Біолог і етичні мембр а ни, тонкі прикордонні структури молекулярних розмірів, розташовані на поверхні клітин і субклітинних частинок, а також канальців і бульбашок, які пронизують протоплазму. Товщина Б. м. Не перевищує 100 
. Найважливіша функція Б. м. - регулювання транспорту іонів, цукрів, амінокислот і інших продуктів обміну речовин (див. Проникність біологічних мембран ). Спочатку термін «Б. м. »використовували при описі всіх видів пограничних структур, що зустрічаються в живому організмі, - покривних тканин, слизових оболонок шлунка і кишечника, стінок кровоносних судин і ниркових канальців, мієлінових оболонок нервових волокон, оболонок еритроцитів і ін. До середини 20 ст. було доведено, що в більшості прикордонних структур ефективну бар'єрну функцію виконують не всі елементи цих складних утворень, а тільки мембрани клітин. За допомогою електронного мікроскопа і рентгеноструктурного аналізу вдалося показати спільність будови поверхневих клітинних мембран еритроцитів, нервових і м'язових клітин, бактерій, плазмалемми рослинних клітин та ін. З мембранами субклітинних структур - ендоплазматичноїмережі, мітохондрій , Клітинних ядер, лізосом , Мітохондрій та ін. Б.м. займають величезну площу (наприклад, в організмі людини тільки поверхневі мембрани мають площу, рівну десяткам тис. м2) і грають універсальну регуляторну роль в обміні речовин. Тому вивчення структури і функцій Б. м. - одна з найважливіших завдань цитології та молекулярної біології. Функції Б. м. Багатообразні (див. Табл.).
Деякі функції біологічних мембран
Активний транспорт речовин
Загальна і виборча дифузія невеликих молекул і іонів
Регулювання транспорту іонів і продуктів метаболізму усередині клітин
Всі види мембран
електроізоляційні властивості
мієлін
Генерація нервового імпульсу
Мембрани нервових клітин
Перетворення світлової енергії в хімічну енергію аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ)
мембрани хлоропластів
Перетворення енергії біологічного окислення в хімічну енергію макроергічних фосфатних зв'язків в молекулі аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ)
мембрани мітохондрій
Фагоцитоз, пиноцитоз, антигенні властивості
Мембрани спеціалізованих клітин
Покриваючи клітку і відокремлюючи її від навколишнього середовища, Б. м. Забезпечують морфологічну цілісність клітин і субклітинних частинок, їх міцність і еластичність. Підтримуючи нерівномірний розподіл іонів калію, натрію, хлору та ін. Між протоплазми і навколишнім середовищем, вони сприяють появі різниці біоелектричних потенціалів . Властивості Б. м. В значній мірі визначають генерування і проведення збудження як в нервових і м'язових клітинах, так і в місцях контакту між ними, т. Е. В синаптичних закінченнях (див. синапси ). Б. м. Мітохондрій служать місцем строго впорядкованого розташування ферментів, які беруть участь в синтезі багатих енергією з'єднань.
Функціональні властивості Б. м. Тісно пов'язані з їх структурною організацією і в значній мірі визначаються нею. Ще в 1902, вивчаючи проникність клітинних мембран, німецький учений Е. Овертон зауважив, що через мембрани найлегше проникають речовини, добре розчинні в ліпідах , І припустив наявність останніх в поверхневій клітинній мембрані. У 1926 американські біологи Е. Гортер і Ф. Грендел виділили з гемолізованих еритроцитів людини ліпіди і розташували їх у вигляді мономолекулярного шару на поверхні води; загальна площа цього шару приблизно в 2 рази перевищувала поверхню еритроцитів. З цього вони зробили висновок, що ліпіди Б. м. Розташовані у вигляді бімолекулярного шару. Поверхневий натяг клітинної мембрани (0,1 мн / м, або дин / см) менше натягу шару чистого ліпіду (10 мн / м, або дин / см) і близько до поверхневому натягу білків. Тому було припущено, що в Б. м. Бімолекулярний ліпідний шар покритий з двох сторін шарами білка (структура «сендвіча»). Вивчення клітинної поверхні за допомогою поляризаційного мікроскопа дозволило припустити, що молекули ліпідів розташовані перпендикулярно, а молекули білка - паралельно клітинній поверхні. Методом електропровідності вдалося виміряти електричну ємність клітинної мембрани, рівну 1 мкф / см2, і розрахувати товщину її ліпідного шару, яка виявилася рівною 55 
. На основі всіх цих даних англійські біологи Л. Данієллі і Г. Даусон в 1935 запропонували модель Б. м., В основних рисах задовольняє сучасним уявленням про структуру Б. м.
Методами рентгеноструктурного аналізу, електронної мікроскопії, а також оптичними і біохімічними методами показано, що поверхнева клітинна мембрана і мембрани субклітинних часток - мітохондрій, ядер, мікросом, лізосом і ін. - мають схожу структуру. Вони складаються з бімолекулярного ліпідного шару (в основному з фосфоліпідів ) Товщиною 35 
і двох неліпідних шарів товщиною 20 
кожен (американський дослідник Дж. Робертсон). Зовнішня поверхня багатьох Б. м. Покрита мукополисахаридами . Внутрішня поверхня Б. м. Вистилає структурним або ферментним білком (рис. 1, 2). Передбачається, що між молекулами фосфоліпідів і білка існує електростатичне тяжіння. Мембрани мітохондрій дещо відрізняються за структурою від поверхневої клітинної мембрани (рис. 3). Мабуть, фосфоліпіди і білки в складі внутрішньої мембрани мітохондрій пов'язані між собою міцним гідрофобною взаємодією і утворюють комплекси ( «повторювані одиниці»), з яких побудована вся мембрана.
Значний прогрес в уявленнях про структуру і функції Б. м. Досягнуть при вивченні їх моделей - штучних фосфоліпідних мембран, що складаються з бімолекулярного шару фосфоліпідів. Фізичні властивості такої плівки близькі до властивостей природних Б. м .: товщина її досягає 61 
, А електрична ємність 1 мкФ / см2. При додаванні в розчин, що омиває штучну мембрану, невеликої кількості білка електричний опір її різко зменшується (~ в 1000 разів), наближаючись до електричного опору природних Б. м. При певних умовах в такій «реконструйованій» мембрані можуть виникати електричні коливання, за амплітудою, тривалості та умов виникнення нагадують електричні коливання в нервовому волокні при збудженні. Додавання в розчин, що омиває цю мембрану, антибіотиків типу валиномицина, граміцидину і ін. Викликало появу виборчої проникності для іонів калію і натрію. Дослідження Б. м. Ведуться інтенсивно; в найближчому майбутньому можна чекати повної розшифровки їх структури і функції.
Літ .: Керівництво по цитології, т. 1, М.-Л., 1965, гл. 2; Робертіс Е. де, Новінський Ст, Саес Ф., Біологія клітки, пер. з англ., М., 1967; Робертсон Дж., Мембрана живої клітини, в збірці: Структура і функція клітки, пер. з англ., М., 1964; Finean J. В., The molecular organization of cell membranes, «Progress in Biophysics and Molecular Biology», 1966, v. 16, p. 143-70.
В. Ф. Антонов.
Мал. 1. Схема будови біологічної мембрани. Показаний бімолекулярний ліпідний шар, оточений з двох сторін моношарами білка. Гуртками позначені полярні гідрофільні групи молекули, а рисками - вуглеводневі гідрофобні ланцюжки. У деяких точках безперервність мембран порушується полярними порами, за якими речовини дифундують в клітину (по Л. Данієллі і Г. Даусон).
Мал. 2. Мембрани двох сусідніх нервових клітин (електронний мікроскоп, зр. В 400 000 разів). Кожна мембрана має товщину 75 
і видно у вигляді двох темних смуг, розділених більш світлою смугою, завтовшки 35 
. Щілина між клітинами досягає 150 
. Дві темні смуги відповідають білкового шару моделі Данієллі і Даусона, а світла смуга між ними - липидному шару.
Мал. 3. Схема розподілу мембранних елементів клітки. Побудована на основі Електронномікроськопічеськие картини зрізу епітеліальної клітини кишечника: 1 - поверхнева мембрана (каёмчатая), через яку відбувається всмоктування; 2 - мембрана десмосоми - місця контакту з ін. Кліткою; 3 - парна поверхнева мембрана; 4 - мембрана мітохондрій; 5 - мембрана ендоплазматичної мережі; 6 - мембрани апарату Гольджі; 7 - ядерні мембрани.
