Биомембраны. 
Структура и функциональная роль

Функции и задачи биомембран

Биомембраны выполняют двойную функцию:

• 1. Поддерживают целостность клетки, обособленность от окружающей среды, автономность внутреннего устройства.
• 2. Осуществляют постоянный обмен с окружающей средой (энергией, веществом, информацией).

Изучение биомембран важно для понимания жизнедеятельности организма в норме, для выяснения механизма патологии и для верного подхода к созданию комплекса врачебных мероприятий.

Задачи биомембран:

• 1. Транспорт веществ.
• 2. Обеспечение основных биоэнергетических процессов (синтез АТФ при окислении фосфолипидов, генерация биопотенциалов, распад АТФ при нервно-мышечной деятельности).
• 3. Участие во всех видах рецепции.

Различают клеточную (плазматическую) и внутриклеточные биомембраны.

Размеры, химический состав и строение биомембран

Биомембраны — надмолекулярные структуры. Их толщина очень мала (10 нм). Они представляют собой двумерные структуры.

Химический состав: липиды (40%) и белки (60%) — количественное соотношение варьирует. Биомембраны, в большинстве своём, гетерогенны. Но есть и относительно простые биомембраны. Например, белковая часть внутриклеточных мембран палочек сетчатки содержит всего один белок — родопсин.

Структурной основой биомембран являются липиды, большую часть которых составляют фосфолипиды. Общая структура фосфолипида:

• 1. Остаток спирта (Х).
• 2. Углеводные цепочки, остатки высших жирных кислот (R₁ и R₂).
• 3. Спирт глицерин.
• 4. Остаток фосфорной кислоты.

Рис. 1.

Все фосфолипиды содержат полярную гидрофильную головку и два неполярных гидрофобных хвоста, следовательно, проявляют амфофильные свойства.

В 1972 году Зингер и Николсон предложили Мозаичную модель биомембран, популярную и по настоящее время. Согласно этой теории, структурной основой биомембран является двойной липидный слой, в котором гидрофобные хвосты обращены внутрь биомембран и образуют единую углеводородную фазу, а полярные головки находятся снаружи, по обе поверхности билипидного слоя. Схематически:

Рис. 2.

Этот билипидный слой инкрустирован молекулами белка, которые делят на периферические и интегральные.

Периферические белки — белки, которые целиком расположены на гидрофильной части слоя, т. е. только на поверхности мембран.

Интегральные белки — белки, имеющие участки гидрофобной поверхности, они погружены на различную глубину в билипидный слой. Некоторые белки пронизывают мембрану насквозь и называются прошивающими.

С учётом белкового компонента, схема примет вид:

Рис. 3.