Принцип клеточной компартментации. Организация и свойства биологической мембраны. История изучения

• Компартментация: пространственное разделение процессов в клетке с помощью мембран.
• Биологическая мембрана: бислой фосфолипидов, гликолипидов, холестерола; белки (интегральные, полуинтегральные, периферические); гликокаликс.
• Свойства: самосборка, асимметрия, латеральная диффузия, избирательная проницаемость.
• Функции: барьерная, поддержание формы, межклеточная связь, транспорт.
• История: 1902 Овертон (липиды), 1925 Гортер и Грендел (бислой), 1935 Даниелли-Давсон (бутерброд), 1972 Зингер-Николсон (жидкостно-мозаичная модель).

Компартментация – пространственное разделение веществ и процессов в клетке. Компартменты – отсеки, ячейки: ядро, митохондрия, пластиды, лизосомы, вакуоли, так как образованы мембранами. Функции: высокая упорядоченность внутреннего содержимого клетки достигается путём компартментации её объёма.

Важную роль в осуществлении компартментации принадлежит биологическим мембранам.

• Благодаря присутствию липидов мембраны образуют гидрофобную (хвост) внутриклеточную фазу, как компартмент для химических реакций.
• Плазмалемма - барьер между содержимым клетки и внешней средой. Ближе к концу 20 века была создана модель плазмолеммы.

- Мембрана - два слоя липидов:

• фосфолипиды,
• гликолипиды (которые имеют гидрофильную головку и гидрофобный хвост) и холестерол (имеет гидрофильную и гидрофобную части).

Мембрана содержит белки:

• периферические - примыкают к билипидному слою;
• интегральные - пронизывающие полностью;
• полуинтегральные - наполовину.

Над мембраной - надмембранный комплекс (гликокаликс), состоящий из гликопротеинов и гликолипидов (олигосахаридов).

Функции мембраны:

1. барьер;
2. поддержание постоянной формы клетки;
3. обеспечение связи клеток;
4. избирательная проницаемость.

Свойства мембраны:

• билипидный слой способен к самосборке;
• увеличение поверхности мембраны за счет встраивания в нее мембранных пузырьков;
• белки и липиды расположены асимметрично в плоскости мембраны;
• белки и липиды могут перемещаться в плоскости мембраны в пределах слоя;
• наружная и внутренняя мембраны имеют разный заряд.

Мембрана обеспечивает разделение заряженных частиц и поддержание разности потенциалов.

ИСТОРИЯ

• 1902, Овертон находит липиды в составе плазматической мембраны.
• 1925, Гортер и Грендел показывают наличие двойного слоя липидов в мембране эритроцитов.
• 1935, «бутербродная» модель Даниелли и Давсона (липидный бислой между двумя слоями белков).

Накопление фактов, необъяснимых с позиции «бутербродной» мембраны (мембраны очень динамичны).

• 1962, Мюллер создает плоскую модель искусственной мембраны.
• 1957-1963, Робертсон формулирует понятие элементарная биологическая мембрана.
• 1972, создание Зингером и Николсоном жидкостно-мозаичной модели мембраны.