Хімічний склад біологічних мембран. Будова і функції біологічних мембран.

Система мембран клітини. Усі клітини сформовані системою біологічних мембран (від лат. мембрана – шкірка, плівка) Мембрани відокремлюють внутрішнє середовище, поділяють його на функціональні зони.
Клітинні мембрани складаються з ліпідів, білків і вуглеводів. Молекули ліпідів розташовані у два шари: їхні гідрофільні «голівки» (ортофосфатні групи) обернені до зовнішнього та внутрішнього боку мембрани. А гідрофобні «хвости», що складаються з ланцюжків жирних кислот, обернені всередину Основним функціональним компонентом біологічних мембран є білки. Одні з молекул білків розташовані або на зовнішній, або на внутрішній поверхні мембран, тому їх називають поверхневими.
З такими білками, розташованими на внутрішньому боці мембрани, пов’язані мікронитки цитоскелета. Інші молекули білків заглиблені в товщу мембрани на різну глибину, їх називають внутрішніми. Особливі білкові молекули перетинають мембрану наскрізь, зв’язуючи зовнішню та внутрішню її по верхні. Вуглеводи входять до складу мембран виключно у вигляді комплексних сполук з молекулами білків або ліпідів.
Така модель будови біологічних мембран дістала назву рідинно-мозаїчної. Молекули білків або їхні частини часто сполучені мікроскопічними канальцями.
Молекули, які входять до складу мембран, здатні до переміщень. Завдяки цьому мембрани швидко поновлюються за незначних пошкоджень. Клітина не витрачає багато енергії на збереження цілісності своєї мембрани, адже її молекули з’єднані за принципом, за яким утримуються разом молекули жиру, – гідрофобним частинам молекул згідно із законами термодинаміки «вигідніше» розташовуватися близько одна до одної.
Плазматична мембрана, яка оточує цитоплазму, міцна та еластична, бо визначає розміри клітини. Вона виконує насамперед захисну функцію: оберігає внутрішнє середовище клітини від несприятливих впливів. Зокрема, серед мембранних білків є такі, що здатні зв’язувати антигени (мікроорганізми і речовини, які клітина сприймає як чужорідні) і тим самим запобігати їхньому проникненню в клітину. От же, плазматична мембрана є однією з ланок захисних реакцій організму. Інша її функція – забезпечення обміну речовин з навколишнім середовищем. Плазматична мембрана характеризується напівпроникністю: одні сполуки можуть швидко проходити через неї, інші – повільніше або взагалі не можуть пройти через неї. Сполуки, необхідні для життєдіяльності клітин, а також продукти обміну речовин проникають через плазматичну мембрану за допомогою пасивного чи активного транспорту. У біологічних мембранах відбуваються процеси, пов’язані зі сприйняттям інформації, яка надходить з навколишнього середовища, формуванням і передачею збудження, перетворенням енергії, захистом від проникнення хвороботворних мікроорганізмів та іншими проявами життєдіяльності клітин, органів і організму в цілому.


Мембрани здійснюють сигнальну функцію. Так, у плазматичну мембрану вбудовані сигнальні білки, здатні у відповідь на дію різних факторів навколишнього середовища змінювати свою просторову структуру і внаслідок цього передавати сигнали до клітини. Отже, особливості будови плазматичної мембрани забезпечують подразливість організмів, тобто їхню здатність сприймати подразники і певним чином на них відповідати.
Зовнішня та внутрішня по верхні мембрани можуть бути заряджені по-різному: на одному боці присутній позитивний заряд, на іншому – негативний. Це має важливе значення для здійснення активного транспорту певних молекул і подразливості клітини. Плазматичні мембрани забезпечують міжклітинні контакти в багатоклітинних організмах. Так, у місцях контакту двох тваринних клітин мембрани кожної з них здатні утворювати складки або вирости. Вони на дають міжклітинному сполученню особливих міцності та пружності.
Плазматичні мембрани також беруть участь у рості та поділі клітин.
Важлива роль біологічних мембран і в процесах взаємоперетворення різних форм енергії: механічної (наприклад, рух джгутиків, війок), електричної (формування мембранного потенціалу та нервового імпульсу), хімічної (синтез багатих на енергію сполук).