1972-жылы жарым-жартылай өткөрүүчү мембрана клетканы курчап турат жана бир катар маанилүү кызматтарды аткарат деген теория алдыга коюлган, ал эми клетка мембраналарынын түзүлүшү жана функциясы денедеги бардык клеткалардын туура иштеши үчүн маанилүү маселе.. Клетка теориясы 17-кылымда микроскопту ойлоп табуу менен бирге кеңири тараган. Өсүмдүктөрдүн жана жаныбарлардын ткандары клеткалардан турганы белгилүү болду, бирок аппараттын чечүүчүлүгү төмөн болгондуктан, жаныбарлардын клеткасынын айланасында эч кандай тоскоолдуктарды көрүү мүмкүн болбой калды. 20-кылымда мембрананын химиялык табияты кеңири изилденип, анын негизин липиддер түзөрү аныкталган.
Клетка мембраналарынын түзүлүшү жана кызматы
Клетка мембранасы тирүү клеткалардын цитоплазмасын курчап, клетка ичиндеги компоненттерди тышкы чөйрөдөн физикалык жактан бөлүп турат. Козу карындардын, бактериялардын жана өсүмдүктөрдүн да коргоону камсыз кылган жана чоң молекулалардын өтүшүнө жол бербеген клетка дубалдары бар. Клетка мембраналары да роль ойнойтцитоскелеттин пайда болушу жана башка маанилүү бөлүкчөлөрдүн клеткадан тышкаркы матрицага кошулуусу. Бул дененин ткандарын жана органдарын түзүү, аларды бирге кармап туруу үчүн зарыл. Клетка мембранасынын структуралык өзгөчөлүктөрүнө өткөрүмдүүлүк кирет. негизги милдети коргоо болуп саналат. Мембрана белокторду камтыган фосфолипиддик катмардан турат. Бул бөлүк клетканын адгезиясы, ион өткөрүмдүүлүгү жана сигнал системалары сыяктуу процесстерге катышат жана бир нече клеткадан тышкаркы түзүлүштөрдү, анын ичинде дубал, гликокаликс жана ички цитоскелет үчүн тиркеме бети катары кызмат кылат. Мембрана ошондой эле тандагыч фильтр катары кызмат кылып, клетканын потенциалын сактайт. Ал иондорду жана органикалык молекулаларды тандап өткөрүүчү жана бөлүкчөлөрдүн кыймылын көзөмөлдөйт.
Клетка мембранасынын биологиялык механизмдери
1. Пассивдүү диффузия: Көмүр кычкыл газы (СО2) жана кычкылтек (O2) сыяктуу кээ бир заттар (майда молекулалар, иондор) плазма мембранасы аркылуу тарай алат. кабык эки тарапта топтолушу мүмкүн болгон кээ бир молекулалар жана иондор үчүн тосмо катары иштейт.
2. Трансмембраналык канал жана ташуучу протеин: Глюкоза же аминокислоталар сыяктуу азыктар клеткага кирип, кээ бир метаболизм продуктылары чыгып кетиши керек.
3. Эндоцитоз - бул молекулалардын кабыл алынышы. Плазмалык мембранада бир аз деформация (инвагинация) пайда болуп, анда ташыла турган зат жутулат. Ал талап кылатэнергия жана ошондуктан активдүү транспорттун түрү болуп саналат.
4. Экзоцитоз: гормондор жана ферменттер сыяктуу заттарды бөлүп чыгаруу жана затты клеткалык тоскоолдук аркылуу толугу менен ташуу үчүн эндоцитоз алып келген заттардын сиңирилбеген калдыктарын алып салуу үчүн ар кандай клеткаларда пайда болот.
Молекулярдык түзүлүш
Клетка мембранасы - биологиялык мембрана, негизинен фосфолипиддерден турат жана бүт клетканын курамын тышкы чөйрөдөн бөлүп турат. Кадимки шарттарда пайда болуу процесси өзүнөн-өзү пайда болот. Бул процессти түшүнүү жана клетка мембраналарынын түзүлүшүн жана функцияларын, ошондой эле касиеттерин туура сүрөттөп берүү үчүн структуралык поляризация менен мүнөздөлгөн фосфолипиддик структуралардын табиятын баалоо керек. Цитоплазманын суу чөйрөсүндөгү фосфолипиддер критикалык концентрацияга жеткенде, алар суу чөйрөсүндө туруктуураак мицеллаларга биригишет.
Мембрананын касиеттери
- Туруктуулук. Бул мембрана пайда болгондон кийин кулашы күмөн экенин билдирет.
- Күч. Липиддик мембрана полярдык заттын өтүшүнө жол бербөө үчүн жетиштүү ишенимдүү; эриген заттар (иондор, глюкоза, аминокислоталар) да, андан чоңураак молекулалар да (белоктар) пайда болгон чек арадан өтө албайт.
- Динамикалык белги. Бул клетканын түзүлүшүн карап жатканда, балким, эң маанилүү касиет. Клетка мембранасы болотар кандай деформацияларга дуушар болушат, бүктөлүп, кыйрабай ийилип калышы мүмкүн. Өзгөчө шарттарда, мисалы, весикулалардын биригиши же бүчүрлөрү бузулушу мүмкүн, бирок убактылуу гана. Бөлмө температурасында анын липиддер түзүүчүлөрү туруктуу суюктуктун чек арасын түзүп, туруктуу, башаламан кыймылда болот.
Суюк мозаика модели
Клетка мембраналарынын түзүлүшү жана функциялары жөнүндө айта турган болсок, заманбап көз карашта мембрана суюк мозаика модели катары 1972-жылы окумуштуулар Сингер жана Николсон тарабынан каралгандыгын белгилей кетүү маанилүү. Алардын теориясы мембрана түзүлүшүнүн үч негизги өзгөчөлүгүн чагылдырат. Интегралдык мембрана белоктору мембрана үчүн мозаикалык шаблонду камсыз кылат жана алар липиддердин түзүлүшүнүн өзгөрүлмө мүнөзүнөн улам капталдагы тегиздик кыймылга жөндөмдүү. Трансмембраналык белоктор да потенциалдуу кыймылдуу. Мембрананын түзүлүшүнүн маанилүү өзгөчөлүгү анын асимметриялуулугу. Клетканын структурасы кандай? Клетка мембранасы, ядро, белоктор ж.б. Клетка жашоонун негизги бирдиги болуп саналат жана бардык организмдер бир же бир нече клеткадан турат, алардын ар бири аны айлана-чөйрөсүнөн бөлүп турган табигый тосмо менен. Клетканын бул сырткы чеги плазма мембранасы деп да аталат. Ал төрт түрдүү молекулалардан турат: фосфолипиддер, холестерол, белоктор жана углеводдор. Суюк мозаика модели клетка мембранасынын түзүлүшүн төмөнкүчө сүрөттөйт: ийкемдүү жана ийкемдүү, консистенциясы боюнча өсүмдүк майына окшош, ошондуктан баарыжеке молекулалар суюк чөйрөдө жөн эле калкып жүрүшөт жана алардын баары ошол кабыкчанын ичинде капталга жылып кетүүгө жөндөмдүү. Мозаика - бул ар кандай деталдарды камтыган нерсе. Плазмалык мембранада ал фосфолипиддер, холестерол молекулалары, белоктор жана углеводдор менен көрсөтүлөт.
Фосфолипиддер
Фосфолипиддер клетка мембранасынын негизги түзүлүшүн түзөт. Бул молекулалардын эки башка учу бар: баш жана куйрук. Баш учу фосфат тобун камтыйт жана гидрофильдүү. Бул суунун молекулаларына тартыларын билдирет. Куйрук май кислотасынын чынжырчалары деп аталган суутек жана көмүртек атомдорунан турат. Бул чынжырлар гидрофобдук, алар суу молекулалары менен аралашууну жактырышпайт. Бул процесс өсүмдүк майын сууга куюганда боло турган процесске окшош, башкача айтканда, ал анда эрибейт. Клетка мембранасынын структуралык өзгөчөлүктөрү фосфолипиддерден турган липиддик кош катмар деп аталган нерсе менен байланышкан. Гидрофильдик фосфат баштары дайыма клетка ичиндеги жана клеткадан тышкаркы суюктук түрүндө суу бар жерде жайгашат. Фосфолипиддердин мембранадагы гидрофобдук куйруктары аларды суудан алыстата тургандай уюштурулган.
Холестерин, белоктор жана углеводдор
Адамдар "холестерин" деген сөздү укканда көбүнчө аны жаман деп ойлошот. Бирок, чындыгында холестерол клетка мембраналарынын абдан маанилүү бир компоненти болуп саналат. Анын молекулалары суутек жана көмүртек атомдорунун төрт шакектеринен турат. Алар гидрофобдук жана липиддик кош катмардагы гидрофобдук куйруктардын арасында кездешет. Алардын мааниси ушундаырааттуулукту сактоо менен, алар кроссоверди алдын алып, мембраналарды бекемдейт. Холестерол молекулалары фосфолипид куйруктарынын тийип калышын жана катууланышын да сактайт. Бул ийкемдүүлүккө жана ийкемдүүлүккө кепилдик берет. Мембраналык белоктор химиялык реакцияларды тездетүү үчүн ферменттердин ролун аткарат, белгилүү бир молекулалар үчүн рецепторлордун милдетин аткарат же клетка мембранасы аркылуу заттарды ташыйт.
Углеводдор же сахариддер клетка мембранасынын клеткадан тышкаркы тарабында гана кездешет. Алар биригип гликокаликсти түзөт. Бул плазмалык мембрананы жумшартуу жана коргоону камсыз кылат. Гликокаликстеги углеводдордун түзүлүшүнө жана түрүнө жараша организм клеткаларды таанып, алардын бар же жок экенин аныктай алат.
Мембраналык белоктор
Жаныбар клеткасынын клетка мембранасынын түзүлүшүн белок сыяктуу маанилүү бир компонентсиз элестетүү мүмкүн эмес. Буга карабастан, алар дагы бир маанилүү компоненти - липиддердин өлчөмү боюнча бир кыйла төмөн болушу мүмкүн. Үч негизги мембраналык белоктор бар.
- Интегралдык. Алар эки катмарлуу, цитоплазманы жана клеткадан тышкаркы чөйрөнү толугу менен камтыйт. Алар транспорттук жана сигналдык функцияны аткарышат.
- Перифериялык. Белоктор мембранага цитоплазмалык же клеткадан тышкаркы беттеринде электростатикалык же суутек байланыштары аркылуу туташат. Алар биринчи кезекте интегралдык белокторду бириктирүүчү каражат катары катышат.
- Трансмембран. Алар ферменттик жана сигналдык функцияларды аткарышат, ошондой эле мембрананын липиддик эки катмарынын негизги түзүлүшүн модуляциялашат.
Биологиялык мембраналардын функциялары
Суудагы углеводороддордун жүрүм-турумун жөнгө салуучу гидрофобдук эффект мембраналык липиддер жана мембрана белоктору тарабынан түзүлгөн структураларды көзөмөлдөйт. Мембраналардын көптөгөн касиеттерин бардык биологиялык мембраналар үчүн негизги түзүлүштү түзгөн липиддик кош катмарлардын алып жүрүүчүлөрү берет. Интегралдык мембраналык белоктор жарым-жартылай липиддик кош катмарда жашырылган. Трансмембраналык белоктор биринчи кезектеги аминокислоталардын адистештирилген уюмуна ээ.
Перифериялык мембрана белоктору эрүүчүлөргө абдан окшош, бирок алар мембрана менен да байланышат. Адистештирилген клетка мембраналары атайын клетка функцияларына ээ. Клетка мембраналарынын түзүлүшү жана функциялары организмге кандай таасир этет? Бүткүл организмдин иштеши биологиялык мембраналардын кантип жайгашуусуна көз каранды. Клетка ичиндеги органеллдерден, мембраналардын клеткадан тышкаркы жана клеткалар аралык өз ара аракетинен биологиялык функцияларды уюштуруу жана аткаруу үчүн зарыл болгон структуралар түзүлөт. Көптөгөн структуралык жана функциялык өзгөчөлүктөр бактерияларга, эукариоттук клеткаларга жана капталган вирустарга мүнөздүү. Бардык биологиялык мембраналар бир катар жалпы мүнөздөмөлөрдүн болушун аныктаган липиддик кош катмарга курулган. Мембраналык белоктор көптөгөн өзгөчө функцияларга ээ.
- Контролдоо. Клеткалардын плазма мембраналары клетканын айлана-чөйрө менен өз ара аракеттенүүсүнүн чектерин аныктайт.
- Транспорт. Клеткалардын клетка ичиндеги кабыкчалары ар кандай функциялуу бир нече блокторго бөлүнөтички курамы, алардын ар бири контролдук өткөрүмдүүлүк менен бирге керектүү транспорттук функция менен колдоого алынат.
- Сигнал өткөрүү. Мембрананын синтези клетка ичиндеги везикулярдык кабарлоо механизмин камсыздайт жана ар кандай вирустардын клеткага эркин кирүүсүн алдын алат.
Мааниси жана корутундулары
Сырткы клетка мембранасынын түзүлүшү бүт организмге таасир этет. Ал тандалган заттардын гана өтүшүнө жол берүү менен бүтүндүктү коргоодо маанилүү ролду ойнойт. Ал ошондой эле цитоскелетти жана клетканын дубалын бекитүү үчүн жакшы негиз болуп саналат, ал клетканын формасын сактоого жардам берет. Липиддер көпчүлүк клеткалардын мембраналык массасынын болжол менен 50% түзөт, бирок бул мембрананын түрүнө жараша өзгөрөт. Сүт эмүүчүлөрдүн сырткы клетка мембранасынын түзүлүшү татаалыраак, ал төрт негизги фосфолипидди камтыйт. Липиддердин кош катмарларынын маанилүү касиети, алар өзүн эки өлчөмдүү суюктук сыяктуу алып жүрүшөт, мында айрым молекулалар эркин айланып, капталга жыла алат. Мындай суюктук температурага жана липиддердин курамына жараша аныкталуучу мембраналардын маанилүү касиети болуп саналат. Углеводород шакекчесинин түзүлүшүнөн улам холестерол мембраналардын суюктугун аныктоодо роль ойнойт. Биологиялык мембраналардын майда молекулалар үчүн тандалма өткөргүчтүгү клеткага ички түзүлүшүн башкарууга жана сактоого мүмкүндүк берет.
Клетканын түзүлүшүн (клетка мембранасы, ядро ж.б.у.с.) карап, мындай жыйынтыкка келүүгө болоторганизм сырттан жардамсыз өзүнө зыян келтире албаган өзүн-өзү жөнгө салуучу система экенин жана ар бир клетканы калыбына келтирүүнүн, коргоонун жана туура иштешинин жолдорун ар дайым издейт.
