transmembran retseptorlari. transmembran oqsillari transmembran oqsillarining yakuniy mahsuloti

: xususiyatlari va strukturaviy tamoyillari

1. Membrana oqsillarining tuzilishi

Membranada lipidlarning asosiy roli ikki qavatli strukturani barqarorlashtirishdan iborat, oqsillar esa biomembrananing faol komponentlari hisoblanadi. Biz membrana oqsillarining strukturaviy xususiyatlarini tushuntirishda foydali ekanligi isbotlangan ba'zi printsiplarni muhokama qilamiz. Biz ushbu tamoyillarni ko'rsatadigan misollar keltiramiz.

Membranologiya rivojlanishining boshida, membrana oqsillari tuzilishi jihatidan bir hil bo'lib, ikki qavat yuzasida 3 qatlam shaklida yig'ilgan deb hisoblangan. Bugungi kunda ular, hech bo'lmaganda, transmembran oqsillarida, membranaga botgan qismlarida a-spirallar borligiga ishonishlari ehtimoli ko'proq. Albatta, men bu haqda aniq xulosalar chiqarishni juda xohlardim, lekin ular haqiqiy ma'lumotlarga asoslangan bo'lishi kerak. Eriydigan oqsillarning ulkan strukturaviy xilma-xilligi sharoitida integral membrana oqsillari biz tasavvur qilganimizdan ancha murakkabroq bo'lishi mumkin degan xulosaga kelish mumkin. Eriydigan oqsillarni struktura turlariga bo'lish faqat 100 dan ortiq turli xil oqsillarning tuzilishi yuqori aniqlikda o'rnatilgandan keyingina amalga oshirildi. Transmembran oqsillariga kelsak, bu faqat bitta holatda amalga oshirildi - bakteriyalarning fotosintetik reaktsiya markazining oqsili uchun. Bakteriorhodopsin tuzilishi to'g'risidagi past aniqlikdagi elektron mikroskopiya ma'lumotlari bilan birga, bu boshqa transmembran oqsillari uchun model yaratishga asoslanishi mumkin bo'lgan yagona manbadir.

Yana bir muhim nuqta - oqsillarni membranaga biriktirish usullari. Ular sxematik tarzda rasmda ko'rsatilgan. 3.1.

1. Ikki qavatga botgan oqsillar bilan bog'lanish. Masalan, membranaga singdirilgan Fo qismiga bog'langan H+-ATPazaning Fi qismi; ba'zi sitoskeletal oqsillarni ham aytib o'tish mumkin.

2. Ikki qavatli sirtga bog'lash. Bu o'zaro ta'sir asosan elektrostatik yoki hidrofobik xususiyatga ega. Ba'zi membrana oqsillari yuzasida ikkilamchi yoki uchinchi darajali tuzilish xususiyatlari tufayli hosil bo'lgan hidrofobik domenlar mavjud. Ushbu sirt shovqinlari transmembran ankraj kabi boshqa shovqinlarga qo'shimcha sifatida ishlatilishi mumkin.

3. Hidrofobik "langar" bilan bog'lash; bu struktura odatda qutbsiz aminokislotalar qoldiqlari ketma-ketligi sifatida namoyon bo'ladi. Ba'zi membrana oqsillari langar sifatida kovalent bog'langan yog 'kislotalari yoki fosfolipidlardan foydalanadi.

4. Transmembran oqsillari. Ulardan ba'zilari membranani faqat bir marta, boshqalari - bir necha marta kesib o'tadilar.

Tashqi va ichki membrana oqsillari o'rtasidagi farqlar ularning ikki qatlamga biriktirilish tartibini aniq belgilamaydi; bu farqlar faqat ularning bog'lanishining nisbiy kuchini belgilaydi.

2. Membrananing oqsillarini tozalash

Integral membrana oqsillarini tozalash va ularni biokimyoviy faol shaklda olish uchun oqsillarni eritish va ularni eritmada saqlash uchun yuvish vositalari kerak. Yuvish vositalariga bo'lgan talablar va ishlov berish odatda oqsillarni tozalashda duch keladiganlardan tashqari qo'shimcha muammolarni keltirib chiqaradi. Integral membrana oqsillarini izolyatsiya qilish uchun ko'plab maxsus usullar ishlab chiqilgan, ammo ko'pchilik tozalash sxemalari eriydigan oqsillar uchun ishlatiladigan bir xil xromatografik va gidrodinamik usullarga asoslangan. Bular DEAE-tsellyuloza, sefaroza yoki gidroksilapatit bo'yicha xromatografiya, gel filtrlash, saxaroza zichligi gradientida sentrifugalash va boshqalar. To'g'ri tanlash detarjan juda muhim, chunki u biomembranani yo'q qiladigan yuvish vositasi bo'lib, atrofdagi lipidlar o'rnini egallaydi. ma'lum bir oqsil va eritmadagi oqsilning barqarorligini aniqlaydi. Ko'rib chiqishda yuvish vositalarining ta'sir qilish mexanizmlari ko'rib chiqiladi.

2.1. Yuvish vositalari

So'nggi yigirma yil ichida integral membrana oqsillarini tozalash uchun mos bo'lgan ko'plab yuvish vositalari paydo bo'ldi. Asosan, membrana oqsillarining ikkilamchi va uchinchi darajali tuzilmalarini buzmaydigan, faqat oqsil molekulasining hidrofobik hududlari bilan aloqa qiladigan membrana lipidlarining ko'pini yoki barchasini almashtiradigan yuvish vositasini topishga harakat qilish kerak. Eritishning yakuniy maqsadi oqsilni detarjan mitseliga qo'shishdir; keyingi tozalash strategiyasi bunday protein-detarjen komplekslarini ajratishdir.

Birinchi muammo - o'rganilayotgan oqsil uchun optimal eritish shartlarini tanlash. Proteinlarni denatüratsiya qiladigan yuvish vositalari bunday nozik vazifaga mos kelmaydi. Boshqa tomondan, ko'plab yuvish vositalari membranalarni yo'q qilish va oqsil o'z ichiga olgan aralash misellarni hosil qilish uchun etarli darajada samarali emas. Bunday yuvish vositalari membrana lipidlari bilan samarali aralashish va etarlicha yuqori konsentratsiyalarda ikki qatlamni globulyar aralash mitsellalarga aylantirish uchun juda hidrofobik yoki juda hidrofil bo'lishi mumkin. Dastlab, kerakli yuvish vositasini tanlashni hidrofilik-lipofil muvozanat deb ataladigan bitta parametr yordamida tizimlashtirish mumkinligiga umid qilingan. 1 dan 20 gacha bo'lgan ushbu parametr nisbiy hidrofobiklik o'lchovi sifatida sirt faol moddalar ishlab chiqarishda qo'llaniladi. Haqiqatan ham, ba'zi korrelyatsiyalar olingan bo'lib, shundan kelib chiqadiki, detarjanning HLB qiymati uning biologik tizimlardagi xatti-harakatlarini taxmin qilish uchun ishlatilishi mumkin. Umuman olganda, HLB qiymati 12,5 dan 14,5 gacha bo'lgan yuvish vositalarini integral membrana oqsillari uchun eng samarali erituvchilar deb aytish mumkin. Biroq, keyinchalik ma'lum bo'ldiki, ma'lum bir membrana oqsili uchun optimal yuvish vositalarini izlash ko'plab omillarni hisobga olishni talab qiladi va har doim empirik tekshirish bilan birga bo'lishi kerak. Quyidagilarni hisobga olish kerak.

1.O'rganilayotgan oqsilning maksimal eruvchanligi. Mezon sentrifuga qilingandan so'ng oqsilning supernatantga o'tishi bo'lib, uning davomida membrana cho'kadi.

2. Proteinni kerakli shaklda eritish. Odatda biz uning fermentativ faolligini saqlab qolish haqida gapiramiz, lekin ba'zida ma'lum spektral xususiyatlar yoki o'ziga xos oqsil assotsiatsiyalarining mavjudligi qo'llaniladi. Bundan tashqari, zarur shart - bu eritishdan keyin oqsilning barqarorligi. Ba'zi hollarda biokimyoviy faollikni saqlab qolish uchun detarjan bilan birga ekzogen fosfolipidlar qo'shiladi. Misol tariqasida E. coli laktoza o'tkazuvchanligi va natriy kanali oqsilini ishlab chiqarish mumkin. Proteinni eritishdan keyin barqarorlashtirish uchun ba'zan glitserin yoki boshqa poliol qo'shiladi. Bundan tashqari, proteaz inhibitörlerinden foydalanish va ularning proteolitik bo'linish ehtimolini kamaytiradigan sharoitlarda eritishni amalga oshirish mantiqan.

3. Ushbu texnikada yuvish vositasidan foydalanish imkoniyati. Avvalo, yuvish vositasining zaryadini, ma'lum bir pH qiymatidagi xatti-harakatlarini, CMC va detarjen misellarining o'lchamini hisobga olish kerak. Oxirgi xususiyatlar ayniqsa muhimdir. Katta mitsellalarni hosil qiluvchi past CMCli yuvish vositalari, detarjan monomerlarining juda past konsentratsiyasi tufayli dializ yoki ultrafiltratsiya orqali olib tashlanmaydi. Amaliy nuqtai nazardan, bu shuni anglatadiki, agar oqsil ultrafiltratsiya bilan konsentratsiyalangan bo'lsa, past CMC detarjen konsentratsiyasi ham oshadi va bu protein denatüratsiyasiga olib kelishi mumkin. Shu sababli, ko'plab tadqiqotchilar oktilglyukozid, safro tuzlari yoki yangi zvitterionik yuvish vositalari kabi yuqori CMC yuvish vositalaridan foydalanishni afzal ko'rishadi. Biobids SM-2 kabi polistirolli qatronlar juda qimmatlidir. Ular Triton X-100 kabi yuvish vositalarini tanlab bog'laydi, ularni eritmadan olib tashlaydi va diyalizdan butunlay voz kechishga imkon beradi. Ko'rib chiqilishi kerak bo'lgan yana bir omil - detarjan tomonidan yorug'likning yutilishi. Triton X-100 kabi ba'zi yuvish vositalari yaqin UV mintaqasida so'riladi, bu esa 280 nm to'lqin uzunligida optik zichlikni o'lchash orqali oqsil kontsentratsiyasini aniqlashni imkonsiz qiladi.

Bu omillarning barchasini hisobga olgan holda, nima uchun ko'p hollarda integral membrana oqsillarini izolyatsiya qilish turli xil yuvish vositalaridan foydalanishni talab qilishi aniq bo'ladi. Masalan, Triton X-100 eritish uchun ishlatilishi mumkin va DEAE-tsellyuloza bilan ajratish eng yaxshi oktilglyukozid ishtirokida amalga oshiriladi. Yuvish vositalarini xromatografiya bosqichida, zichlik gradienti sentrifugalash paytida va ba'zi hollarda dializ orqali o'zgartirish mumkin. Shuni esda tutish kerakki, ma'lum bir oqsilni eritish uchun mos bo'lmagan detarjan, detarjan almashtirilgandan keyin oqsilni eritmada saqlashda juda samarali bo'lishi mumkin. Tozalash deyarli har doim eritmada ortiqcha yuvish vositasi bilan amalga oshirilishi kerak, aks holda muvozanat oqsil-detarjen komplekslarini shakllantirishga emas, balki membrana oqsillarini yig'ish tomon siljiydi. Ba'zi hollarda, bunday agregatsiya hatto kerakli bo'lishi mumkin va oxirgi tozalash bosqichi detarjanni olib tashlash bo'lishi mumkin. Ammo, qoida tariqasida, detarjan etishmasligi bilan, qaytarilmas yog'ingarchilik va oqsil yo'qotilishi sodir bo'ladi.

Detarjan konsentratsiyasini ma'lum darajada ushlab turish zarurati odatda oqsillarni tozalashda duch keladiganlardan tashqari qo'shimcha qiyinchiliklarni keltirib chiqaradi; biz allaqachon ulardan ba'zilari haqida gapirgan edik. Ammoniy sulfatning yuqori konsentratsiyasida standart tuzlash usulidan foydalanganda ham muammolar paydo bo'ladi: ko'p hollarda oqsil detarjan va lipid bilan birgalikda cho'kadi. Sho'r suv yuqori zichlikka ega bo'lgani uchun va agregatdagi detarjan nisbatan past bo'lganligi sababli, tsentrifugalash paytida sirtda cho'kma qoladi. Protein-detarjen komplekslari ko'pincha bog'langan fosfolipidning sezilarli miqdori bilan tozalashga duchor bo'lishini esdan chiqarmaslik kerak. Bu xromatografiya paytida ajralish sifatiga, shuningdek, yakuniy eriydigan oqsillarni tavsiflash natijalariga ta'sir qiladi, polipeptid bo'linmalarining soni va molekulyar og'irligini, ularning stokiometriyasini, hajmini va, ehtimol, molekula shaklini aniqlash kerak. va agar kerak bo'lsa, biokimyoviy faollik.

Membranalar tarkibidagi lipidlar, birinchi navbatda, strukturaviy xususiyatlar bilan belgilanadi - ular membrananing faol komponentlari - oqsillar joylashgan ikki qatlam yoki matritsa hosil qiladi. Aynan oqsillar turli xil membranalarga o'ziga xoslikni beradi va o'ziga xos xususiyatlarni beradi. Ko'pgina membrana oqsillari quyidagi asosiy funktsiyalarni bajaradilar: ular moddalarning membranalar bo'ylab o'tishini aniqlaydi (transport funktsiyalari), katalizni amalga oshiradi, foto va oksidlovchi fosforlanish jarayonlarini ta'minlaydi, DNK replikatsiyasi, oqsillarni translatsiya va modifikatsiya qilish, signalni qabul qilish va uzatish. nerv impulsi va boshqalar.

Membran oqsillarini 2 guruhga bo'lish odatiy holdir: integral(ichki) va periferik(tashqi). Bunday ajralish mezoni oqsilni membranaga bog'lash kuchi darajasi va shunga mos ravishda membranadan oqsilni ajratib olish uchun zarur bo'lgan ishlov berish zo'ravonlik darajasidir. Shunday qilib, periferik oqsillar membranalar past ionli kuchga ega bo'lgan bufer aralashmalar bilan yuvilganda, xelatlashtiruvchi moddalar, masalan, ikki valentli kationlarni bog'laydigan etilendiaminetrasetat (EDTA) ishtirokida past pH qiymatlari bilan eritma ichiga chiqarilishi mumkin. Periferik oqsillar shunday yumshoq sharoitda membranalardan ajralib chiqadi, chunki ular lipid boshlari yoki boshqa membrana oqsillari bilan zaif elektrostatik o'zaro ta'sirlar yoki lipid dumlari bilan hidrofobik o'zaro ta'sirlar bilan bog'lanadi. Aksincha, integral oqsillar amfifil molekulalar bo'lib, ularning yuzasida katta hidrofobik hududlarga ega va membrananing ichida joylashgan; shuning uchun ularni ajratib olish uchun ikki qatlamni yo'q qilish kerak. Ushbu maqsadlar uchun yuvish vositalari yoki organik erituvchilar ko'pincha ishlatiladi. Oqsillarni membranaga biriktirish usullari ancha xilma-xildir (4.8-rasm).

Transport oqsillari. Lipid ikki qavati ko'pchilik suvda eriydigan molekulalar va ionlar uchun o'tib bo'lmaydigan to'siq bo'lib, ularning biomembranalar orqali tashilishi transport oqsillarining faolligiga bog'liq. Ushbu oqsillarning ikkita asosiy turi mavjud: kanallar(porlar) va tashuvchilar. Kanallar membranani kesib o'tuvchi tunnellar bo'lib, ularda tashiladigan moddalarning bog'lanish joylari bir vaqtning o'zida membrananing ikkala yuzasida mavjud. Kanallar moddalarni tashish jarayonida hech qanday konformatsion o'zgarishlarga uchramaydi, ularning konformatsiyasi faqat ochilish va yopilishda o'zgaradi. Tashuvchilar, aksincha, moddalarni membrana orqali o'tkazish jarayonida o'zlarining konformatsiyasini o'zgartiradilar. Bundan tashqari, vaqtning har bir aniq nuqtasida, tashuvchida uzatilgan moddaning bog'lanish joyi faqat membrananing bir yuzasida mavjud.

Kanallarni, o'z navbatida, ikkita asosiy guruhga bo'lish mumkin: kuchlanishga bog'liq va kimyoviy tartibga solingan. Voltajga bog'liq kanalga misol Na + kanali bo'lib, uning ishlashi elektr maydon kuchlanishining o'zgarishi bilan tartibga solinadi. Boshqacha qilib aytganda, bu kanallar o'zgarishlarga javoban ochiladi va yopiladi transmembran potentsiali. Kimyoviy tartibga solinadigan kanallar

maxsus kimyoviy moddalarning bog'lanishiga javoban ochiq va yopiladi. Misol uchun, neyrotransmitter nikotinik atsetilxolin retseptorlari bilan bog'langanda, u ochiq konformatsiyaga aylanadi va monovalent kationlarning o'tishiga imkon beradi (ushbu bobning 4.7-kichik bo'limi). "G'ovak" va "kanal" atamalari odatda bir-birini almashtiradi, lekin ba'zida ular moddalarni asosan hajmi bo'yicha ajratib turadigan va barcha etarlicha kichik molekulalarning o'tishiga imkon beruvchi tanlanmagan tuzilmalar sifatida tushuniladi. Kanallar ko'pincha ion kanallari deb ataladi. Ochiq kanal orqali tashish tezligi sekundiga 10 6 - 10 8 ionga etadi.

Tashuvchilarni ham 2 guruhga bo'lish mumkin: passiv va faol. Passiv tashuvchilar yordamida bir turdagi moddalar membrana bo'ylab tashiladi. Passiv tashuvchilar ishtirok etadilar osonlashtirilgan diffuziya va faqat elektrokimyoviy gradient bo'ylab amalga oshiriladigan moddaning oqimini oshirish (masalan, glyukozani eritrotsitlar membranalari orqali o'tkazish). Faol tashuvchilar energiya xarajati evaziga moddalarni membrana orqali o'tkazadilar. Ushbu transport oqsillari moddalarni membrananing bir tomonida to'playdi va ularni elektrokimyoviy gradientga qarshi olib boradi. Tashuvchilar yordamida tashish tezligi ularning turiga juda bog'liq va 30 dan 10 5 s gacha -1 . Ko'pincha "permease", "translocase" atamalari alohida tashuvchilarga nisbatan qo'llaniladi, ularni "tashuvchi" atamasi bilan sinonim deb hisoblash mumkin.

Membran oqsillarining fermentativ funktsiyalari. Hujayra membranalarida turli xil fermentlar ishlaydi. Ulardan ba'zilari membranada lokalize bo'lib, u erda hidrofobik birikmalarni aylantirish uchun qulay muhitni topadi, boshqalari membranalarning ishtiroki tufayli ularda qat'iy tartibda joylashgan bo'lib, hayotiy jarayonlarning ketma-ket bosqichlarini katalizlaydi, boshqalari esa yordamga muhtoj. lipidlarning konformatsiyasini barqarorlashtirish va faolligini saqlash uchun. Biomembranlarda fermentlar topilgan - barcha ma'lum sinflarning vakillari. Ular membrana orqali kirib, unda erigan holda bo'lishi mumkin yoki periferik oqsillar bo'lib, ba'zi signallarga javoban membrana sirtlari bilan bog'lanishi mumkin. Membran fermentlarining quyidagi xarakterli turlarini ajratish mumkin:

1) membrananing qarama-qarshi tomonlarida bog'langan reaktsiyalarni katalizlovchi transmembran fermentlari. Bu fermentlar, qoida tariqasida, membrananing qarama-qarshi tomonlarida joylashgan bir nechta faol markazlarga ega. Bunday fermentlarning tipik vakillari nafas olish zanjiri komponentlari yoki elektron tashish va membranada ion gradientlarini yaratish bilan bog'liq oksidlanish-qaytarilish jarayonlarini katalizlovchi fotosintetik redoks markazlari;

2) moddalarni tashishda ishtirok etadigan transmembran fermentlari. Masalan, moddaning ATP gidrolizi bilan uzatilishini birlashtiruvchi transport oqsillari katalitik funktsiyaga ega;

3) membrana bilan bog'langan substratlarning konversiyasini katalizlovchi fermentlar. Ushbu fermentlar membrana tarkibiy qismlarining metabolizmida ishtirok etadi: fosfolipidlar, glikolipidlar, steroidlar va boshqalar.

4) suvda eruvchan substratlarni o'zgartirishda ishtirok etuvchi fermentlar. Membranalar yordamida, ko'pincha ularga biriktirilgan holatda, fermentlar membranalarning substratlarining tarkibi eng yuqori bo'lgan joylarda to'planishi mumkin. Masalan, oqsillar va kraxmalni gidrolizlovchi fermentlar ichak mikrovillilarining membranalariga yopishadi, bu esa bu substratlarning parchalanish tezligini oshiradi.

Sitoskeletning oqsillari . Sitoskelet har xil turdagi oqsil tolalarining murakkab tarmog'i bo'lib, faqat eukaryotik hujayralarda mavjud. Sitoskeleton plazma membranasiga mexanik yordam beradi, hujayra shaklini, shuningdek organellalarning joylashishini va ularning mitoz paytida harakatini aniqlay oladi. Tsitoskeletning ishtirokida hujayra uchun endo- va ekzotsitoz, fagotsitoz, amoeboid harakati kabi muhim jarayonlar ham amalga oshiriladi. Shunday qilib, sitoskeleton hujayraning dinamik ramkasi bo'lib, uning mexanikasini belgilaydi.

Sitoskelet uch turdagi tolalardan hosil bo'ladi:

1) mikrofilamentlar(diametri ~ 6 nm). Ular filamentli organellalar - globulyar oqsil aktin va u bilan bog'liq bo'lgan boshqa oqsillarning polimerlari;

2) oraliq filamentlar (diametri 8-10 nm). Keratinlar va tegishli oqsillar tomonidan hosil qilingan;

3) mikronaychalar(diametri ~ 23 nm) - uzun quvurli tuzilmalar.

Ular globulyar oqsil tubulindan iborat bo'lib, uning bo'linmalari ichi bo'sh silindr hosil qiladi. Mikronaychalarning uzunligi hujayralar sitoplazmasida bir necha mikrometrga, nervlar aksonlarida bir necha millimetrga yetishi mumkin.

Tsitoskeletning bu tuzilmalari hujayra ichiga turli yo'nalishlarda kirib boradi va membrana bilan chambarchas bog'liq bo'lib, ba'zi nuqtalarda unga yopishadi. Membrananing bu bo'limlari hujayralararo aloqalarda muhim rol o'ynaydi, ularning yordami bilan hujayralar substratga yopishishi mumkin. Ular membranalarda lipidlar va oqsillarni transmembran taqsimlashda ham muhim rol o'ynaydi.

Membran lipidlarining qutb boshlari bilan bog'langan oqsillar

Integral membrana oqsillari bilan komplekslar hosil qiluvchi oqsillar

Yuzaki oqsillar

Yuzaki oqsillar ko'pincha integral oqsillar yoki lipid qatlamining sirt qismlari bilan o'zaro ta'sir qilish orqali membranaga yopishadi.

Kraxmal va oqsillarning gidrolizlanishida ishtirok etadigan bir qator ovqat hazm qilish fermentlari ichak mikrovilli membranalarining integral oqsillariga biriktirilgan.

Bunday komplekslarga saxaroza-izomaltaza va maltaza-glikoamilaza misol bo'la oladi. Ehtimol, bu hazm qilish fermentlarining membrana bilan bog'lanishi substratlarni yuqori tezlikda gidrolizlash va gidroliz mahsulotlarini hujayra tomonidan o'zlashtirish imkonini beradi.

Protein molekulasining qutbli yoki zaryadlangan domenlari lipidlarning qutbli “boshlari” bilan o‘zaro ta’sirlashib, ion va vodorod bog‘larini hosil qilishi mumkin. Bundan tashqari, sitozolda eriydigan ko'plab oqsillar, ma'lum sharoitlarda, qisqa vaqt ichida membrana yuzasiga bog'lanishi mumkin. Ba'zida oqsillarni bog'lash fermentativ faollikning namoyon bo'lishi uchun zaruriy shartdir. Bunday oqsillarga, masalan, protein kinaz C, qon ivish omillari kiradi.

Membranali "langar" bilan bog'lash

"Lanker" hidrofobik radikallar bilan aminokislotalardan qurilgan oqsilning qutbsiz domeni bo'lishi mumkin. Bunday oqsilga misol sifatida ER membranasining sitoxrom b 5 ni keltirish mumkin. Bu oqsil elektron tashuvchi sifatida redoks reaktsiyalarida ishtirok etadi.

Membrananing "langari" rolini oqsil bilan kovalent bog'langan yog 'kislotasi qoldig'i ham bajarishi mumkin (miristik - C 14 yoki palmitik - C 16). Yog 'kislotalari bilan bog'langan oqsillar asosan plazma membranasining ichki yuzasida lokalizatsiya qilinadi. Miristik kislota N-terminal glitsinga qo'shilib, amid bog'ini hosil qiladi. Palmitik kislota sistein bilan tioeter bog'ini yoki serin va treonin qoldiqlari bilan ester bog'ini hosil qiladi.

Kichkina oqsillar guruhi hujayraning tashqi yuzasi bilan oqsilning C-terminusiga kovalent biriktirilgan fosfatidilinositoglikan yordamida o'zaro ta'sir qilishi mumkin. Ushbu "langar" ko'pincha oqsil va membrana o'rtasidagi yagona aloqadir, shuning uchun fosfolipaza C ta'sirida bu oqsil membranadan ajralib chiqadi.

Transmembran oqsillarining ba'zilari membranaga bir marta kiradi (glikoforin), boshqalari ikki qatlamni ketma-ket kesib o'tadigan bir nechta bo'limlarga (domenlarga) ega.

1 dan 12 gacha transmembran domenlarini o'z ichiga olgan integral membrana oqsillari. 1- LDL retseptorlari; 2 - GLUT-1 - glyukoza tashuvchisi; 3 - insulin retseptorlari; 4 - adrenoreseptorlar.

Ikki qavatni qamrab olgan transmembran domenlari a-spiral konformatsiyasiga ega. Polar aminokislota qoldiqlari globulaning ichida, qutbsizlari esa membrana lipidlari bilan aloqa qiladi. Bunday oqsillar suvda eriydigan oqsillarga nisbatan "teskari" deb ataladi, ularda hidrofobik aminokislotalar qoldiqlarining ko'p qismi ichkarida yashiringan, gidrofillari esa sirtda joylashgan.

biologik membranalar hujayra chegarasida va hujayradan tashqari bo'shliqda, shuningdek hujayraning membrana organellalari (mitoxondriya, endoplazmatik to'r, Golji kompleksi, lizosomalar, peroksizomalar, yadro, membrana pufakchalari) va sitozol chegarasida joylashgan. butun hujayraning ham, uning organellalarining ham ishlashi. Hujayra membranalari asosan o'xshash molekulyar tashkilotga ega. Ushbu bobda biologik membranalar asosan hujayrani hujayradan tashqari muhitdan chegaralovchi plazma membranasi (plazmolemma) misolida ko'rib chiqiladi.

Har qanday biologik membrana(2-1-rasm) dan iborat fosfolipidlar(~50%) va oqsillar (40% gacha). Kichikroq miqdorda membranada boshqa lipidlar, xolesterin va uglevodlar mavjud.

Guruch. 2–1. ikki qavatdan iborat fosfolipidlar, gidrofil qismlari (boshlari) membrana yuzasiga yo'naltirilgan va membrana ichidagi hidrofobik qismlar (membranani ikki qatlam shaklida barqarorlashtiradigan dumlar). I - integral oqsillar membranaga o'rnatilgan. T - transmembran oqsillari membrananing butun qalinligini o'tkazing. P - periferik oqsillar membrananing tashqi yoki ichki yuzasida joylashgan.

Fosfolipidlar. Fosfolipid molekulasi qutbli (gidrofil) qism (bosh) va apolyar (gidrofobik) qo'sh uglevodorod dumidan iborat. Suvli fazada fosfolipid molekulalari avtomatik ravishda quyruqdan quyruqgacha to'planib, ikki qavatli (ikki qatlamli) biologik membrananing ramkasini (2-1 va 2-2-rasmlar) hosil qiladi. Shunday qilib, membranada fosfolipidlarning (yog 'kislotalari) dumlari ikki qavat ichiga yo'naltiriladi va fosfat guruhlarini o'z ichiga olgan boshlar tashqariga buriladi.

Araxidon kislotasi. Membran fosfolipidlaridan araxidon kislotasi ajralib chiqadi - Pg, tromboksanlar, leykotrienlar va ko'p funktsiyalarga ega bo'lgan bir qator boshqa biologik faol moddalar (yallig'lanish vositachilari, vazoaktiv omillar, ikkinchi vositachilar va boshqalar) ning kashshofi.

Liposomalar- Diametri 25 nm dan 1 mkm gacha bo'lgan fosfolipidlardan sun'iy ravishda tayyorlangan membrana pufakchalari. Liposomalar biologik membranalar modellari sifatida, shuningdek, hujayra ichiga turli moddalarni (masalan, genlar, dorilar) kiritish uchun ishlatiladi; Oxirgi holat membrana tuzilmalari (shu jumladan lipozomalar) osongina birlashishiga asoslanadi (fosfolipid ikki qavati tufayli).

Sincaplar biologik membranalar integral (shu jumladan transmembran) va periferiklarga bo'linadi (2-1 va 2-2-rasm).

Integral membrana oqsillari (globulyar) lipid ikki qavatiga singib ketgan. Ularning gidrofil aminokislotalari fosfolipidlarning fosfat guruhlari bilan, hidrofobik aminokislotalar esa yog 'kislotalari zanjirlari bilan o'zaro ta'sir qiladi. Integral membrana oqsillariga adezyon oqsillari, ayrim retseptor oqsillari (membran retseptorlari) kiradi.

transmembran oqsili - membrananing butun qalinligi bo'ylab o'tadigan va undan tashqi va ichki yuzasida chiqib turadigan oqsil molekulasi. Transmembran oqsillarga teshiklar, ion kanallari, tashuvchilar, nasoslar va ba'zi retseptor oqsillari kiradi.

Teshiklar va kanallar- transmembran yo'llar, ular bo'ylab suv, ionlar va metabolit molekulalari sitozol va hujayralararo bo'shliq o'rtasida (va teskari yo'nalishda) harakatlanadi.

tashuvchilar o'ziga xos molekulalarning transmembran harakatini amalga oshirish (shu jumladan ionlarni yoki boshqa turdagi molekulalarni uzatish bilan birgalikda).

Nasoslar ATP gidrolizi paytida ajralib chiqadigan energiyadan foydalanib, ionlarni ularning konsentratsiyasi va energiya gradientiga (elektrokimyoviy gradient) qarshi harakatlantirish.

Periferik membrana oqsillari (fibrillar va globulyar) hujayra membranasining sirtlaridan birida joylashgan (tashqi yoki ichki) va integral membrana oqsillari bilan kovalent bo'lmagan bog'liqdir.

Membrananing tashqi yuzasi bilan bog'langan periferik membrana oqsillariga misollar - retseptorlari oqsillari Va adezyon oqsillari.

Membrananing ichki yuzasi bilan bog'langan periferik membrana oqsillariga misollar: sitoskeletal oqsillar, ikkinchi xabarchi tizimning oqsillari, fermentlar va boshqa oqsillar.

lateral harakatchanlik. Integral oqsillar membranada periferik oqsillar, sitoskeleton elementlari, qo'shni hujayralar membranasidagi molekulalar va hujayradan tashqari matritsa komponentlari bilan o'zaro ta'sir qilish natijasida qayta taqsimlanishi mumkin.

Uglevodlar(asosan oligosakkaridlar) membrananing glikoproteinlari va glikolipidlari tarkibiga kiradi, uning massasining 2-10% ni tashkil qiladi (2-2-rasm). Lektinlar hujayra yuzasidagi uglevodlar bilan o'zaro ta'sir qiladi. Oligosakkaridlar zanjirlari hujayra membranalarining tashqi yuzasiga chiqib, sirt qobig'ini hosil qiladi - glikokaliks.

Glikokaliks qalinligi taxminan 50 nm bo'lib, plazma membranasining glikoproteinlari va glikolipidlari bilan kovalent bog'langan oligosakkaridlardan iborat. Glikokaliksning funktsiyalari: hujayralararo tanib olish, hujayralararo o'zaro ta'sirlar, parietal hazm qilish (ichak epiteliysining chegara hujayralarining mikrovillusini qoplaydigan glikokaliks tarkibida oqsillar va uglevodlarning parchalanishini yakunlovchi peptidazalar va glikozidazalar mavjud).

Membrananing o'tkazuvchanligi

Ikki qavatli membrana ikki suvli fazani ajratib turadi. Shunday qilib, plazma membranasi hujayralararo (interstitsial) suyuqlikni sitozoldan, lizosomalar, peroksizomalar, mitoxondriyalar va boshqa membrana ichidagi hujayra ichidagi organellalarning membranalari esa sitozoldan tarkibini ajratib turadi. Biologik membrana - yarim o'tkazuvchan to'siq.

yarim o'tkazuvchan membrana. Biologik membrana yarim o'tkazuvchan deb ta'riflanadi, ya'ni. suv o'tkazmaydigan, lekin unda erigan moddalar (ionlar va molekulalar) uchun o'tkazuvchan to'siq.

Yarim o'tkazuvchan to'qimalar tuzilmalari. Yarim o'tkazuvchan to'qimalar tuzilmalariga shuningdek, qon kapillyarlarining devori va turli to'siqlar kiradi (masalan, buyrak tanachalarining filtratsiya to'sig'i, o'pkaning nafas olish qismining havo-qon to'sig'i, qon-miya to'sig'i va boshqalar, garchi bunday to'siqlar - biologik membranalardan tashqari (plazmolemma) - membrana bo'lmagan komponentlarni ham o'z ichiga oladi.Bunday to'qima tuzilmalarining o'tkazuvchanligi bo'limda ko'rib chiqiladi. "Transhujayra o'tkazuvchanligi" 4-bob .

Hujayralararo suyuqlik va sitozolning fizik-kimyoviy ko'rsatkichlari sezilarli darajada farq qiladi (2-1-jadvallarga qarang), har bir membrana hujayra ichidagi organoid va sitozolning parametrlari ham har xil. Biologik membrananing tashqi va ichki yuzasi qutbli va gidrofil, ammo membrananing qutbsiz yadrosi hidrofobikdir. Shuning uchun qutbsiz moddalar lipid ikki qavatiga kirib borishi mumkin. Shu bilan birga, biologik membrana yadrosining hidrofobik xususiyati membrana orqali qutbli moddalarning to'g'ridan-to'g'ri kirib borishining tubdan imkonsizligini belgilaydi.

Polar bo'lmagan moddalar(masalan, suvda erimaydigan xolesterin va uning hosilalari) biologik membranalarga erkin kirib boradi. Xususan, aynan shu sababdan steroid gormon retseptorlari hujayra ichida joylashgan.

qutbli moddalar(masalan, Na+, K+ C1-, Ca2+ ionlari; turli kichik, ammo qutbli metabolitlar, shuningdek, qandlar, nukleotidlar, oqsillar va nuklein kislotalarning makromolekulalari) oʻz-oʻzidan biologik membranalardan oʻtmaydi. Shuning uchun ham qutbli molekulalarning retseptorlari (masalan, peptid gormonlari) plazma membranasiga o'rnatilgan va gormonal signalni boshqa hujayra bo'linmalariga uzatish ikkinchi xabarchilar tomonidan amalga oshiriladi.

Selektiv o'tkazuvchanlik- biologik membrananing o'ziga xos kimyoviy moddalarga nisbatan o'tkazuvchanligi) - hujayra gomeostazini saqlash uchun muhimdir. ionlar, suv, metabolitlar va makromolekulalar hujayradagi optimal tarkib. Muayyan moddalarning biologik membrana bo'ylab harakatlanishi transmembran transporti (transmembran transporti) deb ataladi.

Hujayralar. Signal molekulasi (gormon yoki mediator) bilan bog'lanish membrananing bir tomonida sodir bo'ladi va hujayrali javob membrananing boshqa tomonida hosil bo'ladi. Shunday qilib, ular hujayralar orasidagi aloqa va signal uzatishda noyob va muhim rol o'ynaydi.

Ko'pgina transmembran retseptorlari ikki yoki undan ortiq subbirliklardan iborat bo'lib, ular kombinatsiyalangan holda harakat qiladi va ligand bilan bog'langanda dissotsiatsiyalanishi yoki ularning konformatsiyasini o'zgartirishi va faollashuv siklining keyingi bosqichiga o'tishi mumkin. Ular ko'pincha molekulyar tuzilishiga qarab tasniflanadi. Bu retseptorlarning eng oddiy polipeptid zanjirlari lipid ikki qavatini faqat bir marta kesib o'tadi, ko'plari esa lipid ikki qavatini etti marta kesib o'tadi (masalan, G-oqsil bilan bog'langan retseptorlar).

Tuzilishi

Hujayradan tashqari domen

Hujayradan tashqari domen - bu hujayra yoki organoiddan tashqarida joylashgan retseptorning hududi. Agar retseptor polipeptid zanjiri hujayrani bir necha marta kesib o'tsa, u holda tashqi domen bir nechta halqalardan iborat bo'lishi mumkin. Retseptorning asosiy vazifasi gormonni tanib olishdir (garchi ba'zi retseptorlar ham membrana potentsialidagi o'zgarishlarga javob berishga qodir) va ko'p hollarda gormon bu sohaga bog'lanadi.

transmembran domen

Ba'zi retseptorlar ham oqsil kanallaridir. Transmembran sohasi asosan transmembran a-spirallardan iborat. Ba'zi retseptorlarda, masalan, nikotinik atsetilxolin retseptorlari, transmembran domen membrana teshiklarini yoki ion kanalini hosil qiladi. Hujayradan tashqari domen faollashgandan so'ng (gormonlarni bog'lash) kanal ionlarni o'tkazishi mumkin. Boshqa retseptorlarda, gormon bog'langandan so'ng, transmembran domeni hujayra ichidagi ta'sirga ega bo'lgan konformatsiyasini o'zgartiradi.

hujayra ichidagi domen

Hujayra ichidagi yoki sitoplazmatik domen hujayra yoki organoidning ichki qismi bilan o'zaro ta'sir qiladi va qabul qilingan signalni uzatadi. Bunday o'zaro ta'sirning ikkita tubdan farqli yo'li mavjud:

Hujayra ichidagi domen effektor signalizatsiya oqsillari bilan bog'lanadi, bu esa o'z navbatida signalni signal zanjiri bo'ylab belgilangan joyga uzatadi.
Agar retseptor ferment bilan bog'langan bo'lsa yoki o'zi fermentativ faollikka ega bo'lsa, hujayra ichidagi domen fermentni faollashtiradi (yoki fermentativ reaktsiyani amalga oshiradi).

Tasniflash

Ko'pgina transmembran retseptorlari signal uzatishning asosiy mexanizmi bilan ajralib turadigan uchta sinfdan biriga kiradi. Ionotrop va metabotrop transmembran retseptorlarini tasniflang. Ionotrop retseptorlari yoki ion kanallari bilan bog'langan retseptorlar, masalan, neyronlar va elektr signallarini idrok eta oladigan boshqa maqsadli hujayralar o'rtasida sinaptik signallarni tez uzatishda ishtirok etadilar.

Metabotrop retseptorlar kimyoviy signallarni uzatadi. Ular ikkita keng sinfga bo'linadi: G oqsil bilan bog'langan retseptorlari va ferment bilan bog'langan retseptorlari.

G-oqsil bilan bog'langan retseptorlari 7TM retseptorlari deb ham ataladi (etti-transmembranli domen retseptorlari, ettita transmembranli domenli retseptorlar). Ular ligand bog'lash uchun tashqi segmenti, membrana segmenti va G oqsili bilan bog'langan sitozolik segmenti bo'lgan transmembran oqsillari. Ular retseptorlarning tuzilishi va funktsiyalarining o'xshashligiga qarab oltita sinfni, A-F sinflarini (yoki 1-6) ajratadilar, ular o'z navbatida ko'plab oilalarga bo'linadi. Bu sinfga sezgir retseptorlar va adrenoreseptorlar kiradi.

GPCR kabi, ferment bilan bog'langan retseptorlar transmembran oqsillari bo'lib, ularda ligand-bog'lovchi domen membranadan tashqarida joylashgan. GPCR lardan farqli o'laroq, ularning sitozolik domeni G-oqsil bilan bog'lanmagan, lekin o'zi fermentativ faollikka ega yoki fermentni bevosita bog'laydi. Odatda, GPCRlardagi kabi etti segment o'rniga, bunday retseptorlarda faqat bitta transmembran segmenti mavjud. Ushbu retseptorlar GPCR bilan bir xil signalizatsiya yo'llarini o'z ichiga olishi mumkin. Bu sinfga, masalan, insulin retseptorlari kiradi.

Ferment bilan bog'langan retseptorlarning oltita asosiy klassi mavjud:

Retseptor tirozin kinazalari - tirozin qoldiqlarini to'g'ridan-to'g'ri fosforillashi mumkin, ham o'zlarining, ham hujayra ichidagi signalizatsiya oqsillarining kichik to'plami uchun.
Tirozin kinaz bilan bog'langan retseptorlarning o'zlari faol fermentlar emas, balki signal uzatish uchun sitoplazmatik tirozin kinazalarni bevosita bog'laydi.
Serin-treonin kinaz retseptorlari - serin yoki treonin qoldiqlarini to'g'ridan-to'g'ri fosforillashi mumkin, ularning o'zlari ham, ular bog'laydigan genlarni tartibga soluvchi oqsillar uchun ham.
Histidin kinaz bilan bog'langan retseptorlari ikki bosqichli signalizatsiya yo'lini faollashtiradi, bunda kinaz o'z histidinini fosforlaydi va darhol fosfatni ikkinchi hujayra ichidagi signalizatsiya oqsiliga o'tkazadi.
Retseptor guanilat siklazalari sitozolda cGMP molekulalarini ishlab chiqarishni bevosita katalizlaydi, ular cAMP ga juda o'xshash mexanizmlarda kichik hujayra ichidagi xabarchi sifatida ishlaydi.
Retseptorga o'xshash tirozin fosfatazalar - hujayra ichidagi signalizatsiya oqsillarining tirozinlaridan fosfat guruhlarini olib tashlash. Ular retseptorlarga o'xshash deb ataladi, chunki ularning retseptorlari sifatida ta'sir qilish mexanizmi noaniq bo'lib qolmoqda.

Reglament

Hujayrada transmembran retseptorlari faoliyatini tartibga solishning bir necha usullari mavjud bo'lib, eng muhim yo'llar fosforlanish va retseptorlarni ichkilashtirishdir.

Shuningdek qarang

Eslatmalar

Wikimedia fondi. 2010 yil.

Boshqa lug'atlarda "Transmembran retseptorlari" nima ekanligini ko'ring:

Asetilkolin xolinergik retseptorlari (asetilxolin retseptorlari) ligandlari atsetilxolin bo'lgan transmembran retseptorlari ... Vikipediya

Transmembran retseptorlari membrana oqsillari bo'lib, ular nafaqat tashqi hujayra membranasida, balki bo'linmalar va hujayra organellalarining membranalarida ham joylashgan va ishlaydi. Signal molekulasi (gormon yoki mediator) bilan bog'lanish bitta ... ... Vikipediya - Neuropilin 1 Belgilari NRP1 Entrez Gen ... Vikipediya

Sensorli rodopsin II kompleksining dimeri va transduser oqsili. Sensorli rodopsin ko'k rangda tasvirlangan. Membrananing tekisligida ko'rish. Rodopsiyaga teging ... Vikipediya

Faol modda ›› Choriogonadotropin alfa * (Choriogonadotropin alfa *) Lotin nomi Ovitrelle ATX: ›› G03GA08 Choriogonadotropin alfa Farmakologik guruh: Gipotalamus, gipofiz bezi, gonadotropinlar va ularning antagonistlari gormonlari ... Tibbiyot lug'ati

Protein kinaz A - faolligi hujayradagi cAMP darajasiga bog'liq bo'lgan protein kinazasi. Protein kinaz A fermentlarni va boshqa oqsillarni fosforlanish (ya'ni fosfat guruhi qo'shilishi) bilan faollashtiradi va inaktiv qiladi. Mundarija ...... Vikipediya

Maqola yoqdimi? Buni ulashish

Maqolani chop etish