Клеточная мембрана. Клеточная мембрана отделяет содержимое любой клетки от внешней среды, обеспечивая ее целостность; регулирует обмен между клеткой и средой; внутриклеточные мембраны разделяют клетку на специализированные замкнутые отсеки — компартменты или органеллы, в которых поддерживаются определенные условия среды. Строение. Клеточная мембрана представляет собой двойной слой (бислой) молекул класса липидов (жиров), большинство из которых представляет собой так называемые сложные липиды — фосфолипиды. Молекулы липидов имеют гидрофильную («головка») и гидрофобную («хвост») часть. При образовании мембран гидрофобные участки молекул оказываются обращены внутрь, а гидрофильные — наружу. Мембраны — структуры весьма сходные у разных организмов. Толщина мембраны составляет 7-8 нм. (10−9 метра) Гидрофильность – способность вещества смачиваться водой. Гидрофобность – неспособность вещества смачиваться водой. Биологическая мембрана включает и различные белки: - интегральные (пронизывающие мембрану насквозь) - полуинтегральные (погруженные одним концом во внешний или внутренний липидный слой) - поверхностные (расположенные на внешней или прилегающие к внутренней сторонам мембраны). Некоторые белки являются точками контакта клеточной мембраны с цитоскелетом внутри клетки, и клеточной стенкой (если она есть) снаружи. Цитоскелет – клеточный каркас внутри клетки. Функции. 1) Барьерная — обеспечивает регулируемый, избирательный, пассивный и активный обмен веществ с окружающей средой. 2) Транспортная — через мембрану происходит транспорт веществ в клетку и из клетки.матричная — обеспечивает определенное взаиморасположение и ориентацию мембранных белков, их оптимальное взаимодействие. 3) Механическая — обеспечивает автономность клетки, ее внутриклеточных структур, также соединение с другими клетками (в тканях).Большую роль в обеспечение механической функции имеет межклеточное вещество. 4) Рецепторная — 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 проведение нервных импульсов) тоже связываются с особыми рецепторными белками клеток-мишеней. Гормоны - биологически активные сигнальные химические вещества. 5) Ферментативная — мембранные белки нередко являются ферментами. Например, плазматические мембраны эпителиальных клеток кишечника содержат пищеварительные ферменты. 6) Осуществление генерации и проведения биопотенциалов. С помощью мембраны в клетке поддерживается постоянная концентрация ионов: концентрация иона К+ внутри клетки значительно выше, чем снаружи, а концентрация Na+ значительно ниже, что очень важно, так как это обеспечивает поддержание разности потенциалов на мембране и генерацию нервного импульса. Нервный импульс – волна возбуждения, передающаяся по нервному волокну. 7) Маркировка клетки — на мембране есть антигены, действующие как маркеры — «ярлыки», позволяющие опознать клетку. Это гликопротеины (то есть белки с присоединенными к ним разветвленными олигосахаридными боковыми цепями), играющие роль «антенн». Из-за бесчисленного множества конфигурации боковых цепей возможно сделать для каждого типа клеток свой особый маркер. С помощью маркеров клетки могут распознавать другие клетки и действовать согласованно с ними, например, при формировании органов и тканей. Это же позволяет иммунной системе распознавать чужеродные антигены. Особенности проницаемости. Клеточные мембраны обладают избирательной проницаемостью: через них медленно проникают разными способами: Глюкоза – основной источник энергии. Аминокислоты - строительные элементы, из которых состоят все белки организма. Жирные кислоты – структурная, энергетическая и др. функции. Глицерол – аставляет организм удерживать воду и уменьшает выработку мочи. Ионы – ферменты для реакций. Причем сами мембраны в известной мере активно регулируют этот процесс — одни вещества пропускают, а другие нет. Существует четыре основных механизма для поступления веществ в клетку или вывода их из клетки наружу: Пассивные механизмы проницаемости: 1) Диффузия. Вариантом этого механизма является облегчённая диффузия, при которой веществу помогает пройти через мембрану какая-либо специфическая молекула. У этой молекулы может быть канал, пропускающий вещества только одного типа. Диффузия- процесс взаимного проникновения молекул одного вещества между молекулами другого. 2) Осмос. Осмос– процесс односторонней диффузии через полупроницаемую мембрану молекул растворителя в сторону бо́льшей концентрации растворённого вещества. Мембрана, окружающая нормальную клетку крови, проницаема лишь для молекул воды, кислорода, некоторых из растворенных в крови питательных веществ и продуктов клеточной жизнедеятельности Активные механизмы проницаемости: 1) Активный транспорт. Активный транспорт – перенос вещества из области низкой концентрации в область высокой. Активный транспорт требует затрат энергии, так как происходит из области низкой концентрации в область высокую. На мембране существуют специальные белки-насосы, которые активно вкачивают в клетку ионы калия (K+) и выкачивают из неё ионы натрия (Na+), в качестве энергии служат АТФ. АТФ – универсальный источник энергии для всех биохимических процессов. .( подробнее позже ) 2) Эндоцитоз. Частицы, по какой-либо причине не способные пересечь клеточную мембрану, но необходимые для клетки, могут проникнуть сквозь мембрану путем эндоцитоза. Эндоцитоз – процесс захвата внешнего материала клеткой. Избирательная проницаемость мембраны при пассивном транспорте обусловлена специальными каналами — интегральными белками. Они пронизывают мембрану насквозь, образовывая своего рода проход. Для элементов K, Na и Cl есть свои каналы. Относительно градиента концентрации молекулы этих элементов движутся в клетку и из неё. При раздражении каналы натриевых ионов раскрываются, и происходит резкое поступление в клетку ионов натрия. При этом происходит дисбаланс мембранного потенциала. После чего мембранный потенциал восстанавливается. Каналы калия всегда открыты, через них в клетку медленно попадают ионы калия. Строение мембраны Проницаемость Активный транспорт Осмос Эндоцитоз
