3.1.2 Функції мембран

До основинх функцій мембран належать:

1. Обмеження вмісту клітини. Мембрани характеризуються вибірковою проникністю: через них можуть проходити неполярні молекули (наприклад кисень, вуглекислий газ, стероїдні гормони), але вони непроникні для великих полярних та заряджених молекул (амінокислот, моносахаридів, неорганічних іонів). Маленькі полярні молекули, такі як вода можуть перетинати ліпідний бішар, але цей процес досить ускладнений. Через такі свої властивості мембрана утримує всередині клітини всі біополімери та заряджені молекули, а також запобігає проникненню таких молекул із зовні.

2. Транспортна функція. Мембрани регулюють процес транспорту в клітину потрібних речовни та виведення із неї відходів. Розрізняють наступні види клітинного транспорту:

Пасинвний транспорт — рух речовин через мембрану по градієнту концентрації (від ділянки із більшою концентрацією до ділянки з меншою концентрацією) без затрати енергії:

Проста дифузія — рух речовин (наприклад гідрофобних молекул або розчинених газів) безпосередньо через ліпідний бішар. Різновидом простої дифузії є осмос — рух води через напівпроникну мембрану із ділянки з менш концентрованим розчином у ділянку із більшою концентрацією розичиненої речовини.

Полегшена дифузія — рух молекул через спеціальні білкові канали або за посередництва білкових переносників за градієнтом концентрації (наприклад рух неорганічних іонів через іонні канали).

Активний транспорт — рух речовин через мембрану проти градієнту концентрації, що відбувається із затратою енергії і здійснюється за допомогою спеціальних білків насосів. Розрізняють первинний активний транспорт, для якого використовується енергія гідролізу АТФ (наприклад робота Натрій-калієвого насосу), та вторинний активний транспорт, за якого для транспорту однієї речовини проти градієнту концентрації інша транспортується за градієнтом (наприклад процес всмоктування глюкози клітинами тонкого кишківника).

Ендоцитоз і екзоцитоз — енергозатратні процеси транспортування речовин і часточок у клітину (ендоцитоз) або із клітини (екзоцитоз) за участі мембранних везикул (пухирців).

3. Рецептора функція. На поврехні плазматичної мембрани розташована велика кількість клітинних рецепторів (найчастіше глікопротеїнів), що сприймають різні хімічні та фізичні сигнали та передають їх всередину клітини. Таким чином, наприклад клітина сприймає сигнали, що передаються у формі гормонів, нейромедіаторів, цитокінів, також за участі рецепторів та інших поверхневих білків клітини багатоклітинного організму розпізнають одна одну.

4. Метаболічна функція. Багато із мембранних білків є ферментами, інколи кілька мембранозв'язаних ферментів можуть бути організовані у комплекси для здійснення послідовних метаболічних реакцій, при цьому мембрана виступає каркасом для їх просторової організації. Реакції світлової фази фотосинтезу та електротранспортного ланцюга мітохондрій можуть відбуватись тільки на відповідних мембранах.

5. Клітинна адгезія. Мембрани тварин, зокрема деякі мембранні білки, такі як кадгерини, забезпечують прикріплення клітин багатоклітинного організму одна до одної або до позаклітинного матриксу. Таким чином забезпечується структурна цілісність тканин тваринного організму, контакт із мікрооточенням за участі мембранних білків також є важливим для виживання багатьох типів клітин, без нього вони гинуть шляхом апоптозу.