СТРУКТУРА И СВОЙСТВА

 БИОЛОГИЧЕСКИХ МЕМБРАН

 

Рассматривая с помощью электронного микроскопа ультратонкий срез клетки, можно увидеть огромное количество тонких двойных линий толщиной от 7 до 10 нм, которые представляют собой срез через биологические мембраны. Изучение структуры и функционирования биологических мембран – одна из наиболее быстро развивающихся областей биофизики. Эта область имеет важное значение и для теоретической,  и  для клинической медицины. Многие патологические процессы в клетке, включая такие, как раковое перерождение, нарушение функционирования при атеросклерозе, нарушения диеты или тканевая гипоксия, повреждение при вирусных и бактериальных инфекциях, а также при интоксикациях и действии УФ и ионизирую­щей радиации, — прямо или косвенно связаны с нарушением барьерной и структурной функции мембран. Действие многих лекарств направлено на изменение функции мем­бран, а эффективность лекарственных соединений зависит от их способности проникать через мембраны или связы­ваться с ними.

 

Рис.  6. Общая схема строения биологических мембран.

Мембраны состоят из двойного слоя фосфолипидных молекул, каждая из которых имеет полярную головку (П) и неполярный, гидрофобный «хвост» (Г). ПВ — периферические белки, ИВ — интегральные белки. Пронизывая бислой, ИБ  могут образовывать канал   (пору)  для  ионов  (К).

 

Структурную основу любой биологической мембраны (рис. 6.) как целого составляет фосфолипидный бимолеку­лярный слой; именно он выполняет в мембране функцию барьера для ионов и водорастворимых молекул и функцию основы, матрицы для мембранных ферментов, рецепторов и других встроенных в мембраны белков, гликолипидов и гликопротеидов.

Белки мембран могут либо находиться на поверхности липидного слоя, удерживаемые преимущественно электро­статическими силами (периферические белки), либо про­никать глубоко в липидный бислой или даже пронизывать его насквозь; в этом случае они связаны с липидами проч­ными гидрофобными взаимодействиями (собственные или интегральные белки). В плазматических мембранах боль­шинства клеток к липидному бислою примыкает гликока–ликс, состоящий из гликолипидов и гликопротеидов; в со­ставе липидов плазматических мембран много холестерина.

Молекулы фосфолипидов, входящие в состав биологи­ческих мембран, обладают свойствами амфифильности, которое заключается в том, что часть молекулы полярна (а потому гидрофильна), а другая — неполярна (и гидрофобна). Это обусловлено особенностями химической струк­туры фосфолипидов, молекулы которых строятся из гли­церина, жирных кислот, фосфорной кислоты и полярного соединения, характерного для каждого класса фосфолипи­дов (холин, этаноламин, серин и др.). По своей форме мо­лекулы фосфолипидов напоминают сплющенный цилиндр, около ¹/₄ которого (по длине) гидрофильна, а ³/₄ — гидрофобна (рис. 7.).

                                                                      

Рис. 7. Структура молекулы фосфатидилхолина (лецитина)