Будова і функції клітинних мембран

оболонку всіх тваринних клітин і формують численні внутрішньоклітинні органели .

Найбільш характерною структурною ознакою є те, що мембрани завжди утворюють замкнутий простір , і така мікроструктурна організація мембран дозволяє їм виконувати найважливіші функції .

нм). Хімічний аналіз показав , що мембрани в основному складаються

з ліпідів і білків, кількість яких неоднакова у різних типів клітин. Складність вивчення молекулярних механізмів функціонування клітинних мембран обумовлена тим , що при виділенні і очищенні клітинних мембран порушується їх нормальне функціонування. В даний час можна говорити про декілька видів моделей клітинної мембрани, серед яких найбільшого поширення набула рідинно-мозаїчна модель.

таким чином, що гідрофобні кінці молекул знаходяться всередині бішару, а

гідрофільні направ-лені в водну фазу. Така структура ідеально підходить для утворення розділу двох фаз: поза-і внутрішньоклітинної .

гідрофобні групи, називається амфіфільністю.
Амфіпатічний характер ліпідів мембрани сприяє мимовільному утворенню

ліпідного бішару, в якому гідрофобні «хвости» звернені всередину, а гідрофільні «головки» - назовні.
Ліпідний бішар стабілізується силами гідрофобної взаємодії

ферментативну, утворюють іонні канали, є мембранними насосами і переносниками іонів

і молекул.

У фосфоліпідний бішар інтегровані глобулярні білки (більше 50% маси мембрани), полярні ділянки яких утворюють гідрофільну поверхню у водній фазі.

здатні переміщатися, головним чином у площині мембрани.
Крім бокового руху, кожен

ліпід крутиться навколо своєї осі.

біологічної мембрани полягає в створенні бар'єру з селективною проникністю. Так,

виконуючи транспортну функцію, плазмолемма забезпечує пасивне перенесення ряду речовин, наприклад води, іонів, деяких низькомолекулярних сполук. Інші речовини проникають через мембрану шляхом активного переносу проти градієнта концентрації з витратою енергії за рахунок розщеплення АТФ.

(Р), тобто здатність клітинної мембрани пропускати ці речовини , залежить

від різниці концентрацій речовини, що дифундує по обидві сторони мембрани, її розчинності в ліпідах і властивостей клітинної мембрани. Швидкість дифузії для заряджених іонів в умовах постійного поля в мембрані визначається рухливістю іонів, товщиною мембрани, розподілом іонів в мембрані. Для неелектролітів проникність мембрани не впливає на її провідність, оскільки неелектроліти не несуть зарядів, тобто не можуть переносити електричний струм.

локалізованих на плазмолеммі - рецепторів. Функції цих рецепторів істотно розрізняються.

Одні з них визначають адгезивні властивості клітин по відношенню до інших клітин або компонентів позаклітинного матриксу. Інші беруть участь в системах сигнал / відповідь або в імпорті макромолекул в цитоплазму.

Існують рецептори до біологічно активних речовин - гормонів, медіаторів, до специфічних антигенів різних клітин або до певних білків або навіть до цілих клітин .

і на різних сторонах мембрани відбуваються різноманітні, часто протилежно спрямовані,

біохімічні реакції.

Поряд з бар'єрною функцією мембрана здійснює і трансмембранне перенесення іонів і різних метаболітів у ході пасивного або активного транспорту.

канальними білками. Канали полегшують транспорт іонів через мембрану, і перенос

через них відбувається дуже швидко (106 –108 іон/с на один канальний білок).
Пасивні переносники просто полегшують дифузію речовин через мембрану, в той час як активні використовують енергію для транспорту речовин супротив концентраційного градієнту.

однієї стороні мембрани з’єднується з молекулою та іоном, а на

іншої – віддає їх, проходячи з ним разом короткий шлях через мембрану. Клітина не витрачає на це ніякої енергії, якщо не вважати енергію, що була затрачена на утворення переносника.

речовин навпаки градієнту концентрації; речовини переходять при цьому з області,

де їх концентрація нижче, туди де вона і без того вже велика. Оскільки таке переміщення відбувається у напрямку, протилежному нормальній дифузії, клітина при цьому повинна витрачати енергію.

вмісту та внутрішньоклітинних реакцій за рахунок рецепції позаклітинних біологічно активних

речовин. Рецепторно-регуляторна функція визначається наявністю в мембрані хемо-, фото-та механорецепторів білкової природи.

до формування електричного імпульсу (рецептори до нейромедіатора). Це так звані

рецептори, пов'язані з іонними каналами.

збираються в заглиблення. В. Поглиблення перетворюється на глибоку інвагінацію. Г. Інвагінація

відокремилася, перетворившись на везикулу, яка знаходиться в процесі скидання своєї оболонки

функція перетворення зовнішніх стимулів неелектричної природи в електричні сигнали).
Особлива морфологія

клітинних мембран визначає їх електричні характеристики, серед яких найбільш важливими є ємність і провідність .
Провідність ( g ) - величина , зворотна електричному опору і рівна відношенню величини загального трансмембранного струму для даного іона до величини, що обумовила його трансмембранну різницю потенціалів.
Провідність мембрани є мірою її іонної проникності. Збільшення провідності свідчить про збільшення кількості іонів, що проходять через мембрану.

, Сl- проникають всередину клітини і виходять назовні через спеціальні,

заповнені рідиною канали. Розмір каналів досить малий (діаметр 0,5-0,7 нм). Розрахунки показують, що сумарна площа каналів займає незначну частину поверхні клітинної мембрани.

провідність.
Селективність , або вибірковість, каналу забезпечується його особливою білкової структурою.

Більшість каналів є електрокерованими, тобто їх здатність проводити іони залежить від величини мембранного потенціалу.
Канал неоднорідний за своїми функціональними характеристиками, особливо це стосується білкових структур, що знаходяться біля входу в канал і у його виходу (так звані ворітні механізми) .

фіксації напруги , або « voltage - clamp ». Суть

методу полягає в тому, що за допомогою спеціальних електронних систем у процесі дослідження змінюють і фіксують на певному рівні мембранний потенціал. При цьому вимірюють величину іонного струму, що протікає через мембрану. Якщо різниця потенціалів постійна, то відповідно до закону Ома величина струму пропорційна, провідності іонних каналів. У відповідь на ступінчасту деполяризацію відкриваються ті чи інші канали, відповідні іони входять в клітку з електрохімічного градієнту, тобто виникає іонний струм, який деполяризує клітину. Ця зміна реєструється за допомогою керуючого підсилювача і через мембрану пропускається електричний струм, рівний за величиною, але протилежний за напрямом мембранному іонному току. При цьому трансмембранна різниця потенціалів не змінюється. Спільне використання методу фіксації потенціалу і специфічних блокаторів іонних каналів привело до відкриття різних типів іонних каналів у клітинній мембрані .

- clamp»;
Скляний мікроелектрод заповнюють сольовим розчином , притискують до

поверхні мембрани і створюють невелике розрідження. При цьому частина мембрани підсмоктується до мікроелектрода . Якщо в зоні присмоктування виявляється іонний канал, то реєструють активність одиночного каналу.

гг. и опубликована впервые в 1978 г. (Zs.-Nagy, 1978). Основывается

она как на достижениях геронтологии, так и на физико-химических основах клеточных функций.

Содержание внутриклеточного K+ может увеличиваться, если клеточная мембрана становится относительно менее проницаемой для него.

на мембранах старых клеток, иначе мембраны будут деполяризованы постоянно.

Такая

компенсация функций измененной мембраны очень вредна для дальнейшей судьбы клетки, так как клеточные коллоиды становятся более конденсированными и количество цитоплазматической воды уменьшается.

РНК и белка должны уменьшиться, уменьшается также скорость элиминации поврежденных

клеточных компонентов.

Свободные радикалы образуются в различных биохимических процессах, прежде всего в процессе митохондриального дыхания.

от вредных свободных радикалов.

Уменьшение скорости замены поврежденных компонентов приводит

к старению.