Клеточная мембрана

Клеточная мембрана (также плазматическая мембрана или цитоплазматическая мембрана, плазмалемма) представляет собой биологическую мембрану, которая отделяет и защищает внутреннюю часть всех клеток от внешней среды (внеклеточного пространства). Также цитоплазматическая мембрана является основным структурным компонентом всех мембранных органелл эукариотических клеток таких как вакуоли, лизосомы, эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, митохондрии и пластиды, ядерная оболочка, различные везикулы. Данная структура отделяет внутреннее содержимое органелл от гиалоплазмы (цитозоля) — вязко-жидкой части цитоплазмы, обеспечивая. таким образом компартментацию клетки.

Цитоплазматическая мембрана бактерий составляет в зависимости от вида бактерий 8-15 % сухой массы клетки. Химический состав её представлен белково-липидным комплексом, в котором на долю белков приходится 50-75 %, на долю липидов — 15-50 %. Главным липидным компонентом мембраны являются фосфолипиды. Белковая фракция цитоплазматической мембраны представлена структурными белками, обладающими ферментативной активностью.

История открытия клеточных мембран

Открытие клеточных мембран произошло в 1925 году, когда Е. Гортер и Ф. Грендель посредством осмотического удара смогли получить «тени» эритроцитов (пустые оболочки) и провести с ними ряд исследований, доказав тем самым двуслойность клеточной мембраны.

Структура клеточной мембраны

Жидкостно-кристаллическая модель строения цитоплазматической мембраны.

К строению цитоплазматической мембраны бактерий приложима жидкостно-мозаичная модель Сингера-Николсона (названа в честь Сеймура Джонотана Сингера (Seymour Jonathan Singer) и Гарта Николсона (Garth L. Nicolson), разработанная для мембран эукариот. Согласно этой модели, мембрана состоит из двойного слоя липидов и интегрированных в этот слой протеинов (белков). Гидрофобные «концы» молекул фосфолипидов и триглицеридов направлены внутрь, а гидрофильные «головки» — наружу. В двойной слой липидов встроены белковые молекулы. По расположению и характеру взаимодействия с липидным бислоем белки цитоплазматической мембраны подразделяются на периферические и интегральные.

Функции клеточных мембран

Барьерная

Цитоплазматическая мембрана, обладая прочностью и избирательной проницаемостью, поддерживает постоянство внутреннего состава клетки (ее гомеостаз и целостность). Нежелательные молекулы, благодаря барьерной функции клеточной мембраны, просто не могут проникнуть внутрь клетки.

Энергетическая

Фотосинтез и клеточное дыхание осуществляется сложными белковыми комплексами и каскадами, встроенными и пространственно организованными в цитоплазматические мембраны и были бы невозможны без участия клеточной мембраны. Через белковые каналы клеточной мембраны происходит клеточный энергообмен и ионный транспорт, в этом заключаются самые главные функции белка в клеточной мембране.

Матричная

Клеточная мембрана окружает цитоплазму живых клеток, физически отделяя внутриклеточные компоненты от внеклеточной среды. Клеточная мембрана также играет роль в закреплении цитоскелета, чтобы придать клетке форму и в прикреплении к внеклеточному матриксу и другим клеткам, чтобы удерживать их вместе для формирования тканей.

Рецепторная

Человеческий M1 мускариновый рецептор (зелёный) в комплексе со своей мишенью, протеином G11.

Некоторые белки, находящиеся в мембране, являются рецепторами (молекулами, при помощи которых клетка воспринимает те или иные сигналы). Например, гормоны, циркулирующие в крови, действуют только на такие клетки-мишени, у которых есть соответствующие этим гормонам рецепторы. Нейромедиаторы (химические вещества, обеспечивающие передачу нервных импульсов от клетки к клетке) тоже связываются с особыми рецепторными белками клеток-мишеней. Существует и целый ряд других сигнальных молекул и соответствующих им рецепторов.

Транспорт веществ через плазматическую мембрану

Одно из важнейших свойств плазматической мембраны связано со способностью избирательно пропускать внутрь клетки или из неё различные вещества. Это необходимо для поддержания постоянства её состава (то есть гомеостаза). Транспорт веществ обеспечивает поддержания в клетке соответствующего рН и ионной силы, концентрации многочисленных веществ, необходимых для эффективной работы клеточных ферментов, поставляет в клетки питательные вещества, служащие источником энергии и используемые для образования клеточных компонентов. Выведение токсических и секреция необходимых организму веществ, а также создание внутриклеточных ионных градиентов, необходимых для нервной и мышечной активности, также связано с транспортом веществ.

Механизм транспорта веществ в клетку и из неё зависит от размеров транспортируемых частиц. Малые молекулы и ионы проходят через мембраны путем простой диффузии, облегчённой диффузии (с образованием временной связи с компонентами мембраны) и активного транспорта (при помощи энергетически зависимой обратимой конформации транспортных белков и работы ионных каналов). Перенос макромолекул и крупных макрочастиц осуществляется за счет образования окруженных мембраной пузырьков и называется эндоцитозом и экзоцитозом.

Литература

• Микробиология: учеб. пособие / В. В. Лысак. — Минск: БГУ, 2007. 430 с.
• Основы микробиологии и иммунологии: учебник / под ред. В. В. Зверева, М. Н. Бойченко. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2014. — 368 с.
• Биология (Учебник) / Н. В. Чебышев, Г. Г. Гринева, М. В. Козарь, С. И. Гуленков — М.: ВУНМЦ, 2000. — 592 с.

Ссылки

• thoughtco.com
• phosphogliv.ru
• mederispb.ru