Клеточная мембрана

Клеточная мембрана – это оболочка клетки, выполняющая следующие функции:

1.разделение содержимого клетки и внешней среды;

2.регуляция обмена веществ между клеткой и средой;

3.место протекания некоторых биохимических реакций (в том числе фотосинтеза, окислительного фосфорилирования);

4.объединение клеток в ткани.

Оболочки делятся на плазматические (клеточные мембраны) и наружние. Важнейшее свойство плазматической мембраны – полупроницаемость, то есть способность пропускать только определённые вещества. Через неё медленно диффундируют глюкоза, аминокислоты, жирные кислоты и ионы, причём сами мембраны могут активно регулировать процесс диффузии.

Наружная цитоплазматическая мембранаЭлектронно-микроскопические исследования позволили установить, что любая клетка растительных и животных организмов, бактерий и простейших имеет очень тонкий внешний покров, называемый цитоплазматической мембраной, или плазмалеммой. Толщина ее около 7, 5 нм.

Среди многочисленных моделей мембран наиболее универсальной оказалась так называемая жидкостно - мозаичная модель, согласно которой мембрана состоит из двух слоев молекул липидов, в которые погружены глобулярные белки. Эти белки часто выступают из липидного слоя одной или обеих сторон мембраны. Двойной слой липидных молекул обращен друг к другу гидрофобными участками, а внешняя и внутренняя поверхности билипидного слоя образованы гидрофильными участками молекул.

Наружная часть мембраны называется гликокаликсом. В его состав входят белки мембран, углеводные части гликолипидов и гликопротеидов. Гликокаликс играет важную в рецепторной функции, обеспечивает "индивидуализацию" клетки - в его составе сосредоточены рецепторы тканевой несовместимости.

Наружная клеточная мембрана выполняет много важных биологических функций. Одна из них заключается в том, что мембрана регулирует постоянный обмен веществ между клеткой и окружающей средой. Молекулы проходят через мембраны благодаря трем различным процессам: простой диффузии, облегченной диффузии и активному транспорту. Пропуская воду, клеточные мембраны в то же время не пропускают большинство растворенных в ней веществ. Такие мембраны называют полупроницаемыми или избирательно проницаемыми. Диффузию воды через полупроницаемые мембраны называют осмосом. Неполярные (гидрофобные) вещества, растворимые в липидах, проникают через мембрану путем простой диффузии (в том числе и кислород). Это пример пассивного транспорта, направление которого определяется только разностью концентраций вещества по обеим сторонам мембраны. Большинство веществ, которые необходимы клетке, полярны и переносится через мембрану с помощью погруженных в нее транспортных белков-переносчиков.

Различают две формы транспорта с помощью белков: облегченную диффузию и активный транспорт. Облегченная диффузия обусловлена градиентом концентрации (разностью концентраций), и молекулы движутся соответственно этому градиенту. Ни простая, ни облегченная диффузия не способны идти против градиента концентрации. Это две разновидности пассивного транспорта веществ.

Перенос растворенных веществ против градиента концентраций требует затрат энергии и называется активным транспортом. Одна из наиболее изученных систем активного транспорта – натрий - калиевый насос. Большинство клеток животных поддерживает разные градиенты концентрации, ионов натрия и калия: - внутри клетки сохраняется низкая концентрация и высокая ионов . Это необходимо для сохранения клеточного объема (осморегуляция), для поддержания электрической активности в нервных и мышечных клетках, а также для активного транспорта других веществ, например, аминокислот и сахаров. Высокие концентрации ионов калия требуются также для белкового синтеза, фотосинтеза и других важных процессов.

Различные материалы могут транспортироваться через мембрану средством других активных процессов - эндоцитоза (транспорт в клетку) и экзоцитоза (транспорт из клетки). При эндоцитозе вещества попадают в клетку, в результате впячивания плазматической мембраны, затем образующийся при этом пузырьки с содержимым отщепляются от плазматической мембраны и переносятся в цитоплазму. Аналогично происходит и выделение веществ из клетки (экзоцитоз), только мембрана образует выпячивания.

Захват плотных частиц, таких, как бактерии, называют фагоцитозом. Многие одноклеточные организмы питаются таким способом (амеба). Поглощение растворенных веществ называют пиноцитозам. Пиноцитоз встречается как у одноклеточных, так и у многоклеточных организмов. Хотя фагоцитоз и пиноцитоз на первый взгляд отличаются от мембранных транспортных систем с участием молекул-переносчиков, они имеют ту же основу. Все эти механизмы зависят от способности мембраны "узнавать" определенные молекулы.