2015.02.10

1

Lstels biologija2-3 paskaitos

Lstels membranos, j struktros ypatybsir funkcijos. Mediag transportas permembranas. Pasyvus ir aktyvustransportas jo reikm lstelei.

Apsaugin, skiria lstels vidin dal nuo iorins aplinkos. Transporto, valdo mediag perna pro membran: lstel ir i lstels

Atrankiai pralaidi - vienos mediagos gali pereiti membranas lengviau negu kitos

Signalin, lemia lsteli bendravim sveik su kitomis lstelmis ir atsak iorinius signalus (hormonus, citokinus, augimo veiksnius ir pan.)

Energijos transformacijos

Pagrindins lstels membran funkcijos

Plazmin membranaVidulstelins membranos

Lstels membranos

Plazmins membranos funkcijos:1. Atriboja lstel nuo aplinkos2. Prie jos tvirtinasi citoskeletas

lstels griauiai (nuo to priklauso lstels forma ir judjimas)

3. Reguliuoja mediag apykait4. Dalyvauja vairi mediag transporte

(reguliuoja jon ir makromolekuli patekim lstel ir iskyrim i jos)

5. Sudaro vairias larplstelines jungtis

Vidulstelins membranos, bdingos lstels organelms. Nuo plazmins membranos jos skiriasi tuo, kad1. Yra plonesns2. Nesudaro lstels pavirini

struktr3. Nra glikokalikso4. Atskiria organeli vidin dal nuo

citozolio

Prokariotai turi tik plazmin membran, eukariotai ir plazmin membran ir vidines membranas

2015.02.10

2

Struktra

Lipid dvisluoksnis(fosfolipidai, glikolipidai ir cholesterolis)

Baltymai (transmembraniniai ir periferiniai)

Angliavandeniai sudaro glikokaliks

(proteoglikanai, glikoproteinai)

Lipid dvisluoksnis

2015.02.10

3

Svarbiausi membran lipidai

4 tip:

FosfatildicholinasSfingomielinas, CholesterolisGlikolipidai

Sudaryti ihidrofilins galvos,

ir dviej hidrofobini uodegli

Teigiamai arba neigiamai krauti

Nepolins grups priveria gretimas vandens molekulesreorganizuotis tinklin erdv aplink hidrofobines molekuls.Ampifatiniai lipidai pasiymi dviem prieingom jgom, kaihidrofilin dalis (galva) traukia vanden, o hidrofobin uodegavengia vandens, ir ieko bendro ryio su kitom hidrofobinmmolekulm.

ios prietaringos jgos, formuoja lstels membranosdvisluoksnio struktr ir paslankum.

Filip-flop judjimas

Vandenin aplinka esanti lstels viduje ir iorje apsaugo lstels membranos lipidus nuo dvisluoksnio suirimo, bet nesustabdo i molekuli judjimo, t.y. sukimosi apie savo a, tuomet jos keiiasi vietomis viena su kita ir juda onus. Tai aikinama skystamozaikiu modeliu, kai membrana tampa panai dvimat lipidin skyst, i savyb suteikia membranai vientisum. Taiau lipidai kit dvisluoksns membranos pus perina labai ltai, todl toks judjimas vadinamas filip-flop judjimu.

2015.02.10

4

Membran fizins savybs

Vienos i svarbesni membranos fizini savybi membranos klampumas ir minktumas, nuo kurio priklauso baltym ir lipid judrumas membranoje. Kuo membrana minktesn (takesn), tuo molekuls lengviau sveikauja ir atlieka biologines funkcijas. Tuo tarpu, kuo didesnis membranos klampumas tuo didesn mediag pernaa ir didesnis membranini ferment aktyvumas

Kita labai svarbi membran savyb yra lipidisidstymo membranoje asimetrija.

Lipid isidstymo asimetrija

Asimetrikumas lemia dviej membranos paviri savybi (elektrostatinio krvio) skirtumus

Sintez

Beveik vis eukariot naujlsteli membran sintezvyksta endoplazminiotinklo, Goldio kompleksomembranose. Susiformuojamaos pslels, kuriosvliau traukiamosplazmins membranos.

2015.02.10

5

Baltym funkcijos ir isidstymas membranoje

Membraniniai baltymai, jonus per lipid dvisluoksn transportuoja tam tikras maistines mediagas, metabolitus, jie taip pat atlieka ir daug kit funkcij pvz. kai kurie tvirtina lstels membran i abiej pusi makromolekulm. Kiti veikia kaip receptoriai, aptikdami cheminius signalus lstels aplinkoje ir perteikdami juos lstels vid, o dar kiti veikia kaip fermentai katalizuodami tam tikras reakcijas. Todl pagal biologin reikm membranos baltymai skirstomi fermentinius, struktrinius, linkerius ir receptorinius.

Baltym funkcijos ir isidstymas membranoje

Struktriniai baltymais atsivelgiant j isidstym membranoje, baltymai galibti skirstomi pavirinius, periferinius, transmembraninius ir (integraliuosius).Integraliniai baltymai prisijungia prie mikrosileli ir mikrovamzdeli esanicitoplazmoje. Visi membraniniai baltymai turi unikal isidstym lipiddvisluoksnyje, o tai yra labai svarbi j funkcij. Pvz. dl transmembraninibaltym receptori, baltymo dalis, kuri gauna signal i aplinkos turi bti lstels(membranos) iorje, o dalis per kuri eina iilgai signalas turi bti citozolyje.

Paviriniai

2015.02.10

6

Integralini baltym topologija

Integraliniai: Hidrofobiniais

segmentais sveikauja su membranos hidrofobiniu sluoksniu;

Sunkiai paalinami nuo membranos;

Itirpinus membranos lipidus, netenka natyvios tretinsstruktros

Periferiniai baltymai gali bti sujungti joniniu ryiu su lipidais arba su kitais baltymais

Periferiniai:lengvai paalinami nuo membranos;Isidst membranos iorje;

Sujungti elektrostatiniuryiu su membranos lipidais arba kitais baltymais;Nra hidrofobinssveikos su vidiniu membranos sluoksniu

Baltymai veriantys lipidin dvisluoksn

2015.02.10

7

Lstels dangalasLstels membrana savaime yra labai plona ir trapi. Todl daugumos lsteli membranos yra sustiprintos ir palaikomos baltymini sistem, pritvirtint prie membranos transmembranini baltym. Lstels, forma ir mechanins plazmins membranos savybs yra nustatomos pagal tinklins pluotini baltym, vadinam lstels dangalu savybes.

mogaus raudonj kraujo lsteli dangalas yra palyginti paprastas ir taisyklingos struktros ir tai yra iki iol geriausiai inagrintas lsteli dangalas. Raudonieji kraujo kneliai yra mai ir plokios formos.

Pagrindinis j dangalo komponentas yra baltymas spektrinas, ilgas, plonas, lankstus apie 100 nm ilgio jis sutvirtina plazmin membran ir palaiko lstels form. Spektrino tinklas prie membranos prisitvirtina per vidinius prisitvirtinamuosius baltymus, kurie nukreipia spektrin konkretiems transmembraniniams baltymams.

Baltymai juda plazminje membranoje

Lipidiniame skystis dvisluoksnujelaisvai juda t.y. plaukioja baltymai.i savyb buvo itirta lyginant pelslstel su mogaus lstele kaisusidar dvigubo dydio hibridinlstel ir tada stebtas pels irmogaus plazmins membranosbaltym pasiskirstymas.

I pirmo vilgsnio pels ir mogaus baltymai suformuojanauj hibridin lstel, taiau jau per pusvaland du rinkiniaibaltym; tolygiai sumaio per vis lstels paviri.

GlikokaliksasGlikoproteinai, proteoglikanai ir glikolipidai yra isidst uplazmins membranos pusje, kur suformuoja angliavandeni dangal, vadinam glikokaliksu. is dangalas apima lipid dvisluoksn, ir padeda apsaugoti lsteli paviri nuo mechaninio ir cheminio poveikio.

Glikokaliksas suteikia lstels membranoms asimetrikumo lengvai adsorbuoja vanden ir sudaro klamp paviri bei padeda gretimoms giminingoms lstelms suartti (adhezija) ir atpainti svetimas lsteles.

2015.02.10

8

Neutrofil glikokalik atpasta kraujagysli endotelio baltymai

Glikokaliksas taip pat dalyvauja organizmo atsake infekcij, pvz grdtj leukocit (neutrofil)glikokaliks atpasta kraujagysli endotelio baltymai(lektinai). is atpainimas leidia neutrofilams laikytisariau lstels sienels ir judti pslelmis infekuot paskirties viet ir taip paalinti bakterijas iaudini.

Pernaa per lstels membranas

Pasyvi pernaaNereikia energijos, molekuls juda i didesns koncentracijos maesn

Difuzija

Palengvinta difuzija

Osmosas

2015.02.10

9

Difuzija pro lstels membranmaistasSacharidai, baltymaiamino rgtyslipidaidruskos, O2, H2O

produktaiamonisdruskosCO2H2O Kt.

I

Difuzija Savaiminis mediagos daleli judjimas i erdvs, kurioje yra

didesn koncentracija erdv, kurioje koncentracija maesn

Palengvinta difuzija

outside of cell

inside of cell

Glucose molecules

Pro plazmin membran , jonams pereiti padeda specials baltymai-neikliai ir kanalo baltymai.

Palengvintos pernaos bdu i kraujo audini lsteles patenka monosacharidai (gliukoz, fruktoz) ir amino rgtys.

Osmoz yra vandens difuzija

Per pusiau laidias membranas vanduo savaime difunduoja i i viet, kuriose yra didesne vandens koncentracija vietas, kuriose ji yra maesn

2015.02.10

10

Osmozs krypt lemia tirpal koncentracija

Hipotoninis tirpalas Tirpalas turi maiau itirpusi mediag,

daugiau vandens, nei kad yra lstels viduje.

Rezultatas: Vanduo nuolat difunduoja lstels vidLstels isipuia ir gali sprogti, hemoliz.Hemoliz raudonj kraujo kneli plyimas hipotoniniame tirpale

Osmozs krypt lemia tirpal koncentracija

Hipertoninis tirpalas Tirpalas turi daugiau itirpusi mediag,

maiau vandens, nei lstels viduje

Rezultatas: Vanduo juda, i lstels. Lstel ima traukis, pvz. plazmolizPlazmoliz reikinys, kurio metu augalin lstel netenka vandens

traukiasi

Osmozs krypt lemia tirpal koncentracija

Izotoninis tirpalas Itirpusi mediag ir vandens kiekis lstels

viduje ir iorje yra vienodas

Rezultatas: Vanduo juda abiem kryptimis vienodai, lstel ilieka to paties dydio. (Dinamin pusiausvyra)

2015.02.10

11

Lsteli ilikimas priklauso nuo vandens judjimo pusiausvyros

Hipertoninis vanduo Izotoninis vanduo Hipotoninis vanduo

Aktyvi pernaa Molekuls perneamos

prie koncentracijos gradient

Baltym siurbliaipump

Btina energija = ATP arba kit jon gradientas

maa

didel

Aktyviosios pernaos bdai

1. Vieno jono arba junginio kai neiklis pro membran pernea tik vien jungin.

2. Priein pernaa - kai neiklis keiia vidulstelinjungin arba jon iorin jungin arba jon.3. Konjuguotoji pernaa kai neiklis pernea jungin arba jon kartu su kitu jonu arba junginiu.

2015.02.10

12

Na+K+ siurblio centro sandaraRamybs metu, vyksta pasyvus, jon judjimas i lstels, o Na+

jon lstel, veikiant j elektrovaros jgoms. Transmembraninis i jon koncentracijos skirtumas pradt mati, jei neveikt membranos Na+ K+ jon siurblys. ie jonai perneami prie koncentracijos gradient, todl Na+ - K+ jon siurblys naudoja lstels andenozintrifosfato (ATP) hidrolizs energij, todl kartais dar vadinamas Na + - K + ATfaze. J sudaro baltym molekuls, kuriose iskiraimi keli subvienetai spiral ir klosts.

Na+ - K+ siurblys (Na+ - K+ ATP-az)

Na + - K + siurblys atkuria membranos potencial.

Egzistuoja visose lstelse.

2 K+ jonai keiiamasi su 3 Na+ jonais.

Ca2+ siurblys (Ca2+ ATP-az)

Ca2+ siurblio ir Na+ -K+ siurblio veikimo mechanizmas panaus.

Ca2+ siurblys veikia plazmines ir endoplazminiotinklo membranose.

Ca2+ siurblys nea Ca2+ jonus prie j koncentracijos gradiento krypt. t.y. i citoplazmos lstels ior ar vidin endoplazminio tinklo ertm.

Ca2+ siurblys svarbus jon pasisavinimui i maisto ar alinimui i organizmo.

2015.02.10

13

Na + - Ca2+ priein pernaa

traukia 3Na+jonus mainais istumia 3Ca2+jonus.

Na + gradientatkuria Na+ -K +siurblys, panaudodamasATP energij

ABC neikliai (angl. ATP binding cassette) Tai ATP skaidantys pernaos baltymai arba pernaos ATP-

azs , kuri aptinkama ir eukariot ir prokariot lstelse. J struktra labai vairi, bet visose yra beveik vienodas ATP

prijungiantis domenas

Pirmasis ABC neiklis buvo aptiktas mogaus lstelse, piktybiniuose augliuose , kuri neveik vaistai nuo vio. Ir pavadintas MDR (multidrugresistance protein) baltymu. Piktybiniai augliai buvo atspars vaistams todl, kad j lsteli plazminje membranoje buvo didelis kiekis io neiklio, ir neleisdavo vaistams nuo vio patekti lstels vid.

ABC neikliai (angl. ATP binding cassette)

Prokariotinse lstelse ABC neikliai gali padti perneti arba paalinti mediagas pro plazmin membran

Eukariotinse lstelse ABC neikliai pernea vairius junginius pro plazmin membran ir vidulstelinesmembranas

2015.02.10

14

Neikli tipai

Pirminiai, kai pernaos metu panaudoja energij tik tam tikro junginio ar jono pernaai.

Antriniai, kai pernaos metu tam tikram junginiui perneti pro membran, energijos tiesiogiai nenaudoja, taiau energija buvo panaudota sudaryti jon gradientui, tam kad jonas ar junginys bt pernetas

Tretiniai, reikalingi stambi molekuli pernaai t.y. dipeptid, tripeptid rezorbcijai plonose arnose.

Jon kanalaiKanalo baltymai, kuriuos sudaro ilgos grandins

polipeptidai, kurie daug kart veria membran.Kanal baltym aptinkama vis tip lstelse.

Be baltymini kanal lstelje aptinkama ir atrankiai laidi kanal, kurie laids tik tam tikriems jonas. ie kanalai vadinami jon kanalais.Pro jon kanalus lstel patenka Na+, K+, Ca2+ ir Cl-jonai.

Jon kanalai

2015.02.10

15

Egzocitoz, endocitoz Endocitoz ( lstel)

Stambiamolekulinijungini kompleks patekimas lstel

Yra 2 tip: Fagocitoz ir Pinocitoz

Egzocitoz (i lstels)Jungini iskyrimas i lstels. Iskiriamos sekrecins pslels, kurios susilieja su plazmine membrana ir isiskiria tarplstelin terp.

Fagocitoz

Aktyvus proceas, kurio metu lstel ryja standias mediag daleles, kurias vliau lizosom hidroliziniai fermentai suskaldo.

Daugialsiuose organizmuose, lstel atlieka gynybin funkcij, vienalsiuose - mitybin

Pinocitoz

Proceas, kai lstel geria skystas mediagas. Pinocitozs metu, plazmin membrana adsorbuoja tik tam tikras mediagas.

Adsorbcijos vietoje, kartu su adsorbuota mediaga linksta lstels vid ir atitrksta pinocitozins pslels pavidalu nuo lstels paviriaus.

2015.02.10

16

Egzocitoz Goldio komplekse susidariusios sekrecins

pslels susilieja su lstels plazmine membrana, j turinys isiskiria tarplstelin terp vliau krauj.

Sekrecins pslels pernea lstelje susitetintus baltymus ir junginiusSusintetint jungini iskyrimas gali btiKonstitucinis ir reguliuojamasis

Reguliuojamasis ir konstitucinis jungini iskyrimas i lstels

https://www.youtube.com/watch?x-yt-ts=1422503916&v=svAAiKsJa-Y&x-yt-cl=85027636