мембраны_ПОЛ

1. Биологические мембраны

БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ
А.А. АНАШКИНА

2. Биологические мембраны

БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ
-
это двумерные высоковязкие, комплексные структуры, состоящие из
липидов, белков и углеводов.
-
Мембраны самособирающиеся, не пассивные барьеры, на них
протекают различные метаболические процессы в клетке.

3.

Структурная,
разделительная,
интегративная
Функции мембран
Рецепторная
Ферментативная, в том
числе,
энергообразующая
Транспортная
Электрогенная

4. Жидкостно-мозаичная модель биологической мембраны

ЖИДКОСТНО-МОЗАИЧНАЯ МОДЕЛЬ
БИОЛОГИЧЕСКОЙ МЕМБРАНЫ
Мембраны построены согласно свойствам амфифильных молекул – гидрофильные части
снаружи (взаимодействуют с водной средой внеклеточного и внутриклеточного
пространства), а гидрофобными частями – внутрь (взаимодействуют друг с другом, чтобы
избежать соприкосновения с водой). Поэтому мембрана – самособирающаяся структура.

5. Химический состав мембран

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МЕМБРАН
1. Липиды
2. Белки
3. Углеводы, входящие в состав белков (гликопротеины) и липидов
(липопротеины)
Свободные углеводы в составе мембран не встречаются!

6. Липиды биологических мембран

ЛИПИДЫ БИОЛОГИЧЕСКИХ МЕМБРАН
1.
Фосфолипиды (текучесть за счет ненасыщенных жирных кислот):
• глицерофосфолипиды
• сфингофосфолипиды
2. Гликолипиды.
3. Холестерол (жесткость).
Функции:
-
структурная,
-
якорная,
-
активаторы ферментов мембран,
-
предшественники вторичных посредников при передаче гормонального сигнала,
-
электроизоляция.

7. ТИПЫ ДВИЖЕНИЯ МОЛЕКУЛ ЛИПИДОВ В БИСЛОЕ МЕМБРАН

вращательная
диффузия
латеральная
диффузия
флип-флоп
переход

8. Белки биологических мембран

БЕЛКИ БИОЛОГИЧЕСКИХ МЕМБРАН
1. ПОВЕРХНОСТНЫЕ – цитохром С, G-белок, фосфолипаза С, ферменты
пристеночного переваривания.
2. ПОЛУПОГРУЖЕННЫЕ – сукцинатдегидрогеназа, аденилатциклаза.
3. ИНТЕГАЛЬНЫЕ – рецептор инсулина, I, III, IV коплексы ЭТЦ, АТФ-синтаза.

9. Функции белков мембран

ФУНКЦИИ БЕЛКОВ МЕМБРАН
1. ФЕРМЕНТАТИВНАЯ – карнитинацилтрансфераза, ферменты пристеночного
переваривания.
2. ТРАНСПОРТНАЯ – ГЛЮТ.
3. РЕЦЕПТОРНАЯ – рецептор инсулина.
3. АДГЕЗИВНАЯ.
4. АНТИГЕННАЯ.

10. Транспорт веществ через мембрану

ТРАНСПОРТ ВЕЩЕСТВ ЧЕРЕЗ
МЕМБРАНУ

11. 1. Пассивный транспорт

1. ПАССИВНЫЙ ТРАНСПОРТ
- перенос молекул по концентрационному или электрохимическому градиенту, осуществляемый без затраты
энергии.
Простая диффузия – неполярные или амфифильные молекулы (жирные кислоты, ацетон) и газы
диффундируют через мембрану.
Облегченная диффузия – с помощью белков-переносчиков (ГЛЮТ).
Каналогенная диффузия – транспорт веществ по каналам по градиенту концентрации (ионы).

12. 2. Активный транспорт

2. АКТИВНЫЙ ТРАНСПОРТ
-
перенос молекул против градиента концентрации, сопряженный с затратой энергии.
ПЕРИЧНО-АКТИВНЫЙ ТРАНСПОРТ перенос веществ через мембрану против градиента
концентрации, связанный с затратой энергии АТФ (Na-К-АТФаза).
ВТОРИЧНО-АКТИВНЫЙ ТРАНСПОРТ перенос веществ против градиента концентрации через
мембрану происходит за счет градиента концентрации, созданного при первично-активном
транспорте других молекул (всасывание глюкозы в кишечнике).

13. 3. цитоз

3. ЦИТОЗ
-
перенос крупных частиц вместе с частью мембраны при последовательном
образовании и слиянии с плазматической мембраной везикул.
-
ЭКЗОЦИТОЗ – выеделение веществ из клетки (выделение гормонов).
-
ЭНДОЦИТОЗ – поглощение веществ клеткой (эндоцитоз ЛПНП).
-
ПИНОЦИТОЗ – растворенные вещества.

14. Метаболизм мембран - особенности

МЕТАБОЛИЗМ МЕМБРАН - ОСОБЕННОСТИ
1. Высокая скорость обмена компонентов.
2. Метаболизм мембран включает те обменные реакции, которые происходят
с их основными компонентами:
- распад белков мембран (вначале атакуются молекулы белков, обращенные
в сторону водной фазы) – протеазы;
- синтез белков (транскрипция и трансляция);
- обновление липидов (прямой и обратный транспорт ХС, синтез
фосфолипидов);
- распад фосфолипидов (фосфолипазы А1, А2, С и D).
3. Специфическая особенность - перекисное окисление липидов (ПОЛ) –
необходимо для начала распада липидов.

15. Перекисное окисление липидов (ПОЛ)

ПЕРЕКИСНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ (ПОЛ)
-
сложный цепной свободно-радикальный процесс окисления
активными формами кислорода липидных субстратов.
Особенности:
1. Основным субстратом ПОЛ являются полиненасышенные жирные
кислоты.
2. Процесс окисления липидов совершается в составе мембран.
3. Индуктор процесса - активные формы кислорода.
4. Процесс ПОЛ идет по пути свободнорадикального окисления.
5. Протекает без участия ферментов.

16. Свободный радикал

СВОБОДНЫЙ РАДИКАЛ
- молекулярная частица, у которой на внешней орбитали имеется хотя бы один
неспаренный электрон.

17. Активные формы кислорода

АКТИВНЫЕ ФОРМЫ КИСЛОРОДА
Структура
Название
O2*-
Супероксидный
анион-радикал
H2O2
Пероксид водорода
OH*
Гидроксильный
радикал
Наиболее реакционноспособен. Образуется из пероксида
водорода в присутствии Cu или Fe.
O2↑↓
Синглетный кислород
Кислород с антипараллельными спинами электронов.
Образуется при высокой концентрации О2 и поглощении
энергии.
O3
Озон
Происхождение и характеристика
Образуется в ЭТЦ и в других о/в системах. Образует другие
АФК.
Не является радикалом, но может давать свободные радикалы
при взаимодействии с металлами переменной валентности
(Cu, Fe).
Сильный окислитель. Образуется при электрических разрядах
или под влиянием УФ-излучения.

18. Активные формы кислорода

АКТИВНЫЕ ФОРМЫ КИСЛОРОДА
Утечка электронов из ЭТЦ
Металлы переменной
валентности

19. прооксиданты

ПРООКСИДАНТЫ
-
процессы, вещества или агенты, способные генерировать АФК и свободные
радикалы, запуская тем самым ПОЛ.
1. Ферментативные:
- утечка электронов из ЦПЭ,
- МАО, ксантиноксидаза,
- микросомальное окисление токсических веществ, в том числе, этанола.
2. Респираторный взрыв при воспалительных процессах (нейтрофилы).
3. Физические факторы: УФО, электро-магнитное, рентгеновское и радиоактивное
излучение.
4. Неферментативные:
- металлы с переменной валентностью (Cu, Fe, Zn и т.д.),
- окисление аскорбиновой кислоты (высокие концентрации) в присутствии металлов,
- реакции взаимопревращений оксида азота (N2O, NO*, N2O4),
- курение, стресс.

20. Этапы ПОЛ

ЭТАПЫ ПОЛ
1. Инициация цепи:
RН + ОН* → R* + Н2О, где R*- первичный радикал жирной кислоты.
2. Разветвление цепи:
R* + О2 → RОО*,
где RОО* - пероксирадикал.
RОО* + RН → RООН + R*, где R* - вторичный радикал жирной кислоты,
RООН – гидроперекись жирной кислоты, распадается на:
RООН → RO* + OH*
3. Обрыв цепи:
RОО* + R* → RООR + квант света,
R* + АОХ (восст) → RH + АОХ (окисл).

21. Продукты ПОЛ

ПРОДУКТЫ ПОЛ

22. Физиологическая роль ПОЛ

ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ПОЛ
1. Регуляция мембранной проницаемости.
2. Обновление мембранных фосфолипидов.
3. Синтез эйкозаноидов (медиаторы воспаления) из арахидоновой кислоты,
синтез гормонов щитовидной железы.
4. Запуск апоптоза.
5. Микробицидное действие (разрушение мембраны клеток бактерий при
фагоцитозе).
6. Антитоксическое действие (АФК используются для обезвреживания
эндогенных токсинов и ксенобиотиков).

23. Некоторые патологические состояния, связанные с неадекватной активацией ПОЛ

НЕКОТОРЫЕ ПАТОЛОГИЧЕСКИЕ СОСТОЯНИЯ,
СВЯЗАННЫЕ С НЕАДЕКВАТНОЙ АКТИВАЦИЕЙ ПОЛ
Атеросклероз
Лучевая болезнь
Отравления (NO, O3, тяжелые металлы)
Гипер- и гипоксические состояния (напр. ишемия/реперфузия)
Рак
Сахарный диабет
Эмфизема и бронхит
Болезнь Паркинсона
Синдром Дауна
Старение
COVID-19

24. антиоксиданты

АНТИОКСИДАНТЫ
-
вещества, блокирующие ПОЛ.
1. Неферментативные:
-
Ловушки свободных радикалов - нейтрализуют свободные радикалы, циклические витамины E (наиболее мощный антиоксидант), A, D, стеролы, мелатонин,
билирубин, мочевая кислота и т. д.
-
Восстановители - витамин C (в физиологических концентрациях), цистеин,
глутатион, органические кислоты, липоевая кислота, NADPH2.
-
Хелаторы металлов переменной валентности: ферритин, церулоплазмин.

25.

2. Ферментативные:
Супероксиддисмутаза (СОД) – единственный известный антиоксидантный фермент, субстратом
которого являются свободные радикалы. В СОД входят кофакторы цинк и медь:
2O2*-+2H+ → O2+ H2O2
Далее каталаза (содержит гем) разлагает H2O2 до воды:
2H2O2 → 2H2О + O2
Глутатионпероксидаза (обезвреживает гидроперекиси липидов):
R-OOН + 2 Г-SH → R-OH + Г-S-S-Г + 2Н2О.
Глутатионредуктаза (восстанавливает глутатион)
Г-S-S-Г + NADPH2 → 2Г-SH + NADP
Оба фермента нуждаются в кофакторе селене и йоде. Глутатион –трипептид :
глутамат-цистеин(SH)-глицин.

26. Заключение

ЗАКЛЮЧЕНИЕ