Живые организмы состоят из органоидов, окруженных защитной оболочкой. Особенности строения клеточной мембраны — наличие жиро-белковых слоев, которые осуществляют обмен веществ с окружающей средой. Она участвует в размножении, питании, регенерации, дыхании. Понятие открыли немецкие ученые в 1925 году.
Описание структур
К основным структурным компонентам клеточной мембраны относятся липиды 3 классов: фосфо- и гликолипиды, холестерол. В состав входят и белки, окруженные аннулярными жирами. В их функции входит обеспечение проникновения в клетки и транспортировка в окружающую среду веществ, неспособных проходить через жировой слой.
Если рассмотреть мембрану через микроскоп, можно выделить следующие особенности:
- мелкие шарообразные молекулы;
- разделенное внутреннее пространство;
- хлоропласты с ядром.
За счет особенностей строения и функций клеточной мембраны в органоидах выполняются химические и биологические процессы: метаболизм, репродуктивность.
Ее свойства можно связать с наличием 3-х слоев, расположением фосфолипидов.
К структурам органоида относятся:
- головка;
- хвост.
Через липидный слой проходят жирорастворимые компоненты: спирты, липиды, газы. В красных тельцах осуществляется только обмен кислорода и углекислого газа.
К наружному слою крепятся периферические белки, внутри находятся полуинтегральные, а интегральные жиры пронизывают все слои мембраны.
Классификация функций
С учетом схемы строения можно перечислить следующие функции, которые выполняет клеточная мембрана: барьерная, транспортная, матричная, защитная. Барьерная функция заключается в фильтрации молекул на основе их характеристик, размера, электрического заряда. Жирорастворимые вещества и газы участвуют в пассивном обмене.
Они покидают клетки, не затрачивая энергию. Активная транспортировка компонентов осуществляется за счет гидрофобности билипидного слоя. За счет регулировки транспортного обмена осуществляется секреция и ферментация, производятся и выделяются гормоны.
Матричная функция связана с определением и фиксацией расположения органоидов по отношению к цитоплазматическим составляющим, хлоропластам. Параллельно регулируется взаимодействие между ними.
Механическая задача основана на правильном соединении органоидов в единую структуру. Дополнительно обеспечивается устойчивость клеток к деформации. Защитная функция заключается в построении прочного каркаса, который представлен у разных растений и животных в виде плотной оболочки.
Описание других функций клеточной мембраны:
- Энергетическая. Заключается в фотосинтезе и клеточном дыхании. Белковые каналы способствуют обмену энергией.
- Рецепторная. Составные липиды выполняют функции рецепторов. В клетку поступают сигналы от гормонов, нейромедиаторов.
- Ферментативная. Эпителий кишечника представлен в виде белков, которые синтезируют разные ферменты, обрабатывают нуклеиновые кислоты и другие вещества.
- Биопотенциальная. Уровень ионов калия в клетке выше, чем внутри. Количество ионов натрия внутри меньше, а снаружи больше. Поэтому в органоидах заряд отрицательный, а за их пределами — положительный.
Клеточные мембраны имеют антигены, которые состоят из гликопротеинов. Так как боковые цепи выполняют множество конфигураций, поэтому они легко распознают инородные тела, вирусы, инфекции.
Типы реакций
В основе осуществления клеточного обмена через мембраны находятся 3 реакции: фагоцитоз, пиноцитоз, экзоцитоз.
В первом случае процесс протекает в органоидах. Фагоциты, встроенные в мембрану, захватывают и переваривают твердые компоненты.
У человека реакция протекает в следующих клетках:
- гранулоциты или зернистые лейкоциты;
- макрофаги;
- другие иммунные клетки.
В результате пиноцитоза осуществляется захват поверхностью мембраны молекул жидкости, которые соприкасаются с ней. В основе процесса находятся пушистые тонкие выросты. Они окружают жидкость, формируя пузырек. После выпячивания клетка его поглощает. Стенки пузырька сливаются с внутренней поверхностью мембраны.
Экзоцитоз является обратным процессом, при котором в органоидах формируются пузырьки с гормонами и ферментами. Чтобы их вывести наружу, происходит сливание пузырьков с внутренней поверхностью.
На следующем этапе происходит выпячивание и разрыв оболочки. Содержимое сливается с внешней стороной. Явление протекает в корах надпочечников, кишечном эпителии.
Практическая медицина
На основе изученных функций и особенностей строения клеточных мембран ученые совершили прорыв в медицине. По статистике, от онкологии умирает до 17 млн человек. Представители ВОЗ считают, что показатель с каждым годом только увеличивается. В отдельную группу медики выделяют факторы риска развития онкологической и других патологий:
- нарушенное питание;
- вредные привычки;
- наследственность.
Факторы нарушают работу клеточных мембран, угнетая дыхание, питание. Так как раковые клетки не нуждаются в щелочной среде и кислороде, поэтому они используют анаэробное питание. При кислородном голодании и чрезмерном уровне рН здоровые органоиды мутируют, приспосабливаясь к новой среде. Таким способом они переходят в раковые клетки.
Чрезмерное увеличение их количества приводит к развитию онкологии. Чтобы минимизировать риск появления болезни, рекомендуется правильно питаться, отказавшись от канцерогенов. Учитывая характеристики, свойственные мембранам, разрабатываются онкологические препараты. С помощью антибиотиков последнего поколения уничтожаются только клетки-возбудители онкологии.
Новые медикаментозные средства действуют на триптаны, сужая воспаление, нормализуя работу периферической кровеносной системы.
