Клеточная мембрана и ее биологическая роль

На сегодня для большинства людей не секрет, что мембраны являются ключевым звеном в регуляции биохимических процессов в клетке. Благодаря биологическим мембранам поддерживается внутренний гомеостаз внутри клетки. Клеточная мембрана высокоизберательно регулирует скорость проникновения разнообразных биологических соединений в клетку, а также выход из нее ферментов и переносчиков. Кроме того, эта структура имеет сложный биологический комплекс, который обеспечивает восприятие, трансформацию, а также передачу информации из внешней среды внутрь клетки.

Клеточная мембрана представляет собой структуру, которая ограничивает клетки и внутриклеточные органеллы (лизосомы, митохондрии, комплекс Гольджи и т.п.). Каждая клетка является целостной системой мембран, построенных с канальцев, мешочков и цистерн. Биологическая мембрана – тонкие пластины (60–70 %) липопротеидной и гликопротеидной природы. Следует обратить внимание, что бактериальные и растительные клетки в отличие от животных неспособны менять свою форму, так как они окружены плотной клеточной стенкой. Клеточная мембрана растительных организмом состоит из полисахаридов, бактерий из моносахаридов, аминосахаров, липидов и аминокислот.

Строение клеточной мембраны.

Основными компонентами клеточных мембран являются липиды (60–70 %) – фосфатидилхолин, фосфатидилэтаноламин, сфингомиелин и холестерол. Холестерин придает биологическим мембранам жесткость, поэтому мембраны с небольшой концентрацией холестерола более эластичные. Белки мембран представлены липопротеидными и гликопротеидными комплексами (30–35 %). Клеточная мембрана в небольшом количестве также содержит углеводы в составе гликопротеидов, гликолипидов, а также гликозамингликанов (5–10 %). В состав клеточных оболочек входят и минорные соединения (нуклеиновые кислоты, антиоксиданты, неорганические ионы, коферменты и т.д.). Плазматические мембраны тесно связаны и составляют единое целое с внутриклеточными мембранами эндоплазматической сети (ретикулум). В состав ретикулума входят гранулярные и агранулярные мембраны эндоплазматической сети, которые разделяют внутреннее пространство клетки на множество отсеков. Это имеет огромное значение в процессе регуляции внутриклеточного транспортирования веществ и течения обменных процессов.

Функции клеточной мембраны.

Клеточные мембраны обеспечивают барьерную функцию, которая проявляется в виде избирательного, регулируемого обмена веществ с окружающей средой. Благодаря избирательной проницаемости внутрь клетки могут попадать вещества только определенного размера.

Транспортная функция биомембран обеспечивает перенос питательных веществ внутрь клетки и удаление конечных метаболитов из нее. Клеточная мембрана принимают участие в поддержании оптимального рН. Те соединения, которые не способные пересечь билипидный слой, они проникают с помощью специфичных белков-переносчиков, а также путем эндоцитоза. К пассивным видам транспрорта веществ внутрь клетки можно отнести диффузию. Активный транспорт веществ осуществляется с участием калиево-натриевого насоса.

Матричная функция мембран обусловлена определенным взаиморасположением и ориентацией мембранных белков. Значительную роль в обеспечении механической функции имеют клеточные стенки, а у животных – межклеточное вещество. Рецепторная функция осуществляется благодаря наличию специальных белков, которые локализируются на клеточной мембране.

Ферментативная функция биологических мембран связана с мембранными белками, а также ферментами. Например, плазматические мембраны эпителиоцитов (эпителиальные клетки кишечника) содержат пищеварительные энзимы.