Строение биологической мембраны

Структурно-химическая характеристика биологических мембран.

Мембраны клетки.

Синаптические соединения

Это участки контактов двух клеток специализированных для односторонней передачи возбуждения или торможения от одного элемента к другому. Этот тип соединений характерен для клеток нервной системы.

Основной структурной единицей всех клеточных мембран является биологическая мембрана.

Все биологические мембраны клетки представляют собой тонкие (6-10 нм) пласты липопротеидной природы. Основными химическими компонентами клеточных мембран являются липиды (около 40%) и белки (около 60%); кроме того, во многих мембранах обнаружены углеводы (5-10%).

Липиды составляют большую группу органических веществ, обладающих плохой растворимостью в воде (гидрофобность) и хорошей растворимостью в органических растворителях и жирах (липофильность). Основными представителями липидов, которые входят в состав клеточных мембран являются фосфолипиды (глицерофосфаты), сфинголипиды и из стероидных липидов - холестерин.

Характерным для липидов мембран является разделение их молекулы на две функционально различные части:

1) гидрофобная - неполярная, не несущая заряд, которая состоит из жирных кислот (хвосты);

2) гидрофильная - полярная, несущая заряд (головки).

Мембранные белки также характеризуются тем, что их молекула в большинстве случаев состоит из двух частей:

1) полярной - богатой аминокислотами, несущими заряд;

2) неполярной - содержащей нейтральные аминокислоты (глицин, аланин, валин и лейцин).

По расположению в липидных слоях мембраны молекулы белка делятся на: 1) интегральные - это те же неполярные белки, участки которых погружены в липидную часть мембраны;

2) полуинтегральные - белки частично встроенные в мембрану.

3) примембранные (периферические, адсорбированные) - белки, не встроенные в мембрану.

По биологической роли белки мембран подразделяются на:

1) белки - ферменты;

2) белки - переносчики;

3) рецепторные белки;

4) структурные белки.

Углеводы входят в состав мембраны не в свободном состоянии, а в комплексе с белками (гликопротеиды) или с липидами (гликолипиды). Их количество в мембране как правило очень незначительно.

Изучение морфобиохимической организации биологической мембраны началось еще в первой половине ХХ в. на обьектах, очень удобных для этой цели, - так называемых «тенях» эритроцитов.

По мере накопления данных в 1935 г. Даниели и Даусон предложили первую, так называемую «бутербродную» модель организации мембраны

Суть теории заключалась в том, что основу мембраны составляет двойной слой липидных молекул, обращенных друг к другу гидрофобными участками, а внешняя и внутренняя поверхности билипидного слоя, образованные гидрофильными участками молекул, покрыты сплошными слоями белка. Эта умозрительная модель получила морфологическое подтверждение в первых ультраструктурных исследованиях.

Однако в дальнейших цитофизиологических исследованиях было получено большое количество фактов, трудно обьяснимых с позиции этой модели. В частности, анализ проблемы трансмембранного транспорта показал, что мембрана, по-видимому, гораздо лабильнее и динамичнее, чем это следует из «бутербродной» модели, и весьма веским аргументом против трехслойной модели была термодинамическая неустойчивость такого рода системы. Ведь гидрофильные компоненты липидного слоя оказываются изолированными от водной фазы сплошным слоем гидрофильных белковых молекул. Такая система требует для поддержки своей структуры значительных затрат энергии.

В связи с этим стало распространяться представление о том, что при построении сложной белково-липидной системы мембран в живой природе должен быть использован более выгодный термодинамический принцип, а именно принцип гидрофобно-гидрофильных взаимодействий. Исходя из этого принципа, было предложено множество моделей биологической мембраны. Наиболее универсальной оказалась так называемая жидкостно-мозаическая модель, которой и пользуются в настоящее время.

Цитоплазма и ее структурные компоненты

Цитоплазма (cytoplasma) представляет собой сложную коллоидную систему, состоящую из гиалоплазмы, мембранных и немембранных органелл и включений.

Гиалоплазма (от греч. hyaline - прозрачный) представляет собой сложную коллоидую систему состоящую из различных биополимеров (белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды), которая способна переходить из золеобразного (жидкого) состояния в гель и обратно.

ЁГиалоплазма состоит из воды, органических и неорганических соединений, растворенных в ней и цитоматрикса, представленного трабекулярной сеткой волокон белковой природы, толщиной 2-3 нм.

ЁФункция гиалоплазмы заключается в том, что эта среда объединяет все клеточные структуры и обеспечивает химическое взаимодействие их друг с другом.

Через гиалоплазму осуществляется большая часть внутриклеточных транспортных процессов: перенос аминокислот, жирных кислот, нуклеотидов, сахаров. В гиалоплазме идет постоянный поток ионов к плазматической мембране и от нее, к митохондриям, ядру и вакуолям. Гиалоплазма составляет около 50% от всего объема цитоплазмы.

Органеллы и включения. Органеллы - постоянные и обязательные для всех клеток микроструктуры, обеспечивающие выполнение жизненно важных функций клеток.

В зависимости от размеров органеллы разделяются на:

1) микроскопические - видимые под световым микроскопом;

2) субмикроскопические - различимые при помощи электронного микроскопа.

По наличии мембраны в составе органелл различают:

1) мембранные;

2) немембранные.

ЁМембранные органеллы: 1) митохондрии, 2) лизосомы, 3) пероксисомы, 4) эндоплазматическая сеть, 5) комплекс Гольджи.

ЁНемембранные органеллы: 1) рибосомы, 2) микрофиламенты, 3) микротрубочки, 4) центросома.

В зависимости от назначения все органеллы делятся на:

ЁОрганеллы общего назначения – митохондрии, лизосомы, пероксисомы, эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, рибосомы, микрофилламенты, микротрубочки, центросома.

ЁОрганеллы специального назначения - которые образуются из органелл общего назначения, вследствие объединения их в характерные конгломераты. Это реснички, жгутики, тонофибриллы эпителия, миофибриллы мышечных клеток, нейрофибриллы.

Мембранные органеллы

Дата добавления: 2014-01-06