term1 Definition1term2 Definition2term3 Definition3
Please sign in to your Google account to access your documents:
Opišite građu stanične membrane.
Singer i Nicolson su predložili model tekućeg mozaika za opisivanje građe stanične membrane. Taj model opisuje biomembrane kao dvodimenzionalne otopine usmjerenog lipidnog dvosloja i globularnih proteina koji se nalaze između njih, u njima je sve u pokretnu, te membrana nije čvrsta. Lipidne molekule su složene kao kontinuirani dvosloj debeo 4-5 nm. Lipidni dvosloj daje membrani osnovnu strukturu i služi kao relativno nepropusna zapreka za protok većine molekula topljivih u vodi. Osim fospolipida, lipidni dvosloj čine i drugi lipi primjerice kolesterol i glikolipidi, svi ti lipidi su amfipatske molekule. Membranski proteini mogu biti integralni proteini, uronjeni u dvosloj, ili periferni proteini, vezani za površinu. Uronjeni u taj dvojsloj posreduju u mnogobrojnim funkcijama membrane. Primjerice: služe za transport specifičnih molekula u ili iz stanice; crpke, kanali; također su i enzimi koji kataliziraju reakcije vezane uz membranu, služe kao strukturne veze, povezuju citoskelet s izvanstaničnim matriksom i susjednim stanicama ili mogu biti receptori koji primaju i prenose kemijske signale iz staničnog okoliša u stanicu. Sve biološke membrane, uključujući staničnu membranu i unutarnje membrane, imaju zajedničku strukturu, a molekule u njima su međusobno povezane nekovalentnim vezama. Čest naziv je i plazma membrane. Omjer lipida i proteina varira ovisno o funkciji stanice, one gdje je potrebna čvrstoča imaju više lipida, dok je više proteina tamo gdje je potrebno više pumpa.
Opišite građu fosfolipida te kako fosfolipidi grade dvosloj stanične membrane.
Fosfolipidi nastaju iz glicerola (fosfogliceridi). Fosfogliceridi se sastoje od: glicerolske okosnice, dva lanca masnih kiselina, fosforiliranog alkohola i male polarne molekule (kolin, serin). Dva hidrofobna masnokiselinska lanca su vezana na hidrofilnu skupinu koja sadrži fosfat. Lanci masnih kiselina u fosfolipidima i glikolipidima sadrže obično paran broj ugljikovih atoma (14-24). Najčešće su masne kiseline sa 16 i 18 ugljikovih atoma, palmitinska (zasićena, 16 Catoma) i oleinska kiselina (1 nezasićenje, 18 C atoma). Još neke su miristinska (14 C atoma), stearinska (18 C atoma) i linoleinska (18 C atoma, dva nezasićenja). Membranski lipid koji nema glicerola je sfingomijelin. Okosnica te molekule je sfingozin (složeniji alkohol). Fosfolipidi brzo i spontano stvaraju dvosloje u vodenim otopinama procesom samosastavljanja zbog slabe topljivosti hidrofobnih repova. Zbog toga su oni skriveni u unutrašnjosti membrane, a glave su izložene dodiru s vodom. Takav dvosloj lipida nastoji formirati zatvoreni odjeljak tako da spriječi slobodnim krajevima, odnosno hidrofobnim repovima da dođu u dodir s vodom. Fosfolipidi i glikolipidi nakupljaju se u vodi da se smanji broj vodi izloženih ugljikovodičnih lanaca, a to uzrokuje tri biološki važne posljedice:
• lipidnim dvoslojima svojstvena je težnja da budu opsežni.
• teže vlastitom zatvaranju, tako da nemaju rubova s ugljikovodičnim lancima izloženim vodi, što dovodi dostvaranja odjeljaka.
• sami sebe “krpaju”, jer je rupa u dvosloju energetski nepovoljna.
Glavna pogonska sila za stvaranje lipidnih dvosloja su hidrofobne i hidrofilne interakcije: privlačne van der Walsovesile, elektrostatske interakcije i vodikovi mostovi (nema kovalentnih veza!)
Također, eksperimenti s umjetnim dvoslojem su pokazali da je pojedina molekula lipida sposobna slobodno difundirati unutar lipidnog dvosloja, dok lipidne molekule vrlo rijetko prelaze iz jednog sloja u drugi, procesom nazvanim "flip-flop". Načini kretanja fosfolipidnih molekula u lipidnom dvosloju: bočna difuzija, rotacija, svijanje, poprečna difuzija, “flip-flop”. (vrlo rijetko dva fosfolipida zamijene mjesta)
Objasnite utjecaj duljine i zasićenosti lanca masne kiseline na stabilnost fosfolipidnog dvosloja.
Duljina i stupanj zasićenosti masnih kiselina određuju fluidnost membrane:
kratkolančane MK – slabije interakcije pa su membrane manje krute i kod nižih temperatura, tj. povećana im je fluidnost i smanjena stabilnost
dugolančane MK – bolje interakcije jer ima više mjesta za interakciju što znači da im je smanjena fulidnost i povećana stabilnost.
Dvostruke veze u nezasićenim ugljikovodičnim lancima povećavaju fluidnost (tekuće stanje) dvosloja lipida, tako što otežavaju pakiranje lanaca. Zasićene masne kiseline pogoduju krutom stanju, jer njihovi ravni ugljikovodični lanci jedni s drugima stupaju u povoljne interakcije. cis-dvostruka veza svija ugljikovodični lanac; takvo “koljeno”ometa visoko uređeno zbijanje lanaca masnih kiselina. Prokarioti raguliraju fluidnost svojih membrana promjenom broja dvostrukih veza i duljine lanaca masnih kiselina.
Koja je funkcija kolesterola u staničnoj membrani?
Kolesterol se sastoji od 4 ugljikovodična prstena, ugljikovodični prstenovi izrazito hidrofobni, ali je hidroksilna skupina slabo hidrofilna, stoga je i kolesterol amfipatska molekula. Zbog krute prstenaste strukture kolesterol igra posebnu ulogu ustrukturi membrane/ membranskoj fluidnosti dajući joj čvrstoću. On se ugrađuje u dvosloj lipida: polarna OH skupina uz polarne glave fosfolipida i tako smanjuje pokretljivost lanca MK i učvršćuje tu membransku regiju. Uloga kolesterola u membrani: imobilizira prvih nekoliko ugljikovodičnih grupa molekula fosfolipida čime smanjuje deformiranost dvosloja i smanjuje njegovu propusnost za male u vodi topljive molekule. Kolesterol sprečava kristalizaciju ugljikovodika i faze pomaka u membrani. Učinak kolesterola na fluidnost stanične membrane ovisi o temperaturi:
-na visokim temperaturama ograničava pokretljivost te regije čineći vanjski dio membrane manje fluidnim i propusnim za male molekule
- na niskim temperaturama obrnuti efekt; onemogućava međudjelovanje MK, sprečava smrzavanje membrana i održava njihovu fluidnost
Bez kolesterola (kao kod bakterija) stanice bi trebale imati staničnu stjenku. Kod biljnih stanica tu ulogu preuzimaju fitosteroli npr. stigmasterol.
Što je amfipatska molekula?
Amfipatska molekula je ona koja ima hidrofilni (polarni) i hidrofobni (nepolarni) kraj. Molekule koje grade staničnu membranu su amfipatske: lipidi (fosfolipidi, kolesterol, glikolipidi), te membranski proteini : njihove hidrofobne regije koje djeluju s hidrofobnim repovima molekula lipida u unutrašnjosti dvosloja, i hidrofilne regije koje su izložene vodi s jedne ili češće s obje strane membrane.
Navedite i opišite pet funkcija membranskih proteina.
Membranski proteini su odgvorni za većinu dinamičkih procesa koje obavljaju membrane, tj za trasportu, komunikaciju, pretvorbu energije.
Transportni proteini Protein koji premošćuje membranu stvara hidrofilni kanal kroz membranu, taj kanal je selektivan za određene (male) molekule. Neki transportni proteini hidroliziraju ATP kao izvor energije da bi aktivno crpili molekule kroz membranu - crpke.
Enzimi Protein ugrađen u membranu može biti enzim sa svojim aktivnim mjestom izloženim molekulama u susjednoj otopini. U nekim slučajevima, nekoliko enzima poredani su u membrani kao tim koji izvršava niz koraka metaboličkog puta.
Proteini kao receptorska mjesta Dio membranskog proteina koji je izložen s vanjske strane stanice može imati vezno mjesto specifičnog oblika koje je komplementarno obliku kemijskog glasnika, kao što je hormon. Ako proteinski receptor premošćuje membranu, vanjski signal može izazvati konformacijsku promjenu koja aktivira dio proteina sa citoplazmatske strane membrane i započeti lanac reakcija kemijskih promjena u stanici. Međustanične veze Membranski proteini susjednih stanica mogu biti povezani na različite načine u staničnim vezama. I time povezivati dvije susjedne stanice.
Povezivanje sa citoskeletom Aktinska vlakna ili drugi dijelovi citoskeleta mogu se povezati s membranskim proteinima, što je važno za održavanje staničnog oblika i zadržavanja položaja nekih membranskih proteina
Koje su funkcije ugljikohidrata u staničnoj membrani?
U eukariotskim stanicama su ugljikohidrati kovalentnim vezama vezani na proteini ili lipide, zbog čega razlikujemo glikoproteine i glikolipide. Kao takvi se nalaze na vanjskoj strani stanične membrane gdje ju štite od mehaničkih i kemijskih oštećenja, te daju stanici gipkost tako što apsorbiraju vodu i olakšavaju prolaz između između drugih stanica, te imaju važnu ulogu u međustaničnom prepoznavanju i adheziji. Stanični omotač ili glikokaliks čine svi proteini, ugljikohidrati i lipidi koji se nalaze na vanjskoj strani stanične membrane.
Što sve pridonosi fluidnosti stanične membrane?
Ključno svojstvo membrana je fluidnost koja ovisi o temperaturi i lipidnom sastavu. Interakcije između kratkolančanih masnih kiselina slabije su od onih između dugolančanih MK, pa su membrane koje sadržavaju kraće MK manje krute, te ostaju fluidne i kod nižih temperatura. Lipidi koji sadržavaju nezasićene masne kisleine također povećavaju membransku fluidnost, jer prisustvo dvostrukih veza izaziva izlomljenost masnokiselinskih lanaca pa se oni teže zbližuju u membranskoj strukturi. Zbog svoje ugljikovodične prstenaste strukture molekula kolesterola ima zasebnu ulogu u održavanju membranske fluidnosti. Molekule kolesterola usađuju svoje poralne hidrofilne skupine u dvosloj iz hidrofilne skupine fosfolipida. Time kruti ugljikovodični prsteni kolesterola smanjuju pokretljivost udaljenijeg dijela masnokiselinskog lanca i ukrućuju pripadnu membransku regiju. S druge strane, usađeni kolesterol ometa interakcije među MK lancima pri niskim temperaturama čime održava fluidnost. Inače temperatura utječe na fluidnost tako da je porastom temp. veća fluidnosti i vice versa.
Zašto je stanična membrana asimetrična, što doprinosi njenoj asimetričnosti?
Stanična memebrana je asimetrična jer na vanjskoj strani ima ugljikohidrate, dok ih u unutrašnjosti nema. Sve eukariotske stanice imaju ugljikohidrate na svojim površinama, najčešće kao oligosaharidne postrane lance kovalentno vezane uz proteine na staničnoj površini (glikoproteini) i u manjoj mjeri vezane uz lipide (glikolipidi) vanjskog sloja.Glikolipidi i glikoproteini čine 2-10% membranske mase. Glikolipidi viših organizama nastaju od sfingozina, te jednog ili više ostataka šećera. Neke stanične membrane sadrže i integralne molekule proteoglikana s polisaharidnim lancima izloženim površini.
Kako djeluje penicilin?
Penicilin inibira enzim zadužen za vezanje lanaca peptidoglikana čime sprječava formiranje sloja peptidoglikana, tako interferira sa sintezom stanične stijenke i blokira rast bakterija (naročito u Gram pozitivnim vrstama).
Need help typing ? See our FAQ (opens in new window)
Please sign in to create this set. We'll bring you back here when you are done.
Discard Changes Sign in
Please sign in to add to folders.
Sign in
Don't have an account? Sign Up »
You have created 2 folders. Please upgrade to Cram Premium to create hundreds of folders!