Сообщение про белков и липидов

Обновлено: 30.06.2024

Липиды и их роль в организме. Жиры. Клеточные липиды. Фосфолипиды. Холестерин.

Липиды организма человека — это, главным образом, нейтральные сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот — триглицериды, фосфолипиды и стерины. Высшие жирные кислоты, входящие в состав сложных липидных молекул в виде углеводородных радикалов, бывают насыщенными и ненасыщенными, содержащими одну и более двойных связей. Липиды играют в организме энергетическую и пластическую роль. По сравнению с молекулами углеводов и белков молекула липидов является более энергоемкой. Поэтому при окислении липидов в организме образуется больше молекул АТФ и тепла. За счет окисления жиров обеспечивается около 50 % потребности в энергии взрослого организма.

Запасы нейтральных жиров-триглицеридов в жировых депо человека в среднем составляют 10—20 % массы его тела. Из них около половины локализуется в подкожной жировой клетчатке. Кроме того, значительные запасы нейтрального жира откладываются в большом сальнике, околопочечной клетчатке, в области гениталий и между мышцами. Жиры, откладываясь в жировых депо, служат долгосрочным резервом питания организма.

Нарушения обмена липидов у детей приводит к различным расстройствам. Особенно актуально нарушение обмена жиров в жаркое время года, что грозит психическими расстройствами. Жиры являются источником образования эндогенной воды. При окислении 100 г нейтрального жира в организме образуется около 107 г воды. Если в удовлетворении энергетических потребностей организма основную роль играют нейтральные молекулы жира (триглицериды), то пластическая функция липидов в организме осуществляется, главным образом, за счет фосфолипидов, холестерина, жирных кислот. Эти липидные молекулы являются структурными компонентами клеточных мембран (липопротеинов) и предшественниками синтеза стероидных гормонов, желчных кислот и простагландинов.

Клеточные липиды

В состав клеточных липидов входят фосфолипиды и холестерин, являющиеся необходимыми структурными компонентами поверхностной и внутриклеточных мембран. Триглицериды откладываются в клетках в виде жировых капель, формируя жировые депо. Последние являются не инертной массой, а активной динамической тканью, в которой запасенные жиры подвергаются постоянному расщеплению и ресинтезу.

При действии на организм холода, в состоянии голода, при физической или психоэмоциональной нагрузке происходит интенсивное расщепление (липолиз) запасенных триглицеридов. Образующиеся при этом неэстерифицированные жирные кислоты используются в организме как энергодающие или как пластические вещества, необходимые для синтеза сложных липидных молекул. В условиях покоя после приема пищи происходят ресинтез и отложение нейтральных липидов в подкожной жировой клетчатке, брюшной полости, мышцах.

Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.

Липиды — это нерастворимые в воде, жироподобные органические вещества. Как и углеводы, липиды образованы атомами трёх элементов: углерода, водорода и кислорода.

жиры (сложные эфиры глицерина и жирных кислот);
фосфолипиды (сложные эфиры глицерина, жирных кислот и фосфорной кислоты);
воски (сложные эфиры высших спиртов и жирных кислот);
стероиды (не содержат карбоновых кислот).

Липиды содержатся в каждой клетке, но их количество в разных клетках изменяется в широких пределах (от \(2\) до \(90\) % ).

Липиды способны образовывать сложные комплексные соединения с молекулами белков (липопротеины) и с молекулами углеводов (гликолипиды).

1. Энергетическая функция — одна из важнейших функций жиров. Окисление жиров сопровождается выделением большого количества энергии (энергетический эффект в два раза больше, чем для углеводов и белков).

3. Запасающую функцию в живых организмах выполняют жиры. Они откладываются про запас в семенах и плодах растений, в жировой клетчатке животных.

3. Жиры могут служить источником воды, так как при окислении \(1\) г жира образуется более \(1\) г воды. Поэтому некоторые животные могут долгое время выдерживать без воды (верблюды в пустыне — до двух недель, а медведи зимой — более двух месяцев).

6. Миелин, покрывающий отростки нервных клеток, изолирует их, ускоряя передачу нервных импульсов (электроизоляционная функция).

7. Некоторые гормоны (кортизон, альдостерон, тестостерон, прогестерон) имеют стероидную природу и выполняют регуляторную функцию.

8. Воски выполняют смазывающую функцию. Они покрывают листья и плоды многих растений, кожу, шерсть, перья животных и защищают их от намокания. Пчёлы используют воск как строительный материал для сот.

В клетках нашего организма помимо неорганических веществ содержатся органические вещества, которые необходимы клетке для построения ее структур и обеспечения нормальной жизнедеятельности не только отдельно взятой клетки, но и всего организма в целом.

Органические вещества, которые входят в состав живого организма, многообразны, и многие из них имеют очень сложное молекулярное строение.

Каждое сложное органическое вещество построено из повторяющихся единиц- мономеров.

Если полимеры встречаются в природе в естественном виде, то есть входят в состав живых организмов, их называют биополимерами.

Количество мономеров в молекуле полимера может исчисляться от нескольких штук до десятков миллионов.

К примеру, молекула ДНК бактерий построена более чем из 3 млн мономеров (нуклеотидов).

Основные и наиболее важные группы органических веществ клетки:

белки
жиры
углеводы
нуклеиновые кислоты

Сегодня мы рассмотрим эти группы органических веществ, узнаем их строение и значение для организма.

Белки

Белки- это биополимеры, мономерами которых являются аминокислоты.

Аминокислоты содержат в своём составе карбоксильную (-СООН) и аминогруппу (-NH₂)

Молекулы белка могут содержать сотни и даже тысячи аминокислотных остатков.

А если молекула содержит до 100 аминокислотных остатков, то принято называть эту молекулу пептидом.

Вот более точное определение: белки и пептиды - это соединения, построенные из остатков аминокислот (АК), соединенных пептидной (амидной) связью -С(О)-NH-

Также в состав белков входят углерод, водород, кислород и азот, сера.

Белок характеризуется определенной последовательностью аминокислот. Благодаря этой последовательности формируется химическая формула белка, то есть его структура.

Кроме определенной последовательности аминокислотных остатков, очень важна и трехмерная структура белка, которая формируется в результате сворачивания цепочки из аминокислот.

Аминокислотные остатки в белке связаны пептидной связью:

Выделяют четыре структуры белка:

Структуры белка

Строение

Типы химических взаимодействий(связи)

Примеры белков и графическое изображение

Первичная структура

(линейная)

Последовательность аминокислотных остатков в полипептидной цепи

Альбумин, яичный белок, состоит из аминокислот. Мономеры связаны пептидными связями, молекула образует первичную, вторичную и третичную структуры

Скручивание в спираль первичной структуры белка, стабилизировано водородными связями и гидрофобными взаимодействиями

Водородные между пептидными группами (C=O…H–N) и гидрофобные связи

Альбумин- вареный яичный белок, кератин (в сухожилиях человека), коллаген (в волосах, ногтях)

Упаковка вторичной спирали в клубок- глобулу (в виде шарика), также встречается фибриллярная структура (в виде волокон)

Ковалентные связи, ионные (электростатические) взаимодействия (между противоположно заряженными аминокислотными остатками);

Объединение нескольких глобул в сложный комплекс

Фибриллярные и глобулярные белки:

Фибриллярные белки

Глобулярные белки

Представляет собой длинные, узкие закрученные нити

Имеет округлую, сферическую форму

Отчасти растворимы (образуют коллоидные растворы)

Коллаген (кожа, кости, зубы, сухожилия), кератин (волосы, ногти)

Гемоглобин (в эритроцитах), инсулин (гормон поджелудочной железы), каталаза (обеспечивает распад пероксида водорода в живых клетках)

Структура и функции

Коллаген существует в виде тройной спирали, механически стойкой и прочной.

Много в сухожилиях, связках, соединительной ткани, мышцах, коже и других тканях, испытывающих на себе сильное механическое воздействие, выполняют структурную и сократительную функцию

Выполняют различные функции в клетках.

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Гемоглобин- белок содержащийся в кровяных клетках, эритроцитах, который переносит кислород и углекислый газ, обладает четвертичной структурой.

В связывании кислорода принимает участие непосредственно ион железа, который содержится в молекуле гемоглобина.

Оксид углерода СО (угарный газ) связывается с железом в сотни раз прочнее кислорода, поэтому угарный газ смертельно опасен для человека, поскольку лишает гемоглобин возможности присоединять кислород

Денатурация и ренатурация белков

Белки могут быть активны в организме и выполнять свою функцию только при определенных физических показателях.

Например, при повышении или понижении температуры, радиации, воздействии кислот естественная структура белка может нарушаться, что, в свою очередь, может привести к гибели всей клетки.

Процесс разрушения характерной для данного белка естественной структуры (вторичной, третичной, четвертичной), носит название денатурация.

Причиной денатурации является разрыв связей, стабилизирующих определенную структуру белка.

Как правило, при этом первичная структура белка не разрушается.

Пример денатурации является свертывание яичного белка при его варке.

Денатурация бывает обратимой и необратимой.

При варке яйца происходит необратимая денатурация, так как исходную структуру восстановить уже практически невозможно и происходит разрыв большого количества связей.

Обратимая денатурация происходит если возможно восстановление свойственной белку структуры.

Если белок подвергся обратимой денатурации, то при восстановлении нормальных условий среды он способен полностью восстановить свою структуру и, соответственно, свои свойства и функции.

Процесс восстановления структуры белка после денатурации называется ренатурацией.

Функции белков в организме связаны с пространственной структурой белка и зависят от последовательности аминокислот в белке.

Основные функции белков:

Каталитическая (ферментативная): увеличение скорости химических реакций в клетке и организме, достигается за счет функционирования биологических катализаторов, ферментов, специализированных белков, которые обеспечивают нормальное протекание обмена веществ. Ферменты эффективны, так как способны ускорять химические реакции в 106-108 раз; специфичны, регулируются различными химическими соединениями клетки
Структурная функция: из структурных белков формируется части цитоскелета клетки, структурные белки входят в состав волос, когтей, рогов и копыт млекопитающих, компонент костной ткани. Примеры структурных белков: кератин, коллаген
Двигательная функция: актин и миозин белковые нити, которые могут изменять форму клеток, входят в состав сократимых мышечных волокон
Транспортная функция: белки мембран, осуществляющие активный перенос веществ из окружающей среды в клетку и обратно; белки крови, которые связывают и переносят различные вещества (например, гемоглобин, осуществляющий перенос кислорода из легких в ткани)

Защитная функция: при попадании вирусов бактерий, чужеродных белков в организм животных, человека происходит образование белков, которые называют антителами. Антитела связываются с чужеродными веществами, которые называют антигенами. Выделение токсинов (ядовитых веществ белковой природы) живыми существами (змеи, амфибии, беспозвоночные) для обеспечения защиты и нападения. Белки крови: протромбин, тромбин, фибрин, фибриноген участвуют в свёртывании крови, тем самым прекращая кровотечение
Регуляторная функция: регуляция активности ферментов, которые также активируют или подавляют активность других белков. Гормоны способны в очень малых концентрациях обеспечивать регуляцию метаболизма. Наиболее известным из белковых гормонов является инсулин- гормон, вырабатываемый в поджелудочной железе и регулирующий уровень глюкозы в клетках организма. При недостатке инсулина в организме возникает заболевание сахарный диабет
Энергетическая функция: белки источник незаменимых аминокислот, при их расщеплении образуется энергия, которая необходима клетке
Запасающая функция: запас питательных веществ в виде белковых веществ в семенах (алейроновые зерна, от греческого "мука"), в яйцах животных (овальбумин)
Сигнальная функция белков: способность белков служить сигнальными веществами, передавая сигналы между тканями, клетками или организмами

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Липиды (жиры)

Липиды- сборная группа биологических соединений, полностью или почти полностью нерастворимых в воде, но растворимых в органических растворителях и друг в друге.

Липиды широко распространены в природе и являются обязательным компонентом каждой живой клетки и ее мембран.

Липиды в клетке образуются на гладкой эндоплазматической мембране.

Они образуют энергетический резерв организма и участвуют в передаче нервного импульса, в создании водоотталкивающих и термоизоляционных покровов и др.

Многие липиды - продукты питания, используются в промышленности и медицине.

структурная: формирование биологических мембран
энергетическая: при окислении жиров до углекислого газа и воды выделяется большое количество энергии (38,9 кДж/г)
запасающая: накопление жиров в клетках и органах живых организмов

В растениях жиры накапливаются главным образом в плодах и семенах, у животных - в подкожных жировых тканях, окружающих внутренние органы, а также печени, мозговой и нервной тканях

регуляторная: обеспечивается за счет действия гормонов
образование воды: при окислении жира образуется вода (при сжигании 1 г жира образуется 1,1 г воды); используется животными пустынь (верблюды) или впадающими в зимнюю спячку (сурки, суслики) для нужд метаболизма, поэтому эти животные могут длительное время обходиться без воды, используя свои жировые запасы
теплоизоляционная: у животных жиры откладываются в подкожной клетчатке, где создают хороший теплоизоляционный слой, особенно развитый у морских млекопитающих: китообразных и ластоногих
защитная: жировая подушка вокруг внутренних органов защищает от механических повреждений при движении, прыжках, ударах; у растений воск создает защитный налет на листьях и плодах

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Особое место среди липидов занимают стероиды: полициклический спирт холестерол (чаще называемый холестерин) и его производные.

У растений и грибов холестерин не встречается, его место у растений занимает стероид стигмастерол, а у грибов- эргостерол.

У животных из холестерина образуются гормоны

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Углеводы

Например, формула глюкозы С₆Н₁₂О₆ = (С Н₂О)₆ , и большинство из распространенных углеводов можно охарактеризовать общей формулой (СН₂О)_n

Углеводы- органические вещества, молекулы которых состоят из атомов углерода, водорода и кислорода, причём водород и кислород находятся в них, как правило, в таком же соотношении, как и в молекуле воды (2:1).

В растениях содержание углеводов может составлять до 70%, так как в ходе процесса фотосинтеза идет образование углеводов и последующее их накопление в растении (например, в клубнях картофеля).

Избыток углеводов приводит к образованию жиров в организме животных и человека.

Выделяют следующие группы углеводов:

простые углеводы, или моносахариды
сложные углеводы, которые, в свою очередь, включают в себя дисахариды, олигосахариды, полисахариды- способны расщепляться до простых углеводов, мономеров

Простые углеводы.

Наиболее распространенными моносахаридами являются глюкоза (виноградный сахар) и фруктоза (фруктовый сахар). Формула общая и для фруктозы, и для глюкозы- C₆H₁₂O₆

Длина углеродной цепи в моносахаридах, встречающихся в живых организмах, колеблется от 3 до 8 атомов, хотя большинство из них содержит 3, 5 или 6 атомов углерода.

В зависимости от количества атомов углерода моносахариды разделяют на:

триозы- 3 атома углерода в молекуле
тетрозы- 4 атома углерода
пентозы- 5 атомов углерода
гексозы- 6 атомов углерода

хорошо растворимы в воде
образуют кристаллы
имеют сладкий вкус
окисляются при гликолизе

Большое биологическое значение имеют пентозы: рибоза (входит в состав молекул РНК) и дезоксирибоза (входит в состав молекул ДНК).

Дисахариды

сахароза (свекловичный, тростниковый сахар), соединение глюкозы и фруктозы:

лактоза (молочный сахар, содержится в молоке млекопитающих.) состоит из остатков глюкозы и галактозы
мальтоза (солодовый сахар)- соединение двух остатков глюкозы

Образуется при расщеплении крахмала и гликогена в пищеварительном тракте животных или при прорастании семян растений. Свойства такие же, как и у моносахаридов.

Полисахариды

крахмал состоит только из остатков глюкозы. Крахмал служит основным запасным веществом у растений
гликоген выполняет запасающую функцию у грибов и животных
целлюлоза - неветвящийся полимер, содержащий примерно 10 000 остатков глюкозы; встречается в основном у растений, где составляет основу клеточных стенок
хитин близок по строению с целлюлозой. Хитин служит основой клеточных стенок грибов и образует наружный скелет у членистоногих
муреин образует клеточную стенку бактерий

нерастворимы в воде (обладают гидрофобностью)
не имеют сладкого вкуса

Функции углеводов в живых организмах многообразны:

Энергетическая: углеводы являются наиболее удобным источником энергии. Углеводы обеспечивают около 50-60% суточного энергопотребления организма. При окислении 1 г углеводов выделяется 17кДж энергии (4,1ккал). В качестве основного энергетического источника используется свободная глюкоза или запасы углеводов в виде гликогена
Структурная: целлюлоза и хитин входят в состав клеточных стенок, хитинового панциря членистоногих, образуют гликокаликс в плазмалемме клетки. Также полисахариды являются неотъемлемыми компонентами соединительной ткани животных (хрящи, сухожилия и др.).
Пластическая: рибоза и дезоксирибоза используются для построения ДНК, РНК, АТФ, АДФ. Они входят в состав некоторых ферментов. Отдельные углеводы являются компонентами клеточных мембран
Запасающая (резервная): в виде гликогена запасаются в скелетных мышцах, печени и других тканях, у растений запасное вещество- крахмал
Транспортная: в форме углеводов осуществляется основной транспорт веществ в многоклеточных организмах, например, в крови животных (глюкоза) или в флоэме высших растений (сахароза)
Защитная: сложные углеводы входят в состав компонентов иммунной системы. Мукополисахариды находятся в слизистых веществах, покрывающих поверхность сосудов, бронхов, пищеварительного тракта, мочеполовых путей и защищают от проникновения бактерий, вирусов, а также от механических повреждений
Регуляторная: клетчатка пищи не расщепляется в кишечнике, но активирует перистальтику кишечника

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Некоторые лягушки нашли применение глюкозе в своём организме. Так при наступлении холодов они просто вмерзают в лед, но с приходом весны земноводные оттаивают и оживают.

Оказывается, с наступлением холодов в крови лягушки в 60 раз увеличивается количество глюкозы.

Это мешает образованию внутри клеток кристалликов льда, поэтому лягушки не погибают при такой экстремальной зимовке

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Интересная информация

Как же возникли живые организмы на Земле?

Дать однозначный правильный ответ достаточно сложно, но существуют гипотезы, которые пытаются объяснить этот сложный вопрос.

Ученые предполагают, что происхождение жизни на Земле связано с химической эволюцией, то есть сначала на Земле шел процесс формирования первых органических соединений. Дальнейший переход от химической эволюции к биологической связан с возникновением простейших органических систем.

Его гипотеза подтвердилась.

Важно отметить, что американский биолог Ж. Лёб еще в 1912 г. первым получил под действием электрического разряда из смеси газов простейший компонент белков- аминокислоту глицин. Но открытие Лёба прошло незамеченным, поэтому первый абиогенный синтез органических веществ из случайной смеси газов приписывают американским ученым С. Миллеру и Г. Юри.

В 1953 г. они получили в стеклянной колбе под действием электрического разряда, имитирующего молнию, из водорода, воды, метана и аммиака сложную смесь из многих десятков органических веществ. Среди них преобладали органические (карбоновые) кислоты: муравьиная, уксусная и яблочная, их альдегиды, а также аминокислоты.

Опыты Миллера и Юри были многократно проверены на смесях разных газов и при разных источниках энергии (солнечный свет, ультрафиолетовое и радиоактивное излучение и просто тепло).

Предполагают, что из смеси таких органических веществ в последующем на Земле и смогли сформироваться простейшие клетки.

Обзор

картинка в мраморе: Singer & Nicholson, 1972 [3]

Авторы

Редакторы

Краткая история исследования липидов и биомембран

где M_r — масcа 1 моля триолеина, N_A — число Аводгадро, S_пятна — площадь пятна, V_ложки — объем ложки, ρ_масла — плотность масла. В результате мы получим значение площади S_мол ≈ 1 нм 2 (на молекулу). Несложно оценить и толщину мономолекулярного слоя, равную размеру одной молекулы триолеина, разделив V_ложки на S_пятна — 2,5 нм.

Более ста лет спустя, Чарльз Овертон заметил, что через биомембраны сравнительно легко проникают вещества, хорошо растворимые в липидах, из чего он сделал заключение, что мембрана должна быть образована тонким липидным слоем. Так эксперименты Франклина оказались впереди современных биофизических изысканий. 1925-м годом датируется идея бислойности мембраны: Гортер и Грендель обнаружили, что монослой липидов, выделенных из мембран эритроцитов, ровно вдвое превосходит площадь поверхности самих клеток.

Текучесть липидной фазы мембраны обусловлена присутствием в углеводородных цепях большинства структурных фосфолипидов минимум одной ненасыщенной связи, понижающей температуру плавления липида. Проследить такое фазовое поведение достаточно просто на примере растительного масла и маргарина: первое при комнатной температуре жидкое (содержит жиры, включающие ненасыщенные жирные кислоты, — например, триолеин [T_{плавления} = 5 °C]), второй же, получаемый из растительного масла гидрированием, твердый (двойные связи ацильных цепей насыщены; для соответствующего насыщенного жира — стеарина — T_{плавления} = 55 °C (!)).

В данной статье мы постарались осветить современные представления о биофизике липидных компонентов биологических мембран, и в первую очередь, подробнее остановиться на способности липидов к самоорганизации, которая широко используется клетками в своих нуждах.

Многообразие биомембран

Другая важная особенность эукариот — холестерол (известный также как холестерин), отсутствующий в прокариотических мембранах. Вопреки своей дурной славе у обывателей [12], холестерол играет важнейшую и еще, видимо, не до конца осознанную роль в работе мембран наших клеток (не говоря уже о том, что он является предшественником половых гормонов). Вместе со сфинголипидами (такими как сфингомиелин) холестерол образует рафтовые структуры, придающую эукариотическим мембранам прочность и особую функциональную гетерогенность, о чем подробнее будет сказано ниже.

Из всего сказанного следует, что липидный состав мембран отнюдь не является чем-то выбранным раз и навсегда [15]: он претерпел существенные изменения в процессе эволюции. Даже в разные периоды жизни одного и того же организма состав мембран может существенно варьировать. По всей видимости, липидную организацию мембран эукариот можно считать эволюционно наиболее прогрессивной, поскольку она обеспечивает максимально гибкую адаптацию микроскопического окружения под нужды белковых молекул, создавая частично изолированные области в пределах одной, казалось бы, жидкой фазы. Далее мы остановимся на этих аспектах функционирования гетерогенной эукариотической мембраны подробнее.

Латеральная гетерогенность эукариотических мембран

Основной фосфолипид плазматических мембран эукариот — пальмитоилолеилфосфатидилхолин (ПОФХ) — содержит двойную связь в остатке олеиновой кислоты, и этого уже оказывается достаточно, чтобы температура плавления этого липида снизилась до −3 °C (по сравнению с его полностью насыщенным аналогом — дипальмитоилфосфатидилхолином (ДПФХ), — температура фазового перехода которого составляет 41,5 °C).

Равновесие между L_o/L_d фазами было давно показано на искусственных мембраноподобных системах (например, гигантских везикулах, изготовленных из липидов легочного сурфактанта) (рис. 3б), однако непосредственно в биологической мембране такого разделения (а, значит, и рафтов) пронаблюдать долгое время не удавалось. В чем же дело, если липидный состав искусственных мембран был подобран максимально похожим на мембраны настоящие?

На маленьком липидном плоту

Модель рафтовой гетерогенности показана на рис. 4.

Однако, несмотря на то, что определение рафтам дано, само их существование представлялось до недавнего времени довольно-таки спорным, то есть — не подтвержденным в прямом эксперименте. Как же понимать этот парадокс?

Таблица. Некоторые методы, позволяющие наблюдать и характеризовать липидные домены в мембранах живых клеток

Метод	Что наблюдает	Пространственное / временное разрешение	Пояснение
Спектроскопия скоррелированной флуоресценции (FCS)	Подвижность флуорофора и латеральная гетерогенность	~250 нм / ~1 мкс	Чувствителен к кластеризации; использование нескольких цветов
Флуоресцентно-резонансный перенос энергии (FRET)	Сближенность донора и акцептора	~5–10 нм (расстояние между флуорофорами) / а ) нм / а ) нм /
a — Точность в определении центра изображения

Кластеризация липидов in silico

Рисунок 6. Мозаичная организация поверхности простейшей однокомпонентной мембраны. Слева представлена идеальная модель мембраны, справа — поверхность полноатомной мембраны (ДОФС), раскрашенной по гидрофобности.

Рисунок 7. Предпочтительная локализация трансмембранных пептидов WALP23 в L_d-фазе . Модельная мембрана состоит из липидов ДЛФХ , ДПФХ и холестерола .

Что ограничивает размер рафтов в биомембранах

В реальных экспериментальных системах наблюдается достаточно парадоксальный контраст с искусственными мембранами, разделение фаз L_o/L_d в которых наблюдали неоднократно и при разных условиях. В живой клетке это удалось сделать непосредственно лишь недавно, да и то — используя самые современные технологии субдифракционного наблюдения [21]. В чем же причина такого разительного отличия?

Анализ огромного массива биохимических и биофизических данных относительно липидных доменов в биомембранах, накопившихся за последние 15 лет, привел ученых к выводу, что состав липидного матрикса мембран эволюционно подобран, чтобы при физиологических условиях всегда находиться вблизи фазового перехода (рис. 8). Это способствует образованию в мембранах мезофазы (рафтов), которые, несмотря на свой малый размер и динамическую природу, играют важную (хотя не до конца еще изученную) роль. Какую? Читайте в заключительной части статьи.

Биологическая роль наноразмерных неоднородностей в мембране

Роль такого сложного фазового поведения липидного матрикса мембран еще только предстоит понять в полной мере. Впрочем, сегодня ясно главное — такие свойства позволяют группировать (сортировать) разные белки в частично изолированные области, что позволяет им выполнять предназначенные функции. Также эти свойства определяют то, каким образом мембраны делятся и сливаются, — а это и деление самих клеток, и везикулярный транспорт, и жизненный цикл вирусов, и способность многих токсинов проникать внутрь клеток. Рассмотрим несколько примеров биологической роли рафтов немного более подробно [20]:

Перспективы биофизического изучения мембран

История с изучением липидного матрикса мембран в очередной раз показывает, что живая материя устроена значительно сложнее, чем представлялось ранее, и изобретение новых высокоточных методик наблюдения лишь усугубляет эту сложность.

Словарик

Читайте также: