Особенности строения биологической мембраны и цитоплазмы

Мембраны состоят из липидов трёх классов: фосфолипиды, гликолипиды и холестерол. Фосфолипиды и гликолипиды (липиды с присоединёнными к ним углеводами) состоят из двух длинных гидрофобных углеводородных "хвостов", которые связаны с заряженной гидрофильной "головой". Холестерол придаёт мембране жёсткость, занимая свободное пространство между гидрофобными хвостами липидов и не позволяя им изгибаться. Поэтому мембраны с малым содержанием холестерола более гибкие, а с большим - более жёсткие и хрупкие. Также холестерол служит "стопором", препятствующим перемещению полярных молекул из клетки и в клетку.

Важную часть мембраны составляют белки, пронизывающие её и отвечающие за разнообразные свойства мембран. Их состав и ориентация в разных мембранах различаются. Рядом с белками находятся аннулярные липиды - они более упорядочены, менее подвижны, имеют в составе более насыщенные жирные кислоты и выделяются из мембраны вместе с белком. Без аннулярных липидов белки мембраны не работают.

Клеточные мембраны часто асимметричны, то есть слои отличаются по составу липидов, в наружном содержатся преимущественно фосфатидилинозитол, фосфатидилхолин, сфингомиелины и гликолипиды, во внутреннем - фосфатидилсерин, фосфатидилэтаноламин и фосфатидилинозитол. Переход отдельной молекулы из одного слоя в другой (так называемый флип-флоп) затруднён, но может происходить спонтанно, примерно раз в 6 месяцев или с помощью белков-флиппаз и скрамблазы плазматической мембраны. Если в наружном слое появляется фосфатидилсерин, это является сигналом для макрофагов о необходимости уничтожения клетки.

Состав цитоплазмы представляет собой белковую смесь в коллоидном состоянии в сочетании с нуклеиновыми кислотами, жирами, углеводами, где дисперсионной средой выступает вода. Кроме этих основных компонентов в структуре цитоплазмы можно найти отходы обменных процессов и другие включения.

При детальном изучении цитоплазму можно разделить на две плазматические среды - эндоплазму и экзоплазму.

Первая занимает центр клеточной субстанции и является более текучей по консистенции. В ней сконцентрированы включения цитоплазмы.

Вторая располагается по периметру, имея большую плотность и вязкость структуры без дополнительных включений. Ее периферический поверхностный слой служит как связующее в химическом и физическом плане звено во взаимодействии клетки с окружающей средой.

Немаловажную функциональную роль также играют органоиды цитоплазмы:

• Комплекс Гольджи - транспортировка веществ, синтезируемых в эндоплазматической сети;

• Митохондрии - окисление органических соединений для получения энергии;

• Лизосомы - внутриклеточное переваривание макромолекул;

• Рибосомы - биосинтез белка;

• Эндоплазматическая сеть - синтез и транспортировка белков, липидов и стероидов;

• Пластиды (свойственны только растительным клеткам) - фотосинтез, сбережение и накопление крахмала и железа.