Membránfehérjék és funkcióik - stadopedia
A lipidek fázisátalakulása
A vizes környezetben a lipidszerkezetek gyakran úgy viselkednek, mint a folyékony kristályok - anizotrópiával és bizonyos rendelési jeleikkel. Ennek az az oka, hogy kettős szálú amfifil (amfipatikus) molekulákként vizes közegben kettős réteget képezhetnek. A poláros fejek vizes közegré alakulnak, és a nempoláris farok hidrofób környezetet teremt.
A kétrétegű réteg a lyotróp mezomorfizmus (állapotfüggés a hidratáció) és a termotróp mezomorfizmus (állapot-hőmérséklet függőség) tulajdonságait tartalmazza. Ezek a tulajdonságok egymáshoz kapcsolódnak - a fázisátmenet hőmérséklete függ a hidratálás mértékétől, valamint az oldat pH-értékétől, elektromos töltésétől és ionos összetételétől.
Amikor elérik a kritikus hőmérsékletet, a folyadékkristály állapotától a gélig terjedő fázisátalakulás és fordítva fordul elő a lipid kettős rétegben. Egy teljesen homogén kettős rétegben (amely egy típusú lipidmolekulákból áll) a fázisátmenetek együttműködnek. Vagyis a szűk hõmérsékleti tartományban az egész kétréteg borítja.
A fázisátmenet pillanatában a poláris fejek és a hidrofób farok mobilitása nő, a kettős réteg geometriája megváltozik - területének növekedése és a membrán hidrofób térfogata nő.
A membránban lévő fázisátmenetek hajlamosak az együttműködési képességre, vagyis az úgynevezett konformációérzékeny jelzésekkel történő generalizációra.
A fehérje aránya a membrán teljes tömegében nagyon széles határok között változhat - a myelin 18% -ától a mitokondriális membrán 75% -áig.
A membránon elhelyezkedő fehérjék a következőképpen oszthatók fel: integrál és perifériák.
Az integrális fehérjék általában hidrofóbok és könnyen beépíthetők a lipid kettős rétegbe.
Ábra. 9. A fehérjék osztályozása a helyükön a membránban. 1 perifériás. 2 integrált; 3-poluintegralnye.
Az ilyen fehérje és a membrán kölcsönhatása több lépésben történik. Először is, a fehérje adszorbeálódik a kétrétegű felületen, megváltoztatja konformációját. hidrofób érintkezést hoz létre a membránnal. Ezután a fehérjét beviszik a kettős rétegbe. A beültetés mértéke függ a hidrofób kölcsönhatás erejétől, valamint a hidrofób és hidrofil régiók arányától a fehérje globula felszínén. A fehérje hidrofil régiói kölcsönhatásba lépnek a membránrétegekkel a membrán egyik vagy mindkét oldalán. A fehérje gömböt a membránban az elektrosztatikus és hidrofób kölcsönhatások okozzák. A fehérjemolekulák szénhidrát része (ha van ilyen) kifelé nyúlik. A kétrétegű szoros kapcsolatból adódó integrális fehérjék jelentős hatást gyakorolnak rá: a fehérje konformációs változásai a lipidek állapotának megváltozásához vezetnek, a kétrétegű ún. Deformációval.
A perifériás fehérjéknek kisebb a mélysége a lipid kettős rétegbe, és ennek megfelelően gyengén kölcsönhatásba lépnek a membrán lipidjeivel, így sokkal kisebb hatásuk van, mint az integrálissal.
A membránnal való kölcsönhatás természetével a fehérjék monoton, bitopikus, polytopikus:
a monotopikus fehérjék kölcsönhatásba lépnek a membrán felszínével (a lipidek rétegeinek egyike);
bitopikus permeálja a membránt (kettő - két réteg lipid) keresztül;
polytopikus átszúrja a membránt többször (poli-multiplex kölcsönhatás a lipidekkel).
Nyilvánvaló, hogy az előbbi a perifériás fehérjékhez kapcsolódik, az utóbbi és a harmadik pedig az integrális fehérjékhez.
A membránfehérjék funkciójuk szerint is osztályozhatók. Ebben a vonatkozásban a szerkezeti fehérjéket izolálják:
Egy speciális csoport a sejt cytoskeletonjának fehérje. Szigorúan szólva ezek a fehérjék nem a membrán komponensei, hanem a citoplazmatikus oldalról ragaszkodnak hozzá. A citoszkeleton fehérjéi mindegyik összetevőjébe tartoznak: a myofilamentek tartalmaznak aktin fehérje molekulákat; a mikrotubulus tartalmazza a fehérje tubulint, a köztes szálak szintén polimorf fehérje komplexet tartalmaznak. A citoszkeleton nem csak a membrán rugalmasságát biztosítja, ellenáll a sejtek térfogatának változásainak, de nyilvánvalóan részt vesz a különböző intra- és extracelluláris szabályozó mechanizmusokban.