МЕДИЧНА БІОЛОГІЯ, АНАТОМІЯ, ФІЗІОЛОГІЯ ТА ПАТОЛОГІЯ ЛЮДИНИ - Я.І.Федонюк 2010
БІОЛОГІЯ
РОЗДІЛ 1. БІОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ ЛЮДИНИ
1.3. МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧНИЙ І КЛІТИННИЙ РІВНІ ОРГАНІЗАЦІЇ ЖИТТЯ
1.3.2. Структурно-хімічна функціональна організація еукаріотичних клітин
Плазматична мембрана і транспорт речовин крізь неї
Плазматична мембрана займає особливе місце серед клітинних мембран. Вона розміщена на поверхні цитоплазми і відмежовує останню від оточуючого середовища. Ця обставина зумовлює безпосередній зв'язок її з з усіма речовинами, які діють на клітину. Плазматична мембрана настільки тоненька (10 нм), що її можна побачити лише в електронний мікроскоп. У тваринних клітинах над плазматичною мембраною розміщений глікокалікс, під мембраною- кортикальний шар. Глікоксинікс - надмембранний шар тваринних клітин товщиною 3-4 нм, утворений довгими галузистими молекулами олігосахаридів, зв'язаних з білками і ліпідами мембрани. Кортикальний шар утворений шаром цитоплазми, який безпосередньо прилягає до плазматичної мембрани. Він містить мікрофіламенти і мікротрубочки, які забезпечують цитоскелетні та локомоторні властивості поверхні клітини. Глікокалікс, плазматична мембрана і кортикальний шар разом утворюють клітинну оболонку тваринної клітини (плазмолему).
Принцип структурної організації плазматичної мембрани такий самий, як в інших клітинних мембран (тришарова будова). Функції плазматичної мембрани різноманітні, з них основні - бар'єрна і транспортна. Плазматична мембрана містить пори і характеризується вибірковою напівпроникністю. Вибірково пропускаючи одні речовини і затримуючи інші, вона регулює хімічний склад клітини, підтримуючи її гомеостаз. Розрізняють наступні види транспорту речовин крізь плазматичну мембрану: пасивний транспорт, активний транспорт і цитоз (екзо-та ендоцитоз).
Пасивний транспорт відбувається шляхом осмосу (рух води) і шляхом дифузії. Розрізняють два види дифузії - просту і полегшену. При простій дифузії через пори мембрани проходять гідрофільні речовини з малим розміром молекул - (СО2, О2, гліцерин, сечовина) за градієнтом концентрації (з місця нижчої концентрації до місця вищої) і без затрат енергії. При полегшеній дифузії, як і при простій дифузії, молекули речовин теж завжди переносяться за градієнтом концентрації. Цей процес також не потребує енергії, але здійснюється при допомозі переносників. Переносниками можуть бути білки-рецептори, що зв'язують гормони, вітаміни на поверхні клітини. Переносники називаються пермеазами.
Активний транспорт - переміщення речовин через мембрани проти градієнта концентрації за допомогою переносників з використанням енергії у вигляді АТФ або електрохімічних потенціалів, які створюються за рахунок різної концентрації іонів всередині клітині і поза клітиною. Прикладом активного транспорту може бути натрій-калієвий насос. Це білок, який пронизує мембрану наскрізь і який за рахунок енергії АТФ транспортує іони Na+ з клітини назовні, де його і так багато, а іони К' навпаки - ззовні в клітину, де його багато.
Цитоз — переміщення через клітинну мембрану макромолекул або частинок (білки, уламки мембран, сторонні речовини). Розрізняють два види цитозу - екзо-та ендоцитоз. Якщо речовини переміщуються в клітину, то це буде ендоцитоз, якщо з клітини - екзоцитоз. Ендоцитоз здійснюється за допомогою фагоцитозу чи піноцитозу. Фагоцитоз — процес захоплення і поглинання клітиною твердих частинок. Фагоцитоз широко поширений в природі. Завдяки фагоцитозу захоплюють і перетравлюють їжу найпростіші (амеби), деякі нижчі безхребетні. У вищих тварин і людини фагоцитоз відіграє захисну роль. Лейкоцити за допомогою фагоцитозу захоплюють і перетравлюють патогенні мікроорганізми. Явище фагоцитозу відкрив вітчизняний учений І.І.Мечников- автор клітинної теорії імунітету (Нобелівська премія, 1908 p.). Піноцитоз - процес захоплення і поглинання клітиною крапельок рідини з розчиненими в ній речовинами. Фагоцитоз і піноцитоз - подібні процеси. В обох випадках речовини на поверхні клітини обволікаються плазматичною мембраною і у вигляді пухирців переміщуються всередину клітини. Піноцитозні чи фагоцитозні пухирці, які потрапили в клітину, зливаються з лізосомами, де під дією гідролітичних ферментів перенесені речовини перетравлюються. Фагоцитоз і піноцитоз потребують затрат енергії. Плазматична мембрана бере також участь у виведенні речовин з клітини - гормонів, полісахаридів, білків, крапель жиру (екзоцитоз). Речовини заключаються в пухирці, обмежовані мембранами, і переміщуються до плазмолеми. Обидві мембрани зливаються і вміст пухирців попадає в середовище, яке оточує клітину. Екзо-та ендоцитоз пов'язані з рухом цитоплазми.
Крім бар'єрної і транспортної функцій, плазматична мембрана виконує й інші важливі функції: 1) утворює міжклітинні контакти, завдяки яким клітини обмінюються інформацією; 2) білки - рецепорти мембрани сприймають хімічні і фізичні подразнення і передають сигнали всередину клітин; 3) приймає участь у примембранному травленні (епітелій ворсинок тонкого кишечника); 4) на мембранах утворюються електрохімічні потенціали; 5) відбуваються імунологічні реакції.
Зміна властивостей клітинної мембрани лежить в основі цілого ряду патологічних станів. Порушення функцій мембрани може бути як причиною, так і наслідком патологічних процесів. Розвиток таких захворювань як злоякісні пухлини, атеросклероз, променева та опікова хвороба, ураження імунної системи пов'язаний зі зміною структурних властивостей мембранних ліпідів, білків- рецепторів. Впровадження нових лікарських засобів у практичну медицину здійснюється лише після всебічної перевірки їх на взаємодію з клітинними мембранами.