Биологические мембраны клеток. Плазмолемма

Биологические мембраны классифицируются:

• на ограничивающие клетку снаружи (плазмолемма);

• внутриклеточные, разделяющие гиалоплазму клетки на отсеки.

В их состав входят 40 % липидов, 50 белков и 10 % углеводов.

Основные функции мембран:

• барьерная;

• транспортная;

• взаимодействие с сигнальными молекулами.

Мембраны имеют толщину 7-10 нм. Основу мембраны составляет липопротеиновый бислой, с которым связаны молекулы глобулярных белков.

Липиды мембран образуют бимолекулярный слой полярных липидов (преимущественно фосфолипидов — лецитин, цефалин, а также молекулы холестерина), который формирует направленные внутрь гидрофобные «хвосты» (отделенные от водных сред гиалоплазмы и окружающей внешней среды) и гидрофильные «головки», расположенные в сторону содержащих воду фаз. В этих участках мембрана малоэластична и не участвует в процессах эндо- и экзоцитоза. Обращенные в межклеточную среду головки фосфолипидов связаны с молекулами полисахаридов, которые формируют элементы гликокаликса. Липидные молекулы обеспечивают текучесть мембраны и свободное перемещение ее составляющих молекул.

Белки мембран составляют 50 % массы мембраны.

По локализации в мембране различают:

• интегральные (трансмембранные) — насквозь пронизывают билипидный слой;

• полуинтегральные — частично погружены в билипидный слой;

• примембранные — не встроенные в билипидный слой, располагаются на внутренней или внешней поверхности мембраны.

В липидном бислое белки расположены асимметрично (мозаично) и обладают способностью легко перемещаться в пределах мембраны. Белковые компоненты выполняют структурные, рецепторные, транспортные и ферментативные функции.

Сближенные мембраны клеток и их фрагменты способны самозамыкаться, формируя везикулы. Рост мембран происходит путем расширения поверхности за счет включения в нее нового материала в виде готовых замкнутых везикул. Структура мембран зависит от функционального состояния клетки.

Функции плазмолеммы:

• сохранение постоянства внутренней клеточной среды;

• поддержание обмена веществ с окружающей ее микросредой;

• восприятие, трансформация и передача информационных сигналов внутрь клетки с помощью рецепторного аппарата;

• создание гидрофобного окружения для проявления специфической активности мембраносвязанных ферментов;

• поддержание трансмембранной разности электрических потенциалов;

• перенос веществ в клетку и из клетки в окружающую среду на основе избирательной проницаемости;

• обеспечение движения клетки за счет образования псевдо- и филоподий, которые формируются при связывании плазмолеммы с сократимыми белками цитоскелета клетки.

Надмембранный комплекс, или гликокаликс, содержится у всех клеток, образован углеводными участками гликолипидов и гликопротеинов плазмолеммы толщиной 3-4 нм. Выполняет рецепторную функцию (в нем находится внемембранная часть клеточных рецепторов), обеспечивает пристеночное пищеварение за счет белков-ферментов, распознавание других клеток или компонентов межклеточного вещества, адгезионные свойства клетки, транспорт веществ в цитоплазму и из нее, движение клетки за счет образования псевдо- и филоподий.

Субмембранный комплекс располагается во внутреннем кортикальном периферическом слое цитоплазмы, в котором локализуются ферменты и элементы цитоскелета (микрофиламенты и микротрубочки), сократительные элементы, связанные с плазмолеммой и обеспечивающие процессы эндо- и экзоцитоза.

Каждый отсек — высокоактивная зона, способная выполнять специализированные функции за счет содержащихся в ней уникальных наборов ферментов, катализирующих жизненно важные процессы клетки. Отсеки обеспечивают упорядоченное распределение ферментов и других веществ, препятствуют их смешиванию, что позволяет клетке одновременно осуществлять много несовместимых друг с другом биохимических реакций.

В клетке формируется семь основных отсеков: ядро, гранулярная и агранулярная эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, митохондрии, лизосомы и пероксисомы.