|
Цитолема. Будова і функції біологічних мембран |
Всі біологічні мембрани, включаючи плазматическую мембрану (цитолему) і внутрішні клітинні мембрани, що складаються з ліпідних і білкових молекул, що утворюють кілька шарів.
Основною структурою будь-якої біологічної мембрани є безперервний подвійний шар ліпідних молекул - ліпідний бислой (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 у мембранах таким чином, що гідрофобні кінці знаходяться між двома шарами, утвореними гідрофільними голівками.
Цитолема. Будова і функції біологічних мембранМолекулы білків не утворять у мембранах суцільного шару, вони розташовуються в шарах ліпідів, занурюючись в них на різну глибину. У плазматичній мембрані кількість білків становить половину його маси.
Вуглеводи на поверхні мембрани представлені полісахаридними ланцюжками, які прикріплені до мембранних білків і ліпідів. Маса вуглеводів у плазматичній мембрані коливається від 2 до 10% від її маси.
Рис. 3. Схема будови цитолеми: 1 - ліпіди, 2 - гідрофобна зона ліпідних молекул, 3 - білкові молекули, 4 - полісахариди гликокаликса.
Вуглеводи розташовуються на зовнішній поверхні клітинної мембрани, яка не контактує з цитоплазмою. Вуглеводи на клітинній поверхні утворюють надмембранный шар - глікокалікс, який бере участь у процесах міжклітинної впізнавання.
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 декілька механізмів для надходження речовин у клітину і вихід їх з клітини: дифузія, активний транспорт, екзо - або эндоцитоз.
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 звичайно переміщаються 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 з зовнішньої - іони К+. На
кожні два отриманих 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 тканинною рідиною пори, що пронизують ліпідний бислой. Ці канали мають ворота, що відкриваються на короткий час у відповідь на специфічні процеси, що відбуваються на мембрані.
Эндоцитоз і экзоцитоз - це два процеси, за допомогою яких здійснюється перенесення макромолекул і великих частинок через мембрану в клітину (эндоцитоз) або з клітини (экзоцитоз). При эндоцитозе плазматична мембрана утворює впячивания або вирости, які, отшнуровываясь, перетворюються в пухирці. Опинившись в бульбашках, частинки або рідина переносяться всередину клітини.
Экзоцитоз - процес, зворотний ендоцитозу. Це процес, при якому вміст транспортних або секретуються бульбашок виділяється в позаклітинний простір. При цьому бульбашки проходять через мембрану і розкриваються на її поверхні.
Клітинна мембрана має 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, що беруть участь у взаєминах клітин один з одним. Існують прості, щільні, щілиноподібні і синаптичні міжклітинні з'єднання. У простих з'єднаннях цитолеми двох клітин стикаються. У місцях щільних міжклітинних з'єднань цитолеми двох клітин максимально зближені, місцями зливаються, утворюючи як би одну мембрану. При щілиноподібних з'єднаннях між двома цитолемами 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 внеклеточными структурами. Щільні контакти роблять неможливим проходження через них навіть невеликих молекул.
Щілиноподібні контакти і синапси найбільшою мірою забезпечують передачу хімічних і електричних сигналів, тому їх називають коммунікантними контактами клітин.
|