Цитолемма. Будова і функції біологічних мембран

Всі біологічні мембрани, включаючи плазматичну мембрану (цитолемму) і внутрішні клітинні мембрани, складаються з ліпідних і білкових молекул, що утворюють кілька шарів.

Основною структурою будь-якої біологічної мембрани є безперервний подвійний шар ліпідних молекул – ліпідний бішар (рис. 3). Він забезпечує непроникність мембрани для більшості водорозчинних молекул. Ліпіди складають близько 50% маси плазматичної мембрани. Їх молекули мають гідрофільну (люблячу воду) голівку і гідрофобні (бояться води) кінці. Ліпідні молекули розташовуються в мембранах таким чином, що гідрофобні кінці перебувають між двома шарами, освіченими гідрофільними головками.

Цитолемма. Будова і функції біологічних мембран. Молекули білків не утворюють в мембранах суцільного шару, вони розташовуються в шарах ліпідів, занурюючись у них на різну глибину. У плазматичній мембрані кількість білків становить половину її маси.

Вуглеводи на поверхні мембрани представлені полісахаридними ланцюжками, які прикріплені до мембранних білків і ліпідів. Маса вуглеводів в плазматичній мембрані коливається від 2 до 10% від її маси.

Вуглеводи розташовуються на зовнішній поверхні клітинної мембрани, яка не контактує з цитоплазмою. Вуглеводи на клітинній поверхні утворюють надмембранний шар – гликокаликс, який бере участь у процесах міжклітинної пізнавання.

Функція плазматичної мембрани. Одна з основних життєво важливих функцій плазматичної мембрани – транспортна функція. Вона забезпечує надходження в клітину поживних і енергетичних речовин, виведення продуктів обміну і біологічно активних речовин (секретів), регулює проходження в клітину і з клітини різних іонів.

Існують кілька механізмів для вступу речовин у клітину і виходу їх з клітки: дифузія, активний транспорт, екзо-або ендоцитоз.

Дифузія – це рух молекул або іонів з області з високою їх концентрацією в область з більш низькою концентрацією. За рахунок дифузії здійснюється транспорт через мембрани молекул кисню і вуглекислого газу. Іони і молекули глюкози, амінокислот, жирних кислот дифундують через мембрани повільно.

Напрямок дифузії іонів визначається двома факторами: один з цих факторів – їх концентрація, інший – електричний заряд. Іони зазвичай переміщуються в область з протилежним зарядом, відштовхуючись з області з однойменною зарядом, дифундують з області з високою концентрацією в область з низькою концентрацією.

Активний транспорт – це перенесення молекул або іонів через мембрани з споживанням енергії проти градієнта концентрації. Енергія (розщеплення АТФ) необхідна тому, що речовини повинні рухатися всупереч їх природному прагненню дифундувати в протилежному напрямку. Прикладом активного транспорту іонів є натрій-калієвий насос (Na +, K +-насос). З внутрішньої сторони мембрани до неї надходять іони Na +, АТФ, а із зовнішнього – іони К +. На кожні два отримані кліткою іона К + з клітини виводиться три іона Na +. Внаслідок цього вміст клітини стає більш негативно зарядженим по відношенню до зовнішнього середовища, а між двома поверхнями мембрани виникає різниця потенціалів.

Перенесення через мембрану великих молекул нуклеотидів, амінокислот і т. д. здійснюють мембранні транспортні білки: білки-переносники і каналообразующие білки. Білки-переносники, зв’язуючись з молекулою речовини, переносять його через мембрану. Цей процес може бути як пасивним, так і активним. Каналообразующие білки формують заповнені тканинної рідиною пори, які пронизують ліпідний бішар. Ці канали мають ворота, що відкриваються на короткий час у відповідь на специфічні процеси, що відбуваються на мембрані.

Ендоцитоз і екзоцитоз – це два процеси, за допомогою яких здійснюється перенесення макромолекул і великих частинок через мембрану в клітину (ендоцитоз) або з клітини (екзоцитоз). При ендоцитозі плазматична мембрана утворює впячивания або вирости, які, отшнуровиваясь, перетворюються на пухирці. Опинившись в бульбашках, частинки або рідина переносяться всередину клітини.

Екзоцитоз – процес, зворотний ендоцитозу. Це процес, при якому вміст транспортних або секретується бульбашок виділяється в позаклітинний простір. При цьому бульбашки проходять через мембрану і розкриваються на її поверхні.

Клітинна мембрана володіє також великою кількістю чутливих утворень – рецепторів, здатних сприймати впливу різних хімічних і фізичних подразників.

Міжклітинні з’єднання (з’єднання мембран) забезпечують передачу хімічних і електричних сигналів, беруть участь у взаєминах клітин один з одним. Існують прості, щільні, щілиновидні і синаптичні міжклітинні з’єднання. У простих з’єднаннях цітолемми двох клітин стикаються. У місцях щільних міжклітинних з’єднань цітолемми двох клітин максимально зближені, місцями зливаються, утворюючи як би одну мембрану. При щілиновидних з’єднаннях між двома цитолеммой є дуже вузька щілина (2 – 3 нм). Синаптичні з’єднання (синапси) характерні для контактів нервових клітин один з одним. У них сигнал (нервовий імпульс) здатний передаватися тільки в одному напрямку.

За допомогою контактів клітини з’єднуються з сусідніми клітинами або позаклітинними структурами. Щільні контакти унеможливлюють проходження через них навіть невеликих молекул.

Посилання на основну публікацію