Тело человека №49, страница 20

ЭНЦИКЛОПЕДИЯ МЕДИЦИНЫ

ФИЗИОЛОГИЯ

Функции белков клеточной мембраны

Белки в составе цитоплазматической мембраны играют важную роль в выполнении функций клетки. Они пронизывают мембрану, соединяя внутриклеточную и внешнюю среды и обеспечивая химическое взаимодействие клеток между собой.

Белки клеточной мембраны ответственны за большинство функций, выполняемых клеткой. Их можно разделить на две группы.

■ Интегральные белки - лишь некоторые белки выходят на поверхность мембраны только с одной стороны, подавляющее большинство остальных пронизывают всю ее толщу и таким образом контактируют как с внутриклеточной, так и с внешней средой. Такие трансмембранные белки обеспечивают транспорт веществ в клетку и из клетки посредством создания щели в мембране либо путем физического переноса через нее молекул некоторых веществ. Интегральные белки также образуют своеобразные центры связывания для химических веществ, выделяемых другими клетками; это позволяет клеткам, в том числе нейронам (нервным клеткам), взаимодействовать между собой.

■ Периферические белки - не входят в состав фосфолипидного бислоя. Обычно они прикреплены к внутреннему полюсу интегральных протеинов. Эти белки могут выполнять функции ферментов, ускоряющих химические реакции внутри клетки, либо участвовать в процессе изменения формы клетки, например, во время ее деления.

Почему фосфолипиды так важны?

ФОСФОЛИПИДЫ и ВОДА

Вода способна взаимодействовать и с другими полярными молекулами, например с глюкозой (поэтому глюкоза водорастворима). Однако неполярные молекулы, в частности молекулы жира, в воде не растворяются.

Фосфолипиды являются идеальными структурными элементами для образования клеточной мембраны, которая служит главным образом для разделения внутриклеточной и внеклеточной сред, благодаря исключительным свойствам их химического строения. Молекула фосфолипида состоит из фосфорсодержащей гидрофильной «головки», от которой отходит гидрофобный «хвост». Это означает, что при смешивании фосфолипидов с водой гидрофильные части молекул взаимодействуют с ней, а гидрофобные этого контакта избегают. По этой причине вода может проникнуть в клетку только через специальную «щель», образованную интегральным белком.

Функции белков клеточной мембраны

А На наружном полюсе некоторых белков образуется «центр связывания» (А) для химических веществ, выделяемых другими клетками.

А Внутренний полюс некоторых белков выступает в роли фермента, ускоряющего реакции, протекающие внутри клетки.

А Транспортные белки проникают сквозь всю толщу клеточной мембраны, создавая в ней щели для прохода веществ как внутрь клетки, так и наружу.

А Внутренний остов клетки (цитоскелет - показан красными линиями) прикрепляется к внутренней поверхности мембранных белков,

▲ Некоторые гликопротеины (молекулы белка, связанные с углеводами) выполняют специфическую функцию «опознавательного знака» (В).

А Мембранные белки рядом расположенных клеток контактируют между собой, обеспечивая разные виды межклеточных взаимодействий.

А Молекула воды состоит из отрицательно заряженного атома кислорода (показан красным цветом) и двух положительно заряженных атомов водорода (показаны синим цветом). Поскольку фосфолипид-ные «хвосты» неполярны, клеточная мембрана непроницаема для воды.

Ш1 |1ЙЙ& Тшмшшг ШШШШ

Клеточная мембрана

МОЛЕКУЛЫ ВОДЫ

Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода (химическая формула воды - Н₂0). Хотя молекула воды в целом не имеет никакого электрического заряда (то есть электрически нейтральна), атом кислорода на одном конце молекулы несет отрицательный заряд, а два атома водорода на другом конце - положительный.

Молекулу воды называют полярной, так как она, подобно магниту, имеет два электрических полюса. Это приводит к электромагнитному взаимодействию молекул воды между собой: отрицательно заряженный атом кислорода притягивается к положительно заряженным атомам водорода соседней молекулы воды. Однако с ростом температуры тепловая энергия молекул может превышать силу межмолекулярного взаимодействия. Соотношение этих сил определяет агрегатное состояние воды - лед, вода или пар.