Характеристика структурных элементов клеточной мембраны

Углеводы участвуют в рецепции БАБ, ре­акциях иммунитета.

Структурную основу клеточной мем­браны (матрикс) составляет бимоле­кулярный слой фосфолипи­дов. Фосфолипиды являются барьером для заряженных частиц и молекул водо­растворимых веществ. Липиды обеспе­чивают высокое электрическое сопро­тивление мембраны клетки, например в нейронах — до 1000 Ом/см². Молекулы фосфолипидов мембраны состоят из двух частей, одна из которых несет заряд и гидрофильна, а другая, напротив, не за­ряжена и гидрофобна. Это определяет способность липидов самопроизвольно образовывать двухслойные мембран­ные структуры. В клеточной мембране заряженные гидрофильные участки мо­лекул фосфолипидов от одних молекул направлены внутрь клетки, а от дру­гих — наружу клетки. В толще клеточ­

ной мембраны молекулы фосфолипи­дов взаимодействуют незаряженными гидрофобными участками (они «спря­таны» от внутриклеточной и внеклеточ­ной воды). В липидном слое клеточных мембран содержится много холестери­на. Обмен липидов, в отличие от белков, происходит медленнее. Однако возбуж­дение, например, нейронов мозга при­водит к уменьшению содержания в них липидов. В частности, после длительной умственной работы, при утомлении ко­личество фосфолипидов в нейронах уменьшается (может быть, с этим связа­на хорошая память у лиц напряженного умственного труда). Состав мембранных липидов определяется средой обитания и характером питания. Так, увеличение растительных жиров в пищевом рационе поддерживает жидкое состояние липи­дов клеточных мембран и улучшает их функции. Избыток холестерина в мем­бранах увеличивает их микровязкость, ухудшает транспортные функции кле­точной мембраны. Однако недостаток жирных кислот и холестерина в пище нарушает липидный состав и функции клеточных мембран.

Молекулы белков,встроенные в фосфолипидный матрикс клеточной мембраны, называют интегральными. Обновление белков мембраны происхо­дит очень быстро — в течение 2—5 дней (срок их жизни). В клеточных мембра­нах встречаются тысячи различных бел­ков, которые можно объединить в сле­дующие основные классы: структурные белки, ферменты, переносчики, белки, образующие каналы, ионные насосы, специфические рецепторы. Один и тот же белок может быть рецептором, фер­ментом и насосом. Каналы образованы белковыми молекулами, вкрапленными в липидный матрикс, они пронизывают мембрану. Через эти каналы могут про­ходить полярные молекулы. Многие мембранные белки, как и фосфолипи­ды, состоят из двух частей — заряжен­ной и незаряженной. Незаряженные участки белков погружены в липидный слой, не несущий заряда. Заряженные участки белков взаимодействуют с за­ряженными участками липидов, что яв­ляется важным фактором, определяю­щим взаиморасположение структурных элементов клеточной мембраны и ее прочность. Большинство интегральных белков пронизывают липидный слой, прочно связано с фосфолипидами и об­разуют каналы, обеспечивающие транс­порт веществ через клеточную мембрану. Бблыиая часть интегральных белков — гликопротеиды. Белки, прикрепленные к поверхности клеточной мембраны (в основном, к внутренней ее части), на­зывают периферическими. Они, как пра­вило, являются ферментами — это фос­фатазы, ацетилхолинэстераза, протеин- киназы, аденилатциклаза. Некоторые интегральные белки также выполняют функцию ферментов, например АТФаза. Рецепторами и антигенами мембраны могут быть как интегральные, так и пе­риферические белки. Белки, примыкаю­щие к мембране с внутренней стороны, являются также составной частью ци­тоскелета, что обеспечивает клеточной мембране дополнительную прочность и эластичность.

Клеточные мембраны обладают из­бирательной проницаемостью: одни ве­щества они пропускают, другие — нет. В частности, мембрана легкопрони­цаема для жирорастворимых веществ, проникающих через липидный слой; большинство мембран пропускает воду. Анионы органических кислот не прохо­дят через мембрану. Но имеются кана­лы, избирательно пропускающие ионы Na⁺, К⁺, Са²⁺, С1^_. Степень проницае­мости клеточной мембраны для разных ионов различна, что является главным фактором, обеспечивающим высокий электрический потенциал клеток воз­будимых тканей.

Большинство клеток организма име­ет отрицательный поверхностный заряд, который обеспечивается выступающей из мембраны клетки углеводной частью фосфолипидов, гликолипидов, глико­протеидов. Мембрана обладает текучес­тью: отдельные ее части могут переме­щаться из одного участка к другому.