Окружающей клетку, определяет ее размеры, форму и выполняет следующие функции:
барьерную (защитную) - обеспечивает асимметричное распределение веществ между внутриклеточным и внеклеточным средами;
транспортную - определяет избирательное поступление молекул в клетку и из клетки;
Рецепторная - улавливает и усиливает сигналы, закодированные в химической структуре гормонов, медиаторов;
коммуникативную - осуществляет контакт соседних клеток между собой и с внеклеточной веществом.
Обеспечение указанных функций непосредственно связано со строением плазматической мембраны.
Строение плазматической мембраны
Все биологические мембраны представляют собой ансамбли липидных и белковых молекул, которые соединяются вместе с помощью нековалентных взаимодействий.
Молекулы фосфолипидов образуют непрерывный двойной слой толщиной 4-5 нм. Полярные головки фосфолипидов в липидном бислое ориентированы наружу и контактируют с молекулами воды, а неполярные (гидрофобные) хвосты жирных кислот направлены друг к другу. Липидный бислой является эффективным барьером для всех водорастворимых молекул. Гидрофобные вещества (стероидные гормоны, жирные кислоты) легко проникают сквозь плоскость бислоя. В липидный матрикс включены также молекулы холестерола, которые выполняют стабилизирующую функцию уменьшения текучести мембран. В липидный бислой погружены многочисленные белковые молекулы. Белки, насквозь пронизывают бислой, называются интегральными (трансмембранными), а мембраны, расположенные на наружной или внутренней поверхности, - периферическими. Белки отвечают за узнавание сигнальных молекул (рецепторную функцию часто выполняют глико-протеины), за связь плазмалеммы с цитоскелетом и с межклеточным веществом, по выборочный транспорт веществ.
Транспорт веществ
Различные молекулы могут транспортироваться через плазматическую мембрану пассивно, то есть путем диффузии, либо активно - с использованием энергии АТФ.
Пассивный транспорт. Движущей силой диффузионного переноса веществ разница концентраций по обе стороны мембраны. Гидрофобные вещества и, наверное, вода проникают в клетку или выводятся из нее непосредственно через липидный бислой, а гидрофильные проходят через специфические каналы - образованы интегральными белками поры, пронизывающие мембрану насквозь. Такие каналы обеспечивают контакт внутриклеточного содержания с внешней средой.
Активный транспорт. Это связано с потреблением энергии перенос молекул или ионов через мембрану против градиента концентрации. Энергия необходима для преодоления попытки вещества диффундировать в противоположном направлении. Примером системы активного транспорта может быть натрий-калиевый насос, обнаруженный в клетках живых организмов. В клетках поддерживается высокая концентрация ионов калия, а во внеклеточной среде преобладающим ионом является натрий. Поэтому Калий по градиенту концентрации пытается оставить клетку, а натрий - проникнуть в нее. Натрий-калиевый насос - интегральный белок, который выкачивает из клетки натрий в обмен на поступление калия. Он приводится в действие энергией АТФ. Более трети АТФ, потребляемой животная клетка в состоянии покоя, расходуется на работу натрий-калиевого насоса. Поддержка концентраций этих ионов на определенном уровне необходима для сохранения клеточного объема, электрической активности в нервных и мышечных клетках, активного транспорта некоторых веществ (моносахаридов, аминокислот).
Особыми видами активного транспорта является эндоцитоз и экзоцитоз, с помощью которых различные вещества переносятся через мембрану в клетки (эндоцитоз) или из них (экзоцитоз). При эндоцитоза плазматическая мембрана прогибается внутрь, образует углубление (инвагинации), которые затем, отделяясь, превращаются в вакуоли - наполненные жидкостью мембранные пузырьки. Различают два вида эндоцитоза - фагоцитоз (захват твердых частиц) и пиноцитоз (поглощение жидкостей). Последний является наиболее характерным для амебоидных клеток и для клеток, участвующих в водно-солевом обмене (клетки печени, почек).
Экзоцитоз - процесс, обратный эндоцитоза, его функция - выведение из клеток различных веществ. Путем экзоцитоза из пищеварительных вакуолей в простейших выделяются непереваренные остатки, из клеток пищеварительных желез - мае секреты и ферменты из клеток эндокринной системы - гормоны.
Загрузка...