Структура і функції мембран в рослинній клітині.

До числа елементів протопласта належать мембрани. Вони ділять клітину на компартменти. Мембрани мають симетричну, лінійну, трьохшарову структуру. Основу цієї структури складає бімолекулярний шар ліпідів, розміщений між двома моношарами білків. Загальна товщина мембран 6-10нм. Згідно даних у мембранах є пори (канальці). В утворенні стінок канальців беруть участь тільки білкові речовини.

В 1972 р. С.Сінгер та Г.Ніколсон запропонували рідинно-мозаїчну модель мембрани. В наш час найбільшим визнанням користується рідинно-мозаїчна модель біологічних мембран.

Мембрани – це ліпопротеїдні комплекси, які складаються приблизно з 60% білків і 40% ліпідів, серед яких переважають фосфоліпіди, (зустрічаються також галактоліпіди, стерини, жирні кислоти). Ліпіди повернуті один до одного своїми гідрофобними кінцями. У фосфоліпідів дві гідроксильні групи в молекулі гліцерину заміщені жирними кислотами, а третя – фосфорною кислотою. До фосфорної кислоти можуть бути приєднані різні сполуки, найчастіше аміноспирти – етаноламін, або холін. Молекула фосфоліпідів полярна, вона містить гідрофільну головку (фосфорна кислота, аміноспирт) і два гідрофобних вуглеводних хвости. Ненасичені жирні кислоти полярних ліпідів забезпечують дещо рихлий (рідкий) стан біошару при фізіологічних температурах. Цьому сприяють і стерини. Ліпіди не закріплені міцно, а безперервно міняються місцями. Переміщення ліпідів буває двох типів: в межах свого моношару та шляхом переміщення двох ліпідних молекул у двох моношарах (“фліп-флоп“). При матеріальній дифузії молекули ліпідів міняються місцями за секунду міліон раз. Переміщення молекул ліпідів із одного моношару в другий проходить значно рідше. Ліпідний шар стабілізується гідрофобними взаємодіями (вандервальсові сили, зчеплення молекул), тоді як між ліпідами і білками розвиваються взаємодії гідрофільного характеру. У рідких шарах ліпідних мембран знаходяться спеціалізовані протеїнові комплекси. Ліпопротеїни занурені в ліпідну фазу і утримуються гідрофобними звязками (інтегральні білки).

Гідрофільні білки (периферичні) утримуються на внутрішній і зовнішній поверхнях мембран електростатичними звязками, взаємодіючи з гідрофільними головками полярних ліпідів. Важливу роль у формуванні мембран відіграють гідрофобні зв’язки: ліпід – ліпід, ліпід – білок, білок – білок. До складу мембран входять білки, які виконують різноманітні функції: ферментів, насосів, переносчиків, іонних каналів, структурні білки і білки – регулятори.

В залежності від складу ліпідів і білків, які входять до складу мембрани, характер її структури різний.

Мембрани виконують такі функції:

1. Бар’єрна. Мембрани розділяють клітину на окремі компартменти (відсіки). Вони оточують цитоплазму і органоїди і цим самим дають можливість утримувати в невеликих об’ємах необхідні ферменти і метаболіти, створювати на різних сторонах мембрани різноманітні, іноді протилежні за напрямком біохімічні реакції.

2. Транспортна. Через мембрани здійснюється трансмембранне перенесення іонів, субстратів, метаболітів. Розрізняють пасивну, полегшену дифузію і активне перенесення іонів через мембрани. Завдяки мембранам організм функціонує як відкрита динамічна система.

3. Осмотична. Осмотичне поступання води в рослину не приводить до розриву клітин, так як гідростатичному тургорному тиску протидіє тиск еластично розтянутих клітинних стінок. Регулюючи концентрацію осмотично активних речовин рослинні клітини всмоктують воду із оточуючого середовища, навіть якщо вміст води в середовищі низький.

4. Структурна. Мембрани упорядковоють розміщення поліферметних комплексів, висока ефективність яких здійснюється через зближення каталітичних центрів.

5. Акумуляція і трансформація енергії. На мембранах хлоропластів енергія світла трансформується в енергію хімічних зв’язків НАД⁺ і АТФ, а в кінцевому рахунку – в енергію хімічних зв’язків цукрів, органічних кислот, амінокислот. На мембранах мітохондрій в процесі дихання утворюється ті акумулюється в макроергічних зв’язках АТФ.

6. Рецепторно-регуляторна. До складу мембран входять хемо-, фото- і механорецептори білкової природи, які чутливі до дії хімічних і фізичних факторів. Ці рецептори приймають сигнали, які поступають із зовнішнього і внутрішнього середовища і забезпечують відповідь клітини на зміну цих умов. Через рецепторні системи здійснюється функціональний взаємозв”язок і між окремими компонентами протопласту клітини.

7. На мембранах концентруються і адсорбуються різні речовини.

8. Мембрани мають здатність самозбиратися. Якщо мембрани обробити спиртом, або хлороформом (вимити з них ліпіди), а потім знову їх добавити, то структура мембран відновлюється.

Дата добавления: 2014-01-07