Клетъчна мембрана

Клетъчната мембрана (наричана още „плазмена мембрана“, „цитоплазмена мембрана“, „плазматична мембрана“или „плазмалема“) е биологична мембрана, която отделя вътрешността на клетката от външната обкръжаваща среда ^[1]. Тя е полупропусклива липидно-белтъчна обвивка, характерна за всички видове клетки. Клетъчна мембрана притежават както еукариотните, така и прокариотните клетки.

Тя обособява клетката от околната среда, придава ѝ форма и я предпазва от неблагоприятните въздействия. Освен това към нея се прикрепва цитоскелетът, който от своя страна има важна роля в поддържането на формата ѝ.

Клетъчната мембрана е вид биологична мембрана.

Строеж на мембраната

Клетъчната мембрана е изградена от липиди, белтъци и въглехидрати. Основна структура на мембраната е двойният липиден слой, който отделя клетката от околната среда. Липидите в него са разположени със своите хидрофилни глави към цитоплазмата и външната среда и с хидрофобните си опашки една към друга. Липидният бислой е непроницаем от йони и полярни молекули, каквато е водата. Пронизан е от голям брой белтъци.

Строежът, съставът и формата на една мембрана не са постоянни, а динамично се изменят според функциите, които трябва да извършва и според състоянието на клетката.

Липиди

Липидите са около 40% от плазмалемата.

Те се състоят от хидрофилна глава и хидрофобна опашка от два остатъка на мастни киселини.

Видовете липиди, участващи в състава на мембраните, са: фосфолипиди, гликолипиди, сфинголипиди и стероли. В плазмалемата на животните най-застъпеният липид е холестеролът с до 30% от липидното ѝ съдържание. При растенията той е заместен от фитостерол.

Мастните киселини в състава на мембранните липиди могат да бъдат наситени или ненаситени, като съотношението им се изменя. За предпазване на клетката от студ, мембраната ѝ се обогатява на наситени мастни киселини и така става по-плътна и непропусклива, докато богатата на ненаситинени мастни киселини мембрана е по-рехава.

Белтъци

Съставят до 60% от плазмалемата. Функциите им са структурни, рецепторни (медиаторни и транспортни) и ензимни.

Мембранните белтъци се делят на периферни и интегрални (трансмембранни). Периферните белтъци могат да са свързани с нея посредством мастни киселини или интегрални белтъци. Те образуват по повърхността на мембраната различни видове рецептори и антитела, които могат да се свързват избирателно със специфични за тях вещества. Интегралните белтъци играят структурна роля за здравината на мембраната или образуват различни транспортни единици в нея: йонни канали, водни пори, белтъци преносители при активния транспорт и др. Има 3 вида интегрални белтъци: трансмембранни, които проникват през цялата мембрана; полуинтегрални – преминават само през външния или през вътрешния слой; и тунелни – преминават през цялата мембрана, между тях има пори с регулируем отвор.

Белтъците могат да преминават през мембраната, да се плъзгат по повърхността ѝ, да се извъртат в нея и да променят ориентацията на външните и вътрешните си части, което е особено важно при активния транспорт. Някои от тях имат каталитични функции, играят ролята на ензими; най-често това са аденозинтрифосфатази. Способността на дадени белтъци да се свързват специфично със строго определени вещества определя избирателната пропускливост на мембраните, както и рецепторните ѝ функции.

Качественият и количествен белтъчен състав се изменя според нуждите на клетката. Например, ако е необходимо по-голямо количество от даден метаболит, клетъчната мембрана ще се обогати на белтъците, отговорни за транспорта му. Понякога клетката дори синтезира несвойствени ѝ мембранни белтъци, необходими при транспорта на новопоявили се вещества.

Въглехидрати

Типично мембранни въглехидрати съставят по-малко от 1% от плазмалемата; те са свързани с някои от белтъците ѝ (в гликопротеинов комплекс) или с липиди (гликолипиди).

Въглехидратите, натрупани по външната повърхност на плазмалемата, образуват слизеста структура наречена гликокаликс. Средната дебелина на този слой е 3 – 4 нм. Гликокаликсът се секретира от клетката и е слабо свързан с клетъчната мембрана.

Размери

Дължината на една фосфолипидна молекула е около 4-5 нм. Така общият слой, който формира мембраната, е с дебелина от около 7 нм ^[2], като по този начин е ясно видима с трансмисионен електронен микроскоп. Различните видове мембрани в клетката са с различни дебелини, като на плазмалемата е най-голяма: 10 нм.

Функции

Клетъчната мембрана има жизненоважна за клетката роля. Основните ѝ функции са:

Защитна

Клетъчната мембрана отделя съдържанието на клетката от заобикалящата я среда, като образува от нея компартмент. Блокира преминаването на много вещества извън и/или навътре в клетката.

Транспортна

Плазмалемата притежава избирателна пропускливост навътре в клетката за необходимите ѝ метаболити или извън нея на клетъчни продукти и ненужни вещества. Видове транспорт през плазмалемата:

Пасивен транспорт. Осъществява се чрез водни пори и йонни канали през мембраната, изградени от трансмембранни белтъци. Използва физичните процеси осмоза и дифузия и протича без промяна в енергийния баланс на клетката. Чрез него през мембраната преминават йони и вода с разтворените в нея газове.
Активен транспорт. При него самата мембрана участва активно в преноса на вещества. Изразходва се енергия, получена от разрушаване на химични връзки при редуциране на АТФ до АДФ. Бива котранспорт и цитоза.
- Котранспорт. Участват интегрирани в мембраната белтъци. Те се свързват със своите специфични субстрати в активните си зони и консумирайки енергия, се трансформират така, че активните им зони заедно със субстрата преминават мембраната. Пример за котранспорт е калиево-натриевата помпа.
- Цитоза. Участва цял участък от клетъчната мембрана.
  - Внасянето на вещества в клетката чрез цитоза се нарича „ендоцитоза“. Веществата се обгръщат от клетъчната мембрана в мехурче, което се откъсва от нея и потегля в цитоплазмата във вид на вакуола. Ако приетите вещества са течности, то процесът се нарича „пиноцитоза“, а при по-големи частици и макромолекули – „фагоцитоза“. Фагоцитарните вакуоли се сливат с лизозоми, за да се извърши в тях вътреклетъчно смилане на приетите метаболити.
  - Извеждането на продукти от клетката става чрез екзоцитоза. Продуктите, обвити във вакуоли, достигат клетъчната мембрана, където мембраните на вакуолите се сливат с нея и продуктите се изсипват навън.

Рецепторна

Клетъчната мембрана взаимодейства с извънклетъчната среда и с мембраните на съседни клетки, като предава сигнали към вътрешността на клетката. За това използват белтъци рецептори, които се свързват специфично с определени антигени, хормони и други сигнални молекули.

Вижте също

Общомедия

Общомедия разполага с мултимедийно съдържание за

Клетъчна мембрана.

Източници

↑ Kimball's Biology pages Архив на оригинала от 2009-01-25 в Wayback Machine., Cell Membranes
↑ Alberts, Bruce и др. Molecular Biology of the Cell.

„Обща цитология“ – Н. Попов, УИ на ПУ, 1988

Тази страница частично или изцяло представлява превод на страницата Cell membrane в Уикипедия на английски. Оригиналният текст, както и този превод, са защитени от Лиценза „Криейтив Комънс – Признание – Споделяне на споделеното“, а за съдържание, създадено преди юни 2009 година – от Лиценза за свободна документация на ГНУ. Прегледайте историята на редакциите на оригиналната страница, както и на преводната страница, за да видите списъка на съавторите.

ВАЖНО: Този шаблон се отнася единствено до авторските права върху съдържанието на статията. Добавянето му не отменя изискването да се посочват конкретни източници на твърденията, които да бъдат благонадеждни.

Външни препратки

Membrane homeostasis

[1] Kimball's Biology pages Архив на оригинала от 2009-01-25 в Wayback Machine., Cell Membranes

[alberts-2] Alberts, Bruce и др. Molecular Biology of the Cell.

[1]

[2]