Клеточная мембрана – это структура, которая отделяет внутреннее содержимое клетки от внешней среды, а также отделяет органоиды от вязкого клеточного содержимого и друг от друга.
Строение клеточной мембраны
Цитоплазма животной клетки состоит из:
- гиалоплазмы (жидкого содержимого с перечнем веществ и ферментов);
- всех органоидов.
Рисунок 1. Строение клеточной мембраны. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
В основе строения биологической мембраны лежит билипидный слой. Формирование такого слоя связано с тем, что молекулы жиров имеют весьма особенное строение. Липиды не растворимы в воде, но могут конденсироваться внутри нее. Часть липидной молекулы имеет вид полярной головки (с гидрофильными свойствами) и неполярные хвостики (гидрофобная часть, которая отталкивается водой). Такое строение молекулы провоцирует ее на то, что она прячет хвосты от воды, а к ней поворачивает головки. В этом проявляются особенные химические свойства и физические черты цитоплазматические мембраны.
При этом образуется двойной билипидный слой, где неполярные хвосты обращаются к друг другу, а полярные головки обращаются к цитоплазме. Поверхность этой мембраны гидрофильна, в внутри она имеет гидрофобные свойства.
Липиды клеточной мембраны называются фосфолипидами и относятся к классу сложных органических соединений. Головки таких липидов содержат остатки фосфорной кислоты. Также в мембране могут присутствовать гликолипиды (соединение липидов и углеводов), холестерол липиды стирольной группы).
При электрическом взаимодействии к заряженным головкам липидов крепятся молекулы белков, которые выступают в качестве поверхностных мембранных белков. Другая группа белков взаимодействует с неполярными хвостиками и погружается в билипидный слой, пронизывая его насквозь.
Таким образом, клеточная мембрана представлена:
- двойным слоем липидов: периферических и поверхностных, погруженных, пронизывающих;
- белков.
Толщина мембраны различных животных клеток составляет около 8 нм. Мембраны могут также серьезно различаться по процентной концентрации различных типов белков, липидов и их ферментативной активности. Мембраны могут быть жидкими, различаться проницаемостью.
Разрывы мембраны легко сливаются ввиду физико-химических особенностей двойного слоя липидов.
Функции клеточной мембраны
Клеточная мембрана обладает целым рядом функций. Погруженные в нее белки выполняют ферментативную функцию. Часто они располагаются в определенной последовательности для того, чтобы продукты катализа последовательно переходили от одной молекулы к другой. Образуется конвейер, который стабилизируют поверхностные белки, т. к. не дают ферментам плавать вдоль липидного бислоя.
Клеточная мембрана также выполняет барьерную функцию. Она ограничивает содержимое клетки от окружающей среды, а также транспортную функцию. Цитоплазматическая мембрана обладает высокой степенью прочности и свойством избирательной проницаемости, а также поддерживает постоянство состава внутренней среды организма. Такие многогранные свойства обусловлены необходимостью высокой степени адаптации клеток животных к различным изменениям окружающей среды.
При этом мембранный транспорт может проходить различными способами.
Активный транспорт происходит при наличии в мембране специализированных каналов. Такой вид транспорта протекает против градиента концентрации и с высокими затратами энергии. В нем участвуют белки – переносчики. Эта энергия получается клеткой при распаде молекул АТФ.
Пассивный транспорт протекает в разных концентрациях (из области высокой концентрации в низкую). При этом отсутствуют затраты энергии. Такой путь называют диффузией. Она может быть представлена в облегченном и стандартном видах.
Облегченная диффузия реализуется благодаря специфическим белкам – переносчикам. Это становится возможным благодаря наличию различных белковых конформаций. Как правило, в этом процессе участвует один или несколько белков.
Также существует транспорт веществ внутри клетки, который косвенно зависит от строения цитоплазматической мембраны или от возможности пропускания ею ряда веществ. Такой транспорт также зависит от наличия в ядре специфических отверстий или пор. Через цитоплазму данные вещества могут контактировать с клеточной мембраной, поддерживая обмен веществ в элементарной живой системе.
Также пассивный транспорт осуществляется по белкам – каналам. Они образуют водные поры, которые открыты в какой – либо период времени. По этим каналам белки могут транспортироваться из одной клетки в другую. Периодичность транспортировки обеспечивает точность обмена веществ между клетками.
Также мембрана может выполнять рецепторную функцию. На ее внешней стороне расположены структуры, распознающие химический и физический раздражитель. В основном это гликопротеиды, но могут быть и другие химические вещества.
Также рецепторную функцию клеточных мембран изучают на основе гормонов, а именно инсулина. Инсулин связывается с рецептором гликопротеидом и формируется активация каталитической внутриклеточной части данного белка.
Инсулин – это гормон, повышающий уровень сахара в крови человека и высших животных. Является производным поджелудочной железы.
При этом рецепторная функция цитоплазматической мембраны заключается в том, чтобы распознать соседние однотипные клетки. Внутри ткани существуют межклеточные контакты, которые помогают клеткам обмениваться между собой информацией при наличии синтезируемых низкомолекулярных веществ. Одним из примеров подобного взаимодействия является контактное торможение, когда клетки прекращают рост, получив информацию, что свободное пространство занято.
Таким образом, клеточная мембрана является весьма важной клеточной структурой, которая выполняет многочисленные функции. Она позволяет осуществлять целый ряд межклеточных контактов и передавать информацию между клетками внутри какой – либо живой ткани, органа, целостного живого организма.
