Сложная структура мембраны

Тут возникает непростая проблема: детергенты должны быть ориентированы, по-видимому, своими полярными группами внутрь клетки, а неполярными — наружу. Как достигается различение внутреннего и наружного. Как предотвратить «нечаянное» выворачивание мембраны наизнанку? Это, по-видимому, возможно лишь посредством более или менее специфического взаимодействия с содержимым клетки, которое само не должно вытекать из нее и в отсутствии мембраны. Иными словами, должен существовать твердый каркас, на котором закрепляется мембрана. Этот каркас (наиболее вероятно — белковый гель) представляет собой трехмерную структуру, состоящую из фибриллярных макромолекул белка типа коллагена, тубулина или актина.
С другой, наружной, стороны не вся поверхность мембраны клетки должна быть гидрофобной — в противном случае произошло бы слипание клеток и стало бы невозможным необходимое для жизнедеятельности взаимодействие со средой. Следовательно, поверхностная мембрана должна обладать сложной структурой — ее обращенная внутрь сторона должна содержать химические группы, специфически соединяющиеся с внутренним каркасом, с внутриклеточными белками, а ее наружная сторона не должна быть однородно гидрофобной. Каркас, на который натягивается, к которому прикрепляется поверхностная мембрана, необходим, как мне кажется, и для того, чтобы эта мембрана не отделялась от клетки. В самом деле, детергентный слой вполне может образовать автономную структуру, и не обволакивающую клетку. Поэтому нужно, чтобы взаимодействие мембранных детергентов с каркасом было бы более сильным и специфичным, чем взаимодействие одной молекулы детергента с другой. Ясно, что такое обволакивание мембраной внутриклеточного содержимого нельзя обеспечить лишь за счет неспецифических электростатических или гидрофобных взаимодействий.
Много лет назад Н. К. Кольцов обнаружил, что форма клеток определяется формой каркаса, состоящего, как он считал, из коллагеновых волокон. В последние годы весьма интенсивно развиваются исследования фибриллярных структур, определяющих форму клеток. Эти структуры состоят из так называемых микрофиламентов. Основная компонента микрофиламентов — актин, т. е. один из двух главных белков мышц. Микрофиламенты расположены непосредственно под мембраной клетки. Однако, насколько мне известно, вопрос об их взаимодействии с мембраной не изучен. Неясно также, следует ли исключить предположение о коллагеновом каркасе. Возможность участия коллагена в таком каркасе следует из опытов по созданию на нем искусственных возбудимых липопротеидных мембран.
Итак, по указанным выше причинам предельно совершенные биохимические системы оказываются представленными в виде дискретных порций живого вещества. И эта дискретность осуществляется посредством биосинтеза специализированных де-тергентных молекул, по-видимому, спонтанно образующих граничные и прочие мембраны клеток. Мы видим, что и в этом случае все необходимое разнообразие свойств поверхностей клеток можно получить «наборным» методом — посредством должного сочетания относительно небольшого числа универсальных компонент — букв (фосфолипидных и прочих), составляющих слова «мембранного языка». Однако в отличие от полипептидного и полинуклеотидного языков в мембранном языке не нужен строго детерминированный порядок слов и даже букв в слове, а достаточно, чтобы в данной структуре слова и буквы были представлены в должных соотношениях. Поэтому при наличии специфического белкового каркаса нет необходимости в соединении отдельных молекул в мембранных структурах валентными или строго определенными водородными связями — вполне удовлетворительные результаты достигаются и при соединении молекул ван-дер-ваальсовыми и электростатическими связями. Действительно замечательным свойством системы ли-пиды—детергенты — вода является способность к автоматической самосборке мембран. Мембраны в этом смысле вполне детерминированы физическими и химическими свойствами компонент самой системы. Особенности строения возникающей мембраны зависят почти исключительно от того, какие ли-пиды, детергенты, электролиты и неэлектролиты содержатся в системе и в каком количестве. Следовательно, свойства мембраны определяются характером и интенсивностью биосинтетических процессов в протоплазме. Так, число и качество дефектов в мембране, мест, где плотная упаковка молекул (например, лецитина) нарушена, зависит от концентрации в системе других детергентных молекул. В конечном итоге, свойства мембраны записаны в соответствующих матричных текстах, определяю-ющих синтез в нужном месте и в нужное время необходимых ферментов, и задаются оперативным изменением активности уже синтезированных ферментов.







Материалы

Яндекс.Метрика