4. Образование мембран

Другим, по-видимому, достаточно близким по времени этапом было образование мембран. Благодаря мембранам живое вещество может отличаться по составу и энергетическому уровню от окружающей среды. Например, осмотическое давление жидкостей тела большинства позвоночных близко к осмотическому давлению морской воды независимо от того, обитает животное в море, на суше или в пресной воде. На заре развития жизни мембраны были, конечно, не такими сложными, как теперь. Все же уже на самых ранних стадиях развития метаболизма должна была в какой-то форме проявляться активность, родственная той, которая свойственна мембранам. Ведь метаболизм всегда изменяет концентрацию одного или нескольких веществ, отчего и возникает различие между составом внешней и внутренней среды.

Это различие сохраняется благодаря важному свойству мембран: они обычно устроены так, что пропускают одни молекулы и задерживают другие. Данное свойство мембран определяется в основном размерами или электрическим зарядом (или тем и другим вместе) молекул, составляющих мембрану. Такие мембраны называются полупроницаемыми; в результате их функционирования возникает разница осмотических давлений по обе стороны мембраны.

Полагают, что образование примитивных мембран было в принципе сходно с образованием коацерватных капель. Оно могло начаться с выстраивания полярных молекул на поверхности раздела воздух - вода или липид - вода. Современные клеточные мембраны сложены из двойных мономолекулярных слоев липидов. Липиды играют главную роль в современных мембранах, хотя известны и нелипидные мембраны. Схема строения липидной мембраны показана на фиг. 39.

Фиг. 39. Схематическое изображение двух мономолекулярных слоев полярных молекул, играющих роль мембраны, с адсорбированными на них глобулярными молекулами белка (при этом структура белковых молекул не изменяется). Мономолекулярные слои, образующие мембрану, сложены из однотипных строительных блоков. Каждый такой блок состоит из двух молекул липида и одной молекулы холестерина. Такое строение выработалось в процессе органической эволюции; оно не является абсолютно необходимым для функционирования мембраны. Любая пленка полярных молекул может служить мембраной, если она не препятствует диффузии некоторых молекул [19]