Клітинні мембрани
Плазматична мембрана – обов’язковий компонент кожної клітини. Її основою є два шари ліпідів, в які вбудовані білки. Деякі мембранні ліпіди і білки з’єднані з нерегулярними олігосахаридами – це гліколіпіди і глікопротеїни. Крім плазматичної мембрани клітини можуть містити внутрішні мембрани, ізольовані один від одного і від плазматичної. В результаті в клітині формуються численні внутрішньоклітинні освіти – органели клітини (грец. Organon – орган, eidos – вид), або органели.
Мембрана має властивість вибіркової проникності. Невеликі незаряджені молекули можуть проникати безпосередньо через ліпідний бішар. Інші молекули проходять через мембрану тільки в тому випадку, якщо для них є спеціальні білки-переносники. До складу мембрани входять білки, які виконують і ряд інших функцій. По-перше, це білки-ферменти, які каталізують хімічні реакції, що проходять на поверхні мембрани. По-друге, білки, які приймають сигнали. Серед них можна назвати рецептори різних гормонів і медіаторів і т. д.
Виборча проникність внутрішніх мембран забезпечує різний хімічний склад і будова клітинних органоїдів. Наявність органоїдів забезпечує можливість одночасного протікання величезної кількості біохімічних процесів, розмежованих в просторі мембранами. Найбільший з органоїдів – клітинне ядро – протиставляють іншої частини клітини – цитоплазмі (грец. Kytos – вмістилище і plasma). У ядрі знаходиться основна маса клітинної ДНК, і відбуваються процеси реплікації і транскрипції.
За ознакою наявності або відсутності клітинного ядра всі живі організми можна розділити на дві групи – прокаріоти (грец. Pro – до; karion – ядро) і еукаріоти. (Грец. Eu – справжній, справжній). До прокаріотів, наприклад, відносяться бактерії і синьо-зелених водоростей; до еукаріотів – найпростіші, одноклітинні і колоніальні водорості, гриби, рослини і тварини.
Мембрани – це плівки товщиною 5-7 нм, що складаються з ліпідів і білків. Відносна кількість білків і ліпідів в складі різних мембран варіює: іноді переважають ліпіди, іноді більшу частину маси мембрани складають білки. У деяких мембранах білки і ліпіди містяться порівну. Ліпіди розташовуються в два шари. Гідрофільні “головки” молекул звернені назовні, а гідрофобні “хвости” – всередину мембрани. Здатність ліпідів у водних розчинах мимовільно об’єднуватися подібним чином забезпечує замкнутість мембран. Іншими словами, мембрани завжди існують у вигляді бульбашок. Якщо зробити голкою “дірку” в мембрані, то при видаленні голки ліпіди зімкнуться, тобто вони забезпечують цілісність мембрани.
Білки в складі мембрани можуть розташовуватися по-різному. Деякі білки проходять через всю товщину мембрани (трансмембранні білки). Інші – або занурюються в шар ліпідів, взаємодіючи з їх гідрофобними хвостами, або лежать на поверхні мембрани, утримувані зв’язками з гідрофільними головами ліпідів або іншими білками мембран (це так звані периферійні, або зовнішні, білки).
Очевидно, що та частина білкової молекули, яка занурена в ліпідний бішар, є гідрофобною. Таким чином, білки в складі мембрани мають строго певну конформацію, яка зміниться, якщо їх витягти з мембрани. Серед білків, що входять до складу мембрани, є білки, до яких приєднані численні гетероолігосахаріди. Це глікопротеїни. Вони служать розпізнавальними знаками на поверхні мембран, так само як і гетероолігосахаріди, що входять до складу гліколіпідів. Наприклад, олігосахариди на поверхні еритроцитів визначають групи крові людини.
Мембрани за своєю консистенцією нагадують рослинне масло. В такому середовищі (більше рідкої, ніж твердої) молекули можуть досить вільно переміщатися. Здатність молекул в складі мембрани до переміщення отримала назву плинності мембран.
Було показано, що молекули ліпідів переміщаються уздовж шару дуже часто. Навпаки, переміщення з одного шару в інший – рідкісна подія. Тому склад ліпідів в шарах мембрани, як правило, різний. Що стосується білків, то вони також можуть “плисти” вздовж мембрани, але переміщатися з одного боку на іншу або перевертатися щодо ліпідного бішару вони не можуть.
Мембрани можуть бути і більш рідкими (більш текучими), і більш твердими (менш текучими). Плинність мембрани залежить від того, які ліпіди входять до складу мембрани і які жирні кислоти входять до складу ліпідів. При підвищенні температури рухливість ліпідів в бислое збільшується, зв’язку між молекулами слабшають, плинність мембрани збільшується. При зниженні температури рухливість ліпідів зменшується, а їх гідрофобні хвости утворюють жорстку структуру, при цьому плинність мембрани зменшується.
Необхідно, щоб мембрана мала певним ступенем плинності, при якій молекули білків здатні змінювати свою конформацію так, як це потрібно для їх нормального функціонування. Чим менше плинність мембрани, тим важче білків змінювати свою форму при хімічній взаємодії, а це може привести до уповільнення швидкості хімічної реакції, аж до повної її зупинки. Таким чином, функція ліпідів полягає не тільки в тому, що вони підтримують цілісність мембран, а й в регуляції роботи вбудованих в мембрану білків.
Було показано, що рослини і мікроорганізми при зміні зовнішніх умов (наприклад, температури) змінюють співвідношення насичених і ненасичених жирних кислот у складі фосфоліпідів мембран і таким чином регулюють її плинність. У тварин плинність мембрани може зменшувати холостерол.
Плазматична мембрана, або плазмалемма (грец. Lemma – оболонка), і протоплазма – обов’язкові компоненти всіх клітин. У еукаріот протоплазма розмежована внутрішніми мембранами на порожнини різної форми – клітинні мембранні органели, або органели. Деякі органели досить великі, і їх можна побачити у світловий мікроскоп. Найбільший органоїд – клітинне ядро, – де, як ми вже говорили, зосереджена генетична інформація про будову клітини, відбуваються процеси реплікації і транскрипції. Ядро відділене від цитоплазми ядерною оболонкою, що складається з двох мембран.
У цитоплазмі знаходяться численні органели. Вони відрізняються один від одного за хімічним складом, морфології і виконують в клітці різні функції, про це ми будемо говорити пізніше. Простір між мембраною і мембранами органоїдів отримало назву цитозоля. Мембрани різних органел відрізняються за складом не тільки білків, але і ліпідів. Прокаріотичні клітини практично не містять внутрішньоклітинні мембрани, тобто хімічні реакції, що відбуваються в них, не роз’єднані в просторі. Лише у деяких видів прокаріотів є впячивания плазматичноїмембрани, які можна розглядати як примітивні органели.
Розміри прокаріотів клітин складають в середньому 0,5 -5 мкм, розміри еукаріотичних – в середньому від 10 до 50 мкм. Хоча зустрічаються клітини довжиною кілька сантиметрів. Тварин і рослини відносять до еукаріотів. Принцип будови їх клітин однаковий, але є деякі відмінності в будові: в рослинних клітинах є органели, яких немає в тваринних клітинах (і навпаки). Пізніше ми розглянемо їх докладніше.
(2 votes, average: 3.50 out of 5)