Поміркуйте

Чому основу клітинних мембран складають саме ліпіди?

Згадайте

• Які органічні речовини входять до складу клітинних мембран?

• Які функції в мембранах виконують вуглеводи?

Клітинні мембрани

Клітинні мембрани — це структури, які оточують клітину й формують усередині неї низку органел. Це так звані мембранні органели: ядро, мітохондрії, вакуолі тощо. Мембрани утворюються двома шарами ліпідів, між якими розташовані молекули білків (мал. 10.1). Білки й ліпіди мембран часто поєднуються з молекулами вуглеводів, утворюючи глі-копротеїди і гліколіпіди. Унаслідок рідиноподібності ліпідів, із яких складається мембрана, занурені в ліпідний шар протеїни є досить рухливими. Тому модель, котра описує будову мембрани, називають рідинно-мозаїчною.

Функції мембран

Мембрани — це бар’єри з вибірковою проникністю, які регулюють обмін речовин між клітиною й навколишнім середовищем, а також між окремими компонентами всередині клітини. Бар’єрні функції мембран виконують насамперед ліпіди. Саме вони утворюють основу біологічної мембрани.

Рецепторну функцію виконує глікокалікс на зовнішній поверхні мембрани, який формується вуглеводними компонентами глікопротеїдів і гліколіпідів. Глікокалікс забезпечує взаємодію клітини з міжклітинним середовищем та комунікацію з іншими клітинами.

Мембрани відіграють важливу роль в обміні речовин між клітиною та навколишнім середовищем і передають сигнали із зовнішнього середовища всередину клітин.

Мембрани виконують також структурну, захисну й ферментативну функції. Вони надають клітинам певної форми, захищають їх від пошкоджень і об’єднують окремі клітини тканин в одне ціле. Ферменти, які розташовуються на поверхні мембран, забезпечують виконання ферментативної функції, як-от під час травлення в кишечнику людини.

Транспорт речовин через мембрани

Транспортна функція мембран є надзвичайно важливою для життєдіяльності клітини. Найбільше значення для її здійснення мають білки. Вони можуть утворювати в мембрані наскрізні канали або транспортувати деякі речовини, тимчасово поєднуючись із ними.

Транспортування речовин через мембрану може відбуватися або без витрат енергії клітинами (пасивний транспорт), або з витратами (активний транспорт) (мал. 10.2). Пасивний транспорт здійснюється із зони з високою концентрацією

речовини в зону з її низькою концентрацією. А активний транспорт, навпаки, із зони з низькою концентрацією в зону з високою концентрацією.

Через мембрану транспортуються як великі, так і малі молекули речовин. Переміщення малих молекул відбувається за допомогою простої дифузії, полегшеної дифузії, активного транспорту, а великих — завдяки ектоцитозу (мембранного транспорту із клітини) та ендоцитозу (мембранного транспорту до клітини).

Пасивний та активний транспорт

Шляхом простої дифузії здійснюється пасивний транспорт кисню та вуглекислого

газу через ліпідний двошар мембрани, а також йонів натрію, калію, хлору та кальцію через спеціальні канали всередині мембранних білків.

Молекули води також транспортуються пасивно через спеціальні білкові канали в мембрані, які називаються аквапоринами. Пасивний транспорт йонів і малих органічних молекул (глюкози, амінокислот) відбувається шляхом полегшеної дифузії за допомогою білків-переносників.

Активний транспорт йонів та малих органічних молекул також забезпечується біл-ками-переносниками. Проте великі органічні молекули та йони транспортуються через мембрану активно шляхом ендо- чи екзоцитозу.

Ключова ідея

Клітинні мембрани — це структури, які оточують клітину й формують усередині неї низку органел. До їхнього складу входять ліпіди, білки й вуглеводи. Ліпіди утворюють подвійний шар. У кожному із шарів гідрофільні частини ліпідних молекул орієнтовані назовні, а гідрофобні — усередину. Склад зовнішнього і внутрішнього шарів ліпідів може відрізнятися. Основними функціями мембран є бар'єрна, транспортна й рецепторна.

Перевірте свої знання

1. Що таке мембрана? Які об'єкти вона оточує? 2. Яку будову має клітинна мембрана? 3. Які речовини входять до складу мембран? 4. Які функції виконують клітинні мембрани? 5. Чому деякі речовини не можуть проникати через мембрану шляхом простої дифузії? 6*. Які властивості фосфоліпідів зумовили те, що вони стали основою клітинних мембран? 7*. Чому для різних речовин клітини використовують різні механізми їх транспорту через мембрану?

Це матеріал з підручника "Біологія 9 клас Задорожний" (поглиблений рівень)