ФУНКЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ МЕМБРАН

Физические, химические и физико-химические свойства биологических мембран предопределяют выполнение ими определенных функций, без которых жизнедеятельность организма невозможна. В самом общем виде, и применительно ко всем мембранам, выделяют три основные функции БМ:

1. Барьерная.

2. Матричная.

3. Механическая.

Механическая функция заключается в поддержании морфологической целостности и относительной автономности как клетки в целом, так и внутриклеточных органелл. Эта функция основана, прежде всего, на механических свойствах мембранных структур.

Под барьерной функцией понимается создание биомембранных препятствий для свободного перемещения веществ через нее. Для одних веществ мембраны являются непреодолимым препятствием, другие легко проходят сквозь нее, причем, как правило, только в одном направлении. Скорость мембранного переноса разных веществ неодинакова. Следовательно, с барьерной функцией БМ непосредственно связана ее избирательная селективная проницаемость.

Мембраны не только отделяют друг от друга клетки, но, также, разделяют цитоплазму на ряд замкнутых отсеков ("компартментов"), каждый из которых выполняет свою специфическую функцию. В такой трактовке понятие компартментов совпадает с понятием органелл. Благодаря компартментализации, в клетке пространственно разобщены, и изолированы друг от друга биохимические процессы, течение которых совместно невозможно. Так, например, синтез жирных кислот происходит в цитоплазме, а их окисление - в митохондриях. Синтез белка происходит на рибосомах, а его деградация - в лизосомах. Между содержимым органелл и цитозолем имеются существенные различия в химическом составе, что обусловливает наличие высоких концентрационных градиентов на внутриклеточных мембранах. На плазмолемме также поддерживаются значительные физико-химические градиенты. Градиенты служат главной движущей силой трансмембранного переноса веществ.

Преимущества компартментализации связаны не только с барьерной, но и с матричной функцией клеточных мембран. БМ служит матрицей для белков-рецепторов, ферментов и других физиологически активных веществ. Матричная функция обеспечивает пространственную организацию рецепторных взаимодействий метаболических реакций, переноса энергии и других мембранных процессов. Так, в БМ объединяются встроенные в них ферменты в единый конвейер, где каждый из них действует строго согласовано с остальными. Среди мембранных ферментов выделяются векторные, которые пронизывают БМ насквозь и обеспечивают прием одних компонентов на ее одной стороне, и выделение продуктов реакции на противоположной стороне.

Различные клеточные мембраны осуществляют также ряд специфических, присущих только им, функций. К характерным функциям плазмолеммы относят:

1. Механическая защита клетки.

2. Обеспечение межклеточных взаимодействий.

3. Электрическая изоляция клетки.

4. Экранировка клетки от внешних электромагнитных полей.

5. Биоэлектрогенез.

6. Генерация нервных импульсов (потенциалов действия) и их проведение по нервным волокнам.