2. Биологическая мембрана. Свойства и функции. Мембранные белки. Гликокаликс.

Биомембрана- обобщающее понятие морфо-функциональных образований на границе биологических компартментов, имеющих общий план строения и функций.

Структура, имеющая общий план строения – бислой фосфолипидов и включённые в него белки, отделяющая клетку от внешней среды и формирующая внутриклеточные органеллы (мембранные), обеспечивающая взаимодействие клетки и органелл с окружающей их средой.

Свойства биомембраны: замкнутость, текучесть и асимметричность.

Замкнутость

Мембраны всегда образуют замкнутые пространства. Плазматическая мембрана является внешней границей клетки, а также внутренних клеточных компартментов.

Асимметричность

Внешняя и внутренняя поверхности мембраны различаются по составу липидов, белков и наличием гликокаликса на внешней поверхности мембраны.

Текучесть

Липиды, белки и другие составляющие плазматической мембраны движутся в пределах слоя. Переходы между слоями называются flip-flop, происходят реже, чем в пределах слоя, что обеспечивает наличие свойства асимметричности. Переходы между слоями осуществляют ферменты транслокаторы фосфолипидов.

Функции биомембран.

Барьерная функция- мембрана участвует в создании концентрационных гра­диентов, препятствуя свободной диффузии.

Контроль транспорта веществ

Рецепция сигналов и их передача

Регуляторная функция- заключается в регуляции внутриклеточных процессов за счет рецепции внеклеточных биологически активных веществ (первых посредников) и запуску механизмов вторичных посредников (мессенджеров).

Контактная функция- клеточной мембраны заключается в организации зон специфического или неспецифического контакта между клетками с образованием тканевой структуры. При этом в области контакта возможен обмен ионами, медиаторами, макромолекулами между клетками, или передача электрических сигналов.

Возбудимые Клетки связаны между собой зонами специфических и не­специфических контактов.

Зоны неспецифического контакта представлены - - неизмененные участки прилежащих друг другу клеточных мембран соседних клеток, между которыми находится межклеточная жидкость.

Зоны специфического контакта в возбудимых тканях в основном представлены щелевыми, плотными контактами и десмосомами.

Щелевые кон­такты являются областью межклеточного обмена ионами и малыми моле­кулами с мол. массой до 500.

Функция щелевых контактов нарушается при повышении внутриклеточной концентрации Са²⁺ и Н⁺. Щелевые и плот­ные контакты также ответственны за передачу возбуждения между клетка­ми.

Десмосомы обеспечивают механическую связь между клетками.

Рецепторная функция - преобразование внешних стимулов неэлектрической природы в электрические сигналы (в рецепторах).

Пресинаптическая мембрана - высвобождение нейромедиаторов в синаптических окончаниях.

Гликокаликс

Гликокаликс представляет собой внешний по отношению к клеточной мембране слой.

Он состоит из гликопротеинов, протеогликанов и глюкозаминогликанов и связывается с мембранными структурами с помощью специальных белков-рецепторов, объединяя цитоскелет, мембрану и внеклеточный матрикс в динамическую, подвижную структуру.

Как показали электронно-микроскопические исследования, гликокаликс имеет вид рыхлого волокнистого слоя толщиной 3-5 нм, покрывающего всю поверхность клетки.

В состав гликокаликса входят полисахаридные цепочки мембранных интегральных белков – гликопротеидов. Они содержат такие углеводы, как манноза, глюкоза, сиаловая кислота и др. Углеводные гетерополимеры гликокаликса образуют ветвящиеся цепочки, между которыми располагаются свободные гликолипиды и протеогликаны.

Слой гликокаликса сильно обводнен, имеет желеобразную консистенцию, что значительно снижает диффузию различных веществ из клетки. Здесь же могут накапливаться выделенные клеткой гидролитические ферменты, участвующие во внеклеточном расщеплении полимеров (внеклеточное пищеварение) до мономерных молекул, которые затем транспортируются в клетку.

Мембранные белки.

В фосфолипидном бислое (двойном слое) интегрированы глобулярные белки, поляр­ные участки которых образуют гидрофильную поверхность в водной фазе.

К мембранным белкам относятся белки, которые встроены в клеточную мембрану или мембрану клеточной органеллы или ассоциированы с таковой.

Около 25% всех белков являются мембранными.