ГЛАВА 10. Введение в проблему биологических мембран
Обратимся теперь к биологическим мембранам, которые представляют собой высокоорганизованные структуры, построенные главным образом из белков и липидов. Мембраны играют жизненно важную роль. Они отделяют клетки от окружающей среды, тем самым обусловливая их индивидуальность. Однако мембраны - это отнюдь не глухая преграда, а барьер с высокоизбирательной проницаемостью, в котором имеются специфические молекулярные насосы и каналы. Эти транспортные системы регулируют молекулярный и ионный состав внутриклеточной среды. В клетках эукариот имеются еще и внутренние мембраны, отграничивающие органеллы, например митохондрии, хлоропласты, лизосомы. Функциональная специализация в процессе эволюции была тесно связана с формированием таких обособленных внутриклеточных участков, называемых обычно компартментами, или отсеками.
Мембраны регулируют также обмен информацией между клетками и средой. В частности, они несут специфические рецепторы, воспринимающие внешние стимулы. Движение бактерий к источнику пищи, ответ клетки-мишени на гормон (например, инсулин), восприятие света - все это примеры процессов, где в качестве первичного акта происходит распознавание сигнала специфическим рецептором на мембране. В свою очередь и некоторые мембраны сами способны генерировать сигнал - химический или электрический. Все это свидетельствует о том/что мембраны играют центральную роль в системе биологической коммуникации.
Два самых важных процесса превращения энергии в биологических системах протекают в мембранных системах, содержащих высокоупорядоченные наборы ферментов и других белков. Так, фотосинтез, т. е. процесс превращения света в энергию химической связи, происходит во внутренних мембранах хлоропластов (рис. 10.2), тогда как окислительное фосфорилирование, в ходе которого за счет окисления органических субстратов образуется аденозинтрифосфат
Рис. 10.1. Препарат плазматических мембран эритроцитов под электронным микроскопом. (Печатается с любезного разрешения д-ра V. Marchesi.)
Рис. 10.2. Фотосинтезирующие комплексы тилакоидных мембран хлоропластов превращают свет в энергию химических связей. (Печатается с любезного разрешения д-ра М. Ledbetter. Ledbetter М.С., Porter K.R. Introduction to the Fine Structure of Plant Cells, Springer-Verlag, 1970.)
(ATP), протекает во внутренних мембранах митохондрий. В последующих главах мы подробно рассмотрим эти, а также некоторые другие мембранные процессы. Настоящая глава посвящена некоторым наиболее важным свойствам, общим для большинства биологических мембран.
