전통문화대전망 - 전통 미덕 - 생물막의 구조와 기능에 대해 토론할까요?
생물막의 구조와 기능에 대해 토론할까요?
1. 생물막의 화학 성분으로는 지질, 단백질, 소량의 설탕, 물, 금속 이온이 있다. (1) 지방에는 인지질, 콜레스테롤, 당지방이 포함된다. 생체막에 따라 지질의 종류와 함량이 크게 다르고, 각종 지질의 분자 구조도 다르지만, 같은 구조적 특징을 가지고 있다. 즉, 그 분자는 친수극성 기단 (머리) 과 소수성 비극성 기단 (꼬리) 으로 구성된다. 막지방의 이 특성은 막에서의 배열을 방향성으로 하여 막을 형성하는 특수한 구조에서 중요한 역할을 한다. (2) 단백질 세포 중 20 ~ 25% 의 단백질이 막 구조와 관련이 있다. 막에서의 위치에 따라 막주단백질과 막내단백질 (그림): (1) 막주단백질: 막의 외부 표면에 분포되어 있고, 막 안으로 들어가지 않는다. 정전기나 반 데르 발스 힘을 통해 막지방과 연결되어 있습니다. 이 결합력은 약하고 쉽게 분리할 수 있으며, 매체에서 텅스텐의 PH 값, 이온 강도 또는 총량을 변경하여 분리할 수 있습니다. 막 단백질의 약 20 ~ 30% 입니다. (2) 내원단백질: 막 안에 분포되어 있고, 어떤 것은 막 안에 삽입되어 있고, 어떤 것은 막 전체를 관통하고, 어떤 것은 한쪽 끝과 양쪽 끝이 막 밖에 드러나거나, 아니면 양쪽 끝이 막 밖에 노출되어, 막간 단백질이라고 한다. 내재단백질은 소수성 결합을 통해 막지방과 단단히 결합되어 분리하기 어렵다. 세제, 유기용제, 초음파 등과 같은 가혹한 조건에서만 추출할 수 있습니다. 물에 녹지 않기 때문에 추출제를 제거한 후 불용물로 수렴할 수 있다. 70-80%.(3) 당생물막의 설탕은 올리고당의 형태로 존재하며, 원자가 결합과 단백질을 통해 글리코겐을 형성하고 소량도 지방과 당지를 형성할 수 있다. 당 단백질의 설탕은 종종 막 항원의 중요한 구성 요소이다. 예를 들어 혈액형을 결정하는 A, B, O 항원의 차이는 올리고당 사슬 말단 당기의 차이일 뿐이다. 당기는 세포 인식과 외부 정보 수용에 중요한 역할을 한다. 어떤 사람들은 당 단백질의 당기 부분을 세포 표면의 촉수와 비교한다. 둘째, 생체막의 구조적 특징 (1) 생체막의 구조 모델은 지방 이중층이다. 유체 테셀레이션 모델 1972 에서 제안한 유체 테셀레이션 모델이 널리 지원됩니다. 이런 생체막 구조 모델의 주요 특징은 1 이고 유동성은 생체막의 주요 특징이다. 대량의 연구결과에 따르면 적절한 유동성은 생물막의 정상적인 기능에 매우 중요한 역할을 한다. 에너지 전환, 물질 운동, 정보 전달, 세포 분열, 세포 융합, 포통, 포토, 호르몬 작용 등은 모두 막 유동성과 관련이 있다. 생체막의 유동성은 막지방 분자의 끊임없는 운동으로 나타난다. 막과 지질 사이의 운동은 측면 운동과 뒤집기 운동으로 나눌 수 있다. 그림과 같이 측면 운동은 빠르게 움직이는 것으로, 막지분자가 단층에서 인접한 분자와 위치를 교환할 때 자주 발생합니다. 뒤집기 운동은 한 층의 지방 이중층이 다른 층으로 이동하는 운동으로, 거의 발생하지 않으며 막 유동성에 거의 영향을 주지 않는다. 막의 유동성은 주로 막지방의 지방산 탄소 사슬의 길이와 채도와 관련이 있다. 일정 온도 범위 내에서 막지방 이중층 구조의 지질 분자는 규칙적인 결정체 배열과 액체의 유동성, 즉 액정상태를 나타낼 수 있다. 생리조건 하에서 생물막은 이런 상태에 있다. 온도가 일정 한도 이하일 때, LCD 상태는 결정상태로 변한다. 이때 막지는 젤 상태에 있으며 점도가 증가하고 유동성이 낮아지고 생체막의 기능이 점차 상실되고 있다. 콜레스테롤은 막 유동성의 조절제로, 온도로 인한 상전이를 억제하고 생체막의 지질이 결정화 상태로 변하는 것을 방지하며, 막 유동성이 저온에서 급격히 떨어지는 것을 방지한다. 생물막의 유동성은 막의 생물학적 기능에 필요하며, 많은 약물의 작용은 막의 유동성에 영향을 주어 실현될 수 있다. 예를 들어, 마취제의 작용은 증강막의 유동성과 관련이 있을 수 있다. 생체막의 유동성은 막상의 단백질을 배처럼 수면 위에 뜨게 하지만, 단백질 삽입막의 깊이는 변하지 않는다. 대부분의 막지방과 단백질은 직접적인 상호 작용이 없고, 소수의 막지방과 막 단백질이 결합하여 지단백질을 형성하여 완전한 기능 복합체를 형성한다. 2. 생물막 구조 양쪽의 비대칭 (1) 양쪽 막지방 분포의 비대칭. 이런 비대칭은 막 양쪽의 전하량과 유동성의 차이를 초래할 것이다. 이런 비대칭 분포는 막 단백질의 방향 분포와 기능과 관련이 있다. (2) 막 양쪽의 당기는 비대칭질막의 당기를 세포 표면에 분포하고, 세포기막의 당기는 모두 공동에 분포한다. 이런 분포는 세포가 외부 정보에 대한 상호 인식과 수용과 관련이 있다. (3) 막 단백질의 양쪽에 분포하는 비대칭 막 단백질은 막 기능의 주요 주도자이다. 생체막마다 단백질에 따라 기능이 다르다. 같은 생체막 안팎의 단백질 분포가 다르고, 막 양쪽의 기능도 다르다. 막 양쪽의 단백질 분포의 비대칭성은 절대적이며, 막 양쪽에는 단백질이 없다. 생물막 구조 양쪽의 비대칭성은 막 기능의 방향성을 보장하는데, 이는 막이 작용하는 데 필요한 것이다. 예를 들어 물질과 일부 이온의 전달은 방향이 있고, 막 구조의 비대칭성은 이 방향의 원활한 표현을 보장한다. 제 2 절 생물막과 물질 수송 생물막의 주요 기능으로는 에너지 변환, 물질 수송, 정보 인식 및 전달이 있다. 여기서 우리는 생물막과 물질 수송의 관계에 초점을 맞출 것이다. 생물막의 침투성은 매우 선별적이다. 세포는 능동적으로 환경에서 필요한 영양소를 흡수하면서 대사 산물과 폐기물을 제거하면서 세포를 동적이고 일정하게 유지하는 것이 세포의 생명활동을 유지하는 데 매우 중요하다. 생물계의 많은 생명과정이 직접 또는 간접적으로 물질의 막간 수송과 밀접한 관련이 있다는 증거가 많다. 신경 충동 전파, 세포 행동, 세포 분화 등 중요한 생명활동. 수송되는 물질의 분자 크기에 따라 물질의 수송은 소분자 물질의 수송과 대분자 물질의 수송의 두 가지로 나눌 수 있다. 소분자 물질은 생물막을 통해 수동적으로 운송되고 능동적으로 운송될 수 있다. 수동적인 수송은 물질 분자가 고농도에서 저농도로 흐르는 것을 가리키며 에너지를 소비하지 않는다. 능동적 운송은 물질이 가역할 수 있는 농도 그라데이션 방향을 가리키며 에너지를 소모해야 한다. 거대 분자의 수송은 생물막 구조의 변화에 따른 막 수송이다. 1. 소분자 물질의 수송은 생물막의 지질 이중층 구조에 소수성 영역이 함유되어 있어 운송물질에 대한 높은 선택성 투명성을 가지고 있다. 1, 소분자의 직접 투과성 생막상의 지질분자는 연속적으로 배열되어 있어 지질분자 사이에 틈이 없다. 막지방 분자는 유동 상태에 있으며, 소수성이 있을 때 일시적인 간격이 있을 수 있다. 틈새의 구멍 지름은 0.8nm 으로 0.3 nm 의 물 분자와 같은 작은 분자가 통과할 수 있습니다. 그러나이 작은 분자 물질의 통과 속도는 분자의 크기와 생물막에서의 상대적 용해도에 따라 다릅니다. 일반적으로 분자가 작을수록 소수성 또는 비극성이 강할수록 막을 통과하기 쉽다. 때때로 전기를 띠지 않는 극성 소분자는 통과할 수 있지만 속도가 느리기 때문에 전기를 띤 소분자는 직접 관통할 수 없다. 채널 단백질 수송은 단순 확산이라고도합니다. 채널 단백질 (Channel protein) 은 막에 액체 채널을 형성하여 분자 크기와 전하가 적합한 물질이 확산을 통해 막지방 이중층을 통과할 수 있도록 하는 막 전달체입니다. 그림과 같이 채널 단백질 수송은 1) 고농도에서 농축까지 특징이다. 2) 채널 단백질은 수송 물질과 반응하지 않고 채널 역할만 한다. 일부 환적 통로는 계속 개방되고, 일부는 간헐적으로 개방된다. 간헐적 인 열린 채널은 "게이트" 에 의해 제어됩니다. "도어 컨트롤" 채널은 개방의 특정 조건에 따라 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다: 1) 리간드 도어 컨트롤 채널, 세포 외부의 특정 리간드가 막 표면의 특정 수용체와 결합되면 채널이 열립니다. 2) 전위문 통로는 막전위가 변할 때만 통로가 개방된다. 3) 이온 게이트 채널은 특정 이온 농도가 특정 농도에 도달 할 때만 열립니다. 3. 운반체 단백질의 수동적 수송은 쉽게 퍼지거나 쉽게 퍼지는 것으로 알려져 있다. 운반체 단백질은 막 운반체로서, 수송 된 물질은 막의 운반체 단백질과 결합하여 운반체의 형태를 변화시켜 물질을 저농도 측으로 수송 할 수 있습니다. 이 수송 특징: 1) 고농도에서 농도까지 2) 수송 물질과 운반체는 가역적 결합 반응을 일으킨다. 3) 운송 중에는 에너지가 필요하지 않습니다. 일부 음이온 수송에는 적혈구 막과 같은 전달체 단백질 (3 단백질 포함) 이 있어 HCO3 과 Cl- 의 수송에 참여할 수 있다. 4. 전달체 단백질의 능동적 이송은 수송물질과 전달체 단백질의 가역적 특이성의 결합으로 물질이 막의 양쪽에서 옮겨지도록 하는 것이다. 특징: 1) 가역 농도 구배; 2) 에너지 소비, ATP 가 에너지를 제공하는 것이 일반적입니다. 예를 들어, Na+ 와 K+ 펌프를 예로 들 수 있습니다. Na+ 와 K+ 펌프는 Na+ 와 K+-ATP 효소로, 세포 안팎의 Na+ 와 K+ 의 농도를 유지하는 데 매우 중요한 막 횡단 캐리어 단백질입니다. 이 효소는 나트륨 친화형과 칼륨 친화형의 두 가지 구상이 있다. 나트륨 친화효소는 탈인 형태로 존재하고 칼륨 친화효소는 인산화 형태로 존재한다. 두 가지 구상이 서로 전환될 때, Na+ 는 세포에서 세포로 펌프하고, K+ 는 세포에서 세포로 펌프한다. Na+ 및 K+ 교환에서는 역농도 그라데이션 전송을 위해 ATP 를 분해해야 합니다. 따라서 Na+ 와 K+-ATP 효소의 역할은 능동적으로 Na+ 를 막 밖으로 펌핑하고 K+ 를 막 안으로 펌프하여 막 안팎의 이온 농도 차이를 유지하는 것이다. 이는 막 전위를 유지하는 데 매우 중요하며 신경 흥분과 근세포 활동의 기초이다. 일부 설탕이나 아미노산의 활성 수송은 ATP 의 직접 가수 분해에 의존하여 에너지를 제공하는 것이 아니라 이온 그라데이션으로 저장된 에너지에 의존한다. Na+ 는 가장 흔한 이온 구배입니다. 막외 Na+ 농도가 높기 때문에, Na+ 는 전기화학 그라데이션을 따라 막내로 유입되고, 포도당은 Na+ 그라데이션을 통해 제공되는 에너지를 이용하여 Na+ 에 의해 추진되는 포도당 전달체 단백질을 통해 포도당을 세포로 운반한다. 세포 안으로 들어가는 Na+ 는 Na+ 와 K+-ATP 효소를 통해 들어갈 수 있다. 이렇게 하면 Na+ 그라데이션이 커질수록 포도당이 쉽게 들어간다. 둘째, 거대 분자 물질의 수송 거대 분자 물질의 수송은 막 구조의 변화와 관련이 있으며, 또한 막 수송이라고도 한다. 막 수송은 주로 포토와 포통을 포함한다. 1, 포토는 세포가 대분자를 배출하는 한 가지 방법이다. 배출되는 큰 분자는 분비 작은 거품으로 포장되어 분비 작은 거품과 막이 융합되어 융합체 외부에 균열이 생겨 배출물을 방출한다. 예를 들어, 리보당체에 합성된 단백질은 내질망에서 고리키체로 옮겨져 가공된 후 분비낭포를 형성하여 포토작용을 통해 세포 밖으로 운반된다. 2. 포삼작용의 과정은 포토작용의 반대이다. 세포 내에서 흡수되는 물질은 점차 질막으로 둘러싸여 있다가 낭구가 세포 내 소포로 폐쇄된다. 일부 폴리펩티드 호르몬, 저밀도 지단백질, 트랜스페린, 상피세포 증식인자, 독소는 포삼작용을 통해 세포로 들어갈 수 있다. 제 3 절 생체막 정보 전달 생체막은 정보 분자에 선택성이 있어 대부분의 정보 분자가 생체막을 통과하기 어렵다. 세포외 정보 분자는 세포로 전달되며, 주로 세포막의 이성 수용체에 의해 표현된다. 세포막의 수용체는 먼저 세포외 정보분자 (제 1 메신저) 특이성과 결합하여 수용체를 활성화시킨다. 활성화 된 수용체는 커플 링 단백질 (G 단백질) 또는 직접 활성화 효과 효소를 통과합니다. 효과 효소의 촉매로 세포 내에서 상응하는 새로운 정보 분자 (제 2 사자라고 함) 가 발생한다. 두 번째 메신저의 작용으로 세포 내에서 상응하는 생화학 계단식 반응이 발생하여 결국 세포가 상응하는 기능 반응을 보였다. 세포 밖의 정보 분자는 세포막의 특수한 신호전도 시스템을 통해 세포 안으로 정보를 전달하여 과녁 세포가 반응하게 한다는 것을 알 수 있다. 그림과 같이 1 입니다. 수용체 (1) 수용체 및 그 유형 1. 수용체는 생물학적 활성을 가진 화학 신호 물질을 식별하고 특이성과 결합하여 세포 내에서 일련의 생화학 반응을 일으켜 결국 세포 내 특정 생물학적 효과로 이어질 수 있는 생물학적 거대 분자이다. 현재 분리되어 있는 수용체의 화학적 본질은 단백질, 주로 당단백질과 지단백질입니다. 예를 들어, 인슐린 수용체는 당 단백질입니다. 특이성이 수용체를 식별하고 결합한 생체 활성 물질을 리간드라고 한다. 리간드와 수용체가 결합되면 세포의 특정 구조가 생체효과를 일으키는데, 이를 효과자라고 한다. 2. 수용체 유형은 수용체가 존재하는 부위에 따라 수용체를 세포막 수용체와 세포내 수용체로 나눌 수 있다. 세포막 수용체는 질막을 내장하고, 플루토늄 사슬의 소수성 영역은 이중층 질막을 삽입하고, 친수 부분은 질막 외부에 노출된다. (1) 질막 수용체는 그 메커니즘에 따라 채널 수용체, 촉매 수용체, G 단백질 결합 수용체 등으로 나눌 수 있다. 채널 수용체는 신경전달물질로 조절되는 이온 채널이고 수용체 자체는 채널 단백질입니다. 아세틸콜린 등 신경전달물질이 수용체와 결합되면 통로가 열리거나 닫히면서 이온의 출입을 통제한다. 촉매 수용체 자체는 막 횡단 단백질로, 세포 외 부분은 리간드와 결합하여 활성화되고 세포질 부분은 활성화 후 티로신 키나아제 활성을 갖는다. 예를 들어, 인슐린과 일부 성장 인자가 세포막의 수용체와 상호 작용하면 수용체는 이량 체를 형성하고 인산화 수용체 세포질 도메인의 많은 티로신 잔기를 형성한다. 수용체의 세포질 부분은 티로신 키나아제의 활성성을 가지고 있어 수용체가 이합체를 형성하고 서로 인산화하여 세포막에서 세포핵으로의 정보 경로를 활성화시키고, 결국 전이인자를 활성화하여 세포 내 특정 단백질의 생합성을 활성화시킨다. G 단백질 결합 수용체는 세 부분으로 구성되어 있다. 수용체 (R) 는 막 바깥쪽에 있고, G 단백질과 효과효소 (아데노신산 고리화 효소 C) 는 각각 막 안쪽에 있다. 호르몬이 막 바깥쪽에 해당하는 수용체와 결합되면 G 단백질의 전도를 통해 아데노신산 고리화 효소의 활성화를 변화시켜 cAMP 생성을 조절할 수 있다. 아데노신산 고리 화 효소의 활성 g 단백질은 GTP 에 의해 조절된다. G 단백질에는 세포막에 있는 활성화 (Gs) 와 억제 (Gi) 의 두 가지 유형이 있습니다. 호르몬 (H) 이 수용체 (Gs- 활성화 또는 억제 Gi) 와 결합되면 Gs 와 Gi 를 GTP 와 결합하여 각각 Gs-GTP 와 Gi-GTP 로 만듭니다. 전자는 아데노신산 순환화효소를 자극하고 cAMP 생성을 증가시키며, 후자는 아데노신산 순환화효소의 활성화를 억제하고 cAMP 생성을 감소시킨다. G 단백질은 α, β 및 γ 서브 유닛으로 구성됩니다. Gs 와 Gi 의 β와 γ 서브 유닛 구조는 동일합니다. 아르키기는 활성화 (S) 와 억제 (I) 의 두 가지 구조를 가지고 있으며, 베타와 아르키는 아르키기의 활성화를 억제할 수 있다. Camp 의 생리 기능은 주로 cAMP 의존성 단백질 키나아제를 통해 이루어진다. 이 단백질 키나아제는 두 개의 하위 단위로 구성된 사합체이다. 하나는 아키가 단백질 인산화를 촉매할 수 있도록 촉매하는 것이고, 하나는 아키를 조절하는 것이고, 아키를 조절하는 억제제이다. (존 F. 케네디, 단백질 인산화, 단백질 인산화, 단백질 인산화, 단백질 인산화) 조정 서브 유닛이 촉매 서브 유닛과 결합 될 때 효소가 억제된다. CAMP 가 존재할 때, 조정 아기와 결합하여 조정 아기의 변형을 떨어뜨리고, 촉매 아기와 분리되어, 촉매 아기가 단백질 키나아제를 활성화시키는 역할을 할 수 있다. 단백질 키나아제의 기능: 1) 효소의 인산화: 효소 단백질 인산화 후 활성이 활성화되거나 억제될 수 있다. 예를 들어 인산화 효소 B 가 단백질 키나아제에 의해 활성화되면 ATP 를 이용하여 비활성 인산화 효소 B 인산화를 활성 인산화 효소 A 로 만들어 글리코겐 분해를 촉진할 수 있다. 2) 기타 기능성 단백질 인산화: 많은 단백질이 cAMP- 단백질 키나아제 인산화에 의해 그들의 기능을 바꾸는 것으로 밝혀졌다. 항이뇨호르몬은 cAMP 를 통해 신장소관 세포막의 단백질 키나아제를 활성화시켜 일부 막 단백질 인산화를 촉진하고 세포 투과성을 변화시켜 물의 중흡수를 가속화할 수 있다. 3) 단백질은 3)cAMP 인산화는 활성화 전이인자의 형성을 촉진하고, 특정 유전자의 전이를 통제하고, 특정 단백질을 합성하여 특정 세포 효과를 낼 수 있다. (2) 세포 내 수용체는 세포질 수용체와 세포핵 수용체로 나눌 수 있다. 친지방성 정보 분자는 질막을 통해 세포로 들어가 세포질이나 세포핵 수용체와 결합하여 복합물을 형성하고 DNA 의 특정 조절 영역과 결합하여 유전자 표현을 바꾸고 다른 기능성 단백질의 합성을 조절할 수 있다. 세포 내 수용체의 수와 구조적 이상은 정보 전달에 영향을 미친다. (b) 수용체와 정보 분자의 결합 반응의 특성 수용체와 정보 분자의 결합은 기질과 효소의 결합과 유사하며, 결합 반응은 정보 분자와 수용체의 공간적 형태에 달려있다. 결합 특성: 1, 특이성은 수용체가 정보 분자에 대해 엄격한 선택성을 가지고 있음을 의미합니다. 서로 다른 수용체는 해당 정보 분자를 선택하여 결합할 수 밖에 없다. 일반적으로 수용체는 해당 정보 분자와만 결합할 수 있습니다. 특정 메시지를 보내다. 2. 세포에 있는 특정 수용체의 수는 제한되어 있기 때문에 리간드와 수용체의 결합은 포화된다. 그러나 특수한 생리나 병리 조건 하에서 수용체의 수가 변할 수 있으며, 수용체의 수를 조절하는 주된 원인은 리간드 자체이다. 리간드 농도 또는 리간드와 과녁세포의 장기적 상호 작용으로 수용체 수가 감소할 수 있다. 3. 반응을 결합한 가역정보분자와 수용체는 옳고 그름 * * 가격이 결합되어 복합물이 해체된 산물은 대사물이 아니라 리간드 자체다. 화학 구조가 정보 분자와 유사한 화합물도 정보 분자의 수용체와 결합될 수 있다. 둘째, 효과효소는 세포외 제 1 사자의 정보를 세포 내 제 2 메신저 (cAMP, Ca2+, cGMP, IP3, DGA 등) 로 변환한다. ) 그리고 두 번째 메신저를 통해 다양한 생리 효과를 조절합니다. 일반적인 효과 효소는 다음과 같습니다: 1, 아데노신산 고리 화 효소는 ATP 분해를 촉매하여 cAMP 를 생산할 수 있습니다. 아세틸콜린, α-아드레날린 등과 같은 특정 수용체와 결합하여 Gi 단백질의 매개관을 통해 아데노신산 순환효소의 활성화를 억제하여 세포 내 cAMP 의 함량을 줄여 생리효과를 달성한다. Phospholipase c 는 IP3 및 DGA 생성을 촉매 할 수 있습니다. 그 기능은 호르몬 장에서 소개된다.