Клітка - Це не тільки рідину, ферменти та інші речовини, а й високоорганізовані структури, звані внутрішньоклітинними органелами. Органели для клітини не менш важливі, ніж її хімічні складові. Так, при відсутності таких органел, як мітохондрії, запас енергії,витягнутої з поживних речовин, відразу ж зменшиться на 95%.

Більшість органел в клітині покриті мембранами, Що складаються в основному з ліпідів і білків. Розрізняють мембрани клітин, ендоплазматичного ретикулума, мітохондрій, лізосом, апарату Гольджі.

Ліпіди нерозчинні у воді, тому в клітці вони створюють бар'єр, що перешкоджає руху води і водорозчинних речовин з одного компартмента в інший.Молекули білка, проте, роблять мембрану проникною для різних речовин за допомогою спеціалізованих структур, які називаються порами. Безліч інших мембранних білків є ферментами, що каталізує численні хімічні реакції, які будуть розглянуті в наступних розділах.

Клітинна (або плазматична) мембрана являє собою тонку, гнучку і еластичну структуру завтовшки всього 75-10 нм. Вона складається в основному з білків і ліпідів.Приблизне співвідношення її компонентів таке: білки - 55%, фосфоліпіди - 25%, холестерол - 13%, інші ліпіди - 4%, вуглеводи - 3%.

Ліпідний шар клітинної мембрани препятавует проникненню води. Основу мембрани складає ліпідний бішар - тонка ліпідна плівка, що складається з двох моношарів і повністю покриває клітку. По всій мембрані розташовуються білки у вигляді великих глобул.

Ліпіднийбислой складається головним чином з молекул фосфоліпідів. Один кінець такої молекули є гідрофільним, тобто розчинним у воді (на ньому розташована фосфатна група), інший - гідрофобним, тобто розчинним тільки в жирах (на ньому знаходиться жирна кислота).

Завдяки тому, що гідрофобна частина молекули фосфолипида відштовхує воду, але притягується до подібних частин таких же молекул, фосфоліпіди мають природну властивість прикріплятися один до одного в товщі мембрани, як показано на рис. 2-3. Гідрофільна частина з фосфатної групою утворює дві мембранні поверхні: зовнішню, яка контактує з позаклітинної рідиною, і внутрішню, яка контактує з внутрішньоклітинної рідиною.

Середина ліпідного шару непроникна для іонів і водних розчинів глюкози і сечовини. Жиророзчинні речовини, включаючи кисень, вуглекислий газ, алкоголь, навпаки, легко проникають через цю область мембрани.

Молекули холестеролу, що входить до складу мембрани, по природі також відносяться до ліпідів, оскільки їх стероїдна угруповання має високу розчинність в жирах. Ці молекули як би розчинені в ліпідному Біслі. Їх головне призначення - регуляція проникності (або непроникності) мембран для водорозчинних компонентів рідких середовищ організму. Крім того, холестерол - основний регулятор в'язкості мембрани.

Білки клітинних мембран. На малюнку в ліпідному Біслі видно глобулярні частинки - це мембранні білки, більшість яких є глікопротеїнами. Розрізняють два типи мембранних білків: (1) інтегральні, які пронизують мембрану наскрізь, (2) периферичні, які виступають тільки над однією її поверхнею, не досягаючи інший.

Багато інтегральні білки формують канали (або пори), через які у внутрішньо-і позаклітинне рідина можуть дифундувати вода і водорозчинні речовини, особливо іони. Завдяки вибірковості дії каналів одні речовини дифундують краще за інших.

Інші інтегральні білки функціонують як білки-переносники, здійснюючи транспорт речовин, для яких ліпідний бішар непроникний. Іноді білки-переносники діють в напрямку, протилежному дифузії, такий транспорт називають активним. Деякі інтегральні білки є ферментами.

Інтегральні білки мембрани можуть служити також рецепторами для водорозчинних речовин, включаючи пептидні гормони, оскільки мембрана для них непроникна. Взаємодія білка-рецептора з певним лігандом призводить до конформаційних змін молекули білка, що, в свою чергу, стимулює ферментативну активність внутрішньоклітинного сегмента білкової молекули або передачу сигналу від рецептора всередину клітини за допомогою вторинного посередника. Таким чином, інтегральні білки, вбудовані в клітинну мембрану, втягують її в процес передачі інформації про зовнішнє середовище всередину клітини.

Молекули периферичних мембранних білків часто бувають пов'язані з інтегральними білками. Більшість периферичних білків є ферментами або грають роль диспетчера транспорту речовин через мембранні пори.