Клеточные мембраны. Строение. Биологическое значение.

Важнейшее условие существования клетки, и, следовательно, жизни - нор­мальное функционирование биологиче­ских мембран. Мембраны - неотъемле­мый компонент всех клеток. Все биоло­гические мембраны имеют толщину от 5 до 10 нм, содержат белки липиды, соотношение между которыми варьи­рует в зависимости от происхождения мембраны. У мембран разли­чают наруж­ную и внутреннюю сто­роны, которые в большинстве случаев имеют неодина­ковый состав, то есть мембраны асим­метричны. Липиды и белки, располо­женные на наружной стороне плазмати­ческой мембраны, обычно имеют кова­лентно связанные с ними углеводы. Внутренняя сторона мембраны и внут­риклеточные мем­браны, как правило, лишены углеводов. Углеводная часть представлена полиса­харидами, вклю­чающими обычно не более 15. При оп­тимальных для жизне­деятельности жи­вых организмов tх мем­брана, как правило, имеет жидкокри­сталлическое состояние (про­межуточ­ное между жидким и твердым). Это со­стояние обусловлено, прежде всего, на­личием в мембранах системы липид - белок - вода, формирующей различного типа упорядоченные струк­туры, обла­дающие в то же время опре­деленной подвижностью. Функции мембраны: мембраны определяют форму орга­неллы или клетки; барьерная: кон­тро­лируют обмен растворимых веществ (напр, ионов Na+, K+, Cl-) между внутренним и наружным компартмен­том; энергетическая: синтез АТФ на внутренних мембранах митохондрий и фотосинтез в мембранах хлоропластов; формируют поверхность для протека­ния химических реакций (фосфорили­рование на митохондриальных мембра­нах);явл структурой, обеспечи­вающей распознавание химических сигналов (на мембране расположены рецепторы гормонов и нейромедиато­ров);играют роль в межклеточном взаимодействии и способствуют пере­движению клеток.

Химический состав клеточных мембран.

Мембраны - неотъемле­мый компонент всех клеток. Все биоло­гические мембраны имеют толщину от 5 до 10 нм, содержат белки липиды, соотношение между которыми варьи­рует в зависимости от происхождения мембраны. Кроме того, в них присутст­вуют углеводы, неорганические соли, вода и ряд других соединений; в неко­торых мембранах обнаружены следы РНК (до 0,1%). У млекопитающих мем­браны содержат особенно большое ко­личество фосфолипидов и холестерола.. Структурной единицей мембраны явля­ется фосфолипидный бислой. Фосфо­липиды - амфипатичекие молекулы, т.е. в одной молекуле име­ются как гидро­фильные, так и гидро­фобные участки. Фосфолипидный бис­лой образуется за счет гидрофобного воздействия между цепями остатков жирных кислот, вхо­дящих в состав ли­пидов. Он представ­ляет собой листок, состоящий из 2 слоев фосфолипидов, причём их поляр­ные головки обраще­ны к воде, а цепи остат­ков жирных кислот формируют внут­реннюю гидро­фобную среду. При встряхивании фос­фолипидов с водой они образуют шаро­образные мицеллы, где цепи остатков жирных кислот на­правлены в сторону, противоположную гидрофильной по­верхности. Липидный бислой с обеих сторон покрыт белками. В соответствии с жидкой мозаичной моделью мем­браны сами липиды и не­которые белки способны передвигаться в плоскости бислоя

Мембранный транспорт.

Мембрана обладает избирательной проницаемостью для растворимых ве­ществ, что необходимо для: отделения клетки от внеклеточной среды; обеспе­чения проникновения в клетку и удер­жания в ней необходимых молекул (та­ких, как липиды, глюкоза и АМКы), а также удаления из клетки про­дуктов метаболизма (в том числе не­нужных); поддержания транс­мембран­ного градиента ио­нов. Внутриклеточ­ные органеллы также могут обладать избирательно прони­цаемой мембраной. Транспорт через мембрану может быть пассивным, об­легченным или актив­ным.1. Пассивный транспорт - это движение молекул или ионов по кон­центрационному либо электрохимиче­скому градиенту. Это может быть про­стая диффузия, как в случае проникно­вения через плазмати­ческую мембрану газов (напр О2 и СО2) или про­стых молекул (этанола).2. Облегченная диффузия - это быстрое движение мо­лекул через мем­брану с помощью спе­цифических мем­бранных белков, назы­ваемых пермеа­зами. Этот процесс спе­цифичен, он протекает быстрее простой диффузии, но имеет ограничение скоро­сти транс­порта. Характерна для водораствори­мых ве­ществ. 3. Активный транспорт - это дви­жение ионов или молекул через мем­брану против градиента концентрации за счет энергии гидролиза АТФ. Име­ются три основных типа активного транспорта ионов: натрий-калиевый на­сос - Na+ /K+-аденозинтрифосфатаза (АТФаза), переносящая Na+ наружу, а K+ внутрь; кальциевый (Са2+) насос - Са2+-АТ­Фаза, которая транспортирует Са2+ из клетки или цитозоля в сарко­плазмати­ческий ретикулум; протонный насос - Н+-АТФаза.