Интегральные и периферические белки

Интегральные белки мембраны, их функции

Интегральные и периферические белки

Клеточная мембрана — структурный элемент клетки, ограждающий ее от внешней среды. При помощи нее она взаимодействует с межклеточным пространством и является частью биологической системы.

Ее мембрана имеет особую структуру, состоящую из липидного бислоя, интегральных и полуинтегральных белков. Последние являются крупными молекулами, выполняющими различные функции.

Чаще всего они участвуют в транспортировке специальных веществ, концентрация которых по разные стороны мембраны тщательно регулируется.

Общий план строения клеточной мембраны

Плазматическая мембрана — это совокупность молекул жиров и сложных белков. Ее фосфолипиды своими гидрофильными остатками располагаются по разные стороны мембраны, образуя липидный бислой.

Но их гидрофобные участки, состоящие из остатков жирных кислот, обращены внутрь.

Это позволяет создать текучую жидко-кристаллическую структуру, которая постоянно может менять форму и находится в динамическом равновесии.

Такая особенность строения позволяет ограничить клетку от межклеточного пространства, потому мембрана в норме непроницаема для воды и всех растворенных в ней веществ.

В толщу мембраны погружены некоторые сложные интегральные белки, полуинтегральные и поверхностные молекулы.

Посредством их клетка взаимодействует с окружающим миром, поддерживая гомеостаз и образуя целостные биологические ткани.

Белки плазматической мембраны

Все белковые молекулы, которые расположены на поверхности или в толще плазматической мембраны, делятся на виды в зависимости от глубины их залегания.

Выделяют интегральные белки, пронизывающие липидный бислой, полуинтегральные, которые берут свое начало в гидрофильном участке мембраны и выходят наружу, а также поверхностные — расположенные на внешней площади мембраны. Интегральные белковые молекулы особым образом пронизывают плазмолемму и могут быть соединены с рецепторными аппаратом.

Многие такие молекулы пронизывают всю мембрану и носят название трансмембранных. Остальные заякорены в гидрофобном участке мембраны и выходят либо на внутреннюю, либо на внешнюю поверхность.

Ионные каналы клетки

Чаще всего в качестве интегральных сложных белков выступают ионные каналы. Эти структуры ответственны за активный транспорт некоторых веществ в клетку или из нее. Они состоят из нескольких белковых субъединиц и активного центра.

При воздействии определенного лиганда на активный центр, представленный специфическим набором аминокислот, происходит смена конформации ионного канала.

Такой процесс позволяет открыть или закрыть канал, тем самым запускать или прекращать активный транспорт веществ.

Некоторые ионные канала большую часть времени открыты, однако при поступлении сигнала от рецепторного белка или при присоединении специфического лиганда могут закрываться, прекращая ионный ток.

Этот принцип работы сводится к тому, что пока не получен рецепторный или гуморальный сигнал на прекращение активного транспорта некого вещества, он будет осуществляться.

Как только сигнал поступил, транспорт следует прекратить.

Большая часть интегральных белков, выполняющих функции ионных каналов, работают на запрет транспорта, пока к активному центру не присоединится специфический лиганд. Тогда произойдет активация транспорта ионов, что позволит перезарядить мембрану. Данный алгоритм работы ионных каналов характерен для клеток возбудимых тканей человека.

Типы встроенных белков

Все мембранные белки (интегральные, полуинтегральные и поверхностные) выполняют важные функции. Именно из-за особой роли в жизнедеятельности клетки они и имеют определенный тип встроенности в фосфолипидную мембрану. Некоторые белки, чаще это ионные каналы, для реализации своих функций должны полностью пресекать плазмолемму.

Тогда их называют политопическими, то есть трансмембранными. Другие же локализованы своим якорным участком в гидрофобном участке фосфолипидного бислоя, а активным центром выходят только на внутреннюю или только на внешнюю поверхность клеточной мембраны. Тогда их называют монотопическими.

Чаще они являются рецепторными молекулами, которые принимают сигнал с поверхности мембраны и передают его специальному «посреднику».

Обновление интегральных белков

Все интегральные молекулы полностью пронизывают гидрофобный участок и закрепляются в нем таким образом, что допускается их перемещение только вдоль мембраны.

Однако западение белка внутрь клетки, ровно как и самопроизвольный отрыв белковой молекулы от цитолеммы, невозможны. Существует вариант, при котором интегральные белки мембраны попадут в цитоплазму.

Он связан с пиноцитозом или фагоцитозом, то есть когда клетка захватывает твердое тело или жидкость и окружает его мембраной. Затем она втаскивается внутрь вместе с встроенными в нее белками.

Конечно, это не самый эффективный способ обмена энергией в клетке, потому как все белки, которые ранее выполняли функции рецепторов или ионных каналов, будут переварены лизосомой. Это потребует их нового синтеза, на что потратится значимая часть энергетических запасов макроэргов.

Однако в ходе «эксплуатации» молекулы ионных каналов или рецепторы часто повреждаются, вплоть до отрыва участков молекулы. Это также требует их повторного синтеза.

Потому фагоцитоз, пусть он и происходит с расщеплением собственных рецепторных молекул, является еще и способом их постоянного обновления.

Гидрофобное взаимодействие интегральных белков

Как было описано выше, интегральные белки мембраны являются сложными молекулами, которые будто застревают в цитоплазматической мембране.

В то же время они могут свободно плавать в ней, перемещаясь вдоль плазмолеммы, но не могут оторваться от нее и попасть в межклеточное пространство.

Реализуется это за счет особенностей гидрофобного взаимодействия интегральных белков с фосфолипидами мембраны.

Активные центры интегральных белков располагаются либо на внутренней, либо на внешней поверхности липидного бислоя. А тот фрагмент макромолекулы, который отвечает за плотную фиксацию, всегда располагается среди гидрофобных участков фосфолипидов. За счет взаимодействия с ними все трансмембранные белки всегда остаются в толще клеточной оболочки.

Функции интегральных макромолекул

Любой интегральный мембранный белок имеет якорный участок, расположенный среди гидрофобных остатков фосфолипидов, и активный центр.

У некоторых молекул активный центр один и располагается на внутренней или наружной поверхности мембраны. Существуют также молекулы с несколькими активными центрами.

Все это зависит от функций, которые выполняют интегральные и периферические белки. Первая их функция — это активный транспорт.

Белковые макромолекулы, которые отвечают за пропуск ионов, состоят из нескольких субъединиц и регулируют ионный ток. В норме плазматическая мембрана не может пропускать гидратированные ионы, так как по своей природе является липидом.

Наличие ионных каналов, которыми являются интегральные белки, позволяет ионам проникать в цитоплазму и перезаряжать клеточную мембрану. Это является основным механизмом возникновения мембранного потенциала клеток возбудимых тканей.

Вторая функция интегральных молекул — это рецепторная. Один липидный бислой мембраны реализует защитную функцию и полностью ограничивает клетку от внешней среды.

Однако за счет наличия рецепторных молекул, которые представлены интегральными белками, клетка может получать сигналы от окружающей среды и взаимодействовать с ней. Примером является адреналовый рецептор кардиомиоцита, белок клеточной адгезии, инсулиновый рецептор.

Особым примером рецепторного белка является бактериородопсин — особый мембранный белок, который имеется у некоторых бактерий, позволяя им реагировать на освещение.

Белки межклеточного взаимодействия

Третья группа функций интегральных белков — это реализация межклеточных контактов. Благодаря им одна клетка может присоединиться к другой, создавая этим цепь передачи информации.

По такому механизму работают нексусы — щелевые контакты между кардиомиоцитами, по которым передается сердечный ритм.

Такой же принцип работы наблюдается и у синапсов, по которым в нервных тканях передается импульс.

Посредством интегральных белков клетки могут создавать и механическую связь, что имеет важность при образовании целостной биологической ткани. Также интегральные белки могут играть роль мембранных ферментов и участвовать в передаче энергии, в том числе и нервных импульсов.

Источник: https://FB.ru/article/359925/integralnyie-belki-membranyi-ih-funktsii

Разница между интегральными и периферическими белками – 2020 – Новости

Интегральные и периферические белки

Плазменная мембрана – это биологическая мембрана, которая отделяет содержимое клетки от внешней среды. Он состоит из фосфолипидного бислоя. Плазменная мембрана служит селективно проницаемым барьером, который позволяет только определенным молекулам проходить через мембрану. Различные типы белков также встроены в плазматическую мембрану.

Интегральные и периферические белки представляют собой два типа таких мембранных белков.

Основное различие между интегральными и периферическими белками состоит в том, что интегральные белки встроены во весь бислой, тогда как периферические белки расположены на внутренней или внешней поверхности фосфолипидного бислоя .

Ключевые области покрыты

1. Что такое интегральные белки
– определение, структура, функции
2. Что такое периферические белки
– определение, структура, функции
3.

Каковы сходства между интегральными и периферическими белками
– Краткое описание общих черт
4.

В чем разница между интегральными и периферическими белками
– Сравнение основных различий

Ключевые слова: интегральные белки, гидрофобное ядро, мембранные белки, периферические белки, фосфолипидный бислой, плазменная мембрана, трансмембранный белок

Что такое интегральные белки

Интегральные белки представляют собой белки, которые постоянно прикреплены к плазматической мембране. Они проникают через фосфолипидный бислой. Следовательно, эти белки присоединяются к липидному бислою посредством гидрофобных, электростатических или нековалентных взаимодействий.

В связи с этим следует использовать детергенты для удаления цельных белков из липидного бислоя. Это разрушит гидрофобные взаимодействия всего липидного бислоя. Трансмембранные белки, которые полностью проникают в липидный бислой, являются цельными белками. Все трансмембранные белки являются цельными белками, но все цельные белки не являются трансмембранными белками.

Это означает, что некоторые интегральные белки могут частично проникать в липидный бислой.

Рисунок 1: Трансмембранный белок

Поскольку большинство интегральных белков являются трансмембранными белками, они служат мембранными транспортными белками, такими как белки-носители и белки каналов. Другие цельные белки служат рецепторами и ферментами.

Na + – K + АТФаза, ионные каналы и ворота, глюкозо-пермеаза, гормональные рецепторы, антигены гистосовместимости, некоторые ферменты цепей переноса электронов и белки щелевого соединения являются типами интегральных белков.

Что такое периферические белки

Периферические белки – это белки, которые временно прикрепляются к плазматической мембране. Это означает, что они не проникают в гидрофобное ядро ​​фосфолипидного бислоя.

Большинство периферических белков связаны с белками. Таким образом, удаление периферических белков легче, чем целостных белков. Удаление также не нарушает гидрофобные взаимодействия липидного бислоя.

Структура как интегральных, так и периферических белков показана на фиг.2 .

Рисунок 2: Интегральные и периферические белки

Большинство периферических белков служат рецепторами, антигенами и ферментами. Цитохром с в цепи переноса электронов является примером периферического белка.

Сходство между интегральными и периферическими белками

  • Как интегральные, так и периферические белки представляют собой два типа мембранных белков, которые прикрепляются к плазматической мембране.
  • Как цельные, так и периферические белки содержат гидрофильные компоненты.
  • Как цельные, так и периферические белки выполняют важные функции в клетке.

Определение

Интегральные белки: Интегральные белки – это белки, которые постоянно прикреплены к плазматической мембране.

Периферийные белки. Периферические белки – это белки, которые временно прикрепляются к плазматической мембране.

Альтернативные имена

Интегральные белки: Интегральные белки называются внутренними белками.

Периферийные белки: периферические белки называются внешними белками.

Место расположения

Интегральные белки: Интегральные белки встраиваются во всю мембрану.

Периферические белки: периферические белки расположены на внутренней или внешней поверхности фосфолипидного бислоя.

Взаимодействие с гидрофобным ядром липидного бислоя

Интегральные белки: Интегральные белки тесно взаимодействуют с гидрофобным ядром липидного бислоя.

Периферийные белки: периферические белки меньше взаимодействуют с гидрофобным ядром липидного бислоя.

Типы взаимодействий с липидным бислоем

Интегральные белки. Интегральные белки связываются с липидным бислоем посредством гидрофобных, электростатических или нековалентных взаимодействий.

Периферические белки: периферические белки на внутренней поверхности липидного бислоя удерживаются цитоскелетом.

Составная часть мембранного белка

Интегральные белки: Интегральные белки составляют 70% всех мембранных белков.

Периферические белки: периферические белки составляют 30% от общего количества мембранных белков.

Гидрофильные / Гидрофобный

Интегральные белки. Интегральные белки содержат как гидрофильные, так и гидрофобные части.

Периферийные белки: периферические белки содержат гидрофильные части.

функция

Интегральные белки: Интегральные белки служат белками-носителями, канальными белками и ферментами.

Периферийные белки: периферические белки служат рецепторами и поверхностными антигенами.

Удаление белка

Интегральные белки: моющие средства должны быть использованы для удаления целостных белков из плазматической мембраны.

Периферические белки: разбавленные солевые растворы могут быть использованы для удаления периферических белков из плазматической мембраны.

Примеры

Интегральные белки. Гликофорин, родопсин и NADH-дегидрогеназа являются примерами интегральных белков.

Периферические белки. Митохондриальный цитохром с и эритроцитарный спектр являются примерами периферических белков.

Вывод

Интегральные и периферические белки представляют собой два типа мембранных белков в фосфолипидном бислое.

Интегральные белки проникают в гидрофобное ядро ​​липидного бислоя, тогда как периферические белки прикрепляются к внутриклеточной или внеклеточной поверхности липидного бислоя. Трансмембранные белки представляют собой тип интегральных белков.

Основное различие между интегральным и периферическим белками заключается в проницаемости гидрофобного ядра липидного бислоя.

Ссылка:

1. Лодиш, Харви. «Мембранные белки». Молекулярно-клеточная биология. 4-е издание., Национальная медицинская библиотека США, 1 января 1970 г., доступно здесь. 2. «Интегральные мембранные белки». Интегральные мембранные белки, доступны здесь.

3. «Белок периферической мембраны». Белок периферической мембраны, доступен здесь.

Изображение предоставлено:

1. «Трансмембранный рецептор» Муагип (доклад) (CC BY-SA 3.0) через Викисклад Commons
2. «Мембранный белок». Meng-jou wu, англ. Wikibooks – Перенесен из en.wikibooks в Commons Adrignola (Public Domain) через Commons Wikimedia

Источник: https://ru.betweenmates.com/difference-between-integral

Ваш лекарь
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: