Молекулы, используемые в качестве моделей пор и каналов

 

Особенно интересны в этом отношении:

Ø Нистатин и амфотерицин В – структурные формулы этих сходных полиенов приведены на рис.5. Диаметр поры составляет около 8Ǻ. От 8 до 10 молекул полиена образуют цилиндрическую структуру, в которой гидроксилированные сегменты каждой молекулы обращены внутрь, образуя заполненную водой пору.

Ø

 

Рис.5.Структурные формулы нистатина и амфотерицина В и канал, образуемый в мембране этими полиеновыми антибиотиками.

 

Эта порообразующая молекула является амфифильной, поскольку обладает полярными и наполярными участками. Полярная часть образована гидроксильными и карбонильными группами. Порообразующий комплекс, по-видимому, стабилен внутри слоя.

Ø Грамицидин А-канал образован двумя молекулами грамицидина А, расположенными голова к голове в β (L,D)-спиральной конфигурации (рис.6.). В результате чередования образуется спираль, в которой все боковые цепи располагаются снаружи, а карбонильные группы остова - внутри канала

Рис.6. Схематическое представление канала, образуемого димером грамицидина А в бислое.

 

Свойства:

а) гидрофобен, нет ни одной полярной аминокислоты;

б) высокая проводимость;

в) канал является катионселективным;

г) проницаемость для одновалентных катионов изменяется: Cs⁺>Rb⁺>K⁺>Na⁺>Li⁺;

д) молекулы могут проходить через канал только поодиночке, поскольку его диаметр составляет всего 4Ǻ;

е) вода проходит через канал со скоростью около 10⁸молекул в 1 с при низкой ионной силе;

ж) при достаточно высокой концентрации в мембране (>5мол.%), агрегирует с образованием тубулярных структур.

Ø Аламетицин - представитель природных пептидов, который образует потенциалзависимые каналы. Молекула состоит из 20 аминокислот. Каждый канал образован 6-11 молекулами. Длина составляет 32 Ǻ. Каждый канал образован олигомерным кластером молекул, соединенных водородными связями с образованием стабильной структуры (рис.7.). Представляет хорошую модель, позволяющую объяснить процесс образования поры при ассоциации α-спиралей.

Рис.8. Структура аламетицина

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Принимая во внимание сложную структурную организацию пор и каналов, следует сделать заключение, что поступление веществ в клетку приводит к тому, что происходит запас энергии и поддержание гомеостаза клетки. Транспортные функции белков весьма разнообразны. Жизнедеятельность клетки невозможна без создания и поддержания градиентов концентрации веществ, как электролитов, так и неэлектролитов. Этот градиент поддерживается благодаря действию пассивного и активного транспортов. Главная роль в этом принадлежит: порам, каналам биологических мембран.

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Введение в биомембранологию: Учеб. пособие/Под ред. А.А.Болдырева.- М.: Изд-во МГУ. 1990.-208с.: ил.

2. Геннис Р. Биомембраны: Молекулярная структура и функции: пер.с англ.- М.Мир.1997.-624с.; ил.

3. Ленинджер А. Биохимия.- М.: Мир.1985.-Т.1-3.

4. Рыбальченко В. и др. Структура и функции мембран: Практикум. -К. Выща шк.Головное изд-во.1988.-812с.