Плазматическая мембрана: общие сведения
Поскольку клетки эукариот содержат множество внутренних мембран (митохондриальные, мембраны эндоплазматического ретикулума, лизосом и т.д.), стоит выделить внешнюю мембрану как плазматическую. Мы знаем, что белковые элементы плазматической мембраны эволюционировали в направлении детектирования изменений во внешней среде и (в некоторых случаях) сигнализации об этих изменениях через мембранно-связанный G- белок. Плазматическая мембрана также развила средства контроля движения различных веществ в клетку и из нее. Основой биомембран является липидный бислой . Гидрофильные вещества не могут диффундировать через гидрофобный барьер липидного бислоя. Здесь не место для рассмотрения множества механизмов, которые сформированы клеткой, чтобы обойти это препятствие.
Рассмотрим механизмы, которые контролируют движение малых неорганических ионов через мембрану. Неорганические ионы, конечно, водорастворимы. Электростатический заряд позволяет им входить в водную структуру и смешиваться с ней ( рис. 2.1 ). С другой стороны, он препятствует их смешиванию с органической фазой, которая в данном случае представлена липидным бислоем. Чтобы пропустить их внутрь, необходимы гидрофильные "поры" в биомембране. Множество видов таких пор возникло с тех пор, как первые прокариоты возникли три с половиной миллиарда лет назад. Во всех случаях - это сложные белковые структуры, погруженные в мембрану. Таких каналов много и типы их различны. В целом, каналы очень специфичны в отношении того, какие ионы они пропускают.
Сам факт, что ионы - это заряженные частицы, означает что их распределение у мембраны может быть выражено в электрических величинах. Еще со времен Гальвани и Вольта в конце восемнадцатого столетия известно, что функционирование нервной системы связано с электрическими явлениями. Однако, только к середине ХХ века, когда были развиты электрические (в особенности, электронные) технологии, а также адекватные биологические препараты (гигантский аксон) удалось добиться истинного понимания "животного электричества".
Плазматическая мембрана, окружающая каждую клетку, определяет ее величину и обеспечивает сохранение существенных различий между клеточным содержимым и окружающей средой. Мембрана служит высокоизбирательным фильтром, который поддерживает разницу концентраций ионов по обе стороны мембраны и позволяет питательным веществам прникать внутрь клетки, а продуктам выделения выходить наружу.
Все биологические мембраны представляют собой ансамбли липидных и белковых молекул, удерживаемых вместе с помощью нековалентных взаимодействий. Липидные и белковые молекулы образуют непрерывный двойной слой толщиной 4-5 мм.
Липидный бислой - это основная структура мембраны, которая создает относительно непроницаемый барьер для большинства водорастворимых молекул.
Белковые молекулы как бы "растворены" в липидном бислое. При посредстве белков выполняются разнообразные функции мембраны: одни из них обеспечивают транспорт определенных молекул внутрь клетки или из нее, другие являются ферментами и катализируют ассоциированные с мембраной реакции , а третьи осуществляют структурную связь цитоскелета с внеклеточным матриксом или служат рецепторами для получения и преобразования химических сигналов из окружающей среды.
Важное свойство биологических мембран - текучесть . Все клеточные мембраны представляют собой подвижные текучие структуры: большая часть составляющих их молекул липидов и белков способна достаточно быстро перемещаться в плоскости мембраны. Другое свойство мембран - их асимметрия : оба их слоя различаются по липидному и белковому составам, что отражает функциональные различия их поверхностей.
Смотрите также:
