Принцип организации мембран
I. Компоненты мембран
| Липидный компонент | В основе биологической мембраны - двойной слой амфифильных липидов (1). а) Молекулы таких липидов (2) имеют 2 части - гидрофобную (2,а) (два углеводородных "хвоста" жирных кислот) и гидрофильную (2,б) (остатки спирта, азотистого основания, углевода). б) В водной среде эти молекулы самопроизвольно образуют бислой, в котором гидрофобные части молекул обращены друг к другу, а гидрофильные - к водной фазе. | Схема - строение мембран. Полный размер |
| Белки | Кроме того, в состав мембран входят белки. Т.н. интегральные белки (3) глубоко встроены в мембрану, насквозь пронизывая липидный бислой. А периферические белки (4) связаны с одной из поверхностей мембраны. | |
| Углевод- ный компо- нент | а) Углеводы, как правило, самостоятельно в мембрану животных не входят; но углеводные компоненты (5) имеются во многих мембранных липидах и белках (соответственно, гликолипидах и гликопротеидах). б) Причём, обычно данные компоненты расположены с наружной стороны мембраны. б) В итоге, оказывается, что наружная и внутренняя поверхности одной и той же мембраны различны по составу. | |
| Вид при электронной микроско- пии | а) При электронной микроскопии срединная (гидрофобная) частьлипидного бислоя (6) выглядит как светлая полоса между двумя электроноплотными полосами. б) Последние образованы гидрофильными "головками" липидов и белками. |
II. Подвижность компонентов
| Латеральная подвиж- ность | а) Компоненты мембран обладают определённой латеральной подвижностью (могут перемещаться в плоскости мембраны). б) Поэтому данная модель организации мембраны называется жидкостно-мозаичной структурой. |
| Вращение некоторых белков | а) Кроме того, некоторые интегральные белки способны путём вращения менять свою ориентацию относительно поверхностей мембраны. б) Так функционируют некоторые мембранные переносчики: связав вещество с одной стороны, они поворачиваются в мембране на 180о и высвобождают вещество с другой стороны мембраны. |
| Ориентация углеводных компонен- тов | К подобному вращению неспособны белки с углеводными компонентами - в силу высокой гидрофильности последних. |
Особенности плазмолеммы
Дальше в этой теме будем рассматривать только плазмолемму.
| Структурные особенности этой мембраны таковы. 1. Толщина её (7-10 нм) обычно больше, чем у других клеточных мембран. Это обусловлено большим содержанием различных интегральных и периферических белков. 2. Кроме того, к наружной стороне плазмолеммы почти всех клеток прилежит надмембранный слой - гликокаликс (3-4 нм). Он тоже содержит гликопротеиды, а также различные ферменты. |
Функции плазмолеммы
Плазмолемма выполняет многочисленные функции.
| 1. Опорная функция | Мембрана участвует в формообразовании клетки: к ней крепятся элементы внутриклеточного скелета (микротрубочки, микрофиламенты и промежуточные филаменты). |
| 2. Рецепторная функция | С наружной стороны плазмолеммы могут находиться специфические белки-рецепторы к биологически активным веществам - гормонам, медиаторам, антигенам. |
| 3. Взаимо- действие с дру- гими клетками | а) С помощью рецепторов клетки могут также специфически узнавать друг друга, вступая во взаимодействие путём адгезии, т.е. "слипания" своих поверхностей. б) Часто образуются и долговременные контакты между клетками, причём, известно несколько типов таких контактов (п. 2.2.3). |
| 4. Барьерная функция | За счёт своего липидного бислоя, мембрана непроницаема для многих веществ(гидрофильных соединений и ионов), т.е. эффективно отграничивает цитоплазму от внеклеточной среды. |
| 5. Транспортная функция | а) Вместе с тем, плазмолемма содержит транспортные системы для переноса в клетку или из неё определённых веществ - низкомолекулярных, высокомолекулярных, а также более крупных частиц - как жидких, так и твёрдых. б) Благодаря этому, цитоплазма имеет тот состав, который наиболее оптимален для жизнедеятельности клеток. |
| 6. Создание трансмембран- ного потенциала | 1. Среди транспортных систем плазмолеммы - Na+,K+-насос и каналы для ионов K + . а) Благодаря деятельности насоса, внутри клеток создаётся избыток К+, а снаружи - Na+. б) А благодаря наличию К+-каналов, небольшая часть ионов К+ возвращается по градиенту концентрации на внешнюю сторону клеток. 2. Поэтому плазмолемма всех клеток имеет снаружи положительный заряд, а между обеими сторонами мембраны существует трансмембранная разность потенциалов. 3. а) Плазмолемма возбудимых клеток (мышечных и нервных) содержит, кроме того,Na+-каналы. б) Они открываются при возбуждении мембраны, что обусловливает изменение трансмембранного потенциала. |
Способы трансмембранного переноса