Что такое мембранная одежда

Поделитесь в социальных сетях:vKontakteFacebookTwitter

Что такое мембрана, её особенности и разновидности

По своей сущности мембрана — это многослойная ткань, которая состоит из 2 или даже более слоёв. Внешний — устойчивый к износу, внутренний — мягкий. Между ними ещё находится непосредственно мембрана и защитные слои. Благодаря такой структуре эти ткани превосходно выполняют функцию защиты от ветра, воды.

Выделяют несколько видов мембранных тканей:

  1. Беспоровые. Такие мембраны не содержат микропор. В результате этого пот и влага, которая выделяется телом, скапливается сначала на внутренней стороне и лишь потом, посредством диффузии, выводится наружу. Под такой тканью человек чувствует себя постоянно мокрым, так как диффузия происходит значительно медленнее, чем потообразование при активном движении. Однако в беспоровых есть много плюсов, они, сохраняя все позитивные свойства мембранной ткани, является наиболее прочными и неприхотливыми в уходе.
  2. Поровые. В ткани присутствуют поры очень малых размеров. Это позволяет ткани «дышать». Ткань прекрасно удерживает влагу, которая попадает на неё извне, в то же время пот и влагу от тела человека она пропускает наружу. Под одеждой тело остаётся совершенно сухим. При всём изобилии вышеописанных плюсов такая ткань имеет несколько недостатков. Рассмотрим, какие именно. Во-первых, микропоры со временем забиваются и преимущество дышащей и водонепроницаемой ткани сводится на нет. Во-вторых, она более требовательная в уходе.
  3. Комбинированные. Из вышеперечисленных это самый лучший вариант. Фактически она содержит два слоя мембраны вместо одного. Ближе к телу — поровая, а потом ещё и беспоровая поверх. Таким образом, сохраняя все плюсы поровой мембраны, она, за счёт дополнительного слоя, становиться более прочной и простой в эксплуатации, уходе.

Помимо разновидностей по структуре, выделяют различные ткани по конструкции и по фактуре.

По конструкции можно выделить двух-, двух- с половиной и трёхслойные мембраны.

Первый вариант — это обычная ткань, из которой, например, изготавливается горнолыжный костюм или любой другой элемент одежды. Только на эту ткань из внутренней стороны нанесена мембрана. Кроме этого, для них обязательно наличие защитной подкладки, чтобы ткань не пачкалась, меньше тёрлась, не рвалась и не засорялась.

Во втором варианте защитным слоем выступают трикотажные пупырышки. Это позволяет уменьшить вес одежды.

Ну и последний вариант — трёхслойная. Здесь идёт обычная ткань, далее мембрана и сетка. Все они вместе при помощи ламинирования скреплены воедино и выглядят как обычная однослойная ткань внешне. Внутренний слой также бережёт костюм от повреждения, однако при этом вес одежды становиться ещё меньше.

Различия по фактуре ткани также имеются. Здесь всё зависит от способа переплетения нитей и их толщины. Фактура, помимо внешних отличий, значительно влияет на вес готового изделия, его водонепроницаемость и прочность.

Горнолыжные костюмы, куртки и другие тёплые вещи утепляют с помощью ткани, которая называется Twill. Это тёплая и плотная ткань с толстыми волокнами, гладкая и сверхпрочная.

Ripstop — более лёгкий тип мембраны и в то же время очень прочный. Здесь используются и тонкие, и толстые волокна. Такая ткань не расходится даже при её повреждении. Внешне она немного напоминает соты. Чаще всего такой тип ткани используется для дорогих изделий.

Правила выбора

Перед тем как приобрести одежду из мембранной ткани, покупателю нужно учитывать условия, в которых она будет эксплуатироваться. Следуя данной рекомендации, можно обзавестись именно тем изделием, которое оптимально соответствует поставленным перед ним задачам.

Выбирая подходящий товар, покупателю необходимо обращать внимание на два ключевых параметра – уже упоминавшиеся ранее водостойкость и паропроницаемость (например, 7000/7000). Ориентировочные значения первой перечислены далее:

  • 3000 – незначительные осадки, длящиеся сравнительно недолго;
  • 5000-7000 – дождь, имеющий среднюю интенсивность;
  • 10000-15000 – сильный и продолжительный ливень;
  • 20000 – шторм (изделия с такой водостойкостью предназначены для яхтсменов и любителей экстремального отдыха).

Для выбора изделия с подходящей паропроницаемостью покупателю стоит воспользоваться следующим списком:

  • 3000 – невысокий уровень физической активности (обычная ходьба);
  • 5000-7000 – медленное движение по местности со сложным рельефом или бег трусцой;
  • 10000-15000 – максимальная физическая активность (лыжный спорт).

Строение клеточной мембраны

В основе строения клеточной (биологической) мембраны лежит двойной слой липидов (жиров). Формирование такого слоя связано с особенностями их молекул. Липиды не растворяются в воде, а по-своему в ней конденсируются. Одна часть отдельно взятой молекулы липида представляет собой полярную головку (она притягивается водой, т. е. гидрофильна), а другая — пару длинных неполярных хвостов (эта часть молекулы отталкивается от воды, т. е. гидрофобна). Такое строение молекул заставляет их «прятать» хвосты от воды и поворачивать к воде свои полярные головки.

В результате образуется двойной липидный слой, в котором неполярные хвосты находятся внутри (обращены друг к другу), а полярные головки обращены наружу (к внешней среде и цитоплазме). Поверхность такой мембраны гидрофильна, а внутри она гидрофобна.

В клеточных мембранах среди липидов преобладают фосфолипиды (относятся к сложным липидам). Их головки содержат остаток фосфорной кислоты. Кроме фосфолипидов есть гликолипиды (липиды + углеводы) и холестерол (относится к стеролам). Последний придает мембране жесткость, размещаясь в ее толще между хвостами остальных липидов (холестерол полностью гидрофобный).

За счет электростатического взаимодействия, к заряженным головкам липидов присоединяются некоторые молекулы белков, которые становятся поверхностными мембранными белками. Другие белки взаимодействуют с неполярными хвостами, частично погружаются в двойной слой или пронизывают его насквозь.

Таким образом, клеточная мембрана состоит из двойного слоя липидов, поверхностных (периферических), погруженных (полуинтегральных) и пронизывающих (интегральных) белков. Кроме того, некоторые белки и липиды с внешней стороны мембраны связаны с углеводными цепями.

Это жидкостно-мозаичная модель строения мембраны была выдвинута в 70-х годах XX века. До этого предполагалась бутербродная модель строения, согласно которой липидный бислой находится внутри, а с внутренней и наружной стороны мембрана покрыта сплошными слоями поверхностных белков. Однако накопление экспериментальных данных опровергло эту гипотезу.

Толщина мембран у разных клеток составляет около 8 нм. Мембраны (даже разные стороны одной) отличаются между собой по процентному соотношению различных видов липидов, белков, ферментативной активности и др. Какие-то мембраны более жидкие и более проницаемые, другие более плотные.

Разрывы клеточной мембраны легко сливаются из-за физико-химических особенностей липидного бислоя. В плоскости мембраны липиды и белки (если только они не закреплены цитоскелетом) перемещаются.

Функции

  • Барьерная — обеспечивает регулируемый, избирательный, пассивный и активный обмен веществ с окружающей средой. Например, мембрана пероксисом защищает цитоплазму от опасных для клетки пероксидов. Избирательная проницаемость означает, что проницаемость мембраны для различных атомов или молекул зависит от их размеров, электрического заряда и химических свойств. Избирательная проницаемость обеспечивает отделение клетки и клеточных компартментов от окружающей среды и снабжение их необходимыми веществами.
  • Транспортная — через мембрану происходит транспорт веществ в клетку и из клетки. Транспорт через мембраны обеспечивает: доставку питательных веществ, удаление конечных продуктов обмена, секрецию различных веществ, создание ионных градиентов, поддержание в клетке оптимального pH и концентрации ионов, которые нужны для работы клеточных ферментов.Частицы, по какой-либо причине неспособные пересечь фосфолипидный бислой (например, из-за гидрофильных свойств, так как мембрана внутри гидрофобна и не пропускает гидрофильные вещества, или из-за крупных размеров), но необходимые для клетки, могут проникнуть сквозь мембрану через специальные белки-переносчики (транспортёры) и белки-каналы или путём эндоцитоза.При пассивном транспорте вещества пересекают липидный бислой без затрат энергии по градиенту концентрации (градиент концентрации указывает направление увеличения концентрации) путём диффузии. Вариантом этого механизма является облегчённая диффузия, при которой веществу помогает пройти через мембрану какая-либо специфическая молекула. У этой молекулы может быть канал, пропускающий вещества только одного типа.Активный транспорт требует затрат энергии, так как происходит против градиента концентрации. На мембране существуют специальные белки-насосы, в том числе АТФаза, которая активно вкачивает в клетку ионы калия (K+) и выкачивает из неё ионы натрия (Na+).
  • Матричная — обеспечивает определённое взаиморасположение и ориентацию мембранных белков, их оптимальное взаимодействие.
  • Механическая — обеспечивает автономность клетки, её внутриклеточных структур, также соединение с другими клетками (в тканях). Большую роль в обеспечении механической функции имеют клеточные стенки, а у животных — межклеточное вещество.

Ультраструктура хлоропласта: 1. наружная мембрана 2. межмембранное пространство 3. внутренняя мембрана (1+2+3: оболочка) 4. строма (жидкость) 5. тилакоид с просветом (люменом) внутри 6. мембрана тилакоида 7. грана (стопка тилакоидов) 8. тилакоид (ламела) 9. зерно крахмала 10. рибосома 11. пластидная ДНК 12. пластоглобула (капля жира)

Энергетическая — при фотосинтезе в хлоропластах и клеточном дыхании в митохондриях в их мембранах действуют системы переноса энергии, в которых также участвуют белки.
Рецепторная — некоторые белки, находящиеся в мембране, являются рецепторами (молекулами, при помощи которых клетка воспринимает те или иные сигналы).Например, гормоны, циркулирующие в крови, действуют только на такие клетки-мишени, у которых есть соответствующие этим гормонам рецепторы. Нейромедиаторы (химические вещества, обеспечивающие проведение нервных импульсов) тоже связываются с особыми рецепторными белками клеток-мишеней.
Ферментативная — мембранные белки нередко являются ферментами

Например, плазматические мембраны эпителиальных клеток кишечника содержат пищеварительные ферменты.
Осуществление генерации и проведения биопотенциалов.С помощью мембраны в клетке поддерживается постоянная концентрация ионов: концентрация иона К+ внутри клетки значительно выше, чем снаружи, а концентрация Na+ значительно ниже, что очень важно, так как это обеспечивает поддержание разности потенциалов на мембране и генерацию нервного импульса.
Маркировка клетки — на мембране есть антигены, действующие как маркеры — «ярлыки», позволяющие опознать клетку. Это гликопротеины (то есть белки с присоединёнными к ним разветвлёнными олигосахаридными боковыми цепями), играющие роль «антенн»

Из-за бесчисленного множества конфигурации боковых цепей возможно сделать для каждого типа клеток свой особый маркер. С помощью маркеров клетки могут распознавать другие клетки и действовать согласованно с ними, например, при формировании органов и тканей. Это же позволяет иммунной системе распознавать чужеродные антигены.

Избирательная проницаемость

Клеточные мембраны обладают избирательной проницаемостью: через них медленно диффундируют глюкоза, аминокислоты, жирные кислоты, глицерол и ионы, причем сами мембраны в известной мере активно регулируют этот процесс — одни вещества пропускают, а другие нет. Существует четыре основных механизма для поступления веществ в клетку или вывода их из клетки наружу: диффузия, осмос, активный транспорт и экзо- или эндоцитоз. Два первых процесса носят пассивный характер, то есть не требуют затрат энергии; два последних — активные процессы, связанные с потреблением энергии.

Избирательная проницаемость мембраны при пассивном транспорте обусловлена специальными каналами — интегральными белками. Они пронизывают мембрану насквозь, образовывая своего рода проход. Для элементов K, Na и Cl есть свои каналы. Относительно градиента концентрации молекулы этих элементов движутся в клетку и из неё. При раздражении каналы натриевых ионов раскрываются, и происходит резкое поступление в клетку ионов натрия. При этом происходит дисбаланс мембранного потенциала. После чего мембранный потенциал восстанавливается. Каналы калия всегда открыты, через них в клетку медленно попадают ионы калия.

На что стоит обращать внимание при выборе одежды из мембраны

Если вы собираетесь покупать такую одежду, стоит обращать внимание на производителя, отзывы о вещах, свойства, эксплуатационные характеристики и др

Производитель. Говорить о том, какой производитель лучше, сложно. Есть топовые производители, которые известны во всём мире. К примеру, Toray, Event, Unitika. Однако стоимость вещей будет значительной. Есть и менее известные компании — Milo, Salewa или китайский бренд Wakarda. Здесь решать, конечно, покупателю, хотя, как показывает практика, даже относительно недорогие костюмы от Wakarda, по отзывам, очень хорошие в эксплуатации. Главное, правильно подобрать размер и параметры, изучить описание и характеристики товара, бережно относиться к вещам.

Водонепроницаемость

Помимо бренда, стоит обращать внимание и на параметры по водонепроницаемости. В наиболее бюджетных вариантах показатели по водонепроницаемости на уровне 3 тыс

мм. Такая ткань выдерживает небольшой моросящий дождик, однако ливень она выдержать уже не сможет. В дорогих изделиях этот показатель составляет около 20 тыс. мм. Они не промокают даже в шторм.

Дышащие свойства. Этот показатель варьируется от 3 тыс. г/м2 в сутки для бюджетных изделий и до 8000 г/м2 для дорогих. От него зависит способность отводить накопившийся пот из-под ткани, что соответственно влияет и на терморегуляцию.

Проклейка швов. Не менее важный параметр. От него частично зависит параметр водонепроницаемости. Бюджетная или городская одежда, как правило, имеет проклейку только у основных швов. В таком случае подтекание швов может быть. А вот если все швы проклеены, то подтекание в местах соединения ткани исключается полностью. Такая проклейка присуща дорогим моделям, а также в случае с трёхслойными мембранами.

Материал других слоёв. Этот параметр больше относиться к зимней одежде. Здесь имеется в виду утеплитель зимней одежды, ведь мембрана — это всего лишь тоненькая ткань, которая не греет. Именно потому в зимних костюмах присутствует утеплитель. В осенне-весенних вариантах это может быть флис. В зимней одежде чаще всего используется пух или его заменители.

Однако в последнее время, особенно на дорогих вещах, используют и другой, совершенно новый материал. Это фазопереходный утеплитель Outlast. Он состоит из микрокапсул, которые способны при активном движении человека превращаться в жидкость и копят тепло. А вот когда человек прекращает двигаться, тело остывает, то эти микрочастицы переходят в твёрдое состояние и отдают тепло. Такие вещи легче аналогов на флисе или пухе, однако стоимость изделия значительно повышается за счёт утеплителя.

Структура и состав биомембран

Мембраны состоят из липидов трёх классов: фосфолипиды, гликолипиды и холестерол. Фосфолипиды и гликолипиды (липиды с присоединёнными к ним углеводами) состоят из двух длинных гидрофобных углеводородных «хвостов», которые связаны с заряженной гидрофильной «головой». Холестерол придаёт мембране жёсткость, занимая свободное пространство между гидрофобными хвостами липидов и не позволяя им изгибаться. Поэтому мембраны с малым содержанием холестерола более гибкие, а с большим — более жёсткие и хрупкие. Также холестерол служит «стопором», препятствующим перемещению полярных молекул из клетки и в клетку.

Важную часть мембраны составляют белки, пронизывающие её и отвечающие за разнообразные свойства мембран. Их состав и ориентация в разных мембранах различаются. Рядом с белками находятся аннулярные липиды — они более упорядочены, менее подвижны, имеют в составе более насыщенные жирные кислоты и выделяются из мембраны вместе с белком. Без аннулярных липидов белки мембраны не работают.

Клеточные мембраны часто асимметричны, то есть слои отличаются по составу липидов, в наружном содержатся преимущественно фосфатидилинозитол, фосфатидилхолин, сфингомиелины и гликолипиды, во внутреннем — фосфатидилсерин, фосфатидилэтаноламин и фосфатидилинозитол. Переход отдельной молекулы из одного слоя в другой (так называемый флип-флоп) затруднён, но может происходить спонтанно, примерно раз в 6 месяцев или с помощью белков-флиппаз и скрамблазы плазматической мембраны. Если в наружном слое появляется фосфатидилсерин, это является сигналом для макрофагов о необходимости уничтожения клетки.

Основные сведения

Клеточная стенка, если таковая у клетки имеется (обычно есть у растительных, бактериальных и грибных клеток), покрывает клеточную мембрану.

Клеточная мембрана представляет собой двойной слой (бислой) молекул класса липидов, большинство из которых представляет собой так называемые сложные липиды — фосфолипиды. Молекулы липидов имеют гидрофильную («головка») и гидрофобную («хвост») части. При образовании мембран гидрофобные участки молекул оказываются обращены внутрь, а гидрофильные — наружу. Мембраны — структуры инвариабельные, весьма сходные у разных организмов. Некоторое исключение составляют археи, у которых мембраны образованы глицерином и терпеноидными спиртами. Толщина мембраны составляет 7—8 нм.

Биологическая мембрана включает и различные белки: интегральные (пронизывающие мембрану насквозь), полуинтегральные (погружённые одним концом во внешний или внутренний липидный слой), поверхностные (расположенные на внешней или прилегающие к внутренней сторонам мембраны). Некоторые белки являются точками контакта клеточной мембраны с цитоскелетом внутри клетки и клеточной стенкой (если она есть) снаружи. Некоторые из интегральных белков выполняют функцию ионных каналов, различных транспортеров и рецепторов.

Особенности эксплуатации

Если вы приобрели или ещё только собираетесь покупать горнолыжный костюм или любой другой элемент одежды из мембраны, важно не забывать, что такие вещи очень требовательны в уходе. Ведь никому не хочется, чтобы качественная и достаточно дорогостоящая вещь в скором времени превратилась в непригодную тряпку

Такие вещи важно правильно хранить, стирать, гладить. Помимо этого, им требуются и дополнительные средства ухода, такие как специальные пропитки.

Хранение

Такие вещи очень важно правильно хранить. Производители не рекомендуют их складывать

Ведь в местах перегибов со временем повреждается ткань и теряет свои свойства. Оптимальным вариантом хранения считается развешивание на плечиках. Для сохранности сверху лучше одеть чехол.

Как стирать? Если говорить о стирке, то важно помнить, что стирать такие вещи стоит исключительно согласно инструкции производителя, которая зачастую указана на этикетке. Там указывается и температура, при которой можно стирать, и режим глажки, сушки и т. д. Но есть и общие требования. Нельзя стирать вещи в очень горячей воде, оптимальный температурный режим 40 °C, а если на ярлыке есть специальные пометки, то может быть и меньше. Стирать мембранные вещи нужно только с использованием специальных моющих средств, иначе ткань повреждается, а поры забиваются. Также важно не забывать о том, что стирать лучше вручную, без предварительного замачивания, так как мембрана может отслоиться. После стирки вещи не выкручивают, а просто дают стечь воде.

Сушка, глажка. Сушить следует в развёрнутом виде, можно положив на горизонтальную поверхность. А вот гладить не рекомендуется.

Пропитка. Ещё один важный этап — это пропитка. Пропитка позволяет сохранить изделие, значительно увеличивает срок эксплуатации. Пропитка наносится на чистые вещи. Использовать стоит только то средство, которое предназначено для указанного типа ткани и типа вещей. К примеру, одной и той же пропиткой нельзя обработать костюм, шапку, ботинки и походную палатку. Чаще всего это четыре разных типа пропитки.

Необязательно, но можно использовать и покрытие DWR. Такое покрытие обладает водоотталкивающими свойствами, и капельки воды, попадая на поверхность, не впитываются, а просто скатываются в шарики. Оно продлевает срок службы мембранных вещей.

История исследования

В 1925 году Гортер и Грендель с помощью осмотического “удара” получили так называемые «тени» эритроцитов — их пустые оболочки. Тени сложили в стопку и определили площадь их поверхности. Затем с помощью ацетона выделили из оболочек липиды и определили количество липидов на единицу площади эритроцита — этого количества хватило на сплошной двойной слой. Хотя этот эксперимент привёл исследователей к правильному выводу, ими было допущено несколько грубых ошибок — во-первых, с помощью ацетона нельзя выделить абсолютно все липиды, а во-вторых, площадь поверхности была определена неправильно, по сухому весу. В данном случае минус на минус дал плюс, соотношение определяемых показателей случайно оказалось верным и был открыт липидный бислой.

Эксперименты с искусственными билипидными плёнками показали, что они обладают высоким поверхностным натяжением, гораздо большим, чем в клеточных мембранах. То есть в них содержится что-то, что снижает натяжение — белки. В 1935 году Даниэлли и Доусон представили научному сообществу модель «сендвича», которая говорит о том, что в основе мембраны лежит липидный бислой, по обеим сторонам от которого находятся сплошные слои белков, внутри бислоя ничего нет. Первые электронно-микроскопические исследования 1950-х годов подтвердили эту теорию — на микрофотографиях были видны 2 электронно-плотных слоя — белковые молекулы и головки липидов и один электронно-прозрачный слой между ними — хвосты липидов. Дж. Робертсон сформулировал в 1960 году теорию унитарной биологической мембраны, в которой постулировалось трёхслойное строение всех клеточных мембран.

Но постепенно накапливались аргументы против «бутербродной модели»:

  • накапливались сведения о глобулярности плазматической мембраны;
  • оказалось, что структура мембраны при электронной микроскопии зависит от способа её фиксации;
  • плазматическая мембрана может различаться по структуре даже в одной клетке, например в головке, шейке и хвосте сперматозоида;
  • «бутербродная» модель термодинамически не выгодна — для поддержания такой структуры нужно затрачивать большое количество энергии, и протащить вещество через мембрану очень сложно;
  • количество белков, связанных с мембраной электростатически, очень небольшое, в основном белки очень тяжело выделить из мембраны, так как они погружены в неё.

Всё это привело к созданию в 1972 году С. Д. Сингером (S. Jonathan Singer) и Г. Л. Николсоном (Garth L. Nicolson) жидкостно-мозаичной модели строения мембраны. Согласно этой модели белки в мембране не образуют сплошной слой на поверхности, а делятся на интегральные, полуинтегральные и периферические. Периферические белки действительно находятся на поверхности мембраны и связаны с полярными головками мембранных липидов электростатичесткими взаимодействиями, но никогда не образуют сплошной слой. Доказательствами жидкостности мембраны служат методы FRAP, FLIP и соматическая гибридизация клеток, мозаичности — метод замораживания-скалывания, при котором на сколе мембраны видны бугорки и ямки, так как белки не расщепляются, а целиком отходят в один из слоёв мембраны.

Поделитесь в социальных сетях:vKontakteFacebookTwitter
Напишите комментарий