа да реттеуші жүйелерді қоса алғанда, генетикалық, және қамтамасыз етеді динамикалық тәртібі: барлық қажетті жеткізіледі тиісті орында, белгілі бір уақытта және қажетті мөлшерде.
Маңызы ұйымдастыру үшін биологиялық жүйелердің А. Сент-Дьерди анықтады мынадай: «негізгі принциптерінің бірі-биология ұйымдастыру; бұл екі жүйенің, жасалған бірге белгілі бір түрде құрайды жаңа бірлік жүйесін, қасиеттері емес аддитивны мүмкін сипатталған арқылы қасиеттері оның құрамдас бөліктері». Дәл білім беру және қолдау ұйымы тірі жасушалар, біртұтас, ашық, неоднородной, динамикалық жүйе қабілетті өзін-өзі реттеу және самовоспроизводству білдіреді іргелі айырмашылығы өмірлік динамикасын кез-келген басқа жиынтығы физикалық-химиялық процестер. Эволюция барысында біржасушалы ағзалардан пайда болуының к многоклеточным ағзаларға маманданған жасушалық функцияларын динамикасы жекелеген жасушаларды анықтады (бұл түсіндіру термин «өмірлік») мінез-құлық динамикасын құрылымдардың жоғары деңгейдегі — тіндер, органдар мен тұтас организмдердің, ашық тұтас жүйелер иерархиялық құрылымдар. Бұл ретте маңызды байланыстырушы буын динамикасы ағзаның барлық жүйелерін болып табылады процестер, олар ағады арналған плазматической мембране, отделяющей жасушаға сыртқы ортадан. Айтуынша, Т. Уотермена: «Қасиеттері плазматической мембраналар негізінде жатыр спецификалық ағынының заттар және энергия адам ағзасына және оған, ал негізінде сипаттамаларын ағза ашық жүйе». Мұндай тәсілде генному аппаратына жасушалары сөзсіз қалады рөлі фактор тұрақтылық кезінде оның самовоспроизводстве және оның жұмыс істеуі немесе, басқаша айтқанда, рөлі ноттар бойынша орындалады «музыка» өмір тән осы ағза. Екендігін ерекше атап өткен жөн осындай радикалды қайта қарау жүйесінде қарым-қатынас «ядро-цитоплазма» пайдасына главенства цитоплазмы заңдарына қайшы келмейтін болса, қазіргі заманғы генетика, өйткені қатысты ғана механизмдерді гендердің экспрессиясын торларда жоғары организмдер және көп тереңдетеді ұсыну біртұтас бейнесін тірі. Принципі өмірлік динамикасын ретінде қарастыруға болады қазіргі заманғы, конкретизированный үшін тірі жасушалардың ерекшеліктерін ескере отырып, олардың құрамын және кеңістіктік құрылыстар, нұсқа негізгі қағидатын термодинамикалық түсініктер жұмыс істеуін тірі жүйелердің принципі орнықты неравновесия, сформулированного Э. С. Бауэром. Әзірлеу осы нұсқасының пайдаланылуы тұжырымдамалық аппараты термодинамиканың өте күрделі тепе-теңдіксіз ашық динамикалық жүйелер, сондай-ақ синергетика — ғылым туралы мұндай жүйелердің өзін-өзі ұйымдастыру. Үздіксіз молекулаларының физика-химиялық өзгерістері процестерінде өмірлік динамикасын әкеледі өзгерту дипольных сәттер және соның салдары ретінде неравновесной поляризация құрылымдық компоненттерін мембраналық жүйесінің жасушаларының (диэлектриктердің өзінің физикалық табиғаты). Бұл мүмкін болмауға деп аталатын «биоэлектретный эффект» түрінде көрінеді электростатикалық микрополей тірі жасушалар. Шоғырланған осылайша өріс жеткілікті өз шамасына үшін ықпал ету, өз кезегінде ағуы процестерін өмірлік динамикасы. Нәтижесінде туындайды бірыңғай кешені, өзара байланысты өзгерістер химиялық және электрлік күйін заттар құрайтын тірі тор, сондықтан әсер бірін құрайтын кешен әкеледі қайта құру құрайтын басқа да, ал кешенін тұтастай алғанда.

Добавить комментарий

Your email address will not be published.