БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ Презентация подготовлена доцентом ИМОЯК ТПУ, д.м.н. Проваловой Н.В.

Биологические мембраны – это тонкие плёнки. Мембраны образованы липидами и белками. Мембрана представляет собой непрерывную поверхность: у неё нет краев, она замыкается сама на себя или переходит в другую мембрану.

Структура молекулы фосфолипида В состав молекулы типичного фосфолипида входят следующие компоненты: – остаток молекулы глицерина; – остаток фосфорной кислоты; – азотистое основание; – два остатка жирных кислот. Глицерин, фосфат и азотистое основание образуют гидрофильную часть фосфолипида, которая хорошо смачивается водой. Остатки жирных кислот образуют гидрофобную часть, которая не смачивается водой.

Разнообразие липидов мембран Существует несколько типов фосфолипидов. Различия между ними определяются некоторыми особенностями химического состава. Кроме фосфолипидов в состав мембран входят и другие липиды, например, холестерин.

Двойственный характер структуры фосфолипидов определяет их поведение в различных растворителях: гидрофильная часть стремится перейти в полярный растворитель (например, воду), а гидрофобная часть – в неполярный (например, масло). В неполярных растворителях образуются скопления фосфолипидов (мицеллы), в которых гидрофобные хвосты направлены наружу, а гидрофильные головки – вовнутрь. В водной среде образуются мицеллы, в которых гидрофобные хвосты направлены к центу, а гидрофильные головки – наружу. На границе фаз «вода – масло» образуется мономолекулярный слой, в котором гидрофобные хвосты погружены в масло, а гидрофильные головки – в воду. Таким образом, фосфолипиды способны к самоорганизации в разных растворителях.

Самоорганизация фосфолипидов В неполярных растворителях фосфолипиды образуют мицеллы, в которых гидрофобные хвосты направлены наружу, а гидрофильные головки – вовнутрь. В водной среде фосфолипиды образуют мицеллы, в которых гидрофобные хвосты направлены к центу, а гидрофильные головки – наружу. На границе фаз «вода–масло» фосфолипиды образуют мономолекулярный слой, в котором гидрофобные хвосты погружены в масло, а гидрофильные головки – в воду.

Образование фосфолипидного бислоя При избытке фосфолипидов в водной среде происходит самопроизвольное образование двойного фосфолипидного слоя (бислоя), в котором углеводородные хвосты направлены вовнутрь, а гидрофильные головки наружу. Так возникает элементарная биологическая мембрана толщиной 7,5 нм. Биологические мембраны не имеют края: они всегда замыкаются на себя или переходят в другие мембраны. В простейшем случае возникают одномембранные сферы–пузырьки: вакуоли, или липосомы.

Модели биологических мембран Элементарные мембраны неустойчивы. В чистом виде элементарные мембраны не встречаются, но они входят в состав миелиновых оболочек аксонов. Обычно кроме фосфолипидов в состав мембран входят белки (иногда свыше 50% от всей массы мембраны), другие липиды (например, холестерин), а также сложные комплексы из этих молекул. Согласно модели липопротеинового плетеного коврика, мембрана образована переплетением липидных и белковых комплексов. Эта модель реализуется только в некоторых участках мембран, в области расположения сложных химических комплексов (например, K-Na-АТФазы). Наиболее универсальной является жидкостно-мозаичная (жидкокристаллическая) липопротеиновая модель, согласно которой основу мембран составляет фосфолипидный бислой, в котором «плавают» белки, липиды и их комплексы. На внешней поверхности мембраны располагаются углеводы (олигосахариды), образующие гликокаликс.

Плазмалемма Плазмалемма (плазматическая мембрана, цитоплазматическая мембрана, клеточная мембрана) – это биологическая мембрана, отделяющая цитоплазму клетки от наружной среды, или от клеточной стенки (оболочки). Плазмалемма обладает всеми характерными чертами биологических мембран. Основным свойством плазмалеммы является её избирательная проницаемость, что связанно с особенностями строения плазмалеммы.

Структура плазмалеммы 1 – фосфолипиды, 2 – прочие липиды мембраны, 3 – периферический белок, 4 – полуинтегральный белок, 5 – интегральный белок, 6 – олигосахариды гликокаликса, 7 – политопический сложный белок (гликопротеин), 8 – полуинтегральный сложный белок (гликолипопротеин).