Біологічні мембрани, тонкі пограничні структури молекулярних розмірів, розташовані на поверхні кліток і субклітинних часток, а також канальців і бульбашок, пронизливих протоплазму. Товщина Б. м. не перевищує 100 . Найважливіша функція Б. м. — регулювання транспорту іонів, цукрів, амінокислот і інших продуктів обміну речовин (див. Проникність біологічних мембран ) . Спочатку термін «Би. м.» використовували при описі всіх видів пограничних структур, що зустрічаються в живому організмі, — покривних тканин, слизистих оболонок шлунку і кишечника, стінок кровоносних судин і ниркових канальців, мієлінових оболонок нервових волокон, оболонок еритроцитів і ін. До середини 20 ст було доведено, що в більшості пограничних структур ефективну бар'єрну функцію виконують не всі елементи цих складних утворень, а лише мембрани кліток. За допомогою електронного мікроскопа і рентгеноструктурного аналізу удалося показати спільність будови поверхневих клітинних мембран еритроцитів, нервових і м'язових клітин, бактерій, плазмалеми рослинних кліток і ін. з мембранами субклітинних структур — ендоплазматичній мережі, мітохондрій, клітинних ядер, лізосом, хлоропластів і ін. Б.м. займають величезну площу (наприклад, в організмі людини лише поверхневі мембрани мають площу, рівну десяткам тис. м 2 ) і грають універсальну регуляторну роль в обміні речовин. Тому вивчення структури і функцій Би. м. — одне з найважливіших завдань цитології і молекулярної біології. Функції Б. м. багатообразні (див. таблиці.).
____________________________
Проникність біологічних мембран — здатність біологічних мембран пропускати в клітину або з неї молекули різних речовин та іони. Має велике значення в багатьох процесах життєдіяльності клітини, зокрема в підтриманні гомеостазу, осморегуляції, в проведенні імпульсу нервового тощо.
Серед механізмів проникності розрізняють просту дифузію, опосередковане перенесення речовин за допомогою специфічних переносників, перенесення через спеціалізовані структури мембрани (іонні канали), піноцитоз. Шляхом простої дифузії через мембрану проходять деякі гідрофільні (розчинні у воді) речовини, молекули яких мають відносно невеликі розміри (вважають, що вони проходять крізь пори, заповнені водою); речовини, розчинні у ліпідах, наприклад ряд органічних сполук, деякі лікарські препарати тощо. Такі життєво важливі для клітини речовини, як моносахариди, амінокислоти, практично не проникають у клітину шляхом простої дифузії. Вони транспортуються за допомогою опосередкованого перенесення специфічними мембранними переносниками. Вважають, що такими переносниками є переважно білки мембрани. Розрізняють пасивне (полегшена дифузія) і активне (активний транспорт) опосередковане перенесення.
Важливими критеріями опосередкованого перенесення є:
-
зростання його швидкості зі збільшенням концентрації тільки до певної граничної величини, тобто виникнення стану насичення;
-
специфічність по відношенню до речовини, яка переноситься, завдяки тому, що системи опосередкованого перенесення містять у собі центри зв'язування субстрату (речовини, що транспортується), які нагадують за своєю специфічністю активні центри молекул ферментів;
-
конкурентне пригнічення перенесення речовинами, близькими за структурою до субстрату або агентами, що блокують чи змінюють специфічні функціональні групи білків (неконкурентне пригнічення).
Іони проникають через мембрани крізь спеціальні утвори (іонні канали), які мають вибіркову проникність і відіграють важливу роль у механізмах клітинного збудження. Такі великі молекули, як білки і нуклеїнові кислоти, можуть проходити в деякі клітини шляхом піноцитозу. Проникність біологічних мембран може змінюватися під впливомгормонів, деяких біологічно активних речовин тощо. Для вивчення механізмів проникність біологічних мембран для іонів використовують моделі — штучні фосфоліпідні мембрани; застосовують електрохімічні, фізичні, хімічні та інші методи.