биологични мембрани.
Терминът "мембрана" (лат. membrana - кожа, филм) започва да се използва преди повече от 100 години за означаване на клетъчната граница, която, от една страна, служи като бариера между съдържанието на клетката и външната среда , а от друга страна, като полупропусклива преграда, през която може да преминава вода и някои вещества. Функциите на мембраната обаче не са изчерпани,тъй като биологичните мембрани формират основата на структурната организация на клетката.
Структурата на мембраната. Според този модел основната мембрана е липиден бислой, в който хидрофобните опашки на молекулите са обърнати навътре, а хидрофилните глави са обърнати навън. Липидите са представени от фосфолипиди - производни на глицерол или сфингозин. Протеините са прикрепени към липидния слой. Интегралните (трансмембранни) протеини проникват през мембраната и са здраво свързани с нея; периферните не проникват и са свързани с мембраната по-малко здраво. Функции на мембранните протеини: поддържане на структурата на мембраните, приемане и преобразуване на сигнали от околната среда. среда, транспорт на определени вещества, катализа на реакциите, протичащи върху мембраните. дебелината на мембраната е от 6 до 10 nm.

Свойства на мембраната:
1. Течливост. Мембраната не е твърда структура; повечето от нейните протеини и липиди могат да се движат в равнината на мембраните.
2. Асиметрия. Съставът на външния и вътрешния слой както на протеините, така и на липидите е различен. В допълнение, плазмените мембрани на животинските клетки имат слой от гликопротеини отвън (гликокаликс, който изпълнява сигнални и рецепторни функции и също е важен за обединяването на клетките в тъканите)
3. Полярност. Външната страна на мембраната носи положителен заряд, докато вътрешната носи отрицателен заряд.
4. Селективна пропускливост. Мембраните на живите клетки пропускат, в допълнение към водата, само определени молекули и йони на разтворени вещества (Използването на термина "полупропускливост" по отношение на клетъчните мембрани не е напълно правилно, тъй като тази концепция предполага, че мембраната преминава само разтворител молекули, като същевременно запазва всички молекули и разтворени йони.)

Външната клетъчна мембрана (плазмалема) е ултрамикроскопичен филм с дебелина 7,5 nm, състоящ се от протеини, фосфолипиди и вода. Еластичен филм, добре намокрен от вода и бързо възстановяващ целостта си след повреда. Има универсална структура, характерна за всички биологични мембрани. Граничното положение на тази мембрана, нейното участие в процесите на селективна пропускливост, пиноцитоза, фагоцитоза, екскреция на екскреторни продукти и синтез, във връзка със съседните клетки и защита на клетката от увреждане, прави нейната роля изключително важна. Животинските клетки извън мембраната понякога са покрити с тънък слой, състоящ се от полизахариди и протеини - гликокаликс. Растителните клетки извън клетъчната мембрана имат здрава клетъчна стена, която създава външна опора и поддържа формата на клетката. Състои се от фибри (целулоза), водонеразтворим полизахарид.

Между Основните функции на клетъчната мембрана могат да бъдат разграничени като бариерна, транспортна, ензимна и рецепторна. Клетъчната (биологична) мембрана (известна още като плазмалема, плазмена или цитоплазмена мембрана) защитава съдържанието на клетката или нейните органели от околната среда, осигурява селективна пропускливост за вещества, върху нея се намират ензими, както и молекули, които могат да "уловят" различни химични и физични сигнали.

Тази функционалност се осигурява от специалната структура на клетъчната мембрана.

В еволюцията на живота на Земята клетката като цяло може да се образува само след появата на мембрана, която разделя и стабилизира вътрешното съдържание, предотвратявайки разпадането му.

По отношение на поддържането на хомеостазата (саморегулиране на относителното постоянство на вътрешната среда) бариерната функция на клетъчната мембрана е тясно свързана с транспорта.

Малките молекули могат да преминат през плазмалемата без никакви "помощници", по градиента на концентрация, т.е. от област с висока концентрация на дадено вещество към област с ниска концентрация. Такъв е случаят например с газовете, участващи в дишането. Кислородът и въглеродният диоксид дифундират през клетъчната мембрана в посоката, където концентрацията им в момента е по-ниска.

Тъй като мембраната е предимно хидрофобна (поради двойния липиден слой), полярните (хидрофилни) молекули, дори и малките, често не могат да проникнат през нея. Следователно редица мембранни протеини действат като носители на такива молекули, като се свързват с тях и ги транспортират през плазмалемата.

Интегралните (проникващи през мембраната) протеини често действат на принципа на отваряне и затваряне на канали. Когато някоя молекула се приближи до такъв протеин, тя се свързва с него и каналът се отваря. Това или друго вещество преминава през протеиновия канал, след което неговата конформация се променя и каналът се затваря за това вещество, но може да се отвори за преминаването на друго. Натриево-калиевата помпа работи на този принцип, като изпомпва калиеви йони в клетката и изпомпва натриеви йони от нея.

Ензимна функция на клетъчната мембранав по-голяма степен се прилага върху мембраните на клетъчните органели. Повечето от протеините, синтезирани в клетката, изпълняват ензимна функция. Сядайки върху мембраната в определен ред, те организират конвейер, когато реакционният продукт, катализиран от един ензимен протеин, преминава към следващия. Такъв "тръбопровод" стабилизира повърхностните протеини на плазмалемата.

Въпреки универсалността на структурата на всички биологични мембрани (те са изградени по един принцип, те са почти еднакви във всички организми и в различни мембранни клетъчни структури), техният химичен състав все още може да се различава. Има по-течни и по-твърди, някои имат повече определени протеини, други по-малко. Освен това различните страни (вътрешна и външна) на една и съща мембрана също се различават.

Мембраната, която обгражда клетката (цитоплазмената) отвън, има много въглехидратни вериги, прикрепени към липиди или протеини (в резултат на това се образуват гликолипиди и гликопротеини). Много от тези въглехидрати рецепторна функция, като са податливи на определени хормони, улавят промени във физичните и химичните показатели в околната среда.

Ако, например, един хормон се свърже с неговия клетъчен рецептор, тогава въглехидратната част на рецепторната молекула променя структурата си, последвана от промяна в структурата на свързаната протеинова част, проникваща в мембраната. На следващия етап в клетката започват или спират различни биохимични реакции, т.е. нейният метаболизъм се променя и започва клетъчният отговор на „дразнителя“.

В допълнение към изброените четири функции на клетъчната мембрана се разграничават и други: матрица, енергия, маркиране, образуване на междуклетъчни контакти и др. Те обаче могат да се разглеждат като „подфункции“ на вече разгледаните.

Външна клетъчна мембрана (плазмалема, цитолемма, плазмена мембрана) на животински клеткипокрити отвън (т.е. от страната, която не е в контакт с цитоплазмата) със слой от олигозахаридни вериги, ковалентно прикрепени към мембранни протеини (гликопротеини) и в по-малка степен към липиди (гликолипиди). Това въглехидратно покритие на мембраната се нарича гликокаликс.Целта на гликокаликса все още не е много ясна; има предположение, че тази структура участва в процесите на междуклетъчно разпознаване.

В растителните клеткина върха на външната клетъчна мембрана има плътен целулозен слой с пори, през които се осъществява комуникация между съседни клетки чрез цитоплазмени мостове.

клетки гъбина върха на плазмалемата - плътен слой хитин.

При бактерии – муреина.

Свойства на биологичните мембрани

1. Възможност за самосглобяванеслед разрушителни въздействия. Това свойство се определя от физикохимичните характеристики на фосфолипидните молекули, които във воден разтвор се събират така, че хидрофилните краища на молекулите се обръщат навън, а хидрофобните - навътре. Протеините могат да бъдат включени в готови фосфолипидни слоеве. Способността за самосглобяване е от съществено значение на клетъчно ниво.

2. Полупропускливост(селективност при предаване на йони и молекули). Осигурява поддържането на постоянството на йонния и молекулярния състав в клетката.

3. Течливост на мембраната. Мембраните не са твърди структури; те постоянно се колебаят поради ротационните и осцилаторните движения на липидните и протеиновите молекули. Това осигурява висока скорост на ензимни и други химични процеси в мембраните.

4. Фрагменти от мембрани нямат свободни краища, тъй като са затворени в мехурчета.

Функции на външната клетъчна мембрана (плазмалема)

Основните функции на плазмалемата са следните: 1) бариера, 2) рецептор, 3) обмен, 4) транспорт.

1. бариерна функция.Изразява се във факта, че плазмалемата ограничава съдържанието на клетката, отделяйки я от външната среда, а вътреклетъчните мембрани разделят цитоплазмата на отделни реакционни отделения.

2. рецепторна функция.Една от най-важните функции на плазмалемата е да осигури комуникация (връзка) на клетката с външната среда чрез рецепторния апарат, присъстващ в мембраните, който има протеинова или гликопротеинова природа. Основната функция на рецепторните образувания на плазмалемата е разпознаването на външни сигнали, поради което клетките са правилно ориентирани и образуват тъкани в процеса на диференциация. Дейността на различни регулаторни системи, както и формирането на имунен отговор, са свързани с рецепторната функция.

обменна функциясе определя от съдържанието на ензимни протеини в биологичните мембрани, които са биологични катализатори. Тяхната активност варира в зависимост от pH на средата, температурата, налягането, концентрацията както на субстрата, така и на самия ензим. Ензимите определят интензивността на ключовите реакции метаболизма, както иориентация.

Транспортна функция на мембраните.Мембраната осигурява селективно проникване в клетката и от клетката в околната среда на различни химикали. Транспортът на веществата е необходим за поддържане на подходящо рН в клетката, правилната йонна концентрация, което осигурява ефективността на клетъчните ензими. Транспортът доставя хранителни вещества, които служат като източник на енергия, както и материал за образуването на различни клетъчни компоненти. Той определя отстраняването на токсичните отпадъци от клетката, секрецията на различни полезни вещества и създаването на йонни градиенти, необходими за нервната и мускулната дейност.Промените в скоростта на пренос на веществата могат да доведат до нарушения в биоенергийните процеси, водно-солевия метаболизъм , възбудимост и други процеси. Коригирането на тези промени е в основата на действието на много лекарства.

Има два основни начина, по които веществата влизат в клетката и излизат от клетката във външната среда;

пасивен транспорт,

активен транспорт.

Пасивен транспортвърви по градиента на химична или електрохимична концентрация без разход на ATP енергия. Ако молекулата на транспортираното вещество няма заряд, тогава посоката на пасивния транспорт се определя само от разликата в концентрацията на това вещество от двете страни на мембраната (градиент на химична концентрация). Ако молекулата е заредена, тогава нейният транспорт се влияе както от градиента на химичната концентрация, така и от електрическия градиент (мембранен потенциал).

И двата градиента заедно съставляват електрохимичен градиент. Пасивният транспорт на вещества може да се извърши по два начина: проста дифузия и улеснена дифузия.

С проста дифузиясолните йони и водата могат да проникнат през селективните канали. Тези канали се образуват от някои трансмембранни протеини, които образуват транспортни пътища от край до край, които са отворени постоянно или само за кратко време. През селективните канали проникват различни молекули с размер и заряд, съответстващи на каналите.

Има и друг начин за проста дифузия - това е дифузията на веществата през липидния бислой, през който лесно преминават мастноразтворимите вещества и водата. Липидният двоен слой е непроницаем за заредени молекули (йони), като в същото време незаредените малки молекули могат свободно да дифундират и колкото по-малка е молекулата, толкова по-бързо се транспортира. Доста високата скорост на дифузия на водата през липидния бислой се дължи именно на малкия размер на неговите молекули и липсата на заряд.

С улеснена дифузиябелтъците участват в транспорта на вещества – носители, които работят на принципа на „пинг-понг”. В този случай протеинът съществува в две конформационни състояния: в състояние "pong" местата на свързване на транспортираното вещество са отворени от външната страна на двойния слой, а в състояние "ping" същите места се отварят от другата страна страна. Този процес е обратим. От коя страна ще се отвори мястото на свързване на дадено вещество в даден момент зависи от градиента на концентрация на това вещество.

По този начин захарите и аминокиселините преминават през мембраната.

При улеснена дифузия скоростта на транспортиране на вещества се увеличава значително в сравнение с простата дифузия.

В допълнение към протеините носители, някои антибиотици, като грамицидин и валиномицин, участват в улеснената дифузия.

Тъй като осигуряват транспорт на йони, те се наричат йонофори.

Активен транспорт на вещества в клетката.Този вид транспорт винаги е свързан с разходите за енергия. Източникът на енергия, необходима за активния транспорт, е АТФ. Характерна особеност на този вид транспорт е, че се осъществява по два начина:

с помощта на ензими, наречени АТФази;

транспорт в мембранна опаковка (ендоцитоза).

AT външната клетъчна мембрана съдържа ензимни протеини като АТФази,чиято функция е да осигурява активен транспорт йони срещу концентрационен градиент.Тъй като те осигуряват транспорта на йони, този процес се нарича йонна помпа.

В животинската клетка има четири основни системи за транспортиране на йони. Три от тях осигуряват пренос през биологични мембрани Na ​​+ и K +, Ca +, H +, а четвъртият - пренос на протони по време на работата на митохондриалната дихателна верига.

Пример за механизъм за активен йонен транспорт е натриево-калиева помпа в животински клетки.Той поддържа постоянна концентрация на натриеви и калиеви йони в клетката, която се различава от концентрацията на тези вещества в околната среда: обикновено в клетката има по-малко натриеви йони, отколкото в околната среда, и повече калий.

В резултат на това, според законите на простата дифузия, калият се стреми да напусне клетката, а натрият дифундира в клетката. За разлика от обикновената дифузия, натриево-калиевата помпа постоянно изпомпва натрий от клетката и инжектира калий: за три изхвърлени молекули натрий има две молекули калий, въведени в клетката.

Този транспорт на натриево-калиеви йони се осигурява от АТФ-зависимия ензим, който е локализиран в мембраната по такъв начин, че прониква в цялата й дебелина.Натрият и АТФ влизат в този ензим от вътрешната страна на мембраната, а калият от навън.

Преносът на натрий и калий през мембраната възниква в резултат на конформационни промени, на които претърпява зависимата от натрий-калий АТФаза, която се активира, когато концентрацията на натрий вътре в клетката или на калий в околната среда се увеличи.

За захранването на тази помпа е необходима хидролиза на АТФ. Този процес се осигурява от същия ензим натрий-калий-зависима АТФ-аза. В същото време повече от една трета от АТФ, консумиран от животинската клетка в покой, се изразходва за работата на натриево-калиевата помпа.

Нарушаването на правилното функциониране на натриево-калиевата помпа води до различни сериозни заболявания.

Ефективността на тази помпа надхвърля 50%, което не се постига от най-модерните машини, създадени от човека.

Много активни транспортни системи се задвижват от енергия, съхранявана в йонни градиенти, а не от директна хидролиза на АТФ. Всички те работят като котранспортни системи (улесняващи транспорта на съединения с ниско молекулно тегло). Например, активният транспорт на определени захари и аминокиселини в животинските клетки се определя от градиента на натриевите йони и колкото по-висок е градиентът на натриевите йони, толкова по-голяма е скоростта на усвояване на глюкозата. Обратно, ако концентрацията на натрий в междуклетъчното пространство намалее значително, транспортът на глюкоза спира. В този случай натрият трябва да се присъедини към натриево-зависимия глюкозен носител протеин, който има две свързващи места: едното за глюкозата, другото за натрия. Натриевите йони, проникващи в клетката, допринасят за въвеждането на протеина носител в клетката заедно с глюкозата. Натриевите йони, които са влезли в клетката заедно с глюкозата, се изпомпват обратно от натрий-калий-зависимата АТФ-аза, която чрез поддържане на градиента на концентрация на натрий индиректно контролира транспорта на глюкозата.

Транспортиране на вещества в мембранни опаковки.Големите молекули на биополимерите практически не могат да проникнат през плазмалемата чрез нито един от описаните по-горе механизми за транспортиране на вещества в клетката. Те се улавят от клетката и се абсорбират в мембранния пакет, който се нарича ендоцитоза. Последният формално се разделя на фагоцитоза и пиноцитоза. Улавянето на твърдите частици от клетката е фагоцитозаи течност - пиноцитоза. По време на ендоцитозата се наблюдават следните етапи:

приемане на абсорбираното вещество поради рецептори в клетъчната мембрана;

инвагинация на мембраната с образуване на балон (везикули);

отделяне на ендоцитната везикула от мембраната с разход на енергия - образуване на фагозомии възстановяване на целостта на мембраната;

Сливане на фагозома с лизозома и образуване фаголизозоми (храносмилателна вакуола), в които се извършва смилането на абсорбираните частици;

отстраняване на неразградения материал във фаголизозомата от клетката ( екзоцитоза).

В животинското царство ендоцитозае характерен начин за хранене на много едноклетъчни организми (например при амебите), а сред многоклетъчните организми този тип смилане на хранителни частици се среща в ендодермалните клетки в целентерните. Що се отнася до бозайниците и хората, те имат ретикуло-хистио-ендотелна система от клетки със способност за ендоцитоза. Примери за това са кръвните левкоцити и чернодробните Купферови клетки. Последните покриват така наречените синусоидални капиляри на черния дроб и улавят различни чужди частици, суспендирани в кръвта. Екзоцитоза- това също е начин за отстраняване от клетката на многоклетъчния организъм на секретирания от него субстрат, който е необходим за функционирането на други клетки, тъкани и органи.

Отвън клетката е покрита с плазмена мембрана (или външна клетъчна мембрана) с дебелина около 6-10 nm.

Клетъчната мембрана е плътен филм от протеини и липиди (главно фосфолипиди). Липидните молекули са разположени подредено - перпендикулярно на повърхността, в два слоя, така че частите им, които интензивно взаимодействат с водата (хидрофилни), са насочени навън, а частите, които са инертни към водата (хидрофобни), са насочени навътре.

Протеиновите молекули са разположени в непрекъснат слой върху повърхността на липидната рамка от двете страни. Някои от тях са потопени в липидния слой, а други преминават през него, образувайки зони, пропускливи за вода. Тези протеини изпълняват различни функции – някои от тях са ензими, други са транспортни протеини, участващи в преноса на определени вещества от околната среда в цитоплазмата и обратно.

Основни функции на клетъчната мембрана

Едно от основните свойства на биологичните мембрани е селективната пропускливост (полупропускливост)- някои вещества преминават през тях трудно, други лесно и дори към по-висока концентрация.Така за повечето клетки концентрацията на Na йони вътре е много по-ниска, отколкото в околната среда. За K йони е характерно обратното съотношение: тяхната концентрация вътре в клетката е по-висока, отколкото извън нея. Следователно Na йоните винаги се стремят да влязат в клетката, а K йоните - да излязат навън. Изравняването на концентрациите на тези йони се предотвратява от наличието в мембраната на специална система, която играе ролята на помпа, която изпомпва Na йони от клетката и едновременно с това изпомпва K йони вътре.

Желанието на Na йоните да се движат отвън навътре се използва за транспортиране на захари и аминокиселини в клетката. С активното отстраняване на Na йони от клетката се създават условия за навлизане в нея на глюкоза и аминокиселини.

В много клетки абсорбцията на вещества се извършва също чрез фагоцитоза и пиноцитоза. При фагоцитозагъвкавата външна мембрана образува малка вдлъбнатина, където влиза уловената частица. Тази вдлъбнатина се увеличава и, заобиколена от част от външната мембрана, частицата се потапя в цитоплазмата на клетката. Феноменът на фагоцитоза е характерен за амеба и някои други протозои, както и за левкоцити (фагоцити). По същия начин клетките абсорбират течности, съдържащи необходимите за клетката вещества. Това явление е наречено пиноцитоза.

Външните мембрани на различните клетки се различават значително както по химичния състав на техните протеини и липиди, така и по относителното им съдържание. Именно тези особености определят разнообразието във физиологичната активност на мембраните на различните клетки и тяхната роля в живота на клетките и тъканите.

Ендоплазменият ретикулум на клетката е свързан с външната мембрана. С помощта на външните мембрани се осъществяват различни видове междуклетъчни контакти, т.е. комуникация между отделните клетки.

Много видове клетки се характеризират с наличието на тяхната повърхност на голям брой издатини, гънки, микровили. Те допринасят както за значително увеличаване на повърхността на клетките и подобряване на метаболизма, така и за по-силни връзки между отделните клетки.

От външната страна на клетъчната мембрана растителните клетки имат дебели мембрани, които са ясно видими в оптичен микроскоп, състоящи се от целулоза (целулоза). Те създават здрава опора за растителните тъкани (дърво).

Някои клетки от животински произход също имат редица външни структури, които са разположени върху клетъчната мембрана и имат защитен характер. Пример за това е хитинът на покривните клетки на насекомите.

Функции на клетъчната мембрана (накратко)

клетъчната мембрананаричана още плазмена (или цитоплазмена) мембрана и плазмалема. Тази структура не само отделя вътрешното съдържание на клетката от външната среда, но и влиза в състава на повечето клетъчни органели и ядрото, като ги отделя от хиалоплазмата (цитозола) - вискозно-течната част на цитоплазмата. Да се ​​съгласим да се обадим цитоплазмена мембранатакъв, който отделя съдържанието на клетката от външната среда. Останалите термини се отнасят за всички мембрани.

Основата на структурата на клетъчната (биологична) мембрана е двоен слой липиди (мазнини). Образуването на такъв слой е свързано с особеностите на техните молекули. Липидите не се разтварят във вода, а кондензират в нея по свой начин. Една част от една липидна молекула е полярна глава (тя се привлича от вода, т.е. хидрофилна), а другата е двойка дълги неполярни опашки (тази част от молекулата се отблъсква от вода, т.е. хидрофобна) . Тази структура на молекулите ги кара да "крият" опашките си от водата и да обърнат полярните си глави към водата.

В резултат на това се образува липиден бислой, в който неполярните опашки са вътре (една срещу друга), а полярните глави са обърнати навън (към външната среда и цитоплазмата). Повърхността на такава мембрана е хидрофилна, но вътре е хидрофобна.

В клетъчните мембрани фосфолипидите преобладават сред липидите (те са сложни липиди). Главите им съдържат остатък от фосфорна киселина. В допълнение към фосфолипидите има гликолипиди (липиди + въглехидрати) и холестерол (принадлежи към стеролите). Последният придава твърдост на мембраната, като се намира в нейната дебелина между опашките на останалите липиди (холестеролът е напълно хидрофобен).

Поради електростатично взаимодействие определени протеинови молекули се прикрепват към заредените глави на липидите, които се превръщат в повърхностни мембранни протеини. Други протеини взаимодействат с неполярни опашки, частично потъват в двойния слой или го проникват през и през него.

По този начин клетъчната мембрана се състои от двуслой от липиди, повърхностни (периферни), потопени (полуинтегрални) и проникващи (интегрални) протеини. В допълнение, някои протеини и липиди от външната страна на мембраната са свързани с въглехидратни вериги.

то флуиден мозаечен модел на структурата на мембранатае представена през 70-те години на ХХ век. Преди това беше приет сандвич модел на структурата, според който липидният двуслой е разположен вътре, а отвътре и отвън мембраната е покрита с непрекъснати слоеве повърхностни протеини. Натрупването на експериментални данни обаче опроверга тази хипотеза.

Дебелината на мембраните в различните клетки е около 8 nm. Мембраните (дори различните страни на едната) се различават една от друга по процентно съдържание на различни видове липиди, протеини, ензимна активност и т.н. Някои мембрани са по-течни и по-пропускливи, други са по-плътни.

Разкъсванията в клетъчната мембрана лесно се сливат поради физикохимичните характеристики на липидния двоен слой. В равнината на мембраната липидите и протеините (освен ако не са фиксирани от цитоскелета) се движат.

Функции на клетъчната мембрана

Повечето от протеините, потопени в клетъчната мембрана, изпълняват ензимна функция (те са ензими). Често (особено в мембраните на клетъчните органели) ензимите са подредени в определена последователност, така че реакционните продукти, катализирани от един ензим, преминават към втория, след това към третия и т.н. Образува се конвейер, който стабилизира повърхностните протеини, тъй като те не позволяват на ензимите да плуват по липидния двоен слой.

Клетъчната мембрана изпълнява ограничителна (бариерна) функция от околната среда и същевременно транспортна функция. Може да се каже, че това е най-важното му предназначение. Цитоплазмената мембрана, притежаваща сила и селективна пропускливост, поддържа постоянството на вътрешния състав на клетката (нейната хомеостаза и цялост).

В този случай транспортирането на вещества се извършва по различни начини. Транспортът по концентрационен градиент включва движението на вещества от област с по-висока концентрация към област с по-ниска (дифузия). Така например газовете дифундират (CO 2, O 2).

Има и транспорт срещу концентрационния градиент, но с разход на енергия.

Транспортът е пасивен и лек (когато някой превозвач му помага). За мастноразтворимите вещества е възможна пасивна дифузия през клетъчната мембрана.

Има специални протеини, които правят мембраните пропускливи за захари и други водоразтворими вещества. Тези носители се свързват с транспортираните молекули и ги влачат през мембраната. По този начин глюкозата се транспортира в червените кръвни клетки.

Обхващащите протеини, когато се комбинират, могат да образуват пори за движението на определени вещества през мембраната. Такива носители не се движат, а образуват канал в мембраната и работят подобно на ензимите, свързвайки определено вещество. Трансферът се извършва поради промяна в конформацията на протеина, поради което се образуват канали в мембраната. Пример е натриево-калиевата помпа.

Транспортната функция на еукариотната клетъчна мембрана също се осъществява чрез ендоцитоза (и екзоцитоза).Чрез тези механизми големи молекули биополимери, дори цели клетки, влизат в клетката (и излизат от нея). Ендо- и екзоцитозата не са характерни за всички еукариотни клетки (прокариотите изобщо я нямат). Така че ендоцитоза се наблюдава при протозои и низши безгръбначни; при бозайниците левкоцитите и макрофагите абсорбират вредни вещества и бактерии, т.е. ендоцитозата изпълнява защитна функция за тялото.

Ендоцитозата се разделя на фагоцитоза(цитоплазмата обгръща големи частици) и пиноцитоза(улавяне на течни капчици с разтворени в тях вещества). Механизмът на тези процеси е приблизително еднакъв. Абсорбираните вещества на клетъчната повърхност са заобиколени от мембрана. Образува се везикула (фагоцитна или пиноцитна), която след това се премества в клетката.

Екзоцитозата е отстраняването на вещества от клетката чрез цитоплазмената мембрана (хормони, полизахариди, протеини, мазнини и др.). Тези вещества са затворени в мембранни везикули, които пасват на клетъчната мембрана. Двете мембрани се сливат и съдържанието е извън клетката.

Цитоплазмената мембрана изпълнява рецепторна функция.За да направите това, от външната му страна има структури, които могат да разпознаят химичен или физически стимул. Някои от протеините, проникващи в плазмалемата, са свързани отвън с полизахаридни вериги (образуващи гликопротеини). Това са специфични молекулярни рецептори, които улавят хормоните. Когато определен хормон се свърже с неговия рецептор, той променя структурата си. Това от своя страна задейства механизма на клетъчния отговор. В същото време каналите могат да се отворят и някои вещества могат да започнат да навлизат в клетката или да бъдат отстранени от нея.

Рецепторната функция на клетъчните мембрани е добре проучена въз основа на действието на хормона инсулин. Когато инсулинът се свърже със своя гликопротеинов рецептор, каталитичната вътреклетъчна част на този протеин (ензимът аденилат циклаза) се активира. Ензимът синтезира цикличен АМФ от АТФ. Вече активира или инхибира различни ензими на клетъчния метаболизъм.

Рецепторната функция на цитоплазмената мембрана включва и разпознаването на съседни клетки от същия тип. Такива клетки са прикрепени една към друга чрез различни междуклетъчни контакти.

В тъканите, с помощта на междуклетъчни контакти, клетките могат да обменят информация помежду си, като използват специално синтезирани нискомолекулни вещества. Един пример за такова взаимодействие е контактното инхибиране, когато клетките спират да растат след получаване на информация, че свободното пространство е заето.

Междуклетъчните контакти са прости (мембраните на различни клетки са съседни една на друга), заключване (инвагинация на мембраната на една клетка в друга), десмозоми (когато мембраните са свързани чрез снопове от напречни влакна, проникващи в цитоплазмата). В допълнение, има вариант на междуклетъчни контакти, дължащи се на медиатори (посредници) - синапси. При тях сигналът се предава не само химически, но и електрически. Синапсите предават сигнали между нервните клетки, както и от нерв към мускул.