Основные принципы организации биомембран

СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ МЕМБРАН

Клетка окружена плазматической мембраной. Мембраны имеют также такие основные органоиды клетки, как эндоплазматический ретикулум, комплекс Гольджи, митохондрии, лизосомы и ядро.

Функции мембран: барьерная; контроль транспорта метаболитов; рецепция сигналов и их передача; ферментативная; контакт с другими клетками; якорь для цитоскелета.

Каждая из мембран имеет структурные особенности и выполняет специфические функции в клетке, но все они построены по единому типу. В большинстве мембран содержится около 20% воды, остальная часть – белки и липиды. В зависимости от мембраны отношение белок/липид варьирует от 0,25 (клетки миелиновой оболочки) до 3,0 (митохондриальные мембраны). Углеводы входят в состав гликопротеинов и гликолипидов.

Липидампринадлежит главная роль в образовании мембран как клеточных структур. Липиды мембран представлены сложными липидами: фосфолипидами(до 90%),сфинголипидами(содержат аминоспирт сфингозин) и гликолипидами(содержат углеводную часть):

фосфатидилхолин

церамид

галактозилцерамид

Характерной особенностью молекул фосфолипидов и гликолипидов является их амфифильность: один конец молекулы гидрофобный, другой - гидрофильный. Гидрофобные «хвосты» - радикалы жирных кислот – орентированы внутрь мембраны, а гидрофильные части повернуты наружу. Т.о., пластинчатая форма и основные физико-химические свойства мембран определяются именно липидами.

Стероиды представлены холестерином.

холестерин

Белковый состав разных мембран различен. Белки мембран выполняют разнообразные функции: структурные белки, ферменты, белки, осуществляющие трансмембранный перенос веществ, рецепторы гормонов или других сигнальных молекул.

Белки могут быть частично или полностью погружены в мембрану (интегральные белки), либо располагаться на ее поверхности (периферические белки). Участки белка, которые обращены во внеклеточную среду, могут подвергаться гликозилированию (рис. 25).

Рис. 25. Гликозилированный белок в мембране эритроцита

Биологические мембраны образуют протяженные бислойные структуры малой толщины (6-10 нм). Мембраны асимметричны по своему исходному строению, что обеспечивает градиент кривизны и спонтанное образование замкнутых структур (рис. 26).

Рис. 26. Строение биологической мембраны

Внутриклеточные мембраны содержат мало гликопротеинов и гликолипидов и характеризуются меньшей микровязкостью, поэтому они могут образовывать органеллы малого размера.

Клеточные мембраны создают ограничения для перемещения веществ, причем основным препятствием является гидрофобная зона мембраны. Однако мембраны не являются непроницаемыми перегородками. Одна из осноных функций мембран - регуляция переноса веществ.