Клеточная мембрана. Строение и функции. Типы межклеточных соединений.

• Клеточная мембрана (плазмолемма) построена по жидкостно-мозаичной модели: липидный бислой (фосфолипиды, холестерол), интегральные и периферические белки, углеводы гликокаликса.
• Функции: барьерная, транспортная (пассивный, активный, эндо/экзоцитоз), рецепторная, ферментативная, адгезивная, маркировочная.
• Типы межклеточных соединений: простое прилежание, плотные (замыкающие), сцепляющие (опоясывающая десмосома, точечная десмосома, полудесмосома), щелевые (нексусы).

Клеточная мембрана (плазмолемма, цитолемма) — это наружная биологическая мембрана, которая отграничивает цитоплазму клетки от внешней среды.

Строение и химический состав:

Основой строения всех биологических мембран является жидкостно-мозаичная модель (модель Сингера-Николсона).

Липидный бислой (двойной слой): Основу мембраны составляют фосфолипиды, которые являются амфифильными молекулами. Их гидрофильные "головки" обращены наружу (в сторону цитоплазмы и во внешнюю среду), а гидрофобные "хвосты" погружены внутрь, образуя сплошной барьер для водорастворимых веществ. В состав мембран также входит холестерол, который регулирует "текучесть" (вязкость) липидного бислоя.

Белки: "Мозаично" встроены в липидный бислой. Они определяют большинство специфических функций мембраны.

• Интегральные (трансмембранные): Полностью пронизывают липидный бислой. Выполняют функции каналов, насосов, переносчиков, рецепторов.
• Периферические: Связаны с поверхностью мембраны (внутренней или наружной), не проникая в ее гидрофобную часть. Часто являются ферментами или компонентами цитоскелета.

Углеводы (олигосахариды): Присутствуют только на наружной поверхности плазмолеммы, образуя гликокаликс. Они ковалентно связаны с белками (гликопротеины) или липидами (гликолипиды).

Функции клеточной мембраны:

• Барьерная (разграничительная): Изолируют содержимое клетки и ее органелл от окружающей среды, создавая компартменты.
• Транспортная: Обеспечивают избирательный транспорт веществ в клетку и из нее (пассивный транспорт, активный транспорт, эндо- и экзоцитоз).
• Пассивный транспорт: простая диффузия, облегченная диффузия, осмос (не требует затрат энергии).
• Активный транспорт: с помощью белков-насосов (например, Na+/K+-насос), требует затрат АТФ.
• Эндоцитоз (фагоцитоз, пиноцитоз) и экзоцитоз: транспорт макромолекул и крупных частиц с помощью мембранных пузырьков.
• Рецепторная: Воспринимают сигналы из внешней среды благодаря встроенным белкам-рецепторам.
• Ферментативная: Содержат ферментные системы, катализирующие реакции на поверхности мембран (например, в митохондриях, ЭПС).
• Адгезивная (соединительная) и формообразующая: Участвует в соединении клеток между собой и с межклеточным веществом, а также в поддержании формы клетки благодаря связям с цитоскелетом.
• Маркировочная: Гликокаликс обеспечивает уникальность клетки и участвует в процессах клеточного распознавания (например, взаимодействие "свой-чужой").

Типы межклеточных соединений (контактов):

Межклеточные соединения — это специализированные участки плазмолемм соседних клеток, обеспечивающие их механическую связь и/или взаимодействие.

Простое соединение (простое прилежание): Мембраны соседних клеток сближены на расстояние 15–20 нм, без специализированных структур. Обеспечивает адгезию за счет сил межмолекулярного взаимодействия.

Замыкающие (плотные) контакты (Zonula occludens): Мембраны клеток очень плотно сближаются и "сшиваются" линиями интегральных белков (клаудинов, окклюдинов). Этот контакт образует поясок вокруг апикальной части клетки. Функция — создание барьера, препятствующего диффузии веществ через межклеточное пространство (например, в эпителии кишечника, почечных канальцев).

Сцепляющие (адгезивные, якорные) контакты: Обеспечивают прочную механическую связь.

• Опоясывающая десмосома (адгезивный поясок, Zonula adherens): Образует поясок вокруг клетки, под замыкающим контактом. Межклеточное пространство (20–30 нм) заполнено гликопротеинами (кадгеринами). С цитоплазматической стороны к мембране прикрепляются актиновые микрофиламенты.
• Точечная десмосома (Macula adherens): Имеет вид "заклепки". Обеспечивает очень прочную точечную связь. К цитоплазматическим пластинкам (из белков плакоглобинов, десмоплакинов) прикрепляются пучки промежуточных филаментов (кератиновых в эпителии), которые образуют каркас внутри клетки.
• Полудесмосома: Связывает базальную поверхность эпителиальной клетки с базальной мембраной.

Коммуникационные (щелевые) контакты (Нексусы, Gap junctions): Обеспечивают прямую передачу ионов и малых молекул между цитоплазмами соседних клеток. Состоят из множества белковых каналов (коннексонов), каждый из которых пронизывает мембраны обеих клеток. Важны для электрического и метаболического сопряжения клеток (например, в сердечной мышце, гладких мышцах).