Опції біологічних мембран. Іонні канали мембран
Введення
Будова біологічних мембран. Однією з основних особливостей всіх еукаріотичних клітин є достаток і складність будови внутрішніх мембран. Мембрани відмежовують цитоплазму від навколишнього середовища, а також формують оболонки ядер, мітохондрій і пластид. Вони утворюють лабіринт ЕПР і сплощені бульбашок у вигляді стопки, складових комплекс Гольджі. Мембрани утворюють лізосоми, великі й дрібні вакуолі рослинних і грибних клітин, пульсуючі вакуолі найпростіших. Всі ці структури являють собою компартменти (відсіки), призначені для тих чи інших спеціалізованих процесів і циклів. Отже, без мембран існування клітини неможливо.
Плазматична мембрана, або плазмалемма, - найбільш постійна, основна, універсальна для всіх клітин мембрана. Вона являє собою найтоншу (близько 10 нм) плівку, яка покриває всю клітину. Плазмалемма складається з молекул білків і фосфоліпідів.
Молекули фосфоліпідів розташовані в два ряди - гідрофобними кінцями всередину, гідрофільними головками до внутрішньої і зовнішньої водному середовищі. В окремих місцях бислой (подвійний шар) фосфоліпідів наскрізь пронизаний білковими молекулами (інтегральні білки). Усередині таких білкових молекул є канали - пори, через які проходять водорозчинні речовини. Інші білкові молекули пронизують бішар ліпідів наполовину з одного чи з іншого боку (полуінтегральние білки). На поверхні мембран еукаріотичних клітин є периферичні білки. Молекули ліпідів і білків утримуються завдяки гідрофільно-гідрофобним взаємодіям.
Схема будови мембрани: а - тривимірна модель; б - площинне зображення; 1 - білки, що примикають до липидному шару (А), занурені в нього (Б) або пронизують його наскрізь (В); 2 - шари молекул ліпідів ; 3 - глікопротеїни; 4 - гліколіпіди; 5 - гідрофільний канал, що функціонує як пора.
1. Властивості і функції мембран
Усі клітинні мембрани являють собою рухливі текучі структури, оскільки молекули ліпідів і білків не пов'язані між собою ковалентними зв'язками і здатні досить швидко переміщатися в площині мембрани. Завдяки цьому мембрани можуть змінювати свою конфігурацію, тобто володіють плинністю.
Мембрани - структури дуже динамічні. Вони швидко відновлюються після пошкодження, а також розтягуються і стискуються при клітинних рухах.
Мембрани різних типів клітин істотно розрізняються як за хімічним складом, так і по відносним вмістом в них білків, глікопротеїнів, ліпідів, а отже, і за характером наявних у них рецепторів. Кожен тип клітин тому характеризується індивідуальністю, яка визначається в основному глікопротеїнами. Розгалужені ланцюги глікопротеїнів, виступаючі з клітинної мембрани, беруть участь у розпізнаванні-ванні факторів зовнішнього середовища, а також у взаємному впізнаванні споріднених клітин. Наприклад, яйцеклітина і сперматозоїд впізнають один одного по глікопротеїну клітинної поверхні, які підходять другкдругу як окремі елементи цільної структури. Таке взаємне впізнавання - необхідний етап, що передує заплідненню.
Подібне явище спостерігається в процесі дифференциров-ки тканин. У цьому випадку подібні за будовою клітини за допомогою розпізнають ділянок плазмалеми правильно орієнтуються щодо один одного, забезпечуючи тим самим їх зчеплення та освіту тканин. З розпізнаванням пов'язана і регуляція транспорту молекул та іонів через мембрану, а також імунологічний відповідь, в якій глікопротеїни відіграють роль антигенів. Сахара, таким чином, можуть функціонувати як інформаційні молекули (подібно білків і нуклеїнових кислот). У мембранах містяться також специфічні рецептори, переносники електронів, перетворювачі енергії, ферментні білки. Білки беруть участь у забезпеченні транспорту певних молекул всередину клітини або з неї, здійснюють структурну зв'язок цитоскелета з клітинними мембранами або ж служать як рецепторів для отримання і перетворення хімічних сигналів з навколишнього середовища.
Найважливішою властивістю мембрани є також виборча проникність. Це означає, що молекули і іони проходять через неї з різною швидкістю, і чим більше розмір молекул, тим менше швидкість проходження їх через мембрану. Ця властивість визначає плазматичну мембра...
