Загальний план будови мембран про- та еукаріотів.
Виникнення мембран мало важливе значення для еволюції життя. Мембрана обмежує певний простір в оточуючому середовищі і забезпечує можливість існування клітин, вміст яких значно відрізняється від середовища (бар’єрна функція). В цитоплазмі еукаріотичних клітин мембрани відокремлює певні об’єми цитоплазми, утворюючи органоїди. Ця структура “відбирає” речовини, які транспортуються із навколишнього середовища у простір, відокремлений мембраною (рецепторна функція) та регулює швидкість іх проникнення в клітини та органоїди (транспортна функція).
Клітинні мембрани
Зовнішня Внутрішні
Цитоплазматична мембрана про- та еукаріотів Мембрани органоїдів
еукаріотної клітини:
До внутрішніх мембран еукаріотів належать мембрана вакуолі (тонопласт), ядерна мембрана, подвійна мембрана мітохондрій, мембрани ендоплазматичного ретикулуму, мембрани апарату Гольджи, мікротілець, лізосом.
Першу модель клітинної мембрани було створено в 1935 році, американськими біологами Даусоном та Даніеллі (модель “сендвіч”). В 1972 році американці Зінгер та Ніколсон запропонували модель рідкої мозаїчної мембрани. В наш час вважається, що мембрани являють собою двовимірні рідкокристалічні розчини глобулярних білків у ліпідах. Рідкий стан мембрани – це нормальна умова її роботи.
Компоненти мембран про- та еукаріотів.
Основні Похідні Додаткові
Л
іпіди
Стероли
Ліпопротеїни
Білки
Гліколіпіди
Неорганічні
солі
Вуглеводи
1. Структурною основою мембрани є ліпіди (фосфоліпіди, гліколіпіди). Кожна мембрана має 2 шари ліпідів (біліпідний шар). Мембранні ліпіди – амфіпатичні молекули: вони мають гідрофобну (вуглеводневі залишки жирних кислот або сфінгозину) і гідрофільну (фосфат, холін, цукор) частини. Такі молекули створюють на водяній поверхні мономолекулярний шар. У водному оточенні та в клітинах утворюються бімолекулярні шари: гідрофобні частини різних молекул повернуті далі від водного оточення (один до одного) і утримуються разом за рахунок гідрофобних взаємодій та слабких сил Ван-дер-Ваальса. Тому біліпідний шар на зовнішніх поверхнях гідрофільний, а всередині – гідрофобний (рис.1).
Молекули ліпідів можуть переходити з місця на місце всередині шару або, навіть, перескакувати в сусідній шар.
2. Білки, що розміщені в мембранах, виконують транспортні та ферментативні функціїї. За рахунок ріноманітної структури молекул білків зовнішня і внутрішня поверхня мембрани – відрізняються за хімічним складом, тобто мембрана має таку важливу властивість як асиметричність.
Білки мембран за місцем знаходження в товщі мембрани можна розділити на декілька груп:
периферичні. Мають на поверхні гідрофільні амінокислоти з полярними групами. Зв’язані з поверхнею мембрани іонними зв’язками.
Інтегральні. Гідрофобні або частково гідрофобні молекули. На поверхні цих білків розміщені гідрофобні амінокислоти (аланін. валін, лейцин, ізолейцин, пролін). Інтегральні білки міцно закріплені в товщині мембрани гідрофобними взаємодіями, з мембрани назовні можуть виступати їх гідрофільні частини. Деякі молекули інтегральних білків розміщено в мембрані парами (тунельні білки), і в отвори між ними вільно проходять вода та невеликі за розмірами гідрофільні молекули поживних речовин або продуктів обміну.
Деякі інтегральні білки здатні, як і молекули ліпідів, переміщуватись в товщині мембрани, інші – нерухомі.
Рис.1. Структура мембрани.
Ліпіди і білки складають 90-98%, вуглеводи – 2-10% від маси мембрани. Кількість молекул ліпідів та білків залежить від того, до складу якого органоїду і у якого типу клітин (прокаріоти, еукаріоти) вони входять. Тому співвідношення ліпіди/білки може змінюватись від 4:1 до 1:4.
Спільні риси мембран про- та еукаріотів |
Різниця між мембранами про- та еукаріотів |
|
|
|
|
|
|