Побиологии.рф

Термин «мембрана» (лат. membrana — кожица, пленка) начали использовать более 100 лет на­зад для обозначения клеточной границы, служащей, с одной стороны, барьером между содержимым клетки и внешней сре­дой, а с другой — полупроницаемой перегородкой, через кото­рую могут проходить вода и некоторые вещества. Однако этим функции мембран не исчерпываются, поскольку биологические мембраны составляют основу структурной организации клетки (иными словами, многие органеллы клетки состоят из мембран, т. е. имеют мембранное строение). Первая гипотеза строения клеточной мембраны была выдвинута Дж. Даниелли и X. Давсоном в 1935 г. Согласно этой гипотезе мембрана представляет собой трехслойный «сэндвич», где двойной слой (бислой) липидных мо­лекул заключен между двумя слоями белка. В 1950-1960 гг. бла­годаря широкому использованию электронной микроскопии были предложены уточненные варианты этой классической модели — В. Стейн и Дж. Даниелли (1956), Дж. Д. Робертсон (1960) и др. На основании полученных к тому времени эксперименталь­ных данных Дж. Д. Робертсон в 1959 г. предположил, что все мем­браны (как плазматические, окружающие клетки, так и внутри­клеточные) построены по единому принципу, т. е. сформулировал гипотезу элементарной мембраны. К началу 70-х гг. накопилось много новых фактов, на основании которых С. Дж. Сингер и Г. Л. Николсон предложили в 1972 г. новую жидко-мозаичную модель строения биологической мембраны, являющуюся в на­стоящее время общепризнанной.

Строение мембраны

Согласно этой модели основой мембраны является липидный бислой (двойной слой), в котором гидрофоб­ные хвосты молекул обращены внутрь, а гидрофильные голов­ки — наружу (рис. 1). Липиды представлены фосфолипидами — произ­водными глицерина или сфингозина. С липидным слоем связаны белки: они могут примыкать к липидному слою, погру­жаться в него или же пронизывать насквозь. Интегральные (трансмембранные) белки пронизывают мембрану насквозь и прочно с ней связаны; периферические белки не пронизывают мембрану и связаны с ней менее прочно. Функции мембранных белков различны: поддержание структуры мембран, получение и преобразование сигналов из окружающей среды, транспорт некоторых веществ, катализ реакций, происходящих на мемб­ранах. Толщина мембраны составляет от 6 до 10 нм.

Рис. 1. Клеточная мембрана: 1 — белковая пора, 2 — полупогруженные молекулы белков, 3 — бимолекулярный слой липидов, 4 — гликокаликс (гликопротеидный комплекс — указатель типа клеток)

Свойства мембраны:

1. Текучесть. Мембрана не представляет собой жесткую струк­туру — большая часть входящих в ее состав белков и липидов может перемещаться в плоскости мембраны.

2. Асимметрия. Состав наружного и внутреннего слоев как белков, так и липидов различен. Кроме того, плазматические мембраны животных клеток снаружи имеют слой гликопротеинов (гликокаликс, выполняющий сигнальную и рецепторную функции, а так­же имеющий значение для объединения клеток в ткани).

3. Полярность. Внешняя сторона мембраны несет положитель­ный заряд, а внутренняя — отрицательный.

4.  Избирательная проницаемость. Мембраны живых клеток
пропускают, помимо воды, лишь определенные молекулы и ио­ны растворенных веществ. (Использование по отношению к мембранам клеток термина «полупроницаемость» не совсем

корректно, так как это понятие подразумевает то, что мембрана пропускает только молекулы растворителя, задерживая при этом все молекулы и ионы растворенных веществ.)