Биологические мембраны. 
Биохимия

Общая характеристика

Мембранология как самостоятельная наука, изучающая строение, свойства, механизмы функционирования биологических мембран, сформировалась сравнительно недавно (1950—1970 гг.). Однако сам термин «мембрана» используется вот уже почти 150 лет для обозначения клеточной границы, служащей, с одной стороны, барьером между содержимым клетки и внешней средой, а с другой — полупроницаемой перегородкой, через которую могут проходить вода и растворенные в ней вещества. Однако мембраны представляют собой не только статически организованные поверхности раздела. Быстрое развитие биохимии мембран и прежде всего широкое исследование мембранных белков и липидов обусловили прогресс в понимании структуры и функций биологических мембран.

Биологические функции мембран

Биологическим мембранам принадлежит важная роль в структурной организации и функционировании клетки. Функции мембран чрезвычайно многообразны: структурная, транспортная, рецепторная, регуляторная, метаболическая, энергообразующая и др.

Структурная. Клеточная мембрана отделяет клетку от окружающей среды. Внутриклеточные мембраны делят клетку на компартменты, выполняющие специфические биологические функции.

Транспортная. Мембрана обеспечивает селективный транспорт веществ, т. е. является высокоизбирательным фильтром, и с ее помощью регулируется поступление внутрь клетки питательных веществ и выход наружу продуктов обмена.

Рецепторная. Интегрированные в плазматическую мембрану рецепторы участвуют в восприятии внешних сигналов, передают информацию в клетку и позволяют ей быстро отвечать на изменения, происходящие в окружающей среде.

Мембранные рецепторы также обеспечивают межклеточные контакты и формирование тканей (адгезию). Выделены специальные тканеспецифичные адгезионные белки, обеспечивающие объединение однотипных клеток в ткань. Важную роль мембранные рецепторы играют также в регуляции активности ионных каналов (электрическая возбудимость, создание мембранного потенциала).

Метаболическая. Биологические мембраны прямо или косвенно участвуют в процессах метаболических превращений веществ в клетке, поскольку большинство ферментов связано с мембранами. Липидное окружение ферментов в мембране создает определенные условия для их функционирования, накладывает ограничения на активность мембранных белков и таким образом оказывает регуляторное действие на процессы метаболизма.

Энергопреобразующая. Важнейшей функцией многих биомембран служит превращение одной формы энергии в другую. К энергопреобразующим мембранам относятся внутренняя мембрана митохондрий, цитоплазматическая мембрана бактерий, мембраны бактериальных хроматофоров, тилакоидов хлоропластов, цианобактерий и ряд других.

Таким образом, мембраны — это активные биохимические системы, играющие ключевую роль в процессах биологической регуляции и жизнедеятельности клетки и организма в целом.