Мембрана клітини

МЕМБРА́НА КЛІТИ́НИ — зовнішня оболонка живої клітини, що від­окремлює її цитоплазму від між­клітин­ного середовища. Інші назви — плазмалема, плазматична або цитоплазматична мем­брана. Складається з двох шарів ліпідів, також містить білки і вуглеводи. Клітина є найменшою структурною і функціональною одиницею живого; має всі властивості живої системи: здійснює обмін речовин та енергії, росте, роз­множується, пере­дає у спадок свої ознаки, реагує на по­дразне­н­ня і може рухатися. Ізольовані клітини багатоклітин­них організмів продовжують жити і роз­множуватися у від­повід­ному поживному середовищі. Виникне­н­ня плазматичної мем­брани стало вирішальним етапом у зароджен­ні ран­ніх форм життя — без мем­брани існува­н­ня клітини неможливе.

Плазматична мем­брана оточує кожну клітину, ви­значає її величину, забезпечує збереже­н­ня істотних від­мін­ностей між клітин­ним вмістом і між­клітин­ним середовищем. Вона є вибірковим фільтром, напів­проникним барʼєром, який утримує різницю концентрацій іонів по обидва боки мем­брани і до­зволяє поживним речовинам потрапляти в клітину, а продуктам виділе­н­ня — назовні.

Усі біо­логічні мем­брани, зокрема й плазматична мем­брана і внутрішні мем­брани еукаріотичних клітин, мають загальні структурні особливості. Це ансамблі ліпідних і білкових молекул. Ліпідний бішар — основна структура мем­брани, яка створює від­носно не­проникний барʼєр для більшості водорозчин­них молекул. Білкові молекули роз­чинені в ліпідному бішарі або адсорбовані на його поверх­ні. Вони виконують різноманітні функції: забезпечують транс­порт певних молекул та іонів у клітину або назовні; інші білки є ферментами, що каталізують асоці­йовані з мем­браною реакції, треті здійснюють структурний звʼязок цитоскелета з позаклітин­ним матриксом або є рецепторами для отрима­н­ня і пере­творе­н­ня сигналів з навколишнього середовища. Більша частина мем­бран­них ліпідів і білків у площині мем­брани здатна швидко пере­міщуватися. Мем­брани асиметричні: обидва їхні шари від­різняються за білковим і ліпідним складом, що забезпечує їхню функціональну різницю.

Прокаріотичні клітини (пере­важно бактерії) мають тільки плазматичну мем­брану, тоді як еукаріотичним клітинам властива велика кількість внутрішніх мем­бран. На поверх­ні плазматичної мем­брани знаходяться гліколіпіди і гліко­протеїни. Вуглеводи клітин­ної поверх­ні (глікокалікс) залучаються до хронічного запале­н­ня, вірусних і бактеріальних інфекцій, до туморогенезу і мета­стазува­н­ня. Типова еукаріотична клітина у багато разів більша за бактеріальну. Внутрішні мем­брани різних типів роз­діляють клітину на спеціалізовані компартменти (органели): лізосоми, пероксисоми, гладенький і шорсткий ендоплазматичний ретикулум, апарат Гольджі. Існують також органели з по­двійними мем­бранами: ядро, мітохондрії, пластиди.

Нейрони роз­глядають як клітини, що досягли вершини спеціалізації. Спів­від­ноше­н­ня площі плазматичної мем­брани з обʼємом цитоплазми нейронів мозку ссавців у 10 тисяч разів пере­вищує такий показник у більшості еукаріотичних клітин. Для нейронів властиві чіткі роз­діле­н­ня на дис­кретні функціональні домени: дендрити і шипики, тіло нейрона, аксон­ний горбик, аксон і його пресинаптичне роз­галуже­н­ня, терміналі. Для кожного домену нейрона властива наявність у плазматичній мем­брані певних білків: рецепторів, іон­них ка­налів, транс­портерів, молекул адгезії. Апарат Гольджі забезпечує остаточне формува­н­ня мем­бран­них білків і їх роз­поділе­н­ня за адресою. Варіабельність плазматичної мем­брани створює можливість існува­н­ня у мозку людини біля тисячі типів нервових клітин. Плазматична мем­брана кожної нервової клітини містить значну кількість різновидів іон­них ка­налів як потенціал керованих, так і ліганд керованих.

Досягнуті успіхи у ви­вчен­ні організації клітин­них мем­бран, зокрема плазматичної, свідчать, що ліпідний бішар служить не лише матриксом для функціонува­н­ня мем­бран­них білків. Встановлено, що він бере участь у пере­творен­ні різноманітних сигналів і регулює внутрішньомем­бран­ні пере­міще­н­ня мем­бран­них білків. Значну увагу приділяють певним ліпідним мікродоменам мем­брани (lipid rafts — ліпідні плоти). Їх роз­глядають як структури, де від­бувається стикува­н­ня сигнал-пере­творювальних шляхів. Вони складаються зі щільно упакованих молекул сфінголіпідів і холестеролу. Тут локалізовані певні мем­бран­ні білки і сигнал-пере­творювальні молекули. Роз­різняють різні типи ліпідних доменів. Це невеликі тимчасові структури (10–50 нм), які певною мірою демонструють по­стійну мем­бран­ну реорганізацію. Інвагінації мем­брани, що мають назву кавеоли, роз­глядають як субпопуляцію ліпідних мікродоменів мем­брани, що належать до lipid rafts. Існує родина білків кавеолінів, які є маркерами кавеол.

Найві­доміші дослідники: шведський хімік С. Ар­реніус, німецький хімік В. Нернст, англійські фізіологи А. Хілл та Е. Едріан, американські біо­фізики К. Коул і Х. Хартлайн, американський фізіолог Д. Бронк; у вітчизняній науці — В. Чаговець, Г. Франк, Д. Воронцов, П. Костюк, П. Богач, Я. Шуба.

Див. також Мембранологія.

Завантажити статтю