Основу мембран складають фосфоліпіди - це ліпіди, що містять фосфатні ЗАЛИШОК.
Складаються з чотирьох компонентів:
2) жирні кислоти
4) полярна угруповання (Якщо це СЕРИН, то гліцерофосфоліпіди називають Фосфатидилсерин, якщо холін, то гліцерофосфоліпіди називають фосфатидилхоліну, якщо Етаноламін, то гліцерофосфоліпіди називають фосфатіділетаноламін, якщо інозит, то гліцерофосфоліпіди називають фосфатіділінозіт).
ЗАГАЛЬНА ФОРМУЛА гліцерофосфоліпіди:
До складу фосфоліпідів можуть входити 2 спирту: гліцерин (гліцерофосфоліпіди) і сфингозин (сфінгофосфоліпіди, сфінгомієліни). Всі компоненти з'єднані ефірними зв'язками. Крім поділу на основі змісту тієї чи іншої полярної групи, їх ділять на основі міститься в них спирту:
1. гліцерофосфоліпіди (ГФЛ) - містять спирт гліцерин.
Всі вони відносяться до L-ряду. Є асиметричний вуглецевий атом (на малюнку позначено зірочкою). Полярна угруповання може бути представлена амінокислотою серином (фосфатіділсерін), холін (фосфатидилхолін, інша назва - лецитин), етаноламіном (фосфатіділетаноламін), інозитол (фосфатидилинозитол), гліцерином (полігліцерофосфатіди).
У природних фосфолипидах R1 і R2 - різні. R1 - насичена жирна кислота, R2 .- ненасичені жирні кислоти. Однак, є й винятки: основним ліпідним компонентом легеневого сурфактанту є ГФЛ, у якого і R1. і R2 - радикали пальмітинової кислоти, а полярна угруповання - холін.
2. СФІНГОФОСФОЛІПІДИ (СФЛ) - містять спирт сфингозин: сфінгоміеліна.
Сфінгофосфоліпіди бувають різними за будовою, але мають загальні риси. Молекула сфінгофосфоліпіда містить сфингозин, жирну кислоту, фосфорну кислоту і полярну угруповання.
ЗАГАЛЬНА ФОРМУЛА СФЛ представлена на малюнку.
Сфингозин - це 2-хатомний неграничний аміноспирт.
Жирна кислота приєднана пептидним зв'язком до аміногрупи сфингозина.
Фосфоліпіди - це амфіфільні речовини. Розташування гідрофільних і гідрофобних ділянок особливе. Гідрофільні ділянки (залишок фосфорної кислоти і полярна угруповання) утворюють "головку", а гідрофобні радикали жирних кислот (R1 і R2) утворюють "хвости".
Тому молекулу фосфолипида позначають:
Складаються з сфингозина, жирної кислоти і молекули будь-якого вуглеводу. Якщо в формулу СФЛ замість фосфорної кислоти поставити який-небудь вуглевод, то отримаємо формулу ГОЛ. Гліколіпіди теж мають гідрофільну "головку" і 2 гідрофобних "хвоста". Загальна схема їх будови представлена на малюнку:
Гліколіпіди класифікують в залежності від будови вуглеводного компонента.
Розрізняють 2 групи гликолипидов:
1. цереброзидів. В якості вуглеводного компонента містять будь-якої моносахарид (глюкоза, галактоза), або дисахарид, або нейтральний невеликий олігосахарид.
2. ганглиозидов. Вуглеводним компонентом є олігосахарид, що складається з різних мономерів, як самих моносахаридів, так і їх похідних. Цей олігосахарид обов'язково кислий, в його склад обов'язково входить сіалова кислота. Завдяки певній послідовності мономерів, олігосахариди у складі гангліозиду надають молекулі виражені антигенні властивості.
Діляться на 2 групи.
1. Стерин и (в їх складі поліциклічна стуктура стеран).
2. стеридів и (ефіри холестерину і вищих жирних кислот).
Стерин и містять гідроксильну групу (ОН), тому вони трошки гідрофільних, але всетаки їх молекули в основному гідрофобні. До них відноситься холестерин.
Холестерин є поліциклічні речовиною. Переважають гідрофобні властивості, але є одна ОН-група.
Стеридів и є повністю гідрофобними речовинами.
ФО і ГЛ разом називають "полярні ліпіди". Якщо змішати полярні ліпіди з водою, то спостерігається взаємодія між ними і при певних умовах полярні ліпіди можуть спонтанно утворювати бімолекулярний шар (бішар), схематично представлений на малюнку:
Між "головками" іонні, водневі зв'язки, між "хвостами" - гідрофобна взаємодія. Ліпідна частина мембрани складається з таких ліпідів.
Властивості бислоя ліпідів:
1. Маленька товщина - в 2 молекули (4-13 нм)
2. Висока еластичність. При 37 о С липоиди знаходяться в рідкому стані. Значить, можливі переміщення, проте швидкість їх дифузії в 100 разів менше, ніж у молекул води.
Види рухів: а) в межах свого моношару; б) обертальні рухи; в) флуктуація "хвостів".
Перехід молекули з одного шару в інший - це рідкісне явище.
В даний час мембрана розглядається як жидкокристаллическая структура. Поряд з дифузією є упорядкованість.
3. Третя властивість бислоя: низька електропровідність. Тому ліпідний бішар є хорошим діелектриком.
4. Четверте властивість пов'язана з виборчою проникністю ліпідного бішару.
Крізь нього можуть вільно проходити невеликі електронейтральні молекули кисню, вуглекислоти, азоту, а також речовини, що мають гідрофобну природу. Наприклад, стероїдні гормони, що володіють внутрішньоклітинним механізмом дії, широко застосовуються в медицині, в тому числі і місцево - вони здатні проникати навіть через шкіру, слизову оболонку очей (лікування шкірних і очних захворювань). Органічні розчинники теж проникають всередину через шкіру або легені при вдиханні парів. Тому можливі отруєння цими речовинами через шкіру, слизові оболонки, дихальні шляхи.
Заряджені молекули через біліпідний шар не проникають. Тому транспорт таких молекул здійснюють спеціальні мембранні транспортні білки.
Крім липоидов, мембрана містить і білки.
Зустрічаються 2 типу білків:
1. Периферичні білки - взаємодіють з "головками" полярних ліпідів електростатично.
2. Інтегральні білки - взаємодіють як з "головками" ліпідів, так і з гідрофобними "хвостами". В інтегральних білках переважають гідрофобні амінокислоти.
Білки, як і липоиди, слабо пов'язані з мембранами. Тому периферичні білки часто порівнюють з крижинами, які плавають по морю, а інтегральні - з айсбергами. Є також спеціальні білки ( "якірні"), які прикріплюють мембрану до білків цитоскелету.