Избирательная токсичность. Физико-химические основы терапии - Альберт А.
ISBN 412-26010-7
Скачать (прямая ссылка):
Следующая часть этой главы посвящена сравнительной морфологии и функционированию органелл. См. также Bourne (1970) и Porter, Bonneville (1973).
218" 5.4.1. Плазматическая мембрана
Все клетки снабжены тонкой хрупкой липопротеидной мембраной, регулирующей обмен между цитоплазмой и окружающей средой. Толщина мембраны обычно составляет 5—10 нм. Исследование тонких срезов с помощью электронного микроскопа после фиксации перманганатом показало, что мембрана состоит из трех слоев: двух плотных линий толщиной 2—3 нм с промежутком между ними в 2,5—4 нм. Похожая структура окружает и цитоплазматические органеллы, с той лишь разницей, что мембрана ядра, митохондрий и хлоропластов двойная.
Согласно современной концепции все биологические мембраны, в том числе и плазматические мембраны млекопитающих, состоят из фосфолипидного бислоя с параллельно расположенными углеводородными цепями, примерно в 16 атомов углерода длиной. Этот бислой обладает некоторыми свойствами двумерной жидкости, а именно: каждая молекула липида может перемещаться в пределах своего монослоя, но не может переходить в другой монослой. Такая липидная матрица является основной структурой мембраны. В то время как некоторые молекулы белков покрывают часть мембраны, особенно ее наружную сторону, другие белковые цепи пронизывают липидный слой насквозь и, объединившись вместе, образуют заполненные водой поры или каналы [Wallach, Zahler, 1966]. Именно эти белки ответственны за выполнение большинства функций мембраны, например прием и преобразование химических сигналов, приносимых гормонами, нейромедиаторами, факторами роста и антигенами. Именно они формируют три основных типа клеточных контактов: плотные, щелевые и синаптические. Кроме того, эти белки принимают участие в транспорте ионов и молекул.
В жидкомозаичной мембране белки свободно передвигаются в липидном слое, образуя на поверхности клетки различные структуры [Singer, Nicolson, 1972].
Некоторые белки располагаются в бислое в виде спиралевидных палочек, другие выглядят как глобули (рис. 5.5). Большинство, а возможно, и все пронизывающие мембрану белки содержат в себе молекулу углевода, расположенную на цитоплаз-матической стороне мембраны и выполняющую роль гидрофильного якоря для белка.
В мембранах двух соседних клеток одной ткани имеется ор-ганелла, регулирующая обмен ионами и молекулами между клетками, — коннексон. К°ннексон представляет собой цилиндр, образованный шестью одинаковыми белковыми субъединицами, которые могут, двигаясь, закрывать или открывать внутренний канал [Unwin, Zampighi, 1980].
К особенностям строения плазматических мембран можно отнести влияние избытка ионов кальция, обеспечивающих стабилизацию мембран и регулирующих функционирование ионных
219" Рис. 5.5. Плазматическая мембрана.
каналов. Стабильность биологических мембран достаточно высока: например, при обработке фосфолипазой мембран эритро-1 цитов, митохондрий и ЭР они теряют около 70% фосфатидилхо-лина (4.59). При этом уменьшается площадь мембран, но сохраняется целостность мембранных белков и не происходит никаких конформационных изменений [Trump et al., 1970].
Липиды, в которых преобладают фосфолипиды, состоят из лецитина (фосфатидилхолин), триглицеридов (обычные жиры), жирных кислот и холестерина (химия липидов см. разд. 4.4). Фосфолипидный бислой имеет характеристичную «точку плавления», т. е. температуру, при которой в нем происходит фазовый переход из твердого состояния в жидкое. Температура этого перехода зависит от природы гидрофильных головок липидов, а также от длины и степени ненасыщенности углеводородных цепей. Липиды с длинными ненасыщенными углеводородными цепями имеют обычно и самые высокие точки плавления.
В большинстве биологических мембран липиды распределены асимметрично. Наружную поверхность бислоя составляют главным образом нейтральные липиды, а отрицательно заряженные компоненты, преимущественно фосфатидилсерин, сосредоточены на внутренней стороне. Разность потенциалов между внутренней частью такой мембраны и омывающей ее жидкостью, измеренная с помощью калиевой нонактиновой пробы, может составлять до 300 мВ [Latorre, Hall, 1976] (о нонактине' см. разд. 14.2), что обусловливает такие типичные свойства5 мембран, как, например, воротный потенциал нервных клеток.
Содержащие холестерин мембраны отличаются повышенными жесткостью и температурой плавления, так как плоские сте-1 роидные циклы интеркалируют между длинными цепями моле-1
220" кул фосфолипидов и ограничивают их подвижность [Colemanv 1973]. Этот вывод подтверждается и данными спектров ПМР и ЭПР (с использованием спиновых меток) искусственных фос-фолипидных мембран [Gent, Prestegard, 1974].
Мембраны содержат немало различных белков, среди которых могут быть ферменты (например, аденозинтрифосфатаза) и рецепторные белки (разд. 2.1). Логично предположить, что* белки располагаются в мембране таким образом, что большинство полярных остатков аминокислот находится вне мембраны;, а большая часть остатков неполярных аминокислот — внутри.
