Читать «Основы физиологии человека. Том 1 by Агаджанян Н.А. (ред.)» онлайн - страница 10

Хотя в процессе возбуждения участвуют все органеллы клетки, главным местом этого процесса является клеточная мембрана.

Строение и функции клеточной мембраны

Основными компонентами мембраны являются липиды (фосфолипиды, холестерин и гликолипиды), они составляют 3-70% «сухой» мембраны. Мембрана построена из полярных липидов, которые имеют полярную головку и углеводородные хвосты. Полярная головка имеет электрический заряд, гидрофильна, состоит в основном из фосфатидилхолина (лецитина) и фосфатидилэтаноламина (цефалина). Углеводные хвосты не заряжены, гидрофобны, состоят из насыщенных и ненасыщенных жирных кислот. Таким образом, липиды мембран имеют две различные части: неполярный гидрофобный «хвост» и полярную гидрофильную «голову». Такую двойственную природу соединений называют амфифильной. Липиды мембран образуют двухслойную структуру. Каждый слой состоит из сложных липидов, расположенных таким образом, что неполярные гидрофобные «хвосты» молекул находятся в тесном контакте друг с другом. Так же контактируют гидрофильные части молекул. Два монослоя ориентируются «хвост к хвосту» так, что образующаяся структура двойного слоя (бислоя) имеет внутреннюю неполярную часть и две полярные поверхности (рис. 2.1).

Углеводные компоненты мембранных белков (е наружной поверхности клетки)

Интегральные белки

Липидны и

бислой

Внутриклеточ-н ые актин оные

Периферические белки

микрофиламенты (цитоскелет)

Рис. 2.1. Строение мембраны клетки

Белки мембраны могут включаться в липидный двойной слой двумя способами: связываясь с гидрофильной поверхностью липидного бислоя (поверхностные мембранные белки) или погружаясь в гидрофобную область бислоя (интегральные мембранные белки). Гидрофильные радикалы аминокислот поверхностных белков связаны нековалентными связями с гидрофильными группами липидного бислоя. Интегральные белки различаются по степени погруженности в гидрофобную часть бислоя. Они могут располагаться по обеим сторонам мембраны, частично погружаться в мембрану и могут пронизывать мембрану насквозь. Погруженная часть интегральных белков содержит большое количество аминокислот с гидрофобными радикалами, которые обеспечивают взаимодействие с липидами мембраны. Эти взаимодействия поддерживают определенную ориентацию белков в мембране. Гидрофильная выступающая часть белка не может переместиться в гидрофобный слой. Часть мембранных белков ковалентно связана с моносахаридными остатками или оли-госахаридными цепями (гликопротеины).

Белки мембраны выполняют следующие функции: ферментативную; участвуют в процессах транспорта веществ (переносчики, насосы); определяют проницаемость мембраны (каналы); рецепцию; распознавание клеток; образование межклеточных контактов.

Липидный состав монослоев различен. Например, в плазматической мембране эритроцитов фосфатидилхолины преобладают в наружном слое, а фосфатидилсерины - во внутреннем слое мембраны. Углеводные части белков и липидов располагаются на наружной части мембраны. Кроме того, поверхности мембраны отличаются по составу белков. Степень асимметрии мембран различна у разных типов мембран и может меняться в процессе жизнедеятельности клетки, ее старения. Подвижность (жесткость) и текучесть мембран также зависят от ее состава. Повышение жесткости вызывается увеличением соотношения насыщенных и ненасыщенных жирных кислот, а также повышением содержания холестерина. Физические свойства мембран зависят от расположения белков в липидном слое. Липиды мембран способны к диффузии в пределах слоя параллельно поверхности мембраны (латеральная диффузия). Белки тоже способны к латеральной диффузии. Поперечная диффузия в мембранах ограничена.