Poruszają one takie zagadnienia jak: cechy fizyko-chemiczne wodnych zawiesin lipidów polarnych, płynność błon, model płynnej mozaiki opisujący ogólną organizację błon biologicznych, "tratwy" i ich znaczenie fizjologiczne wraz z charakterystyką, powstawanie oraz utrzymanie asymetrii lipidów błon komórkowych, efekt hydrofobowy, a także ATPazy błonowe.
Niektóre cechy fizyko-chemiczne wodnych zawiesin lipidów polarnych. Ciekłe kryształy Niektóre metody badawcze. Lipidy błonowe tworzą w wodzie dwuwarstwy. Lipidy błonowe to cząsteczki o dwóch biegunach: części hydrofilowej ("lubiącej wodę")- tzw. GŁOWY i części hydrofobowej, którą tworzą 1 lub 2 tzw. OGONY WĘGLOWODOROWE ("nienawidzące wody") w błonie najliczniej występują FOSFOLIPIDY (ich hydrofilowa głowa związana jest z resztą cząsteczki przez grupę fosforanową Najczęstszym fosfolipidem jest fosfatydylocholina (hydrofilowa głowa to mała cząsteczka choliny złączona z fosforanem, a ogony hydrofobowe to 2 łańcuchy węglowodorowe. Lipidy są, więc amfipatyczne, czyli mają właściwości hydrofilowe, jak i hydrofobowe. Cząsteczki hydrofilowe rozpuszczają się łatwo w wodzie, bo mają spolaryzowane atomy lub grupy polarne (grupy o nierówno rozmieszczonych ładunkach dodatnich i ujemnych), które mogą tworzyć wiązania elektrostatyczne lub wodorowe z cząsteczkami wody. Cząsteczki hydrofobowe są w wodzie nierozpuszczalne, nie zawierają spolaryzowanych atomów i grup polarnych, nie tworzą wiązań z cząsteczkami wody, ale zawarte w tych cząsteczkach atomy zmuszają cząsteczki wody do zorganizowania się wokół cząsteczki hydrofobowej, tworząc strukturę klatki. Struktura ta jest bardziej uporządkowana i wymaga dostarczenia energii, ale ten wydatek jest zminimalizowany, jeśli cząsteczki hydrofobowe zgrupują się razem. Dlatego np. cząsteczki całkowicie hydrofobowe, jak tłuszcze w tłuszczowych komórkach zwierząt i oleje w nasionach roślin w wodzie skupiają się w pojedynczą wielką kroplę. Natomiast cząsteczki amfipatyczne np.fosfolipidy podlegają sprzecznym siłom: hydrofilowa głowa przyciągana jest przez wodę, a hydrofobowe ogony unikają wody. Konflikt ten jest rozwiązany przez tworzenie dwuwarstwy lipidowej-najkorzystniejszej energetycznie. Hydrofilowe głowy są zwrócone ku wodzie, hydrofobowe ogony leżą we wnętrzu dwuwarstwy, która ma też zdolność do samozasklepiania się (zakaz istnienia otwartych krawędzi). Dwuwarstwa lipidowa wykazuje płynność. Cząsteczki przemieszczają się i wymieniają miejscami w obrębie płaszczyzny dwuwarstwy. Fosfolipidy są podatne na wyginanie, rotację, rzadko wyst. ruchy flip-flop. Płynność dwuwarstwy w danej temperaturze zależy od rodzaju fosfolipidów ją budujących (od charakteru ich ogonów węglowodorowych). Im ściślej i bardziej regularne upakowanie ogonów, tym mniejsza płynność, większa lepkość. Ponadto krótsze łańcuchy zmniejszają skłonność węglowodorowych ogonów do oddziaływania ze sobą przez pozwiększają płynność. Zwykle tylko 1 z 2 ogonów jest węglowodorem nienasyconym ( podwójne wiązania). Każde podwójne wiązanie w nienasyconym węglowodorze wytwarza małe zgięcie hydrofobowego ogona, co utrudnia upakowanie ogona względem innych i dwuwarstwa jest bardziej płynna, ( gdy zawiera więcej nienasyconych łańcuchów węglowodorowych; w komórkach zwierzęcych to cholesterol usztywnia dwuwarstwę). Płynność umożliwia szybką dyfuzję białek błonowych w dwuwarstwie i ich wzajemne oddziaływanie; umożliwia fuzję błon ze sobą i wymieszanie ich cząsteczek. Fosfolipidy i glikolipidy są umieszczone asymetrycz
(…)
… obszerny rdzeń steroidowy z grupą hydroksylową na jednym końcu i elastycznym ogonem węglowodorowym na drugim końcu. Cholesterol wbudowuje się w dwuwarstwy swą długą osią, prostopadle do płaszczyzny błony i usztywnia ją. Grupa hydroksylowa cholesterolu wiąże się wiązaniem wodorowym z karboksylowym atomem tlenu polarnej grupy głowy fosfolipidu, natomiast węglowodorowy ogon cholesterolu umieszczony…
… błony, mogą występować w uporządkowanym stanie stałym (żel krystaliczny) lub w słabo uporządkowanym stanie płynnym (ciekły kryształ). W stanie uporządkowanym, wszystkie wiązania C-C mają konformację trans, natomiast w stanie słabo uporządkowanym, pewne z nich są w konformacji „gauche”. Przejście ze sztywnego stanu uporządkowanego (całkowicie trans) do stanu płynnego (częściowo „gauche”) zachodzi…
… przyjmują postać żelu krystalicznego (układ w którym ruchliwość
w błonie jest ograniczona),
drugi stan to stan ciekłego kryształu (lipidy są ruchliwe tak jak w cieczy tylko, że w dwóch wymiarach: płaszczyzna X i Y) - jest to stan naturalny dla lipidów błonowych
Różnica między tymi fazami sprowadza się do różnic chemicznej konformacji łańcuchów tłuszczowych :
żel - konformacja całkowicie trans, żel krystaliczny
ciekły kryształ- konformacja cis
obecność nasyconych reszt kwasów tłuszczowych sprzyja zachowaniu stanu stałego (sztywnego), ponieważ ich wyprostowane łańcuchy węglowodorowe mają duże możliwości oddziaływania ze sobą,
wiązanie podwójne cis powoduje wygięcie łańcucha węglowodorowego, które przeszkadza w ścisłym upakowaniu łańcuchów kwasów tłuszczowych, przez co wartość Tm zostaje obniżona,
długość…
… w chloroplastach. Syntetyzują ATP kosztem energii elektrochemicznego gradientu protonowego zaistniałego w poprzek tych błon biologicznych.
ATPazy Typu V Występują w błonach wakuoli grzybów i roślin wyższych (V jak vacuole). ATPazy tego typu występują w błonach różnych organelli wewnątrz komórkowych np. w błonach lizosomów, pęcherzyków klatrynowych, w cysternach aparatu Golgiego, pęcherzyków synaptycznych. Enzymy te katalizują transport protonów z cytoplazmy komórki do wnętrza tych organelli. Wytworzony w ten sposób elektrochemiczny gradient protonów stanowi źródło energii dla innych procesów czynnego transportu zachodzących w błonach organelli wewnątrzkomórkowych np. dla transportu i gromadzenia katecholamin w granulach chromafinowych czy acetylocholiny w pęcherzykach synaptycznych. Podobnie jak ATPazy typu F…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)