Белки является способность образовывать более высокого порядка структуры, такие как разветвленные сети.

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 8Следующая ⇒

Промежуточных филаментов субъединиц промежуточных филаментов сильно отличаются от любого актина или тубулина субъединицы в том, что они вытянутых белки, а не шаровидные. Монтаж промежуточных филаментов включает боковую пакетирование и скручивание этих подразделений в текущем биспиральных структур. Их функциональная роль, по крайней мере, частично, обеспечивают механическую устойчивость к растяжению клеток в тканях. Эти димеры биспиральных соединены с образованием антипараллельных тетрамеры, которые, в свою очередь, намотанных вместе в веревочной-подобную структуру, что придает им их механическую прочность.

10.2. Пространственные структуры клеток и тканей

10.3. Насколько длинные некодирующие РНК?

Билет 11.

11.1. Биологические мембраны: жизнь в двух измерениях

Chapter 11: Biological Membranes: Life in Two Dimensions 427 Р

Мембраны являются важной частью всех форм жизни на Земле, потому что они отделяют клеточное содержимое от внешнего мира, сохраняя огромные различия в химическом составе между клеткой и ее окружением. В то же время, мембраны должны обеспечивать прохождение критических питательных веществ в клетку и проход отходов вне. Они также должны быть физически гибкими, чтобы позволить клеткам расти или иным образом изменять свою форму, и они должны иметь податливые топологий, например, таким образом, что одна клетка может разделиться на две части, каждая из которых имеет полностью замкнутую непрерывную мембрану. Мембраны в биологических системах уравновесили эти многочисленные требования за счет использования специальных физических свойств молекул, которые делают их. Основной составляющей любой биологической мембраны должна быть молекулой с двух физически разделенных подобластей, одна часть которых является гидрофильной (способный образовывать водородные связи с водой), а другой частью которой является гидрофобным. Наиболее распространенной составляющая мембраны представляет собой липид молекулу, как показано на рисунке. Почти цилиндрическую форму большинства мембранных липидов делает бислой наиболее распространенной геометрической организацией для спонтанного самосборки молекул липидов в воде. Когда липидные молекулы присутствуют в воде при достаточно высокой концентрации, они будут спонтанно организовать в структуры с гидрофобными хвостами поглощенных, например, в двухслойных плазматической мембраны, которая окружает живые клетки. С механической точки зрения, определяющей чертой этих мембран является их чрезвычайно крошечное соотношение сторон, с их поперечными размерами обычно величиной больше, чем их толщина всего 5 нм. В результате, упругие модели, которые мы будем использовать для изучения деформации мембраны являются двухмерными и подчеркивают растяжение и изгиб плоского листа. Несмотря на крайнюю тонкость этих мембран, в котором гидрофобна область между парами головных групп, тем не менее, образует заслон против диффузии любой гидрофильной молекулы. Прохождение гидрофильной молекулы, такие как ион или питательное вещество аминокислоты, требует активности отдельных белков, встроенных в бислой, которые могут служить в качестве селективных каналов или насосов. Гидрофобный барьер также делает его чрезвычайно медленный процесс для одной молекулы липида переворачивать с одного листка бислоя к другой, так как это потребовало бы его гидрофильную концевую группу, чтобы пройти через гидрофобную область. В противоположность этому, боковые движения липидов в пределах одной листовке может быть очень быстрым, по существу, диффузно. Изменение масштаба наружу от этого молекулярного фокуса, многие из интересных биологически связанных деятельности мембран может быть аппроксимирована с учетом мембраны как двухмерного, невыразительную эластичным листом. Замкнутые формы, сделанные этими эластичных листов может менять свою форму либо спонтанно, либо вследствие применения сил либо с внутренней стороны или снаружи. Еще более интересно, для многих биологических процессов, необходимо, чтобы отдельные мембранные структуры либо соединяются вместе, чтобы сформировать новую целую оболочку или отдельно через процесс деления. Для клеток, эти процессы эквивалентны вязки и репликации, пряность жизни. На рисунке 11.2 показаны различные проявления базовой организации мембранного бислоя в разных частях обоих эукариотических и прокариотических клеток. Как мы увидим ниже, клеточные мембраны невероятно сложны. Их молекулярные компоненты включают в себя сотни различных типы липидов, связанные белки, которые могут охватить всю мембрану или связать только с одной стороны, углеводные модификации (строки сахаров) на обоих белков и липидных компонентов, а часто совместно с другими структурами, такими как стены или рибосом клеток.

Мембраны и Форма

Для многих видов клеточной специализации, размера, формы и движения являются критическими и могут обеспечивать селективное преимущество. На данный момент, функция мембраны вышла за пределы того, чтобы быть простой барьер для того, чтобы быть структурным элементом, способствующим многим аспектам функции клеток и поведения. На сегодняшний день Земли, это поразительная особенность клеток, их формы невероятно разнообразны, начиная от самых простых, почти сферических форм кокковидных бактерий до чрезвычайно сложных, разветвленных форм нейронов в центральной нервной системе млекопитающих. Для современных клеток, разработка формы зависит не только от механических свойств бислой, но и на его взаимодействие с внутренними элементами, такими как цитоскелета и внешние элементы таких, как клеточной стенки или внеклеточного матрикса. С ростом специализации и диверсификации клеточного метаболизма в процессе эволюции, разнообразие внутриклеточных органелл membrane bound также возникла. Формы внутриклеточными мембранными органеллами почти столь же разнообразны, как формы самих клеток, начиная от простых, почти сферических везикул для разработки трубчатых сетей, таких как те, что в эндоплазматической сети и стопками уплощенной блина типа цистернами, как и в аппарате Гольджи. Что приводит к этому широкое разнообразие клеток и органелл форм и в какой степени деформации мембраны.

Химия и форма Липиды

Липиды часто называют в качестве одного из четырех основных строительных блоков живого. Все эти разнородные молекулярные структуры разделяют удлиненную гидрофобный домен, как правило, состоящий из хвостов жирных кислот, связанный с гидрофильной головной группы. Гидрофильные полярных головных групп включены в водородные связи сети окружающей воды. В противоположность этому, гидрофобные хвосты обычно обязаны быть поглощенным от контакта с водой, и, как правило, образуют двойные слои. Существует большое разнообразие молекулярных структур для обеих гидрофильных и гидрофобных доменов, но это общая общая организация позволяет различным липиды счастливо собираться вместе, чтобы сформировать смешанные мембраны. Наиболее распространенный тип липида в большинстве клеточных мембран на основе глицерина фосфолипид. Глицерин представляет собой небольшую молекулу с цепочкой из трех атомов углерода и трех ассоциированных гидроксильных групп. Для того, чтобы фосфолипид, клетка прикрепляет две длинные гидрофобные хвосты двух из этих трех гидроксильных сфинголипидов, очень похож на глицериновой основе фосфолипидов, и тем не менее он не содержит глицерин. Вместо того, чтобы эта молекула построена исходя из молекулы под названием сфингазина, которая уже имеет одну длинную углеводородную цепь и клетка необходимо лишь прикрепить один другой цепи плюс головной группы. Химическая формула для конкретного сфинголипидов, сфингомиелина. Так как общий размер и форма сфинголипидов очень похожи на те, фосфолипидов, они легко могут сосуществовать в одних и тех же бислоев, а их боковые подвижностей внутри жидкости мозаики бислой сопоставимы. Холестерин резко отличаются по размеру и структуре от фосфолипидов и сфинголипидов. Гидрофобная часть состоит из жесткой плоской решетки из четырех колец с прикрепленным углеводородным хвостом, а головная группа лишь малая гидроксил. Холестерин и связанной с ними стеролов липиды встречаются во многих эукариотических клетках, но не в бактерии или архебактерий. Из-за большого планарный кольцевой структуры, заложенным в гидрофобной части молекулы, добавление холестерина в фосфолипидный бислой нарушит порядок упаковки из других молекул. Из-за этого, холестерин имеет тенденцию к увеличению текучести фосфолипидных бислоев при низких температурах. Относительные количества холестерина в сравнении с фосфолипидами могут значительно варьироваться среди различных видов эукариот, в том числе различных типов клеток внутри многоклеточного организма, и даже среди различных органелл липидов в пределах одного типа клеток. Один особый тип липида, который встречается только в (некоторых) бактериальных клеток является липополисахарида (LPS). ЛПС молекул построены, начиная с парой связанных сахаров, к которому присоединены в общей сложности шесть углеводородных цепей. Два сахара также связаны, как правило, с двумя фосфатными группами, оказывающими молекулу отрицательно заряженный. Заряженный головная группа, как правило, дополнительно проработаны связи с огромной сложной углеводной цепи, которая может быть продуманно разветвленными. Точный состав и организация этой сложной углеводной цепи варьирует среди различных видов бактерий и даже среди штаммов того же вида. Поскольку LPS производится только бактериальными клетками (не человеческими клетками) и может служить в качестве конкретной идентификационной карты для различных видов бактерий, ЛПС является основной антиген, используемый иммунной системы человека, чтобы распознавать и целевых патогенных бактериальных захватчикам. Третье важное царство жизни, археи, имеет особенно интригующий вид липида, который иногда называют bolalipid. bolalipids фактически образуют монослой, которые менее чувствительны, чем бислоями к нарушению в результате применения химических и термических взаимодействий. Идентичность и относительные количества всех липидов может измениться, когда клетки выращивают в различных условиях, или реагировать на сигналы в окружающей их среде.

11.2. Как быстро сигнал распространяется от рецептора к ядру?

11.3. Размеры отверстий в мембранах клеток

What is the permeability of the cell membrane? ....................... 381 М

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 Следующая ⇒