Строение и физиологические функции мембраны нейрона

Клетки нервной ткани отделены от межклеточного (интерстициального) пространства клеточной мембраной. Мембрана состоит их липидов и белков. Липиды представлены различными фосфолипидами. Фосфолипиды образуют двойной слой молекул. К головке молекулы прикреплены углеводородные цепочки, погруженные в толщу мембраны. Белки мембраны встроены в двойной липидный слой и выполняют несколько функций: белки – «насосы» (например, Na⁺ /К⁺–АТФаза) обеспечивают перемещение ионов и молекул против градиента концентрации в клетке; белки–обменники, которые переносят вещества по градиенту концентраций (например, Na⁺/Ca⁺² обменник); белки, встроенные в каналы, обеспечивают избирательную проницаемость мембраны; рецепторные белки распознают нужные молекулы и фиксируют их на мембране; ферменты, располагаясь на мембране, облегчают протекание химических реакций. Один и тот же белок может быть и рецептором, и ферментом, и «насосом».

Ионные каналы имеют селективную пору (канал), воротный механизм, открывающий канал, и сенсор. Воротный механизм каналов управляется сенсором внешнего стимула. В зависимости от активации сенсора каналы разделяются на группы. Потенциалзависимые ионные каналы (Na⁺, K⁺, Са²⁺, Сl^–-каналы) открываются и закрываются при изменении электрического потенциала на мембране. Лигандзависимые ионные каналы открываются при связывании с химическими веществами – медиаторами, гормонами. Механочувствительные ионные каналы открываются при действии механического стимула.

В покое практически все натриевые каналы мембраны аксона закрыты, а большое число калиевых каналов – открыто. Определенное состояние ионных каналов мембраны (например, закрытое у натриевых, открытое у калиевых) важно для генерации мембранного потенциала покоя (МПП) нервной клеткой. Кроме того, в мембране находятся неспецифические каналы для ионной утечки, каждый из которых проницаем для K⁺, Nа⁺ и Сl^­— (больше всего для К⁺). Эти каналы не имеют воротных механизмов, всегда открыты и почти не меняют своего состояния при электрических воздействиях на мембрану. Ионы по этим каналам перемещаются по градиенту концентраций – из раствора с большей концентрацией в раствор с меньшей концентрацией.

Рис. Трехмерная схема жидкостно-мозаичной модели мембраны

1 — гликолипид, 2 — ионный канал, 3 — фосфолипид, 4 — интегральный белок, 5 — олигосахаридная боковая цепь, б — гидрофобный участок α -спирали, 7 — α -спиральная белковая молекула, 8 — холестерин, 9 — наружная поверхность, 10 — липидная сердцевина, 11 — внутренняя поверхность