Клітинні мембрани і мембрани плазми

Типова структура клітинної мембрани складається з фосфоліпідного бішару між двома білковими шарами, розташованими на рівні поверхонь поділу між внутрішньою та зовнішньою фазами клітини. Ліпідний шар бімолекулярний, полярні групи звернені до білкового шару, тоді як аполярні групи звернені один до одного з функцією ізоляції.
Клітинні мембрани, їх товщина всього 90 А, не видно під мікроскопом, що пропускає світло. До появи електронної мікроскопії цитологи припустили, що клітина оточена невидимою плівкою, тому що, якщо цю гіпотетичну плівку зламати, вміст клітини можна буде побачити витіканням. Сьогодні за допомогою електронного мікроскопа мембрану можна візуалізувати у вигляді тонкої подвійна суцільна лінія Відповідно до існуючих гіпотез, мембрана по суті складається з молекули фосфоліпідів і холестерину, розташовані таким чином, що їх гідрофобні хвости повернуті всередину.
Поліпептидні ланцюги молекул мембранного білка перпендикулярні молекулам ліпідів і, як вважають, підтримують когезію між різними частинами плазматичної мембрани.
Мембранна структура виконує завдання, що потребує відокремлення клітинного середовища від позаклітинного, ядра від цитоплазми, а також матеріалу всередині різних органел із цитоплазматичного матриксу.
У кожній клітині, будь то тварина чи рослина, периферійний шар протоплазми має морфологічні та функціональні характеристики мембрани, розташованої для розділення двох різних середовищ, які можна ідентифікувати за допомогою розчинів, що мають різні хіміко-фізичні характеристики та склад. Функція цієї діафрагми полягає в тому, щоб дозволити проходженню води та інших дрібних розчинених речовин всередині клітини, тоді як вона протистоїть розчиненим речовинам з високою молекулярною масою. Загалом напрямок потоку визначається концентрацією складу розчину з боків мембрани, потік завжди відбувається у напрямку від найбільш розведеного розчину до найбільш концентрованого: тобто він прагне врівноважити дві концентрації і припиняється, коли досягається рівність. Тиск, необхідний для повного припинення цього руху, називається осмотичним тиском. Це тим більше, чим більш концентрованим є розчин.

Клітинна мембрана не є ідеальною напівпроникною мембраною, оскільки вона непроникна для деяких, але не для всіх наявних розчинених речовин. Проникність або інакше мембрани для розчинених речовин не залежить виключно від її хіміко-фізичних структурних характеристик, але значною мірою від явищ, тісно пов'язаних з клітинним метаболізмом.

Клітини щодо своєї поведінки щодо осмотичного тиску та тиску навколишнього середовища поділяються на: пойкілосмотичні та гомоосмотичні. Перші мають осмотичний тиск, що дорівнює або майже тиску навколишнього середовища, другі здатні підтримувати осмотичний тиск у межах широкої широти значень, дуже відмінних від екологічних. Враховуючи ці особливості поведінки клітин тварин і рослин, Дж. Траубе створив спеціальний апарат, що складається саме з напівпроникної мембрани, яка повинна була штучно відтворювати поведінку живих клітин перед даними розчинами. Спочатку в якості мембрани використовувалася плівка фероціаніду міді; згодом були введені напівпроникні мембрани, за допомогою яких можна було встановити сутність значного осмотичного тиску.
Нарешті, можна констатувати, що проходження різних речовин через плазматичну мембрану може відбуватися шляхом простої дифузії, полегшення або активного транспорту.

Проста дифузія: пасивний транспорт через ліпідний двошар. Дифузія - це переміщення молекул з однієї зони в іншу після їх випадкового термічного збудження. У простому дифузії проникність мембрани визначається такими факторами: (а) розчинність жиру дифузійної речовини, (б) розмір і форма дифузійних молекул, (в) температура і (г) товщина мембрани.

Полегшена дифузія: пасивний транспорт через мембранні білки. Полегшена дифузія управляється двома типами транспортних білків: (а) транспортери, які зв'язують молекули з одного боку мембрани і транспортують їх до іншої завдяки конформаційній модифікації, і (б) канали, які утворюють пори, що проходять від одного стороною мембрани до іншої. При полегшеній дифузії проникність мембрани визначається двома факторами: (а) швидкість транспортування окремих носіїв або каналів та (б) кількість носіїв або каналів, присутніх у мембрані.

Активний транспорт. Існує два основних види активного транспорту: первинний активний транспорт, який використовує АТФ або інші форми хімічної енергії, і вторинний активний транспорт, який використовує електрохімічний градієнт речовини як джерело енергії для індукування активного транспорту високої речовини.