Строение и функции плазмолеммы (цитолеммы)
Плазмолемма — оболочка животной клетки, ограничивающая ее внутреннюю среду и обеспечивающая взаимодействие клетки с внеклеточной средой.
Плазмолемма имеет толщину около 10 нм, и состоит на 40 % из липидов, на 5-10 % из углеводов (в составе гликокаликса), и на 50-55 % из белков.
Функции плазмолеммы:
-
разграничивающая (барьерная);
-
рецепторная или антигенная;
-
транспортная;
-
образование межклеточных контактов.
Основу строения плазмолеммы составляет:
-
двойной слой липидных молекул (билипидная мембрана), в которую местами включены молекулы белков;
-
надмембранный слой — гликокаликс, структурно связанный с белками и липидами билипидной мембраны;
-
в некоторых клетках имеется подмембранный слой.
Строение билипидной мембраны
Каждый монослой ее образован в основном молекулами фосфолипидов и, частично, холестерина. При этом в каждой липидной молекуле различают две части:
-
гидрофильную головку;
-
гидрофобные хвосты.
Гидрофобные хвосты липидных молекул связываются друг с другом и образуют билипидный слой. Гидрофильные головки билипидного слоя соприкасаются с внешней или внутренней средой. Билипидная мембрана, а точнее ее глубокий гидрофобный слой, выполняет барьерную функцию, препятствуя проникновению воды и растворенных в ней веществ, а также крупных молекул и частиц.
На электроннограмме в плазмолемме четко определяются три слоя:
-
наружный (электронноплотный);
-
внутренний (электронноплотный);
-
промежуточный (с низкой электронной плотностью).
Белковые молекулы встроены в билипидный слой мембраны локально и не образуют сплошного слоя.
По локализации в мембране белки подразделяются на:
-
интегральные (пронизывают всю толщу билипидного слоя);
-
полуинтегральные, включающиеся только в монослой липидов (наружный или внутренний);
-
прилежащие к мембране, но не встроенные в нее.
По выполняемой функции белки плазмолеммы подразделяются на:
-
структурные белки;
-
транспортные белки;
-
рецепторные белки;
-
ферментные.
Находящиеся на внешней поверхности плазмолеммы белки, в также гидрофильные головки липидов обычно связаны цепочками углеводов и образуют сложные полимерные молекулы гликопротеиды и гликолипиды. Именно эти макромолекулы и составляют надмембранный слой — гликокаликс. В неделящейся клетке имеется подмембранный слой, образованный микротрубочками и микрофиламентами.
Значительная часть поверхностных гликопротеидов и гликолипидов выполняют в норме рецепторные функции, воспринимают гормоны и другие биологически активные вещества. Такие клеточные рецепторы передают воспринимаемые сигналы на внутриклеточные ферментные системы, усиливая или угнетая обмен веществ, и тем самым оказывают влияние на функции клеток. Клеточные рецепторы, а возможно и другие мембранные белки, благодаря своей химической и пространственной специфичности, придают специфичность данному типу клеток данного организма и составляют трансплантационные антигены или антигены гистосовместимости.
Помимо барьерной функции, предохраняющей внутреннюю среду клетки, плазмолемма выполняет транспортные функции, обеспечивающие обмен клетки с окружающей средой.
Различают следующие способы транспорта веществ:
-
пассивный транспорт — способ диффузии веществ через плазмолемму (ионов, некоторых низкомолекулярных веществ) без затраты энергии;
-
активный транспорт веществ с помощью белков-переносчиков с затратой энергии (аминокислот, нуклеотидов и других);
-
везикулярный транспорт через посредство везикул (пузырьков), который подразделяется на эндоцитоз — транспорт веществ в клетку, и экзоцитоз — транспорт веществ из клетки.
В свою очередь эндоцитоз подразделяется на:
-
фагоцитоз — захват и перемещение в клетку крупных частиц (клеток или фрагментов, бактерий, макромолекул и так далее);
-
пиноцитоз — перенос воды и небольших молекул.
Процесс фагоцитоза подразделяется на несколько фаз:
-
адгезия (прилипание) объекта к цитолемме фагоцитирующей клетки;
-
поглощение объекта путем образования вначале углубления (инвагинации), а затем и образования пузырьков — фагосомы и передвижения ее в гиалоплазму.