Іональние структури клітинної мембрани

Молекули фосфоліпідів мембрани складаються з двох частин: одна з них несе заряд і гідрофільна, інша - не заряджена і гидрофобна. Це визначає здатність ліпідів мимовільно утворювати двошарові мембранні структури під впливом власних зарядів. У клітинній мембрані заряджені гідрофільні ділянки молекул фосфоліпідів від одних молекул спрямовані всередину клітини, а від інших молекул - назовні. У товщі клітинної мембрани молекули фосфоліпідів взаємодіють незарядженими гідрофобними ділянками (вони «заховані» від внутрішньоклітинної і позаклітинної води). У ліпідному шарі клітинних мембран багато холестерину. Обмін ліпідів на відміну від обміну білків відбувається повільніше, проте збудження нейронів мозку призводить до зменшення вмісту в них ліпідів. Зокрема, після тривалої розумової роботи, при втомі кількість фосфоліпідів в нейронах зменшується (можливо, це пов'язано з більш яскравою пам'яттю у осіб напруженої розумової праці). Склад мембранних ліпідів визначається місцем існування і характером харчування. Так, підвищення кількості рослинних жирів в харчовому раціоні зменшує щільність ліпідів клітинних мембран і покращує функції останніх. Надлишок холестерину в мембранах підвищує їх мікров'язкість, погіршує транспортні функції клітинної мембрани. Однак недолік жирних кислот і холестерину в їжі порушує ліпідний склад і функції клітинних мембран. Оптимальне співвідношення жирів тваринного і рослинного походження в харчовому раціоні людини має бути 60-70% і 40-30% відповідно.

Молекули білків вбудовані в фосфоліпідний матрикс клітинної мембрани. У клітинних мембранах зустрічаються тисячі різних білків, які можна об'єднати в основні класи: структурні білки, переносники, ферменти, білки, що утворюють канали, іонні насоси, специфічні рецептори. Один і той же білок може бути рецептором, ферментом і насосом.

Канали утворені білковими молекулами, вкрапленнями в ліпідний матрикс, вони пронизують мембрану. Через ці канали можуть проходити полярні молекули. Багато мембранні білки, так само як фосфоліпіди, складаються з двох частин - зарядженої і незарядженою. Незаряджені ділянки білків занурені в ліпідний шар, що не несе заряду. Заряджені ділянки білків взаємодіють із зарядженими ділянками ліпідів, що є важливим фактором, що визначає взаємне розташування структурних елементів клітинної мембрани і її міцність. Більшість білків, які пронизують ліпідний шар, міцно пов'язане з фосфоліпідами (інтегральні білки), головною їх функцією є транспорт речовин через клітинну мембрану. Велика частина інтегральних білків - глікопротеїди. Білки, прикріплені до поверхні клітинної мембрани (в основному до внутрішньої її частини) називають периферійними, вони, як правило, є ферментами; наприклад, ацетилхолінестерази, фосфатази, аденилатциклаза, протеїнкінази. Деякі інтегральні білки також виконують функцію ферментів, наприклад АТФаза. Рецепторами і антигенами мембрани можуть бути як інтегральні, так і периферичні білки. Білки, що примикають до мембрани з внутрішньої сторони, є також складовою частиною цитоскелета, що забезпечує клітинній мембрані додаткову міцність і еластичність.

Оновлення білків мембрани відбувається дуже швидко - протягом 2-5 днів (термін їх життя).

Клітинна мембрана нейрона, як і більшості клітин організму, має негативний поверхневий заряд, який забезпечується виступає з мембрани клітини вуглеводної частиною гликолипидов, фосфоліпідів, гликопротеидов (див. Розділ 3.3.2). Мембрана має плинністю: її окремі частини можуть переміщатися з однієї ділянки на іншу.

Клітинні мембрани мають виборчої проникністю: одні речовини пропускають, інші не пропускають. Зокрема, мембрана легкопроникливі для жиророзчинних речовин, що проникають через ліпідний шар; більшість мембран пропускає воду. Аніони органічних кислот не проходять через мембрану, але є канали, вибірково пропускають іони K +. Na + Ca 2+. Сl -. При дії нервових імпульсів проникність мембрани нейрона для різних іонів змінюється, це забезпечує рух іонів відповідно до концентраційного і електричному градиентам, що виражається у виникненні збуджуючих і гальмівних потенціалів (див. Розділи 4.5; 4.8).