Зовнішня клітинна мембрана. Які функції виконує зовнішня клітинна мембрана? Будова зовнішньої клітинної мембрани

Клітинна мембрана (плазматична мембрана) є тонкою напівпроникною оболонкою, яка оточує клітини.

Функція та роль клітинної мембрани

Її функція полягає в тому, щоб захистити цілісність внутрішньої частини, впускаючи необхідні речовини в клітину, і не дозволяючи проникати іншим.

Він також служить основою прихильності до одних організмів і до інших. Таким чином, плазматична мембрана забезпечує форму клітини. Ще одна функція мембрани полягає в регулюванні зростання клітин через баланс та .

При ендоцитозі ліпіди та білки видаляються з клітинної мембраниу міру засвоєння речовин. При екзоцитозі везикули, що містять ліпіди та білки, зливаються з клітинною мембраною, збільшуючи розмір клітин. і грибкові клітини мають плазматичні мембрани. Внутрішні , наприклад, також поміщені у захисні мембрани.

Структура клітинної мембрани

Плазматична мембрана в основному складається із суміші білків та ліпідів. Залежно від розташування та ролі мембрани в організмі, ліпіди можуть становити від 20 до 80 відсотків мембрани, а решта припадає на білки. У той час як ліпіди допомагають надати мембрані гнучкість, білки контролюють та підтримують хімічний склад клітини, а також допомагають у перенесенні молекул крізь мембрану.

Ліпіди мембран

Фосфоліпіди є основним компонентом плазматичних мембран. Вони утворюють ліпідний бислой, в якому гідрофільні (притягнуті до води) ділянки "голови" спонтанно організуються, щоб протистояти водному цитозолю та позаклітинної рідини, тоді як гідрофобні (відштовхувані водою) ділянки "хвоста" звернені від цитозолю та позаклітинної рідини. Ліпідний бішар є напівпроникним, дозволяючи лише деяким молекулам дифундувати через мембрану.

Холестерин є ще одним ліпідним компонентом мембран тваринних клітин. Молекули холестерину вибірково дисперговані між мембранними фосфоліпідами. Це допомагає зберегти жорсткість клітинних мембран, запобігаючи занадто щільному розташування фосфоліпідів. Холестерин відсутній у мембранах рослинних клітин.

Гліколіпіди розташовані із зовнішньої поверхні клітинних мембран і з'єднуються з ними вуглеводним ланцюгом. Вони допомагають клітині розпізнавати інші клітини організму.

Білки мембран

Клітинна мембрана містить два типи асоційованих білків. Білки периферичної мембрани є зовнішніми та пов'язані з нею шляхом взаємодії з іншими білками. Інтегральні мембранні білки вводяться в мембрану і більшість проходить крізь неї. Частини цих трансмембранних білків розташовані по обидві сторони.

Білки плазматичної мембрани мають низку різних функцій. Структурні білки забезпечують підтримку та форму клітин. Білки рецептора мембрани допомагають клітинам контактувати зі своїм зовнішнім середовищем за допомогою гормонів, нейротрансмітерів та інших сигнальних молекул. Транспортні білки, такі як глобулярні білки, переносять молекули через клітинні мембрани за допомогою полегшеної дифузії. Глікопротеїни мають прикріплений до них вуглеводний ланцюг. Вони вбудовані в клітинну мембрану, допомагаючи в обміні та перенесенні молекул.

Мембрани органел

Деякі клітинні органели також оточені захисними мембранами. Ядро,

за функціональним особливостямклітинну мембрану можна розділити на 9 функцій, що їй виконуються.
Функції клітинної мембрани:
1. Транспортна. Здійснює транспорт речовин із клітини в клітину;
2. Бар'єрна. Має вибіркову проникність, забезпечує необхідний обмін речовин;
3. Рецепторна. Деякі білки, що знаходяться в мембрані, є рецепторами;
4. Механічна. Забезпечує автономність клітини та її механічних структур;
5. Матрична. Забезпечує оптимальну взаємодію та орієнтацію матричних білків;
6. Енергетична. У мембранах діють системи перенесення енергії при клітинному диханні у мітохондріях;
7. Ферментативна. Мембранні білки іноді є ферментами. Наприклад, мембрани клітин кишечника;
8. Маркувальна. На мембрані є антигени (глікопротеїни), які дозволяють пізнати клітину;
9. Генеруюча. Здійснює генерацію та проведення біопотенціалів.

Подивитися як виглядає клітинна мембрана можна на прикладі будови тваринної клітини або рослинної клітини.

На малюнку наведено будову клітинної мембрани.
До компонентів клітинної мембрани можна віднести різні білки клітинної мембрани (глобулярний, периферичний, поверхневий), а також ліпіди клітинної мембрани (гліколіпід, фосфоліпід). Також у будові клітинної мембрани присутні вуглеводи, холестерол, глікопротеїн та білкова альфа спіраль.

Склад клітинної мембрани

До основного складу клітинної мембрани відносяться:
1. Білки - відповідальні різноманітні властивості мембрани;
2. Ліпіди трьох видів(фосфоліпіди, гліколіпіди та холестерол) відповідальних за жорсткість мембрани.
Білки клітинної мембрани:
1. Глобулярний білок;
2. Поверхневий білок;
3. Переферичний білок.

Основне призначення клітинної мембрани

Основне призначення клітинної мембрани:
1. Регулювати обмін між клітиною та середовищем;
2. Відокремлювати вміст будь-якої клітини від довкілля тим самим забезпечуючи її цілісність;
3. Внутрішньоклітинні мембрани поділяють клітину на спеціалізовані замкнуті відсіки - органели чи компартменти, у яких підтримуються певні умови середовища.

Структура клітинної мембрани

Структура клітинної мембрани є двовимірним розчином глобулярних інтегральних білків, розчинених у рідкому фосфоліпідному матриксі. Дана модель мембранної структури була запропонована двома вченими Нікольсоном та Сінгером у 1972 році. Таким чином, основу мембран складає бімолекулярний ліпідний шар, з упорядкованим розташуванням молекул, що ви могли бачити на .

Клітинна мембрана- це оболонка клітини, яка виконує наступні функції: поділ вмісту клітини та зовнішнього середовища, вибірковий транспорт речовин (обмін із зовнішнім для клітини середовищем), місце протікання деяких біохімічних реакцій, об'єднання клітин у тканини та рецепція.

Клітинні мембрани поділяють на плазматичні (внутрішньоклітинні) та зовнішні. Основна властивість будь-якої мембрани – напівпроникність, тобто здатність пропускати лише певні речовини. Це дозволяє здійснювати вибірковий обмін між клітиною та зовнішнім середовищем або обмін між компартментами клітини.

Плазматичні мембрани – це ліпопротеїнові структури. Ліпіди спонтанно утворюють бислой (подвійний шар), а мембранні білки «плавають» у ньому. У мембранах є кілька тисяч різних білків: структурні, переносники, ферменти та ін. Між білковими молекулами є пори, крізь які проходять гідрофільні речовини (безпосередньому їх проникненню в клітину заважає ліпідний бішар). До деяких молекул на поверхні мембрани приєднані глікозильні групи (моносахариди та полісахариди), які беруть участь у процесі розпізнавання клітин при утворенні тканин.

Мембрани відрізняються своєю товщиною, зазвичай вона становить від 5 до 10 нм. Товщина визначається розмірами молекули амфіфільного ліпіду та становить 5,3 нм. Подальше збільшення товщини мембрани обумовлено розмірами мембранних білкових комплексів. Залежно від зовнішніх умов (регулятором є холестерол) структура бислоя може змінюватися отже він стає щільнішим чи рідким - від цього залежить швидкість переміщення речовин уздовж мембран.

До клітинних мембран відносять: плазмолему, каріолему, мембрани ендоплазматичної мережі, апарату Гольджі, лізосом, пероксисом, мітохондрій, включень тощо.

Ліпіди не розчиняються у воді (гідрофобність), але добре розчиняються в органічних розчинниках та жирах (ліпофільність). Склад ліпідів у різних мембранах неоднаковий. Наприклад, плазматична мембрана містить багато холестерину. З ліпідів у мембрані найчастіше зустрічаються фосфоліпіди (гліцерофосфатиди), сфінгомієліни (сфінголіпіди), гліколіпіди та холестерин.

Фосфоліпіди, сфінгомієліни, гліколіпіди складаються з двох функціонально різних частин: гідрофобної неполярної, яка не несе зарядів - «хвости», що складаються з жирних кислот, та гідрофільної, що містить заряджені полярні «головки» - спиртові групи (наприклад, гліцерин).

Гідрофобна частина молекули зазвичай складається із двох жирних кислот. Одна з кислот гранична, а друга ненасичена. Це визначає здатність ліпідів спонтанно утворювати двошарові (біліпідні) мембранні структури. Ліпіди мембран виконують такі функції: бар'єрну, транспортну, мікрооточення білків, електричний опір мембрани.

Мембрани відрізняються одна від одної набором білкових молекул. Багато мембранних білків складаються з ділянок, багатих на полярні (несучі заряд) амінокислоти, і ділянок з неполярними амінокислотами (гліцином, аланіном, валіном, лейцином). Такі білки в ліпідних шарах мембран розташовуються так, що їх неполярні ділянки занурені в «жирну» частину мембрани, де знаходяться гідрофобні ділянки ліпідів. Полярна (гідрофільна) частина цих білків взаємодіє з головками ліпідів і звернена у бік водної фази.

Біологічні мембрани мають спільні властивості:

мембрани - замкнуті системи, які не дозволяють вмісту клітини та її компартментів змішуватися. Порушення цілісності мембрани може призвести до загибелі клітин;

поверхнева (площинна, латеральна) рухливість. У мембранах йде безперервне переміщення речовин поверхнею;

асиметрія мембрани Будова зовнішнього та поверхневого шарів хімічно, структурно та функціонально неоднорідна.

Зовні клітина покрита плазматичною мембраною(або зовнішньою клітинною мембраною) завтовшки близько 6-10нм.

Клітинна мембрана це щільні плівки з білків та ліпідів (в основному фосфоліпідів). Молекули ліпідів розташовані впорядковано - перпендикулярно до поверхні, у два шари, так, що їх частини, що інтенсивно взаємодіють з водою (гідрофільні), спрямовані назовні, а частини, інертні до води (гідрофобні) - всередину.

Молекули білка розташовані несплошним шаром лежить на поверхні ліпідного каркаса з обох його сторін. Частина їх занурена в ліпідний шар, а деякі проходять через нього наскрізь, утворюючи ділянки, що проникають для води. Ці білки виконують різні функції- одні з них є ферментами, інші - транспортними білками, що беруть участь у перенесенні деяких речовин з навколишнього середовища до цитоплазми та у зворотному напрямку.

Основні функції клітинної мембрани

Однією з основних властивостей біологічних мембран є вибіркова проникність (напівпроникність)- одні речовини проходять через них важко, інші легко і навіть у бік більшої концентрації Так, для більшості клітин концентрація іонів Na всередині значно нижча, ніж у навколишньому середовищі. Для іонів K характерне зворотне співвідношення: їхня концентрація всередині клітини вища, ніж зовні. Тому іони Na ​​завжди прагнуть проникнути у клітину, а іони K – вийти назовні. Вирівнюванню концентрацій цих іонів перешкоджає присутність у мембрані особливої ​​системи, що відіграє роль насоса, який відкачує іони Na ​​з клітини і одночасно накачує іони K всередину.

Прагнення іонів Na до переміщення зовні всередину використовується для транспортування цукрів та амінокислот усередину клітини. При активному видаленні іонів Na із клітини створюються умови для надходження глюкози та амінокислот усередину її.

У багатьох клітин поглинання речовин відбувається також шляхом фагоцитозу та піноцитозу. При фагоцитозгнучка зовнішня мембрана утворює невелике заглиблення, куди потрапляє частинка, що захоплюється. Це поглиблення збільшується, і оточена ділянкою зовнішньої мембрани частка занурюється в цитоплазму клітини. Явище фагоцитозу властиве амебам та деяким іншим найпростішим, а також лейкоцитам (фагоцитам). Аналогічно відбувається і поглинання клітинами рідин, що містять необхідні клітини речовини. Це явище було названо піноцитозом.

Зовнішні мембрани різних клітин суттєво відрізняються як по хімічного складусвоїх білків та ліпідів, так і за їх відносним змістом. Саме ці особливості визначають різноманітність у фізіологічній активності мембран різних клітин та їх роль, у життєдіяльності клітин та тканин.

Із зовнішньою мембраною пов'язана ендоплазматична мережаклітини. За допомогою зовнішніх мембран здійснюються різні типиміжклітинних контактів, тобто. зв'язок між окремими клітинами.

Для багатьох типів клітин характерна наявність на їх поверхні великої кількостівиступів, складок, мікроворсинок. Вони сприяють як значному збільшенню площі поверхні клітин та покращенню обміну речовин, так і більш міцним зв'язкам окремих клітин один з одним.

У рослинних клітин зовні клітинної мембрани є товсті, добре помітні в оптичний мікроскоп оболонки, що складаються з клітковини (целюлози). Вони утворюють міцну опору рослинним тканинам (деревина).

Деякі клітини тваринного походження теж мають низку зовнішніх структур, що знаходяться поверх клітинної мембрани та мають захисний характер. Прикладом може бути хітин покривних клітин комах.

Функції клітинної мембрани (коротко)