Stanične membrane

Question 1

Koja je uloga bioloških membrana?

Answer 1

Definiraju vanjske granice stanice i kontroliraju promet tvari

Odjeljuju unutarnji prosotr u diskretne specijalizirane odjeljke

One su mjesto složenih reakcija i komunikacije među stanicama

Njihova fleksibilnost dopušta rast stanica i gibljivost

Question 2

Što je model tekućeg mozaika?

Answer 2

To je model kojim se objašnjava struktura membrane

To je fosfolipidni dvosloj koji je debeo oko 30 angstrema u čijem se hidrofobnom dijelu nalaze masne kiseline glicerofosfolipida, a s vanjske strane se nalaze polarne glave

U njemu se nalaze integralni proteini te se na tim proteinima nalaze oligosaharidne komponente koje su pozicionirane s vanjske strane membrane zbog komunikacije ili prijenosa signala

Question 3

O čemu ovisi sastav staničnih membrana te jesu li vanjska i unutarnja strana membrane simetrične?

Answer 3

O vrsti stanica, tj. funkciji stanice/membrane

Fosfolipidi na unutarnjoj i vanjskoj strani stanične membrane nisu isti jer membrana nema istu funkciju s unutarnje i vanjske strane te je moguće da dođe do apoptoze stanice ako se neka komponenta lipida nalazi s krive strane membrane

Question 4

Objasni tri moguće strukture nakupine lipida u vodenoj otopini

Answer 4

Miceli - karboksilna skupina se orijentira prema vodi, a svi acilni repovi prema unutrašnjosti micele gdje nema molekula vode -> kada je poprečni presjek karboksilne skupine veći od debljine lanca

Linearni fosfolipidni dvosloj - svi acilni lanci osim onih na rubu su zaštićeni od interakcije s vodom ->kada je poprečni presjek jednake veličine kao acilni lanci

Vezikula (liposom) -> Linearni fosfolipidni dvosloj se zatvori u sferičnu strukturu te su svi acilni lanci međusobno povezani te nema nepovoljne interakcije s vodom
U unutrašnjosti vezikule su polarni dijelovi masnih fosfolipida te se tamo nalazi voda

Vezikula je najstabilnija struktura jer dolazi do stabilizacije - Van der Waalsovim interakcijama između acilnih lanaca, elektrostatskim interakcijama i vodikovim vezama između lipida i vode te entropijskim doprinosom zbog oslobađanja uređene vode oko lipida

Question 5

Kako koristimo liposome u istraživanjima?

Answer 5

Možemo napraviti liposome iz fosfolipida koje koristimo za ispitivanje dostave spojeva/lijekova u stanice

Sonifikacijom suspenzije fosfolipida nastaju liposomi koji u sebi sadrže određene tvari prisutne u toj otopini te onda možemo takve liposome odvojiti iz otopina dijalizom ili gel-filtracijom

Question 6

Kakva je propusnost stanične membrane?

Answer 6

S obzirom da je stanična membrana većinom nepolarna, ima jako malu propusnost za ione i polarne molekule, ali je voda iznimka zbog male Mr, velike koncentracije i nedostatka naboja

Question 7

Kako dijelimo membranske proteine?

Answer 7

Integralni - čvrsto su asocirani s membranom te se mogu odvojiti od membrane s detergentom ili organskim otapalom

Periferni membranski proteini - povezani na npr. integralne proteine, mogu se odvojiti već s promjenom pH, dodatkom ureje, povećanjem ionske jakosti

Amfitropni proteini - reverzibilno asocirani s membranom, ovisno o staničnim uvjetima i potrebama organizma

Question 8

Kako se dijele integralni proteini?

Answer 8

6 tipova

I i II - jedna transmembranska zavojnica s N-krajem izvan stanice(I), tj. unutar stanice (II)

III- VIšestruke transmembranske zavojnice koje pripadaju jednom polipeptidnom lancu

IV - asocirani su s membranom preko kovalentno povezanih lipida

V - to su proteini koji imaju više transmembranskih zavojnica, ali svaka zavojnica je iz svojeg polipeptidnog lanca te asociranjem tvore kanale

VI - imaju i transmembransku zavojnicu i lipidno sidro

Question 9

Opiši glikoforin

Answer 9

To je transmembranski protein u eritrocitima

Ima dvije hidrofilne domene, jednu s vanjske strane koja sadrži oligosaharidnu komponentu, te jednu s unutarnje strane te sadrži jednu hidrofobnu domenu koja tvori zavojnicu koja prolazi kroz fosfolipidni dvosloj

Question 10

Objasni jednu metodu za određivanje sekundarne strukture transmembranskog proteina te navedi dva primjera

Answer 10

Mjerenjem indeksa hidropatije (Gibbsove energije prelaska iz hidrofobnog otapal u vodenu otopinu) se može odrediti koje su AK hidrofobne, a koje hidrofilne

Ako postoji dovoljno veliki slijed hidrofobnih AK, vrlo je vjerojatno da je to transmembranski dio proteina

Npr. indeks hidropatije za glikoforin opisuje slijed hidrofobnih AK od 75-93

Indeks hidropatije za bakteriorodopsin prikazuje 7 transmembranskih regija što se podudara s činjenicom da bakteriorodopsin sadrži 7 transmembranskih zavojnica

Question 11

Što je prisutno u eksperimentalno riješenim strukturama transmembranskih proteina?

Answer 11

Fosfolipidi iz membrane koji kristaliziraju uz sam protein

Pretpostavlja se da su smješteni isto kao i u membrani in vivo

Question 12

Koji su sve mogući načini sidrenja na membranu preko lipida?

Answer 12

1. preko palmitoilne skupine->formira se tioesterska veza s Cys na proteinu
2. preko N-miristoilne skupine -> veže se na Gly na kraju proteina
3. Preko farnezil i geranilgeranilne skupine -> vežu se na Cys na C-kraju proteina te je ta karboksilna skupina uvijek metilirana
4. Preko glikozil-fosfatidilinozitola (GPI) -> GPI je povezan s kratkim polisaharidom koji je kovalentno spojem s C-krajem proteina

Question 13

O čemu ovisi stanje membrane?

Answer 13

Postoje dva suprotna stanja fosfolipidnog dvosloja - neuređeno i uređeno stanje

Neuređeno - fluidno stanje, acilni lanci su gibljivi i nemaju uređenu organizaciju

Uređeno - polarne glave su uniformno raspoređene po površini, acilni lanci su gotovo nepomični i pravilno poredani

Točka mekšanja (točka prijelaza između uređenog i neuređenog stanja) ovisi o duljini acilnih lanaca te o stupnju nezasićenosti lanaca

Osim toga životinje kontroliraju fluidnost membrane kolesterolom, a bakterije sintezom specifičnih lipida

Question 14

Kako se fosfolipidi mogu gibati u dvosloju?

Answer 14

Lateralnom difuzijom u ravnini membrane - to je spontan i brz proces (mogu se i difundirati proteini, ali ne svi)

Transverzna difuzija (između dva sloja membrane) je jako spora i energetski nepovoljna (flip-flop)

Question 15

Kakvi enzimi kataliziraju transverznu difuziju fosfolipida?

Answer 15

Flipaze - kataliziraju iz vanjskog u unutarnji dio membrane

Flopaze - iz unutarnjeg u vanjki dio membrane

I flipaze i flopaze troše ATP

Skramblaze - kataliziraju translokaciju niz koncentracijski gradijent (ne troše energiju)

Question 16

Kako se eksperimentalno prati dinamika membrana?

Answer 16

Mjerenjem povrata fluorescencije nakon fotoizbjeljivanja

Lipidi u vanjskom sloju membrane se obilježuju crvenom bojom te se onda laserskim zračenjem mala regija izbjeljuje dok više nije fluorescentna

Mjeri se vraćanje fluorescencije na tom području tijekom vremena kao rezultat difundiranja lipida kroz mebranu

Question 17

Što su lipidne splavi?

Answer 17

To su stabilni asocijati sfingolipida i kolesterola u vanjskoj membrani te je to područje deblje od ostatka membrane

Zasada im nije poznata uloga, ali se zna da na tom području ima puno više GPI usidrenih proteina