11. Структура и функция мембран растительной клетки. Проницаемость мембран.

Ответ. Основой организации любой клети являются мембраны. Эти пограничные структуры покрывают протопласт в целом (плазмалемма), окружают вакуоль (тонопласт), ограничивают все органеллы, за исключением рибосом н микротрубочек. Мембраны обеспечивают в клетке принцип компартментации - клетка оказывается поделенной на зоны, каждая из которых играет свою роль в жизни клетки. Поверхностное положение в мембране занимают белки. Основой мембраны являются амфипатические липиды. Их организация в бимолекулярный слой объясняется физико-химическими свойствами самих молекул. В результате возникает внутренняя гидрофобная зона - полужидкий матрикс, обладающий высокими изолирующими свойствами в отношении гидрофильной среды. Стабильность этого слоя увеличивается присутствующими в нем неполярными молекулами жиров. Помимо бислоя липиды в мембране организованы в глобулярные структуры - липидные мицеллы, внутренняя часть которых образована гидрофобными остатками жирных кислот, а наружная - гидрофильными компонентами амфипатических липидов. Мицеллы уменьшают стабильность мембраны, но дают ей возможность изменять конфигурацию. Кроме того, вокруг периферической гидрофильной зоны липидных мицелл возникают гид­ратные оболочки, облегчающие движение воды и растворенных в ней молекул. Мембраны - это пограничные структуры, обеспечивающие диалектическое единство разделения и связи клеточных компонентов (интегральная функция). Через мембраны происходит обмен веществ, энергии и информации между клеткой и окружающей средой, поддерживается гомеостаз - постоянство среды в каждом компартменте клетки (барьерная, транспортная функция). Мембраны связаны с важнейшими биохимическими процессами, так как в них локализованы ферменты - осуществляющие синтез, гидролиз, окисление, перенос и т. д. (каталитическая, биосинтетическая функция). На мембранах хлоропластов и митохондрий происходят процессы биоэнергетики (фотосинтетическое и окислительное фосфорилирование), снабжающие клетку энергией (энергетическая функция). Мембраны выполняют рецепторную функцию, воспринимая внешние раздражения и передавая сигналы о них организму в целом. Все известные механизмы, обеспечивающие передвижение атомов, ионов или молекул между клеткой и средой, можно разделить на 2 категории: пассивный и активный транспорт. К первой относятся процессы, про­исходящие по законам физики и химии. Направление движения молекул и ионов в этом случае определяется градиентами, существующими между клеткой и окружающей ее средой. Живая клетка не затрачивает на транспорт веществ собственной энергии. Такой тип транспорта называется пассивным. Пассивный транспорт - это движение веществ по физико-химическим градиентам без затраты клеткой метаболической энергии - происходит как в живой, так и в неживой природе. Пассивно вещества могут диффундировать: через липидную фазу (растворимые в жирах), по промежуткам между липидами, с помощью липофильных переносчиков, по специальным каналам (гидрофильные вещества), под влиянием МП (электрофорез). Если объемы с различными концентрациями не сообщаются, а разделены перегородкой, проницаемой для растворителя, но непроницаемой для растворенного вещества, то выравнивание концентраций будет происходить лишь за счет перемещения молекул растворителя. Такие перегородки называют полупроницаемыми, а движение частиц через них - осмосом. Другая категория процессов транспорта веществ - активный транспорт - присуща только живым организмам, которые способны осуществлять передвижение молекул и ионов против физико-химических градиентов. Для этого клетке необходимо затратить часть выработанной ею энергии, запасенной чаще всего в молекулах АТФ. Энергетические затраты клетки на активный транспорт веществ очень велики - они могут достигать 40 % всей энергии дыхания. Движение ионов через мембраны связывают со специфическими молекулами-переносчиками - ионофорами.