Плазматична мембрана: приховані кордону
Життєдіяльність клітини стає можливою тільки тому, що різні ферменти і речовини не змішуються, а клітина становить цілісність. Все це стає можливим тільки завдяки різноманітним мембран. А клітка в цілому відмежована від інших особливою структурою під назвою «цитоплазматическая мембрана».
Видно чи її в світловому мікроскопі? Відповідь негативна, так, ми бачимо кордону, але сама мембрана - надто тонка структура. Іноді ми не бачимо навіть кордону клітин, наприклад, коли розглядаємо в світловому мікроскопі клітини печінки. Хоча чому тоді ми в інших випадках бачимо кордону клітин, що не мембрани це?
Насправді це надмембранний шари з вуглеводів, які знаходяться між клітинами. Вони поглинають барвник, тому при вдалому розрізі можна подумати, що це і є плазматична мембрана.
В експериментах було встановлено, що клітини, які були занурені в розчини з різним осмотичним тиском, набухають або зморщуються, а значить, вони оточені мембраною, яка характеризується виборчої проникністю.
Також було виявлено, що клітинна мембрана добре проникна, якщо в неї намагаються проникнути речовини, розчинні в ліпідах. У класичній концепції гідрофілние кінці молекул мембрани вважалися зверненими назовні, а гідрофобні - всередину. Електронна мікроскопія ж довела, що справа набагато складніша. Зокрема, на електронних фото видно, що щільними стають зовнішні шари, а не внутрішній, тобто ліпідні шари розташовані по краях.
Плазматична мембрана завдяки своєму пристрою непроникна для макромолекул, тому білки цитоплазми не здатні виходити з клітки через неї. Білки, перебуваючи в клітці, створюють осмотичний тиск, завдяки чому потрібну кількість води потрапляє всередину клітини. Однак цей процес не безкінечний, тому що в тканинної рідини зовні теж є інші речовини, які врівноважують осмотичний тиск.
Щоб різниця потенціалів залишалася стабільною, плазматична мембрана повинна мати діелектричні властивості. Це також наводило вчених на думку, що в мембрані багато ліпідів, які і володіють діелектричними властивостями. Неохоче розкривала свої властивості плазматична мембрана.
Будову і функції її пов'язані, наприклад, здатність підтримувати незвичайну різниця концентрацій іонів калію і натрію пов'язана з особливим механізмом в мембрані - натрієво-калієвих насосом. Перенесення іонів при цьому здійснює особливий фермент, який працює на енергії клітини, процес цей для неї витратний. Клітці доводиться «платити» за баланс. Також вимагають «вкладень» і перенесення глюкози, жирних кислот, амінокислот.
Цікавою властивістю клітинної мембрани також є її асиметричність, тобто внутрішня і зовнішня її поверхні неоднакові, хоча спочатку дослідники на підставі даних електронної мікроскопії вважали саме так. Всі вуглеводомісткі частини глікопротеїдних молекул виступають за зовнішню поверхню мембрани і беруть участь у формуванні надліпідного шару. Зовнішня поверхня клітини також містить особливі молекули, звані рецепторами, вони впливають з певними молекулами зовнішнього середовища. Так регулюється активність клітини, її можна стимулювати або пригнічувати в залежності від потреб організму. А у внутрішній половині мембрани міститься багато холестерину.
Біохімічні дослідження клітинної мембрани довели, що білки внутрішньої і зовнішньої мембрани неідентичні, а різні фосфоліпіди в складі цих двох поверхонь теж вельми різноманітні. Деякі з цих особливостей можна побачити навіть за допомогою електронного мікроскопа.
Як бачите, елементарна мембрана не так вже проста, а щоб розуміти всі процеси, вченим довелося побудувати і відкинути багато гіпотез.