Нейрохимия - Ашмарин И.П.
ISBN 5-900760-02-2
Скачать (прямая ссылка):
Асимметрия бислоя является фактором, обеспечивающим создание градиента кривизны, складок, сморщиваний, отшнуровки части мембраны в виде везикул, что существенно для обеспечения межклеточных взаимодействий.
Другой механизм поддержания асимметрии бислоя реализуется за счет различий ионного состава вне- и внутриклеточной
102
среды, что вносит вклад в создание и поддержание изгибов мембраны.
Асимметрия бислоя обеспечивается также ферментами липидного обмена, к ним прежде всего относятся липазы, ферменты обмена холестерина и метилазы фосфатидилэтанолами-на. Метилирование фосфатидилэтаноламина с превращением его в фосфатидилхолин осуществляется в два этапа и происходит в разных слоях липидного матрикса. Образование мономе-тилфосфатидилэтаноламина под влиянием метилтраясферазы I осуществляется во внутреннем слое, где и локализован фермент. Монометилфосфатидилэтаноламин переходит из цитоплазматического слоя на внешний, где под действием метилтранс-феразы II завершается его превращение в фосфатидилхолин. Фактически осуществляется так называемый ферментативный флип-флоп (жаргонный, но общепринятый термин) .
Этот транслокационный процесс меняет жидкостность мембраны и рассматривается как фактор, стимулирующий функционально важные процессы в мембране: связывание рецепторов с лигандами, С&2+-вызванное освобождение медиаторов из синаптических окончаний, активирование АТФаз.
Асимметричность билипидного слоя может поддерживаться транспортом липидов: спонтанным, везикулярным или с участием липидпереносящих белков. Липидпереносящие белки (низкомолекулярные, цитоплазматические) различной степени специфичности (от высокоспецифических, обеспечивающих обмен одного или двух компонентов, до сравнительно мало специфических, связывающих и переносящих липвды разных классов) “стоят на страже” асимметрии мембран, перенося липиды только в наружный или только во внутренний слой. Перенос липидных молекул осуществляется в виде комплексов с бел ками -переносчиками.
4.3. ДИНАМИЧНОСТЬ БИЛИПИДНОГО СЛОЯ МЕМБРАНЫ
Строгая организованность липидного слоя мембраны не лишает его большой динамичности, которая возникает из-за передвижения липидных молекул в пределах мембраны, т.е. за счет интрамолекулярных движений липидов в пределах бислоя. Известно по крайней мере четыре типа интрамолекулярных движений липидов в пределах мембраны: латеральная диффузия, вращательная диффузия, вертикальные колебания и упоминавшийся выше так называемый флип-флоп.
Для большинства липидов скорость латеральной диффузии
103
ощутима. Коэффициент латеральной диффузии для липидов 10-9 см2/с, а для белков намного ниже — 10-10 см2/с- Вращательная диффузия молекул осуществляется также легко. Скорость же флип-флопа очень низка. Особенно медленно флип-флоп происходит в чисто липидных везикулах. Даже в присутствии липидпереносящих белков перемещение из наружного слоя во внутренний занимает более 4 часов, а перемещение в обратную сторону — более 10 часов. Не ускоряет флип-флоп повышение температуры до 80°С. Это движение фосфолипидов усиливается под влиянием окисленных липидов, лизолецити-на. Как правило, холестерин подвергается более быстрому флип-флопу, чем фосфолипиды. Следует отметить, что не только флип-флоп запускает функционально важные события в мембране. Латеральная и вращательная диффузия липидов оказывает регулирующее влияние на активность мембранных белков.
4.4. ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ ЛИПИДОВ В МЕМБРАНЕ
На все типы молекулярных движений липидных молекул сильное влияние оказывает структура, в которой в данный момент находится липиды бислоя — гелеобразная или жидко-кри-сталлическая.
Липиды обладают замечательным свойством — способностью к фазовым переходам в физиологических условиях. При определенных температурах, строго характерных для каждого вида липидов, липидные мицеллы могут быть в “твердом” кристаллическом, организованном, гелеобразном состоянии или в “жидком”, мезофазном, так называемом жидко-кристаллическом состоянии. Жидкие кристаллы — это анизотропные жидкости, так как оптически они сходны с кристаллами, проявляя разные свойства в разных направлениях, а механически сходны с жидкостью (изотропны), они текут в зависимости от вязкости.
От состояния липидов в мембране зависит уровень молекулярной организации. Липиды в кристаллическом состоянии могут быть упакованы в кубический или гексагональный кристалл. Жидко-кристаллическая организация липидов в мембране очень разнообразна — это так называемые нематики, смектики, холестерики.
Нематики (от греческого слова — нить) — наименее упорядоченная организация жидко-кристаллического состояния липидов. Молекулы нематика при умеренной температуре стремятся ориентироваться вдоль одного направления. В нематике очень многие молекулы одинаково ориентированы, их продоль-
104
ные оси параллельны друг другу, но такие области существуют недолго и границы их размыты. Области с одинаковой ориентацией молекул непрерывно рождаются и исчезают, что зависит от многих условий — внешних границ, включений и различных воздействий. Магнитное и электрическое поля ориентируют молекулы нематика, причем выстраивают молекулярные оси параллельно своему направлению.
