Portalda reklam

Niyə membrana hüceyrənin universal quruluş vahidi deyilir? Hüceyrə membranı: quruluşu və funksiyası. Hüceyrənin xarici membranının funksiyaları

Qısa Təsvir:

Sazonov V.F. 1_1 Hüceyrə membranının quruluşu [Elektron qaynaq] // Kinesioloq, 2009-2018: [sayt]. Yenilənmə tarixi: 06.02.2018 ..__. 201_). _ Hüceyrə membranının quruluşu və işləməsi təsvir edilmişdir (sinonimlər: plazmalemma, plazmolemma, biomembran, hüceyrə membranı, xarici hüceyrə membranı, hüceyrə membranı, sitoplazmik membran). Bu ilkin məlumatlar həm sitologiya, həm də sinir fəaliyyəti proseslərini anlamaq üçün lazımdır: sinir həyəcanı, inhibe, sinapsların və duyğu reseptorlarının işi.

Hüceyrə membranı (plazma a lemma və ya plazma O lemma)

Konsepsiyanın tərifi

Hüceyrə membranı (sinonimləri: plazmalemma, plazmolemma, sitoplazmik membran, biomembran), hüceyrəni ətraf mühitdən ayıran və hüceyrə ilə ətraf mühit arasında nəzarət edilən mübadilə və ünsiyyət quran üçlü lipoprotein (yəni "yağ-zülal") membrandır.

Bu tərifdəki əsas şey, membranın hüceyrəni ətrafdan ayırması deyil, tam olaraq onu ayırmasıdır birləşdirir ətraf mühitlə qəfəs. Membrandır aktiv hüceyrənin quruluşu, daim işləyir.

Bioloji bir membran, zülallar və polisakkaridlərlə örtülmüş fosfolipidlərin çox incə bimolekulyar bir filmidir. Bu hüceyrə quruluşu canlı bir orqanizmin maneə, mexaniki və matris xüsusiyyətlərinin əsasını təşkil edir (Antonov V.F., 1996).

Membranın məcazi təsviri

Mənə görə, hüceyrə membranı müəyyən bir ərazini əhatə edən bir çox qapısı olan bir qəfəs çit kimi görünür. İstənilən kiçik canlı bu çitdən sərbəst şəkildə irəli və irəli hərəkət edə bilər. Ancaq daha böyük ziyarətçilər yalnız qapılardan içəri girə bilərlər və hətta hamısı belə deyil. Fərqli ziyarətçilərin yalnız öz qapılarının açarları var və başqalarının qapısından keçə bilməzlər. Beləliklə, bu çitdən daim ziyarətçilər axını gedir, çünki membran çitin əsas funksiyası ikidir: ərazini ətrafdakı boşluqdan ayırmaq və eyni zamanda ətrafdakı məkanla birləşdirmək. Bunun üçün hasarda çoxlu deşiklər və qapılar var - !

Membran xüsusiyyətləri

1. keçiricilik.

2. Yarı keçiricilik (qismən keçiricilik).

3. Seçmə (sinonim: seçmə) keçiricilik.

4. Aktiv keçiricilik (sinonimi: aktiv nəqliyyat).

5. Nəzarət olunan keçiricilik.

Gördüyünüz kimi, membranın əsas xüsusiyyəti müxtəlif maddələrə keçiriciliyidir.

6. Faqositoz və pinositoz.

7. Ekzositoz.

8. Elektrik və kimyəvi potensialın olması, daha doğrusu, membranın daxili və xarici tərəfləri arasındakı potensial fərq. Bunu məcazi olaraq deyə bilərik "membran ion axınlarını idarə edərək hüceyrəni" elektrik batareyasına "çevirir"... Ətraflı: .

9. Elektrik və kimyəvi potensialdakı dəyişikliklər.

10. Qıcıqlanma. Membran üzərində yerləşən xüsusi molekulyar reseptorlar siqnal (nəzarət) maddələri ilə bağlana bilər, bunun nəticəsində membranın və bütün hüceyrənin vəziyyəti dəyişə bilər. Molekulyar reseptorlar ligandların (nəzarət maddələrinin) onlarla birləşməsinə cavab olaraq biokimyəvi reaksiyaları tetikler. Siqnal verən maddənin xaricdən reseptora təsir etdiyini və dəyişikliklərin hüceyrə daxilində davam etdiyini qeyd etmək vacibdir. Məlum olur ki, membran ətraf mühitdən hüceyrənin daxili mühitinə məlumat ötürür.

11. Katalitik enzimatik aktivlik. Fermentlər membrana yerləşdirilə bilər və ya səthi ilə əlaqələndirilə bilər (həm hüceyrənin daxilində, həm də xaricində) və orada öz fermentativ fəaliyyətini həyata keçirirlər.

12. Səthin və onun sahəsinin şəklinin dəyişdirilməsi. Bu, membranın xaricə doğru irəliləməsini və ya əksinə hüceyrəyə daxil olmasını təmin edir.

13. Digər hüceyrə membranları ilə əlaqə qurma qabiliyyəti.

14. Yapışma, möhkəm səthlərə yapışmaq qabiliyyətidir.

Membran xüsusiyyətlərinin qısa siyahısı

  • Keçiricilik.
  • Endositoz, ekzositoz, transsitoz.
  • Potensiallar.
  • Qıcıqlanma.
  • Ferment aktivliyi.
  • Əlaqələr.
  • Yapışma.

Membran funksiyaları

1. Daxili məzmunun xarici mühitdən natamam təcrid olunması.

2. Hüceyrə membranının işində əsas şeydir mübadilə müxtəlif maddələr hüceyrə ilə hüceyrələrarası mühit arasında. Bu, membranın keçiricilik kimi bir xüsusiyyətindən qaynaqlanır. Bundan əlavə, membran keçiriciliyini tənzimləyərək bu mübadiləni tənzimləyir.

3. Membranın başqa bir vacib funksiyasıdır kimyəvi və elektrik potensialında fərq yaratmaq daxili və xarici tərəfləri arasında. Buna görə hüceyrənin içərisində mənfi bir elektrik potensialı var -.

4. Membran vasitəsilə də həyata keçirilir məlumat mübadiləsi hüceyrə ilə ətraf mühit arasında. Membranda yerləşən xüsusi molekulyar reseptorlar, nəzarət edən maddələrə (hormonlar, vasitəçilər, modulyatorlar) bağlana bilər və hüceyrədə və ya quruluşunda müxtəlif dəyişikliklərə səbəb olaraq hüceyrədə biokimyəvi reaksiyaları tetikleyebilir.

Video:Hüceyrə membranının quruluşu

Video mühazirə:Membranın quruluşu və nəqli haqqında ətraflı məlumat

Membran quruluşu

Hüceyrə membranı çox yönlüdür üç qatlı quruluş Orta yağ təbəqəsi fasiləsizdir və yuxarı və aşağı zülal təbəqələri ayrı zülal sahələrindən ibarət bir mozaika şəklində əhatə edir. Yağlı təbəqə, hüceyrənin ətraf mühitdən təcrid olunmasını təmin edən əsasdır. Öz-özünə, suda həll olunan maddələrə çox zəif nüfuz edir, ancaq yağda həll olunan maddələrə asanlıqla icazə verir. Buna görə də, suda həll olunan maddələr (məsələn, ionlar) üçün membran keçiriciliyi xüsusi protein strukturları ilə təmin olunmalıdır.

Aşağıda elektron mikroskopu ilə əldə edilən təmas edən hüceyrələrin həqiqi hüceyrə membranlarının fotomikroqrafları, habelə üç qatlı membranı və onun zülal təbəqələrinin mozaikliyini göstərən sxematik bir rəsm var. Şəkli böyütmək üçün üzərinə vurun.

Hüceyrə membranının daxili lipid (yağ) təbəqəsinin ayrılmaz bir şəkildə qurulmuş zülallarla nüfuz etdiyi ayrı bir görüntü. Üst və alt zülal təbəqələri lipid iki qatlı görüntüyə müdaxilə etməmək üçün çıxarılır

Yuxarıdakı şəkil: Vikipediyada göstərildiyi kimi hüceyrə membranının (hüceyrə divarı) natamam sxematik təsviri.

Diqqət yetirin ki, xarici və daxili zülal təbəqələri membrandan çıxarıldı ki, mərkəzi yağlı ikiqat lipid qatını daha yaxşı görə bilək. Həqiqi bir hüceyrə membranında, böyük bir protein "adaları" yağlı film boyunca (şəkildəki kiçik toplar) yuxarıda və aşağıda üzür və membranın daha qalın, üç qatlı olduğu ortaya çıxır: protein-yağ-zülal ... Beləliklə, əslində ortasında qalın bir "kərə yağı" təbəqəsi olan iki protein "dilim çörək" dən ibarət bir sandviçə bənzəyir, yəni. iki qatlı deyil, üç qatlı bir quruluşa malikdir.

Bu rəqəmdə kiçik mavi və ağ kürəciklər hidrofilik (islana bilən) lipid "başlarına", onlara yapışdırılmış "iplər" isə hidrofob (islanmayan) "quyruqlara" uyğundur. Zülallardan yalnız ayrılmaz uc-uca membran zülalları (qırmızı kürəciklər və sarı sarmallar) göstərilir. Membranın içərisindəki sarı oval nöqtələr xolesterol molekullarıdır. Membranın xaricindəki sarı-yaşıl boncuklu zəncirlər glikokaliks əmələ gətirən oliqosakkarid zəncirləridir. Glikokaliks, uzun karbohidrat-protein molekullarının içindən yapışaraq əmələ gətirdiyi membrandakı bir karbohidrat ("şəkər") "tükünə" bənzəyir.

Canlı, filmlər və borularla nüfuz edilən, yarı maye jölə bənzər məzmunlarla dolu kiçik bir "zülal-yağ torbası" dır.

Bu kisənin divarları içəridən və xaricdən zülallarla örtülmüş ikiqat yağlı (lipid) bir film - hüceyrə membranı ilə əmələ gəlir. Buna görə də membranın olduğu deyilir üç qatlı quruluş : protein-yağ-zülal... Hüceyrənin içərisində daxili boşluğunu bölmələrə bölən bir çox oxşar yağ membranı da var. Hüceyrə orqanoidləri eyni membranlarla əhatə olunmuşdur: nüvə, mitokondri, xloroplastlar. Beləliklə, membran bütün hüceyrələrə və bütün canlı orqanizmlərə xas olan universal bir molekulyar quruluşdur.

Solda bioloji membranın bir hissəsinin həqiqi deyil, süni bir modeli var: bu, molekulyar dinamikanın modelləşdirilməsi prosesində yağlı fosfolipid iki qatlı (yəni ikiqat təbəqəli) bir anlıq görüntüdür. Modelin hesablanmış hüceyrəsi göstərilir - 96 PC molekulu ( f osfatidil NS olina) və 2304 su molekulu, cəmi 20544 atom.

Sağda, membranın iki qatlı lipidinin toplandığı lipid molekulunun vizual modelidir. Üst hissəsində hidrofilik (su sevən) başı, aşağı hissəsində isə iki hidrofob (sudan qorxan) quyruğu var. Bu lipidin sadə bir adı var: 1-steroyl-2-dokosaheksaenoyl-Sn-qlisero-3-fosfatidilkolin (18: 0/22: 6 (n-3) cis PC), ancaq bunu yadda saxlamağa ehtiyac yoxdur biliklərinizin dərinliyi ilə müəlliminizi çaxnaşmaya gətirməyi planlaşdırın.

Bir hüceyrənin daha dəqiq elmi tərifi verilə bilər:

Vahid metabolik, enerji və məlumat proseslərində iştirak edən, eyni zamanda bütün sistemin saxlanmasını və bərpasını həyata keçirən aktiv bir membran, nizamlanmış, qurulmuş heterojen bir biopolimer sistemi ilə məhdudlaşır.

Hüceyrənin içərisində də membranlar var və membranlar arasında su deyil, dəyişkən sıxlıqdakı viskoz bir gel / sol var. Buna görə hüceyrədəki qarşılıqlı təsir göstərən molekullar, sulu bir həll olan bir test tüpündə olduğu kimi sərbəst şəkildə üzmür, əksinə sitoskeletin və ya hüceyrədaxili membranların polimerik quruluşlarında oturur (immobilizasiya olunur). Və buna görə də kimyəvi reaksiyalar hüceyrə daxilində demək olar ki, bir mayedə deyil, bir bərkdə olduğu kimi reallaşır. Hüceyrəni əhatə edən xarici membran da fermentlər və molekulyar reseptorlar ilə örtülmüşdür ki, bu da onu hüceyrənin çox aktiv bir hissəsinə çevirir.

Hüceyrə membranı (plasmalemma, plasmolemma), hüceyrəni ətraf mühitdən ayıran və onu ətraf ilə bağlayan aktiv bir membrandır. © Sazonov V.F., 2016.

Bu membran tərifindən belə çıxır ki, o, yalnız hüceyrəni məhdudlaşdırmır, həm də fəal işləyir onu ətraf mühitə bağlayır.

Membranların yağları özəldir, buna görə molekulları adətən yalnız yağ deyil, həm də adlanır "Lipidlər", "fosfolipidlər", "sfingolipidlər"... Membran filmi ikiqatdır, yəni bir -birinə yapışmış iki filmdən ibarətdir. Buna görə də dərsliklərdə hüceyrə membranının əsasının iki lipid təbəqədən (və ya " iki qatlı", yəni ikiqat təbəqə). Hər bir ayrı lipid təbəqəsi üçün bir tərəfi su ilə islatıla bilər, digər tərəfi isə nəmləndirilə bilməz. Buna görə də bu filmlər nəmləndirməyən tərəfləri ilə bir-birinə yapışır.

Bakteriyaların membranı

Qram-mənfi bakteriyaların prokaryotik hüceyrə membranı aşağıdakı şəkildə göstərilmiş bir neçə təbəqədən ibarətdir.
Qram-mənfi bakteriyaların təbəqələri:
1. Sitoplazma ilə təmasda olan daxili üç qatlı sitoplazmatik membran.
2. Mureindən ibarət olan hüceyrə divarı.
3. Daxili membran kimi zülal kompleksləri olan lipid sisteminə malik olan xarici üç qatlı sitoplazmatik membran.
Qram-mənfi bakteriya hüceyrələrinin bu qədər mürəkkəb üç mərhələli bir quruluş vasitəsi ilə xarici dünya ilə ünsiyyəti, daha az güclü membrana malik qram-pozitiv bakteriyalarla müqayisədə sərt şəraitdə yaşamaqda onlara üstünlük vermir. Yüksək temperatura, turşuluğa və təzyiq düşməsinə zəif dözürlər.

Video mühazirə:Plazma membran. E.V. Cheval, f.ü.f.d.

Video mühazirə:Hüceyrə sərhədi kimi membran. A. İlyaskin

Membran ion kanallarının əhəmiyyəti

Yağ membranından hüceyrəyə yalnız yağda həll olunan maddələrin daxil ola biləcəyini anlamaq asandır. Bunlar yağlar, spirtlər, qazlardır. Məsələn, eritrositlərdə oksigen və karbon dioksid asanlıqla membrandan daxil olur və xaric olur. Ancaq su və suda həll olunan maddələr (məsələn, ionlar) membrandan heç bir hüceyrəyə keçə bilməz. Bu o deməkdir ki, onların xüsusi deliklərə ehtiyacı var. Ancaq yağlı filmdə bir deşik etsəniz, dərhal geri çəkiləcəkdir. Nə etməli? Təbiətdə bir çıxış yolu tapıldı: xüsusi zülal daşıma quruluşları düzəltmək və onları membrandan uzatmaq lazımdır. Yağda həll olunmayan maddələrin keçməsi üçün kanallar - hüceyrə membranının ion kanalları belə alınır.

Beləliklə, membranına qütb molekullarına (ionlara və suya) əlavə keçiricilik xassələri vermək üçün hüceyrə sitoplazmada xüsusi zülalları sintez edir, sonra membrana daxil olur. Onlar iki növdür: daşıyıcı zülallar (məsələn, ATPazların nəqli) və kanal əmələ gətirən zülallar (kanal istehsalçıları). Bu zülallar membranın ikiqat yağ qatına daxil edilir və nəqliyyat vasitələri şəklində və ya ion kanalları şəklində nəqliyyat strukturları meydana gətirirlər. Yağlı membran filmindən başqa cür keçə bilməyən bu su quruluşlarından artıq müxtəlif suda həll olunan maddələr keçə bilər.

Ümumiyyətlə, membrana qurulmuş zülallara da deyilir inteqral, çünki membranın tərkibinə daxil olduqları və içəri və içəri nüfuz etdikləri görünür. İnteqral olmayan digər zülallar, membran səthi boyunca "üzən" adalar meydana gətirirlər: ya xarici səthi boyunca, ya da daxili səthi boyunca. Axı hamı bilir ki, yağ yaxşı bir sürtgüdür və üzərinə sürüşmək asandır!

nəticələr

1. Ümumiyyətlə, membran üç qatlıdır:

1) "adalar" zülalının xarici təbəqəsi,

2) yağlı iki qatlı "dəniz" (lipid iki qatlı), yəni. ikiqat lipid film,

3) "adalar" zülalının daxili təbəqəsi.

Ancaq boş bir xarici təbəqə də var - membrandan çıxan glikoproteinlərin əmələ gətirdiyi glikokaliks. Siqnal agentlərinin bağlandığı molekulyar reseptorlardır.

2. Membrana ionlar və ya digər maddələr üçün keçiriciliyini təmin edən xüsusi zülal strukturları qurulur. Unutmayın ki, bəzi yerlərdə yağ dənizi ayrılmaz zülallarla keçir. Və xüsusi əmələ gətirən ayrılmaz zülallardır nəqliyyat strukturları hüceyrə membranı (bax. Bölmə 1_2 Membran nəql mexanizmləri). Onların vasitəsi ilə maddələr hüceyrəyə daxil olur və hüceyrədən xaricə də çıxarılır.

3. Membranın hər iki tərəfində (xarici və daxili), həmçinin membranın içərisində həm membranın vəziyyətinə, həm də bütün hüceyrənin həyatına təsir edən ferment zülalları yerləşə bilər.

Beləliklə, hüceyrə membranı bütün hüceyrənin mənafeyi naminə fəal şəkildə işləyən və onu xarici dünya ilə birləşdirən aktiv dəyişkən bir quruluşdur və yalnız "qoruyucu bir qabıq" deyil. Hüceyrə membranı haqqında bilmək üçün ən vacib şey budur.

Tibbdə membran zülalları tez -tez dərmanlar üçün hədəf olaraq istifadə olunur. Reseptorlar belə hədəflər kimi çıxış edirlər. ion kanalları, fermentlər, nəqliyyat sistemləri. Son zamanlarda, membrana əlavə olaraq, bir hədəf dərman maddələri hüceyrə nüvəsində gizlənmiş genlərə də çevrilir.

Video:Hüceyrə membranının biofizikasına giriş: Membranların quruluşu 1 (Vladimirov Yu.A.)

Video:Hüceyrə membranının tarixi, quruluşu və funksiyası: Membran quruluşu 2 (Vladimirov Yu.A.)

© 2010-2018 Sazonov V.F., © 2010-2016 kineziolog.bodhy.

Hüceyrə membranı, hüceyrə və ya hüceyrə orqanelinin səthində yerləşən, zülalları və polisakkaridləri olan iki molekulyar lipid təbəqədən ibarət olan çox incə bir filmdir.

Membran funksiyaları:

  • · Bariyer - ətraf mühitlə tənzimlənən, seçici, passiv və aktiv maddələr mübadiləsini təmin edir. Məsələn, peroksisom membranı sitoplazmanı hüceyrəyə zərərli olan peroksidlərdən qoruyur. Selektiv keçiricilik, membranın müxtəlif atomlara və ya molekullara keçiriciliyinin ölçüsünə, elektrik yükünə və kimyəvi xüsusiyyətlərinə bağlı olması deməkdir. Selektiv keçiricilik, hüceyrənin və hüceyrə bölmələrinin ətraf mühitdən ayrılmasını təmin edir və onları lazımlı maddələrlə təmin edir.
  • · Nəqliyyat - maddələr membrandan hüceyrəyə daxil və xaricə nəql olunur. Membranlar arasında nəql təmin edir: qida maddələrinin çatdırılması, maddələr mübadiləsinin son məhsullarının çıxarılması, müxtəlif maddələrin ifrazı, ion qradiyentlərinin yaradılması, hüceyrə fermentlərinin işi üçün lazım olan optimal pH və ion konsentrasiyasının saxlanılması. Hər hansı bir səbəbdən fosfolipid iki qatdan keçə bilməyən hissəciklər (məsələn, hidrofilik xüsusiyyətlərə görə, içərisində olan membran hidrofob olduğundan və hidrofilik maddələrin keçməsinə icazə vermədiyi üçün və ya böyük ölçülərinə görə), lakin hüceyrə üçün zəruridir. , xüsusi daşıyıcı zülallar (daşıyıcılar) və kanal zülalları vasitəsilə və ya endositoz vasitəsilə membrana nüfuz edə bilər. Passiv nəqliyyat vasitəsi ilə maddələr diffuziya yolu ilə konsentrasiya qradiyenti boyunca enerji sərf etmədən lipid iki qatdan keçir. Bu mexanizmin bir variantı, xüsusi bir molekulun bir maddənin membrandan keçməsinə kömək etdiyi asanlaşdırılmış diffuziyadır. Bu molekulun yalnız bir növ maddənin keçməsinə imkan verən bir kanalı ola bilər. Aktiv nəqliyyat konsentrasiyası qradiyentinə qarşı baş verdiyi üçün enerji istehlakı tələb edir. Membranda, potasyum ionlarını (K +) hüceyrəyə aktiv şəkildə vuran və ondan natrium ionlarını (Na +) atan ATPaz da daxil olmaqla xüsusi nasos zülalları vardır.
  • Matrix - membran zülallarının müəyyən qarşılıqlı tənzimlənməsini və oriyentasiyasını, optimal qarşılıqlı təsirini təmin edir.
  • Mexanik - hüceyrənin muxtariyyətini, hüceyrədaxili strukturlarını, həmçinin digər hüceyrələrlə (toxumalarda) əlaqəsini təmin edir. Hüceyrə divarları mexaniki funksiyanı, heyvanlarda isə hüceyrələrarası maddəni təmin etməkdə mühüm rol oynayır.
  • Enerji - xloroplastlarda fotosintez və mitokondriyada hüceyrə tənəffüsü zamanı zülalların da iştirak etdiyi membranlarda enerji ötürmə sistemləri fəaliyyət göstərir;
  • Reseptor - membrandakı bəzi zülallar reseptorlardır (hüceyrə müəyyən siqnalları qəbul etdiyi molekullardır). Məsələn, qanda dolaşan hormonlar yalnız bu hormonlara uyğun reseptorları olan hədəf hüceyrələr üzərində hərəkət edir. Nörotransmitterlər ( kimyəvi maddələr bunu təmin etmək sinir impulsları) həmçinin hədəf hüceyrələrin xüsusi reseptor zülallarına bağlanır.
  • Enzimatik - membran zülalları çox vaxt fermentlərdir. Məsələn, bağırsaq epiteliya hüceyrələrinin plazma membranlarında həzm fermentləri var.
  • · Biopotensialın yaranması və həyata keçirilməsi. Membranın köməyi ilə hüceyrədə sabit bir ion konsentrasiyası saxlanılır: hüceyrə içərisində K + ionunun konsentrasiyası xaricdən daha çoxdur və Na + konsentrasiyası çox aşağıdır, bu çox vacibdir, çünki bu membrandakı potensial fərqin saxlanmasını və sinir impulsunun yaranmasını təmin edir.
  • · Hüceyrə etiketlənməsi - membranda marker rolunu oynayan antijenlər var - hüceyrəni müəyyən etməyə imkan verən "etiketlər". Bunlar "antenalar" rolunu oynayan glikoproteinlərdir (yəni dallı oligosakkarid yan zəncirləri olan zülallardır). Çox sayda yan zəncir konfiqurasiyasına görə hər bir hüceyrə növü üçün xüsusi bir marker hazırlamaq mümkündür. Markerlərin köməyi ilə hüceyrələr digər hüceyrələri tanıya və onlarla birlikdə hərəkət edə bilər, məsələn, orqan və toxumaların əmələ gəlməsi zamanı. Bu da immunitet sisteminin xarici antigenləri tanımasına imkan verir.

Bəzi protein molekulları sərbəst şəkildə lipid təbəqəsinin müstəvisində yayılır; normal vəziyyətdə, hüceyrə membranının əks tərəflərində ortaya çıxan protein molekullarının hissələri mövqelərini dəyişmir.

Hüceyrə membranlarının spesifik morfologiyası onların elektrik xüsusiyyətlərini müəyyən edir, bunlardan ən başlıcası tutum və keçiricilikdir.

Kapasitiv xüsusiyyətlər əsasən hidratlanmış ionların keçirtmədiyi və eyni zamanda yüklərin səmərəli ayrılmasını və yığılmasını təmin etmək üçün kifayət qədər incə (təxminən 5 nm) olan fosfolipid iki qatlı və kation və anionların elektrostatik qarşılıqlı təsirləri ilə müəyyən edilir. Bundan əlavə, hüceyrə membranlarının kapasitiv xüsusiyyətləri hüceyrə membranlarında baş verən elektrik proseslərinin müvəqqəti xüsusiyyətlərini təyin edən səbəblərdən biridir.

İletkenlik (g) elektrik müqavimətinin qarşılığıdır və müəyyən bir ion üçün ümumi transmembran cərəyanının transmembran potensial fərqinə səbəb olan dəyərə bərabərdir.

Fosfolipid iki qatlı təbəqədən müxtəlif maddələr yayıla bilər və keçiricilik dərəcəsi (P), yəni hüceyrə membranının bu maddələri keçirmə qabiliyyəti, membranın hər iki tərəfindəki diffuziya edən maddənin konsentrasiyasındakı fərqdən asılıdır. lipidlərdə həll olma qabiliyyəti və hüceyrə membranının xüsusiyyətləri. Membranın sabit bir sahəsindəki yüklü ionlar üçün yayılma dərəcəsi, ionların hərəkətliliyi, membranın qalınlığı və membranda ionların paylanması ilə müəyyən edilir. Qeyri-elektrolitlər üçün membran keçiriciliyi onun keçiriciliyinə təsir göstərmir, çünki elektrolit olmayanlar yük daşımır, yəni elektrik cərəyanı daşımırlar.

Bir membranın keçiriciliyi onun ion keçiriciliyinin ölçüsüdür. İletkenlik artımı, membrandan keçən ionların sayının artdığını göstərir.

Bioloji membranların əhəmiyyətli bir xüsusiyyəti axıcılıqdır. Bütün hüceyrə membranları mobil maye quruluşlardır: tərkibindəki lipid və zülal molekullarının çoxu membran müstəvisində kifayət qədər sürətlə hərəkət edə bilir.

Membran, orqanoidlərin və bütövlükdə hüceyrənin səthlərini meydana gətirən çox gözəl bir quruluşdur. Bütün membranlar bənzər bir quruluşa malikdir və bir sistemə bağlıdır.

Kimyəvi birləşmə

Hüceyrə membranları kimyəvi cəhətdən homojendir və müxtəlif qrupların zülallarından və lipidlərindən ibarətdir:

  • fosfolipidlər;
  • qalaktolipidlər;
  • sulfolipidlər.

Bunlara da daxildir nuklein turşuları, polisakkaridlər və digər maddələr.

Fiziki xüsusiyyətlər

Normal temperaturda membranlar maye kristal halındadır və daim dalğalanır. Onların viskozitesi bitki yağına yaxındır.

Membran bərpa oluna bilən, dayanıqlı, elastik və gözeneklidir. Membranların qalınlığı 7-14 nm-dir.

TOP-4 məqalələrkim bu kitabla birlikdə oxuyur

Membran böyük molekullar üçün keçirilməzdir. Kiçik molekullar və ionlar, membranın müxtəlif tərəflərindəki konsentrasiya fərqlərinin təsiri altında, həmçinin nəqliyyat zülallarının köməyi ilə məsamələrdən və membranın özündən keçə bilər.

Model

Tipik olaraq, membranların quruluşu bir maye-mozaik modeli istifadə edərək təsvir edilir. Membranın bir çərçivəsi var - bir -birinə bitişik kərpic kimi iki sıra lipid molekulu.

Pirinç. 1. Sandviç tipli bioloji membran.

Hər iki tərəfdən lipidlərin səthi zülallarla örtülmüşdür. Mozaika nümunəsi membran səthində qeyri -bərabər paylanmış protein molekullarından əmələ gəlir.

Bilipid qatına batırılma dərəcəsinə görə zülal molekulları bölünür üç qrup:

  • transmembran;
  • su altında;
  • səthi.

Zülallar membranın əsas xüsusiyyətini - müxtəlif maddələrə seçici keçiriciliyini təmin edir.

Membran növləri

Bütün hüceyrə membranlarını lokalizasiyaya görə bölmək olar aşağıdakı növlər:

  • bayır;
  • nüvə;
  • orqanoidlərin membranları.

Xarici sitoplazmik membran və ya plazmolemma hüceyrənin sərhədidir. Sitoskeletin elementləri ilə əlaqə quraraq formasını və ölçüsünü qoruyur.

Pirinç. 2. Sitoskelet.

Nüvə membranı və ya karyolemma, nüvə məzmununun sərhədidir. Xarici membrana çox bənzəyən iki membrandan ibarətdir. Nüvənin xarici membranı membranlarla əlaqələndirilir endoplazmik retikulum(EPS) və məsamələr vasitəsilə, daxili membranla.

EPS membranları bütün sitoplazmaya nüfuz edərək membran zülalları da daxil olmaqla müxtəlif maddələrin sintez edildiyi səthləri əmələ gətirir.

Organoid membranlar

Organoidlərin əksəriyyəti membran quruluşuna malikdir.

Divarlar bir membrandan tikilmişdir:

  • Golgi kompleksi;
  • vakuollar;
  • lizosomlar.

Plastidlər və mitokondriyalar iki qat membrandan ibarətdir. Onların xarici membranı hamardır, daxili membranı çoxlu kıvrımlar əmələ gətirir.

Fotosintetik xloroplast membranlarının özəlliyi gömülü xlorofil molekullarıdır.

Heyvan hüceyrələri xarici membranın səthində qlikokaliks adlanan bir karbohidrat qatına malikdir.

Pirinç. 3. Glikokaliks.

Ən inkişaf etmiş glikokaliks həzm üçün şərait yaradan və plazmolemmanı qoruduğu bağırsaq epitelinin hüceyrələrindədir.

"Hüceyrə membranının quruluşu" cədvəli

Nə öyrəndik?

Hüceyrə membranının quruluşunu və funksiyasını araşdırdıq. Membran, hüceyrənin, nüvənin və orqanellərin seçici (selektiv) bir baryeridir. Hüceyrə membranının quruluşu maye mozaika modeli ilə təsvir edilmişdir. Bu modelə görə zülal molekulları iki qat viskoz lipidlərə yerləşdirilir.

Mövzuya görə test edin

Hesabatın qiymətləndirilməsi

Orta reytinq: 4.5. Alınan ümumi reytinqlər: 100.

Hüceyrə- toxumaların və orqanların özünü tənzimləyən struktur və funksional vahidi. Orqan və toxumaların quruluşunun hüceyrə nəzəriyyəsi 1839 -cu ildə Schleiden və Schwann tərəfindən hazırlanmışdır. Daha sonra elektron mikroskopiya və ultrasentrifuqadan istifadə edərək heyvan və bitki hüceyrələrinin bütün əsas orqanoidlərinin quruluşunu aydınlaşdırmaq mümkün olmuşdur (Şəkil 1).

Pirinç. 1. Heyvan orqanizmlərinin hüceyrə quruluşunun sxemi

Hüceyrənin əsas hissələri sitoplazma və nüvədən ibarətdir. Hər bir hüceyrə, tərkibini məhdudlaşdıran çox incə bir membranla əhatə olunmuşdur.

Hüceyrə membranına deyilir plazma membran və seçmə keçiriciliyi ilə xarakterizə olunur. Bu xüsusiyyət əsas qida maddələrinə və kimyəvi elementlər hüceyrəyə nüfuz edir və artıq məhsullar onu tərk edir. Plazma membranı xüsusi zülalların daxil olması ilə iki qat lipid molekulundan ibarətdir. Membranın əsas lipidləri fosfolipidlərdir. Fosfor, qütb başı və uzun zəncirli yağ turşularının iki qütblü olmayan quyruğu var. Membran lipidlərinə xolesterol və xolesterol esterləri daxildir. Maye-mozaik quruluş modelinə uyğun olaraq, membranlar iki qatlıya nisbətən qarışa bilən zülal və lipid molekullarından ibarətdir. Hər hansı bir heyvan hüceyrəsinin hər bir membran növü, nisbətən sabit lipid tərkibi ilə xarakterizə olunur.

Struktur olaraq membran zülalları iki növə bölünür: ayrılmaz və periferik. Periferik zülallar membranı məhv etmədən çıxarıla bilər. Dörd növ membran zülalı var: nəqliyyat zülalları, fermentlər, reseptorlar və struktur zülallar. Bəzi membran zülalları fermentativ aktivliyə malikdir, digərləri isə müəyyən maddələri bağlayır və hüceyrəyə keçməsini asanlaşdırır. Proteinlər maddələrin membranlar arasında hərəkət etməsi üçün bir neçə yol təqdim edir: su molekullarının və ionların hüceyrələr arasında hərəkət etməsinə imkan verən bir neçə protein alt hissəsindən ibarət böyük məsamələr əmələ gətirirlər; müəyyən şəraitdə müəyyən növ ionların membran üzərindən hərəkəti üçün ixtisaslaşmış ion kanalları meydana gətirir. Struktur zülallar daxili lipid təbəqəsi ilə əlaqələndirilir və hüceyrənin sitoskeletini təmin edir. Sitoskelet hüceyrə membranına mexaniki güc verir. Müxtəlif membranlarda zülallar kütlənin 20-80% -ni təşkil edir. Membran zülalları yan müstəvidə sərbəst hərəkət edə bilir.

Membranın tərkibində lipidlərə və ya zülallara kovalent şəkildə bağlana bilən karbohidratlar da var. Üç növ membran karbohidratı var: glikolipidlər (gangliosidlər), glikoproteinlər və proteoglikanlar. Membran lipidlərinin çoxu maye vəziyyətdədir və müəyyən bir axıcılığa malikdir, yəni. bir bölgədən digərinə keçmə qabiliyyəti. Membranın xaricində müxtəlif hormonları bağlayan reseptor yerləri vardır. Digər xüsusi membran bölgələri bu hüceyrələrə yad olan bəzi zülalları və müxtəlif bioloji aktiv birləşmələri tanıya və bağlaya bilər.

Hüceyrənin daxili boşluğu, fermentlər tərəfindən kataliz edilən hüceyrə metabolizmasının əksər reaksiyalarının reallaşdığı sitoplazma ilə doludur. Sitoplazma iki təbəqədən ibarətdir: endoplazma adlanan daxili və yüksək viskoz və qranullardan məhrum olan ətraf, ektoplazma. Bir hüceyrənin və ya orqanelin bütün komponentləri sitoplazmada yerləşir. Hüceyrə orqanoidlərindən ən əhəmiyyətlisi endoplazmik retikulum, ribozomlar, mitokondriyalar, Golgi aparatı, lizosomlar, mikrofilamentlər və mikrotübüllər, peroksisomlardır.

Endoplazmik retikulum bütün sitoplazmaya nüfuz edən bir -birinə bağlı kanallar və boşluqlar sistemidir. Ətraf mühitdən və hüceyrələrin içərisindən maddələrin daşınmasını təmin edir. Endoplazmik retikulum da hüceyrədaxili Ca 2+ ionları üçün depo kimi xidmət edir və hüceyrədə lipid sintezi üçün əsas sahə kimi xidmət edir.

Ribosomlar - diametri 10-25 nm olan mikroskopik sferik hissəciklər. Ribozomlar sərbəst şəkildə sitoplazmada yerləşir və ya endoplazmik retikulum və nüvə membranının membranlarının xarici səthinə yapışdırılır. Peyğəmbərlə əlaqə qurur və RNT daşıyır və onlarda zülallar sintez olunur. Sarnıçlara və ya Golgi aparatına daxil olan zülalları sintez edir və sonra xaricə buraxılır. Sitoplazmada sərbəst şəkildə yerləşən ribosomlar, hüceyrənin özü tərəfindən istifadə edilməsi üçün zülal sintez edir və endoplazmik retikulum ilə əlaqəli ribosomlar hüceyrədən çıxarılan protein istehsal edir. Ribosomlarda müxtəlif funksional zülallar sintez olunur: daşıyıcı zülallar, fermentlər, reseptorlar, sitoskelet zülalları.

Qolci cihazı borular, sarnıçlar və veziküllər sistemindən əmələ gəlir. Endoplazmik retikulumla əlaqələndirilir və burada alınan bioloji aktiv maddələr sıxılmış formada ifrazat vəziküllərində saxlanılır. Sonuncular daim Golgi aparatından ayrılır, hüceyrə membranına daşınır və onunla birləşdirilir və veziküllərdə olan maddələr ekzositoz zamanı hüceyrədən çıxarılır.

Lizosomlar - 0,25-0,8 mikron ölçülü bir membran ilə əhatə olunmuş hissəciklər. Zülalların, polisakkaridlərin, yağların, nuklein turşularının, bakteriyaların və hüceyrələrin parçalanmasında iştirak edən çoxsaylı fermentləri ehtiva edirlər.

Peroksisomlar hamar bir endoplazmik retikulumdan əmələ gəlir, lizosomlara bənzəyir və peroksidazların və katalazanın təsiri altında parçalanan hidrogen peroksidin parçalanmasını kataliz edən fermentləri ehtiva edir.

Mitokondriya xarici və daxili membranları ehtiva edir və hüceyrənin "elektrik stansiyası" dır. Mitokondriya, ikiqat membranlı yuvarlaq və ya uzunsov quruluşlardır. Daxili membran mitokondriyə - cristae -yə çıxan kıvrımlar əmələ gətirir. ATP sintez edirlər, Krebs dövrünün substratlarını oksidləşdirirlər və bir çox biokimyəvi reaksiyalar həyata keçirirlər. Mitokondriyada əmələ gələn ATP molekulları hüceyrənin bütün hissələrinə yayılır. Mitokondriyada az miqdarda DNT, RNT, ribozom var və onların iştirakı ilə yeni mitokondriyanın yenilənməsi və sintezi baş verir.

Mikrofilamentlər miyozin və aktindən ibarət olan nazik zülal filamentlərdir və hüceyrənin müqavilə aparatını təşkil edirlər. Mikrofilamentlər hüceyrə membranının kıvrımlarının və ya çıxıntılarının meydana gəlməsində, hüceyrələr içərisində müxtəlif quruluşların hərəkət etməsində iştirak edir.

Mikrotübüllər sitoskeletin əsasını təşkil edir və gücünü təmin edir. Sitoskelet hüceyrələrə xarakterik bir görünüş və forma verir, hüceyrədaxili orqanoidlər və müxtəlif cisimlər üçün bir əlaqə nöqtəsi olaraq xidmət edir. Sinir hüceyrələrində, mikrotübül dəstələri maddələrin hüceyrə bədənindən aksonların uclarına daşınmasında iştirak edir. Onların iştirakı ilə mitotik milin işləməsi hüceyrələrin bölünməsi zamanı həyata keçirilir. Ökaryotlarda villi və flagella motor elementlərinin rolunu oynayırlar.

Əsas hüceyrənin əsas quruluşudur, irsi xüsusiyyətlərin ötürülməsində və zülalların sintezində iştirak edir. Nüvə, nüvə ilə sitoplazma arasında müxtəlif maddələr mübadiləsi aparan bir çox nüvə məsamələri olan bir nüvə membranı ilə əhatə olunmuşdur. İçərisində bir nüvə var. Nukleolun ribozomal RNT və histon zülallarının sintezində mühüm rolu müəyyən edilmişdir. Nüvənin qalan hissəsində DNT, RNT və bir sıra xüsusi zülallardan ibarət olan xromatin var.

Hüceyrə membranı funksiyaları

Hüceyrə membranları hüceyrədaxili və hüceyrələrarası maddələr mübadiləsinin tənzimlənməsində mühüm rol oynayır. Seçici olaraq keçiricidirlər. Onların xüsusi quruluşu maneə, nəqliyyat və tənzimləmə funksiyalarını təmin etməyə imkan verir.

Bariyer funksiyası suda həll olan birləşmələrin membrandan keçməsini məhdudlaşdırmaqla özünü göstərir. Membran böyük protein molekullarına və üzvi anyonlara keçirtməz.

Tənzimləmə funksiyası Membran, kimyəvi, bioloji və mexaniki təsirlərə cavab olaraq hüceyrədaxili maddələr mübadiləsinin tənzimlənməsindən ibarətdir. Xüsusi membran reseptorları tərəfindən fermentlərin fəaliyyətində sonrakı dəyişikliklərlə müxtəlif təsirlər qəbul edilir.

Nəqliyyat funksiyası bioloji membranlar vasitəsilə passiv (diffuziya, filtrasiya, osmoz) və ya aktiv nəqliyyatdan istifadə etməklə həyata keçirilə bilər.

Diffuziya - qazın və ya həll olunan maddənin konsentrasiyası boyunca hərəkəti və elektrokimyəvi gradient... Diffuziya dərəcəsi hüceyrə membranının keçiriciliyindən, həmçinin yüklənməmiş hissəciklər üçün elektrik və konsentrasiya gradientləri yüklü hissəciklər üçün. Sadə yayılma lipid iki qatlı və ya kanallar vasitəsilə meydana gəlir. Yüklənmiş hissəciklər elektrokimyəvi gradientə, yüklənməmiş hissəciklər isə kimyəvi gradientə görə hərəkət edir. Məsələn, oksigen, steroid hormonları, karbamid, spirt və s., Membranın lipid təbəqəsindən sadə bir yayılma yolu ilə nüfuz edir. Kanallardan müxtəlif ionlar və hissəciklər keçir. İon kanalları zülallardan əmələ gəlir və idarə olunan və nəzarət olunmayan kanallara bölünür. Seçicilikdən asılı olaraq, yalnız bir ionun keçməsinə imkan verən ion seçmə halatlarla seçicilik olmayan kanallar arasında fərq qoyulur. Kanalların ağzı və seçmə filtri var, idarə olunan kanallarda da qapı mexanizmi var.

Asanlaşdırılmış yayılma - xüsusi membran daşıyıcı zülallardan istifadə edərək maddələrin bir membran üzərindən daşınması prosesidir. Bu şəkildə hüceyrəyə amin turşuları və monosakkaridlər daxil olur. Bu nəqliyyat növü çox sürətlidir.

Osmos - suyun membran vasitəsilə aşağı olan bir həlldən daha yüksək osmotik təzyiqə malik bir məhlula keçməsi.

Aktiv nəqliyyat - nəqliyyat ATPazlarından (ion nasosları) istifadə edərək maddələrin konsentrasiya gradientinə qarşı daşınması. Bu transfer enerji xərcləri ilə baş verir.

Na + / K + -, Ca 2+ -və H + -nasosları daha çox tədqiq edilmişdir. Pompalar hüceyrə membranlarının üzərində yerləşir.

Aktiv nəqliyyat növüdür endositoz və ekzositoz. Bu mexanizmlər kanallar vasitəsi ilə nəql edilə bilməyən daha böyük maddələri (zülallar, polisakkaridlər, nuklein turşuları) nəql edir. Bu nəql daha çox bağırsağın, böyrək borularının və damar endotelinin epiteliya hüceyrələrində olur.

At endositoz, hüceyrə membranları hüceyrəyə ayrılaraq veziküllərə çevrilən invaginasiyalar əmələ gətirir. Ekzositoz zamanı, tərkibindəki vesiküllər hüceyrə membranına köçürülür və onunla birləşir və veziküllərin tərkibi hüceyrədənkənar mühitə buraxılır.

Hüceyrə membranının quruluşu və funksiyası

Canlı hüceyrələrdə elektrik potensialının olmasını təmin edən prosesləri başa düşmək üçün ilk növbədə hüceyrə membranının quruluşunu və xüsusiyyətlərini anlamaq lazımdır.

Hal-hazırda, ən çox tanınan, 1972-ci ildə S. Singer və G. Nicholson tərəfindən təklif olunan maye-mozaik membran modelidir. Membran, molekullarının hidrofobik parçaları suya batırılmış iki qat fosfolipidlərə (iki qatlı) əsaslanır. membranın qalınlığı və qütb hidrofilik qrupları xaricə yönəldilmişdir. ətrafdakı su mühitinə daxil olur (Şəkil 2).

Membran zülalları membranın səthində lokallaşdırılır və ya müxtəlif dərinliklərdə hidrofob zonaya daxil edilə bilər. Bəzi zülallar membrana nüfuz edir və hüceyrə membranının hər iki tərəfində eyni zülalın fərqli hidrofilik qrupları olur. Plazma membranında olan zülallar çox əhəmiyyətli bir rol oynayır: ion kanallarının meydana gəlməsində iştirak edir, membran nasosları və müxtəlif maddələrin daşıyıcıları rolunu oynayır və eyni zamanda bir reseptor funksiyasını yerinə yetirə bilir.

Hüceyrə membranının əsas funksiyaları: maneə, nəqliyyat, tənzimləyici, katalitik.

Bariyer funksiyası, hüceyrələri yad, zəhərli maddələrdən qorumaq və hüceyrələrin içərisində müxtəlif maddələrin nisbətən sabit tərkibini qorumaq üçün lazım olan suda həll olunan birləşmələrin membran vasitəsilə yayılmasını məhdudlaşdırmaqdır. Beləliklə, hüceyrə membranı müxtəlif maddələrin yayılmasını 100.000-10.000.000 dəfə yavaşlata bilər.

Pirinç. 2. Singer-Nicholson membranının maye-mozaik modelinin üçölçülü sxemi

Təsvir edilən bir lipid iki qatlı gömülü qloballaşmış inteqral zülallardır. Bəzi zülallar ion kanallarıdır, digərlərində (qlikoproteinlər) hüceyrələrin bir -birini tanımasında və hüceyrələrarası toxumada iştirak edən oligosakkarid yan zəncirlər vardır. Xolesterol molekulları fosfolipid başlarına yaxından bitişikdir və "quyruqların" bitişik sahələrini düzəldir. Fosfolipid molekulunun quyruqlarının daxili hissələri hərəkəti ilə məhdudlaşmır və membranın axıcılığından məsuldur (Bretscher, 1985)

Membranda ionların nüfuz etdiyi kanallar var. Kanallar potensial asılı və potensial müstəqildir. Potensial qapı kanalları potensial fərq dəyişdikdə açılır və potensialdan asılı olmayan(hormonla tənzimlənən) reseptorlar maddələrlə qarşılıqlı əlaqədə olduqda açılır. Kanallar qapı sayəsində açıla və ya bağlana bilər. Membrana iki növ qapı quraşdırılmışdır: aktivləşdirmə(kanalın dərinliyində) və təsirsiz hala gətirir(kanal səthində). Qapı üç dövlətdən birində ola bilər:

  • açıq vəziyyət (hər iki növ qapı açıqdır);
  • qapalı vəziyyət (aktivasiya qapısı bağlıdır);
  • inaktivasiya vəziyyəti (inaktivasiya qapısı bağlıdır).

Membranların başqa bir xarakterik xüsusiyyəti, qeyri -üzvi ionların, qida maddələrinin və müxtəlif metabolik məhsulların seçmə şəkildə köçürülməsi qabiliyyətidir. Maddələrin passiv və aktiv ötürülməsi (nəqli) sistemlərini fərqləndirin. Passiv nəqliyyat, daşıyıcı zülalların köməyi ilə və ya olmadan ion kanalları vasitəsi ilə həyata keçirilir hərəkətverici qüvvə hüceyrədaxili və hüceyrədaxili boşluq arasındakı ionların elektrokimyəvi potensialındakı fərqdir. İon kanallarının seçiciliyi onun həndəsi parametrləri ilə müəyyən edilir və kimyəvi təbiət kanalın divarlarını və ağzını əhatə edən qruplar.

Hal-hazırda ən yaxşı öyrənilən kanallar Na +, K +, Ca 2+ ionları üçün, eləcə də su üçün (akvaporinlər adlanır) seçmə keçiriciliyi olan kanallardır. İon kanallarının diametri, müxtəlif araşdırmalara görə, 0,5-0,7 nm-dir. Kanalların ötürmə qabiliyyəti dəyişə bilər, saniyədə 10 7-10 10 ion bir ion kanalından keçə bilər.

Aktiv nəql enerji xərcləri ilə baş verir və sözdə ion nasosları tərəfindən həyata keçirilir. İon pompaları, membrana qurulmuş və ionları daha yüksək elektrokimyəvi potensiala ötürən molekulyar zülal quruluşlardır.

Pompalar ATP hidrolizi enerjisi ilə işləyir. Hal -hazırda Na + / K + - ATPase, Ca 2+ - ATPase, H + - ATPase, H + / K + - ATPase, Mg 2+ - ATPase, Na +, K +, Ca hərəkətini təmin edən yaxşı öyrənilmişdir. Sırasıyla 2+ ion., H +, Mg 2+ təcrid olunmuş və ya konjuge (Na + və K +; H + və K +). Aktiv nəqliyyatın molekulyar mexanizmi tam aydın deyil.

Yerdəki bütün canlı orqanizmlər hüceyrələrdən ibarətdir və hər bir hüceyrə qoruyucu bir qabıq - bir membranla əhatə olunmuşdur. Ancaq membranın funksiyaları yalnız orqanoidləri qorumaq və bir hüceyrəni digərindən ayırmaqla məhdudlaşmır. Hüceyrə membranı, hüceyrənin çoxalması, bərpası, qidalanması, tənəffüsü və bir çox digər vacib funksiyalarında birbaşa iştirak edən kompleks bir mexanizmdir.

"Hüceyrə membranı" termini təxminən bir əsrə yaxındır. Latın dilindən tərcümə olunan "membran" sözünün özü "film" deməkdir. Ancaq bir hüceyrə membranı vəziyyətində, müəyyən bir şəkildə bağlanmış iki filmdən ibarət dəstədən danışmaq daha doğru olar və üstəlik, bu filmlərin fərqli tərəfləri fərqli xüsusiyyətlərə malikdir.

Hüceyrə membranı (sitolemma, plazmalemma), hər bir hüceyrəni qonşu hüceyrələrdən və ətraf mühitdən ayıran və hüceyrələr və ətraf mühit arasında idarə olunan mübadilə aparan üç qatlı lipoprotein (yağ-protein) membranıdır.

Bu tərifdə həlledici əhəmiyyət hüceyrə membranının bir hüceyrəni digərindən ayırması deyil, digər hüceyrələrlə və ətraf mühitlə qarşılıqlı əlaqəsini təmin etməsidir. Membran, təbiətin bir çox funksiyasını təyin etdiyi çox aktiv, daim işləyən bir hüceyrə quruluşudur. Məqaləmizdən hüceyrə membranının tərkibi, quruluşu, xüsusiyyətləri və funksiyaları, habelə hüceyrə membranlarının işində pozuntuların insan sağlamlığı üçün yaratdığı təhlükə haqqında hər şeyi öyrənəcəksiniz.

Hüceyrə membranının tədqiqi tarixi

1925 -ci ildə iki Alman alimi Gorter və Grendel, insan qanının qırmızı qan hüceyrələri olan eritrositlər üzərində kompleks bir təcrübə apara bildilər. Tədqiqatçılar osmotik bir zərbənin köməyi ilə sözdə "kölgələr" - qırmızı qan hüceyrələrinin boş qabıqlarını əldə etdilər, sonra onları bir yığına qoydular və səthini ölçdülər. Növbəti addım hüceyrə membranındakı lipidlərin miqdarını hesablamaq idi. Elm adamları asetonun köməyi ilə lipidləri "kölgələrdən" təcrid etdilər və ikiqat davamlı bir təbəqə üçün kifayət qədər olduğunu təyin etdilər.

Ancaq təcrübə zamanı iki kobud səhv edildi:

    Asetonun istifadəsi membranlardan tamamilə bütün lipidlərin təcrid olunmasına imkan vermir;

    "Kölgələr" in səth sahəsi quru çəkiyə görə hesablanmışdır, bu da səhvdir.

İlk səhv hesablamalarda bir mənfi və ikincisi bir artı verdiyindən, ümumi nəticə təəccüblü dərəcədə dəqiq oldu və Alman alimləri ən vacib kəşfi elm dünyasına - hüceyrə membranının lipid iki qatına gətirdilər.

1935 -ci ildə başqa bir cüt tədqiqatçı Danielle və Dawson, bilipid filmlər üzərində uzun təcrübələrdən sonra hüceyrə membranlarında zülalların olması ilə bağlı nəticəyə gəldilər. Bu filmlərin niyə bu qədər yüksək səth gərginliyinə malik olduğunu izah etməyin başqa yolu yox idi. Elm adamları, homojen lipid-protein təbəqələrinin dilim çörək rolunu oynadığı və aralarında yağ əvəzinə bir boşluq olduğu bir sandviçə bənzər bir hüceyrə membranının sxematik modelini ictimaiyyətə təqdim etdilər.

1950 -ci ildə, ilk elektron mikroskopunun köməyi ilə Danielle -Dawsonun nəzəriyyəsi qismən təsdiq edildi - hüceyrə membranının mikroqraflarında lipid və protein başlarından ibarət iki təbəqə aydın görünürdü və aralarında yalnız lipidlərin quyruğu ilə dolu şəffaf bir boşluq görünürdü. və zülallar.

1960-cı ildə bu məlumatları rəhbər tutaraq amerikalı mikrobioloq J. Robertson uzun müddət yeganə doğru hesab edilən hüceyrə membranlarının üç qatlı quruluşu nəzəriyyəsini inkişaf etdirdi. Ancaq elm inkişaf etdikcə bu təbəqələrin homojenliyi ilə bağlı daha çox şübhələr yarandı. Termodinamika baxımından belə bir quruluş son dərəcə əlverişsizdir - hüceyrələrin bütün "sandviç" içindən və içərisindən maddə daşıması çox çətin olardı. Bundan əlavə, fərqli toxumaların hüceyrə membranlarının orqanların fərqli funksiyalarına bağlı olaraq fərqli qalınlığa və bağlanma üsullarına malik olduğu sübut edilmişdir.

1972 -ci ildə mikrobioloqlar S.D. Müğənni və G.L. Nicholson, hüceyrə membranının yeni, maye-mozaik modelinin köməyi ilə Robertson nəzəriyyəsindəki bütün uyğunsuzluqları izah edə bildi. Elm adamları, membranın heterojen, asimmetrik, maye ilə dolu olduğunu və hüceyrələrinin davamlı hərəkətdə olduğunu tapdılar. Və onu təşkil edən zülallar fərqli bir quruluşa və təyinata malikdir, üstəlik, membranın bilipid təbəqəsinə nisbətən fərqli şəkildə yerləşirlər.

Hüceyrə membranlarının tərkibində üç növ zülal var:

    Periferik - filmin səthinə yapışdırılır;

    Yarı inteqral- bilipid qatına qismən nüfuz edir;

    İnteqral - membrana tamamilə nüfuz edir.

Periferik zülallar, elektrostatik qarşılıqlı təsir yolu ilə membran lipidlərinin başları ilə əlaqələndirilir və ümumiyyətlə inanıldığı kimi davamlı bir təbəqə meydana gətirməzlər, yarı inteqral və ayrılmaz zülallar hüceyrə daxilində oksigen və qida maddələrinin daşınmasına və çürümənin aradan qaldırılmasına xidmət edər. ondan gələn məhsullar və daha çoxu.növbəti haqqında öyrənəcəyiniz bir neçə vacib funksiya üçün.



Hüceyrə membranı fəaliyyət göstərir aşağıdakı funksiyalar:

    Bariyer - fərqli molekul növləri üçün membranın keçiriciliyi eyni deyil, hüceyrə membranından keçmək üçün molekulun müəyyən bir ölçüsü olmalıdır. Kimyəvi xüsusiyyətləri və elektrik yükü. Zərərli və ya uyğun olmayan molekullar, hüceyrə membranının bariyer funksiyasına görə, sadəcə hüceyrəyə nüfuz edə bilmir. Məsələn, peroksis reaksiyasının köməyi ilə membran sitoplazmanı özü üçün təhlükəli olan peroksidlərdən qoruyur;

    Nəqliyyat - membrandan passiv, aktiv, tənzimlənən və selektiv mübadilə keçir. Passiv maddələr mübadiləsi yağda həll olunan maddələr və çox kiçik molekullardan ibarət qazlar üçün uyğundur. Bu cür maddələr sərbəst şəkildə diffuziya üsulu ilə enerji xərcləmədən hüceyrəyə daxil olur və çıxır. Hüceyrə membranının aktiv nəqliyyat funksiyası lazım olduqda aktivləşir, ancaq nəqli çətin olan maddələrin hüceyrəyə və ya xaricə daşınması lazımdır. Məsələn, böyük molekulyar ölçülü olanlar və ya hidrofobiklik səbəbiylə bilipid qatını keçə bilməyənlər. Daha sonra hüceyrəyə kalium ionlarının udulmasından və ondan natrium ionlarının atılmasından məsul olan ATPaz da daxil olmaqla zülal-nasoslar işə başlayır. Tənzimlənmiş nəqliyyat, məsələn, hüceyrələr hormon və ya mədə şirəsi istehsal etdikdə və ifraz edərkən sekresiya və fermentasiya funksiyaları üçün lazımdır. Bütün bu maddələr xüsusi kanallar vasitəsilə və müəyyən bir həcmdə hüceyrələri tərk edir. Və seçmə nəqliyyat funksiyası, membrana nüfuz edən və qəti müəyyən edilmiş molekul növlərinin giriş və çıxışı üçün bir kanal kimi xidmət edən çox ayrılmaz zülallarla əlaqələndirilir;

    Matrix - hüceyrə membranı bir -birinə nisbətdə orqanoidlərin (nüvə, mitokondriya, xloroplastlar) tənzimlənməsini təyin edir və düzəldir və aralarındakı qarşılıqlı əlaqəni tənzimləyir;

    Mexanik - bir hüceyrənin digərindən məhdudlaşdırılmasını və eyni zamanda hüceyrələrin homojen bir toxuma düzgün bağlanmasını və orqanların deformasiyaya müqavimətini təmin edir;

    Qoruyucu - həm bitkilərdə, həm də heyvanlarda hüceyrə membranı qoruyucu bir çərçivə qurmaq üçün əsas kimi xidmət edir. Məsələn, sərt ağac, sıx dəri, tikanlı tikanlar. Heyvanlar aləmində hüceyrə membranlarının - tısbağa qabığı, xitinöz membran, dırnaqlar və buynuzların qoruyucu funksiyasına dair bir çox nümunələr də vardır;

    Enerji - hüceyrə membranının zülallarının iştirakı olmadan fotosintez və hüceyrə tənəffüs prosesləri mümkün olmazdı, çünki hüceyrələr enerji mübadiləsini protein kanallarının köməyi ilə həyata keçirir;

    Reseptor - hüceyrə membranına daxil olan zülalların başqa bir vacib funksiyası ola bilər. Hüceyrənin hormonlardan və nörotransmitterlərdən bir siqnal aldığı reseptorlar kimi xidmət edirlər. Və bu, öz növbəsində, sinir impulslarının keçirilməsi və hormonal proseslərin normal gedişi üçün lazımdır;

    Enzimatik, hüceyrə membranlarının bəzi zülallarına xas olan başqa bir vacib funksiyadır. Məsələn, bağırsaq epitelində bu cür zülalların köməyi ilə həzm fermentləri sintez olunur;

    Biopotensial- hüceyrə içərisində kalium ionlarının konsentrasiyası xaricdən daha çoxdur və natrium ionlarının konsentrasiyası, əksinə, xaricdən içəridən daha yüksəkdir. Bu, potensial fərqi izah edir: hüceyrənin içərisində yük mənfi, xaricində isə pozitivdir ki, bu da üç növ metabolizmdən - faqositoz, pinositoz və ekzositozdan hər hansı birində maddələrin hüceyrəyə və xaricə doğru hərəkətini təşviq edir;

    Etiketləmə - hüceyrə membranlarının səthində sözdə "etiketlər" var - qlikoproteinlərdən ibarət olan antigenlər (dallı oligosakkarid yan zəncirləri olan zülallar). Yan zəncirlər çox müxtəlif konfiqurasiyalara malik ola bildiyindən, hər bir hüceyrə növü özünəməxsus etiketini alır ki, bu da bədəndəki digər hüceyrələrin onları görmə qabiliyyəti ilə tanımasına və onlara düzgün cavab verməsinə imkan verir. Bu səbəbdən, məsələn, insan immun hüceyrələri, makrofaqlar, bədənə girmiş bir qəribəni (infeksiya, virus) asanlıqla tanıyır və onu məhv etməyə çalışır. Eyni şey xəstə, mutasiyaya uğramış və köhnə hüceyrələrdə də olur - hüceyrə membranındakı etiket dəyişir və bədən onlardan xilas olur.

Hüceyrə mübadiləsi membranlar vasitəsilə baş verir və üç əsas reaksiya növü ilə həyata keçirilə bilər:

    Faqositoz, membrana qurulmuş faqosit hüceyrələrinin qida maddələrinin bərk hissəciklərini tutub həzm etməsi ilə əlaqəli bir hüceyrə prosesidir. İnsan bədənində faqositoz iki növ hüceyrənin membranları tərəfindən həyata keçirilir: qranulositlər (dənəvər lökositlər) və makrofaqlar (immun öldürücü hüceyrələr);

    Pinositoz, hüceyrə membranının səthi ilə təmasda olan maye molekullarının tutulması prosesidir. Pinositoz növü ilə qidalanmaq üçün, hüceyrə membranında nazik tüklü çıxıntılar, sanki bir damcı maye əhatə edən və bir baloncuk əldə edən tendrils şəklində böyüyür. Əvvəlcə bu qabarcıq membranın səthinin üstündən çıxır və sonra "udulur" - hüceyrənin içərisində gizlənir və divarları hüceyrə membranının daxili səthi ilə birləşir. Pinositoz demək olar ki, bütün canlı hüceyrələrdə baş verir;

    Ekzositoz, hüceyrənin içərisində bir sekretor funksional maye (ferment, hormon) olan baloncukların əmələ gəldiyi və hüceyrədən bir şəkildə ətraf mühitə çıxarılması lazım olan tərs bir prosesdir. Bunun üçün qabarcıq əvvəlcə hüceyrə membranının daxili səthi ilə birləşir, sonra xaricə çıxır, partlayır, içindəkiləri xaric edir və yenidən membran səthi ilə birləşir, bu dəfə kənardan. Ekzositoz, məsələn, bağırsaq epiteli və adrenal korteks hüceyrələrində baş verir.

Hüceyrə membranlarının tərkibində üç sinif lipid var:

    Fosfolipidlər;

    Glikolipidlər;

    Xolesterol.

Fosfolipidlər (yağların və fosforun birləşməsi) və glikolipidlər (yağların və karbohidratların birləşməsi), öz növbəsində, iki uzun hidrofob quyruğun uzandığı hidrofilik başdan ibarətdir. Ancaq xolesterol bəzən bu iki quyruq arasındakı boşluğu tutur və əyilməsini maneə törədir, bu da bəzi hüceyrələrin membranlarını sərt edir. Bundan əlavə, xolesterol molekulları hüceyrə membranlarının quruluşunu əmr edir və qütb molekullarının bir hüceyrədən digərinə keçməsini maneə törədir.

Ancaq hüceyrə membranlarının funksiyaları ilə bağlı əvvəlki hissədə gördüyünüz kimi ən vacib komponent zülallardır. Onların tərkibi, məqsədi və yeri çox müxtəlifdir, lakin hamısını birləşdirən ortaq bir şey var: dairəvi lipidlər həmişə hüceyrə membranlarının zülallarının ətrafında yerləşir. Bunlar açıq şəkildə qurulmuş, dayanıqlı, daha doymuş yağ turşuları olan və "sponsorluq edilən" zülallarla birlikdə membranlardan ayrılan xüsusi yağlardır. Bu, zülallar üçün bir növ fərdi qoruyucu qabıqdır və onsuz işləməzlər.

Hüceyrə membranının quruluşu üç qatlıdır. Ortada nisbətən homojen bir maye bilipid təbəqəsi var və sincablar hər iki tərəfdən mozaika kimi örtür, qismən qalınlığa nüfuz edir. Yəni hüceyrə membranlarının xarici zülal təbəqələrinin davamlı olduğunu düşünmək yanlış olar. Zülallar, kompleks funksiyalarına əlavə olaraq, hüceyrələrə keçmək və yağ qatına nüfuz edə bilməyən maddələri onlardan daşımaq üçün membranda lazımdır. Məsələn, kalium və natrium ionları. Onlar üçün xüsusi protein quruluşları təmin edilir - ion kanalları, aşağıda daha ətraflı müzakirə edəcəyik.

Mikroskopla hüceyrə membranına baxsanız, dənizdəki kimi böyük zülal hüceyrələrinin üzdüyü ən kiçik sferik molekulların meydana gətirdiyi bir lipid qatını görə bilərsiniz. fərqli formalar... Tam olaraq eyni membranlar hər bir hüceyrənin daxili boşluğunu nüvənin, xloroplastların və mitokondriyaların rahat yerləşdiyi hissələrə bölür. Hüceyrənin içərisində ayrı "otaqlar" olmasaydı, orqanoidlər bir -birinə yapışar və funksiyalarını düzgün yerinə yetirə bilməyəcəkdilər.

Hüceyrə, orqanizmin həyati fəaliyyətini təmin edən enerji, metabolik, məlumatlandırma və reproduktiv proseslər kompleksində iştirak edən membranlarla qurulmuş və ayrılmış orqanoidlər toplusudur.

Bu tərifdən də göründüyü kimi, membran hər bir hüceyrənin ən vacib funksional komponentidir. Nüvə, mitokondri və digər hüceyrə orqanoidlərinin əhəmiyyəti qədər böyükdür. Membranın bənzərsiz xüsusiyyətləri quruluşuna görədir: xüsusi bir şəkildə yapışdırılmış iki filmdən ibarətdir. Membrandakı fosfolipid molekulları hidrofilik başları xaricdə, hidrofob quyruqları isə içəridə yerləşir. Buna görə də, filmin bir tərəfi su ilə isladılır, digər tərəfi isə nəmlənir. Beləliklə, bu filmlər bir-birinə islanmayan tərəfləri içəriyə bağlanır və zülal molekulları ilə əhatə olunmuş bir bilipid təbəqəsi əmələ gətirir. Bu hüceyrə membranının ən "sandviç" quruluşudur.

Hüceyrə membranlarının ion kanalları

İon kanallarının işləmə prinsipini daha ətraflı nəzərdən keçirək. Onlar nəyə lazımdır? Fakt budur ki, yalnız yağda həll olunan maddələr lipid membrandan sərbəst şəkildə nüfuz edə bilər - bunlar qazlar, spirtlər və yağların özləridir. Məsələn, qırmızı qan hüceyrələrində oksigen və karbon qazı daim mübadilə olunur və bunun üçün bədənimiz heç bir əlavə fəndlərə əl atmağa məcbur deyil. Bəs natrium və kalium duzları kimi sulu məhlulların hüceyrə membranından daşınması lazım olduqda nə etməli?

Bilipid təbəqəsində bu cür maddələrə yol açmaq mümkün olmazdı, çünki deliklər dərhal sıxılaraq bir -birinə yapışar, hər hansı bir yağ toxumasının quruluşu belədir. Ancaq təbiət, hər zaman olduğu kimi, vəziyyətdən çıxış yolu tapdı və xüsusi zülal nəqliyyat strukturları yaratdı.

İki növ keçirici zülal var:

    Konveyerlər - yarı ayrılmaz protein nasosları;

    Kanal qurucular ayrılmaz zülallardır.

Birinci növ zülallar hüceyrə membranının bilipid təbəqəsinə qismən batırılır və başları ilə baxırlar və lazımlı maddənin yanında nasos kimi davranmağa başlayırlar: molekulu cəlb edərək hüceyrəyə əmirlər. . İkinci tip zülallar, uzanmış bir forma malikdir və hüceyrə membranının bilipid qatına dik olaraq yerləşərək içəri və içəri nüfuz edir. Tünellərdə olduğu kimi, yağdan keçə bilməyən maddələr hüceyrə daxilinə və xaricinə hərəkət edir. Kalium ionlarının hüceyrəyə nüfuz etməsi və içərisində yığılması ion kanalları vasitəsi ilə həyata keçirilir və natrium ionları əksinə xaricə çıxarılır. Vücudumuzdakı bütün hüceyrələrin düzgün işləməsi üçün lazım olan elektrik potensiallarında bir fərq var.

Hüceyrə membranlarının quruluşu və funksiyası haqqında ən əhəmiyyətli nəticələr


Bir nəzəriyyə praktikada yaxşı tətbiq olunarsa həmişə maraqlı və perspektivli görünür. İnsan bədəninin hüceyrə membranlarının quruluşu və funksiyalarının kəşf edilməsi elm adamlarına ümumilikdə elmdə və xüsusən də tibbdə əsl sıçrayış etməyə imkan verdi. İon kanallarında bu qədər ətraflı düşünməyimiz təsadüfi deyil, çünki dövrümüzün ən vacib suallarından birinin cavabı budur: niyə insanlar onkologiya ilə daha çox xəstələnirlər?

Xərçəng hər il dünyada təxminən 17 milyon insanın həyatına son qoyur və bütün ölümlərin dördüncü ən çox yayılmış səbəbidir. ÜST -nin məlumatına görə, xərçəng xəstəliyi durmadan artır və 2020 -ci ilin sonunda hər il 25 milyona çata bilər.

Bu xərçəng epidemiyasını nə izah edir və hüceyrə membranlarının funksiyasının bununla nə əlaqəsi var? Deyəcəksiniz: səbəb pis ekoloji vəziyyət, düzgün olmayan pəhriz, pis vərdişlər və ağır irsiyyətdir. Əlbəttə ki, haqlı olacaqsınız, amma problem haqqında daha ətraflı danışsaq, səbəb insan bədəninin turşulaşmasıdır. Yuxarıdakı mənfi amillər hüceyrə membranlarının pozulmasına səbəb olur, tənəffüs və qidalanmanı maneə törədir.

Bir artı olması lazım olan yerdə bir mənfi meydana gəlir və hüceyrə normal işləyə bilməz. Ancaq xərçəng hüceyrələrinin nə oksigenə, nə də qələvi bir mühitə ehtiyacı yoxdur - anaerob bir qidalanma növündən istifadə edə bilirlər. Odur ki, oksigen aclığı və miqyaslı bir pH səviyyəsi şəraitində, uyğunlaşmaq istəyən sağlam hüceyrələr mutasiya edir mühit və xərçəng hüceyrələrinə çevrilir. İnsan onkologiya ilə belə xəstələnir. Bunun qarşısını almaq üçün gündəlik olaraq kifayət qədər təmiz su istehlak etməli və yeməkdə kanserogenlərdən imtina etməlisiniz. Ancaq, bir qayda olaraq, insanlar zərərli məhsulları və yüksək keyfiyyətli suya ehtiyac olduğunu yaxşı bilirlər və heç bir şey etmirlər - ümid edirlər ki, çətinliklər onları keçəcək.

Fərqli hüceyrələrin hüceyrə membranlarının quruluşu və funksiyalarının xüsusiyyətlərini bilən həkimlər bu məlumatlardan istifadə edərək bədənə məqsədli, məqsədli müalicəvi təsirlər göstərə bilərlər. Bir çox müasir dərmanlar Vücudumuza girərək, hüceyrə membranlarının ion kanalları, fermentləri, reseptorları və biomarkerləri ola biləcək doğru "hədəf" axtarırlar. Bu müalicə üsulu minimal yan təsirlərlə daha yaxşı nəticələr əldə etməyə imkan verir.

Qan dövranına girəndə son nəslin antibiotikləri üst üstə bütün hüceyrələri öldürmür, ancaq hüceyrə membranlarında markerlərə diqqət yetirərək patojenin hüceyrələrini axtarırlar. Ən yeni migren əleyhinə dərmanlar olan triptanlar, beynin yalnız iltihablı damarlarını daraldır, ürək və periferik qan dövranı sisteminə demək olar ki, təsir göstərmir. Lazım olan damarları hüceyrə membranlarının zülalları ilə dəqiq tanıyırlar. Bu cür nümunələr çoxdur, buna görə də əminliklə demək olar ki, hüceyrə membranlarının quruluşu və funksiyaları haqqında biliklər müasir tibb elminin inkişafının əsasını qoyur və hər il milyonlarla insanın həyatını xilas edir.


Təhsil: Moskva Tibb İnstitutu. İ.M.Seçenov, ixtisası - 1991 -ci ildə "Ümumi tibb", 1993 -cü ildə "Peşə xəstəlikləri", 1996 -cı ildə "Terapiya".