Главная > Разное > Биология и квантовая механика
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

12.3. Кооперативные явления в мембранах

Под кооперативным (аллостерическим) эффектом обычно понимается явление, при котором изменение, возникшее на одном месте сложной структуры, передается к другому удаленному месту с помощью структурной или энергетической связи.

Модель мембраны в виде жидкой мозаики допускает диффузионную передачу локальных физических или химических воздействий на отдельные компоненты мембраны. Диффузия в вязкой липидной среде может играть существенную роль в медленных процессах. В частности, она, по-видимому, важна при транспорте малых полярных молекул через мембраны с помощью белковых молекул-переносчиков.

В быстрых процессах проявляются динамические изменения, обусловленные резонансной передачей возбуждения, переносом конформационного изменения, переносом протонов или электронов. Такие явления можно подразделить на два типа: цис и транс [227].

К транс-эффектам относятся кооперативные явления, которые соответствуют передаче локального изменения с одной стороны мембраны на другую сторону. Например, внутренний белок может состоять из двух (и большего числа) субъединиц, первая из которых находится на одной стороне мембраны, а вторая — на другой. В этом случае изменение, обусловленное присоединением гормона или другой молекулы к внешней субъединице, может привести к изменению второй субъединицы, обращенной к цитоплазме. К цис-эффектам относятся кооперативные изменения, охватывающие сравнительно большие участки мембраны при локальном ее возбуждении.

Многие явления, характеризующие поведение клеток: дифференциация, агрегация в колонии, регуляция роста, контактное торможение деления, влияние гормонов и ядов и т. д., являются проявлением кооперативных эффектов. Внешние возбуждения воспринимаются клеткой через систему локально расположенных на мембране выступающих цепей полисахаридов. К коопретивным явлениям следует отнести и передачу нервного импульса вдоль нервного волокна.

Несмотря на большие успехи, достигнутые в области изучения молекулярной структуры и функций клеточных мембран, многие их свойства остаются неясными. При теоретическом исследовании свойств мембран приходится использовать модельные представления, отражающие только некоторые свойства реальных мембран. Фрагментарный и спекулятивный характер таких теоретических построений не вызывает сомнений. Поэтому их следует рассматривать как некоторые рабочие гипотезы. Ценность этих гипотез заключается в том, что они могут стимулировать развитие новых теоретических и экспериментальных исследований.

При теоретическом исследовании кооперативных свойств мембран Шанже с сотрудниками рассматривали мембрану как упорядоченное собрание повторяющихся глобулярных белково-липид-ных единиц — протомеров, организованных в двумерную решетку.

Предполагалось, что: 1) протомеры имеют только два обратимых конформационных состояния А и В] 2) присоединение лиганда к протомеру А переводит его в состояние В; 3) учитывалось взаимодействие только соседних протомеров; 4) взаимодействие протомера с соседними протомерами изменяется на величину , когда все они переходят в состояние В.

Исследование состояний такой системы протомеров, как функции концентрации лигандов и температуры, сводится к исследованию состояний двумерной модели Изинга [151].

Как известно, модель Изинга сильно идеализирует физические системы. Однако она часто дает качественное описание очень важных свойств таких систем. Точных решений двумерная модель

Изинга не имеет. Шанже с сотрудниками использовали приближение Брегга — Вильямса, в котором взаимодействие с соседними протомерами заменяется взаимодействием с усредненным полем. Они показали, что для значений кривые возбуждения протомеров как функции концентрации лигандов имеют разрыв при некоторой критической концентрации Если концентрация лигандов переходит через критическое значение, то скачком возбуждаются все протомеры. При кривые возбуждения изменяются непрерывно.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление