Биологический энциклопедический словарь - биологические мембраны

(лат. membrana кожица, оболочка, перепонка), структуры, ограничивающие клетки (клеточные, или плазматические, мембраны) и внутриклеточные органоиды (мембраны митохондрий, хлоропластов, лизосом, эндоплазматич. ретикулума и др.). Содержат в своём составе липиды, белки, гетерогенные макромолекулы (гликопротеиды, гликолипиды) и, в зависимости от выполняемой функции, мно-гочисл. минорные компоненты (коферменты, нуклеиновые к-ты, антиоксиданты, каротиноиды, неорганич.

ионы и т. п.). Основу Б. м. составляет фосфолипид-ный двойной слой (бислой), гидрофобные фрагменты молекул к-рого погружены в толщу мембраны (толщина гидрофобной зоны Б. м. составляет 23 нм), а полярные группы ориентированы наружу в окружающую водную среду. Осн. масса мембранных липидов (6070%) представлена гл. обр. фосфати-дилхолином, фосфатидилэтаноламином, сфингомиелином и холестерином.

Главная их функция состоит в поддержании механич. стабильности Б. м. и придании им гидрофобных свойств. Мембранные белки локализованы на поверхности Б. м. или внедрены на разл. глубину в гидрофобную зону. Нек-рые белки пронизывают мембрану насквозь, и разл. полярные группы одного и того же белка обнаруживаются по обе стороны Б. м.

Большинство мембранных белков играет б. или м. специфич. роль: служат катализаторами протекающих в клетке химич. реакций (мн. белки мембран ферменты), рецепторами гормональных и антигенных сигналов, выполняют функцию узнающих элементов в мембранном транспорте, пиноцитозе и хемотаксисе. Устойчивость Б.

м. обусловлена ионными, дипольными, дисперсионными и гидрофобными взаимодействиями между молекулами липидов и белков. Свободная энергия взаимодействия между фосфолипидами при плотной упаковке молекул в бислое достигает величины 10-20 ккал/м и значительно превосходит ср. энергию теплового движения. Вместе с тем внутри мембраны наблюдается значит, подвижность липидов и белков.

Осн. функции Б. м.барьерная, транспортная, регуляторная и каталитическая. Барьерная функция заключается в ограничении диффузии через мембрану растворимых в воде соединений, что необходимо для защиты клеток от чужеродных, токсичных веществ и сохранения внутри клеток определённых концентраций метаболитов. Коэффициенты диффузии веществ через фосфолипидный бислой в 10-10 раз ниже, чем в водных растворах.

Характерная особенность Б. м.способность осуществлять избират. перенос неорганич. ионов, питат. веществ, разл. продуктов обмена. Б. м. содержат системы пассивного и активного, направленного против электрохимич. потенциала, транспорта веществ. В качестве источников энергии для активного транспорта используются окислительно-восстановит.

реакции (система транспорта Н+), гидролиз АТФ (К+/Nа+-активируемая АТФаза, Са2+-активируемая АТФаза) или предсушествующие ионные градиенты (система симпорта Na+ с аминокислотами или углеводами). Мол. механизмы транспорта веществ хорошо изучены на модельных системах, в частности при включении природных и синте-тич. ион-транспортирующих соединений (ионофоров) в искусств, фосфолипидные бислойные мембраны.

Большая группа ион-транспортирующих соединений (напр., антибиотики грамицидин, амфо-терипин и др.) встраиваются в мембрану и формируют в ней поры или каналы (см. Ионные Каналы), селективно пропускающие ионы.

Важнейшей функцией Б. м. служит регуляция внутриклеточного метаболизма в ответ на поступающие извне воздействия. Взаимодействие клеток с внеш. средой осуществляется посредством спец. мембранных рецепторов (фото-, термо-, механои хеморецепторы). Во мн. случаях при физич. или химич. возбуждении клеток увеличивается скорость поступления в клетки Са2+ и активируется мембранная АМФ-циклаза.

В свою очередь Са2 + и цАМФ, активируя ключевые ферменты метаболизма, обеспечивают эффективный ответ клеток на внеш. воздействия (см. Циклические Нуклеотиды). Важным аспектом взаимодействия клеток, тканей и органов целостного организма с внеш. средой является способность Б.

м. осуществлять передачу элект-рич. сигнала, к-рая осуществляется спец. структурами синапсами, а также при распространении потенциала действия по возбудимым Б. м. В Б. м. протекают мн. биохимич. реакции, в первую очередь процессы энергообмена клеток. В т. н. сопрягающих мембранах хлоропластов, митохондрий и бактерий осуществляется преобразование энергии света или свободной энергии, освобождаемой при окисли-тельно-восстановит.

реакциях, в энергию пирофосфатной связи АТФ (см. Биоэнергетика). Мн. окислительно-восстановит. гидролитич. и биосинтетич. реакции катализируют ферменты, прочно связанные с Б. м. (см. Клеточная Мембрана). .