Клеточная мембрана

Каждая клетка — и бактерия, и яйцо страуса (а желток — это одна клетка, очень большая) — окружена внешней оболочкой, называемой цитоплазматической мембраной. Внешняя преграда и аналогичные мембраны внутри клетки состоят из двойного слоя жиров, или липидов (от греч. λίπος; — жир).

У первых клеточных биологов не было оборудования, позволявшего разглядеть цитоплазматическую мембрану. И они были убеждены, что все живые клетки ограничены стенками. Они действительно есть у клеток растений и грибов (и бактерий), но это дополнительные внешние структуры, обеспечивающие прочность и защиту. Клетки животных стенок не имеют. Внутреннее пространство любой клетки, крошечная камера, где происходит метаболизм, защищено мембраной. Ее открыли в конце XIX в. Тогда же обнаружили, что она полупроницаемая. Другими словами, она пропускает, например, воду, но сопротивляется некоторым другим веществам. В 1925 г. выяснилось, что эта примечательная структура состоит из двойного слоя липидов. Этим термином обозначаются жиры и жироподобные вещества.

Мембраны не только ограждают жидкую среду клетки, но и хранят химические вещества, которые нельзя смешивать со всеми прочими. Они содержатся внутри пузырьков, или везикул. Они могут «сливаться» с цитоплазматической мембраной, чтобы освободить содержимое. Жиры переносятся кровью в форме более простых по строению мицелл.

Билипидный слой

Молекулы липидов чем-то напоминают медуз. От глицеролового «тела» отходят три цепочки жирных кислот. К глицеролу в составе липидов мембраны прикреплен фосфат, или соль фосфорной кислоты, который делает вещество гидрофильным, то есть способным взаимодействовать с водой.

Жирные кислоты гидрофобны: они отталкивают воду и не растворяются в ней. Сочетание этих двух свойств создает вокруг клетки прочный барьер толщиной примерно в семь нанометров. Липиды формируют двойную прослойку между верхним и нижним слоями глицерола. Внутри клетки глицерол смешивается с жидкостью цитоплазмы, снаружи — с прочими жидкостями. Внутреннюю область мембраны формируют жирные кислоты, которые смешиваются друг с другом, но не пропускают внутрь воду.

Еще сложнее

Современные биологи описывают клеточную мембрану как избирательно проницаемую. Липидосвязанные белки действуют как поры и обеспечивают доступ к клетке и вовне определенных химических веществ. Разница в размерах между бактериями и другими клетками также обусловлена составом клеточной мембраны. Мембраны эукариотов содержат холестерин: он добавляет им прочности и позволяет формировать более крупные клетки, чем бактериальные. Сегодня мы справедливо считаем холестерин причиной некоторых заболеваний, но без него мы бы никогда не перешагнули в развитии микробов.