Модели биологических мембран

Биологической мембране животная клетка обязана своим существованием. Без мембраны содержимое клетки просто бы растеклось, в результате диффузии наступило бы термодинамическое равновесие, что означает гибель клетки.

Внутриклеточные мембраны подразделяют клетку на ряд замкнутых отсеков, каждый из которых выполняет определенную функцию.

Биологической мембраной называют функциональные структуры клеток толщиной в несколько молекулярных слоев, ограничивающие цитоплазму и большинство внутриклеточных структур, а также образующие единую внутриклеточную систему канальцев, складок и замкнутых полостей.

Мембрана служит высокоизбирательным фильтром и отвечает за активный транспорт веществ, т.е. поступление в клетку питательных веществ и вывод наружу вредных продуктов жизнедеятельности. Мембрана ответственна за восприятие внешних сигналов, позволяет клетке реагировать на внешние изменения.

Модели мембран

Первая модель – монослой липидов на границе раздела «вода – воздух» или «вода – масло».

Вторая модель – бислойная липидная модель (БЛМ).

Во всех мембранах бислой выполняет две основные функции: матричную и барьерную. С одной стороны бислой является структурной основной для размещения основных рецепторных и ферментных систем клетки, с другой стороны, двойной слой липидов является преградой для ионов и водорастворимых молекул.

а)Унитарная модель, предложенная Даниэлем (1935 г.).

Недостатком этой модели является то, что она не дает ответа на вопросы о расположении белка в мембране и о проницаемости мембран.

б) Жидкомозаичная модель (Сингер, 1966 г)

1. поверхностные или периферические белки

2. погруженные белки

3. интегральные белки

4. каналоформирующие белки

5. канал

6. двойной липидный слой.

В основе этой модели лежит липидная бислойная мембрана. В данной модели белки как бы плавают в «липидном море». Молекулы белков погружены с двух сторон мембраны на разную глубину в двойной слой подвижных углеводородных хвостов липидов. За счет этих белков полностью или частично осуществляются специфические функции мембран: проницаемость, активный перенос через мембрану, генерация электрического потенциала. Значительная часть поверхности мембраны (20-30%) свободна от белков.

В мембранах существуют каналы, через которые происходит транспорт малых ионов и молекул.

Третья модель – липисомы. Лип и сомы представляют собой мельчайшие пузырки (везикулы), состоящие из билипидной молекулы. Липисомы фактически являются биологической мембраной, полностью лишенной белковых молекул.

В медицине липисомы используются для доставки лекарственных веществ в определенные ткани и органы, приготовляя их в среде, содержащей нужное вещество. Липисомы нетоксичны, полностью усваиваются в организме и являются надежной микрокапсулой для направленной доставки лекарств.