Основы биохимии Том 1 - А. Ленинджер 1985

Биомолекулы
Липиды и мембраны
Мембраны имеют очень сложные функции

Сейчас уже ясно, что мембраны выполняют многочисленные сложные динамические функции и обладают рядом замечательных биологических свойств; следовательно, их нельзя рассматривать ни как простые инертные оболочки, ограничивающие содержимое клеток, ни как статичные, неизменяющиеся структуры. Большинство мембран содержит ферменты, одни из которых взаимодействуют с субстратами, находящимися с наружной стороны мембраны, а другие - с субстратами внутри ограниченного мембраной пространства. Во внутренней мембране митохондрий и в тилакоидной мембране хлоропластов локализована сложная система из многочисленных ферментов и других белков. Как правило, в мембраны включены также транспортные системы, которые обеспечивают перенос специфических молекул питательных органических веществ, например глюкозы, и позволяют определенным неорганическим ионам проникать внутрь клетки, а продуктам жизнедеятельности клетки - выходить из нее. Регулируя поток веществ внутрь клетки и из нее, такие транспортные системы способствуют поддержанию постоянства внутриклеточной среды. Поверхность мембран несет также электрически заряженные группы, которые помогают поддерживать разность электрических потенциалов на мембране. Это особенно важно в случае нервных клеток, способных передавать импульсы в форме очень быстрых волнообразных изменений электрических свойств мембраны вдоль вытянутого тела клетки или аксона. Мембраны клеток самопроизвольно восстанавливают свою целостность: если их проткнуть или механически разрушить, они автоматически в течение короткого времени вновь замыкаются («запечатываются»).

На внешней поверхности мембран имеются специфические распознающие участки, функции которых состоят в распознавании определенных молекулярных сигналов. Например, именно посредством мембраны некоторые бактерии воспринимают незначительные изменения концентрации питательного вещества, что стимулирует их движение к источнику пищи; это явление носит название хемотаксиса. На внешней поверхности мембран животных клеток есть также участки, узнающие другие клетки того же типа и тем самым способствующие связыванию клеток друг с другом в процессе формирования тканей. Распознающие участки еще одного типа служат специфическими рецепторами гормонов. Так, определенные участки на поверхности клеток печени и мышц распознают и связывают такие гормоны, как инсулин, глюкагон и адреналин. Связавшие гормон рецепторные участки передают через мембрану сигналы, которые поступают во внутриклеточные ферментативные системы и регулируют их активность. Кроме того, на поверхности клеток имеются особые участки, специфичные для данного индивидуума или вида, которые получили название участков тканевой совместимости.

Важными компонентами многих распознающих или рецепторных участков мембраны животных клеток служат, по-видимому, ганглиозиды. Содержание ганглиозидов по сравнению с другими мембранными липидами очень невелико, но, видимо, они могут концентрироваться в определенных участках. Большое разнообразие ганглиозидов, каждый из которых несет свою олигосахаридную голову, позволило предположить, что ганглиозиды наряду с гликопротеинами формируют на поверхности клеток специфические мозаичные структуры, выполняющие роль рецепторных участков. Отрицательно заряженные полярные группы (головы) ганглиозидов могут служить рецепторами, т.е. выступающими на поверхности клетки антеннами, распознающими молекулы определенных сигнальных веществ, в частности гормонов.

Таким образом, мембраны клеток представляют собой очень сложные структуры; составляющие их молекулярные комплексы образуют упорядоченную двумерную мозаику, и это придает поверхности мембран биологическую специфичность. Молекулярная организация клеточных мембран - один из наиболее актуальных предметов исследования в современной клеточной биологии и биохимии.