Лекция 2 Строение и функции цитоплазматической мембраны (ЦПМ)

О.В.
СПбГУ
2018

ЦПМ - полифункциональная структура
4. Регуляция осмотического давления
5. Энергетическая функция

ЦПМ 6. Транспортная функция ЦПМ (перенос веществ через ЦПМ)
7. Секреция – выделение веществ через ЦПМ
8. Сенсорная функция ЦПМ

и мезосомы)
3. Цитоплазма
В ней: нуклеоид,
рибосомы, включения

билипидная универсальная
структура - физиологически активное
образование,
высокоселективный барьер.

Жизнеспособность бактерий обусловлена

свойствами ЦПМ:
1. Текучесть – белки способны свободно перемещаться в толще мембраны.
2. Флексибильность - способность менять форму, изгибаться.
3. Стабильность - за счет ионов Ca2+ и Mg2+.

липидов:
а — гидрофильная «голова» и б — гидрофобный

«хвост» образованы двумя слоями фосфолипидов (ФЛ),
холестерины отсутствуют.
2 — молекулы белков:
Расположение: в — интегральное; г — периферическое;
д — поверхностное.

с помощью варьирования жирнокислотного состава фосфолипидов при изменении Т°.
бактерии

способны изменять насыщенность жирных кислот (ЖК) ЦПМ двойными связями.
ЦПМ должна находиться в подвижном состоянии, чтобы активно реагировать на изменение Т°.
Подвижное состояние ЦПМ обеспечивает широкие Т° границы их существования. Т° плавления ЖК определяет Т° границы существования бактерий.

ферменты).


5 групп функций ЦПМ:
Регуляция осмотического
давления - главный осмотический барьер.
Энергетическая

функция.
Транспортная функция.
Сенсорная функция.
Регуляция деления бактериальной клетки.

затраты энергии).
Облегченная диффузия –
по градиенту концентрации
(не требует затраты энергии).
Активный

транспорт –
с участием специфических
транспортных белков
пермеаз (требуется энергия).

сила (ПДС) возникает:
в результате дыхания,
источником ПДС может быть энергия света.
ПДС

складывается за счет:
электрического мембранного потенциала,
разности рН между наружной и внутренней
сторонами мембраны,
тем и другим одновременно.
Процесс идет за счет энергии АТФ
(работа белкового комплекса АТФ-азы).
В результате работы ПДС протоны Н+
поступают внутрь клетки.

работать другие ионы:
K+ первичная помпа.
Na+ первичная

помпа.
В этих случаях происходит
поступление K+, Na+
за счет энергии АТФ.
Напр. морские бактерии,
термофилы, бактерии в рубце
жвачных животных.
Т.обр., ПДС у бактерий может создаваться за счет разных ионов.

среде, поглощая растворенные вещества.
Все вещества должны проходить через ЦПМ.

Существует несколько вариантов переноса веществ через ЦПМ:
Активный транспорт (первичная помпа)
Вторичная помпа

участвуют специфические транспортные белки – пермеазы (П).
П отличаются друг

от друга по ряду показателей:
по специфичности к определенным веществам,
по степени сродства к субстрату,
по эффективности определения концентрации веществ в клетке и вне клетки.
Вторичная помпа
В этом случае специфические белки катализируют перенос различных субстратов за счет ПДС.
Как и в случае первичной помпы это перенос различных веществ в клетку (не только ионов Н+, K+, Na+).

разности потенциалов на мембране. Например, электрофоретический вариант переноса вещества.
Синпорт

– белок катализирует одновременный и однонаправленный перенос веществ (двух или сразу нескольких) вместе с протоном за счет ПДС. Напр., Н+ и лактоза.
Антипорт – белки вторичной помпы катализируют одновременный и встречный перенос двух различных веществ. Например, Н+ и иона Са+ или Na+.

окружающую среду различные вещества: ферменты, токсины (факторы патогенности).
Ферменты: липаза, фосфатаза,

ДНК-аза.
Токсины: холероген, нейраминидаза.
Транспорт белков из клеток определяется комплексом специфических белков – системой транслокации.
Белки системы транслокации - транслоказы (Sec) находятся в ЦПМ, цитоплазме, периплазме.

структуру (сферическую) во вторичную (нитевидную), в этом виде белок легче

проходит через ЦПМ.
Шапероны формируют
четвертичную структуру переносимого белка.

среду.
У Гр- бактерий 2 мембраны: ЦПМ и НМ, поэтому

секреция у них более сложный процесс.
5 типов систем секреции у Гр-бактерий
отличаются по механизму доставки белковых молекул во внешнюю среду:
Белки, секретируемые по I и III пути, пересекают ЦПМ и НМ в один этап без участия sec-белков.
Белки, секретируемые по II и IV путям, проходят через ЦПМ и НМ поэтапно при участии sec-белков.
V тип секреции отличается от II типа тем, что обеспечивает автотранспорт белков Гр- бактерий.

обеспечивает секрецию формирующих поры токсинов (гемолизина);
II тип обеспечивает секрецию

гидролитических ферментов, некоторых токсинов (муциназа у V. cholerae) и поверхностных структур;
V тип обеспечивает автотранспорт белков Гр- бактерий.

PrgK, InvG,H,J; PrgI - белки, формирующие шприц; Sip B, C,

D - белки транслокационного комплекса; SopA, B, E; SipA; Spt -СВ

переносчиков:
белковые помпы, обеспечивающие выведение АМП (тетрациклин).
фосфотрансферазный путь - выведение

молекул для построения различных поверхностных структур бактерий (клеточная стенка, капсулы и др).
Некоторые стадии подобного транспорта можно подавлять АМП (напр. транспорт через ЦПМ N-ацетилглюкозамина блокируется ванкомицином).

мембранных пузырьков.
Механизм их выделения остается не совсем ясным.
Они

могут содержать липиды, белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, в том числе некоторые бактериальные токсины.

изменения в окружающей среде (Т°, влажность, концентрацию).
Сенсорные системы бактерий сходны

с подобными системами эукариот.
У бактерий преобладают 2-х компонентные сенсорные системы.

- реагирует на изменения параметров окружающей среды автофосфорилируется и передает

сигнал на белок-регулятор, в котором при этом фосфорилируется аспарагиновый участок.
белок-регулятор - координирует поведение бактерий, воздействуя на участки генома, регулируя активность определенных генов.
Белок-регулятор может выступать в роли активатора, а также в роли репрессора.