Проницаемость мембраны

Мембранный бислой разделяет две водные фазы. Так, плазмати­ческая мембрана отделяет межклеточную (интерстициальную) жид­кость от цитозоля, а мембраны лизосом, пероксисом, митохондрий и других мембранных внутриклеточных органелл их содержимое от цитозоля. Биологическая мембрана — полупроницаемый барьер.

• Полупроницаемая мембрана. Биологическую мембрану определяют как полупроницаемую, т.е. барьер, не проницаемый для воды, но проницаемый для растворённых в ней веществ (ионы и молекулы).

• Полупроницаемые тканевые структуры. К полупроницаемым тка­невым структурам относят также стенку кровеносных капилля­ров и различные барьеры (например, фильтрационный барьер почечных телец, аэрогематический барьер респираторного отде­ла лёгкого, гематоэнцефалический барьер и многие другие, хотя в состав таких барьеров — помимо биологических мембран (плазмолемма) — входят и немембранные компоненты. Проницаемость таких тканевых структур рассмотрена в разделе «Трансклеточная проницаемость» главы 4.

Физико-химические параметры межклеточной жидкости и цито­золя существенно различны (см. табл. 2—1), также различны пара­метры каждого мембранного внутриклеточного органоида и цитозоля. Наружная и внутренняя поверхности биологической мембра­ны полярны и гидрофильны, но неполярная сердцевина мембраны гидрофобна. Поэтому неполярные вещества могут проникать через липидный бислой. В то же время именно гидрофобный характер сердцевины биологической мембраны определяет принципиальную невозможность непосредственного проникновения через мембрану полярных веществ.

• Неполярные вещества (например, водонерастворимые холестерол и его производные) свободно проникают через биологические мембраны. В частности, именно по этой причине рецепторы сте­роидных гормонов расположены внутри клетки.

• Полярные вещества (например, ионы Na⁺, K⁺, Сl, Са²⁺; различ­ные небольшие, но полярные метаболиты, а также сахара, нуклеотиды, макромолекулы белка и нуклеиновых кислот) сами по себе не проникают через биологические мембраны. Именно поэтому рецепторы полярных молекул (например, пептидных гормонов) встроены в плазматическую мембрану, а передачу гормонального сигнала к другим клеточным компартментам осуществляют вто­рые посредники.

Избирательная проницаемость — проницаемость биологической мембраны по отношению к конкретным химическим веществам) — важна для поддержания клеточного гомеостаза, оптимального со­держания в клетке ионов, воды, метаболитов и макромолекул. Пе­ремещение конкретных веществ через биологическую мембрану называют трансмембранным транспортом (чрезмембранный транс­порт).