СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ МЕМБРАН

Основными мембранными структурами клетки являются плазматическая мембрана, эндоплазматический ретикулум, пластинчатый комплекс, митохондриальная и ядерная мембраны.

Функции мембран: барьерная; контроль транспорта метаболитов; рецепция сигналов и их передача; ферментативная; контакт с другими клетками; якорь для цитоскелета.

Каждая из мембран имеет структурные особенности и выполняет специфические функции в клетке, но все они построены по единому типу. В большинстве мембран содержится 50-75 % белков, остальная часть - липиды. Углеводы присутствуют лишь в составе гликопротеинов и гликолипидов. Вода составляет 20%, а отношение белок/липид в зависимости от вида мембран колеблется от 0, 25 (клетки миелиновой оболочки) до 3, 0 (митохондриальные мембраны).

Липидам принадлежит главная роль в образовании мембран как клеточных структур: пластинчатая, «мембранная» форма и основные физико-химические свойства мембран определяются именно липидами. Липиды мембран представлены четырьмя основными группами:

1. Фосфолипиды (до 90%) – глицерофосфолипиды и сфингофосфолипиды:

фосфатидилхолин

2. Сфинголипиды (сфингомиелины) - липиды, содержащие аминоспирт сфингозин.

церамид

3. Гликолипиды - углеводсодержащие соединения, в которых углеводная часть ковалентно связана с липидной.

галактозилцерамид

Характерной особенностью молекул фосфолипидов и гликолипидов является их амфифильность: один конец молекулы гидрофобный, другой — гидрофильный.

4. Стероиды представлены холестерином:

Белки могут быть частично или полностью погружены в мембрану (интегральные белки) либо располагаться на ее поверхности (периферические белки). Участки белка, которые обращены во внеклеточную среду, могут подвергаться гликозилированию (рис. 15).

Белковый состав разных мембран различен. Белки мембран выполняют разные функции: структурные белки, ферменты, белки, осуществляющие трансмембранный перенос веществ, рецепторы гормонов или других сигнальных молекул.

Биологические мембраны образуют протяженные бислойные структуры малой толщины (6 - 10 нм). Мембраны асимметричны по своему исходному строению, что обеспечивает градиент кривизны и спонтанное образование замкнутых структур.

Как правило, белки плазматических мембран со стороны внеклеточной среды обильно гликозилированы. Внутриклеточные мембраны содержат мало гликопротеинов и гликолипидов и характеризуются меньшей микровязкостью. Поэтому они могут образовывать органеллы малого размера.

Клеточные мембраны создают существенные ограничения для перемещения веществ, причем основным препятствием является гидрофобная зона мембраны. Однако мембраны не являются наглухо закрытыми перегородками. Одна из главных функций мембран — регуляция переноса веществ.

Рис. 15. Строение биологической мембраны