Что такое клеточная мембрана
Клеточная мембрана — биологическая мембрана, отделяющая внутреннюю часть клетки от внешней среды. Она также называется плазматической или цитоплазматической мембраной. Мембрана избирательно проницаема для ионов и органических молекул, поддерживая постоянную среду внутри клетки и защищая её от внешних воздействий.
Структура клеточной мембраны
Структура мембраны описывается моделью жидкостной мозаики. Она состоит из липидного бислоя с встроенными белками. Липидный бислой представляет собой двумерную жидкость, в которой молекулы липидов и белков могут свободно перемещаться. Липиды — амфипатические фосфолипиды, их гидрофобные «хвосты» скрыты от воды, а гидрофильные головки взаимодействуют с цитозольной и внеклеточной средами, образуя непрерывный бислой. Гидрофобные взаимодействия являются основными движущими силами формирования бислоя.
Структура липидного бислоя препятствует проникновению полярных веществ, но допускает пассивную диффузию неполярных молекул. Трансмембранные белки действуют как поры или каналы для диффузии полярных веществ. Фосфатидилсерин создает дополнительный барьер для заряженных молекул.
Мембрана содержит структуры, такие как подосома и кавеола, которые обеспечивают клеточную адгезию, экзоцитоз и эндоцитоз. Под мембраной находится цитоскелет, который поддерживает мембранные белки.
Состав клеточной мембраны
Клеточная мембрана состоит в основном из липидов и белков. В ней присутствуют три класса амфипатических липидов: фосфолипиды, гликолипиды и стеролы. Фосфолипиды — наиболее распространенные. Холестерин равномерно распределен по мембране клеток животных.
Липосомы и липидные везикулы заключены в липидный бислой. Углеводы представлены в виде гликопротеинов и гликолипидов. Белки составляют около 50% мембраны и бывают трех типов: трансмембранные, связанные с липидами и периферические.
Функция клеточной мембраны
Клеточная мембрана отделяет цитоплазму от внеклеточной среды и поддерживает форму клетки, прикрепляясь к другим клеткам. Она избирательно проницаема, регулируя внутреннюю среду для функционирования клетки. Движение веществ через мембрану может происходить как пассивно, так и активно.
Малые молекулы, такие как углекислый газ и кислород, проходят через мембрану пассивно. Питательные вещества, такие как сахара и аминокислоты, перемещаются через трансмембранные белковые каналы. Аквапорины транспортируют воду. Эндоцитозом поглощаются молекулы, а экзоцитозом удаляются непереваренные остатки.
Характеристика мембранных белков
- Структурные;
- Каталитические;
- Рецепторные;
- Транспортные.
Углеводы в мембране не существуют отдельно, а находятся в составе гликопротеинов и гликолипидов. Длина углеводных цепей варьируется от двух до восемнадцати остатков моносахаридов. Основная часть углеводов расположена на наружной поверхности мембраны и участвует в межклеточных взаимодействиях, поддержании иммунного статуса и рецепции.
Транспорт через мембраны: активный и пассивный
Активный транспорт — перенос вещества через мембрану или слой клеток против электрохимического градиента с затратой энергии. Чаще всего источником энергии служит АТФ. Транспортные АТФазы, локализованные в мембранах, обеспечивают избирательное поглощение и откачивание веществ. Активный транспорт неэлектролитов осуществляется с помощью насосов и переносчиков.
Читайте также:
Биологические функции липидов
- Энергетическая. Липиды — основной энергетический резерв организма, окисляясь в митохондриях, они выделяют много АТФ.
- Структурная. Липиды участвуют в построении клеточных мембран (фосфолипиды, гликолипиды, холестерин).
- Изолирующая. Жировые отложения защищают органы от механических повреждений и обеспечивают теплоизоляцию.
- Сигнальная. Стероиды и эйкозаноиды выполняют сигнальные функции, регулируя обмен веществ и процессы развития.
- Запасающая. Жиры служат источником энергии и воды, хранятся в жировых депо.
- Другие функции. Липиды могут быть кофакторами в ферментативных реакциях и участвовать в свёртывании крови.
Функции
Липиды выполняют основные и дополнительные функции в организме. Основные функции включают:
- Энергетическую: выделение энергии при распаде.
- Резервную: накопление жира в подкожной клетчатке.
- Теплорегулирующую: поддержание температуры тела.
- Структурную: составляют мембраны клеток.
- Транспортную: липопротеиды переносят жиры по организму.
Дополнительные функции включают защиту слизистой кишечника и передачу импульсов в нервной системе.
Функции фосфолипидов
Фосфолипиды необходимы для:
- Обеспечения гибкости мембран.
- Восстановления поврежденных клеток.
- Служат клеточными барьерами.
- Профилактики сердечно-сосудистых заболеваний.
- Поддержания здоровья нервной системы.
Польза для нервной системы
Фосфолипиды составляют значительную часть мозга и участвуют в передаче нервных импульсов. Недостаток фосфолипидов может привести к ухудшению памяти и другим неврологическим проблемам.
Польза для печени
Эссенциальные фосфолипиды обладают гепатопротекторными свойствами, восстанавливая структуру клеток печени и активизируя её работу.
Влияние на обменные процессы
Фосфолипиды отвечают за переработку жиров и предотвращают жировое перерождение печени, а также дерматологические заболевания.
Антифосфолипидный синдром
Антитела обычно защищают организм, но в случае антифосфолипидного синдрома они атакуют фосфолипиды, что приводит к повреждению клеток и сосудов. Это может вызвать серьезные проблемы, такие как тромбозы и выкидыши у беременных.
