04.03.2009, wykład nr 2., - Budowa i funkcje błony komórkowej oraz
transport przez błony.
Budowa i funkcje błony komórkowej oraz transport przez błony
Cechy błony komórkowej :
" grubość ok. 5-7 nm
" cienka i delikatna
" elastyczna model płynnej mozaiki
" półprzepuszczalna- dwie warstwy lipidów stanowią istotę struktury błony i działają
jako bariera półprzepuszczalna
Przepuszczalność błony komórkowej. Im mniejsza cząsteczka i mniej polarna tym szybciej
dyfunduje (woda i małe cząsteczki niepolarne- na drodze prostej dyfuzji). Jony, cukry
aminokwasy itp. przenoszone przez wyspecjalizowane błonowe białka transportowe.
Funkcje błony komórkowej:
" Regulują transport wybranych substancji z i do komórki
" ReagujÄ… na bodz
ce chemiczne, termiczne i mechaniczne
" pełnią funkcję enzymatyczne, katalizując różne reakcje metaboliczne
" Utrzymują równowagę między cieśnieniem osmotycznym wewnątrz i na zewnątrz
komórki,
" Ruch komórki decyduje o kształcie komórki
" Chronią komórkę przed działaniem czynników chemicznych i fizycznych, a także
przed wnikaniem obcych czynników.
Składniki błon- głównie lipidy i białka a także węglowodany
" lipidy błonowe zbudowane z hydrofilowej głowy i hydrofobowego ogona (cząsteczki
amifipatyczne)
" najliczniejsze to fosfolipidy- w których hydrofilowa głowa z resztą cząsteczki
połączona jest grupą fosforanową (fosfatydlocholina)
Fosfolipidy błonowe:
" fosfatydylocholina
" Fosfatydyloloserna
" Fosfatydyloloinozytol
" Fosfatydyloetanloamina
" Sfingomielina
Ruchliwość fosfolipidów.
" Dyfuzja boczna kiedy mogą się przemieszcza w obrębie jednej warstwy
" Rotacja
" Zjawisko flip-flop przeskok z jednej warstwy do drugiej, zachodzi rzadko
Płynność dwuwarstwy lipidowej zależy od:
" rodzaju ogona węglowodorowego fosfolipidu
" długość - stopień nienasycenia
- dwuwarstwa jest tym bardziej płynna im więcej zawiera nienasyconych łańcuchów
węglowodorowych
- im ściślejsze i bardziej regularne jest upakowanie ogonów tym jest ona bardziej lepka i
mniej płynna
" obecności cholesterolu w komórkach zwierzęcych( sztywne cząsteczki steroidu
wypełniają wolną przestrzeń pomiędzy fosfolipidami)
Płynność błony dla komórkowej jest ważną cechą:
" umożliwia szybką dyfuzję białek błonowych w dwuwarstwie lipoidowej i ich wzajemne
oddziaływanie np. w sygnalizacji komórkowej
" Dzięki płynności możliwe jest dyfuzyjne rozprowadzenie lipidów i białek błonowych z
miejsc, w których są one po swojej syntezie wbudowywane do miejsc w których są one po
swojej syntezie wbudowywane do innych obszarów komórki
" Umożliwia fuzję błon ze sobą i wymieszanie ich cząsteczek- to przy podziale komórki
zapewnia równomierne rozdzielenie tworzących błonę cząsteczek pomiędzy komórki
potomne
Cholesterol (10%)- należy do steroidów, jego rola to uszczelnienie błony w komórce zwierząt.
Modeluje on płynność błony, brak go u roślin, drożdży i bakterii.
Asymetryczna dwuwarstwa lipidowa- glikolipidy występują tylko w poza cytozolowej części
błony, cholesterol jest rozmieszczony prawie równomiernie w obu warstwach.
Asymetria lipidów ma swój początek w miejscu ich powstawania:
" nowe cząsteczki są syntetyzowane w kom. Przez enzymy błonowe ( których strukturami
są kw. tłuszczowe dostępne w jednej z monowarstw)  zostają one w monowarstwie.
- następnie, aby błona mogła rosnąć jako całość- odpowiednia część cząsteczek zostaje
przeniesiona do drugiej monowarstwy (flipazy- enzymy katalizujÄ…ce przemieszczanie)
Białka błonowe- 25-75% (u zwierząt- ok. 50% masy większości błon), jest ich znacznie więcej w
błonach struktur aktywnych metabolicznie, większość funkcji błony pełniona jest przez białka.
Białka transportowe, białka łączące, receptory, enzymy
Klasyfikacja Przykład Funkcja
białek
Białka Pompa Na+ Wypompowuje z komórki Na+
transportujÄ…ce i wprowadza jon K+
Wiąże wewnątrzkomórkowo
Białka wiążące Integryny
filamenty aktynowe z białkami
substancji zewnątrzkomórkowej
Wiąże adrenalinę i wytwarza
Receptory Receptor adrenaliny
sygnał regulujący metabolizm
komórki
Enzymy Cyklaza adenylenowa Katalizuje wytwarzanie
cyklicznego ATP
Sposoby wiązania białek z dwuwarstwą lipidową- białka transbłonowe mogą formować albo ą
helisy albo zamkniÄ™tÄ… strukturÄ™ ². Pewne z nich Å‚Ä…czÄ… siÄ™ poprzez wiÄ…zania kowalencyjne
przyłączenie lipidu lub samego łańcuch węglowodorowego lub poprzez słabe niekowalencyjne
wiązanie z innymi białkami.
" Każde białko błonowe- ma w błonie niepowtarzalną orientacje- jest ona konsekwencją
sposobu w jaki białko jest syntetyzowane i wprowadzane do błony.
" białko transportowe wystawia do cytozolu zawszę tą samą domenę- mogą być uwolnione
z błon tylko w drodze rozerwania dwuwarstwy lipidowej przez detergenty- są to
integralne białka błonowe
" białka błonowe peryferyczne- można je uwolnić z błon poprzez zastosowanie łagodnych
procedur ekstrakcji- zrywają one oddziaływania białko-białko nie naruszając przy tym
dwuwarstwy lipidowej
Węglowodany błon:
" stanowiÄ… 2- 10%
" występują głownie jako oligosacharydy związane kowalencyjnie z białkami
(glikoproteiny), z lipidami błon (glikolipidy)
" występują tylko na zewnątrz powierzchni błony jako monosacharydy, galaktoza, glukoza,
galaktozamina, glukozoamina, kwas sialowy
" kwas sialowy odpowiedzialny jest za ujemy ładunek elektryczny powierzchni komórki
" węglowodany odgrywają swoistą rolę w rozpoznawaniu innych komórek przez wiązanie
się ze swoistymi białkami ich powierzchni.
Glikokaliks  zbudowany jest z bocznych łańcuchów oligosacharydowych przyłączonych do
glikolipidów, glikoprotein błonowych, a także łańcuchów polisacharydowych włączonych w
proteoglikony błonowe; w jej skład mogą także wchodzić glikoproteiny i proteoglikony
wydzielone przez komórkę i zwrotne zaabsorbowane na jej powierzchni.
Glikokaliks:
" ochrona powierzchni kom. przed uszkodzeniami mechanicznymi i chemicznymi
" oligosacharydy i polisacharydy wchłaniają wodę- zapewnia to śliskość powierzchni kom.
(m.in. zapobiega zlepianiu siÄ™ krwinek)
" odgrywają rolę we wzajemnym rozpoznawaniu się komórek (np. kom. jajowej przez
plemnik)
" jak również w adhezji
Rodzaje transportu przez błony: Transport bierny( dyfuzja), transport lub dyfuzja ułatwiona,
transport aktywny, endo i egzocytoza.
Transport, dyfuzja bierna- ruch cząsteczek zgodnie z gradientem stężeń (od wyższego do
niższego):
" nie wymaga nakładu energii
" przykład transportowanych cząsteczek: tlen, CO , H O, węglowodory, mocznik, etanol,
2 2
glicerol
" szybkość cząst. Nienaładowanych zależy od różnicy stężeń
" naładowanych od różnicy stężeń i ładunku elektrycznego.
Transport ułatwiony odbywa się przez: śródbłonowe białka nośnikowe ( przenośnik), kanały ( białka
kanałowe)
Śródbłonowe białka nośnikowe:
" cz. białka śródbłonkowego podobne są do enzymów,
" wiąże się przejściowo z substratem i transportują go przez błonę zgodnie z gradientem stężeń
" cząsteczka białka transportującego ulega zmianie konformacji- zmiany te powodują
naprzemienne  otwieranie się cz. Białka nośnikowego
Śródbłonowe białka transportowe:
" białka uniportalne- transportujące jeden rodzaj jonów lub cząsteczek w jednym kierunku
" białka symportalne- transportujące jednocześnie jony i cząsteczki w tym samym kierunku
" białka antyportalne- transportujące jony i cząsteczki, jony w jednym kierunku, a cząsteczki w
przeciwnym.
Białka kanałowe:
" mogą być otwarte stale, lub zamknięte i otwierać się tylko czasowo
" otwarte przepuszczają jony i cząsteczki zgodnie z gradientem stężeń i gradientem
elektrochemicznym
" przejściowe otwieranie kanalików białkowych może dokonywać się przez: związanie ligandu
(np. neromediator? ), zmianę ładunku elektrycznego błony
Odmianą białek kanałowych są połączenia typu neksus ( synapsy elektryczne).