Перенос веществ и информации через мембраны

Поведение клетки регулируется ее непосредственным окружением и про­дуктами отдаленных клеток. Например, нормальные клетки, растущие в чашке Петри, прекращают деле­ние, когда поверхность чашки полностью покрыта клетками, и все они соприкасаются друг с другом. Это явление называется контактным торможением роста (density-dependent inhibition, DDI). Наоборот, мутантные клетки, которые утратили способность к восприятию сигнала контактного торможения, продолжают расти и формируют слой за слоем. Клетки с такими свойствами образуют опухоли.

Электрические сигналы, передающиеся от одной нервной клетки к другой, формируются на плазма­тических мембранах, так же как информация, необ­ходимая для тесного соединения клеток друг с дру­гом; например, так образуются нейронные сети. Установлено, что «отлив и прилив» специфиче­ских маркеров на клеточной поверхности является решающим фактором в дифференцировке и в груп­пировке клеток, приводящих к образованию тка­ней и органов. На ранних стадиях эмбриогенеза клетка, как правило, ассоциируется (связывается) и диссоциируется с другими различными клетка­ми. Этот процесс регулируется поверхностными молекулами клетки, называемыми гомотипичными маркерами, которые играют важную роль в фор­мировании тканей. Точно такие же маркеры по­являются на клетках, которые активно участвуют в восстановлении ткани после повреждения. Изучая гомотипичные маркеры, а также биомолекулярные сигналы, которые регулируют их экспрессию достигнуто более глубокое понимание процес­сов построения и регенерации тканей.

Мембраны обеспечивают образование тка­ней с помощью межклеточных контактов. Многие белки, погруженные в мембрану, ковалент­но связаны с углеводами (т. е. являются гликопро­теинами), расположенными на наружной поверх­ности мембраны. Эти гликопротеины часто окан­чиваются остатками сиаловой кислоты и сообщают всей наружной поверхности клетки общий отрица­тельный заряд. Боковые углеводные цепи этих гли­копротеинов и гликолипидов важны для осуществ­ления межклеточных контактов. Углеводные остатки формируют специфические поверхностные антиге­ны и делают мембранную поверхность высокоим­мунногенной. Структура поверхностных клеточных антигенов находится под строгим генетическим контролем и используется иммунной системой для разделения всех клеток на «свои» и «не свои». Все клетки индивидуума несут сходные поверхно­стные антигены, которые отличаются от поверхно­стных антигенов любого другого индивидуума.