Строение клеточной мембраны
Все клетки окружены мембраной, имеющей общие черты строения.
Она выполняет следующие функции: сохранение постоянства внутренней среды, сохранение клеточной структуры, избирательный транспорт веществ, специфические функции ( восприятие сигнала из внешней среды, генерация потенциала действия и т.д.). Мембрана представляет собой двойной слой фосфолипидов, в который включены другие группы липидов и белковые молекулы.
В 1925 г. Бортерен и Грендель провели ацетоновую экстракцию теней эритроцитов. После помещения на поверхность воды экстракт образовал пленку, площадь которой оказалась примерно в два раза больше суммарной площади экстрагированных мембран эритроцитов. В результате этого эксперимента был сделан вывод о том, что мембрана образована двойным слоем липидов. В дальнейшем было показано, что это фосфолипиды.
Липиды клеточной мембраны.
Фосфолипиды. Составляют около 80% от массы липидов мембраны. Представлены в основном фосфоглицеридами. В состав молекулы входят две цепочки жирных кислот ( образуют неполярную часть молекулы – гидрофобный ―хвост), остаток фосфорной кислоты и глицерин (образует полярную часть – гидрофильную головку), рис. 1.
В зависимости от рН среды головка имеет заряд ( чаще отрицательный) и является полярной частью молекулы. Она взаимодействует со структурированной водой, поэтому является гидрофильной. Хвосты фосфолипидов не имеют заряда, с водой не взаимодействуют – являются гирофобными. При помещении в водную фазу фосфолипиды образуют:
- монослой;
- бислой;
- мицеллы.
Сфинголипиды ( содержат аминоспирт – сфингозин ). Образуют миэлиновую оболочку нервных клеток ( сфингомиэлины), участвуют в образовании гликокаликса (гликолипиды), обеспечи- вают отрицательный заряд некоторых клеток (ганглиозиды ).
Стеролы (неполярные молекулы). Включаются как айсберги в фосфолипидный слой. Увеличивают жесткость мембраны (холестерол). Мембрана динамична. В зависимости от температуры она более или менее текуча, и, соответственно, более или менее стабильна. Для структур мембраны возможно движение за счет латеральной и поперечной диффузии. Скорость поперечной диффузии меньше. Белки клеточной мембраны. Составляют до 50-60% сухой массы мембраны.
Функциональные группы белков:
- Белки каналы ( обеспечивают опосредованный транспорт ионов).
- Белки рецепторы ( обеспечивают восприятие химических сигналов из внеклеточной среды).
- Белки насосы ( обеспечивают активный транспорт веществ).
- Белки ферменты ( ускоряют внутримембранные биохимические реакции ).
- Структурные белки ( взаимодействуют с внутриклеточными белками цитоскелета, поддерживают форму клетки ).
Структурные группы белков:
- поверхностные ( находятся на поверхности слоя фосфолипидов, электростатически взаимодействуют с их головками, легко экстрагируются);
- интегральные ( погружены в фосфолипидный слой, взаимодействуют с жирными кислотами основы мембраны, экстрагируются много хуже).
Белки клеточной мембраны синтезируются внутри клетки.
Продолжительность жизни составляет от 2 до 5 суток. Важным механизмом их разрушения является окисление липидов. В мембране они могут премещаться за счет процессов диффузии. Естественно, что при этом меняются свойства мембраны.
