| Предисловие к русскому изданию | 5 |
| Предисловие | 7 |
| |
| Глава 1. Введение: структура и состав биологических мембран | 9 |
 1.1. Роль мембран и их разнообразие | 9 |
| 1.2. Исторический очерк | 15 |
| 1.3. Морфология мембран | 18 |
| 1.3.1. Дифракция рентгеновских лучей | 18 |
| 1.3.2. Электронная микроскопия | 20 |
| Дополнение 1.1 | 22 |
| 1.4. Выделение мембран | 23 |
| 1.4.1. Разрушение клеток | 24 |
| 1.4.2. Разделение мембран | 26 |
| Дополнение 1.2 | 30 |
| 1.4.3. Критерии чистоты мембранных фракций | 31 |
| 1.5. Состав мембран | 33 |
| 1.5.1. Мембранные липиды | 35 |
| 1.5.2. Многообразные функции мембранных липидов | 44 |
| 1.5.3. Мембранные белки | 45 |
| 1.6. Резюме | 48 |
| |
| Глава 2. Структура и свойства мембранных липидов | 49 |
| 2.1. Жидкие кристаллы | 49 |
| 2.2. Водно-липидные смеси | 54 |
| Дополнение 2.1 | 57 |
| 2.2.1. Гидратация липидов | 57 |
| 2.2.2. Фазовые диаграммы однокомпонентных водно-липидных систем | 59 |
| 2.2.3. Два метода изучения липидного полиморфизма | 60 |
| 2.2.4. Ориентация полярных головок липидов в бислое | 63 |
| 2.2.5. Конфигурация и упаковка ацильных цепей в бислое | 64 |
| 2.2.6. Методы исследования гидрофобной области бислоя | 67 |
| 2.3. Термодинамика полиморфизма липидных структур | 72 |
| 2.3.1. Гидрофобные силы | 73 |
| 2.3.2. Образование мицелл | 75 |
| 2.3.3. Форма мицелл: почему образуется бислой? | 78 |
| 2.3.4. Форма липидных молекул | 83 |
| 2.4. Фазовые переходы в липидных системах | 84 |
| 2.4.1. Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК) | 85 |
| Дополнение 2.2 | 86 |
| 2.4.2. Липидные смеси | 91 |
| 2.5. Модельные мембранные системы | 96 |
| 2.5.1. Монослои на границе раздела фаз воздух — вода | 97 |
| 2.5.2. Монослои на твёрдой подложке | 101 |
| 2.5.3. Плоские бислойные мембраны | 101 |
| 2.5.4. Плоские бислойные мембраны на твёрдой подложке | 103 |
| 2.5.5. Липосомы | 103 |
| 2.6. Резюме | 107 |
| |
Глава 3. Мембранные белки: характеристика и структурные
принципы | 109 |
| 3.1. Структура мембранных белков | 109 |
| 3.2. Очистка мемебранных белков | 111 |
| 3.2.1. Детергенты | 111 |
| 3.3. Характеристика очищенных интегральных мембранных белков | 116 |
| 3.3.1. Молекулярная масса субъединиц (электрофорез в |
| ПААГ) | 117 |
| 3.3.2. Определение молекулярной массы нативного белка с |
| помощью гидродинамических методов | 118 |
| 3.3.3. Метод радиационной инактивации | 121 |
| 3.3.4. Спектральные методы и вторичная структура | 122 |
| 3.3.5. Ферментативная активность | 124 |
| 3.3.6. Четвертичная структура и химическое сшивание | 125 |
| 3.4. Изучение трёхмерной структуры с помощью рентгеновской |
| дифракции и реконструкции изображения | 128 |
| 3.4.1. Кристаллизация мембранных белков | 128 |
| 3.4.2. Реконструкция изображения и двумерные кристаллы | 130 |
| Дополнение 3.1 | 131 |
| 3.5. Три примера структурных исследований мембранных |
| белков | 131 |
| 3.5.1. Структура фотосинтетических и реакционных центров |
| R. viridis и R. sphaeroides | 134 |
| 3.5.2. Структура бактериородопсина | 139 |
| 3.5.3. Структура поринов | 146 |
| 3.6. Принципы структурной организации мембранных белков и |
| способы её предсказания для трансмембранных белков | 148 |
| 3.6.1. Мембранные белки — это амфифильные соединения | 148 |
| 3.6.2. Ионизируемые аминокислотные остатки в |
| трансмембранных сегментах | 151 |
| 3.6.3. Заряженные аминокислоты в сегментах, экспонированных |
| в водную среду | 152 |
| 3.6.4. Особая роль пролина? | 152 |
| 3.6.5. Способы идентификации первичных амфифильных |
| структур | 153 |
| 3.6.6. Способы идентификации вторичных амфифильных |
| структур | 157 |
| 3.7. Пептиды — модели мембранных белков | 159 |
| 3.7.1. Природные пептиды | 159 |
| 3.7.2. Модельные синтетические пептиды | 163 |
| 3.8. Мембранные белки, ковалентно связанные с липидами | 164 |
| 3.9. Мембранные белки, ковалентно связанные с углеводами | 166 |
| 3.10. Резюме | 167 |
| |
| Глава 4, Ассиметрия мембран | 170 |
| 4.1. Введение | 170 |
| 4.2. Топография мембранных белков | 171 |
| 4.2.1. Методология | 172 |
| 4.2.2. Примеры анализа топографии мембранных белков | 179 |
| 4.3. Цитоскелет | 181 |
| 4.3.1. Микрофиламенты | 182 |
| 4.3.2. Промежуточные филаменты | 183 |
| 4.3.3. Микротрубочки | 183 |
| 4.3.4. Мембрана и цитоскелет эритроцитов | 183 |
| 4.4. Трансмембранная асимметрия липидов | 187 |
| 4.4.1. Методы установления трансмембранного |
| распределения липидов | 188 |
| 4.4.2. Примеры липидной асимметрии | 190 |
| 4.4.3. Трансмембранная миграция липидов | 195 |
| 4.5. Латеральная гетерогенность мембран | 196 |
| 4.5.1. Макроскопические домены и барьеры в плазматической |
| мембране | 197 |
| 4.5.2. Тилакоидные мембраны | 199 |
| 4.5.3. Вирусы с оболочкой | 200 |
| 4.5.4. Липидные микродомены | 201 |
| 4.6. Резюм | 203 |
| |
Глава 5. Динамическое поведение мембранных систем и
лилидно-белковые взаимодействия | 204 |
| 5.1. Введение | 204 |
| 5.1.1. Некоторые простые модели движения мембранных |
| компонентов | 206 |
| 5.2. Текучесть мембран и применение мембранных зондов | 210 |
| 5.2.1. Физиологическое значение текучести мембран | 211 |
| 5.2.2. Характер и скорости движений, измеряемых с |
| помощью 2Н-ЯМР, ЭПР и флуоресцентных зондов | 212 |
| 5.2.3. Спиновые метки, использующиеся для измерения текучести мембран | 214 |
| 5.2.4. Флуоресцентные зонды, использующиеся для измерения |
| текучести мембран | 215 |
| Дополнение 5.1 | 216 |
| 5.3. Вращение мембранных белков | 219 |
| 5.3.1. Примеры вращения белков | 221 |
| Дополнение 5.2 | 222 |
| 5.4. Латеральная диффузия липидов и белков в мембранах | 222 |
| 5.4.1. Модели, описывающие латеральную диффузию | 224 |
| 5.4.2. Примеры латеральной диффузии компонентов мембран | 226 |
| 5.5. Липидно-белковые взаимодействия | 228 |
| 5.5.1. Связывание липидов с внутримембранными белками в |
| бислое | 229 |
| Дополнение 5.3 | 232 |
| 5.5.2. Изменения в липидном бислое, связанные с |
| присутствием интегральных мембранных белков | 234 |
| Дополнение 5.4 | 236 |
| 5.5.3.Динамические свойства остова мембранных белков и их |
| боковых цепей | 239 |
| 5.5.4. Связывание периферических мембранных белков с |
| липидным бислоем | 240 |
| 5.6. Резюме | 242 |
| |
| Глава 6. Мембранная энзимология | 243 |
| 6.1. Введение | 243 |
| 6.2. Некоторые специфические положения, имеющие отношение |
| к активности мембранных ферментов | 246 |
| 6.3. Реконструкция мембранных ферментов | 250 |
| Дополнение 6.1 | 251 |
| 6.3.1. Некоторые характеристики реконструированных |
| белково-фосфолипидных везикул (протеолипосом) | 254 |
| 6.4. Влияние липидов на активности мембраносвязанных |
| ферментов | 256 |
| 6.5. Некоторые примеры липидзависимых ферментов | 259 |
| 6.5.1. β-Гидроксибутиратдегидрогеназа (БДГ) | 259 |
| 6.5.2. Пируватоксидаза | 261 |
| 6.5.3. Са+ -АТРаза | 263 |
| 6.5.4. Na+ /K+ -ATPa3a | 265 |
| 6.5.5. Переносчик глюкозы | 267 |
| 6.6. Мембраносвязанные электронтранспортные цепи | 267 |
| 6.6.1. Системы синтеза стероидов в митохондриях | 269 |
| 6.6.2. Микросомные электронтранспортные цепи | 271 |
| 6.6.3. Дыхательная система митохондрий | 273 |
| 6.6.4. Фотосинтетическая электронтранспортная система |
| тилакоидов | 275 |
| 6.7. Взаимодействия между мембранами и растворимыми |
| ферментами | 277 |
| 6.7.1. Растворимые ферменты, которые при необходимости |
| могут связываться с мембраной | 277 |
| Дополнение 6.2 | 279 |
| 6.7.2. Растворимые ферменты или ферментные ансамбли, |
| которые in vivo могут быть ассоциированы с мембраной | 281 |
| 6.7.3. Факторы свертывания крови — внеклеточные |
| ферменты, активируемые связыванием с мембраной | 282 |
| 6.7.4. Фосфолипазы — растворимые ферменты, |
| катализирующие расщепление мембраносвязанных |
| субстратов | 284 |
| Дополнение 6.3 | 286 |
| 6.8. Резюме | 288 |
| |
Глава 7. Взаимодействие низкомолекулярных соединений с
мембранами: пространственное разделение, проницаемость
и электрические эффекты | 289 |
| 7.1. Введение | 289 |
| 7.1.1. Анализ адсорбции лигандов на бислое | 289 |
| 7.1.2. Классы лигандов, способных взаимодействовать с |
| липидным бислоем | 293 |
| 7.2. Проницаемость липидных бислойных мембран для |
| неэлектролитов | 297 |
| 7.2.1. Приницаемость для воды | 304 |
| 7.3. Электрические свойства мембран | 305 |
| 7.3.1. Работа, совершаемая при переносе иона внутрь |
| бислойной мембраны | 308 |
| 7.3.2. Потенциал внутренних диполей | 309 |
| 7.3.3. Поверхностный потенциал мембраны | 311 |
| Дополнение 7.1 | 316 |
| 7.4. Трансмембранный, потенциал | 321 |
| 7.4.1. Измерение трансмембранного потенциала | 323 |
| 7.4.2. Концепция энергизованной мембраны | 325 |
| 7.5. Проницаемость липидных бислойных мембран для ионов | 326 |
| 7.5.1. Проницаемость для протонов | 327 |
| 7.5.2. Ионофоры | 328 |
| 7.6. Резюме | 331 |
| |
| Глава 8. Поры, каналы и переносчики | 332 |
| 8.1. Общие положения | 332 |
| 8.1.1. Каналы и переносчики: разнообразие функций | 336 |
| Дополнение 8.1 | 338 |
| 8.1.2. Каналы и переносчики как ферменты: применение |
| теории скоростей | 340 |
| 8.1.3. Анализ стационарного состояния | 346 |
| Дополнение 8.2 | 347 |
| 8.1.4. Регистрация тока, протекающего через одиночный |
| канал: встраивание в плоские мембраны и метод пэтч-кламп | 348 |
| Дополнение 8.3 | 351 |
| 8.1.5. Небольшие молекулы, используемые в качестве |
| моделей каналов и пор | 353 |
| 8.2. Несколько примеров пор и каналов | 358 |
| 8.2.1. Щелевые контакты | 359 |
| 8.2.2. Ядерные поровые комплексы | 360 |
| 8.2.3. Порины | 360 |
| 8.2.4. Никотиновый ацетилхолиновый рецептор |
| (nAChR-канал) | 362 |
| 8.2.5. Потенциалзависимый натриевый канал | 367 |
| 8.2.6. Кальциевый канал | 370 |
| 8.2.7. Заключение | 370 |
| 8.3. Некоторые унипортеры, симпортеры и антипортеры | 371 |
| 8.3.1. Переносчик глюкозы из мембраны эритроцита | 372 |
| 8.3.2. Лактозопермеаза из Е. coli | 373 |
| Дополнение 8.4 | 375 |
| 8.3.3. Белок полосы 3-анионный переносчик из мембраны |
| эритроцитов | 377 |
| 8.3.4. Группа митохондриальных переносчиков | 378 |
| 8.4. Несколько примеров активных переносчиков, использующих |
| энергию гидролиза АТР или фосфоенолпирувата | 379 |
| 8.4.1. Переносчики катионов плазматической мембраны |
| (Е1Е2-типа): АТР-зависимые ионные насосы | 382 |
| 8.4.2. АТРазы F1F0-типа из митохондрий, хлоропластов и |
| бактерий | 386 |
| 8.4.3. Три других класса переносчиков | 388 |
| 8.5. Активные транспортные системы, сопряжённые с процессом |
| переноса электронов или поглощением света | 390 |
| 8.5.1. Цитохром с-оксидаза: протонный редокс-насос | 390 |
| 8.5.2. Бактериородопсин: Н+-насос, использующий энергию |
| света | 391 |
| 8.6. Мембранные поры, создаваемые экзогенными агентами | 392 |
| 8.6.1. Токсины и цитолитические белки | 392 |
| 8.6.2. Пермеабилизация при помощи детергентов | 394 |
| 8.6.3. Пермеабилизация при помощи осмотического шока | 394 |
| 8.6.4. Пермеабилизация под действием электрического поля | 394 |
| 8.6.5. Пермеабилизация за счёт образования дефектов |
| упаковки мембранных компонентов | 394 |
| 8.7. Резюме | 395 |
| |
Глава 9. Клеточная поверхность: рецепторы,
рециклирование мембран и передача сигналов | 396 |
| 9.1. Введение | 396 |
| 9.2. Поверхность животной клетки | 399 |
| 9.3. Рецепторы, определяющие клеточную адгезию | 401 |
| 9.3.1. Связывание бактерий с гликолипидами | 402 |
| 9.3.2. «Хоминг» лимфоцитов; стволовым кроветворным |
| клеткам тоже нужны гликопроизводные | 402 |
| 9.3.3. Молекулы, участвующие в клеточной адгезии | 403 |
| 9.3.4. Рецепторы, участвующие в межклеточных |
| взаимодействиях при иммунном ответе | 406 |
| 9.3.5. Интегрины — семейство рецепторов, которые |
| связываются с компонентами внеклеточного матрикса и |
| белками адгезии | 409 |
| Дополнение 9.1 | 410 |
| 9.3.6. Другие способы связывания с матриксом и белками |
| адгезии | 411 |
| 9.4. Повторное использование (рециклирование) мембран и |
| эндоцитоз с участием рецепторов | 412 |
| 9.4.1. Общие свойства эндоцитозного пути | 413 |
| 9.4.2. Сортировка компонентов комплекса рецептор — лиганд | 416 |
| 9.4.3. Клатрин | 420 |
| 9.4.4. Некоторые примеры интернализуемых рецепторов | 421 |
| 9.5. Слияние мемебран | 424 |
| 9.5.1. Работы с липидными везикулами | 424 |
| Дополнение 9.2 | 426 |
| 9.5.2. Изучение белков, входящих в состав шиловидных |
| структур оболочки вирусов | 428 |
| Дополнение 9.3 | 429 |
| 9.6. Рецепторные системы бактерий обладают некоторыми |
| свойствами, присущими и высшим организмам | 431 |
| 9.6.1. Рецепторы, ответственные за хемотаксис Е. coli | 432 |
| 9.6.2. Рецепторы, участвующие в активации транскрипции | 434 |
| 9.7. Передача сигналов в животных клетках | 435 |
| 9.7.1. Первичный ответ и семейства рецепторов | 436 |
| 9.7.2. G-белки | 439 |
| 9.7.3. Обновление фосфатидилинозитола и вторые |
| посредники | 443 |
| 9.7.4. Фосфорилирование рецепторов и десенсибилизация | 447 |
| 9.7.5. Некоторые рецепторы, принимающие участие в |
| передаче сигналов в животных клетках | 449 |
| 9.8. Онкогены и передача сигнала | 452 |
| 9.9. Резюме | 453 |
| |
| Глава 10. Биогенез мембран | 455 |
| 10.1. Введение | 455 |
| 10.2. Общие особенности экзоцитозного пути | 461 |
| Дополнение 10.1 | 465 |
| 10.3. Характерные особенности биосинтеза мембранных белков | 466 |
| Дополнение 10.2 | 469 |
| 10.3.1. Нужны ли для переноса белков каналы? | 472 |
| 10.3.2. Полипептидные сигналы, отвечающие за сортировку |
| белков и встраивание их в мембраны | 475 |
| 10.3.3. Сигнальные пептидазы | 494 |
| 10.3.4. Растворимые и мембраносвязанные белки, |
| необходимые для переноса | 495 |
| 10.3.5. Сборка мультисубъединичных комплексов и |
| обновление мембранных белков | 498 |
| Дополнение 10.3 | 499 |
| 10.4. Биосинтез и распределение мембранных липидов | 500 |
| 10.4.1. Где синтезируются мембранные липиды? | 501 |
| 10.4.2. Транспорт липидов от места их синтеза | 504 |
| 10.4.3. Обновление фосфолипидов | 509 |
| 10.5. Изменения липидного состава мембран в ответ на изменения |
| условий окружающей среды | 510 |
| 10.6. Резюме | 511 |
| |
| Приложение | 513 |
| Литература | 514 |
| Предметный указатель | 599 |
