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. В крови плохо растворимые липиды переносятся главным образом в составе липопротеинов, а пищевые жиры после всасывания — также в составе хиломикронов.

Билипидный слой

Молекулы липидов чем-то напоминают медуз. Основу мембраны составляют фосфолипиды: у типичной молекулы есть гидрофильная «головка» с фосфатной группой и два гидрофобных углеводородных «хвоста». Они самопроизвольно образуют двойной слой в водной среде.

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. В двойном слое гидрофильные головки обращены к водной среде с обеих сторон мембраны, а гидрофобные хвосты — друг к другу. Вода и многие другие вещества проходят через мембрану в зависимости от их свойств и наличия специальных белковых каналов и переносчиков.

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. Размер клетки определяется множеством факторов и не объясняется наличием холестерина в мембране. Холестерин особенно характерен для мембран животных клеток и регулирует их текучесть и стабильность; у грибов преобладает эргостерол, а у растений — другие стерины. Сам холестерин необходим организму, а риск сердечно-сосудистых заболеваний связан с нарушениями обмена липопротеинов, а не с самим фактом его существования.