Универсальное строение: жидкостно-мозаичная модель
Все биологические мембраны, включая плазмолемму и оболочки органелл (ядра, митохондрий, эндоплазматической сети), имеют единый принцип строения. Под электронным микроскопом они выглядят как трехслойная структура: две темные полосы (гидрофильные участки) и светлая прослойка (гидрофобная зона).
Мембрана является динамичной, или «жидкостно-мозаичной», системой. Ее компоненты постоянно движутся:
- Латеральная подвижность — перемещение молекул в плоскости своего слоя.
- Вращательная подвижность (ротация) — поворот интегральных белков (например, переносчиков) для транспорта веществ. При этом гликопротеины не могут вращаться из-за высокой гидрофильности углеводных цепей.
Химическая организация мембраны
Липидный компонент
Основу мембраны составляет бислой из амфифильных липидов (фосфолипидов, сфинголипидов, гликолипидов). Молекулы липидов самопроизвольно ориентируются в водной среде:
- Гидрофобные «хвосты» (остатки жирных кислот) прячутся внутрь бислоя.
- Гидрофильные «головки» обращены наружу, к водной среде.
Между хвостами прячутся гидрофобные молекулы стероидов (в основном холестерина).
Белковый компонент
Белки определяют функциональное разнообразие мембраны. По расположению они делятся на:
- Интегральные — пронизывают липидный бислой насквозь.
- Периферические — прикреплены к одной из поверхностей.
Углеводный компонент
Углеводы представлены разветвленными олигосахаридными цепями. Они не существуют свободно, а связаны с липидами (гликолипиды) или белками (гликопротеины). Важная особенность — асимметрия: углеводы всегда расположены на наружной поверхности мембраны, формируя надмембранный слой (гликокаликс).
Функции плазмолеммы
Плазмолемма выполняет ряд жизненно важных задач:
- Барьерная и транспортная. Липидный бислой не пропускает гидрофильные вещества и ионы. Транспорт низкомолекулярных веществ идет через белковые системы, а макромолекул — путем эндо- и экзоцитоза.
- Опорная. Изнутри к мембране крепится цитоскелет, снаружи она взаимодействует с межклеточным веществом посредством адгезивных белков.
- Рецепторная. Специфические белки связывают лиганды (гормоны, медиаторы). Ионотропные рецепторы при этом открывают/закрывают ионные каналы, а метаботропные — запускают каскады внутриклеточных реакций.
- Межклеточное взаимодействие (адгезия). Мембранные рецепторы обеспечивают «узнавание» и слипание клеток (с участием интегринов, селектинов, кадгеринов). Набор этих молекул может меняться (например, при воспалении эндотелий «ловит» лейкоциты).
- Электрофизиологическая. Работа натрий-калиевого насоса (выводит 3 $Na^+$ и вводит 2 $K^+$) и калиевых каналов создает трансмембранный потенциал покоя — наружная поверхность заряжается положительно. При возбуждении открываются $Na^+$-каналы, и потенциал меняется.
Вопросы с занятий и экзамена
Какие структуры формируют потенциал покоя?
В создании потенциала покоя участвуют натрий-калиевый насос (активно меняет $Na^+$ на $K^+$) и калиевые каналы, обеспечивающие частичный выход $K^+$ по градиенту.
Чем плазмолемма отличается от мембран органелл?
Она толще (8–11 нм из-за большего количества белков) и имеет выраженную асимметрию за счет углеводного гликокаликса на наружной поверхности.
Что ещё разобрать по теме
- Механизмы эндоцитоза и экзоцитоза
- Работа натрий-калиевого насоса в деталях
- Виды клеточных контактов
- Молекулы клеточной адгезии (интегрины, селектины, кадгерины)
Разберите тему целиком в курсе «Гистология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Клеточные мембраны: строение и функции» и ещё 3 438 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 137 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Клетка и неклеточные структуры. Клеточные мембраны»
Бесплатные видеоуроки: гистологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.