Взаимодействие клетки с внешней средой и окружающими клетками осуществляется посредством поверхностного аппарата. Его основные функ­ции определяются пограничным положением и включают:

барьерную (разграничительную) функцию;

функцию распознавания других клеток и компонентов межклеточ­ного вещества;

рецепторную функцию, включая взаимодействие с сигнальными молекулами (гормоны, медиаторы и т.п.);

транспортную функцию;

функцию движения клетки посредством образования псевдо-, фи­ло- и ламеллоподий).

Поверхностный аппарат клетки состоит из плазмолеммы (плазма­тической мембраны), надмембранного и подмембранного комплексов.

Плазмолемма (плазматическая мембрана). Образована в основном белками и липидами в количественном соотношении примерно 1:1. Первая так назы­ваемая «бутербродная» модель организации плазмолеммы предложена в 1935 году Дж. Даниэли и Г. Дэвсоном. Согласно этой модели, основу плазмолеммы составляет двойной слой липидных молекул (билипидный слой). Последние обращены друг к другу гидрофобными участками («хвостами»), а внутрь и наружу - гидро­фильными «головками» молекул.

На сегодняшний момент наибольшее признание получила жидкостно-мозаичная модель С.Зингера и Г.Николсона. Согласно последней, в состав мембраны входят белки двух разновидностей: периферические и интегральные. Периферические белки связаны электростатическими взаимодействиями с полярными головками липидных молекул, но никогда не образуют сплошного слоя. Основную роль в органи­зации мембраны играют глобулярные белки, которые погружены в мем­брану частично (полуинтегральные белки). Эти белки перемещаются в жидкой липидной фазе, обеспечивая динамичность и лабильность всей сис­темы мембраны.

Мембранные белки, в отличие от липидов, во многом определяю­щих барьерные свойства мембран. Они обеспечивают выполнение важ­нейших клеточных функций: регулируемого транспорта веществ, рецепции, структурной организации, регуляции метаболизма и др. Белковые молекулы мозаично распределены в липидном бислое и могут перемещать­ся в его толще.

Особого внимания заслуживает транспортная функция поверхност­ного аппарата клетки, которая обеспечивает непрерывность взаимосвязан­ных потоков вещества, энергии и информации в клетке.

Различают пассивный и активный транспорт веществ. Пассивный транспорт включает процессы, не требующие затрат энергии, напри­мер, простую и облегчённую диффузию. Активный транспорт происходит с затратой энергии и обеспечи­вает перенос молекул (ионов) с помощью белков-переносчиков против градиента концентрации (электрохимического градиента). В качестве примера активного транспорта можно привести натриево-калиевый насос, включающий белок-переносчик Na+ и К+, а также АТФазу. Он осуществля­ет вывод ионов Na+ из цитоплазмы за пределы клетки и перенос ионов К+ внутрь клетки. Активный транспорт обеспечивает также поступление в клетку глюкозы.

Транспорт в мембранной упаковке включает эндоцитоз (перенос веществ в клетку) и экзоцитоз (перенос веществ из клетки). Эндоцитоз заключается в образовании при контакте с клеткой какого-либо пригодно­го для поглощения субстрата эндоцитозного пузырька, который отшнуровывается от плазмолеммы и поступает в клетку, сливаясь затем с лизосомой. Разновидностями эндоцитоза являются фагоцитоз и пиноцитоз.

Биологические мембраны выполняют в клетке следующие основные функции:

1) барьерную, обеспечивая селективный, регулируемый, пассивный и активный обмен веществ;

2) матричную, определяя взаимное расположе­ние и ориентацию мембранных белков, что обеспечивает их оптимальное взаимодействие (например, оптимальное взаимодействие мембранных фер­ментов);

3) формообразующую (для мембранных органоидов);

4) механи­ческую, обеспечивая прочность и автономность клеточных структур;

5) энергетическую (синтез АТФ на внутренних мембранах митохондрий);