Принцип компартментации. Биологическая мембрана

• Принцип компартментации: разделение клетки на отсеки (компартменты) с разным химическим составом, что обеспечивает пространственное разделение веществ и процессов.
• Биологическая мембрана: двойной слой липидов (фосфолипиды, гликолипиды, холестерол) с белками (интегральные, периферические).
• Липиды: гидрофобные хвосты внутрь, гидрофильные головки наружу.
• Белки: интегральные (пронизывают или погружены) и периферические (на поверхности).
• Функции мембран: барьерная, транспортная, рецепторная, энергетическая, компартментация.
• Свойства: самосборка, асимметрия, латеральная подвижность, разность зарядов.

Принцип компартментации. Биологическая мембрана

Высокая упорядоченность внутреннего содержимого эукариотической клетки достигается путем компартментации ее объема — подразделения на «ячейки», отличающиеся деталями химического состава. Компартментация способствует пространственному разделению веществ и процессов в клетке. Отдельный компартмент представлен органеллой (лизосома) или ее частью (пространство, отграниченное внутренней мембраной митохондрии). Благодаря компартментации клеточного объема в эукариотической клетке наблюдается разделение функций между разными структурами. Образованию компартментов способствуют биологические мембраны.

Биологическая мембрана — молекулярная структура, состоящая из белков и липидов. Липиды образуют двойной слой так, что гидрофобные концы их направлены внутрь, а гидрофильные наружу. Липиды мембраны делятся на три группы: гликолипиды, фосфолипиды, стероиды (холестерол — в животной, фитостерол — в растительной, ограничивают подвижность липидов, уменьшают текучесть, стабилизируют мембрану). Белки мембраны бывают интегральными (погруженные в билипидный слой на разную глубину, связанные с ним ковалентной связью) и периферическими (находятся на поверхности, образуют ионную связь с липидами).

К основным функциям мембран можно отнести:

• отделение клетки от окружающей среды и формирование внутриклеточных компартментов (отсеков);
• контроль и регулирование транспорта огромного разнообразия веществ через мембраны;
• участие в обеспечении межклеточных взаимодействий, передаче внутрь клетки сигналов;
• преобразование энергии пищевых органических веществ в энергию химических связей молекул АТФ.

Все мембраны построены по одному и тому же принципу, однако различные мембраны имеют свои особенности. Мембраны органелл эукариотических клеток уникальны по своему составу и по характеру выполняемых функций. Различают плазматическую, ядерную мембраны, мембраны ЭПР, комплекса Гольджи, митохондрий, лизосом.

У биологической мембраны выделяют ряд свойств:

• билипидный слой способен к самосборке;
• возможно увеличение поверхности мембраны за счёт встраивания в неё мембранных пузырьков (везикул);
• белки и липиды асимметрично расположены в плоскости мембраны;
• белки и липиды могут перемещаться в плоскости мембраны в пределах слоя (латеральное перемещение);
• наружная и внутренняя поверхности мембраны имеют разный заряд;
• мембрана обеспечивает разделение заряженных частиц и поддержание разности потенциалов.

Принцип компартментации в клетке. Ответ проиллюстрируйте схемой

Высокая упорядоченность внутреннего содержимого клетки достигается путём компартментации её объёма — подразделения на отсеки, отличающиеся деталями химического состава. Компартментация — пространственное разделение веществ и процессов в клетке. Компартменты — отсеки, ячейки — ядро, митохондрия, пластиды, лизосомы, вакуоли, т.к. образованы мембранами.

Билипидный слой — гидрофобные хвосты — внутрь, гидрофильные головки — наружу.

Мембранные белки:

• периферические (примыкают к билипидному слою) — связь с липидными головками с помощью ионных связей; легко экстрагируются из мембран;
• интегральные белки (пронизывающие — имеют каналы-поры, через которые проходят водорастворимые вещества; погруженные белки (полуинтегральные) — пронизывают наполовину) — взаимодействуют с липидами на основе гидрофобных связей.

Мембранные липиды:

• фосфолипиды — остаток жирной кислоты — идеальный компонент для реализации барьерной функции;
• гликолипиды — остаток жирной кислоты + остаток аминокислоты;
• холестерол — стероидный липид, ограничивает подвижность липидов, уменьшает текучесть, стабилизирует мембрану.

Функции мембраны: барьерная (защищает внутреннее содержимое клетки), поддерживает постоянную форму клетки; обеспечивает связь клеток; пропускает внутрь клетки необходимые вещества (избирательная проницаемость — молекулы и ионы проходят через мембрану с различной скоростью, чем больше размер, тем меньше скорость).

Свойства мембраны:

• билипидный слой способен к самосборке;
• увеличение поверхности мембраны за счёт встраивания в неё мембранных пузырьков (везикул);
• белки и липиды асимметрично расположены в плоскости мембраны;
• белки и липиды могут перемещаться в плоскости мембраны в пределах слоя (латеральное перемещение);
• наружная и внутренняя поверхности мембраны имеют разный заряд;
• мембрана обеспечивает разделение заряженных частиц и поддержание разности потенциалов.