Жидкостно-мозаичная модель мембранной структуры (По Марри и др., 1993)

Основой мембраны является липидный бислой; с ним связаны белки, либо погруженные в бислой, либо присоединенные к цитоплазматической поверхности. Интегральные мембранные белки жестко закреплены в липидном бислое. Некоторые из этих белков пронизывают бислой и называются трансмембранными, другие погружены либо в наружный, либо во внутренний слой. Белки, слабо связанные с внутренней поверхностью мембраны, называются периферическими. Многие белки и липиды несут олигосахаридные цепочки, выступающие во внешнюю среду.

Мембрану, ограничивающую цитоплазму клетки снаружи, называют цитоплазматической или плазмолеммой. Внутриклеточные мембраны формируют субклеточные структуры и обозначаются в соответствии с названиями образуемых ими структур (митохондриальные, ядерные, лизосомные мембраны, мембраны комплекса Гольджи, эндоплазматического и саркоплазматического ретикулюма и т. д.). Функции биологических мембран весьма разнообразны — формирование клеточных структур, участие в процессе генерации нервного импульса, поддержание клеточного гомеостаза, всасывание, газообмен, тканевое дыхание и т. д.

В состав мембран входят липиды, белки и углеводы (Рис. 1.). Содержание липидов в различных мембранах широко колеблется — от 25% до 75% по массе. Важнейшей характеристикой липидов является амфифильность, т. е. проявление одновременно гидрофильных и гидрофобных свойств. Белковая составляющая мембран — это разнообразные белки с молекулярным весом от 25 000 до 230 000. В связи с разной степенью гидрофобности, молекулы белков либо частично погружены в слой липидов, либо полностью, т. е. пронизывают последние насквозь. В плазматической мембране насчитывается до ста различных белков: транспортные белки, ферменты, структурообразующие белки, белки-рецепторы для определенных молекул. Каждая мембрана характеризуется своим набором белков и, следовательно, своими особыми свойствами, в том числе и иммунными. Углеводы в мембране составляют около 10% массы, они представлены гликопротеидами и гликолипидами. Толщина биологических мембран около 10 нм.

Мембранные компоненты — белки и липиды обладают свойством подвижности в пределах мембраны. Так, некоторые белковые молекулы обладают способностью к вращательному и латеральному движению, обнаружена их вертикальная подвижность. Этими свойствами обладают не все мембранные белки. Часто они формируют малоподвижные плотноупакованные и строго ориентированные системы. Подвижностью обладают и липиды. Таким образом, клеточная мембрана обладает свойством структурной мозаичности, следствием чего является мозаичность функциональная. Кроме того, мембраны обладают свойством трансмембранной асимметрии, причем эта асимметричность, как правило, более или менее локальна. Это связано с особенностями локализации углеводов, белков и фосфолипидов на наружной и внутренней поверхности мембраны.

Одна из основных функций клеточной мембраны — перенос веществ внутрь клетки и из клетки в межклеточную среду.