Клетачныя мембраны

Кле́тачная мембра́на, цытаплазматычная мембрана, плазмалема — асноўная, універсальная для ўсіх клетак частка паверхневага апарату, якая судакранаецца з унутраным яе змесцівам і не дазваляе яму змешвацца з рэчывамі навакольнага асяроддзя.

Таўшчыня мембраны складае 7-10 нм. Плазмалема забяспечвае цэласнасць клеткі, абмяжоўвае цытаплазму і захоўвае яе ад знешніх уздзеянняў, прымае ўдзел у працэсах абмену рэчываў паміж клеткай і пазаклетачным асяроддзем.

Унутрыклетачныя мембраны падзяляюць клетку на спецыялізаваныя замкнёныя адсекі — кампартменты ці арганэлы, у якіх падтрымліваюцца неабходныя ўмовы ўнутрыклетачнага асяроддзя. Клетачная мембрана здольна прапускаць пэўныя рэчывы з навакольнага асяроддзя ўнутр клеткі, а рэчывы, што ўтвараюцца ў цытаплазме, — вонкі. Гэта забяспечвае клетцы магчымасць жывіцца, дыхаць і вызваляцца ад шкодных рэчываў.

Паколькі праз мембрану праходзяць не любыя рэчывы, а толькі пэўныя, гэту ўласцівасць мембраны называюць выбіральнай пранікальнасцю. Вельмі важна, што на працягу жыцця перамяшчэнне рэчываў у абодвух напрамках пастаянна кантралюецца і змяняецца. Гэта дазваляе жывым клеткам існаваць у зменлівых умовах навакольнага асяроддзя.

У клетак бактэрый, часткі пратыстаў, грыбоў і раслін, акрамя цытаплазматычнай мембраны, ёсць яшчэ і клетачная сценка. Яна размяшчаецца зверху цытаплазматычнай мембраны і ўяўляе сабой тоўсты слой, які складаецца з розных рэчываў.

Склад і структура біямембран

Асноўнымі кампанентамі мембраны з’яўляюцца ліпіды і бялкі. Ліпіды складаюць каля 40 % масы мембран. Сярод іх пераважаюць так званыя складаныя ліпіды — фосфаліпіды.

Малекулы фосфаліпідаў размяшчаюцца ў выглядзе двайнога слоя (ліпідны біслой). У цытаплазматычнай мембране гідрафільныя галоўкі фосфаліпідаў павернуты да знешняга і ўнутранага бакоў мембраны, а гідрафобныя хвасты — унутр мембраны.

Малюнак клетачнай мембраны. Маленькія блакітныя і белыя шарыкі адпавядаюць гідрафільным «галоўкам» ліпідаў, а далучаныя да іх лініі — гідрафобным «хвастам». На малюнку паказаны толькі інтэгральныя мембранныя бялкі (чырвоныя глобулы і жоўтыя спіралі). Жоўтыя авальныя кропкі ўсярэдзіне мембраны — малекулы халестэролу. Жоўта-зялёныя ланцужкі пацерак на вонкавым боку мембраны — ланцужкі алігацукрыдаў, што ствараюць глікакалікс

.

У састаў мембран уваходзяць бялкі двух тыпаў: інтэгральныя і перыферычныя. Інтэгральныя бялкі больш ці менш глыбока пагружаны ў мембрану або пранізваюць яе наскрозь. Перыферычныя бялкі размяшчаюцца на знешняй і ўнутранай паверхнях мембраны, прычым многія з іх забяспечваюць узаемадзеянне плазмалемы з надмембраннымі і ўнутрыклетачнымі структурамі. Некаторыя з інтэгральных бялкоў выконваюць функцыю іонных каналаў, розных транспарцёраў і рэцэптараў.

Клетачныя мембраны часта асіметрычныя, гэта значыць пласты адрозніваюцца па складу ліпідаў. На знешняй паверхні цытаплазматычнай мембраны могуць размяшчацца малекулы аліга- і поліцукрыдаў. Яны кавалентна звязваюцца з мембраннымі ліпідамі і бялкамі, утвараючы глікаліпіды і глікапратэіны. У клетках жывёл такі вугляводны слой пакрывае ўсю паверхню плазмалемы, утвараючы надмембранны комплекс. Ён называецца глікакаліксам.

Мембраны — структуры інварыябельныя, вельмі падобныя ў розных арганізмаў. Некаторае выключэнне складаюць, мабыць, археі, у якіх мембраны ўтвораны гліцэрынам і тэрпеноідавымі спіртамі.

Функцыі біямембран

Плазмалема выконвае шэраг функцый, важнейшымі з якіх з’яўляюцца бар'ерная, рэцэпторная і транспартная.

Бар'ерная функцыя — цытаплазматычная мембрана акружае клетку з усіх бакоў, выконваючы ролю бар'ера — перашкоды паміж складана арганізаваным унутрыклетачным змесцівам і клетачным асяроддзем. Бар'ерную функцыю забяспечвае перш за ўсё ліпідны біслой, які не дазваляе змесціву клеткі расцякацца і які перашкаджае пранікненню ў клетку чужародных рэчываў.

Напрыклад, мембрана пераксісом засцерагае цытаплазму ад небяспечных для клеткі пераксідаў. Выбіральная пранікальнасць азначае, што пранікальнасць мембраны для розных атамаў ці малекул залежыць ад іх памераў, электрычнага зарада і хімічных уласцівасцей. Выбіральная пранікальнасць забяспечвае адлучэнне клеткі і клетачных кампартментаў ад навакольнага асяроддзя і забеспячэнне іх неабходнымі рэчывамі.

Транспартная функцыя — праз мембрану адбываецца транспарт рэчываў у клетку і з клеткі. Транспарт праз мембраны забяспечвае: дастаўку пажыўных рэчываў, выдаленне канчатковых прадуктаў абмену, сакрэцыю розных рэчываў, стварэнне іонных градыентаў, падтрыманне ў клетцы адпаведнага pH і іоннай канцэнтрацыі, патрэбных для працы клетачных ферментаў.

Часціцы, якія з-за нейкага чынніку не здольныя прайсці фосфаліпідны біслой (напрыклад, з-за гідрафільных уласцівасцей, бо мембрана ўсярэдзіне гідрафобная і не прапускае гідрафільныя рэчывы, ці з-за буйных памераў), але неабходныя для клеткі, могуць прайсці скрозь мембрану праз адмысловыя бялкі-пераносчыкі (транспарцёры) і бялкі-каналы ці шляхам эндацытозу.

Пры пасіўным транспарце рэчывы праходзяць ліпідны біслой без страты энергіі, шляхам дыфузіі. Варыянтам гэтага механізму з’яўляецца палегчаная дыфузія, пры якой рэчыву дапамагай прайсці праз мембрану якая-небудзь адмысловая малекула. У гэтай малекулы можа быць канал, які прапускай рэчывы толькі аднаго тыпу.

Актыўны транспарт патрабуе выдаткаў энергіі, бо адбываецца супраць градыенту канцэнтрацыі. На мембране існуюць адмысловыя бялкі-помпы, у тым ліку АТФаза, якія актыўна ўпампоўваюць у клетку іоны калію (K+) і выпампоўваюць з яе іоны натрыю (Na+).

Матрычная функцыя — забяспечвае вызначанае ўзаемаразмяшчэнне і арыентацыю мембранных бялкоў, іх аптымальнае ўзаемадзеянне;

Механічная функцыя — забяспечвае аўтаномнасць клеткі, яе ўнутрыклетачных структур, таксама злучэнне з іншымі клеткамі (у тканінах). Вялікую ролю ў забеспячэнні механічнай функцыі маюць клетачныя сценкі, а ў жывёл — міжклетачнае рэчыва.

Энергетычная функцыя — пры фотасінтэзе ў хларапластах і клетачным дыханні ў мітахондрыях у іх мембранах дзейнічаюць сістэмы пераносу энергіі, у якіх таксама ўдзельнічаюць бялкі;

Рэцэпторная функцыя — у цытаплазматычнай мембране ёсць бялкі, здольныя ў адказ на дзеянне розных фактараў знешняга асяроддзя змяняць сваю прасторавую структуру і такім чынам перадаваць сігналы ўнутр клеткі. Такім чынам, цытаплазматычная мембрана забяспечвае раздражняльнасць клетак (здольнасць успрымаць раздражняльнікі і пэўным чынам рэагаваць на іх), ажыццяўляючы абмен інфармацыяй паміж клеткай і навакольным асяроддзем.

Некаторыя рэцэпторныя бялкі цытаплазматычнай мембраны здольны распазнаваць пэўныя рэчывы і спецыфічна звязвацца з імі. Такія бялкі могуць удзельнічаць у адборы неабходных малекул, якія паступаюць у клеткі. Напрыклад, гармоны, што цыркулююць у крыві, дзейнічаюць толькі на такія клеткі-мішэні, у якіх ёсць адпаведныя гэтым гармонам рэцэптары.

Да рэцэпторных бялкоў адносяцца антыгенраспазнавальныя рэцэптары лімфацытаў, рэцэптары гармонаў і нейрамедыятараў і інш. У ажыццяўленні рэцэпторнай функцыі, акрамя мембранных бялкоў, важную ролю адыгрываюць элементы глікакаліксу.

У цытаплазматычнай мембране могуць быць лакалізаваны спецыфічныя рэцэптары, якія рэагуюць на розныя фізічныя фактары. Напрыклад, у плазмалеме святлоадчувальных клетак жывёл размешчана спецыяльная фотарэцэпторная сістэма, ключавую ролю ў функцыянаванні якой адыгрывае зрокавы пігмент радапсін. 3 дапамогай фотарэцэптараў светлавы сігнал ператвараецца ў хімічны, што, у сваю чаргу, прыводзіць да ўзнікнення нервовага імпульсу.

Ферментатыўная функцыя — мембранныя бялкі нярэдка з’яўляюцца ферментамі. Напрыклад, плазматычныя мембраны эпітэліяльных клетак кішэчніка маюць стрававальныя ферменты.

Ажыццяўленне генерацыі і правядзення біяпатэнцыялаў — з дапамогай мембраны ў клетцы падтрымліваецца сталая канцэнтрацыя іонаў: канцэнтрацыя іона K+ усярэдзіне клеткі значна вышэй, чым звонку, а канцэнтрацыя Na+ значна ніжэй, што вельмі важна, бо гэта забяспечвае падтрыманне рознасці патэнцыялаў на мембране і генерацыю нервовага імпульсу.

Маркіроўка клеткі — на мембране ёсць антыгены, якія дзейнічаюць як маркеры — «цэтлікі», што дазваляюць апазнаць клетку. Гэта глікапратэіны (г.зн. бялкі з далучанымі да іх разгалінаванымі алігацукрыдавымі бакавымі ланцугамі), што маюць ролю «антэн». З-за незлічонага мноства канфігурацыі бакавых ланцугоў магчыма зрабіць для кожнага тыпу клетак свой адмысловы маркер. З дапамогай маркераў клеткі могуць распазнаваць іншыя клеткі і дзейнічаць узгоднена з імі, напрыклад, пры фарміраванні органаў і тканін. Гэта ж дазваляе імуннай сістэме распазнаваць чужародныя антыгены.

Мембранныя арганэлы

Гэта замкнёныя асобныя ці злучаныя адна з адной часткі цытаплазмы, адлучаныя ад гіялаплазмы мембранамі. Да аднамембранных арганэл адносяцца эндаплазматычная сетка, апарат Гольджы, лізасомы, вакуолі, пераксісомы; да двухмембранных — ядро, мітахондрыі, пластыды. Звонку клетка абмежавана так званай плазматычнай мембранай. Будова мембран розных арганэл адрозніваецца па складу ліпідаў і мембранных бялкоў.

Літаратура

• Біялогія: вучэб. дапам. для 7-га кл. агульнаадукац. устаноў з беларус. мовай навучання / В. М. Ціхаміраў [і інш.]; пад рэд. В. М. Ціхамірава; пер. з рус. мовы Г. І. Кулеш. — Мн.: Нар. асвета, 2010. — 199 с.: іл. ISBN 978-985-03-1340-9
• Біялогія: падруч. для 10-га кл. устаноў агул. сярэд. адукацыі з беларус. мовай навучання / М. Д. Лісаў [і інш.]; пад рэд. М. Д. Лісава; пер. з рус. мовы В. К. Раманцэвіч. — 3-е выд. — Мн.: Нар. асвета, 2014. — 270 с.: іл. ISBN 978-985-03-2169-5
• Bruce Alberts, et al. Molecular Biology Of The Cell. — 5th ed. — New York: Garland Science, 2007. — ISBN 0-8153-3218-1.

Гл. таксама

• Ліпіды
• Фосфаліпіды
• Актыўны транспарт
• Пасіўны транспарт
• Дыфузія
• Осмас
• Эндацытоз
• Штучныя мембраны

Спасылкі

• Уладзіміраў Ю. А. Пашкоджанне кампанентаў біялагічных мембран пры паталагічных працэсах Архівавана 9 сакавіка 2009.