Vinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.x

Формирование фибриллярных структур. Большинство биологических инфраструктур формируется в виде сетеобразного прочного каркаса, в котором наномодули надежно связаны друг с другом. Известны двумерные (подобие рыбацких сетей) и трехмерные (подобие строительных лесов) каркасы. Фибриллярные структуры одновременно прочные и эластичные, и являются пористыми, позволяя свободно проходить воде и малым молекулам. Наиболее распространённая подобная структура – двумерная сеть, придающая необходимую форму и прочность биомембранам. Липидный бислой является прекрасным барьером, но сама по себе биомембрана не может противостоять внешним механическим и осмотическим напряжениям. Специализированная сеть (каркас) из полимерных молекул используется для поддержания биомембраны.
Примеры каркасов из полимерных молекул:

  1. Бактериальные клетки используют оболочку из пептидогликанов для защиты их плазматической мембраны. Пептидогликаны состоят из длинных углеводных цепей, соединенных кросс-линками из коротких пептидов. Для ассемблирования такого каркаса используется набор специализированных ферментов (антибиотик пенициллин как раз и ингибирует один из таких ферментов). Простая конструкция пептидогликановой бактериальной наружной оболочки, которая напоминает рыбацкую сеть, позволяет реализовать очень эффектный способ увеличения её площади в ходе клеточного деления.
  2. В клетках животных белковая сеть поддерживает плазматическую мембрану изнутри. К цитозольной части якорных мембранных белков присоединяются актиновые волокна, которые являются частью цитоскелета клетки. Белковая сеть из двухнитиевых белков спектринов располагается под плазматической мембраной, соединяя актиновые нити. Пример, спектриновая сеть эритроцитов.
  3. Трёхмерная сеть актиновых нитей, промежуточных филаментов и микротрубочек формирует цитоскелет клетки, который используется как для поддержания необходимой топологии клетки, так и в качестве "рельсов" для внутриклеточного транспорта. Актиновые нити соединяются актинсвязывающими белками для формирования протяжённых внутриклеточных структур. На рисунке показаны примеры связывания актиновых нитей в плотный пучок малыми белками фимбринами, и образование более рыхлой структуры с помощью шарнироподобных белков филаминов. Сам по себе раствор актиновых нитей представляет собой вязкую жидкость. Если же добавить в него белок филамин, он формирует кросс-линки, и жидкость превращается в студнеобразный гель. Филамины (имеют вид шарниров) формируют беспорядочную актиновую сеть. Фимбрины имеющие два актин-связывающих участка, напротив, выравнивают актиновые нити параллельно и используются для формирования более-менее упорядоченных актиновых жгутов. Они используются в некоторых клетках для поддержки микроворсинок на поверхности клетки.
  4. Концепция "армированного бетона": жёсткие линейные фибриллы (аналог арматуры) сочетаются с менее жёсткой матрицей-наполнителем (аналог бетона). Основные (базальные) мембраны представляют собой прочные двумерные структуры, которые используются в высших организмах при формировании тканей из клеток. Например, структура, состоящая из длинных тонких коллагеновых волокон, крестообразных молекул ламинина и матрицы-наполнителя из трёхлучевых молекул протеогликанов. Базальные мембраны (тонкий бесклеточный слой, отделяющий соединительную ткань от эпителия) выполняют функцию молекулярного сита, которое блокирует движение больших биомолекул, но позволяет свободно диффундировать малым молекулам. Такие мембраны сочетают в себе прочную сеть фибриллярных структур с углеводной гелиевой матрицей. Фибриллярная основа этой мембраны состоит из двух взаимопересекающихся подрешеток коллагена и ламинина.
  5. Коллаген формирует длинные "канаты", которые, соединяясь своими концами, образуют сложную многогранную сеть. Аналогичным образом ламинины, крестообразные комплексы трёх белковых цепей с липкими концами, соединяясь этими концами, образуют сеть. Эти две сети взаимно переплетены, кросс-линки между ними обеспечивают белки энтактины. Такая хаотичная, но прочная конструкция заполнена внутри гепаринсульфатными гликопротеинами – белковыми комплексами, содержащими множество углеводных цепей. Эти углеводные цепи содержат отрицательно заряженные сульфатные группы, с которыми связываются ламинины, что приводит к образованию единой протеогликан-коллаген-ламининовой сети.

6. Растения используют аналогичную технологию при формировании клеточных стенок. Фибрильными компонентами у них является, главным образом, целлюлоза – углеводный полимер, состоящий из нескольких тысяч мономеров глюкозы. Целлюлозные нити ассоциируются параллельно, образуя прочные микрофибриллы. Между соседними целлюлозными цепями возникает настолько хорошо организованная сеть водородных связей, что целлюлоза формирует кристаллическую структуру внутри таких микрофибрилл. Множество подобных целлюлозе, но более коротких углеводных полимеров соединяют целлюлозные микрофибриллы, образуя водородные связи с поверхностями микрофибрилл. А затем образовавшиеся пустоты между микрофибриллами заполняются молекулами пектинов.

© 2015-2019 vseobiology.ru | При использовании материалов сайта - прямая ссылка на vseobiology.ru обязательна.

Электронный адрес для связи artemchichkov@gmail.com

^ Наверх