Все клетки окружены цитоплазматической мембраной, которая ограничивает цитоплазму и большинство внутриклеточных структур, а так же образует единую систему канальцев, складок и замкнутых полостей, расположенных внутри клетки. Толщина не превышает 10 нм, в этой структуре плотно упакованы липиды и белки, поэтому сухой вес мембраны составляет более ½ сухого веса клетки.
В состав входят:
- Липиды - составляют мембранную матрицу. Наибольшее содержание фосфолипидов, в состав также входят сфингомиелины, цереброзиды, холестерин и минорные липиды;
- Белки - составляют вариабельную часть. Могут быть интегральными (погружены в мембрану или пронизывают ее насквозь) и периферическими (на поверхности мембраны и слабо связаны с ней). По другой классификации ферментативные, транспортные, рецепторные, каналообразующие, воротные, структурные;
- Углеводы в виде гликопротеидов и гликолипидов. В состав мембранных углеводов входят: Д-галактоза, Д-глюкоза, Д-фруктоза, Д-манноза и другие;
- Небольшое кол-во воды. Вода делится на свободную, связанную и захваченную. Связанная и свободная вода различается по подвижности молекул воды и растворяющей способности. Наименьшей подвижностью и растворяющей способностью обладает внутренняя связанная вода. Основную часть связанной воды представляет вода гидратных оболочек. Эта вода окружает полярные группы белков и липидов, имеет min подвижность и практически не обладает свойствами растворителя. Свободная вода в порах и каналах. Она является хорошим растворителем, подвижная и обладает всеми свойствами жидкой воды. Захваченная вода обладает изотопным движением, характерным для жидкой воды, является хорошим растворителем. Она встречается в центральной зоне мембран, между ее липидными слоями, но эта вода пространственно делится как с внеклеточной жидкостью, так и с цитоплазмой. У нее нет возможности свободно с ними обмениваться.
Все мембраны выполняют три универсальные функции:
- барьера для ионов обеспечивает селективный, регулируемый, пассивный и активный обмен веществ в клетке с окружающей средой
- матрицы структурной основы для встроенных белков, гликопротеинов и гликолипидов;
- механическую функцию, обеспечивающую прочность и автономность клеток и внутриклеточных структур.
Также существуют специализированные функции:
- Активный перенос K+, Na+, Ca2+, подержание осмотического равновесия;
- Связывание гормонов и включение механизмов внутриклеточной сигнализации;
- Генерация потенциалов покоя и действия, распространение потенциала действия (нервные и мышечные клетки);
- Перенос электронов на кислород и синтез АТФ (окислительное фосфорилирование);
- Перенос ионов кальция из клеточного сока внутрь везикул;
- Поглощение квантов света и генерация внутриклеточного сигнала (клетки зрительного эпителия).