Статистика - Статей: 872588, Изданий: 948

Искать в "Биологический энциклопедический словарь..."

Биологические мембраны





БИОЛОГИ́ЧЕСКИЕ МЕМБРÁНЫ (лат. membrana – кожица, оболочка, перепонка), структуры, ограничивающие клетки (клеточные, или плазматические, мембраны) и внутриклеточные органоиды (мембраны митохондрий, хлоропластов, лизосом, эндоплазматич. ретикулума и др.). Содержат в своём составе липиды, белки, гетерогенные макромолекулы (гликопротеиды, гликолипиды) и, в зависимости от выполняемой функции, многочисл. минорные компоненты (коферменты, нуклеиновые к-ты, антиоксиданты, каротиноиды, неорганич. ионы и т.п.). Основу Б. м. составляет фосфолипидный двойной слой (бислой), гидрофобные фрагменты молекул к-рого погружены в толщу мембраны (толщина гидрофобной зоны Б. м. составляет 2–3 нм), а полярные группы ориентированы наружу в окружающую водную среду. Осн. масса мембранных липидов (60–70%) представлена гл. обр. фосфатидилхолином, фосфатидил- этаноламином, сфингомиелином и холестерином. Главная их функция состоит в поддержании механич. стабильности Б. м. и придании им гидрофобных свойств. Мембранные белки локализованы на поверхности Б. м. или внедрены на разл. глубину в гидрофобную зону. Нек-рые белки пронизывают мембрану насквозь, и разл. полярные группы одного и того же белка обнаруживаются по обе стороны Б. м. Большинство мембранных белков играет б. или м. специфич. роль: служат катализаторами протекающих в клетке химич. реакций (мн. белки мембран – ферменты), рецепторами гормональных и антигенных сигналов, выполняют функцию узнающих элементов в мембранном транспорте, пиноцитозе и хемотаксисе. Устойчивость Б. м. обусловлена ионными, дипольными, дисперсионными и гидрофобными взаимодействиями между молекулами липидов и белков. Свободная энергия взаимодействия между фосфолипидами при плотной упаковке молекул в бислое достигает величины 10–20 ккал/м и значительно превосходит ср. энергию теплового движения. Вместе с тем внутри мембраны наблюдается значит.подвижность липидов и белков.

Осн. функции Б. м. – барьерная, транспортная, регуляторная и каталитическая. Барьерная функция заключается в ограничении диффузии через мембрану растворимых в воде соединений, что необходимо для защиты клеток от чужеродных, токсичных веществ и сохранения внутри клеток определённых концентраций метаболитов. Коэффициенты диффузии веществ через фосфолипидный бислой в 104–106 раз ниже, чем в водных растворах. Характерная особенность Б. м. – способность осуществлять избират.перенос неорганич. ионов, питат. веществ, разл. продуктов обмена. Б. м. содержат системы пассивного и активного, направленного против электрохимич. потенциала, "транспорта веществ". В качестве источников энергии для активного транспорта используются окислительно-восстановит. реакции (система транспорта Н+), гидролиз АТФ (K+/Na+-активируемая АТФаза, Са2+ -активируемая АТФаза) или предсуществующие ионные градиенты (система симпорта Na+ с аминокислотами или углеводами). Мол. механизмы транспорта веществ хорошо изучены на модельных системах, в частности при включении природных и синтетич. ион-транспортирующих соединений ("ионофоров") в искусств. фосфолипидные бислойные мембраны. Большая группа ион-транспортирующих соединений (напр., антибиотики грамицидин, амфотерицин и др.) встраиваются в мембрану и формируют в ней поры или каналы (см. "Ионные каналы"), селективно пропускающие ионы.

Важнейшей функцией Б. м. служит регуляция внутриклеточного метаболизма в ответ на поступающие извне воздействия. Взаимодействие клеток с внеш. средой осуществляется посредством спец. мембранных рецепторов (фото-, термо-, механо- и хеморецепторы). Во мн. случаях при физич. или химич. возбуждении клеток увеличивается скорость поступления в клетки Ca2+ и активируется мембранная АМФциклаза. В свою очередь Ca2+ и цАМФ, активируя ключевые ферменты метаболизма, обеспечивают эффективный ответ клеток на внеш. воздействия (см. "Циклические нуклеотиды"). Важным аспектом взаимодействия клеток, тканей и органов целостного организма с внеш. средой является способность Б. м. осуществлять передачу электрич. сигнала, к-рая осуществляется спец. структурами – "синапсами", а также при распространении потенциала действия по возбудимым Б. м. В Б. м. протекают мн. биохимич. реакции, в первую очередь процессы энергообмена клеток. В т.н. сопрягающих мембранах хлоропластов, митохондрий и бактерий осуществляется преобразование энергии света или свободной энергии, освобождаемой при окислительно-восстановит. реакциях, в энергию пирофосфатной связи АТФ (см. "Биоэнергетика"). Мн. окислительно-восстановит. гидролитич. и биосинтетич. реакции катализируют ферменты, прочно связанные с Б. м. См. также "Клеточная мембрана".


Овчинников Ю. А., Иванов В. Т., Шкроб А. М., Мембрано-активные комплексоны, М., 1974; Финеан Дж., Колмэн Р., Мичелл Р., Мембраны и их функции в клетке, пер. с англ., М., 1977; Биологические мембраны, пер. с англ., М., 1978; Котык А., Яначек К., Мембранный транспорт, пер. с англ., М., 1980; Бергельсон Л. Д., Мембраны, молекулы, клетки, M., 1982; Болдырев А. А., Биологические мембраны и транспорт ионов, М., 1985.



Еще в энциклопедиях


В интернет-магазине DirectMedia