В чем сущность регулятором функции белков. Классификация отделов нервной системы. Смотреть что такое "Регуляторная функция белков" в других словарях

26. Регуляторные функции

Они направлены на регуляцию внутренних психических процессов, на управление взаимодействием с внешним миром, на налаживания отношений между людьми. Координация процессов осуществляется на основе безусловных рефлексов, механика которая врожденная и обусловлены биологически. Проявляются в инстинктивных реакциях.

27. Ощущение: определение, свойства, виды

Ощущения определяют как процесс отражения отдельных свойств предметов и явлений объективного мира при их непосредственном воздействии на рецепторы. Физиологической основой ощущения является нервный процесс, возникающий при действии раздражителя на адекватный ему анализатор. К этому можно, пожалуй, добавить лишь то, что ощущения отражают и состояние организма самого субъекта с помощью рецепторов, расположенных в его теле. Ощущения являются исходным источником познания, важным условием формирования психики и ее нормального функционирования.

Потребность в постоянном получении ощущений хорошо проявляется в том случае, когда внешние раздражители отсутствуют (при сенсорной изоляции). Как показали эксперименты, в этом случае психика перестает нормально функционировать: возникают галлюцинации, нарушается мышление, отмечается патология восприятия своего тела и т.д. Специфические проблемы психологического характера возникают при сенсорной депривации, т. Е. При ограничении притока внешних воздействий, что хорошо известно на примере развития психики людей слепых или глухих, а также плохо видящих и слышащих.

Ощущения человека чрезвычайно разнообразны, хотя со времен Аристотеля очень долго говорили лишь о пяти чувствах - зрении, слухе, осязании, обонянии и вкусе. В XIX в. Знания о составе ощущений резко расширились в результате описания и изучения их новых видов, таких как вестибулярные, вибрационные, «мышечно-суставные» или кинестетические и др.

Свойства ощущений

Каким бы ни было ощущение, его можно описать с помощью нескольких характеристик, свойств, присущих

1. Модальность - качественная характеристика, в которой проявляется специфичность ощущения как простейшего психического сигнала по сравнению с сигналом нервным. Прежде всего, выделяются такие виды ощущений, как зрительные, слуховые, обонятельные и т.д. Однако и каждый вид ощущений имеет свои модальные характеристики. Для зрительных ощущений таковыми могут быть цветовой тон, светлота, насыщенность; для слуховых - высота тона, тембр, громкость; для тактильных - твердость, шероховатость и т.д.

2. Локализация - пространственная характеристика ощущений, т.е. Сведения о локализации раздражителя в пространстве.

Иногда (как, например, в случае болевых и интероцептивных, «внутренних» ощущений) локализация затруднена, неопределенна. Интересна в этом отношении «проблема зонда»: когда мы пишем или режем что-то, ощущения локализованы на кончике ручки или ножа, т.е. совсем не там, где зонд контактирует с кожей, воздействует на нее.

3. Интенсивность - это классическая количественная характеристика. Проблема измерения интенсивности ощущения является одной из главных в психофизике.

Основной психофизический закон отражает связь между величиной ощущения и величиной действующего раздражителя. Психофизика объясняет многообразие наблюдаемых форм поведения и психических состояний прежде всего различиями вызывающих их физических ситуаций. Задача - установить связь тела и души, предмета и ощущения, связанного с ним. Область раздражения вызывает ощущение. Каждый орган чувств имеет свои границы - значит есть область ощущения. Известны такие варианты основного психофизического закона, как логарифмический закон Г. Фехнера, степенной закон С. Стивенса, а также предложенный Ю.М. Забродиным обобщенный психофизический закон.

4. Продолжительность - временная характеристика ощущения. Она определяется функциональным состоянием органа чувств, но главным образом временем действия раздражителя и его интенсивностью.

Ощущение возникает позже, чем начинает действовать раздражитель, и не исчезает сразу с его прекращением. Период от начала действия раздражителя до возникновения ощущения называют латентным (скрытым) периодом ощущения. Он неодинаков для разных видов ощущений (для тактильных - 130 мс, для болевых - 370 мс, для вкусовых - 50 мс) и может резко меняться при заболеваниях нервной системы.

После прекращения действия раздражителя его след некоторое время сохраняется в виде последовательного образа, который может быть либо положительным (соответствующим по характеристикам стимулу), либо отрицательным (обладающим противоположными характеристиками, например окрашенным в дополнительный цвет). Положительные последовательные образы мы обычно не замечаем из-за их кратковременности. Появление последовательных образов можно объяснить явлением утомления сетчатки

Слуховые ощущения, аналогично зрительным, также могут сопровождаться последовательными образами.

Наиболее сравнимое явление при этом «звон в ушах», т.е. неприятное ощущение, которым часто сопровождается воздействие оглушающих звуков.

Виды ощущений

С помощью кинестетической и вестибулярной чувствительности индивид информирован о его собственных движениях и положении в пространстве.

Причин разного рода расстройств и нарушений в некоторых случаях составляет 50%” (Hartley, Robach&Abramowitz.1976). Массовая поп-психологическая литература как материальный носитель имморализма Среди психологов и философов сегодня популярна теория деятельностного подхода к человеку. Ее представители полагают, что знание о человеке не остается чем-то внешним для человека, изучающего его. Оно...

Падших, извращенных понятий. Тем не менее, поскольку эмпирические исследования и практические процедуры, причисляемые к христианской психологии, продолжают развиваться и расширяться, необходимо периодически проводить методологический анализ достигнутого состояния новой дисциплины. Методология как рефлексивный механизм науки, особенно современная, весьма гибкая общая методология, специально...

Условием необходимым, но отнюдь не достаточным для успешной практической работы. Практическая работа тоже может быть разной. Когда я начинаю говорить студентам о психологии личности, я говорю, что можно говорить о психологии личности, а можно говорить о личности, есть два разных дискурса, если воспользоваться модным нынче словом. В одной логике я могу рассказывать про то, как строится область...

Не столько к научно-теоретическому, логическому мышлению, в значительной мере формализующему психологическую информацию, сколько к мышлению ассоциативному, образному, символическому, созерцательному. При обучении психологии, как нам кажется, не столько объясняют, обобщают и заучивают, сколько улавливают, вчувствуются и выстраивают (моделируют) уже отработанные другими ходы понимания и стратегии...

регуляторная функция белковая, регуляторная функция белковый
― осуществление белками регуляции процессов в клетке или в организме, что связано с их способностью к приёму и передаче информации. Действие регуляторных белков обратимо и, как правило, требует присутствия лиганда. Постоянно открывают всё новые и новые регуляторные белки, в настоящее время известно, вероятно, только малая их часть.

Существует несколько разновидностей белков, выполняющих регуляторную функцию:

• белки - рецепторы, воспринимающие сигнал
• сигнальные белки - гормоны и другие вещества, осуществляющие межклеточную сигнализацию (многие, хотя и далеко не все, из них является белками или пептидами)
• регуляторные белки, которые регулируют многие процессы внутри клеток.

• 1 Белки, участвующие в межклеточной сигнализации
• 2 Белки-рецепторы
• 3 Внутриклеточные регуляторные белки
  • 3.1 Белки-регуляторы транскрипции
  • 3.2 Факторы регуляции трансляции
  • 3.3 Факторы регуляции сплайсинга
  • 3.4 Протеинкиназы и протеинфосфатазы
• 4 См. также
• 5 Ссылки
• 6 Литература

Белки, участвующие в межклеточной сигнализации

Основные статьи: Сигнальная функция белка , Гормоны , Цитокины

Белки-гормоны (и другие белки, участвующие в межклеточной сигнализации) оказывают влияние на обмен веществ и другие физиологические процессы.

Гормоны - вещества, которые образуются в железах внутренней секреции, переносятся кровью и несут информационный сигнал. Гормоны распространяются безадресно и действуют только на те клетки, которые имеют подходящие белки-рецепторы. Гормоны связываются со специфическими рецепторами. Обычно гормоны регулируют медленные процессы, например, рост отдельных тканей и развитие организма, однако есть и исключения: например, адреналин - гормон стресса, производное аминокислот. Он выделяется при воздействии нервного импульса на мозговой слой надпочечников.При этом начинает чаще биться сердце, повышается кровяное давление и наступают другие ответные реакции. Также он действует на печень (расщепляет гликоген). Глюкоза выделяется в кровь, и её используют мозг и мышцы как источник энергии.

Белки-рецепторы

Основная статья: Клеточный рецептор Цикл активации G-белка под действием рецептора.

К белкам с регуляторной функцией можно отнести также белки-рецепторы. Мембранные белки - рецепторы передают сигнал с поверхности клетки внутрь, преобразовывая его. Они регулируют функции клеток за счет связывания с лигандом, который «сел» на этот рецептор снаружи клетки; в результате активируется другой белок внутри клетки.

Большинство гормонов действуют на клетку, только если на её мембране есть определенный рецептор - другой белок или гликопротеид. Например, β2- адренорецептор находится на мембране клеток печени. При стрессе молекула адреналина связывается с β2- адренорецептором и активирует его. Далее активированный рецептор активирует G-белок, который присоединяет ГТФ. После многих промежуточных этапов передачи сигнала происходит фосфоролиз гликогена. Рецептор осуществил самую первую операцию по передаче сигнала, ведущего к расщеплению гликогена. Без него не было бы последующих реакций внутри клетки.

Внутриклеточные регуляторные белки

Белки регулируют процессы, происходящие внутри клеток, при помощи нескольких механизмов:

• взаимодействия с молекулами ДНК (транскрипционные факторы)
• при помощи фосфорилирования (протеинкиназы) или дефосфорилирования (протеинфосфатазы) других белков
• при помощи взаимодействия с рибосомой или молекулами РНК (факторы регуляции трансляции)
• воздействия на процесс удаления интронов (факторы регуляции сплайсинга)
• влияния на скорость распада других белков (убиквитины и др.)

Белки-регуляторы транскрипции

Основная статья: Транскрипционный фактор

Транскрипционный фактор - это белок, который, попадая в ядро, регулирует транскрипцию ДНК, то есть считывание информации с ДНК на мРНК (синтез мРНК по матрице ДНК). Некоторые транскрипционные факторы изменяют структуру хроматина, делая его более доступным для РНК-полимераз. Существуют различные вспомогательные транскрипционные факторы, которые создают нужную конформацию ДНК для последующего действия других транскрипционных факторов. Еще одна группа транскрипционных факторов - это те факторы, которые не связываются непосредственно с молекулами ДНК, а объединяются в более сложные комплексы с помощью белок-белковых взаимодействий.

Факторы регуляции трансляции

Основная статья: Трансляция (биология)

Трансляция - синтез полипептидных цепей белков по матрице мРНК, выполняемый рибосомами. Регуляция трансляции может осуществляться несколькими способами, в том числе и с помощью белков-репрессоров, которые, связываются с мРНК. Известно много случаев, когда репрессором является белок, который кодируется этой мРНК. этом случае происходит регуляция по типу обратной связи (примером этого может служить репрессия синтеза фермента треонил-тРНК-синтетазы).

Факторы регуляции сплайсинга

Основная статья: Сплайсинг

Внутри генов эукариот есть участки, не кодирующие аминокислот. Эти участки называются интронами. Они сначала переписываются на пре-мРНК при транскрипции, но затем вырезаются особым ферментом. Этот процесс удаления интронов, а затем последующее сшивание концов оставшихся участков называют сплайсингом (сшивание, сращивание). Сплайсинг осуществляется с помощью небольших РНК, обычно связанных с белками, которые называются факторами регуляции сплайсинга. сплайсинге принимают участие белки, обладающие ферментативной активностью. Они придают пре-мРНК нужную конформацию. Для сборки комплекса(сплайсосомы) необходимо потребление энергии в виде расщепляемых молекул АТФ, поэтому в составе этого комплекса есть белки, обладающие АТФ-азной активностью.

Существует альтернативный сплайсинг. Особенности сплайсинга определяются белками, способными связываться с молекулой РНК в областях интронов или участках на границе экзон-интрон. Эти белки могут препятствовать удалению одних интронов и в то же время способствовать вырезанию других. Направленная регуляция сплайсинга может иметь значительные биологические последствия. Например, у плодовой мушки дрозофилы альтернативный сплайсинг лежит в основе механизма определения пола.

Протеинкиназы и протеинфосфатазы

Основная статья: Протеинкиназы

Важнейшую роль в регуляции внутриклеточных процессов играют протеинкиназы - ферменты, которые активируют или подавляют активность других белков путём присоединения к ним фосфатных групп.

Протеинкиназы регулируют активность других белков путём фосфолирования - присоединения остатков фосфорной кислоты к остаткам аминокислот, имеющих гидроксильные группы. При фосфорилировании обычно изменяется функционирование данного белка, например, ферментативная активность, а также положение белка в клетке.

Существуют также протеинфосфатазы - белки, которые отщепляют фосфатные группы. Протеинкиназы и протеинфосфатазы регулируют обмен веществ, а также передачу сигналов внутри клетки. Фосфорилирование и дефосфорилирования белков - один из главным механизмов регуляции большинства внутриклеточных процессов.

См. также

• Избранную статью белки и особенно раздел Функции белков в организме
• Транскрипционные факторы
• Сплайсинг
• Гормоны
• Цитокины
• Рецепторы
• Передача сигнала в клетке
• Передача сигнала (биология)

Ссылки

• Контроль транскрипции
• Белки против РНК - кто первым придумал сплайсинг?
• Протеинкиназы
• Трансляция и её регуляция

Литература

• Д.Тейлор, Н.Грин, У.Стаут. Биология (в 3-х томах).

регуляторная функция белковая, регуляторная функция белковский, регуляторная функция белковые, регуляторная функция белковый

Регуляторная функция белков Информацию О

Существуют несколько видов защитных функций белков:

Физическая защита. В ней принимает участие коллаген - белок, образующий основу межклеточного вещества соединительных тканей (в том числе костей, хряща, сухожилий и глубоких слоев кожи)дермы); кератин, составляющий основу роговых щитков, волос, перьев, рогов и др. производных эпидермиса. Обычно такие белки рассматривают как белки со структурной функцией. Примерами этой группы белков служат фибриногены и тромбины, участвующие в свёртывании крови.

Химическая защита. Связывание токсины белковыми молекулами может обеспечивать их детоксикацию. Особенно важную роль в детоксикации у человека играют ферменты печени, расщепляющие яды или переводящие их в растворимую форму, что способствует их быстрому выведению из организма.

Иммунная защита. Белки, входящие в состав крови и других биологических жидкостей, участвуют в защитном ответе организма как на повреждение, так и на атаку патогенов. Белки системы комплемента и антитела (иммуноглобулины) относятся к белкам второй группы; они нейтрализуют бактерии, вирусы или чужеродные белки. Антитела, входящие в состав адаптивной иммунной системы, присоединяются к чужеродным для данного организма веществам, антигенами, и тем самым нейтрализуют их, направляя к местам уничтожения. Антитела могут секретироваться в межклеточное пространство или закрепляться в мембранах специализированных В-лимфоцитов, которые называются плазмоцитами. В то время как ферменты имеют ограниченное сродство к субстрату, поскольку слишком сильное присоединение к субстрату может мешать протеканию катализируемой реакции, стойкость присоединения антител к антигену ничем не ограничена.

Регуляторная функция

Многие процессы внутри клеток регулируются белковыми молекулами, которые не служат ни источником энергии, ни строительным материалом для клетки. Эти белки регулируют транскрипцию, трансляцию, сплайсинг, а также активность других белков и др. Регуляторную функцию белки осуществляют либо за счет ферментативной активности (например, протеинкиназы), либо за счет специфического связывания с другими молекулами, как правило, влияющего на взаимодействие с этими молекулами ферментов.

Так, транскрипция генов определяется присоединением факторов транскрипции - белков-активаторовибелков-репрессоровк регуляторным последовательностям генов. На уровне трансляции считывание многих мРНК также регулируется присоединением белковых факторов, адеградацияРНК и белков также проводится специализированными белковыми комплексами. Важнейшую роль в регуляции внутриклеточных процессов играютпротеинкиназы- ферменты, которые активируют или подавляют активность других белков путем присоединения к ним фосфатных групп.

Сигнальная функция

Сигнальная функция белков- способность белков служить сигнальными веществами, передавая сигналы между тканями, клетками или организмами. Часто сигнальную функцию объединяют с регуляторной, так как многие внутриклеточные регуляторные белки тоже осуществляют передачу сигналов.

Сигнальную функцию выполняют белки-гормоны,цитокины,факторы ростаи др.

Гормоны переносятся кровью. Большинство гормонов животных - это белки или пептиды. Связывание гормона с рецептором является сигналом, запускающим в клетке ответную реакцию. Гормоны регулируют концентрации веществ в крови и клетках, рост, размножение и другие процессы. Примером таких белков служит инсулин, который регулирует концентрациюглюкозывкрови

Клетки могут взаимодействуют друг с другом на небольшом расстоянии с помощью сигнальных белков, передаваемых через межклеточное вещество. К таким белкам относятся, например, цитокиныифакторы роста.

Цитокины- небольшие пептидные информационные молекулы. Они регулируют взаимодействия между клетками, определяют их выживаемость, стимулируют или подавляют рост, дифференцировку, функциональную активность иапоптоз, обеспечивают согласованность действий иммунной, эндокринной и нервной систем. Примером цитокинов может служитьфактор некроза опухолей, который передаёт сигналы воспаления между клетками организма.

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВО «Сибирский государственный технологический университет»

Факультет переработки природных соединений

Кафедра химической технологии древесины и биотехнологии

Дисциплина: Биохимия

Тема: Регуляторная функция биологических мембран

Красноярск 2015

1. Краткие исторические сведения

Общая характеристика и классификация мембран

Химический состав и строение мембран

Трансмембранный перенос веществ

Трансмембранная передача сигналов

Заключение

Список использованных источников

пленка клетка мембрана организм

1. Краткие исторические сведения

Термин "мембраны" как окружающей клетку невидимой плёнки, служащей барьером между содержимым клетки и внешней средой и одновременно - полупроницаемой перегородкой, через которую могут проходить вода и некоторые растворенные в ней вещества, был впервые использован, по-видимому, ботаниками фон Молем и независимо К. фон Негели в 1855 г для объяснения явлений плазмолиза. В 1877 г. ботаник В. Пфеффер опубликовал свой труд Исследования осмоса, где постулировал существование клеточных мембран, основываясь на сходстве между клетками и осмометрами, имеющими искусственные полупроницаемые мембраны, которые были приготовлены незадолго до этого М. Траубе. Дальнейшее изучение осмотических явлений в растительных клетках датским ботаником Х. де Фризом послужило фундаментом при создании физико-химических теорий осмотического давления и электролитической диссоциации датчанином Я. Вант-Гоффом и шведским ученым С. Аррениусом. В 1888 году немецкий физико-химик В. Нернст вывел уравнение диффузионного потенциала. В 1890 году немецкий физико-химик и философ В. Оствальд обратил внимание на возможную роль мембран в биоэлектрических процессах. Между 1895 и 1902 годами Э. Овертон измерил проницаемость клеточной мембраны для большого числа соединений и показал прямую зависимость между способностью этих соединений проникать через мембраны и их растворимостью в липидах. Это было чётким указанием на то, что именно липиды формируют плёнку, через которую проходят в клетку вещества из окружающего раствора. В 1902 году Ю. Бернштейн привлек для объяснения электрических свойств живых клеток мембранную гипотезу.

В 1925 году Гортер и Грендел показали, что площадь монослоя липидов, экстрагированных из мембран эритроцитов, в два раза больше суммарной площади эритроцитов. Гортер и Грендел экстрагировали липиды из гемолизированных эритроцитов ацетоном, затем выпаривали раствор на поверхности воды и измеряли площадь образовавшейся мономолекулярной пленки липидов. На основе результатов этих исследований было сделано предположение, что липиды в мембране располагаются в виде бимолекулярного слоя. Это предположение подтвердили исследования электрических параметров биологических мембран (Коул и Кёртис, 1935 год).

2. Характеристика и классификация мембран

Все клетки и внутриклеточные органеллы окружены мембранами, которые играют важную роль в их структурной организации и функционировании. Мембраны: отделяют клетки от окружающей среды и делят ее на компартменты (отсеки); регулируют транспорт веществ в клетки и органеллы и в обратном направлении; обеспечивают специфику межклеточных контактов; воспринимают сигналы из внешней среды.

Согласованное функционирование мембранных систем, включающих рецепторы, ферменты, транспортные системы, помогает поддерживать гомеостаз клетки и быстро реагировать на изменения состояния внешней среды путем регуляции метаболизма внутри клеток.

Биологическая мембрана - сложные надмолекулярные структуры, окружающие все живые клетки и образующие в них замкнутые, специализированные компартменты - органеллы. Толщина мембран равна примерно 7-10 нм. В каждой клетке есть плазматическая мембрана, которая ограничивает содержимое клетки от наружной среды, и внутренние мембраны, которые формируют различные органоиды клетки (митохондрии, органоиды, лизосомы и т.п.).

Биологические мембраны построены из липидов и белков, связанных друг с другом с помощью нековалентных взаимодействий. Основу мембраны составляет двойной липидный слой, в состав которого включены белковые молекулы. Липиды (от др.греч λίπος - жир) - это нерастворимые в воде вещества, в состав которых входят остатки молекул глицерина и трех жирных кислот. Липидный бислой образован двумя рядами амфифильных молекул, гидрофобные «хвосты» которых, спрятаны внутрь, а гидрофильные «головки» обращены наружу и контактируют с водной средой. Амфифильность - это наличие в молекуле одновременно гидрофобных и гидрофильных участков.

Существует несколько разновидностей биологических мембран. Мембрану, ограничивающую цитоплазму клетки снаружи, называют цитоплазматической или плазматической мембраной. Название внутриклеточных мембран обычно происходит от названия ограничиваемых или образуемых ими субклеточных структур. Различают ядерную, митохондриальную, лизосомальную мембраны, мембраны комплекса Гольджи, эндоплазматический ретикулум и другие. Каждая из этих мембран выполняет определенные функции:

Плазматическая мембрана - ограничивает содержимое клетки от внешней среды; осуществляет контакт с другими клетками, получает, обрабатывает и передает информацию внутрь клетки, поддерживает постоянство внутренней среды.

Ядерные мембраны (внешняя и внутренняя) - образуют ядерную оболочку, которая отделяет хромосомный материал от цитоплазматических органелл; через поры ядерной оболочки происходит транспорт белков и нуклеиновых кислот в ядро и из ядра. Митохондриальные мембраны - осуществляют преобразование энергии в ходе окислительного фосфорилирования, синтез АТФ.

Лизосомальные мембраны - ограничивают гидролитические ферменты от цитоплазмы клетки, препятствуют самоперевариванию (аутолизу) клеток, способствуют поддержанию постоянства рН среды в лизосомах.

Мембраны эндоплазматического ретикулума - принимают участие в образовании новых мембран, осуществляют синтез белков, липидов, полисахаридов, окисление гидрофобных метаболитов и ксенобиотиков.

3. Химический состав и строение мембран

Все мембраны по своей организации и составу обнаруживают ряд общих свойств. Они состоят из липидов, белков и углеводов; являются плоскими замкнутыми структурами; имеют внутреннюю и внешнюю поверхности т.е. ассиметричны; а также обладают избирательно адсорбцией.

В состав липидов мембран входят как насыщенные, так и ненасыщенные жирные кислоты. Ненасыщенные жирные кислоты встречаются в два раза чаще чем насыщенные, что определяет текучесть мембран и конформационную лабильность мембранных белков.

В мембранах присутствуют липиды трех главных типов - фосфолипиды, гликолипиды и холестерол. Чаще всего встречаются глицерофосфолипиды - производные фосфатидной кислоты. Фосфатидная кислота - это диацилглицеролфосфат. R1, R2 - радикалы жирных кислот (гидрофобные «хвосты»). Со вторым углеродным атомом глицерола связан остаток полиненасыщенной жирной кислоты. Полярной «головкой» является остаток фосфорной кислоты и присоединенная к нему гидрофильная группа серина, холина, этаноламина или инозитола

В зависимости от строения полярной «головки» эти производные разделены на две группы - фосфолипиды и гликолипиды. Строение полярной группы сфингофосфолипидов сходно с глицерофосфолипидами. Гликолипиды представляют собой углеводные производные церамида.

Холестерол содержится в мембранах всех животных клеток, он придает мембранам жесткость и снижает их текучесть. Молекула холестерола располагается в гидрофобной зоне мембраны параллельно гидрофобным «хвостам» молекул фосфо- и гликолипидов. Гидроксильная группа холестерола, как и гидрофильные «головки» фосфо- и гликолипидов обращена к водной фазе. При повышении текучести мембран, вызванном действием на них липофильных веществ или перекисным окислением липидов, доля холестерола в мембранах возрастает.

Молекула холестерола состоит из жесткого гидрофобного ядра и гибкой углеводородной цепи. Полярной «головкой» является ОН-группа у 3-го углеродного атома молекулы холестерола. Полярная головка этих молекул значительно больше и имеет заряд

Липидный состав мембран различен, содержание того или другого липида, по-видимому, определяется разнообразием функций, которые выполняют эти молекулы в мембранах. Главные функции липидов мембран состоят в том, что они:

формируют липидный бислой;

обеспечивают необходимую для функционирования мембранных белков среду;

служат «якорем» для поверхностных белков;

участвуют в передаче гормональных сигналов.

Изменение структуры липидного бислоя может привести к нарушению функций мембран.

Мембранные липиды выполняют роль растворителя мембранных белков, создавая жидкую среду, в которой они могут функционировать. По степени влияния на структуру бислоя и по силе взаимодействия с ним мембранные белки делят на интегральные и периферические.

Интегральные белки глубоко внедрены в мембранную структуру. удерживаются в липидном бислое за счёт гидрофобных взаимодействий с углеводородными цепочками жирных кислот. Периферические белки локализованы на поверхности бислоя и экстрагируются растворами солее или просто водой. Удерживаются на поверхности бислоя за счёт ионных взаимодействий с полярными участками фосфолипидов.

Белки мембран могут участвовать в избирательном транспорте веществ в клетку и из клетки, передаче гормональных сигналов, а также в качестве ферментов в превращениях веществ и организации межклеточных контактов, обеспечивающих образование тканей и органов.

Углеводы в составе мембран не представлены самостоятельными соединениями, а обнаруживаются только в соединении с белками (гликопротеины) или липидами (гликолипиды). Длина углеводных цепей колеблется от двух до восемнадцати остатков моносахаридов. Большая часть углеводов расположена на наружной поверхности плазматической мембраны. Функции углеводов в биомембранах - контроль за межклеточными взаимодействиями, поддержание иммунного статуса, обеспечение стабильности белковых молекул в мембране.

4. Трансмембранный перенос веществ

Одна из главных функций мембран - регуляция переноса веществ в клетку и из клетки, удержание веществ, которые нужны клетке и выведение ненужных.

Этот процесс обеспечивается при помощи трёх основных механизмов: пассивно диффузией, облегчённой диффузией и активным транспортом.

Пассивная диффузия - перенос веществ через мембрану без участия специальных механизмов. Транспорт происходит по градиенту концентрации без затраты энергии. Путём пассивной диффузии транспортируются малые биомолекулы - Н2О, СО2, О2, мочевина, гидрофобные низкомолекулярные вещества. Скорость простой диффузии пропорциональна градиенту концентрации.

Облегчённая диффузия - перенос веществ через мембрану при помощи белковых каналов или специальных белков-переносчиков (пермеаз). Основное свойство пермеаз - специфичность, т.е. они пространственно и химически адаптированы к соответсвующему субстрату присоединяющемуся к активному центру. Осуществляется по градиенту концентрации без затраты энергии. Транспортируются моносахариды, аминокислоты, нуклеотиды, глицерол, некоторые ионы. Характерна кинетика насыщения - при определённой (насыщающей) концентрации переносимого вещества в переносе принимают участие все молекулы переносчика и скорость транспорта достигает предельной величины.

Активный транспорт - также требует участия специальных белков-переносчиков, но перенос происходит против градиента концентрации и поэтому требует затраты энергии. При помощи этого механизма через клеточную мембрану транспортируются ионы Na+, K+, Ca2+, Mg2+, через митохондриальную мембрану - протоны. Для активного транспорта веществ характерна кинетика насыщения, т.е. клетка может накопить в себе избыточное количество переносимого вещества.

Рисунок - 1. Механизмы транспорта молекул через мембрану.

Примером транспортной системы, осуществляющей активный транспорт ионов, является Na+,K+-аденозинтрифосфатаза (Na+,K+-АТФаза или Na+,K+-насос). Этот белок находится в толще плазматической мембраны и способен катализировать реакцию гидролиза АТФ. Энергия, выделяемая при гидролизе 1 молекулы АТФ, используется для переноса 3 ионов Na+ из клетки во внеклеточное пространство и 2 ионов К+ в обратном направлении. В результате действия Na+,K+-АТФазы создаётся разность концентраций между цитозолем клетки и внеклеточной жидкостью. Поскольку перенос ионов неэквивалентен, то возникает разность электрических потенциалов. Таким образом, возникает электрохимический потенциал, который складывается из энергии разности электрических потенциалов Δφ и энергии разности концентраций веществ ΔС по обе стороны мембраны.

Перенос через мембраны частиц и высокомолекулярных соединений.

Наряду с транспортом органических веществ и ионов, осуществляемым переносчиками, в клетке существует совершенно особый механизм, предназначенный для поглощения клеткой и выведения из неё высокомолекулярных соединений при помощи изменения формы биомембраны. Такой механизм называют везикулярным транспортом.

При переносе макромолекул происходит последовательное образование и слияние окружённых мембраной пузырьков (везикул). По направлению транспорта и характеру переносимых веществ различают следующие типы везикулярного транспорта:

Эндоцитоз - перенос веществ в клетку. В зависимости от размера образующихся везикул различают:

б) фагоцитоз - поглощение крупных частиц, таких, как микроорганизмы или обломки клеток. В этом случае образуются крупные пузырьки, называемые фагосомами диаметром более 250 нм.

Пиноцитоз характерен для большинства эукариотических клеток, в то время как крупные частицы поглощаются специализированными клетками - лейкоцитами и макрофагами. На первой стадии эндоцитоза вещества или частицы адсорбируются на поверхности мембраны, этот процесс происходит без затраты энергии. На следующей стадии мембрана с адсорбированным веществом углубляется в цитоплазму; образовавшиеся локальные впячивания плазматической мембраны отшнуровываются от поверхности клетки, образуя пузырьки, которые затем мигрируют внутрь клетки. Этот процесс связан системой микрофиламентов и является энергозависимым. Поступившие в клетку пузырьки и фагосомы могут сливаться с лизосомами. Содержащиеся в лизосомах ферменты расщепляют вещества, содержащиеся в пузырьках и фагосомах до низкомолекулярных продуктов (аминокислот, моносахаридов, нуклеотидов), которые транспортируются в цитозоль, где они могут быть использованы клеткой.

Экзоцитоз - перенос частиц и крупных соединений из клетки. Этот процесс, как и эндоцитоз, протекает с поглощением энергии. Основными разновидностями экзоцитоза являются:

Секреция - выведение из клетки водорастворимых соединений, которые используются или воздействуют на другие клетки организма. Может осуществляться как неспециализированными клетками, так и клетками эндокринных желёз, слизистой желудочно-кишечного тракта, приспособленными для секреции производимых ими веществ (гормонов, нейромедиаторов, проферментов) в зависимости от определённых потребностей организма.

Секретируемые белки синтезируются на рибосомах, связанных с мембранами шероховатого эндоплазматического ретикулума. Затем эти белки транспортируются к аппарату Гольджи, где они модифицируются, концентрируются, сортируются, и затем упаковываются в пузырьки, которые отщепляются в цитозоль и в дальнейшем сливаются с плазматической мембраной, так что содержимое пузырьков оказывается вне клетки.

В отличие от макромолекул, секретируемые частицы малых размеров, например, протоны, транспортируются из клетки при помощи механизмов облегчённой диффузии и активного транспорта.

Экскреция - удаление из клетки веществ, которые не могут быть использованы. Механизм экскреции, по-видимому, состоит в том, что вначале выделяемые частицы оказываются в цитоплазматическом пузырьке, который затем сливается с плазматической мембраной.

5. Трансмембранная передача сигналов

Важное свойство мембран - способность воспринимать и передавать внутрь клетки сигналы из окружающей среды. Восприятие клетками внешних сигналов происходит при их взаимодействии с рецепторами, расположенными в мембране клеток - мишеней. Рецепторы, присоединяя сигнальную молекулу, активируют внутриклеточные пути передачи информации, это приводит к изменению скорости различных метаболических процессов.

Сигнальная молекула, специфически взаимодействующая с мембранным рецептором, называется первичным мессенджером. В качестве первичных мессенджеров выступают различные химические соединения - гормоны, нейромедиаторы, эйкозаноиды, ростовые факторы или физические факторы, например квант света. Рецепторы клеточной мембраны, активированные первичными мессенджерами, передают полученную информацию системе белков и ферментов, которые образуют каскад передачи сигнала, обеспечивающий усиление сигнала в несколько сот раз. Время ответа клетки, заключающееся в активации или инактивации метаболических процессов, мышечного сокращения, транспорта веществ из клеток-мишеней, может составлять несколько минут.

Мембранные рецепторы подразделяются на:

рецепторы, содержащие субъединицу, связывающую первичный мессенджер, и ионный канал;

рецепторы, способные проявлять каталитическую активность;

рецепторы, с помощью G-белков активирующие образование вторичных (внутриклеточных) мессенджеров, передающих сигнал специфическим белкам и ферментам цитозоля.

Вторичные мессенджеры имеют небольшую молекулярную массу, с высокой скоростью диффундируют в цитозоле клетки, изменяют активность соответствующих белков, а затем быстро расщепляются или удаляются из цитозоля. Существуют гормоны, которые проходя липидный бислой, проникают в клетку и взаимодействуют с внутриклеточными рецепторами. Физиологически важным различием между мембранными и внутриклеточными рецепторами является скорость ответа на поступающий сигнал. В первом случае эффект будет быстрым и непродолжительным, во втором - медленным, но длительным.

Заключение

Итак, основными функциями биологических мембран являются:

·Барьерная функция. Для клеток и субклеточных частиц биологических мембран служат механическим барьером, отделяющим их от внешнего пространства.

·Перенос веществ через биологические мембраны сопряжен с такими важнейшими биологическими явлениями, как внутриклеточный гомеостаз ионов, биоэлектрические потенциалы, возбуждение и проведение нервного импульса, запасание и трансформация энергии. Различают пассивный и активный транспорт (перенос) нейтральных молекул, воды и ионов через биологические мембраны.

·Способность генерировать биоэлектрические потенциалы и проводить возбуждение. Возникновение биоэлектрических потенциалов связано с особенностями строения биологических мембран и с деятельностью их транспортных систем, создающих неравномерное распределение ионов по обе стороны мембраны.

·Метаболические функции мембран определяются двумя факторами: во-первых, связью большого числа ферментов и ферментативных систем с мембранами, во-вторых, способностью мембран физически разделять клетку на отдельные отсеки, отграничивая друг от друга метаболические процессы, протекающие в них.

·Клеточная рецепция и межклеточные взаимодействия. Под этой формулировкой объединен весьма обширный и разнообразный набор важных функций клеточных мембран, определяющих взаимодействие клетки с окружающей средой и формирование многоклеточного организма как единого целого. Молекулярно-мембранные аспекты клеточной рецепции и межклеточных взаимодействий касаются, прежде всего, иммунных реакций, гормонального контроля роста и метаболизма, закономерностей эмбрионального развития.

Список использованных источников

Комов В. П. Биохимия: Учеб. для вузов /В. П. Комов, В. Н. Шведова. - М.: Дрофа, 2004. - 640 с.

Кнорре Д.Г. Биологическая химия: Учеб. для вузов /Д.Г. Кнорре, С.Д. Мызина. - М.: Высш. шк. 2002. - 479 с.

Артюхов В. Г. Биохимия: Учебник. - Воронеж: Издательство Воронежского государственного университета. 2002. - 696 с.

Http://dendrit.ru/ Биохимия.

Http://sbio.info/ Проект «Вся Биология».

Гормоны имеют различную химическую природу – это белки, пептиды, стероиды и производные аминокислот. Эти вещества являются посредниками, которые доставляют сигналы к мишеням периферических тканей.

Клетки по-разному реагируют на воздействия различных гормонов. Например, тиреоидные и способны проникать через клеточную мембрану, образуя рецепторные комплексы, которые, в свою очередь, взаимодействуют с генами, участвующими в синтезе белка. Остальные гормоны связываются в сложные реакции, контактируя с рецепторами мембран клеток. При этом создается сложная цепь, образующая вторичного посредника внутри клетки. А это приводит к активности ферментов.

Выполнив свою функцию, гормоны расщепляются в клетках-мишенях, крови, либо подвергаются распаду в печени и выводятся из организма, чаще всего - с мочой. Центральная нервная система контролирует действие гормонов, оказывает влияние на их выработку и воздействие на обменные процессы, ускоряет синтез белков.

Белковые гормоны

К белкам относятся гормоны, которые вырабатываются в гипоталамусе и гипофизе головного мозга, поджелудочной, щитовидной железе, кишечнике:

• гормон роста;
• кортикотропин (АКГГ);
• либерины;
• статины;

• вазопрессин;
• соматотропин;

Какую роль выполняют белки-гормоны в организме человека? Белки-гормоны выполняют регуляторные функции клеточной и физиологической активности. Например, контролирует уровень глюкозы в крови и обеспечивает ее поступление в клетки. отвечает за содержания кальция и состояние костей скелета.

Функции белков в организме

Белки участвуют в метаболизме, входят в структуру органелл и цитоскелета, выделяются в межклеточное пространство, участвуют в гидролизе пищи.

Функциональная классификация белков достаточно условная, так как один гормон может выполнять различные задачи.

• Регуляторная функция обеспечивает продвижение клетки по клеточному циклу, ее транскрипцию, сплайсинг, трансляцию, активность других белковых соединений. Эта функция происходит за счет связывания с другими молекулами или ферментативного действия. Важную роль играют ферменты, подавляющие активность других белков, это протеинкиназа и протеинфосфатаза.
• Транспортная функция заключается в переносе мелких молекул. Например, гемоглобин транспортирует кислород из легких к периферическим тканям, а обратно доставляет углекислый газ. Некоторые белковые гормоны переносят молекулы через клеточную мембрану, повышая ее проницаемость. Достигается это за счет образования ионных каналов или АТФ-синтазы.

• Рецепторное действие. При раздражении белкового рецептора происходит изменение расположения атомов в молекуле, что позволяет обеспечить передачу сигнала с поверхности мембраны к другим рецепторам внутри клетки. При этом создаются ионные каналы, связи-посредники или химические реакции, в зависимости от того, какой это гормон.
• Каталитическая функция ферментов – это расщепление сложных молекул и их синтез, образование субстратов. Все ферменты классифицируют по типу катализируемых реакций.

• Защитная работа белков-гормонов бывает нескольких видов: физическая, химическая и иммунная. За физическую отвечает коллаген, кератин, тромбин, фибриноген. Химическую защиту обеспечивают ферменты печени, которые расщепляют токсины и выводят их из организма. Иммунная защита обеспечивается иммуноглобулинами, противостоящими вирусам, бактериям, чужеродным белкам. Адаптивные клетки присоединяются к патологическим молекулам и формируют антигены, которые уничтожают чужеродные тела.
• За структурную функцию отвечают белки цитоскелета, они придают форму клеткам. Например, эластин и коллаген являются основными компонентами соединительной ткани кожи, а кератин входит в структуру волос и ногтей.

• Моторная функция отвечает за сократительную работу мышц, движение лейкоцитов, ресничек слизистых оболочек, внутриклеточный транспорт.
• Резервная функция – это белки, которые накапливаются в качестве запасного источника энергии, аминокислот и оказывают влияние на метаболизм.
• Сигнальная функция белков – это передача импульсов между клетками. Эту задачу выполняют цитокины, факторы роста. Гормоны отвечают за обменные процессы, размножение, рост, химический состав крови. Цитокины обеспечивают слаженную работу иммунной, эндокринной и нервной системы.

Влияние белков на метаболизм

Состоят белки из аминокислот, соединенных в цепочку пептидной связью. Остатки образующих веществ постоянно подвергаются распаду с последующей утилизацией неиспользованных продуктов. В то же время происходит синтез новых белков. Ускоренный процесс обновления наблюдается в печени, кишечнике, плазме крови. Медленнее обновляются белки в клетках мозга, сердце, половых железах. А наиболее медленный процесс наблюдается в мышцах, коже, костях и сухожилиях.

Белки-гормоны состоят из 20 аминокислот, 18 из которых синтезируются в организме и являются заменимыми, а остальные 8 – это незаменимые вещества, которые поступают только вместе с продуктами питания (триптофан, лизин, валин, метионин, изолейцин, треонин, лейцин, фенилаланин). Дефицит незаменимых аминокислот приводит к отставанию в росте, уменьшению массы тела.

Пищевые белки, попадая в организм, расщепляются в кислой среде желудка, подвергаются гидролизу ферментов (протеазы). Некоторые аминокислоты, полученные в результате переваривания пищи, участвуют в синтезе белков-гормонов, остальные превращаются в глюкозу и используются в качестве источника энергии.

По биологической ценности белки различают:

• полноценные;
• неполноценные.

Первая группа – это белки, содержащие необходимый аминокислотный состав, а вторая – это гормоны, с недостаточным составом. Поэтому люди должны ежедневно употреблять белковую пищу с высокой биологической ценностью: мясо, рыба, яйца, молоко.

Регуляция белкового обмена

Соматотропин – это белковый гормон человека, вырабатывающийся гипофизом головного мозга. Его функцией является увеличение размеров внутренних органов и тканей во время роста у детей. У взрослых он отвечает за повышение проницаемости клеточных мембран для поступления аминокислот и подавление протеолитических ферментов.

Влияют на гормональный обмен белков и тиреоидные гормоны (тироксин, трийодтиронин), которые оказывают стимулирующее действие. Глюкокортикоиды усиливают белковый распад в мышечных тканях, а в печени, наоборот, синтезируют белки.

Список литературы

1. Макаров В.М. Кылбанова Е.С., Хорунов А.Н., Аргунова А.Н., Пальшина А.М., Фармакотерапия неспецифических заболеваний легких. Методическое пособие. Якутск, Изд-во ЯГУ, 2008.
2. Руководство для врачей скорой мед. помощи. Под редакцией В.А. Михайловича, А.Г. Мирошниченко. 3-е издание. СПб, 2005.
3. Бессонов П.П., Бессонова Н.Г. Синдромная диагностика хронических болезней печени.