12. Значение биологических мембран в процессе жизнедеятельности клетки

Клеточная теория — фундаментальная в биологии теория, позволившая дать научное обоснование закономерностей живого мира и послужившая основой для развития эволюционного учения. Основоположниками клеточной теории являются ученые М. Шлейден (ботаник), Т. Шванн (зоолог) и Р. Вирхов (патологоанатом).

Маттиас Шлейден, Теодор Шванн сформулировали клеточную теорию, основываясь на множестве исследований о клетке (1838).

Обобщив имеющиеся знания о клетке, М. Шлейден и Т. Шванн доказали, что клетка является основной единицей любого организма. Клетки животных, растений и бактерий имеют схожее строение.

Позднее (1858 г. Рудольф Вирхов дополнил клеточную теорию тезисом о единстве всех живых организмов и непрерывности самой жизни - «каждая клетка – из клетки». Таким образом, Т. Шванн и М. Шлейден и Р. Вирхов ввели в науку основополагающее представление о клетке: вне клеток нет жизни.

Клеточная мембрана (КМ) – это оболочка клетки, выполняющая следующие три основные функции:

барьерную – КМ обеспечивает избирательный (селективный), регулируемый пассивный и активный обмен веществом с окружающей средой;

матричную – КМ отвечает за определенное взаимное расположение и ориентацию мембранных белков для обеспечения их оптимального взаимодействия;

механическую – КМ обеспечивает прочность и автономность клетки и внутриклеточных структур.

Кроме трех основных функций, перечисленных выше, КМ выполняет и другие функции:

энергетическая – синтез АТФ на внутренних мембранах митохондрий и фотосинтез на мембранах митохондрий;

генерация и проведение биоэлектрических потенциалов;

рецепторная – в основе механической, обонятельной, зрительной химической и тепловой рецепции лежат процессы, происходящие на КМ.

13. Молекулярная организация и модели клеточных мембран

Первая модель строения биологических мембран (БМ) предложена Э. Овертоном в 1902г. Он решил, что БМ состоит из тонкого слоя фосфолипидов. В 1925 Гортер и Грендер проводили опыты по экстрагированию липидов из мембран эритроцитов и установили, что S монослоя липидов примерно в 2раза больше S поверхности эритроцитов. Так появилась билипидная модель БМ. В 1935 Даниелли и Девсон предложили “бутербродную” или “сэндвичную” модель БМ - липидные слои располагаются между 2-мя слоями белковых молекул. Современная модель строения была выдвинута в 1972 Сигнером и Никольсоном – жидкостно-мозаичная модель (основа БМ –двойной фосфолипидный слой, вклю-щий белки.)

Современная модель строения БМ была выдвинута в 1972 году Сингером и Никольсоном и получила название жидкостно-мозаичной модели.

Согласно этой модели, структурную основу мембраны составляет двойной фосфолипидный слой, включающий в себя белки. Мембранные белки бывают двух видов – периферические (поверхностные) и интегральные (внедренные в липиды). Схематично данная модель представлена на рис. 19.2 и 19.3.

Модели мембран (искусственные мембраны)

1) липосомы (фосфолипидные везикулы)- конструкции сфероподобной ф-мы, стенки к-рых образованы двойным липид.слоем

2) плоские бислойные липидные мембраны(БЛМ)