<<
>>

МЕМБРАННЫЕ СТРУКТУРЫ КЛЕТКИ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ КИНЕТИКУ ТРАНСЦЕЛЛЮЛЯРНОГО ТРАНСПОРТА

Если бы клетка состояла только из оболочки и гомогенного внутреннего содержимого (воды), то попав в такую среду лекарственное средство растворилось бы равномерно по всему объему. Такой процесс носит название диффузии.

Тем не менее этого не происходит так как клетка имеет строгую компартмен- тализацию за счет разветвленной системы биологических мембран [8, 14, 23, 40].

Мембранные структуры клетки представлены поверхностной мембраной (клеточная или плазматическая) и внутриклеточными:

Поверхностные


мембраны

Биологические мембраны представляют собой трехслойный «сэндвич» (белок—липид—белок). Липидный слой в центре, в котором гидрофобные концы молекул направлены друг к другу, а гидрофильные — к белковым слоям, лежащим по обе стороны от липидного слоя (рис. 6.1).

Если ограничиться рассмотрением цитоплазматических мембран и мембран субклеточных органелл, то их основными компонентами являются белки и полярные липиды. Биомембраны обладают сложной гетерогенной структурной организацией, которая обусловлена, во-первых, разнообразием компонентов и, во-вторых, образованием комплексов между ними. Существование белок-липидных комплексов в мембране возможно благодаря гидрофобным взаимодействиям и электростатическим силам, возникающим между полярными группами белков и липидов.

Рис. 6.1. Схема строения элементарной мембраны. Слева — электронная микрофотография мембраны. Светлые кружки — основные группы фосфолипидов (холин, этаноламин); темные кружки — фосфатные группы фосфолипидов; треугольники — концевые участки цепей жирных кислот в молекулах фосфолипидов; светлые кружки с вертикальными линиями — холестерин (по Даусону, Даниелли и Робертсону)



Липиды биомембран представлены в основном глицерофос- фолипидами, сфингофосфолипидами и сфинголипидами. Одним из важных компонентов мембран являются стероиды.

Биомембраны существенно отличаются от искусственных мембран из целофана или других высокомолекулярных веществ. Толщина различных биомембран колеблется в узких пределах (около 8,0—10,0 нм), что определяется бислойной организацией фосфолипидов в биомембране. В бислое гидрофильные части молекул полярных липидов, обращены непосредственно в водную фазу, а гидрофобные (остатки жирных кислот) — образуют ряды параллельных друг другу углеводородных цепей, удерживаемых гидрофобными взаимодействиями.

С учетом размеров полярных групп фосфолипидов и наличия в биомембранах белков и гликопротеидов средняя толщина мембран составляет 7,5 нм.

Мембранные белки в большинстве случаев обладают относительно гидрофобными свойствами. Поэтому они располагаются либо на поверхности мембраны, либо погружаются в толщу гидрофобного слоя. Возможен и такой вариант, когда белок как бы прошивает мембрану насквозь, так что часть молекулы белка находится в мембране, а часть — в водной фазе. Одной из особенностей мембранных белков, взаимодействующих с гидрофобными областями липидов, является повышенное содержание гидрофобных остатков аминокислот (аланин, метионин, пролин, ароматические аминокислоты) по сравнению с гидрофильными.

Белки мембран, функция которых заключается в трансмембранном переносе молекул или ионов, разделены на две группы: переносчики и каналоформеры. И те и другие создают проницаемость мембран путем перемещения вещества с одной поверхности мембран на другую, но переносчики при этом передвигаются в мембране вместе с переносимым веществом. В противоположность им каналоформеры представляют собой молекулярную структуру, формирующую канал проницаемости для строго определенного вещества.

В мембранах существует также большое количество белков осуществляющих функции рецепции и передачи информации.

Таким образом, структура биомембран представляет собой мозаику из липидов и белков, причем часть поверхности мембраны свободна от белков: например, в эритроцитах белки занимают на поверхности 35 %, а в мембранах микросом — 23 %. Исходя из этих данных, была сформулирована жидкомозаичная модель биологической мембраны. Согласно этой модели фосфолипидный бислой, в котором углеводородные цепи молекул фосфолипидов находятся в жидком состоянии, а сами фосфолипиды образуют фазу La (ламеллярная). В этот бислой, имеющий вязкость масла, погружены или встроены молекулы белков, способные передвигаться по мембране.

В противоположность прежним моделям, рассматривающим мембраны как системы, состоящие из жестко фиксированных элементов, эта модель представляет мембрану как «море» жидких липидов, в котором плавают «айсберги» белков.

Клетка сохраняет стабильность своей химической структуры и функций в самых различных, постоянно меняющихся условиях. Одним из главных механизмов, посредством которых она обеспечивает это постоянство, является регуляция перемещения (транспорта) веществ внутрь и наружу. Даже внутри клетки различные вещества распределены неравномерно, так что и здесь транспорт веществ строго регулируется. Основную роль в такой регуляции выполняют биомембраны, которые выполняют две различные функции: 1) замедляют диффузию некоторых веществ (почти не влияя на перемещение других) и 2) осуществляют активный перенос веществ против градиента концентрации внутрь клетки (накопление) или наружу (экскреция) за счет соответствующих источников энергии. Такие процессы характерны для эндогенных веществ, которые могут быть включены в естественные метаболические процессы. Однако благодаря сходству по своей химической структуре чужеродных веществ (синтетических лекарств) с эндогенными, первые также проникают через биомембраны. Но в любом случае они подлежат удалению.

При всем разнообразии строения и физико-химических свойств лекарственных веществ существует в основном два пути их проникновения в клетку: 1) через субмикроскопические заполненные водой поры, пронизывающие цитоплазму и соединяющие ее с внешней средой; 2) за счет растворения в липидах, входящих в состав мембран.

Первый из указанных выше способов проникновения свойствен молекулам водорастворимых веществ, а также ионам. Второй способ свойствен водонерастворимым органическим соединениям.

6.2.

<< | >>
Источник: Головенко М. Я.. Фізико-хімічна фармакологія: Монографія. — Одеса: Астропринт,2004. —720 с.. 2004
Помощь с написанием учебных работ

Еще по теме МЕМБРАННЫЕ СТРУКТУРЫ КЛЕТКИ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ КИНЕТИКУ ТРАНСЦЕЛЛЮЛЯРНОГО ТРАНСПОРТА:

  1. СТРУКТУРА МЕЖКЛЕТОЧНОГО КОНТАКТА, ОПРЕДЕЛЯЮЩЕГО ПАРАЦЕЛЛЮЛЯРНЫЙ ТРАНСПОРТ ВЕЩЕСТВ
  2. Редкие формы наследственных анемий, обусловленных нарушением структуры белков мембраны эритроцитов
  3. Глава 1. ОБЩАЯ СТРУКТУРА МЕТАБОЛИЗМА КЛЕТКИ
  4. ОБЩАЯ СТРУКТУРА МЕТАБОЛИЗМА КЛЕТКИ
  5. КИНЕТИКА
  6. Эритропоэз. Морфология, кинетика, функции эритроцитов
  7. активный транспорт
  8. ТРАНСПОРТ ВОДЫ
  9. Вождение транспорта при аритмиях
  10. ОТСЕКИ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ СПЕЦИФИКУ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЛЕКАРСТВА В ОРГАНИЗМЕ
  11. ЧЕМ ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ?
  12. Организация и структура первичной медико-социальной помощи городскому населению. Структура городской поликлиники
  13. НЕСЧАСТНЫЕ СЛУЧАИ НА ВОДНОМ ТРАНСПОРТЕ (V90-V94)
  14. 11.4. Повреждения рельсовым транспортом, нетипичные для железнодорожной травмы
  15. Схема комплексного изучения здоровья и факторов, его определяющих
  16. Мембраны