Способность генерировать биоэлектрические потенциалы и проводить возбуждение

Возникновение биоэлектрических потенциалов связано с особенностями строения биологических мембран и с деятельностью их транспортных систем, создающих неравномерное распределение ионов по обе стороны мембраны.

Внутри клетки, находящейся в состоянии покоя, содержится ионов калия в 30 раз больше, чем во внеклеточной жидкости, натрия же во внеклеточной жидкости содержится в 20 раз больше, чем в клетке.

В соответствии с градиентом концентрации калий стремится выйти из клетки, натрий - войти в клетку. Полупроницаемая мембрана пропускает ионы калия, которые выходят из клетки и располагаются на внешней поверхности мембраны. На внутренней поверхности мембраны сосредоточиваются отрицательно заряженные ионы.

При возбуждении (деполяризации) мембрана становится проницаемой для ионов натрия, который устремляется внутрь клетки; внутренняя поверхность мембраны заряжается положительно, внешняя - отрицательно.

Накопление положительных ионов внутри клетки и освободившихся отрицательных ионов снаружи приведет к "обратной поляризации", наружная поверхность мембраны приобретает отрицательный заряд, внутренняя - положительный. Затем поток натрия внутрь клетки уменьшается, так как понижается проницаемость мембраны для натрия, выход ионов калия из клетки начинает превышать ток ионов натрия в клетку, наступает период реполяризации (восстановление исходной поляризации).

Процессы трансформации и запасания энергии

мембрана клеточный биоэлектрический фотосинтез

Процессы трансформации и запасания энергии протекают в специализированных биологических мембранах и занимают центральное место в энергетическом обеспечении живых систем. Два основных процесса энергообразования - фотосинтез и тканевое дыхание - локализованы в мембранах внутриклеточных органелл высших организмов, а у бактерий - в клеточной (плазматической) мембране.

Фотосинтезирующие мембраны преобразуют энергию света в энергию химических соединений, запасая ее в форме сахаров - основного химического источника энергии для гетеротрофных организмов. При дыхании энергия органических субстратов освобождается в процессе переноса электронов по цепи окислительно-восстановительных переносчиков и утилизируется в процессе фосфорилированияАДФнеорганическим фосфатом с образованием АТФ.

Мембраны, осуществляющие фосфорилирование, сопряженное с дыханием, называют сопрягающими (внутренние мембраны митохондрий, клеточные мембраны некоторых аэробных бактерий, мембраны хроматофоров фотосинтезирующих бактерий).

Метаболические свойства мембран

Метаболические функции мембран определяются двумя факторами:

во-первых, связью большого числа ферментов и ферментативных систем с мембранами;

во-вторых, способностью мембран физически разделять клетку на отдельные отсеки, отграничивая друг от друга метаболические процессы, протекающие в них.

Метаболические системы не остаются при этом полностью изолированными. В мембранах, разделяющих клетку, имеются специальные системы, обеспечивающие избирательное поступление субстратов, выделение продуктов, а также движение соединений, обладающих регуляторным действием.