Биологические Мембраны

(лат. Membrana - кожица, оболочка, перепонка), структуры, ограничивающие клетки (клеточные, или плазматические, мембраны) и внутриклеточные органоиды (мембраны митохондрий, хлоропластов, лизосом, эндоплазматич. Ретикулума и др.). Содержат в своём составе липиды, белки, гетерогенные макромолекулы (гликопротеиды, гликолипиды) и, в зависимости от выполняемой функции, мно-гочисл. Минорные компоненты (коферменты, нуклеиновые к-ты, антиоксиданты, каротиноиды, неорганич. Ионы и т. П.). Основу Б. М. Составляет фосфолипид-ный двойной слой (бислой), гидрофобные фрагменты молекул к-рого погружены в толщу мембраны (толщина гидрофобной зоны Б. М. Составляет 2- 3 нм), а полярные группы ориентированы наружу в окружающую водную среду.

Осн. Масса мембранных липидов (60- 70%) представлена гл. Обр. Фосфати-дилхолином, фосфатидилэтаноламином, сфингомиелином и холестерином. Главная их функция состоит в поддержании механич. Стабильности Б. М. И придании им гидрофобных свойств. Мембранные белки локализованы на поверхности Б. М. Или внедрены на разл. Глубину в гидрофобную зону. Нек-рые белки пронизывают мембрану насквозь, и разл. Полярные группы одного и того же белка обнаруживаются по обе стороны Б. М. Большинство мембранных белков играет б. Или м. Специфич. Роль. Служат катализаторами протекающих в клетке химич. Реакций (мн. Белки мембран - ферменты), рецепторами гормональных и антигенных сигналов, выполняют функцию узнающих элементов в мембранном транспорте, пиноцитозе и хемотаксисе.

Устойчивость Б. М. Обусловлена ионными, дипольными, дисперсионными и гидрофобными взаимодействиями между молекулами липидов и белков. Свободная энергия взаимодействия между фосфолипидами при плотной упаковке молекул в бислое достигает величины 10-20 ккал/м и значительно превосходит ср. Энергию теплового движения. Вместе с тем внутри мембраны наблюдается значит, подвижность липидов и белков. Осн. Функции Б. М.- барьерная, транспортная, регуляторная и каталитическая. Барьерная функция заключается в ограничении диффузии через мембрану растворимых в воде соединений, что необходимо для защиты клеток от чужеродных, токсичных веществ и сохранения внутри клеток определённых концентраций метаболитов. Коэффициенты диффузии веществ через фосфолипидный бислой в 10-10 раз ниже, чем в водных растворах.

Характерная особенность Б. М.- способность осуществлять избират. Перенос неорганич. Ионов, питат. Веществ, разл. Продуктов обмена. Б. М. Содержат системы пассивного и активного, направленного против электрохимич. Потенциала, транспорта веществ. В качестве источников энергии для активного транспорта используются окислительно-восстановит. Реакции (система транспорта Н+), гидролиз АТФ (К+/Nа+-активируемая АТФаза, Са2+-активируемая АТФаза) или предсушествующие ионные градиенты (система симпорта Na+ с аминокислотами или углеводами). Мол. Механизмы транспорта веществ хорошо изучены на модельных системах, в частности при включении природных и синте-тич. Ион-транспортирующих соединений (ионофоров) в искусств, фосфолипидные бислойные мембраны.

Большая группа ион-транспортирующих соединений (напр., антибиотики грамицидин, амфо-терипин и др.) встраиваются в мембрану и формируют в ней поры или каналы (см. Ионные Каналы), селективно пропускающие ионы. Важнейшей функцией Б. М. Служит регуляция внутриклеточного метаболизма в ответ на поступающие извне воздействия. Взаимодействие клеток с внеш. Средой осуществляется посредством спец. Мембранных рецепторов (фото-, термо-, механо- и хеморецепторы). Во мн. Случаях при физич. Или химич. Возбуждении клеток увеличивается скорость поступления в клетки Са2+ и активируется мембранная АМФ-циклаза. В свою очередь Са2 + и цАМФ, активируя ключевые ферменты метаболизма, обеспечивают эффективный ответ клеток на внеш. Воздействия (см.

Циклические Нуклеотиды). Важным аспектом взаимодействия клеток, тканей и органов целостного организма с внеш. Средой является способность Б. М. Осуществлять передачу элект-рич. Сигнала, к-рая осуществляется спец. Структурами - синапсами, а также при распространении потенциала действия по возбудимым Б. М. В Б. М. Протекают мн. Биохимич. Реакции, в первую очередь процессы энергообмена клеток. В т. Н. Сопрягающих мембранах хлоропластов, митохондрий и бактерий осуществляется преобразование энергии света или свободной энергии, освобождаемой при окисли-тельно-восстановит. Реакциях, в энергию пирофосфатной связи АТФ (см. Биоэнергетика). Мн. Окислительно-восстановит. Гидролитич. И биосинтетич. Реакции катализируют ферменты, прочно связанные с Б.

М. (см. Клеточная Мембрана)..