Плазматична мембрана приховані межі
Життєдіяльність клітини стає можливою лише тому, що різні ферменти та речовини не змішуються, а клітина становить цілісність. Все це стає можливим лише завдяки різноманітним мембранам. А клітина загалом відмежована від інших особливою структурою під назвою «цитоплазматична мембрана».
Чи видно її у світловому мікроскопі? Відповідь негативна, так, ми бачимо межі, але сама мембрана – надто тонка структура. Іноді ми бачимо навіть межі клітин, наприклад, коли розглядаємо у світловому мікроскопі клітини печінки. Хоча чому тоді ми в інших випадках бачимо межі клітин, чи це не мембрани?
Насправді, це надмембранні шари з вуглеводів, які знаходяться між клітинами. Вони поглинають барвник, тому при успішному розрізі можна подумати, що це і є плазматична мембрана.
В експериментах було встановлено, що клітини, занурені в розчини з різним осмотичним тиском, набухають або зморщуються, а отже, вони оточені мембраною, яка характеризується вибірковою проникністю.
Також було виявлено, що клітинна мембрана добре проникна, якщо до неї намагаються проникнути речовини, розчинні у ліпідах. У класичній концепції гідрофілні кінці молекул мембрани вважалися зверненими назовні, а гідрофобні – усередину. Електронна мікроскопія ж довела, що справа набагато складніша. Зокрема, на електронних фото видно, що щільними стають зовнішні шари, а не внутрішні, тобто ліпідні шари розташовані по краях.
Плазматична мембрана завдяки своєму устрою непроникна для макромолекул, тому білки цитоплазми не здатні виходити з клітин через неї. Білки, перебуваючи в клітці, створюють осмотичний тиск, завдякичому необхідна кількість води потрапляє усередину клітини. Однак цей процес не нескінченний, тому що в тканинній рідині зовні також є інші речовини, які врівноважують осмотичний тиск.
Щоб різниця потенціалів залишалася стабільною, плазматична мембрана повинна мати діелектричні властивості. Це також наводило вчених на думку, що в мембрані багато ліпідів, які й мають діелектричні властивості. Неохоче розкривала свої властивості плазматична мембрана.
Будова та функції її пов'язані, наприклад, здатність підтримувати незвичайну різницю концентрацій іонів калію та натрію пов'язана з особливим механізмом у мембрані – натрієво-калієвим насосом. Перенесення іонів при цьому здійснює особливий фермент, який працює на енергії клітини, цей процес для неї витратний. Клітці доводиться платити за баланс. Також вимагають «вкладень» та перенесення глюкози, жирних кислот, амінокислот.
Цікавою властивістю клітинної мембрани також є її асиметричність, тобто внутрішня і зовнішня поверхні неоднакові, хоча спочатку дослідники на підставі даних електронної мікроскопії вважали саме так. Усі вуглеводомісткі частини глікопротеїдних молекул виступають за зовнішню поверхню мембрани та беруть участь у формуванні надліпідного шару. Зовнішня поверхня клітини також містить спеціальні молекули, звані рецепторами, вони впливають з певними молекулами зовнішнього середовища. Так регулюється активність клітини, її можна стимулювати чи придушувати залежно потреб організму. А у внутрішній половині мембрани міститься багато холестерину.
Біохімічні дослідження клітинної мембрани довели, що білки внутрішньої та зовнішньої мембрани неідентичні, а різні фосфоліпіди у складі цих двох поверхонь теждуже різноманітні. Деякі з цих особливостей можна побачити за допомогою електронного мікроскопа.
Як бачите, елементарна мембрана не така проста, а щоб розуміти всі процеси, що відбуваються, вченим довелося побудувати і відкинути багато гіпотез.