Цитолема, або плазмалема, представлена у вигляді еластичної молекулярної структури. Її товщина знаходиться в межах 6-10 нм, а структура складається з білків і ліпідів.
Властивості та функції клітинної мембрани відкрили вчені Нікольсон і Сінгерн в 1972 році. Вони довели, що тварини і рослинні організми мають подібності та відмінності в будові.
Будова плазмалеми
Клітинна мембрана складається з подвійних молекул-ліпідів. У цей клас входять складні мікроорганізми, включаючи фосфоліпіди. Особливості їх будови:
- головка;
- гідрофобний хвіст.
Для докладного вивчення частин клітини вчені розробили схеми, малюнки та інші підручні матеріали. Клітинна стінка є у бактерій і грибків. В процесі утворення тканини хвіст молекули звертається всередину, а головка — назовні.
В основі біологічної мембрани знаходяться наступні білки:
- Інтегральні. Утворюють всі шари мембрани.
- Напівінтегральні. Занурені одним кінцем у внутрішній або зовнішній шар.
- Поверхневі. Розташовані на зовнішній або прилеглій до внутрішньої сторони плазмалеми.
Взаємозв’язок деяких білків полягає в забезпеченні контакту цитолеми з цитоскелетом всередині клітини, а при наявності клітинної стінки — зовні. Інтегральні білки здійснюють функцію іонних каналів, яка полягає в забезпеченні пасивного транспорту іонів і води через тканину.
Вона дифундує глюкозу, кислоти. У функції мембран входить активне регулювання розглянутого процесу.
З урахуванням загальних наукових відомостей вчені виділяють 4 механізми надходження/виходу речовин:
- дифузія;
- осмос;
- активне транспортування;
- екзо- та ендоцитоз.
Перші два процеси вважаються пасивними, тому не витрачають енергію. Щоб забезпечити виконання двох останніх процесів, споживається енергія.
Короткий перелік мікроелементів, які формують свої канали:
- К;
- Na;
- Cl.
В результаті руху вони дратуються, розкриваючись. У клітину активно надходять іони. Процес супроводжується дисбалансом мембранного потенціалу.
Функціональні особливості
З урахуванням властивостей і особливостей будови цитолема виконує 9 функцій, включаючи матричну, бар’єрну, транспортну. Бар’єрна функція пов’язана із забезпеченням регульованого, пасивного, виборчого та активного обмінів речовин в навколишньому середовищі.
Проникність тканини для різних молекул і атомів залежить від їх розмірів, хімічних властивостей і електричного заряду. Показник забезпечує надходження поживних речовин.
До інших функцій, які виконує клітинна мембрана, відноситься транспортна. Через мембрани транспортуються поживні компоненти в клітину і з неї. Одночасно забезпечується підтримка рН на оптимальному рівні. Транспортна функція відповідає за постійну і правильну роботу клітинних ферментів.
Частинки не перетинають бішару через гідрофобність тканини. Речовини з цього класу проникають в клітину через спеціальні білки-переносники, білки-канали. Аналогічна функція виконується шляхом ендоцитозу (захоплення зовнішніх компонентів клітиною, який здійснюється шляхом утворення постійних речовин, необхідних для її життєдіяльності).
В результаті пасивного транспорту речовини проходять через ліпідних біслой шляхом дифузії (коротко – взаємодія). Процес не вимагає енергії, але враховується напрямок, в якому збільшується концентрація. Варіант подібного механізму – полегшена дифузія. Проходження речовин через мембрану забезпечує спеціальна молекула з каналом.
На поверхні мембрани присутні білки-насоси, включаючи АТФазу (фермент з класу гідролаз). Вона доставляє в клітку іони калію, а виводить іони натрію.
Матричність і автономність клітин
Матрична функція плазматичної мембрани забезпечує правильне взаєморозташування і взаємодія білків. Механічна функція відповідає за автономність плазмалеми, її структур і з’єднання з іншими клітинами. Структура цитолеми може складатися з наступних елементів:
- зовнішня і внутрішня мембрани;
- міжмембранний простір;
- рідина.
Енергетична функція пов’язана з фотосинтезом, яка протікає в хлоропластах і клітинах дихання, властива для мітохондрій. В останніх мікроорганізмах існує спеціальна система, що відповідає за перенесення енергії. В процесі беруть участь білки.
Наприклад, гормони, які циркулюють в кровоносній системі, діють на певні клітини-мішені з відповідними їм рецепторами. До функцій нейромедіаторів (речовини, що проводять нейрони) відноситься забезпечення взаємозв’язку з рецепторними білками клітин-мішеней.
Білки мембран є ферментами. Наприклад, плазматині плазмалеми, розташовані в клітинах кишківника, містять в собі травні ферменти. Вони виконують ферментативну функцію, контролюючи наступні процеси:
- генерація;
- проведення біопотенціалів.
Мембрани підтримують постійний вміст іонів в клітинах. Вчені довели, що число іонів калію в плазмалемі вище, ніж зовні, а концентрація натрію нижче. Подібний дисбаланс підтримує різницю показників в тканинах та генерацію нейронів.
У тканинах присутні антигени, які діють як маркери. Вони використовуються в лабораторіях для розпізнання клітин. До них відносяться глікопротеїни – білки з олігосахаридними ланцюгами, представленими в різних конфігураціях.
Для кожного виду характерні певні властивості та функції. На основі подібної теорії імунна система розпізнає чужорідні антигени.
Транспортування речовин
Вчені і медики вважають, що найважливішою функцією є транспорт речовин при метаболізмі. У плазмалему із зовнішнього середовища надходять тверді і рідкі речовини. З неї виходять продукти обміну. Всі компоненти проходять через клітинну мембрану. Функцію можна розкрити кількома шляхами:
- У газах незаряджена молекула вільно або за допомогою білкового каналу проходить через ліпідний шар, не витрачаючи енергію.
- У розчинах протікає одностороння дифузія в бік більшої концентрації розчиненої плазмалеми.
- Процес перенесення рідини називається піноцитоз, а твердого компонента — фагоцитоз. Речовина проникає в клітину шляхом витягування мембрани всередину до моменту формування бульбашки.
- Екзоцитоз вважається процесом, зворотним ендоцитозу. Бульбашка з речовинами просувається цитоплазмою до мембрани, зливаючись з нею, випускаючи свій вміст, залежне від типу складових компонентів.
Білки та ліпіди
Клітинна мембрана складається з декількох компонентів, включаючи білки та ліпіди. До перших відносяться глобулярні, поверхневі та периферичні білки. Друга група включає в себе гліколіпіди, фосфоліпіди.
У клітинній мембрані присутні:
- холестерол;
- вуглевод;
- глікопротеїн;
- альфа спіраль білкового типу.
Плазмалема забезпечує цілісність тканини. Внутрішньоклітинна мембрана розділяє клітину на кілька замкнутих відсіків, включаючи компартмени та органели. У них підтримується середовище, необхідне для життєдіяльності.