4. Структурно-функциональная организация мембраны клетки. Мембранные рецепторы: типы и значение. Механизмы мембранного транспорта.

Клеточная мембрана (оболочка клетки) представляет собой тонкую (6 нм) липопротеиновую пластинку, содержание липидов в которой составляет около 40%, белков— около 60%. Изнутри клеточная мембрана выстлана тонким, более плотным слоем гиалоплазмы, практически лишенной органелл. На внешней поверхности мембраны имеется небольшое количество (5 — 10%) углеводов, молекулы которых соединены либо с белками (гликопротеиды), либо с липидами (гликолипиды) и образуют гликокаликс. Углеводы участвуют в процессах рецепции биологически активных веществ, реакциях иммунитета. Структурную основу клеточной мембраны (матрикс) составляет бимолекулярный слой фосфолипидов, являющихся барьером для заряженных частиц и молекул водорастворимых веществ. Липиды обеспечивают высокое электрическое сопротивление мембраны нейрона — до 1000 Ом/см². Молекулы фосфолипидов мембраны состоят из двух частей: одна из них несет заряд и гидрофильна, другая — не заряжена и гидрофобна. В клеточной мембране заряженные гидрофильные участки молекул фосфолипидов от одних молекул направлены внутрь клетки, а от других — наружу. В толще клеточной мембраны молекулы фосфолипидов взаимодействуют незаряженными гидрофобными участками. В липидном слое клеточных мембран содержится много холестерина. Обмен липидов в отличие от белков происходит медленнее. Молекулы белков встроены в фосфолипидный матрикс клеточной мембраны, где встречаются тысячи различных белков, которые можно объединить в основные классы: структурные белки, переносчики, ферменты, белки, образующие каналы, ионные насосы, специфические рецепторы. Один и тот же белок может быть рецептором, ферментом и насосом. Каналы образованы белковыми молекулами, встроенными в липидный матрикс, они пронизывают мембрану. Через эти каналы могут проходить полярные молекулы. Очень часто у белков есть гидрофобные участки, которые взаимодействуют с липидами, и гидрофильные участки, которые находятся на поверхности мембраны клетки, соприкасаясь с водным содержимым клетки. Большинство мембранных рецепторов - именно такие трансмембранные белки. Два основных класса мембранных рецепторов — это метаботропные рецепторы и ионотропные рецепторы. Ионотропные рецепторы представляют собой мембранные каналы, открываемые или закрываемые при связывании с лигандом. Метаботропные рецепторы связаны с системами внутриклеточных посредников. Основные типы мембранных рецепторов: 1)Рецепторы, связанные с гетеротримерными G-белками (например, рецептор вазопрессина). 2)Рецепторы, обладающие внутренней тирозинкиназной активностью (например, рецептор инсулина или рецептор эпидермального фактора роста). Мембранный транспорт- транспорт веществ сквозь клеточную мембрану в клетку или из клетки, осуществляемый с помощью различных механизмов - простой диффузии, облегченной диффузии и активного транспорта. Легче всего проходят через липидный бислой неполярные молекулы с малой молекулярной массой (кислород, азот, бензол). Перенос крупных полярных молекул и ионов происходит благодаря белкам-каналам или белкам-переносчикам. Пассивный транспорт - транспорт веществ по градиенту концентрации, не требующий затрат энергии. Пассивно происходит транспорт гидрофобных веществ сквозь липидный бислой. Пассивно пропускают через себя вещества все белки-каналы и некоторые переносчики. Пассивный транспорт с участием мембранных белков называют облегченной диффузией. Другие белки-переносчики (их иногда называют белки-насосы) переносят через мембрану вещества с затратами энергии, которая обычно поставляется при гидролизе АТФ. Этот вид транспорта осуществляется против градиента концентрации переносимого вещества и называется активным транспортом. Мембранный транспорт веществ различается также по направлению их перемещения и количеству переносимых данным переносчиком веществ:1) Унипорт - транспорт одного вещества в одном направлении в зависимости от градиента. 2) Симпорт - транспорт двух веществ в одном направлении через один переносчик. 3) Антипорт - перемещение двух веществ в разных направлениях через один переносчик.