Клетъчна мембрана
Всяка клетка на тялото е ограничена от околната среда с клетъчна мембрана (плазмалема). Мембраната не е пасивна преграда между клетката и околната среда, а е важен орган на клетката, който осигурява относително постоянство на вътреклетъчния състав. Тя притежава избирателна проницаемост, която позволява на някои вещества да преминават през нея по-лесно, отколкото други и контролира транспорта на вещества от и към клетката. Плазмалемата осигурява взаимодействията на клетката с другите клетки.
Мембраната на някои клетки има по-специални функции – например плазмалемата на аксона на неврона провежда електрическите нервни импулси (акционните потенциали). Мембраната на нервните окончания взема участие в освобождаването на невромедиаторите (химичните молекули, които предават сигнали за връзка с други клетки). Мембраната на дендритите и сомата на невроните участва във възприемането на химичните сигнали, предавани от други неврони. Мембраната на неврона играе роля и при установяването на връзките между отделните неврони по време на ембрионалното развитие.
Клетъчната мембрана (включително и невронната) е двуслойна. Общата й дебелина е 7.5 nm.
Съставена е от белтъци (протеини) и липиди, най-често в съотношение 1:1.
Главните липиди на мембраните са фосфолипидите, които формират двоен слой. Те имат амфипатична структура – хидрофилни глави, кото са обърнати към водната среда в цитозола и извън клетката и хидрофобни, неполярни опашки, които са насочени една към друга и образуват вътрешността на мембраната. Други липиди са разположените във външния слой на мембраната гликолипиди (с въглехидратен компонент) и холестерола. При телесна температура липидите в плазмалемата са течни и могат да се движат в границите на двойния слой: около надлъжната си ос, латерално (встрани) на 2 mm за 1 s и чрез флип-флоп движения (флипази) – от единия към другия фосфолипиден слой.
Липидите на мембраната позволяват на белтъците също да се движат странично. Тази подвижност на липидите и белтъците на мембраната определят нейния флуидитет. Клетъчната мембрана трябва да има определен флуидитет, за да функционира нормално. Липидният матрикс е бариера за водноразтворимите молекули и осигурява транспорта на мастноразтворимите молекули.
Протеините (белтъците) на клетъчната мембрана са главно гликопротеини. Делят се на:
1. Интегрални белтъци – те са най-често глобуларни и представляват неразделна част от мембраната.
Трансмембранните интегрални белтъци прошиват цялата дебелина на мембраната. Изградени са от три участъка – два хидрофилни, които се подават извън мембраната във водната среда на извънклетъчната течност и на цитозола и един хидрофобен, който контактува с хидрофобния участък на фосфолипидния слой и е изграден от една или няколко алфа спирали.
Повърхностните интегрални белтъци се подават само от едната страна на мембраната и са закотвени чрез хидрофобна въглеводородна верига за единия липиден слой на мембраната.
2. Периферните белтъци са прикрепени чрез нековалентни връзки към хидрофилната част на интегралните протеини, лесно отстраними са. Според функционалното си значение мембранните белтъци на клетките се делят на 5 класа: 1) мембранни помпи, 2) мембранни канали, 3) мембранни рецептори, 4) ензими и 5) структурни белтъци.
Мембранните белтъци играят роля в междуклетъчното свързване, в разпознаването на клетките и при залавянето към цитоскелета и екстрацелуларния матрикс.
Клетъчната мембрана притежава избирателна проницаемост по отношение на транспортираните през нея вещества и по отношение на посоката на движение. Тя зависи от големината на молекулите и от наличието на електричен заряд. Избирателната проницаемост заедно с активните транспортни механизми създава разлика в съдържанието на йоните и др. вещества в екстрацелуларната течност (ЕЦТ) и интрацерлуларната течност (ИЦТ). Разликата в концентрацията на йоните и другите вещества от двете страни на мембраната създава потенциална енергия под форма на концентрационни градиенти, които са движеща сила за пасивните транспортни процеси.
Неравномерното разпределение на йоните и негативно заредените белтъци поляризира клетъчната мембрана (отрицателен заряд отвътре и положителен заряд отвън). Разликата в концентрациите на йоните (концентрационният градиент) и потенциалната разлика (електричният градиент) от двете страни на мембраната създават движеща сила за йоните през клетъчната мембрана, позната като електрохимичен градиент. Поддържането на градиентите изисква разход на метаболитна енергия (АТФ).
