Основна структурна одиниця живого організму – клітина, що є диференційованою ділянкою цитоплазми, оточеною клітинною мембраною. Зважаючи на те, що клітина виконує безліч найважливіших функцій, таких, як розмноження, харчування, рух, оболонка повинна бути пластичною і щільною.
Історія відкриття та дослідження клітинної мембрани
У 1925 році Гренделем і Гордер був поставлений успішний експеримент з виявлення «тіней» еритроцитів, або порожніх оболонок. Незважаючи на кілька допущених грубих помилок, вченими було зроблено відкриття ліпідного бісла. Їхні праці продовжили Даніеллі, Доусон у 1935 році, Робертсон у 1960 році. Внаслідок багаторічної роботи та накопичення аргументів у 1972 році Сінгер та Ніколсон створили рідинно-мозаїчну модель будови мембрани. Подальші досліди та дослідження підтвердили праці вчених.
Значення
Що ж є клітинна мембрана? Це слово стало використовуватися понад сто років тому, у перекладі з латинського воно означає плівка, шкірка. Так позначають кордон клітини, що є природним бар'єром між внутрішнім вмістом та зовнішнім середовищем. Будова клітинної мембрани передбачає напівпроникність, завдяки якій волога та поживні речовини та продукти розпаду вільно можуть проходити крізь неї. Цю оболонку можна назвати основною структурною складовою організації клітини.
Розглянемо основні функції клітинної мембрани
1. Поділяє внутрішній вміст клітини та компоненти зовнішнього середовища.
2. Сприяє підтримці постійного хімічного складу клітини.
3. Регулює правильний обмін речовин.
4. Забезпечує взаємозв'язок між клітинами.
5. Розпізнає сигнали.
6. Функція захисту.
"Плазмова оболонка"
Зовнішня клітинна мембрана, звана також плазмовою, є ультрамікроскопічною плівкою, товщина якої становить від п'яти до семи наноміліметрів. Вона складається з переважно білкових сполук, фосфолідів, води. Плівка є еластичною, легко вбирає воду, а також швидко відновлює свою цілісність після пошкоджень.
Відрізняється універсальною будовою. Ця мембрана займає прикордонне становище, бере участь у процесі виборчої проникності, виведення продуктів розпаду, синтезує їх. Взаємозв'язок із «сусідами» та надійний захист внутрішнього вмісту від ушкодження робить його важливою складовою у такому питанні, як будова клітини. Клітинна мембрана тварин організмів іноді виявляється покритою найтоншим шаром - глікокаліксом, до складу якого входять білки та полісахариди. Рослинні клітини зовні від мембрани захищені клітинною стінкою, яка виконує функції опори та підтримки форми. Основний компонент її складу – це клітковина (целюлоза) – полісахарид, не розчинний у воді.
Таким чином, зовнішня клітинна мембрана виконує функцію відновлення, захисту та взаємодії з іншими клітинами.
Будова клітинної мембрани
Товщина цієї рухомої оболонки варіюється в межах від шести до десяти наноміліметрів. Клітинна мембрана клітини має особливий склад, основою якого є ліпідний бислой. Гідрофобні хвости, інертні до води, розміщені з внутрішньої сторони, тоді як гідрофільні головки, що взаємодіють із водою, звернені назовні. Кожен ліпід являє собою фосфоліпід, який є результатом взаємодії таких речовин, як гліцерин та сфінгозин. Ліпідний каркас тісно оточують білки, які розташовані непорушним шаром. Деякі їх занурені в ліпідний шар, інші проходять крізь нього. Внаслідок цього утворюються проникні для води ділянки. Функції, що виконуються цими білками, різні. Деякі їх є ферментами, інші - транспортними білками, які переносять різні речовини із довкілля на цитоплазму і назад.
Клітинна мембрана наскрізь пронизана і тісно пов'язана інтегральними білками, і з переферичними зв'язок менш міцна. Ці білки виконують важливу функцію, яка полягає у підтримці структури мембрани, отриманні та перетворенні сигналів з навколишнього середовища, транспорті речовин, каталізації реакцій, що відбуваються на мембранах.
склад
Основу клітинної мембрани є бімолекулярний шар. Завдяки його безперервності клітина має бар'єрну та механічну властивості. На різних етапах життєдіяльності цей бислой може порушитися. Внаслідок цього утворюються структурні дефекти наскрізних гідрофільних пір. У такому разі можуть змінюватися абсолютно всі функції такої складової, як клітинна мембрана. Ядро може постраждати від зовнішніх впливів.
Властивості
Клітинна мембрана клітини має цікаві особливості. Завдяки плинності ця оболонка не є жорсткою структурою, а основна частина білків та ліпідів, що входять до її складу, вільно переміщається на площині мембрани.
Загалом клітинна мембрана асиметрична, тому склад білкових та ліпідних шарів відрізняється. Плазматичні мамбрани у тваринних клітинах зі свого зовнішнього боку мають глікопротеїновий шар, який виконує рецепторні та сигнальні функції, а також відіграє велику роль у процесі об'єднання клітин у тканину. Клітинна мембрана є полярною, тобто на зовнішній стороні заряд позитивний, а з внутрішньої сторони - негативний. Крім всього перерахованого, оболонка клітини має вибіркову проникливість.
Це означає, що крім води в клітину пропускається тільки певна група молекул і іонів речовин, що розчинилися. Концентрація такої речовини, як натрій, у більшості клітин значно нижча, ніж у зовнішньому середовищі. Для іонів калію характерне інше співвідношення: їх кількість у клітині набагато вища, ніж у навколишньому середовищі. У зв'язку з цим іони натрію властиво прагнення проникнути в клітинну оболонку, а іони калію прагнуть звільнитися назовні. За цих обставин мембрана активізує особливу систему, яка виконує «насосну» роль, вирівнюючи концентрацію речовин: іони натрію відкачуються на поверхню клітини, а іони калію накачуються всередину. Ця особливість входить у найважливіші функції клітинної мембрани.
Подібне прагнення іонів натрію та калію переміститися всередину з поверхні відіграє велику роль у питанні транспортування цукру та амінокислот у клітину. У процесі активного видалення іонів натрію з клітини мембрана створює умови нових надходжень глюкози і амінокислот всередину. Навпаки, у процесі перенесення іонів калію всередину клітини поповнюється кількість "транспортувальників" продуктів розпаду зсередини клітини у зовнішнє середовище.
Як відбувається харчування клітини через клітинну мембрану?
Багато клітин поглинають речовини за допомогою таких процесів, як фагоцитоз і піноцитоз. При першому варіанті гнучкою зовнішньою мембраною створюється невелике заглиблення, в якому виявляється захоплююча частка. Потім діаметр поглиблення стає більшим, поки оточена частка не потрапить у клітинну цитоплазму. За допомогою фагоцитозу підживлюються деякі найпростіші, наприклад, амеби, а також кров'яні тільця – лейкоцити та фагоцити. Аналогічним чином клітини поглинають рідину, яка містить корисні речовини. Таке явище називається піноцитоз.
Зовнішня мембрана тісно пов'язана з ендоплазматичною мережею клітини.
У багатьох типів основних складових тканини на поверхні мембрани розташовані виступи, складки, мікроворсинки. Рослинні клітини зовні цієї оболонки покриті ще однією, товстою та чітко помітною в мікроскоп. Клітковина, з якої вони складаються, допомагає формувати опору тканин рослинного походження, наприклад, деревину. Клітини тварин також мають низку зовнішніх структур, які знаходяться поверх клітинної мембрани. Вони мають виключно захисний характер, приклад тому - хітин, що міститься в покривних клітинах комах.
Крім клітинної існує внутрішньоклітинна мембрана. Її функція полягає у поділі клітини на кілька спеціалізованих замкнутих відсіків - компартментів або органел, де має підтримуватися певне середовище.
Таким чином, неможливо переоцінити роль такої складової основної одиниці живого організму як клітинна мембрана. Будова та функції передбачають значне розширення загальної площі поверхні клітини, покращення обмінних процесів. До складу цієї молекулярної структури входять білки та ліпіди. Відокремлюючи клітину від довкілля, мембрана забезпечує її цілісність. З її допомогою міжклітинні зв'язки підтримуються досить міцному рівні, утворюючи тканини. У зв'язку з цим можна дійти невтішного висновку, що з найважливіших ролей у клітині грає клітинна мембрана. Будова та функції, що виконуються нею, радикально відрізняються у різних клітинах, залежно від їх призначення. За допомогою цих особливостей досягається різноманітність фізіологічної активності клітинних оболонок та його ролей існування клітин і тканин.
Мембрани - це надзвичайно в'язкі і водночас пластичні структури, що оточують усі живі клітини. Функціїклітинних мембран:
1.Плазматична мембрана є бар'єром, за допомогою якого підтримується різний склад поза- та внутрішньоклітинного середовища.
2.Мембрани формують спеціалізовані компартменти усередині клітини, тобто. численні органели - мітохондрії, лізосоми, комплекс Гольджі, ендоплазматичний ретикулум, ядерні мембрани.
3.В мембранах локалізовані ферменти, що беруть участь у перетворенні енергії в таких процесах, як окисне фосфорилювання та фотосинтез.
Будова та склад мембран
Основу мембрани становить подвійний ліпідний шар, у формуванні якого беруть участь фосфоліпіди та гліколіпіди. Ліпідний бислой утворений двома рядами ліпідів, гідрофобні радикали яких заховані всередину, а гідрофільні групи звернені назовні та контактують з водним середовищем. Білкові молекули хіба що “розчинені” в ліпідному бислое.
Структура ліпідів мембран
Мембранні ліпіди – амфіфільні молекули, т.к. в молекулі є як гідрофільна ділянка (полярні головки), так і гідрофобна ділянка, представлена вуглеводневими радикалами жирних кислот, які мимоволі формують бислой. У мембранах присутні ліпіди трьох основних типів – фосфоліпіди, гліколіпіди та холестерол.
Ліпідний склад різний. Зміст того чи іншого ліпіду, мабуть, визначається різноманітністю функцій, які виконують ці ліпіди в мембранах.
Фосфоліпіди. Усі фосфоліпіди можна розділити на дві групи – гліцерофосфоліпіди та сфінгофосфоліпіди. Гліцерофосфоліпіди відносять до похідних фосфатидної кислоти. Найбільш поширені гліцерофосфоліпіди – фосфатидилхоліни та фосфатидилетаноламіни. Сфінгофосфоліпіди побудовані на основі аміноспирту сфінгозину.
Гліколіпіди. У гліколіпідах гідрофобна частина представлена спиртом церамідом, а гідрофільна – вуглеводним залишком. Залежно від довжини та будови вуглеводної частини розрізняють цереброзиди та гангліозиди. Полярні "головки" гліколіпідів знаходяться на зовнішній поверхні плазматичних мембран.
Холестерол (ХС). ХС є у всіх мембранах тварин клітин. Його молекула складається з жорсткого гідрофобного ядра та гнучкого вуглеводневого ланцюга. Єдина гідроксильна група в 3-положенні є "полярною головкою". Для тваринної клітини середнє молярне відношення ХС/фосфоліпіди дорівнює 0,3-0,4, але в плазматичній мембрані це відношення набагато вище (0,8-0,9). Наявність холестерину в мембранах зменшує рухливість жирних кислот, знижує латеральну дифузію ліпідів і тому може впливати на функції мембранних білків.
Властивості мембран:
1. Виборча проникність. Замкнутий бислой забезпечує одне з основних властивостей мембрани: він непроникний більшість водорозчинних молекул, оскільки де вони розчиняються у його гидрофобной серцевині. Здатність легко проникати в клітину мають гази, такі як кисень, 2 і азот внаслідок малого розміру молекул і слабкої взаємодії з розчинниками. Також легко проникають через бислой молекули ліпідної природи, наприклад, стероїдні гормони.
2. Рідина. Для мембран характерна рідинність (плинність), здатність ліпідів та білків до переміщень. Можливі два типи переміщень фосфоліпідів – це перекид (у науковій літературі називається “фліп-флоп”) та латеральна дифузія. У першому випадку молекули фосфоліпідів, що протистоять один одному в бімолекулярному шарі, перевертаються (або роблять перекид) назустріч один одному і змінюються місцями в мембрані, тобто. зовнішня стає внутрішньою і навпаки. Такі перескоки пов'язані із витратою енергії. Найчастіше спостерігаються повороти навколо осі (ротація) та латеральна дифузія – переміщення в межах шару паралельно поверхні мембрани. Швидкість переміщення молекул залежить від мікров'язкості мембран, яка, у свою чергу, визначається відносним вмістом насичених і ненасичених жирних кислот у складі ліпідів. Мікров'язкість менша, якщо у складі ліпідів переважають ненасичені жирні кислоти, і більше при високому вмісті насичених жирних кислот.
3.Асиметрія мембран. Поверхні однієї і тієї ж мембрани розрізняються за складом ліпідів, білків та вуглеводів (поперечна асиметрія). Наприклад, у зовнішньому шарі переважають фосфатидилхоліни, а у внутрішньому – фосфатидилетаноламіни та фосфатидилсерини. Вуглеводні компоненти глікопротеїнів та гліколіпідів виходять на зовнішню поверхню, утворюючи суцільне поурення, зване глікокаліксом. На внутрішній поверхні вуглеводи відсутні. Білки – рецептори гормонів розміщуються на зовнішній поверхні плазматичної мембрани, а регульовані ними ферменти – аденілатциклаза, фосфоліпаза С – на внутрішній і т.д.
Мембранні білки
Мембранні фосфоліпіди грають роль розчинника для мембранних білків, створюючи мікрооточення, в якому останні можуть функціонувати. Перед білків припадає від 30 до 70% маси мембран. Число різних білків у мембрані варіює від 6-8 у саркоплазматичному ретикулумі до більш ніж 100 у плазматичній мембрані. Це ферменти, транспортні білки, структурні білки, антигени, у тому числі антигени основної системи гістосумісності, рецептори для різних молекул.
По локалізації в мембрані білки поділяються на інтегральні (частково чи повністю занурені в мембрану) і периферичні (розташовані її поверхні). Деякі інтегральні білки пронизують мембрану один раз (глікофорину), інші прошивають мембрану багаторазово. Наприклад, фоторецептор сітківки ока та β 2 -адренорецептор перетинає бислой 7 разів.
Периферичні білки та домени інтегральних білків, розташовані на зовнішній поверхні всіх мембран, майже завжди глікозильовані. Олігоцукрові залишки захищають білок від протеолізу, а також беруть участь у впізнанні лігандів або адгезії.
У 1972 році була висунута теорія, згідно з якою частково проникна мембрана оточує клітину і виконує ряд життєво важливих завдань, а будова та функції клітинних мембран є важливими питаннями щодо правильного функціонування всіх клітин в організмі. набула широкого поширення в 17 столітті, разом з винаходом мікроскопа. Стало відомо, що рослинні та тваринні тканини складаються з клітин, але через низьку роздільну здатність приладу неможливо було побачити якісь бар'єри навколо тваринної клітини. У 20-му столітті хімічна природа мембрани досліджувалася детальніше, було з'ясовано, що її основу складають ліпіди.
Будова та функції клітинних мембран
Клітинна мембрана оточує цитоплазму живих клітин, фізично відокремлюючи внутрішньоклітинні компоненти від довкілля. Гриби, бактерії та рослини також мають клітинні стінки, які забезпечують захист та перешкоджають проходженню великих молекул. Клітинні мембрани також відіграють роль у становленні цитоскелета та прикріпленні до позаклітинного матрикса інших життєво важливих частинок. Це потрібно для того, щоб утримувати їх разом, формуючи тканини та органи організму. Особливості будови клітинної мембрани включають проникність. Основною функцією є захист. Мембрана складається з фосфоліпідного шару із вбудованими білками. Ця частина бере участь у таких процесах, як клітинна адгезія, іонна провідність і сигнальні системи і служить як поверхня кріплення для декількох позаклітинних структур, у тому числі стінки, глікоколіксу та внутрішнього цитоскелета. Мембрана також зберігає потенціал клітини, працюючи як селективний фільтр. Вона є селективно проникною для іонів та органічних молекул і керує переміщенням частинок.
Біологічні механізми за участю клітинної мембрани
1. Пасивна дифузія: деякі речовини (малі молекули, іони), такі як двоокис вуглецю (СО2) та кисню (О2), можуть проникати через плазматичну мембрану шляхом дифузії. Оболонка діє як бар'єр для певних молекул та іонів, вони можуть концентруватися з обох боків.
2. Трансмембранний білок каналів та транспортерів: поживні речовини, такі як глюкоза або амінокислоти, повинні потрапити в клітину, а деякі продукти обміну речовин мають залишити її.
3. Ендоцитоз – це процес, при якому поглинаються молекули. У плазматичній мембрані створюється невелика деформація (інвагінація), в якій речовина, що підлягає транспортуванню, заковтується. Це потребує енергії і таким чином є формою активного транспорту.
4. Екзоцитоз: відбувається в різних клітинах для видалення неперетравлених залишків речовин, принесених ендоцитозом, щоб секретувати речовини, такі як гормони та ферменти, та транспортувати речовину повністю через клітинний бар'єр.
Молекулярна структура
Клітинна мембрана - це біологічна оболонка, що складається переважно з фосфоліпідів і відокремлює вміст усієї клітини від зовнішнього середовища. Процес освіти відбувається мимовільно за нормальних умов. Щоб зрозуміти цей процес і правильно описати будову та функції клітинних мембран, а також властивості, необхідно оцінити характер фосфоліпідних структур, для яких властива структурна поляризація. Коли фосфоліпіди у водному середовищі цитоплазми досягають критичної концентрації, вони об'єднуються у міцели, які є більш стабільними у водному середовищі.
Мембранні властивості
- Стабільність. Це означає, що після утворення розпаду мембрани є малоймовірним.
- Міцність. Ліпідна оболонка досить надійна, щоб запобігти проходженню полярної речовини, через утворений кордон не можуть пройти як розчинені речовини (іони, глюкоза, амінокислоти), так і набагато більші молекули (білки).
- Динамічний характер. Це, мабуть, найважливіша властивість, якщо розглядати будову клітини. Клітинна мембрана може піддаватися різним деформаціям, може складатися і згинатись і при цьому не зруйнуватися. За особливих обставин, наприклад, при злитті везикул або бутонізації, вона може бути порушена, але лише на якийсь час. При кімнатній температурі її ліпідні складові перебувають у постійному хаотичному русі, утворюючи стабільну текучу межу.
Рідка мозаїчна модель
Говорячи про будову та функції клітинних мембран, важливо відзначити, що в сучасному уявленні мембрана як рідка мозаїчна модель була розглянута в 1972 році вченими Сінгером та Ніколсоном. Їхня теорія відображає три основні особливості структури мембрани. Інтегральні сприяють мозаїчним шаблоном для мембрани, і вони здатні на бічне рух у площині через мінливу природу ліпідної організації. Трансмембранні білки є також потенційно мобільними. Важливою особливістю структури мембрани є її асиметрія. Що є будова клітини? Клітинна мембрана, ядро, білки тощо. Клітина є основною одиницею життя, і всі організми складаються з однієї або багатьох клітин, кожна з яких має природний бар'єр, що відокремлює її від довкілля. Ця зовнішня межа осередку також називається плазматичною мембраною. Вона складається з чотирьох різних типів молекул: фосфоліпіди, холестерин, білки та вуглеводи. Рідка мозаїчна модель описує структуру клітинної мембрани наступним чином: гнучка і еластична, за консистенцією нагадує рослинне масло, так що всі окремі молекули просто плавають у рідкому середовищі, і всі вони здатні рухатися вбік в межах цієї оболонки. Мозаїка є щось, що містить багато різних деталей. У плазматичній мембрані вона представлена фосфоліпідами, молекулами холестерину, білками та вуглеводами.
Фосфоліпіди
Фосфоліпіди становлять основну структуру клітинної мембрани. Ці молекули мають два різні кінці: голову і хвіст. Головний кінець містить фосфатну групу і є гідрофільним. Це означає, що вона притягується до молекул води. Хвіст складається з водню та атомів вуглецю, званих ланцюжками жирних кислот. Ці ланцюги гідрофобні, вони не люблять поєднуватися з молекулами води. Цей процес нагадує те, що відбувається, коли ви ллєте олію у воду, тобто вона в ній не розчиняється. Особливості будови клітинної мембрани пов'язані з так званим ліпідним бислоем, що складається з фосфоліпідів. Гідрофільні фосфатні голови завжди розташовуються там, де є вода у вигляді внутрішньоклітинної та позаклітинної рідини. Гідрофобні хвости фосфоліпідів у мембрані організовані таким чином, що тримають їх подалі від води.
Холестерин, білки та вуглеводи
Почувши слово холестерин, люди зазвичай думають, що це погано. Однак насправді холестерин є дуже важливим компонентом клітинних мембран. Його молекули складаються з чотирьох кілець водню та атомів вуглецю. Вони гідрофобні та зустрічаються серед гідрофобних хвостів у ліпідному бі-шарі. Їхня важливість полягає у підтримці консистенції, вони зміцнюють мембрани, запобігаючи перетину. Молекули холестерину також тримають фосфоліпідні хвости від вступу в контакт та твердіння. Це гарантує плинність та гнучкість. Мембранні білки виконують функції ферментів прискорення хімічних реакцій, виступають як рецептори для специфічних молекул або транспортують речовини через клітинну мембрану.
Вуглеводи, або сахариди, зустрічаються тільки на позаклітинному боці мембрани клітини. Разом вони утворюють глікоколікс. Він забезпечує амортизацію та захист плазматичної мембрани. На основі структури та типу вуглеводів у глікокаліксі організм може розпізнавати клітини та визначати, чи повинні вони бути там чи ні.
Мембранні білки
Будова клітинної мембрани неможливо уявити без такого значного компонента, як білок. Незважаючи на це, вони можуть значно поступатися за розмірами іншої важливої складової – ліпідам. Існує три види основних мембранних білків.
- Інтегральні. Вони повністю охоплюють бі-шар, цитоплазму та позаклітинне середовище. Вони виконують транспортну та сигналізуючу функцію.
- периферичні. Білки прикріплюються до мембрани за допомогою електростатичних або водневих зв'язків у їх цитоплазматичних або позаклітинних поверхнях. Вони беруть участь переважно як засіб кріплення для інтегральних білків.
- Трансмембранні. Вони виконують ферментативну та сигнальну функції, а також модулюють основну структуру ліпідного бі-шару мембрани.
Функції біологічних мембран
Гідрофобний ефект, що регламентує поведінку вуглеводнів у воді, контролює структури, утворені за допомогою мембранних ліпідів та мембранних білків. Багато властивостей мембран даруються носіями ліпідних бі-шарів, що утворюють базову структуру для всіх біологічних мембран. Інтегральні мембранні білки частково заховані у ліпідному бі-шарі. Трансмембранні білки мають спеціалізовану організацію амінокислот у їхній первинній послідовності.
Периферичні мембранні білки дуже подібні до розчинних, але вони також прив'язані до мембран. Спеціалізовані клітинні мембрани мають спеціалізовані функції клітин. Як будова та функції клітинних мембран впливають на організм? Від того, як улаштовані біологічні мембрани, залежить забезпечення функціональності всього організму. З внутрішньоклітинних органел, позаклітинних та міжклітинних взаємодій мембран створюються структури, необхідні для організації та виконання біологічних функцій. Багато структурних і функціональних особливостей є спільними для бактерій, і оболонкових вірусів. Всі біологічні мембрани побудовані на ліпідному бі-шарі, що зумовлює наявність низки загальних характеристик. Мембранні білки мають безліч специфічних функцій.
- Контролююча. Плазматичні мембрани клітин визначають межі взаємодії клітини з довкіллям.
- Транспортні. Внутрішньоклітинні мембрани клітин розділені на кілька функціональних блоків з різною внутрішньою композицією, кожна з яких підтримується необхідною транспортною функцією у поєднанні з проникністю керування.
- Сигнальна трансдукція. Злиття мембран забезпечує механізм внутрішньоклітинного везикулярного оповіщення та перешкоджання різного роду вірусам вільно проникати у клітину.
Значення та висновки
Будова зовнішньої клітинної мембрани впливає весь організм. Вона відіграє у захисті цілісності, дозволяючи проникнення лише обраних речовин. Це також хороша база для кріплення цитоскелету та клітинної стінки, що допомагає у збереженні форми клітини. Ліпіди становлять близько 50% маси мембрани більшості клітин, хоча цей показник варіюється залежно від типу мембрани. Будова зовнішньої клітинної мембрани ссавців є більш складною, там містяться чотири основні фосфоліпіди. Важливою властивістю ліпідних бі-шарів є те, що вони поводяться як двовимірні рідини, в якій окремі молекули можуть вільно обертатися та переміщатися у бокових напрямках. Така плинність - це важлива властивість мембран, що визначається залежно від температури та ліпідного складу. Завдяки вуглеводневій кільцевій структурі холестерин відіграє певну роль у визначенні плинності мембран. біологічних мембран для малих молекул дозволяє клітині контролювати та підтримувати її внутрішню структуру.
Розглядаючи будову клітини (клітинна мембрана, ядро тощо), можна дійти невтішного висновку у тому, що організм - це саморегулююча система, яка без сторонньої допомоги зможе собі нашкодити і завжди шукатиме шляхи відновлення, захисту і правильного функціонування кожної клітини.
Мембрана - це надтонка структура, що утворює поверхні органоїдів та клітини в цілому. Всі мембрани мають подібну будову та пов'язані в одну систему.
Хімічний склад
Мембрани клітини хімічно однорідні і складаються з білків та ліпідів різних груп:
- фосфоліпідів;
- галактоліпідів;
- сульфоліпідів.
Також до їх складу входять нуклеїнові кислоти, полісахариди та інші речовини.
Фізичні властивості
При нормальній температурі мембрани знаходяться в рідкокристалічному стані і постійно коливається. Їх в'язкість близька до в'язкості олії.
Мембрана здатна до відновлення, міцна, еластична та має пори. Товщина мембран 7 – 14 нм.
ТОП-4 статтіякі читають разом з цією
Для великих молекул мембрана непроникна. Дрібні молекули та іони можуть проходити через пори та саму мембрану під дією різниці концентрацій з різних боків мембрани, а також за допомогою транспортних білків.
Модель
Зазвичай будова мембран описується за допомогою рідинно-мозаїчної моделі. Мембрана має каркас - два ряди ліпідних молекул, щільно, як цеглини, що прилягають одна до одної.
Мал. 1. Біологічна мембрана типу сендвіч.
З обох боків поверхня ліпідів покрита білками. Мозаїчна картина утворюється нерівномірно розподіленими поверхні мембрани молекулами білків.
За рівнем зануреності в біліпідний шар білкові молекули ділять на три групи:
- трансмембранні;
- занурені;
- поверхневі.
Білки забезпечують основну властивість мембрани - її вибіркову проникність для різних речовин.
Типи мембран
Усі мембрани клітини з локалізації можна розділити на такі типи:
- зовнішня;
- ядерна;
- мембрани органоїдів
Зовнішня цитоплазматична мембрана, чи плазмолема, є межею клітини. Поєднуючись з елементами цитоскелета, вона підтримує її форму та розміри.
Мал. 2. Цитоскелет.
Ядерна мембрана, або каріолема, є межею ядерного вмісту. Вона побудована із двох мембран, дуже схожих на зовнішню. Зовнішня мембрана ядра пов'язана з мембранами ендоплазматичної мережі (ЕПС) і через пори з внутрішньою мембраною.
Мембрани ЕПС пронизують всю цитоплазму, утворюючи поверхні, у яких йде синтез різних речовин, зокрема мембранних білків.
Мембрани органоїдів
Мембранну будову має більшість органоїдів.
З однієї мембрани збудовано стінки:
- комплексу Гольджі;
- вакуолей;
- лізосом.
Пластиди та мітохондрії побудовані з двох шарів мембран. Їхня зовнішня мембрана гладка, а внутрішня утворює безліч складок.
Особливостями фотосинтетичних мембран хлоропластів є вбудовані молекули хлорофілу.
Тварини клітини мають поверхні зовнішньої мембрани вуглеводний шар, званий гликокаликсом.
Мал. 3. Глікокалікс.
Найбільш розвинений глікокалікс у клітинах кишкового епітелію, де він створює умови для травлення та захищає плазмолемму.
Таблиця «Будова клітинна мембрана»
Що ми дізналися?
Ми розглянули будову та функції клітинної мембрани. Мембрана є селективним (виборчим) бар'єром клітини, ядра та органоїдів. Будова клітинної мембрани описується рідинно-мозаїчною моделлю. Згідно з цією моделлю, в подвійний шар ліпідів в'язкої консистенції вбудовані білкові молекули.
Тест на тему
Оцінка доповіді
Середня оцінка: 4.5. Усього отримано оцінок: 109.
