Функциональные структуры клеточной мембраны нейронов

Тема 4

ОСНОВЫ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ НЕЙРОНОВ

 

1 Структура клеточной мембраны нейронов

2 Транспорт веществ и ионные каналы

3 Медиаторы и рецепторы нервных клеток

 

Каждая клетка организма, в том числе и нервная, ограничена от окружающей среды клеточной мембраной. Клеточная мембрана определяет многие свойства нервных клеток, их форму, поведение, способности восприятии, генерации и передачи нервного импульса. Рассмотрим структуру клеточной мембраны нервной клетки.

В состав мембраны нейрона входят белки (60%), липиды (35-40%) и углеводы (до 5%), около 20% клеточной мембраны составляет вода. Липиды формируют сложную бимолекулярную оболочку, которую снаружи покрывает надмембранный слой гликокаликса (glycocalyx). Молекулы липидов разделены на две функциональные части: гидрофобные неполярные, не несущие заряд «хвосты» молекулы жирных кислот, и гидрофильные полярные, заряженные «головки».

 

 

Рисунок 1 – Схема химической структуры молекулы фосфолипида

мембраны

 

Наличие гидрофобных и гидрофильных участков молекул липидов формирует сложную двухслойную структуру, ограничивающую внутренне содержимое нервной клетки. Мембранные липиды могут находиться в нескольких фазовых состояниях, обладая мезоморфизмом. В результате мезоморфизма мембрана может изменять плотность упаковки, благодаря чему в клетку и из нее могут проникать крупные молекулы и ионы. Фазовые переходы в мембране регулируют изменения температуры или наличие ионов Ca²⁺. Увеличение содержания ионов Ca²⁺ ведет к изменению состояния гидрофобных частей молекул липидов, что может стать причиной перехода к нерегулярному строение мембраны.

Важнейшим компонентом мембраны нервной клетки являются белки, которые, как и липиды имеют полярные и неполярные участки. Неполярные участки белковых молекул, состоящие из неполярных аминокислот (глицина, аланина, валина, лейцина) погружены в гидрофобную часть билипидного слоя. Полярная часть белковой молекулы обращена в сторону водной фазы. Внешне такие белки как бы пронизывают мембрану, поэтому их называют интегральными белками. Кроме интегральных белков, существуют белки, полуинтегральные и примембранные. Каждая группа играет важную роль в работе мембраны: одни являются ферментами (примембранные белки), другие служат переносчиками, третьи обеспечивают рецепторные функции или являются структурным компонентом мембраны.

Мембрана нервной клетки обеспечивает резкое ограничение свободной диффузии веществ между матриксов (внутренним содержимым) и окружающей средой и наоборот. Однако движение веществ в обоих направлениях является обязательным условием жизни. Накопление одних веществ и выведение других обеспечивает одно из основных свойств клеточной мембраны нервной клетки – ее химический и электрический градиет, т.е. разность концентрации ионов, и, как следствие, зарядов на наружной и внутренней поверхности мембраны. Кроме того, поступление в клетку веществ необходимо для синтеза клеточных структур, выработки энергии, регуляции физико-химического состояния внутриклеточной среды.