Клеточные мембраны и плазматическая мембрана

Типовая структура клеточной мембраны состоит из двойного фосфолипидного слоя между двумя белковыми слоями, расположенными на уровне поверхностей разделения между внутренней и внешней фазами клетки. Липидный слой является бимолекулярным, полярные группы обращены к белковому слою, а аполярные группы имеют функцию изоляции.

Мембраны клеток, толщина которых составляет всего 90 А, не видны под микроскопом в проходящем свете. До появления электронной микроскопии цитологи предполагали, что клетка была окружена невидимой пленкой, потому что, если эта гипотетическая пленка была разбита, клеточное содержимое могло быть видно, что оно исчезло. Сегодня с помощью электронного микроскопа мембрану можно представить в виде тонкой двойной непрерывной линии. Согласно современным гипотезам, мембрана по существу состоит из молекул фосфолипидов и холестерина, расположенных таким образом, что их гидрофобные хвосты обращены внутрь .

Полипептидные цепи молекул мембранного белка перпендикулярны молекулам липидов и, как полагают, поддерживают сцепление между различными частями плазматической мембраны.

Мембранная структура выполняет задачу отделения клеточной среды от внеклеточной, ядра от цитоплазмы, а также материала внутри различных органелл от цитоплазматического матрикса.

В каждой клетке, животном или растении периферический слой протоплазмы имеет морфологические и функциональные характеристики мембраны, которая разделяет две различные среды, которые могут быть идентифицированы с помощью растворов, которые обладают различными химико-физическими характеристиками и составами. Функция этой диафрагмы состоит в том, чтобы обеспечить прохождение воды и других небольших растворенных веществ внутрь клетки, тогда как она отличается от растворенных веществ с высокой молекулярной массой. В общем, направление потока определяется концентрацией состава раствора по сторонам мембраны, поток всегда происходит в стихах от наиболее разбавленного раствора к наиболее концентрированному: он стремится уравновесить две концентрации и прекращается при достижении равенства, Давление, необходимое для полной остановки этого движения, называется осмотическим давлением. Тем более, что раствор концентрируется.

Клеточная мембрана не является идеальной полупроницаемой мембраной, поскольку она непроницаема для некоторых, но не для всех присутствующих растворенных веществ. Проницаемость мембраны для растворенных веществ или иным образом зависит не только от ее химико-физических структурных характеристик, но в основном от явлений, тесно связанных с клеточным метаболизмом.

Клетки, в зависимости от их поведения, связанного с осмотическим давлением и давлением окружающей среды, подразделяются на: poichilosmotic и omiosmotic. Первые имеют осмотическое давление, равное или почти равное давлению их среды, вторые способны поддерживать осмотическое давление в широком диапазоне значений, очень отличающихся от значений окружающей среды. Принимая во внимание эти характеристики поведения животных и растительных клеток, Дж. Трауб создал специальный аппарат, состоящий именно из полупроницаемой мембраны, который должен был искусственно воспроизводить поведение живых клеток перед данными растворами. Первоначально он использовался в качестве мембраны, ферроцианидной пленки меди; впоследствии были введены полупроницаемые мембраны, с помощью которых можно было установить степень значительного осмотического давления.

Наконец, можно утверждать, что прохождение различных веществ через плазматическую мембрану может происходить путем простой диффузии, облегчения или активного транспорта.

Простая диффузия: пассивный транспорт через липидный бислой. Диффузия - это перемещение молекул из одной области в другую вследствие их случайного теплового возбуждения. При простой диффузии проницаемость мембраны определяется следующими факторами: (а) жирорастворимость вещества, которое диффундирует, (б) размер и форма молекул, которые диффундируют, (в) температура и (г) толщина мембраны,

Облегченная диффузия: пассивный транспорт через мембранные белки. Упрощенная диффузия управляется двумя типами транспортных белков: (а) транспортеры, которые связывают молекулы на одной стороне мембраны и переносят их на другую благодаря конформационной модификации, и (б) каналы, которые образуют поры, которые расширяются от одной стороны мембраны к другой. При облегченной диффузии проницаемость мембраны определяется двумя факторами: (а) скоростью транспортировки отдельных транспортеров или каналов и (б) количеством конвейеров или каналов, присутствующих в мембране.

Активный транспорт. Существует два основных типа активного транспорта: активный первичный транспорт, который использует АТФ или другие формы химической энергии, и вторичный активный транспорт, который использует электрохимический градиент вещества в качестве источника энергии, чтобы вызвать активный транспорт высокого вещества.