Мембрана это что: МЕМБРАНА | это… Что такое МЕМБРАНА?

ЧТО ТАКОЕ МЕМБРАНА? ― Finskay.ru

Далеко не все мамы знают это. Много мифов и заблуждений…
Тема достаточно сложная, но мы постараемся рассказать максимально просто. И начнем с эксперимента:
⠀
Возьмите х/б футболку и дуньте через нее…. Да-да, дуйте, мы серьезно. Легко дуется? А теперь возьмите какую-нибудь ткань потолще — типа плащевки. Уже сложнее, да? Воздух не проходит.
⠀
Это называется воздухопроницаемость. Она зависит от размера пор в ткани. Чем больше поры, тем легче идет воздух.
Чем меньше поры, тем воздух хуже проходит. Или вообще не проходит. С другой стороны, чем больше поры, тем легче проходит влага. И чем меньше поры, тем хуже проходит влага.
⠀
Именно поэтому хлопок хорошо дышит, но быстро намокает. Именно поэтому пвх-сапоги или плащи не дышат, но отлично защищают от воды.
⠀
А теперь, смотрите:
⠀
Мембрана — это ткань, у которой поры оптимального размера. Они больше, чем молекула воздуха. И меньше, чем молекулы воды.

 Поэтому мембранная ткань дышит. Идет воздухообмен. Лишняя влага (пот, которые образуется в результате терморегуляции организма) испаряется. Поэтому мембранная ткань не промокает.
⠀
Еще один важный момент!
⠀
Мембрана мембране рознь. Поэтому и дышит, и не промокает она по-разному. Все зависит от показателей.

• ПАРОПРОНИЦАЕМОСТЬ (как ткань дышит).

Она измеряется в граммах на квадратный метр в сутки:
— 1 000 до 3 000 г/м.кв/24 ч. — это мало. Почти ничего.
— 5 000 г/м.кв/24 ч. – хорошо, подходит для активных деток.
— 10 000 и выше — превосходно. Такую ткань используют спортсмены для высокой активности. Собственно из мира спорта мембрана и перешла в повседневную одежду и обувь.

• ВОДОПРОНИЦАЕМОСТЬ измеряется в мм водяного столба.

Она, кстати, должна быть не ниже 5 000 мм. Если ниже — промокает довольно быстро. Что тут важно понимать.

Любая мембрана не является полностью водонепромокаемой (это ведь не резина).

Промокание мембраны — вопрос только времени. Но, на 2 –х часовую прогулку под дождем ее должно хватать, иначе это плохая мембрана 🙂

Чтобы идти под моросящим дождем или по слякоти — достаточно 5000 водонепроницаемости. Нет необходимости использовать дорогую мембрану с высокими показателями. Пять тысяч обеспечивают необходимый запас прочности.

А чтобы стоять в воде, например, неподвижно 2 часа — нужна совсем другая мембрана.
Зимние вещи следует выбирать с показателями 5000 — 10000 мм
⠀
Что касается ухода за мембранной тканью: 

• Стирка — лучше стирать ее специальными средствами. Вообще с каждой стиркой свойства мембраны ухудшаются. К этому надо быть готовыми. Но зато в ежедневном использовании такая обувь и одежда радует и помогает. И оно того стоит.
• Сушка — при комнатной температуре, как правило высыхает за ночь. Сушка на отопительных приборах категорически запрещена — происходит разрушение структуры мембраны.

как работает мембранная одежда и экипировка

Выбирая мембранный костюм или спортивную одежду, неизбежно сталкиваешься с мембранами. Они везде: в куртках, брюках, обуви, рюкзаках и многом другом. Бывалые покупатели уже знают, на что смотреть выбирая костюм из мембранной ткани, у новичков же разбегаются глаза, непонятные цифры и незнакомые слова плотно забивают сознание и путают.

В этой статье мы решили простым языком рассказать об особенностях мембранных тканей. В написании помогли продавцы розничных магазинов, а также рыбаки, охотники и в целом спортсмены, на своей шкуре проверившие чудесные свойства мембранной одежды.

Содержание

Что такое мембранная ткань и где она используется

Мембранная ткань или просто мембрана – особенный вид материала со сложной структурой, которая обеспечивает надёжную защиту от внешней непогоды, дождя, снега и ветра, при этом пропускает водяной пар изнутри. Получается, что материал организует вентиляцию внутри одежды, поддерживая микроклимат в стабильном и комфортном для человека состоянии. Такая терморегуляция препятствует перегреву или излишнему охлаждению организма, поддерживая человека в бодром и активном состоянии на больший срок.

Добиться подобного эффекта было сложно, зато сейчас мембранная технология используется повсеместно, от повседневной одежды и любительской экипировки, до профессиональной спецодежды и обуви. Подъём интереса к outdoor-активности и снижение болезней и травм среди рабочих за счёт хорошей защитной экипировки – одно из положительных последствий всех проведённых разработок.

Хотя мембранная одежда не имеет реальных переключателей, для корректной работы ей нужны определённые условия. Мембрана работает в двух направлениях, и если с защитой извне более или менее понятно, то вывод избыточной влаги – процесс более сложный. Для его работы нужно, чтобы температуры и уровни влажности по разные стороны мембраны различались, только так влага сможет выходить в верхний слой и испаряться. За счёт того, что экипировка создаётся изначально для аутдора, то есть для активности вне помещений, такие условия получаются сами собой. С другой стороны, при пассивном сидении в офисе чудо-ткань работать не будет, но она там и не нужна.

Характеристики мембраны

Покупая мембранный костюм, вы заметите два числа, обозначенные как характеристики. Они указываются на отдельной бирке или нашивке в формате 15/10к или 8 000/12 000. Первая обозначает водонепроницаемость, вторая – дышащие способности.

• Водонепроницаемость измеряется в мм вод. ст. – миллиметры водного столба. Число обозначает, какое давление воды ткань выдерживает без протечек. Средний городской дождь имеет давление 8 000 мм. Высококлассные мембраны имеют водонепроницаемость 15-20к и выше.
• Дышащие способности измеряются в г/м²/24ч – граммах на квадратный метр за 24 часа. Величина этого параметра обозначает количество водяного пара, которое пропускает квадратный метр материала за сутки. От «дыхания» одежды будет зависеть, насколько быстро пот будет отводиться от тела и испаряться. На эту величину принято обращать больше внимания, особенно для высокой активности. Комфортная паропроницаемость для города 6-8к.
  Высококлассные мембраны в альпинистских и горнолыжных костюмах показывают от 20к дышащих способностей.

Дальше разберёмся, от чего конкретно зависят эти параметры.

Строение мембранных материалов

Мембранная прослойка – очень тонкая для человеческого глаза. Она недостаточно прочная, поэтому никогда не является самостоятельным слоем экипировки и идёт в «склейке» с одним или несколькими другими материалами. Минимальный стандартный набор: прочная внешняя ткань с гидрофобным покрытием и мембрана, нанесённая на эту ткань. Первостепенная задача внешнего слоя – защищать микропоры от внешних угроз, пропуская к ним как можно меньше жидкости и грязи. Для лучшего эффекта внешнюю ткань часто обрабатывают  DWR-пропитками , от которых капли воды буквально отскакивают.

Есть несколько вариантов «скрепить» слои между собой:

• Ламинирование – более сложный способ, но является приоритетным за счёт прочности и долговечности. В этом случае два материала надёжно приклеиваются друг к другу, обычно с внутренней стороны на мембрану также наносится защитный слой-подкладка. Получается мембранный костюм, способный лучше справляться с экстремальными погодными условиями. Когда мы говорим о мембранной одежде и популярных брендах, её производящих, то всегда подразумеваем именно ламинаты.
• Покрытие – способ проще. В этом случае мембрана в виде жидкого раствора наносится на верхний слой, а полноценная защитная подкладка уже не требуется. Такие ткани хуже отводят пар и не так эффективны. Используются в первую очередь для повседневной одежды.

В упрощённом виде, мембранной прослойке всегда необходима внешняя защита и внутренняя прослойка, отделяющая её от тела. Разделяют три основных вида:

• Два слоя
• Два с половиной слоя
• Три слоя

Есть также экспериментальные варианты с более сложными системами слоёв, но мы остановимся на классике.

2-слойные мембранные материалы (2L)

Первый и самый классический вариант, когда мембранный костюм включает два слоя: защитный и мембранный. Был изобретён в 1970-ых годах, с тех пор не теряет популярности. На изнанку защитной ткани ламинатом наносится мембрана, но она не может напрямую контактировать с телом, слишком тонкая и быстро придёт в негодность. Для защиты используют различные мягкие свободно закреплённые подкладки из флиса, трикотажа, сетчатых тканей.

Такая конструкция применяется в утеплённой одежде, где после мембраны идёт слой утеплителя, – синтетического или натурального, – а затем приятный подклад. Для не утеплённой одежды вариант считается неподходящим, так как увеличивает общий вес.

2,5-слойные мембранные материалы (2,5L)

В этом случае на мембранный слой наносится защитное покрытие, но не сплошное, а в виде узора или точек. Изнутри появляется пупырчатое покрытие, при наличии которого не нужна подкладка. То есть вещи из такой ткани контактируют с кожей без риска испортить или засорить мембрану. Наиболее современный способ.

2,5-слойный мембранный материал используют в спортивной одежде для трекинга, велоспорта, бега, аэробики и прочей активности на природе, поскольку такая экипировка получается лёгкой и прочной.

3-слойные мембранные материалы (3L)

Самый мощный вариант, при котором к мембране приклеивается и внешний, и внутренний слой. Единый ламинированный материал, который получается в итоге, является самым долговечным из трёх вариантов, но менее гибкий и более тяжёлый. Подклад обычно трикотажный, имеет характерную сетчатую структуру. Это удобный вариант, потому что не требуется никаких дополнительных подкладок.

Тройная конструкция слоёв используется для создания сложной экипировки, к которой предъявляются самые высокие требования. Это в первую очередь альпинистская одежда и в целом вся верхняя экипировка, предназначенная для походов в горы. Костюм с трехслойной мембраной комфортен для движения и функционален.

Мембраны по принципу работы

Как оказалось, сами по себе мембранные материалы могут работать по-разному.

Поровые мембраны

Работают, основываясь на принципе различных свойств воды в разных состояниях. В жидком виде молекулы воды находятся близко друг к другу, имеют поверхностное натяжение, за счёт чего собираются в капли. В состоянии пара молекулы значительно дальше, меньше зависят друг от друга и не стремятся собраться в единое целое.

Мембрана представляет собой сплошное покрытие, усеянное микропорами. Размер пор подобран так, чтобы пропускать молекулы воды, но не пропускать целые капли. На квадратный сантиметр такой мембраны может приходиться до полутора миллионов микропор, а само покрытие нередко обладает гидрофобным эффектом – отталкивает влагу.

Трёхслойная пористая

Основная проблема пористых мембран: они быстро засоряются и требуют регулярной прочистки. Причина в том, что выделения человеческого тела содержат большое количество мельчайших молекул грязи, которые забивают микропоры. Без должного ухода эта материал перестаёт выводить влагу вовсе.

Беспоровые (гидрофильные) мембраны

Здесь принцип совершенно противоположный, а сама мембрана, в противоположность поровой, представляет сплошной гидрофильный материал – притягивает воду. Вывод пара происходит под действием диффузии: влага намеренно впитывается, молекулы воды перенаправляются наружу и двигаются внутри, пока не достигают внешнего слоя и не испаряются. Капли воды при этом всё ещё слишком велики, чтобы проникнуть в мембрану.

Трёхслойная гидрофильная

Такие мембраны нередко производят из полиуретана, что помогает сохранить водонепроницаемые свойства и снизить цену на итоговый товар. Эластичный и долговечный вариант, подходящий для самой разной экипировки, в том числе профессиональной спецодежды. Имеют более низкие показатели паропроводимости, чем поровые мембраны, поэтому не подходят для высокой активности.

Недостаток беспорового типа – для того, чтобы материал работал на отвод пара, требуется существенная разница давлений. Влажность внутри должна быть ощутимо выше, чем влажность снаружи. Экипировка с такой мембраной будет отдавать сыростью, что ощущается дискомфортно.

Комбинированные мембраны

Логичным следующим шагом в развитии мембранных тканей стало совмещение уже имеющихся технологий. Так появилась следующая конструкция: пористая с гидрофильной подкладкой. В этом случае беспоровый материал обеспечивает защиту пористого от забивания, то есть снижается необходимость частой стирки. При этом пар отводится быстрее, а общая толщина материала уменьшается.

Трёхслойная комбинированная

Недостаток метода – появляются ограничения по дышащим способностям. Хотя при условии, что мембрана в целом меньше засоряется и дольше служит, этот вариант всё же может считаться оптимальным балансом. Его используют в современных вариациях Gore-Tex.

Как выбирать мембранный костюм

Как водится, однозначный выбор в пользу конкретной мембраны сделать практически невозможно. В конечном итоге, костюм из мембранной ткани чаще выбирается по цене, а высококлассные качественные мембраны стоят больше, чем зарплата за месяц. Да и нет смысла бежать за цифрами и характеристиками, если в этом нет реальной необходимости. Так, с приходом моды на спортивный стиль, всё чаще экипировочные вещи берут для города, а зачем в городе мембранный костюм 20к/20к? Реально она не нужна, если только вы не собираетесь целый день зачем-то стоять под проливным дождём.

Также помните, что не всегда дороже – значит лучше. Покупая костюм из мембранной ткани от именитого производителя, в том числе доплачиваете за логотип бренда. Но более дешёвые модели оказываются такими же эффективными на практике. Хотя стоит признать, что годами отработанная технология Gore-Tex всегда стоит своих денег.

• Отталкивайтесь от дышащих свойств мембраны, этот показатель важнее, чем водонепроницаемость. Чем выше показатель, тем лучше, особенно если подбираете костюм из мембранной ткани для таких активных занятий, как альпинизм, горные лыжи, катание на сноуборде и прочее.
• Старайтесь не выбирать гидрофильную мембрану для занятий активным спортом — для этого лучше подойдут варианты с пористой структурой.
• Бывает, что производители не указывают характеристики мембраны, пытаясь уклониться от неизбежного сравнения с другими брендами. В этом случае почитайте о репутации производителя и всё же указанных показателях. В случае сомнений посоветуйтесь с работниками магазина.
• Не изобретайте велосипед. Если костюм из мембранной ткани предназначен для бега, то на охоту он точно не подойдёт. Бывают универсальные модели, но они зачастую не справляются с реальной непогодой. Хотя, конечно, взять штормовку для рыбалки с берега – не худшая идея, но пригодится ли вам весь потенциал такой куртки?

• Надёжность одежды зависит не только от мембраны! Учитывайте крой, функциональность, наличие карманов, стойкость ткани на разрыв и раздир, усиления. Например, для охотничьих костюмов важны не шуршащие ткани и анатомический крой коленей и локтей, иначе вам будет банально неудобно двигаться. А зимний рыбацкий костюм без усиленных коленей и защитного подклада в седалище быстро придёт в негодность.
• Производители спортивной одежды часто производят модели по атлетическим выкройкам, из-за чего люди банально не могут найти костюм из мембранной ткани по фигуре. Комфортная и точная посадка – очень важны, от них зависит и эффективность мембраны. Атлетический крой – это одежда для бега и аэробики, которая сидит плотно к телу и подходит подтянутым людям. Свободный крой – одежда для экстремальных условий, как рыбалка в открытых водоёмах или альпинистские костюмы, подходит на любое телосложение. Обычный крой – универсальный вариант, используется повсеместно, подходит на людей с обычной средней фигурой.
• На водонепроницаемость могут влиять и другие особенности одежды: DWR-пропитки, проклеенные швы, водозащищённые молнии. Для лучшей вентиляции также используются, например, молнии для сетчатой тканью в районе подмышек или бёдер.

Надеемся, статья оказалась полезной, и теперь вы разобрались, как работает мембранная ткань и мембранная одежда.

---

Хотите получать актуальную информацию об экипировке самыми первыми? Подписывайтесь на наш YouTube-канал «ЭКИПLAND»! А чтобы не пропустить скидки и акции, вступайте в группу ВКонтакте и подписывайтесь на наши Telegram.

Остались вопросы? Позвоните на единый номер 8 (800) 777-52-68, и наши менеджеры с готовностью на них ответят.
Мы всегда рады видеть вас в наших розничных магазинах, которые находятся в Москве и Санкт-Петербурге.

Магазин в Москве:
м. Пролетарская, Малая Калитниковская ул., д. 9
Телефон: +7(499)350-83-48
Режим работы: ПН-ВС с 9:00 до 21:00

Магазин в Санкт-Петербурге:
м. Технологический институт / м. Фрунзенская, ул. Егорова, 25
Телефон: +7 (812) 309-53-80
Режим работы: ПН-ВС с 9:00 до 21:00
Именно здесь представлен самый полный ассортимент экипировки для активного отдыха.

клеточная мембрана | Определение, функция и структура

молекулярный вид клеточной мембраны

Посмотреть все СМИ

Ключевые люди:

Питер Агре Родерик Маккиннон

Похожие темы:

ионный канал второй посыльный канал транзиторного рецепторного потенциала аксонный холмик внешний белок

Просмотреть все связанные материалы →

клеточная мембрана , также называемая плазматической мембраной , тонкая мембрана, окружающая каждую живую клетку, отделяющая клетку от окружающей среды. Эта клеточная мембрана (также известная как плазматическая мембрана) окружена составляющими клетки, часто большими, водорастворимыми, сильно заряженными молекулами, такими как белки, нуклеиновые кислоты, углеводы и вещества, участвующие в клеточном метаболизме. Вне клетки, в окружающей среде на водной основе, находятся токсичные для клетки ионы, кислоты и щелочи, а также питательные вещества, которые клетка должна усвоить, чтобы жить и расти. Таким образом, клеточная мембрана выполняет две функции: во-первых, быть барьером, удерживающим компоненты клетки внутри и не пропускающим нежелательные вещества, и, во-вторых, быть воротами, позволяющими транспортировать в клетку необходимые питательные вещества и выводить из клетки отходы. товары.

Клеточные мембраны состоят в основном из липидов и белков на основе жирных кислот. Мембранные липиды в основном бывают двух типов: фосфолипиды и стеролы (обычно холестерин). Оба типа липидов имеют общую определяющую характеристику — они легко растворяются в органических растворителях, — но, кроме того, они оба имеют область, которая притягивается к воде и растворяется в ней. Это «амфифильное» свойство (имеющее двойное притяжение, т. е. наличие как липидорастворимой, так и водорастворимой области) лежит в основе роли липидов как строительных блоков клеточных мембран. Мембранные белки также бывают двух основных типов. Белки одного типа, называемые внешними белками, слабо связаны ионными связями или кальциевыми мостиками с электрически заряженной фосфорильной поверхностью бислоя. Они также могут присоединяться ко второму типу белков, называемых внутренними белками. Внутренние белки, как следует из их названия, прочно встроены в бислой фосфолипидов. В целом мембраны, активно участвующие в метаболизме, содержат более высокую долю белка.

Дополнительная информация по этой теме

клетка: клеточная мембрана

Тонкая мембрана, обычно толщиной от 4 до 10 нанометров (нм; 1 нм = 10−9 метров), окружает каждую живую клетку, ограничивая…

Химическая структура клеточной мембраны делает ее удивительно гибкой, идеальной границей для быстрого роста и деления клеток. Тем не менее, мембрана также представляет собой грозный барьер, пропускающий одни растворенные вещества или растворенные вещества и блокирующий другие. Липидорастворимые молекулы и некоторые небольшие молекулы могут проникать через мембрану, но липидный бислой эффективно отталкивает множество крупных водорастворимых молекул и электрически заряженных ионов, которые клетка должна импортировать или экспортировать, чтобы жить. Транспорт этих жизненно важных веществ осуществляется определенными классами собственных белков, образующих разнообразные транспортные системы: некоторые представляют собой открытые каналы, позволяющие ионам диффундировать непосредственно в клетку; другие являются «фасилитаторами», помогающими растворенным веществам диффундировать через липидный экран; третьи представляют собой «насосы», которые проталкивают растворенные вещества через мембрану, когда они недостаточно сконцентрированы для самопроизвольной диффузии. Частицы, слишком большие для диффузии или перекачивания, часто проглатываются или выбрасываются целиком при открытии и закрытии мембраны.

При осуществлении трансмембранного движения больших молекул сама клеточная мембрана подвергается согласованным движениям, во время которых часть жидкой среды вне клетки интернализуется (эндоцитоз) или часть внутренней среды клетки экстернализуется (экзоцитоз). Эти движения включают слияние поверхностей мембран с последующим образованием интактных мембран.

Редакторы Британской энциклопедии Эта статья была недавно пересмотрена и обновлена ​​Карой Роджерс.

Клеточная мембрана. Определение и примеры

Клеточная мембрана
сущ., множественное число: клеточные мембраны
[sɛl ˈmembɹeɪn]
Определение: Наружная мембрана клетки состоит из двух слоев фосфолипидов со встроенными клетку от внешней среды, а также регулирует то, что входит и выходит из клетки

Содержание

Определение клеточной мембраны

Так же, как любое неживое тело обладает пластиковым или бумажным упаковочным материалом, который сохраняет содержимое тела интактные, по форме, защищенные и хорошо сохранившиеся клетки имеют защитный внешний слой, называемый «клеточными мембранами (КМ)» или «плазматической мембраной (ПМ)» или цитоплазматической мембраной. Будь то прокариотическая клетка или эукариотическая клетка, во всех замечено наличие клеточной мембраны.

Что такое клеточная мембрана? По сути, клеточная мембрана (или плазматическая мембрана) представляет собой ультратонкий, пластичный, динамичный, электрически заряженный и избирательно проницаемый мембранный слой, который отделяет цитоплазму от внеклеточного матрикса и помогает поддерживать структуру и функцию клетки. Это не следует путать с клеточной стенкой, которая представляет собой дополнительный слой, присутствующий за пределами клеточной мембраны, в основном у растений, бактерий и грибов.

Мембрана животной клетки представляет собой внешний слой, тогда как мембрана растительной клетки представляет собой второй слой после клеточной стенки растения. Быть избирательно проницаемая , клеточная мембрана позволяет перемещаться как растворителю, так и некоторым избранным растворенным веществам. Движение происходит по градиенту концентрации.

Здесь следует отметить, что мембрана избирательно проницаема, а не полупроницаема. Полупроницаемость означает, что мембрана пропускает растворитель только из более высокой концентрации в более низкую; никакое растворенное движение не допускается. Посмотрите на схему клеточной мембраны ниже, чтобы получить общее представление о ее положении внутри клетки.

Рисунок 1: Базовая структура клеточной мембраны (обозначена). Источник изображения: Мария Виктория Гонзага из Biology Online.

Биологическое определение:
Клеточная мембрана представляет собой мембрану, которая окружает клетку и отделяет ее от внешней среды. У животных эта мембрана является внешней оболочкой клетки, тогда как у растений, грибов и некоторых бактерий она расположена под клеточной стенкой. Хотя некоторые клетки образуют еще один слой над клеточной мембраной (называемый клеточной стенкой), другие клетки имеют клеточную мембрану как единственный защитный барьер между цитоплазмой и внешней частью клетки. Синонимы: плазматическая мембрана; клеточная мембрана; цитоплазматическая мембрана; плазмалемма.

Теперь, когда мы знаем, как определять клеточные мембраны, давайте двигаться вперед и понять, как идея структуры мембраны развивалась на протяжении многих лет.

Существуют различные модели клеточной мембраны, которые помогают нам лучше понять ее структуру, функции, роли и цели в биологической системе.

Рисунок 2: Различные модели плазматической мембраны. Изображение предоставлено: Атлас гистологии растений и животных.

1. Модель Овертона

• Появилась в 1910 году
• Первая модель, объясняющая структуру плазматической мембраны Овертон предположил, что ТЧ покрыты жирорастворимым материалом.
• Он также предположил, что неполярные растворенные вещества могут легко пересекать мембрану, а полярные растворенные вещества вообще не могут пересекать мембрану; и поэтому отбрасываются!

2. Модель Ирвинга Ленгмюра

• Появилась в 1925 году
• Первая модель, утверждающая, что клеточная мембрана состоит из монослоев
• Они состоят из одного слоя фосфоамфипатических молекул гидрофобные хвосты выступают из воды, а гидрофильные головы обращены к воде.

3. Модель Гортера и Гренделя

• Появилась в 1924 году.

4. Модель Дэвсона и Даниэлли

• Пришла в 1935 г. основные функции фосфолипидов в мембране.
• Это означало, что мембрана представляет собой сэндвич белок-липид-белок.

5. Модель Робертсона (модель единичной мембраны)

• Появился в 1950-х годах
• Он объяснил, что между фосфолипидными бислоями нет пространства.
• Также подразумевается, что толщина мембраны поддается измерению.
• Проводя эксперименты с различными типами клеток, он пришел к другому выводу, что базовая структура клеточной мембраны одинакова, поэтому он назвал свою модель «Модель единичной мембраны».

6. Модель Зингера и Николсона (модель жидкой мозаики)

• Наиболее распространенная на сегодняшний день модель мембранной конструкции.
• Появилась в 1972 году
• Определение модели жидкостной мозаики: Модель объясняет, что белки представляют собой мозаику в жидкоподобной липидной части мембраны, что указывает на то, что белки присутствуют не в слое, а в некоторых местах. прерывистым образом.
• Это объясняет, что плазматическая мембрана состоит как из липидов, так и из белков, но белки в липидах аналогичны айсбергов в море .

Рис. 3. Хронология различных моделей клеточной мембраны, предложенных для лучшего понимания структуры клеточной мембраны. Изображение предоставлено: Атлас гистологии растений и животных.

Теперь мы можем надеяться, что в вашем уме сложилась лучшая картина клеточной мембраны. Различные модели помогают нам понять, как наука и ученые по-разному интерпретируют биологические системы и как базовая концепция эволюционирует с рациональным построением моделей на протяжении многих лет…

Чтобы понять, где находится клеточная мембрана как в прокариотических, так и в эукариотических клетках, посмотрите на рисунок ниже.

Рисунок 4: Расположение плазматической мембраны можно понять, взглянув на этот рисунок.

Теперь давайте перейдем к структуре клеточной мембраны и узнаем, из каких ее компонентов состоит.

Структура клеточной мембраны

Говоря о структуре клеточной мембраны, важно знать ответ на этот вопрос, Из чего состоит клеточная мембрана? Клеточная мембрана состоит из различного количества липидов, углеводов и белков. Хотя липиды составляют основную структуру плазматической мембраны, белки и углеводы играют незаменимую роль в функционировании биологических мембран.

 

Липиды

Мембранные липиды имеют амфипатическую природу. Так из чего состоят липиды? Они состоят из гидрофильных полярных головок и гидрофобных неполярных жирнокислотных хвостов. В плазматической мембране присутствуют в основном 3 типа липидов.

Рисунок 5: Поперечное сечение клеточной мембраны для понимания присутствия различных компонентов в клеточной мембране. Источник: OpenStax.

1) Фосфолипиды – Молекулы фосфолипидов представляют собой амфипатические липиды с фосфатной группой, присоединенной ковалентной связью. Они являются наиболее распространенной формой липидов, присутствующих в клеточной мембране, и часто составляют более 50% от общего количества липидов. Они расположены в два слоя, гидрофильные концы которых контактируют с цитозолем клетки и с внеклеточной средой. Гидрофобные концы обоих слоев образуют ядро ​​клеточной мембраны. Некоторые примеры липидов глицерофосфолипиды (основной компонент) и сфингофосфолипиды (второстепенный). Итак, когда нас спрашивают, что такое фосфолипиды, мы можем сказать, что это основной тип липидов, обнаруженных в клеточных мембранах.

Рисунок 6: Гидрофильная головка и гидрофобные хвосты фосфолипида. Источник изображения: OpenStax Anatomy and Physiology — диаграмма, измененная Марией Викторией Гонзагой из Biology Online.

2) Гликолипиды – это липиды с углеводами, присоединенными гликозидной связью. Они присутствуют в незначительных количествах и составляют лишь около 2% от общего количества липидов клеточной мембраны. Однако они играют решающую роль в поддержании стабильности клеточной мембраны и в клеточном распознавании. Интересно отметить, что разные группы крови у людей определяются олигосахаридной группой гликолипидов на мембране эритроцитов. Некоторые распространенные гликолипиды глобозид, цереброзид, ганглиозид и др.

3) Стерины – Остальные липиды являются стеролами. Клеточные мембраны растений обычно содержат стеролы, а животные – холестерин. Оба они служат одинаковой цели регулирования текучести мембраны при разных температурах.

Например, хладнокровных животных содержат максимальное количество холестерина в клеточных мембранах, которые действуют как антифриз агент. Однако при высоких температурах холестерин снижает подвижность цепей жирных кислот и, следовательно, снижает текучесть и снижает проницаемость клеточной мембраны. В растениях ту же роль играют стеролы.

Фосфолипиды, образующие липидные везикулы

Во многих случаях липиды образуют везикулы, называемые липосомами . Липосомы отличаются от мицелл , так как образование липосом происходит главным образом из глицерофосфолипидов . С другой стороны, образование мицелл происходит из сфингофосфолипидов. Липосомы имеют сферическую структуру и имеют плоскую двухслойную структуру, в то время как мицеллы являются однослойными.

 

Углеводы

Мембранные углеводы в основном представлены в форме гликолипидов, гликопротеинов и протеогликанов. Углеводная часть находится в основном за пределами клеточной поверхности. Это составляет рыхлую углеводную оболочку снаружи клеточной мембраны, известную как гликокаликс .

Углеводы выполняют следующие важные функции:

• Отталкивают отрицательно заряженные частицы, поскольку некоторые углеводы сами заряжены отрицательно.
• Прикрепление к соседним клеткам за счет взаимодействия гликокаликса.
• Рецепторы клеточной поверхности. Например, Рецепторы инсулина.
• Играют роль в иммунных реакциях.

Рисунок 7: Различные углеводы плазматических мембран. Изображение предоставлено: RicHard-59, CC SA-3.0.

Белки

Белки вносят важный вклад в клеточную мембрану, которая составляет около 50% от общего объема мембраны. Существуют в основном 3 типа мембранных белков.

• Интегральные мембранные белки – Эти белки охватывают всю ширину клеточной мембраны. Они имеют 2 гидрофильных домена, которые взаимодействуют с внутриклеточной и внеклеточной средой соответственно, и 1 гидрофобный домен, который закрепляет белок в ядре клеточной мембраны.
  Примеры – Ионные каналы, протонные насосы, рецепторы, связанные с G-белком.
• Белки, заякоренные в липидах – Эти белки характеризуются ковалентным присоединением к липиду мембраны. Эти белки можно найти по обе стороны мембраны.
  Пример – G-белок
• Периферические мембранные белки – Эти белки временно взаимодействуют с мембранами. Они либо прикрепляются к интегральным мембранным белкам, либо к периферии липидного двойного слоя. После реакции белковая молекула диссоциирует, чтобы продолжить свою функцию в цитозоле.
  Пример – Гормоны, ферменты

Рисунок 8: Разнообразие мембранных белков в плазматической мембране. Изображение предоставлено: Принципы биохимии Ленингера — Супрамолекулярная архитектура мембран.

Функции клеточной мембраны

Переходя к жизненно важным ролям и функциям клеточной мембраны в биологическом функционировании клетки, мы можем расшифровать следующие пункты. Какова функция клеточной мембраны в биологическом мире?

1) Форма и структура клетки. Клеточная мембрана действует как якорь для цитоскелета.
2) Барьер и привратник клетки – Мембрана клетки защищает цитозоль от внешней среды.
3) Клеточный транспорт – регулирует молекулярный транспорт веществ через мембрану.
4) Межклеточные соединения — щелевые соединения, плотные соединения и т. д.
5) Клеточная связь и распознавание — помогают тканям работать вместе в унисон.
6) Клеточная сигнализация – содержит рецепторы и ферменты.

Итак, когда нас спросят, что делает клеточная мембрана и почему клеточная мембрана важна, мы можем повторить эти пункты.

Общие биологические реакции

Распознавание клеток является одним из способов, с помощью которых клетки общаются друг с другом. Это возможно благодаря специфическим молекулам клеточной адгезии на поверхности клетки. Примером клеточного распознавания является интегрин (LFA-1) Т-клетки, связывающийся с ICAM эндотелиальной клетки. Другой селектин (L) лимфоцита связывается с адресом (CD34) эндотелиальной клетки.

Одной из основных функций клеточной мембраны является транспорт . Клеточная мембрана участвует как в пассивном, так и в активном типах транспорта. При пассивном транспорте вещества перемещаются по градиенту концентрации. Это отличается от активного транспорта, который представляет собой тип транспорта, характеризующийся восходящим движением веществ (т.е. от низшего к высшему) и, следовательно, требующий химической энергии, т.е. АТФ. При перемещении веществ через биологическую мембрану пассивный транспорт может нуждаться или не нуждаться в помощи мембранного белка.

ПРОЧИТАЙТЕ: Движение молекул внутри клетки. Учебное пособие

Существует четыре основных типа пассивного транспорта: (1) простая диффузия, (2) облегченная диффузия, (3) фильтрация и (4) осмос. Простая и облегченная диффузия относится к суммарному движению молекул от более высокой концентрации к более низкой. Осмос относится к диффузии растворителя (обычно молекул воды) через полупроницаемую мембрану от более низкой к более высокой концентрации растворенного вещества. Фильтрация представляет собой движение молекул воды и растворенных веществ через клеточную мембрану под действием гидростатического давления, создаваемого сердечно-сосудистой системой.

Эндоцитоз — это процесс, при котором клетка получает материалы (например, белки и гормоны) извне, поглощая и сливая их со своей плазматической мембраной. Существует два основных типа эндоцитоза: фагоцитоз , что буквально означает поедание клеток, и пиноцитоз , что буквально означает выпивание клеток.

Клетка поглощает , создавая небольшую деформацию внутрь (инвагинацию), содержащую вещество, которое будет транспортироваться внутрь клетки. Затем инвагинация отщипывается от клеточной мембраны, в результате чего образуется везикула, содержащая вещество. Поскольку для эндоцитоза требуется АТФ, он считается формой активного транспорта.

Экзоцитоз процесс, при котором клетка как бы выплюнул материалов из клетки. Таким образом, экзоцитоз кажется процессом, противоположным эндоцитозу. Везикула, содержащая материал, сливается с клеточной мембраной, а затем содержимое экструдируется за пределы клетки в окружающую среду.

Биологическое значение

Структура и состав клеточной мембраны делают ее избирательно проницаемой (или полупроницаемой), что означает, что не каждое вещество может проникать в клетку или выходить из нее. Клеточная мембрана контролирует, какие вещества могут входить и выходить из клетки. Он может пропускать определенное вещество в определенное время, а затем отвергать то же самое вещество в более позднее время. Наличие поверхностных молекул (например, гликопротеинов, гликолипидов и т. д.) служит «сигнатурой» клетки. У каждой клетки есть своя «сигнатура» или «маркер», которые, как считается, функционируют при распознавании клеток или в своего рода системе клеточной идентификации. Его другие основные функции включают клеточную адгезию, проводимость ионных каналов, клеточную передачу сигналов и точку прикрепления цитоскелета (что важно для сохранения формы клетки).

Прокариоты

И прокариоты, и эукариоты обладают клеточными мембранами. Прокариоты в основном изучаются по двум категориям, а именно археям и бактериям. В отличие от эукариот, у которых есть клеточная мембрана и мембраносвязанные органеллы, у прокариот есть только одна клеточная мембрана, но нет мембраны вокруг их органелл. Кроме того, среди бактериальных прокариот появляются два типа; это грамположительные бактерии и грамотрицательные бактерии. Грамотрицательные бактерии имеют дополнительную наружную мембрану помимо клеточной мембраны.

Рисунок 9: Наружная мембрана и внутренняя мембрана плазмы у прокариот представляют собой 2 разных мембранных слоя у прокариотических бактерий. Изображение предоставлено: Джефф Даль, CC BY-SA 3.0.

Структура

Теперь давайте прольем свет на некоторые интересные структурные тонкости клеточной мембраны.

Жидкостно-мозаичная модель

Жидкостно-мозаичная модель была предоставлена ​​ SJ Singer и G. L. Nicolson . Это наиболее приемлемая модель клеточной мембраны. Эта модель описывает клеточную мембрану как двумерную жидкость, которая ограничивает латеральную диффузию компонентов мембраны. Диффузия через биологическую мембрану называется простой диффузией. Согласно ему, основная функция клеточной мембраны заключается в отделении внутреннего содержимого клетки от внешнего.

Липидный бислой

Клеточная мембрана состоит из двух слоев амфипатических мембранных фосфолипидов. Каждый слой имеет толщину в одну молекулу и охватывает всю клетку. Один конец фосфолипида содержит фосфатную группу, которая является гидрофильной частью, а другой конец фосфолипида содержит жирные кислоты, которые являются гидрофобной частью. (Под гидрофобным понимается все, что отталкивает воду; гидрофобные вещества, такие как салатное масло, также обладают водоотталкивающими свойствами).

Гидрофильные части каждого слоя отталкиваются друг от друга, а гидрофобные части каждого слоя стремятся взаимодействовать друг с другом. Следовательно, гидрофильные части взаимодействуют с внутренней и внешней стороной клетки. Ядро клеточной мембраны состоит из гидрофобных концов обоих липидных бислоев.

Такое расположение предотвращает перемещение водорастворимых веществ через клеточную мембрану. Однако жирорастворимые вещества, такие как углекислый газ, спирт, могут легко проникать через клеточную мембрану.

Мембранная полярность

Мембранная полярность — это асимметричное распределение белков в различных доменах клеточной мембраны. Например, у эпителиальных клеток базальная и латеральная поверхности идентичны по составу и активности, но резко отличаются от апикальной поверхности. Эта асимметрия может быть объяснена наличием плотных контактов вблизи апикальной поверхности, которые не допускают миграции ионных каналов и других встроенных белков с базолатеральной на апикальную поверхность.

Мембранные структуры

Существует множество мембранных структур, которые помогают в основных клеточных процессах. Они следующие:

1. Адгезия
2. Молекулярные движения, например, эндоцитоз и экзоцитоз
(На вопрос «Требуется ли эндоцитоз энергии?» Ответ ДА, в форме АТФ)
(Также, если спросить, «Требуется ли экзоцитоз энергии?»   Ответ снова ДА!)
3. Межклеточная коммуникация
4. Активность клеточных соединений
5. Передача сигнала (через кавеолы ​​и постсинаптическую плотность)
6. Клеточная подвижность и инвазия (через подосомы)
7. Взаимодействие между внеклеточным матриксом и клеткой (посредством фокальной адгезии)
8. Проницаемость барьеров через мембраны (клеточные соединения)

Рисунок 10: Подосомы представляют собой основные области, богатые актином и способствующие клеточной подвижности. Кредит изображения: Механобио.

Цитоскелет

Цитоскелет клетки простирается от клеточной мембраны до ядра. Он состоит из микрофиламентов, промежуточных филаментов и микротрубочек, которые могут расти или распадаться в зависимости от потребности клетки.

Внутриклеточные мембраны

Теперь, когда мы узнали, что прокариоты не имеют мембран вокруг своих органелл (даже вокруг ядра — отсюда название нуклеоида ), эукариотические клетки имеют мембраны вокруг своих органелл. Некоторые органеллы клетки связаны одинарной мембраной, тогда как другие связаны двойной мембраной. Митохондрии, хлоропласт и ядро ​​имеют две мембраны: одну наружную и одну внутреннюю . С другой стороны, эндоплазматический ретикулум, тельца Гольджи, пероксисомы, лизосомы и вакуоли имеют только одну мембрану.

Вариации

Соотношение и процентное содержание различных компонентов варьируются от ячейки к ячейке. Например:
· Мембрана эритроцитов: 52 % белков, 40 % липидов, 8 % углеводов
· Нейронная мембрана: 18 % белков, 73 % липидов, 9 % углеводов
· Тилакоидная мембрана: 70 % белков, 30 % липидов, 0 % Углеводы
· Нормальная клеточная мембрана растений: 40% белков, 40% липидов, 20% углеводов

Проницаемость

Клеточная мембрана избирательно проницаема и позволяет перемещаться через клеточную мембрану только определенным специфическим веществам, которые необходимы для ее выживания. Клетка делает это с помощью различных транспортных механизмов, которые могут быть как пассивными (без использования АТФ/энергии), так и активными (с использованием АТФ/энергии)

Заключение

Изучая структуру клеточной мембраны, ее функции, различия в составе и специализацию, мы можем, наконец, сделать вывод о том, какую ключевую роль она играет. Без клеточной мембраны целостность и биологическое функционирование клетки невообразимы.

Интересный факт

Стерины представляют собой тип липидов, присутствующих в клеточных мембранах живых организмов. У них есть стероидное ядро, как мы уже знаем, которое образовано «четыре слитых кольца» . Эти плоские, жесткие, амфипатические липиды не содержат жирных кислот. Что интересно, все различные типы живых организмов обладают той или иной формой стерола, такой как:
1. Холестерин (в плазматической мембране животных клеток)
2. Эргостерол (в плазматической мембране грибковых клеток) )
3. Ситостерол и Стигмастерол (в плазматической мембране растительных клеток)

Рисунок 11: Эукариотические клетки богаты стеролами, но прокариотические клетки лишены этой основной формы липидов в своей клеточной мембране. Источник: Рене Кёффель.

Интересно, что прокариотические клетки не имеют такой формы…. Они обладают « гопаноидами », но гопаноиды не имеют стероидного ядра (имеют «пять сросшихся колец» )

Даже у прокариот была замечена интересная вещь, заключающаяся в том, что плазматическая мембрана микоплазмы имеет стероловый тип. называется холестерином, который обычно находится в плазматической мембране животных клеток.

 

Попробуйте ответить на приведенный ниже тест, чтобы проверить, что вы уже узнали о клеточных мембранах.

Викторина

Выберите лучший ответ.

1. Что такое клеточная мембрана?

Биологическая мембрана, окружающая цитоплазму клетки

Биологическая мембрана, окружающая органеллы клетки

Биологическая мембрана, присутствующая у эукариот, но отсутствующая у прокариот

2.