Клеточная мембрана

Все клетки обладают клеточной мембраной. Я уверена, вы знаете, что клетка является основной структурной и функциональной единицей всего живого, не так ли? Действительно, в многоклеточном организме, каким являемся и мы с вами, каждая клетка представляет собой масляный пузырек, плавающий в морской воде, или, точнее, находящийся в среде, где концентрация хлорида натрия (соли) идентична концентрации этого вещества в морской воде. Внутри пузырька существует замечательная химическая система, которая позволяет каждой клетке расти, делиться, защищаться от вторжений, получать необходимые вещества и выделять другие химические вещества, которые являются либо отходами жизнедеятельности, либо важными продуктами клеточного метаболизма. Одноклеточные организмы далеко не так счастливы. Во многих случаях они окружают себя своеобразной капсулой, клеточной стенкой, чтобы защититься от воздействия враждебной окружающей среды.

Чтобы понять силы, которые создают этот масляный шарик, вообразим себе каплю масла в контейнере с водой. Капля остается целой и не распадается на отдельные фрагменты. Добавим еще одну каплю масла в контейнер. Затем еще одну. Капельки соединятся, как если бы они искали друг друга и избегали воды. Химические соединения, которые ведут себя подобным образом, называются гидрофобными, то есть боящимися воды. Причина такого их поведения в воде заключается в том, что они не несут электрического заряда на своей поверхности. Как уже отмечалось в главе 1, молекулы воды полярны, из чего следует, что они несут электрические заряды. На атоме кислорода формируется частичный отрицательный заряд, в то время как на двух атомах водорода — частичный положительный заряд. Молекулы воды притягиваются друг к другу: положительно заряженный конец одной молекулы ищет отрицательно заряженный конец другой молекулы. В то время как частично заряженные концы молекул воды пытаются соединиться, они с силой отталкивают все то, что лежит на их пути, в том числе и незаряженные молекулы масла, в результате чего молекулы масла имеют тенденцию группироваться вместе.

Молекулы, которые несут заряды, по-разному ведут себя в водном растворе. Заряженные области других молекул конкурируют с молекулами воды за заряды на соседних молекулах. В результате молекулы мигрируют до тех пор, пока не распределятся достаточно равномерно. С нашей точки зрения, они растворяются в воде. Такие молекулы называются гидрофильными, то есть любящими воду.

Молекулы, которые образуют клеточные мембраны, — это гибриды: один конец такой молекулы гидрофобен, или неполярен, в то время как другой конец — гидрофилен, или полярен. Эти молекулы располагаются в два слоя, поскольку их неполярные хвосты притягиваются друг к другу. Так образуется двойной слой липидов. Одна из составляющих полярных головок — сахара, выступающие на поверхности любой из двух сторон липидного бислоя. В зависимости от числа и размера этих молекул двойной слой липидов замыкается, образуя полую сферу. Сфера представляет собой полую мицеллу. В самом деле, любая совокупность таких молекул в водном растворе будет вести себя сходным образом — выстраиваться в порядке «хвост к хвосту» с направленными наружу гидрофильными головками, состоящими из полярных Сахаров, в результате чего образуется мембрана, состоящая из двух слоев. Мицелла содержит воду. Внутреннее содержимое мицеллы изолировано от окружающей среды барьером, состоящим из двойного слоя липидов. С этого момента химические процессы внутри клетки могут протекать под защитой от неблагоприятного воздействия окружающей среды (рис. 2.3).

Клеточная мембрана и клетка как мицелла

Рис. 2.3. Клеточная мембрана и клетка как мицелла

Эта система уникальна, поскольку, чтобы раствориться в крови, молекула должна быть водорастворимой, а чтобы проникнуть в клетку — жирорастворимой. Липидный барьер не пропускает множество вредных веществ. Через мембрану свободно проходят такие небольшие по размеру молекулы, как молекулы воды или углекислого газа. Однако большинство биологически активных молекул несут заряд и, следовательно, не могут беспрепятственно пройти через мембрану. Им нужно своеобразное разрешение, чтобы каким-то образом попасть в клетку. Эту роль выполняют специфические рецепторы, которые находятся на поверхности клетки. В большинстве случаев по своей химической природе рецепторы являются углеводами, которые присоединены к молекуле белка. Белковая молекула, несущая рецепторы, может перемещаться через мембрану, и тогда рецепторы оказываются над поверхностью мембраны. Они специфичны к определенным молекулам и определяют поступление последних в клетку. Переносимая молекула может присоединяться к рецептору и затем транспортироваться через белковый канал или же перемещаться через мембрану активно, с затратой энергии. Иногда связывание молекулы с рецептором приводит к тому, что молекула становится незаряженной и свободно проходит через мембрану. В дальнейшем мы увидим, что тип и количество различных рецепторов, которые образуются в клетке и затем перемещаются на ее поверхность, являются основным механизмом, посредством которого клетка контролирует, какие вещества и в каком количестве могут поступить в клетку.

Рассмотрим для примера гормон инсулин, который регулирует метаболизм сахара в клетке. Для активации инсулин должен присоединиться к рецептору на поверхности клетки. Таким образом, организм может контролировать метаболизм сахара на двух уровнях: во-первых, путем изменения количества образующегося инсулина, во-вторых, путем изменения количества инсулина, связанного с клеточной мембраной, что пропорционально количеству соответствующих инсулиновых рецепторов, находящихся на поверхности клетки.

У большинства бактерий, растений и грибов есть дополнительный защитный слой, названный клеточной стенкой, которая имеет сложную структуру и состоит из связанных друг с другом белков и углеводов. Одна из важнейших функций клеточной стенки — защита организма от неблагоприятного воздействия окружающей среды, в которой концентрация солей обычно отличается от концентрации солей в цитоплазме. В отсутствие клеточной стенки вода беспрепятственно входит или выходит из клетки, в результате чего концентрация солей внутри и снаружи клетки уравновешивается, что приводит либо к уменьшению, либо к увеличению клетки в объеме, в результате чего клеточная мембрана разрывается и содержимое клетки вытекает наружу.

http://crops.ru/ запчасти к тракторам new holland.

Comments (1)

ВанькаSeptember 24th, 2010 at 6:16 pm

Очень даже не плохая информация!! Спасибо большое=) хорошо поработали

Оставить комментарий

Ваш комментарий