Ზღაპრები

რატომ უწოდებენ მემბრანას უჯრედის უნივერსალურ სტრუქტურულ ერთეულს? უჯრედის მემბრანა: მისი სტრუქტურა და ფუნქციები. უჯრედის გარე მემბრანის ფუნქციები

Მოკლე აღწერა:

საზონოვი ვ.ფ. 1_1 უჯრედის მემბრანის სტრუქტურა [ელექტრონული რესურსი] // კინეზიოლოგი, 2009-2018: [ვებგვერდი]. განახლების თარიღი: 06.02.2018..__.201_). _აღწერილია უჯრედის მემბრანის აგებულება და ფუნქციონირება (სინონიმები: პლაზმალემა, პლაზმოლემა, ბიომემბრანა, უჯრედის მემბრანა, გარე უჯრედის მემბრანა, უჯრედის მემბრანა, ციტოპლაზმური მემბრანა). ეს საწყისი ინფორმაცია აუცილებელია როგორც ციტოლოგიისთვის, ასევე ნერვული აქტივობის პროცესების გასაგებად: ნერვული აგზნება, ინჰიბირება, სინაფსების და სენსორული რეცეპტორების მუშაობა.

უჯრედის მემბრანა (პლაზმა ალემა ან პლაზმა ოლემა)

კონცეფციის განმარტება

უჯრედის მემბრანა (სინონიმები: პლაზმალემა, პლაზმოლემა, ციტოპლაზმური მემბრანა, ბიომემბრანა) არის სამმაგი ლიპოპროტეინის (ანუ „ცხიმ-პროტეინის“) მემბრანა, რომელიც გამოყოფს უჯრედს გარემოსგან და ახორციელებს კონტროლირებად გაცვლასა და კომუნიკაციას უჯრედსა და მის გარემოს შორის.

ამ განმარტებაში მთავარი ის კი არ არის, რომ მემბრანა უჯრედს გარემოსგან ჰყოფს, არამედ მხოლოდ ის აკავშირებს უჯრედი გარემოსთან. მემბრანა არის აქტიური უჯრედის სტრუქტურა, ის მუდმივად მუშაობს.

ბიოლოგიური მემბრანა არის ფოსფოლიპიდების ულტრათხელი ბიმოლეკულური ფილმი, რომელიც დაფარულია ცილებით და პოლისაქარიდებით. ეს უჯრედული სტრუქტურა ეფუძნება ცოცხალი ორგანიზმის ბარიერულ, მექანიკურ და მატრიცულ თვისებებს (Antonov VF, 1996).

მემბრანის ფიგურული გამოსახულება

უჯრედის მემბრანა მეჩვენება როგორც გისოსიანი ღობე, რომელშიც ბევრი კარია, რომელიც აკრავს გარკვეულ ტერიტორიას. ნებისმიერ პატარა ცოცხალ არსებას თავისუფლად შეუძლია ამ ღობეზე წინ და უკან გადაადგილება. მაგრამ უფრო დიდ ვიზიტორებს მხოლოდ კარებიდან შეუძლიათ შესვლა და მაშინაც კი არა ყველას. სხვადასხვა ვიზიტორს აქვს მხოლოდ საკუთარი კარის გასაღები და მათ არ შეუძლიათ სხვისი კარების გავლა. ასე რომ, ამ ღობის გავლით მუდმივად ხდება მნახველების ნაკადები წინ და უკან, რადგან მემბრანა-ღობის ძირითადი ფუნქცია ორმხრივია: ტერიტორიის მიმდებარე სივრცისგან გამოყოფა და ამავე დროს მიმდებარე სივრცესთან დაკავშირება. ამისათვის ღობეზე ბევრი ხვრელი და კარია - !

მემბრანის თვისებები

1. გამტარიანობა.

2. ნახევრად გამტარიანობა (ნაწილობრივი გამტარიანობა).

3. შერჩევითი (სინონიმი: შერჩევითი) გამტარიანობა.

4. აქტიური გამტარიანობა (სინონიმი: აქტიური ტრანსპორტი).

5. კონტროლირებადი გამტარიანობა.

როგორც ხედავთ, მემბრანის მთავარი თვისებაა მისი გამტარიანობა სხვადასხვა ნივთიერებების მიმართ.

6. ფაგოციტოზი და პინოციტოზი.

7. ეგზოციტოზი.

8. ელექტრული და ქიმიური პოტენციალების არსებობა, უფრო სწორედ, პოტენციური სხვაობა მემბრანის შიდა და გარე მხარეებს შორის. ფიგურალურად შეიძლება ითქვას "მემბრანა აქცევს უჯრედს "ელექტრო ბატარეად" იონური ნაკადის კონტროლით". დეტალები: .

9. ელექტრული და ქიმიური პოტენციალის ცვლილებები.

10. გაღიზიანებადობა. მემბრანაზე განლაგებულ სპეციალურ მოლეკულურ რეცეპტორებს შეუძლიათ დაუკავშირდნენ სასიგნალო (საკონტროლო) ნივთიერებებს, რის შედეგადაც შეიძლება შეიცვალოს მემბრანის მდგომარეობა და მთელი უჯრედი. მოლეკულური რეცეპტორები იწვევს ბიოქიმიურ რეაქციებს მათთან ლიგანდების (საკონტროლო ნივთიერებების) გაერთიანების საპასუხოდ. მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ სასიგნალო ნივთიერება რეცეპტორზე მოქმედებს გარედან, ხოლო ცვლილებები უჯრედის შიგნით გრძელდება. გამოდის, რომ მემბრანა გადასცემდა ინფორმაციას გარემოდან უჯრედის შიდა გარემოში.

11. კატალიზური ფერმენტული აქტივობა. ფერმენტები შეიძლება იყოს ჩასმული მემბრანაში ან ასოცირებული იყოს მის ზედაპირთან (როგორც უჯრედის შიგნით, ისე მის გარეთ) და იქ ისინი ახორციელებენ ფერმენტულ აქტივობას.

12. ზედაპირის ფორმისა და მისი ფართობის შეცვლა. ეს საშუალებას აძლევს მემბრანას წარმოქმნას გამონაზარდები გარეთ ან, პირიქით, უჯრედში შეღწევა.

13. სხვა უჯრედულ მემბრანებთან კონტაქტის დამყარების უნარი.

14. ადჰეზია - მყარ ზედაპირებზე შეწებების უნარი.

მემბრანის თვისებების მოკლე ჩამონათვალი

გამტარიანობა.
ენდოციტოზი, ეგზოციტოზი, ტრანსციტოზი.
პოტენციალი.
გაღიზიანებადობა.
ფერმენტული აქტივობა.
კონტაქტები.
ადჰეზია.

მემბრანის ფუნქციები

1. შიდა შინაარსის არასრული იზოლაცია გარე გარემოდან.

2. უჯრედის მემბრანის მუშაობაში მთავარია გაცვლა სხვადასხვა ნივთიერებები უჯრედსა და უჯრედგარე გარემოს შორის. ეს გამოწვეულია მემბრანის ისეთი თვისებით, როგორიცაა გამტარიანობა. გარდა ამისა, მემბრანა არეგულირებს ამ გაცვლას მისი გამტარიანობის რეგულირებით.

3. მემბრანის კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი ფუნქციაა ქმნის განსხვავებას ქიმიურ და ელექტრულ პოტენციალებში მის შიდა და გარე მხარეებს შორის. ამის გამო, უჯრედის შიგნით არის უარყოფითი ელექტრული პოტენციალი -.

4. მემბრანის მეშვეობით ასევე ხორციელდება ინფორმაციის გაცვლა უჯრედსა და მის გარემოს შორის. მემბრანაზე განლაგებულ სპეციალურ მოლეკულურ რეცეპტორებს შეუძლიათ შეაერთონ საკონტროლო ნივთიერებები (ჰორმონები, შუამავლები, მოდულატორები) და გამოიწვიონ ბიოქიმიური რეაქციები უჯრედში, რაც იწვევს უჯრედში ან მის სტრუქტურებში სხვადასხვა ცვლილებას.

ვიდეო:უჯრედის მემბრანის სტრუქტურა

ვიდეო ლექცია:დეტალები მემბრანის სტრუქტურისა და ტრანსპორტის შესახებ

მემბრანის სტრუქტურა

უჯრედის მემბრანას აქვს უნივერსალური სამ ფენიანი სტრუქტურა. მისი საშუალო ცხიმის ფენა უწყვეტია, ხოლო ზედა და ქვედა ცილის ფენები მას ფარავს ცალკეული ცილის უბნების მოზაიკის სახით. ცხიმოვანი ფენა არის საფუძველი, რომელიც უზრუნველყოფს უჯრედის გარემოსგან იზოლაციას, გარემოსგან იზოლირებას. თავისთავად, ის ძალიან ცუდად გადის წყალში ხსნად ნივთიერებებს, მაგრამ ადვილად გადის ცხიმში ხსნადს. ამიტომ, მემბრანის გამტარიანობა წყალში ხსნადი ნივთიერებებისთვის (მაგალითად, იონები) უნდა იყოს უზრუნველყოფილი სპეციალური ცილოვანი სტრუქტურებით - და.

ქვემოთ მოცემულია კონტაქტური უჯრედების რეალური უჯრედის მემბრანების მიკროფოტოები, რომლებიც მიღებულია ელექტრონული მიკროსკოპის გამოყენებით, ასევე სქემატური ნახატი, რომელიც გვიჩვენებს სამშრიანი მემბრანას და მისი ცილოვანი ფენების მოზაიკურ ხასიათს. სურათის გასადიდებლად დააწკაპუნეთ მასზე.

უჯრედის მემბრანის შიდა ლიპიდური (ცხიმოვანი) ფენის ცალკე გამოსახულება, რომელიც გაჟღენთილია ინტეგრალური ჩაშენებული ცილებით. ზედა და ქვედა ცილის შრეები ამოღებულია ისე, რომ ხელი არ შეუშალოს ლიპიდური ორშრის განხილვას.

სურათი ზემოთ: უჯრედის მემბრანის (უჯრედის კედელი) არასრული სქემატური წარმოდგენა ვიკიპედიიდან.

გაითვალისწინეთ, რომ აქ გარსიდან ამოღებულია ცილის გარე და შიდა შრეები, რათა უკეთ დავინახოთ ცენტრალური ცხიმოვანი ორმაგი ლიპიდური შრე. რეალურ უჯრედულ მემბრანაში, დიდი ცილის „კუნძულები“ ცურავს ცხიმოვანი ფილმის გასწვრივ ზემოთ და ქვემოთ (სურათზე პატარა ბურთულები) და მემბრანა აღმოჩნდება უფრო სქელი, სამშრიანი: ცილა-ცხიმ-ცილა . ასე რომ, ის რეალურად ჰგავს სენდვიჩს ორი ცილოვანი „პურის ნაჭერით“, შუაში „კარაქის“ სქელი ფენით, ე.ი. აქვს სამ ფენიანი სტრუქტურა და არა ორფენიანი.

ამ ფიგურაში პატარა ლურჯი და თეთრი ბურთულები შეესაბამება ლიპიდების ჰიდროფილურ (დასველებად) „თავებს“, მათზე დამაგრებული „სტრიქონები“ ჰიდროფობიურ (არასველებად) „კუდებს“. ცილებიდან ნაჩვენებია მხოლოდ მემბრანის ინტეგრალური ცილები (წითელი გლობულები და ყვითელი ხვეულები). მემბრანის შიგნით ყვითელი ოვალური წერტილები არის ქოლესტერინის მოლეკულები გარსის გარედან მძივების ყვითელ-მწვანე ჯაჭვები არის ოლიგოსაქარიდული ჯაჭვები, რომლებიც ქმნიან გლიკოკალიქსს. გლიკოკალიქსი ჰგავს ნახშირწყლების („შაქრის“) „ფუფუნებას“ მემბრანაზე, რომელიც წარმოიქმნება მისგან გამოსული გრძელი ნახშირწყალ-ცილოვანი მოლეკულებით.

ლაივინგი არის პატარა „ცილოვან-ცხიმიანი ტომარა“, რომელიც სავსეა ნახევრად თხევადი ჟელეს მსგავსი შიგთავსით, რომელიც შეაღწევს ფილმებს და მილებს.

ამ ტომრის კედლები წარმოიქმნება ორმაგი ცხიმოვანი (ლიპიდური) ფილმით, რომელიც დაფარულია შიგნიდან და გარედან ცილებით - უჯრედის მემბრანა. ამიტომ, მემბრანას ამბობენ, რომ აქვს სამ ფენიანი სტრუქტურა : ცილები-ცხიმები-პროტეინები. უჯრედის შიგნით არის ასევე მრავალი მსგავსი ცხიმოვანი მემბრანა, რომელიც მის შიდა სივრცეს ნაწილებად ყოფს. უჯრედულ ორგანელებს აკრავს ერთი და იგივე გარსები: ბირთვი, მიტოქონდრია, ქლოროპლასტები. ასე რომ, მემბრანა არის უნივერსალური მოლეკულური სტრუქტურა, რომელიც თან ახლავს ყველა უჯრედს და ყველა ცოცხალ ორგანიზმს.

მარცხნივ - აღარ არის ბიოლოგიური მემბრანის ნაწილის რეალური, არამედ ხელოვნური მოდელი: ეს არის ცხიმოვანი ფოსფოლიპიდური ორფენის (ანუ ორმაგი შრის) მყისიერი სურათი მისი მოლეკულური დინამიკის მოდელირების პროცესში. ნაჩვენებია მოდელის საანგარიშო უჯრედი - 96 PQ მოლეკულა ( ვოსფატიდილი Xოლინი) და 2304 წყლის მოლეკულა, სულ 20544 ატომი.

მარჯვნივ არის იგივე ლიპიდის ერთი მოლეკულის ვიზუალური მოდელი, საიდანაც აწყობილია მემბრანის ლიპიდური ორშრე. ზემოდან აქვს ჰიდროფილური (წყლის მოყვარული) თავი, ქვემოდან კი ორი ჰიდროფობიური (წყლის მოშიში) კუდი. ამ ლიპიდს აქვს მარტივი სახელი: 1-სტეროილ-2-დოკოზაჰექსაენოილ-Sn-გლიცერო-3-ფოსფატიდილქოლინი (18:0/22:6(n-3)cis PC), მაგრამ თქვენ არ გჭირდებათ მისი დამახსოვრება, თუ დაგეგმეთ თქვენი მასწავლებლის გაძარცვა თქვენი ცოდნის სიღრმით.

თქვენ შეგიძლიათ მიუთითოთ უჯრედის უფრო ზუსტი მეცნიერული განმარტება:

არის ბიოპოლიმერების მოწესრიგებული, სტრუქტურირებული ჰეტეროგენული სისტემა, რომელიც შემოიფარგლება აქტიური მემბრანით, რომელიც მონაწილეობს მეტაბოლური, ენერგეტიკული და საინფორმაციო პროცესების ერთ ნაკრებში და ასევე ინარჩუნებს და ამრავლებს მთელ სისტემას, როგორც მთლიანს.

უჯრედის შიგნით ასევე შეაღწევს მემბრანები, ხოლო გარსებს შორის არის არა წყალი, არამედ ცვლადი სიმკვრივის ბლანტი გელი/სოლი. ამრიგად, უჯრედში ურთიერთმოქმედი მოლეკულები თავისუფლად არ ცურავს, როგორც საცდელ მილში წყალხსნარში, არამედ ძირითადად სხედან (იმობილიზებულნი) ციტოჩონჩხის ან უჯრედშიდა გარსების პოლიმერულ სტრუქტურებზე. და ამიტომ, ქიმიური რეაქციები ხდება უჯრედის შიგნით თითქმის ისე, როგორც მყარ სხეულში, და არა სითხეში. გარე მემბრანა, რომელიც გარს აკრავს უჯრედს, ასევე დაფარულია ფერმენტებითა და მოლეკულური რეცეპტორებით, რაც მას უჯრედის ძალიან აქტიურ ნაწილად აქცევს.

უჯრედის მემბრანა (პლაზმალემა, პლაზმოლემა) არის აქტიური გარსი, რომელიც გამოყოფს უჯრედს გარემოსგან და აკავშირებს მას გარემოსთან. © Sazonov V.F., 2016 წ.

მემბრანის ამ განმარტებიდან გამომდინარეობს, რომ ის უბრალოდ არ ზღუდავს უჯრედს, არამედ აქტიურად მუშაობსაკავშირებს მას მის გარემოსთან.

ცხიმი, რომელიც ქმნის გარსებს, განსაკუთრებულია, ამიტომ მის მოლეკულებს ჩვეულებრივ უწოდებენ არა მხოლოდ ცხიმს, არამედ ლიპიდები, ფოსფოლიპიდები, სფინგოლიპიდები. მემბრანის ფილმი ორმაგია, ანუ შედგება ორი ფირისგან, რომლებიც ერთმანეთთან არის დამაგრებული. ამიტომ, სახელმძღვანელოები წერენ, რომ უჯრედის მემბრანის საფუძველი შედგება ორი ლიპიდური ფენისგან (ან " ორფენიანი", ანუ ორმაგი ფენა). თითოეული ცალკეული ლიპიდური ფენისთვის ერთი მხარე შეიძლება დაისველოს წყლით, მეორე კი არა. ასე რომ, ეს ფენები ერთმანეთს ეწებება ზუსტად მათი არასველოვანი მხარეებით.

ბაქტერიების მემბრანა

გრამუარყოფითი ბაქტერიების პროკარიოტული უჯრედის გარსი შედგება რამდენიმე ფენისგან, რომლებიც ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში.
გრამუარყოფითი ბაქტერიების გარსის ფენები:
1. შიდა სამშრიანი ციტოპლაზმური მემბრანა, რომელიც კონტაქტშია ციტოპლაზმასთან.
2. უჯრედის კედელი, რომელიც შედგება მირეინისგან.
3. გარე სამშრიანი ციტოპლაზმური მემბრანა, რომელსაც აქვს იგივე ლიპიდების სისტემა ცილოვანი კომპლექსებით, როგორც შიდა მემბრანა.
გრამუარყოფითი ბაქტერიების უჯრედების კომუნიკაცია გარე სამყაროსთან ასეთი რთული სამსაფეხურიანი სტრუქტურის მეშვეობით არ აძლევს მათ უპირატესობას მძიმე პირობებში გადარჩენაში გრამდადებით ბაქტერიებთან შედარებით, რომლებსაც აქვთ ნაკლებად ძლიერი გარსი. ისინი ისევე ცუდად იტანენ მაღალ ტემპერატურას, მაღალ მჟავიანობას და წნევის ვარდნას.

ვიდეო ლექცია:პლაზმური მემბრანა. ე.ვ. შევალი, ფ.

ვიდეო ლექცია:მემბრანა, როგორც უჯრედის საზღვარი. ა.ილიასკინი

მემბრანული იონური არხების მნიშვნელობა

ადვილი გასაგებია, რომ მხოლოდ ცხიმში ხსნადი ნივთიერებები შეიძლება შევიდნენ უჯრედში მემბრანის ცხიმოვანი ფირის მეშვეობით. ეს არის ცხიმები, ალკოჰოლები, გაზები.მაგალითად, ერითროციტებში ჟანგბადი და ნახშირორჟანგი ადვილად შედიან და გამოდიან პირდაპირ მემბრანაში. მაგრამ წყალი და წყალში ხსნადი ნივთიერებები (მაგალითად, იონები) უბრალოდ მემბრანის გავლით ვერცერთ უჯრედში ვერ გადადიან. ეს ნიშნავს, რომ მათ სპეციალური ხვრელები სჭირდებათ. მაგრამ თუ თქვენ უბრალოდ გააკეთებთ ხვრელს ცხიმოვან ფილმში, მაშინ ის დაუყოვნებლივ გამკაცრდება უკან. Რა უნდა ვქნა? ბუნებაში იპოვეს გამოსავალი: აუცილებელია სპეციალური ცილის სატრანსპორტო სტრუქტურების დამზადება და მემბრანის გავლით გაჭიმვა. ასე მიიღება ცხიმში უხსნადი ნივთიერებების გავლის არხები – უჯრედის მემბრანის იონური არხები.

ასე რომ, იმისათვის, რომ მის მემბრანას პოლარული მოლეკულებისთვის (იონები და წყალი) გამტარიანობის დამატებითი თვისებები მისცეს, უჯრედი სინთეზირებს ციტოპლაზმაში სპეციალურ ცილებს, რომლებიც შემდეგ მემბრანაში ინტეგრირდება. ისინი ორი ტიპისაა: გადამტანი ცილები (მაგალითად, სატრანსპორტო ATPases) და არხის წარმომქმნელი ცილები (არხის შემქმნელები). ეს ცილები ჩაშენებულია მემბრანის ორმაგ ცხიმოვან შრეში და ქმნიან სატრანსპორტო სტრუქტურებს გადამტანების სახით ან იონური არხების სახით. ამ სატრანსპორტო სტრუქტურებში შეიძლება გაიაროს წყალში ხსნადი სხვადასხვა ნივთიერებები, რომლებიც სხვაგვარად ვერ გაივლიან ცხიმოვანი მემბრანის ფილას.

ზოგადად მემბრანაში ჩადგმულ ცილებსაც ეძახიან განუყოფელი, ზუსტად იმიტომ, რომ ისინი, როგორც იქნა, შედიან მემბრანის შემადგენლობაში და შედიან მასში და მეშვეობით. სხვა ცილები, არა განუყოფელი, ქმნიან, თითქოსდა, კუნძულებს, რომლებიც "ცურავს" მემბრანის ზედაპირზე: ან მისი გარე ზედაპირის გასწვრივ, ან მისი შიდა ზედაპირის გასწვრივ. ყოველივე ამის შემდეგ, ყველამ იცის, რომ ცხიმი კარგი ლუბრიკანტია და მასზე სრიალება ადვილია!

დასკვნები

1. ზოგადად მემბრანა სამშრიანია:

1) ცილის გარე ფენა "კუნძულები",

2) ცხიმოვანი ორფენიანი „ზღვა“ (ლიპიდური ორშრე), ე.ი. ორმაგი ლიპიდური ფილმი

3) ცილოვანი „კუნძულების“ შიდა ფენა.

მაგრამ ასევე არსებობს ფხვიერი გარე ფენა - გლიკოკალიქსი, რომელიც წარმოიქმნება გარსიდან გამოსული გლიკოპროტეინებით. ისინი მოლეკულური რეცეპტორებია, რომლებზეც სიგნალის კონტროლის ბლოკებია დაკავშირებული.

2. მემბრანაში ჩაშენებულია სპეციალური ცილოვანი სტრუქტურები, რაც უზრუნველყოფს მის გამტარიანობას იონების ან სხვა ნივთიერებების მიმართ. არ უნდა დაგვავიწყდეს, რომ ზოგან ცხიმის ზღვა გაჟღენთილია ინტეგრალური ცილებით. და ეს არის განუყოფელი ცილები, რომლებიც ქმნიან განსაკუთრებულს სატრანსპორტო სტრუქტურები უჯრედის მემბრანა (იხ. განყოფილება 1_2 მემბრანის ტრანსპორტირების მექანიზმები). მათი მეშვეობით ნივთიერებები უჯრედში შედიან და ასევე უჯრედიდან გარედან გამოიყოფა.

3. ფერმენტული ცილები შეიძლება განთავსდეს მემბრანის ნებისმიერ მხარეს (გარე და შიდა), ასევე მემბრანის შიგნით, რაც გავლენას ახდენს როგორც თავად მემბრანის მდგომარეობაზე, ასევე მთელი უჯრედის სიცოცხლეზე.

ასე რომ, უჯრედის მემბრანა არის აქტიური ცვლადი სტრუქტურა, რომელიც აქტიურად მუშაობს მთელი უჯრედის ინტერესებიდან გამომდინარე და აკავშირებს მას გარე სამყაროსთან და არ არის მხოლოდ „დამცავი გარსი“. ეს არის ყველაზე მნიშვნელოვანი რამ, რაც უნდა იცოდეთ უჯრედის მემბრანის შესახებ.

მედიცინაში მემბრანის ცილებს ხშირად იყენებენ წამლების "სამიზნეებად". ასეთ სამიზნეებად მოქმედებენ რეცეპტორები. იონური არხებიფერმენტები, სატრანსპორტო სისტემები. ცოტა ხნის წინ, მემბრანის გარდა, სამიზნე სამკურნალო ნივთიერებებიასევე ხდება უჯრედის ბირთვში დამალული გენები.

ვიდეო:უჯრედის მემბრანის ბიოფიზიკის შესავალი: მემბრანის სტრუქტურა 1 (ვლადიმიროვი იუ.ა.)

ვიდეო:უჯრედის მემბრანის ისტორია, სტრუქტურა და ფუნქციები: მემბრანების სტრუქტურა 2 (ვლადიმიროვი იუ.ა.)

უჯრედის მემბრანა არის ულტრათხელი ფილმი უჯრედის ან უჯრედის ორგანელის ზედაპირზე, რომელიც შედგება ლიპიდების ბიმოლეკულური შრისგან ჩაშენებული ცილებით და პოლისაქარიდებით.

მემბრანის ფუნქციები:

· ბარიერი - უზრუნველყოფს გარემოსთან დარეგულირებულ, შერჩევით, პასიურ და აქტიურ მეტაბოლიზმს. მაგალითად, პეროქსიზომის მემბრანა იცავს ციტოპლაზმას უჯრედისთვის საშიში პეროქსიდებისგან. შერჩევითი გამტარიანობა ნიშნავს, რომ მემბრანის გამტარიანობა სხვადასხვა ატომების ან მოლეკულების მიმართ დამოკიდებულია მათ ზომაზე, ელექტრულ მუხტზე და ქიმიურ თვისებებზე. შერჩევითი გამტარიანობა უზრუნველყოფს უჯრედის და უჯრედული ნაწილების გარემოდან გამოყოფას და მათ საჭირო ნივთიერებებით მომარაგებას.
· ტრანსპორტი - მემბრანის მეშვეობით ხდება ნივთიერებების ტრანსპორტირება უჯრედში და უჯრედის გარეთ. მემბრანებით ტრანსპორტი უზრუნველყოფს: საკვები ნივთიერებების მიწოდებას, მეტაბოლიზმის საბოლოო პროდუქტების მოცილებას, სხვადასხვა ნივთიერებების სეკრეციას, იონური გრადიენტების შექმნას, უჯრედში ოპტიმალური pH-ის შენარჩუნებას და იონების კონცენტრაციას, რომლებიც აუცილებელია ფუნქციონირებისთვის. ფიჭური ფერმენტები. ნაწილაკები, რომლებიც რაიმე მიზეზით ვერ კვეთენ ფოსფოლიპიდურ ორ შრეს (მაგალითად, ჰიდროფილური თვისებების გამო, რადგან მემბრანა შიგნით არის ჰიდროფობიური და არ აძლევს ჰიდროფილურ ნივთიერებებს გავლის საშუალებას, ან მათი დიდი ზომის გამო), მაგრამ აუცილებელია უჯრედისთვის. , შეუძლია შეაღწიოს მემბრანაში სპეციალური გადამზიდავი ცილების (ტრანსპორტირების) და არხის ცილების ან ენდოციტოზის მეშვეობით. პასიურ ტრანსპორტში ნივთიერებები კვეთენ ლიპიდურ ორშრს ენერგიის დახარჯვის გარეშე კონცენტრაციის გრადიენტის გასწვრივ დიფუზიის გზით. ამ მექანიზმის ვარიანტია გაადვილებული დიფუზია, რომლის დროსაც სპეციფიკური მოლეკულა ეხმარება ნივთიერებას მემბრანის გავლით. ამ მოლეკულას შეიძლება ჰქონდეს არხი, რომელიც მხოლოდ ერთი ტიპის ნივთიერების გავლის საშუალებას აძლევს. აქტიური ტრანსპორტი მოითხოვს ენერგიას, რადგან ეს ხდება კონცენტრაციის გრადიენტის საწინააღმდეგოდ. მემბრანაზე არის სპეციალური ტუმბოს პროტეინები, მათ შორის ატფ-აზა, რომელიც აქტიურად ასხამს უჯრედში კალიუმის იონებს (K+) და მისგან გამოაქვს ნატრიუმის იონებს (Na +).
· მატრიცა - უზრუნველყოფს მემბრანის ცილების გარკვეულ ფარდობით პოზიციას და ორიენტაციას, მათ ოპტიმალურ ურთიერთქმედებას.
მექანიკური - უზრუნველყოფს უჯრედის ავტონომიას, მის უჯრედშიდა სტრუქტურებს, ასევე სხვა უჯრედებთან (ქსოვილებში) კავშირს. მნიშვნელოვან როლს ასრულებს მექანიკური ფუნქციის უზრუნველყოფაში. უჯრედის კედლები, ხოლო ცხოველებში – უჯრედშორისი ნივთიერება.
ენერგია - ქლოროპლასტებში ფოტოსინთეზის და მიტოქონდრიებში უჯრედული სუნთქვის დროს მათ მემბრანებში მოქმედებს ენერგიის გადაცემის სისტემები, რომელშიც ცილებიც მონაწილეობენ;
რეცეპტორი - მემბრანაში მდებარე ზოგიერთი ცილა არის რეცეპტორები (მოლეკულები, რომლებითაც უჯრედი აღიქვამს გარკვეულ სიგნალებს). მაგალითად, სისხლში მოცირკულირე ჰორმონები მოქმედებენ მხოლოდ სამიზნე უჯრედებზე, რომლებსაც აქვთ ამ ჰორმონების შესაბამისი რეცეპტორები. ნეიროტრანსმიტერები ( ქიმიური ნივთიერებებიუზრუნველყოფს ნერვული იმპულსები) ასევე აკავშირებს სპეციფიკურ რეცეპტორულ ცილებს სამიზნე უჯრედებზე.
ფერმენტული - მემბრანის ცილები ხშირად ფერმენტებია. მაგალითად, ნაწლავის ეპითელური უჯრედების პლაზმური გარსები შეიცავს საჭმლის მომნელებელ ფერმენტებს.
· ბიოპოტენციალების გენერირებისა და გატარების განხორციელება. მემბრანის დახმარებით უჯრედში იონების მუდმივი კონცენტრაცია შენარჩუნებულია: K + იონის კონცენტრაცია უჯრედის შიგნით გაცილებით მაღალია, ვიდრე გარეთ, ხოლო Na + კონცენტრაცია გაცილებით დაბალია, რაც ძალიან მნიშვნელოვანია, ვინაიდან ეს ინარჩუნებს პოტენციურ განსხვავებას მემბრანის გასწვრივ და წარმოქმნის ნერვულ იმპულსს.
უჯრედის მარკირება – მემბრანაზე არის ანტიგენები, რომლებიც მოქმედებენ როგორც მარკერები – „ტეგები“, რომლებიც უჯრედის იდენტიფიცირების საშუალებას იძლევა. ეს არის გლიკოპროტეინები (ანუ ცილები მათზე მიმაგრებული განშტოებული ოლიგოსაქარიდული გვერდითი ჯაჭვებით), რომლებიც ასრულებენ „ანტენების“ როლს. გვერდითი ჯაჭვის უამრავი კონფიგურაციის გამო, შესაძლებელია თითოეული უჯრედის ტიპისთვის კონკრეტული მარკერის დამზადება. მარკერების დახმარებით უჯრედებს შეუძლიათ სხვა უჯრედების ამოცნობა და მათთან ერთად მოქმედება, მაგალითად, ორგანოებისა და ქსოვილების ფორმირებისას. ის ასევე საშუალებას აძლევს იმუნურ სისტემას ამოიცნოს უცხო ანტიგენები.

ცილის ზოგიერთი მოლეკულა თავისუფლად ვრცელდება ლიპიდური შრის სიბრტყეში; ნორმალურ მდგომარეობაში, ცილის მოლეკულების ნაწილები, რომლებიც წარმოიქმნება უჯრედის მემბრანის მოპირდაპირე მხარეს, არ ცვლის თავის პოზიციას.

უჯრედის მემბრანების განსაკუთრებული მორფოლოგია განსაზღვრავს მათ ელექტრულ მახასიათებლებს, რომელთა შორის ყველაზე მნიშვნელოვანია ტევადობა და გამტარობა.

ტევადობის თვისებებს ძირითადად განსაზღვრავს ფოსფოლიპიდური ორფენი, რომელიც არის გაუვალი ჰიდრატირებული იონების მიმართ და ამავე დროს საკმარისად თხელი (დაახლოებით 5 ნმ), რათა უზრუნველყოს მუხტების ეფექტური განცალკევება და დაგროვება და კათიონებისა და ანიონების ელექტროსტატიკური ურთიერთქმედება. გარდა ამისა, უჯრედის მემბრანების ტევადობის თვისებები არის ერთ-ერთი მიზეზი, რომელიც განსაზღვრავს უჯრედულ მემბრანებზე მიმდინარე ელექტრული პროცესების დროებით მახასიათებლებს.

გამტარობა (g) არის ელექტრული წინააღმდეგობის ორმხრივი და ტოლია მოცემული იონისთვის მთლიანი ტრანსმემბრანული დენის თანაფარდობა იმ მნიშვნელობასთან, რამაც გამოიწვია მისი ტრანსმემბრანული პოტენციალის განსხვავება.

ფოსფოლიპიდური ორშრიდან შეიძლება გავრცელდეს სხვადასხვა ნივთიერებები, ხოლო გამტარიანობის ხარისხი (P), ანუ უჯრედის მემბრანის უნარი ამ ნივთიერებების გადასატანად, დამოკიდებულია დიფუზური ნივთიერების კონცენტრაციის განსხვავებაზე მემბრანის ორივე მხარეს, მის ხსნადობაზე. ლიპიდებში და უჯრედის მემბრანის თვისებები. დამუხტული იონების დიფუზიის სიჩქარე მემბრანის მუდმივ ველში განისაზღვრება იონების მობილურობით, მემბრანის სისქით და მემბრანაში იონების განაწილებით. არაელექტროლიტებისთვის მემბრანის გამტარიანობა გავლენას არ ახდენს მის გამტარობაზე, რადგან არაელექტროლიტები არ ატარებენ მუხტს, ანუ მათ არ შეუძლიათ ელექტრო დენი.

მემბრანის გამტარობა არის მისი იონური გამტარიანობის საზომი. გამტარობის მატება მიუთითებს მემბრანაში გამავალი იონების რაოდენობის ზრდაზე.

ბიოლოგიური მემბრანების მნიშვნელოვანი თვისებაა სითხე. ყველა უჯრედის მემბრანა არის მოძრავი სითხის სტრუქტურა: ლიპიდების და ცილების მოლეკულების უმეტესობა, რომლებიც ქმნიან მათ, შეუძლიათ სწრაფად გადაადგილდნენ მემბრანის სიბრტყეში.

მემბრანა არის ჰიპერწვრილი სტრუქტურა, რომელიც ქმნის ორგანელების ზედაპირს და მთლიანად უჯრედს. ყველა მემბრანას აქვს მსგავსი სტრუქტურა და დაკავშირებულია ერთ სისტემაში.

Ქიმიური შემადგენლობა

უჯრედის მემბრანები ქიმიურად ერთგვაროვანია და შედგება სხვადასხვა ჯგუფის ცილებისა და ლიპიდებისგან:

ფოსფოლიპიდები;
გალაქტოლიპიდები;
სულფოლიპიდები.

ისინი ასევე მოიცავს ნუკლეინის მჟავა, პოლისაქარიდები და სხვა ნივთიერებები.

ფიზიკური თვისებები

ნორმალურ ტემპერატურაზე მემბრანები თხევადკრისტალურ მდგომარეობაშია და მუდმივად იცვლება. მათი სიბლანტე ახლოს არის მცენარეული ზეთის სიბლანტესთან.

მემბრანა არის აღდგენითი, ძლიერი, ელასტიური და აქვს ფორები. მემბრანების სისქე 7 - 14 ნმ.

TOP 4 სტატიავინც ამას კითხულობს

დიდი მოლეკულებისთვის მემბრანა გაუვალია. მცირე მოლეკულებს და იონებს შეუძლიათ გაიარონ ფორებში და თავად მემბრანაში მემბრანის სხვადასხვა მხარეს კონცენტრაციის სხვაობის გავლენის ქვეშ, აგრეთვე სატრანსპორტო ცილების დახმარებით.

მოდელი

მემბრანების სტრუქტურა ჩვეულებრივ აღწერილია თხევადი მოზაიკის მოდელის გამოყენებით. მემბრანას აქვს ჩარჩო - ლიპიდური მოლეკულების ორი რიგი, მჭიდროდ, აგურის მსგავსად, ერთმანეთის მიმდებარედ.

ბრინჯი. 1. სენდვიჩის ტიპის ბიოლოგიური მემბრანა.

ორივე მხრიდან ლიპიდების ზედაპირი დაფარულია ცილებით. მოზაიკის ნიმუში იქმნება ცილის მოლეკულებით, რომლებიც არათანაბრად ნაწილდება მემბრანის ზედაპირზე.

ბილიპიდური შრეში ჩაძირვის ხარისხის მიხედვით ცილის მოლეკულები იყოფა სამი ჯგუფი:

ტრანსმემბრანული;
ჩაძირული;
ზედაპირული.

ცილები უზრუნველყოფენ მემბრანის ძირითად თვისებას - მის შერჩევით გამტარიანობას სხვადასხვა ნივთიერებისთვის.

მემბრანის ტიპები

ყველა უჯრედის მემბრანა ლოკალიზაციის მიხედვით შეიძლება დაიყოს შემდეგი ტიპები:

გარე;
ბირთვული;
ორგანული მემბრანები.

გარე ციტოპლაზმური მემბრანა, ანუ პლაზმოლემა, არის უჯრედის საზღვარი. ციტოჩონჩხის ელემენტებთან შეერთებით, ის ინარჩუნებს ფორმასა და ზომას.

ბრინჯი. 2. ციტოჩონჩხი.

ბირთვული მემბრანა, ანუ კარიოლემა, არის ბირთვული შინაარსის საზღვარი. იგი აგებულია ორი მემბრანისგან, რომელიც ძალიან ჰგავს გარე მემბრანას. ბირთვის გარე მემბრანა ასოცირდება მემბრანებთან ენდოპლაზმურ ბადეში(EPS) და, ფორების მეშვეობით, შიდა გარსით.

EPS მემბრანები შეაღწევს მთელ ციტოპლაზმას, ქმნიან ზედაპირებს, რომლებზეც სინთეზირდება სხვადასხვა ნივთიერებები, მათ შორის მემბრანის ცილები.

ორგანული მემბრანები

ორგანელების უმეტესობას აქვს მემბრანული სტრუქტურა.

კედლები აგებულია ერთი გარსისგან:

გოლგის კომპლექსი;
ვაკუოლები;
ლიზოსომები.

პლასტიდები და მიტოქონდრია აგებულია მემბრანის ორი ფენისგან. მათი გარე გარსი გლუვია, შიდა კი მრავალ ნაკეცს ქმნის.

ქლოროპლასტების ფოტოსინთეზური მემბრანების თავისებურებები არის ქლოროფილის მოლეკულები.

გარე გარსის ზედაპირზე ცხოველურ უჯრედებს აქვთ ნახშირწყლების ფენა, რომელსაც გლიკოკალიქსი ეწოდება.

ბრინჯი. 3. გლიკოკალიქსი.

გლიკოკალიქსი ყველაზე მეტად განვითარებულია ნაწლავის ეპითელიუმის უჯრედებში, სადაც ქმნის მონელების პირობებს და იცავს პლაზმოლემას.

ცხრილი "უჯრედის მემბრანის სტრუქტურა"

რა ვისწავლეთ?

ჩვენ შევისწავლეთ უჯრედის მემბრანის სტრუქტურა და ფუნქციები. მემბრანა არის უჯრედის, ბირთვისა და ორგანელების შერჩევითი (შერჩევითი) ბარიერი. უჯრედის მემბრანის სტრუქტურა აღწერილია სითხე-მოზაიკის მოდელით. ამ მოდელის მიხედვით, ცილის მოლეკულები ჩაშენებულია ბლანტი ლიპიდების ორმაგ ფენაში.

თემის ვიქტორინა

ანგარიშის შეფასება

Საშუალო რეიტინგი: 4.5. სულ მიღებული შეფასებები: 100.

უჯრედი- ქსოვილებისა და ორგანოების თვითრეგულირებადი სტრუქტურული და ფუნქციური ერთეული. ორგანოებისა და ქსოვილების სტრუქტურის ფიჭური თეორია შეიმუშავეს შლაიდენმა და შვანმა 1839 წელს. შემდგომში, ელექტრონული მიკროსკოპისა და ულტრაცენტრფუგაციის გამოყენებით, შესაძლებელი გახდა ცხოველური და მცენარეული უჯრედების ყველა ძირითადი ორგანელის სტრუქტურის გარკვევა (ნახ. 1).

ბრინჯი. 1. ცხოველური ორგანიზმების უჯრედის აგებულების სქემა

უჯრედის ძირითადი ნაწილებია ციტოპლაზმა და ბირთვი. თითოეული უჯრედი გარშემორტყმულია ძალიან თხელი გარსით, რომელიც ზღუდავს მის შიგთავსს.

უჯრედის მემბრანა ე.წ პლაზმური მემბრანადა ხასიათდება შერჩევითი გამტარიანობით. ეს თვისება იძლევა აუცილებელ საკვებ ნივთიერებებს და ქიმიური ელემენტებიშედით უჯრედში და ჭარბი პროდუქტები გამოდის მისგან. პლაზმური მემბრანა შედგება ლიპიდური მოლეკულების ორი ფენისგან, მასში სპეციფიკური ცილების ჩართვით. მემბრანის ძირითადი ლიპიდებია ფოსფოლიპიდები. ისინი შეიცავს ფოსფორს, პოლარულ თავსა და ორ არაპოლარულ გრძელჯაჭვიან ცხიმოვან მჟავას კუდს. მემბრანული ლიპიდები მოიცავს ქოლესტერინს და ქოლესტერინის ეთერებს. სტრუქტურის თხევადი მოზაიკის მოდელის შესაბამისად, მემბრანები შეიცავს ცილის და ლიპიდური მოლეკულების ჩანართებს, რომლებსაც შეუძლიათ შერევა ორ ფენასთან შედარებით. ნებისმიერი ცხოველური უჯრედის მემბრანის თითოეული ტიპი ხასიათდება შედარებით მუდმივი ლიპიდური შემადგენლობით.

მემბრანის ცილები სტრუქტურის მიხედვით იყოფა ორ ტიპად: ინტეგრალური და პერიფერიული. პერიფერიული ცილები შეიძლება ამოღებულ იქნეს მემბრანიდან მისი განადგურების გარეშე. მემბრანის ცილების ოთხი ტიპი არსებობს: სატრანსპორტო ცილები, ფერმენტები, რეცეპტორები და სტრუქტურული ცილები. მემბრანის ზოგიერთ ცილას აქვს ფერმენტული აქტივობა, ზოგი კი აკავშირებს გარკვეულ ნივთიერებებს და ხელს უწყობს მათ უჯრედში გადატანას. პროტეინები უზრუნველყოფენ ნივთიერებების მემბრანებში გადაადგილების რამდენიმე გზას: ისინი ქმნიან დიდ ფორებს, რომლებიც შედგება რამდენიმე ცილის ქვედანაყოფისგან, რომლებიც წყლის მოლეკულებსა და იონებს უჯრედებს შორის გადაადგილების საშუალებას აძლევს; ქმნიან იონურ არხებს, რომლებიც სპეციალიზირებულია გარკვეული ტიპის იონების გადაადგილებისთვის მემბრანაზე გარკვეულ პირობებში. სტრუქტურული ცილები დაკავშირებულია შიდა ლიპიდურ შრესთან და უზრუნველყოფს უჯრედის ციტოჩონჩხს. ციტოჩონჩხი უჯრედის მემბრანას მექანიკურ ძალას აძლევს. სხვადასხვა გარსებში ცილები შეადგენს მასის 20-დან 80%-მდე. მემბრანის ცილებს შეუძლიათ თავისუფლად გადაადგილდნენ გვერდითი სიბრტყეში.

ნახშირწყლები ასევე გვხვდება მემბრანაში, რომლებსაც შეუძლიათ კოვალენტურად დაუკავშირონ ლიპიდებს ან ცილებს. მემბრანული ნახშირწყლების სამი ტიპი არსებობს: გლიკოლიპიდები (განგლიოზიდები), გლიკოპროტეინები და პროტეოგლიკანები. მემბრანული ლიპიდების უმეტესობა თხევად მდგომარეობაშია და აქვს გარკვეული სითხე, ე.ი. ერთი უბნიდან მეორეზე გადაადგილების უნარი. მემბრანის გარე მხარეს არის რეცეპტორების ადგილები, რომლებიც აკავშირებენ სხვადასხვა ჰორმონებს. მემბრანის სხვა სპეციფიურ მონაკვეთებს არ შეუძლიათ ამოიცნონ და დააკავშირონ ამ უჯრედებისთვის უცხო ცილა და სხვადასხვა ბიოლოგიურად აქტიური ნაერთები.

უჯრედის შიდა სივრცე ივსება ციტოპლაზმით, რომელშიც ხდება უჯრედული მეტაბოლიზმის ფერმენტებით კატალიზებული რეაქციების უმეტესობა. ციტოპლაზმა შედგება ორი შრისგან: შიდა, რომელსაც ენდოპლაზმა ეწოდება და პერიფერიული, ექტოპლაზმა, რომელსაც აქვს მაღალი სიბლანტე და მოკლებულია გრანულებს. ციტოპლაზმა შეიცავს უჯრედის ან ორგანელის ყველა კომპონენტს. უჯრედის ორგანელებიდან ყველაზე მნიშვნელოვანია ენდოპლაზმური ბადე, რიბოსომები, მიტოქონდრია, გოლჯის აპარატი, ლიზოსომები, მიკროფილამენტები და მიკროტუბულები, პეროქსიზომები.

Ენდოპლაზმურ ბადეშიარის ერთმანეთთან დაკავშირებული არხებისა და ღრუების სისტემა, რომელიც აღწევს მთელ ციტოპლაზმას. ის უზრუნველყოფს ნივთიერებების ტრანსპორტირებას გარემოდან და უჯრედების შიგნით. ენდოპლაზმური ბადე ასევე ემსახურება უჯრედშიდა Ca 2+ იონების დეპოს და წარმოადგენს უჯრედში ლიპიდების სინთეზის ძირითად ადგილს.

რიბოზომები -მიკროსკოპული სფერული ნაწილაკები 10-25 ნმ დიამეტრით. რიბოსომები თავისუფლად განლაგებულია ციტოპლაზმაში ან მიმაგრებულია ენდოპლაზმური ბადის მემბრანების გარე ზედაპირზე და ბირთვული მემბრანაზე. ისინი ურთიერთქმედებენ ინფორმაციულ და სატრანსპორტო რნმ-თან და მათში მიმდინარეობს ცილის სინთეზი. ისინი სინთეზირებენ ცისტერნებს ან გოლჯის აპარატში შემავალ ცილებს და შემდეგ გამოიყოფა გარეთ. რიბოსომები, რომლებიც თავისუფალნი არიან ციტოპლაზმაში, სინთეზირებენ პროტეინს თავად უჯრედის გამოსაყენებლად, ხოლო ენდოპლაზმურ რეტიკულუმთან დაკავშირებული რიბოსომები წარმოქმნიან პროტეინს, რომელიც გამოიყოფა უჯრედიდან. რიბოსომებში სინთეზირდება სხვადასხვა ფუნქციური ცილა: გადამზიდავი ცილები, ფერმენტები, რეცეპტორები, ციტოჩონჩხის ცილები.

გოლგის აპარატიჩამოყალიბებულია ტუბულების, ცისტერნების და ვეზიკულების სისტემით. ის ასოცირდება ენდოპლაზმურ ბადესთან და აქ შემოსული ბიოლოგიურად აქტიური ნივთიერებები შეკუმშული სახით ინახება სეკრეტორულ ვეზიკულებში. ეს უკანასკნელი გამუდმებით გამოეყოფა გოლჯის აპარატს, გადაჰყავთ უჯრედის მემბრანაში და ერწყმის მას, ხოლო ბუშტუკებში შემავალი ნივთიერებები უჯრედიდან ამოღებულია ეგზოციტოზის პროცესში.

ლიზოსომები - 0,25-0,8 მიკრონი ზომის მემბრანით გარშემორტყმული ნაწილაკები. ისინი შეიცავს უამრავ ფერმენტს, რომლებიც მონაწილეობენ ცილების, პოლისაქარიდების, ცხიმების, ნუკლეინის მჟავების, ბაქტერიების და უჯრედების დაშლაში.

პეროქსიზომებიგლუვი ენდოპლაზმური ბადისგან წარმოქმნილი, წააგავს ლიზოსომებს და შეიცავს ფერმენტებს, რომლებიც ახდენენ წყალბადის ზეჟანგის დაშლას, რომელიც იშლება პეროქსიდაზებისა და კატალაზას გავლენის ქვეშ.

მიტოქონდრიაშეიცავს გარე და შიდა გარსებს და წარმოადგენს უჯრედის „ენერგეტიკულ სადგურს“. მიტოქონდრია არის მრგვალი ან წაგრძელებული სტრუქტურები ორმაგი გარსით. შიდა მემბრანა აყალიბებს მიტოქონდრიებში ამოვარდნილ ნაკეცებს - cristae. მათში სინთეზირდება ATP, იჟანგება კრებსის ციკლის სუბსტრატები და ტარდება მრავალი ბიოქიმიური რეაქცია. მიტოქონდრიებში წარმოქმნილი ატფ-ის მოლეკულები უჯრედის ყველა ნაწილში დიფუზირდება. მიტოქონდრია შეიცავს მცირე რაოდენობით დნმ-ს, რნმ-ს, რიბოზომებს და მათი მონაწილეობით ხდება ახალი მიტოქონდრიების განახლება და სინთეზი.

მიკროფილამენტებიარის თხელი ცილოვანი ძაფები, რომლებიც შედგება მიოზინისა და აქტინისგან და ქმნიან უჯრედის კონტრაქტურ აპარატს. მიკროფილამენტები მონაწილეობენ უჯრედის მემბრანის ნაკეცების ან გამონაყარის წარმოქმნაში, აგრეთვე უჯრედების შიგნით სხვადასხვა სტრუქტურების მოძრაობაში.

მიკროტუბულებიქმნიან ციტოჩონჩხის საფუძველს და უზრუნველყოფენ მის სიმტკიცეს. ციტოჩონჩხი უჯრედებს აძლევს დამახასიათებელ იერსახეს და ფორმას, ემსახურება უჯრედშიდა ორგანელებისა და სხვადასხვა სხეულების მიმაგრების ადგილს. ნერვულ უჯრედებში მიკროტუბულების შეკვრა მონაწილეობს ნივთიერებების უჯრედის სხეულიდან აქსონების ბოლოებამდე გადატანაში. მათი მონაწილეობით ხორციელდება მიტოზური ღეროს ფუნქციონირება უჯრედების გაყოფის დროს. ისინი ასრულებენ საავტომობილო ელემენტების როლს ვილისა და ფლაგელაში ევკარიოტებში.

ბირთვიწარმოადგენს უჯრედის ძირითად სტრუქტურას, მონაწილეობს მემკვიდრეობითი თვისებების გადაცემასა და ცილების სინთეზში. ბირთვს აკრავს ბირთვული მემბრანა, რომელიც შეიცავს ბევრ ბირთვულ ფორს, რომლის მეშვეობითაც ხდება სხვადასხვა ნივთიერებების გაცვლა ბირთვსა და ციტოპლაზმას შორის. მის შიგნით არის ბირთვი. დადგენილია ნუკლეოლის მნიშვნელოვანი როლი რიბოსომური რნმ-ისა და ჰისტონური ცილების სინთეზში. ბირთვის დანარჩენი ნაწილი შეიცავს ქრომატინს, რომელიც შედგება დნმ-ის, რნმ-ისა და რიგი სპეციფიკური ცილებისგან.

უჯრედის მემბრანის ფუნქციები

უჯრედის მემბრანები მნიშვნელოვან როლს თამაშობენ უჯრედშიდა და უჯრედშორისი მეტაბოლიზმის რეგულირებაში. ისინი შერჩევითი არიან. მათი სპეციფიკური სტრუქტურა შესაძლებელს ხდის ბარიერის, სატრანსპორტო და მარეგულირებელი ფუნქციების უზრუნველყოფას.

ბარიერის ფუნქციაიგი ვლინდება მემბრანის მეშვეობით წყალში გახსნილი ნაერთების შეღწევის შეზღუდვით. მემბრანა გაუვალია დიდი ცილის მოლეკულებისა და ორგანული ანიონებისთვის.

მარეგულირებელი ფუნქციამემბრანა არის უჯრედშიდა მეტაბოლიზმის რეგულირება ქიმიური, ბიოლოგიური და მექანიკური ზემოქმედების საპასუხოდ. სხვადასხვა გავლენა აღიქმება სპეციალური მემბრანული რეცეპტორების მიერ ფერმენტების აქტივობის შემდგომი ცვლილებით.

სატრანსპორტო ფუნქციაბიოლოგიური მემბრანების მეშვეობით შეიძლება განხორციელდეს პასიურად (დიფუზია, ფილტრაცია, ოსმოზი) ან აქტიური ტრანსპორტის დახმარებით.

დიფუზია -გაზის ან გამხსნელი ნივთიერების მოძრაობა კონცენტრაციის გასწვრივ და ელექტროქიმიური გრადიენტი. დიფუზიის სიჩქარე დამოკიდებულია უჯრედის მემბრანის გამტარიანობაზე, ასევე დაუმუხტავ ნაწილაკების კონცენტრაციის გრადიენტზე, ელექტრო და კონცენტრაციის გრადიენტებიდამუხტული ნაწილაკებისთვის. მარტივი დიფუზიახდება ლიპიდური ორშრის მეშვეობით ან არხებით. დამუხტული ნაწილაკები მოძრაობენ ელექტროქიმიური გრადიენტის გასწვრივ, ხოლო დაუმუხტველი ნაწილაკები ქიმიურ გრადიენტს მიჰყვება. მაგალითად, ჟანგბადი, სტეროიდული ჰორმონები, შარდოვანა, ალკოჰოლი და ა.შ. შეაღწევს მემბრანის ლიპიდურ შრეში მარტივი დიფუზიით. სხვადასხვა იონები და ნაწილაკები მოძრაობენ არხებით. იონური არხები წარმოიქმნება ცილებისგან და იყოფა დახურულ და უკონტროლო არხებად. სელექციურობიდან გამომდინარე, არსებობს იონშერჩევითი თოკები, რომლებიც მხოლოდ ერთი იონის გავლის საშუალებას იძლევა და არხები, რომლებსაც არ გააჩნიათ სელექციურობა. არხებს აქვთ პირი და შერჩევითი ფილტრი, ხოლო კონტროლირებად არხებს აქვთ კარიბჭის მექანიზმი.

გაადვილებული დიფუზია -პროცესი, რომლის დროსაც ნივთიერებები მემბრანაში გადადის სპეციალური მემბრანული მატარებელი ცილების საშუალებით. ამ გზით უჯრედში შედიან ამინომჟავები და მონოშაქრები. ტრანსპორტის ეს რეჟიმი ძალიან სწრაფია.

ოსმოზი -წყლის მოძრაობა მემბრანაზე დაბალი ოსმოსური წნევის მქონე ხსნარიდან უფრო მაღალი ოსმოსური წნევის მქონე ხსნარამდე.

Აქტიური ტრანსპორტი -ნივთიერებების გადატანა კონცენტრაციის გრადიენტზე სატრანსპორტო ატფ-აზების (იონური ტუმბოების) გამოყენებით. ეს გადაცემა ხდება ენერგიის ხარჯვით.

უფრო მეტად შესწავლილია Na + /K + -, Ca 2+ - და H + ტუმბოები. ტუმბოები განლაგებულია უჯრედის მემბრანებზე.

აქტიური ტრანსპორტის სახეობაა ენდოციტოზიდა ეგზოციტოზი.ამ მექანიზმების დახმარებით ხდება უფრო დიდი ნივთიერებების (ცილები, პოლისაქარიდები, ნუკლეინის მჟავები) ტრანსპორტირება, რომელთა ტრანსპორტირება შეუძლებელია არხებით. ეს ტრანსპორტი უფრო ხშირია ნაწლავის ეპითელურ უჯრედებში, თირკმლის მილაკებში და სისხლძარღვთა ენდოთელიუმში.

ზეენდოციტოზის დროს, უჯრედის მემბრანები ქმნიან ინვაგინაციებს უჯრედში, რომლებიც, როდესაც იჭრება, გადაიქცევა ვეზიკულებად. ეგზოციტოზის დროს შიგთავსით ვეზიკულები გადადის უჯრედის მემბრანაში და ერწყმის მას, ხოლო ვეზიკულების შიგთავსი გამოიყოფა უჯრედგარე გარემოში.

უჯრედის მემბრანის სტრუქტურა და ფუნქციები

იმ პროცესების გასაგებად, რომლებიც უზრუნველყოფენ ცოცხალ უჯრედებში ელექტრული პოტენციალის არსებობას, პირველ რიგში აუცილებელია უჯრედის მემბრანის სტრუქტურისა და მისი თვისებების გაგება.

ამჟამად ყველაზე დიდი აღიარებით სარგებლობს მემბრანის სითხე-მოზაიკური მოდელი, შემოთავაზებული ს.სინგერისა და გ.ნიკოლსონის მიერ 1972 წელს, მემბრანის საფუძველია ფოსფოლიპიდების ორმაგი ფენა (ორმაგი შრე), მოლეკულის ჰიდროფობიური ფრაგმენტები. რომელთაგან ჩაძირულია მემბრანის სისქეში და პოლარული ჰიდროფილური ჯგუფები ორიენტირებულია გარეთ, იმ. მიმდებარე წყლის გარემოში (ნახ. 2).

მემბრანის ცილები ლოკალიზებულია მემბრანის ზედაპირზე ან შეიძლება ჩანერგილი იყოს ჰიდროფობიურ ზონაში სხვადასხვა სიღრმეზე. ზოგიერთი ცილა აღწევს მემბრანაში და ერთი და იგივე ცილის სხვადასხვა ჰიდროფილური ჯგუფები გვხვდება უჯრედის მემბრანის ორივე მხარეს. ცილები ნაპოვნი პლაზმური მემბრანა, ძალიან მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ: ისინი მონაწილეობენ იონური არხების ფორმირებაში, ასრულებენ მემბრანული ტუმბოების და სხვადასხვა ნივთიერების მატარებლების როლს, ასევე შეუძლიათ რეცეპტორული ფუნქციის შესრულება.

უჯრედის მემბრანის ძირითადი ფუნქციები: ბარიერი, სატრანსპორტო, მარეგულირებელი, კატალიზური.

ბარიერის ფუნქციაა მემბრანის მეშვეობით წყალში ხსნადი ნაერთების დიფუზიის შეზღუდვა, რაც აუცილებელია უჯრედების დასაცავად უცხო, ტოქსიკური ნივთიერებებისგან და უჯრედებში სხვადასხვა ნივთიერებების შედარებით მუდმივი შემცველობის შესანარჩუნებლად. ამრიგად, უჯრედის მემბრანას შეუძლია შეანელოს სხვადასხვა ნივთიერების დიფუზია 100,000-10,000,000-ჯერ.

ბრინჯი. 2. სინგერ-ნიკოლსონის მემბრანის სითხე-მოზაიკის მოდელის სამგანზომილებიანი სქემა.

ნაჩვენებია გლობულური ინტეგრალური პროტეინები, რომლებიც ჩაშენებულია ლიპიდურ ორ შრეში. ზოგიერთი ცილა არის იონური არხი, სხვები (გლიკოპროტეინები) შეიცავს ოლიგოსაქარიდის გვერდით ჯაჭვებს, რომლებიც მონაწილეობენ უჯრედების მიერ ერთმანეთის ამოცნობაში და უჯრედშორის ქსოვილში. ქოლესტერინის მოლეკულები მჭიდროდ არის მიმდებარე ფოსფოლიპიდების თავებთან და აფიქსირებს "კუდების" მიმდებარე უბნებს. ფოსფოლიპიდური მოლეკულის კუდების შიდა რეგიონები არ არის შეზღუდული მათი მოძრაობაში და პასუხისმგებელია მემბრანის სითხეზე (Bretscher, 1985).

მემბრანაში არის არხები, რომლებითაც იონები შეაღწევენ. არხები პოტენციურად დამოკიდებული და პოტენციურად დამოუკიდებელია. პოტენციური არხებიიხსნება, როდესაც იცვლება პოტენციური განსხვავება და პოტენციურად დამოუკიდებელი(ჰორმონით რეგულირებული) იხსნება, როდესაც რეცეპტორები ურთიერთქმედებენ ნივთიერებებთან. არხების გახსნა ან დახურვა შესაძლებელია კარიბჭის წყალობით. მემბრანაში ჩაშენებულია ორი ტიპის კარიბჭე: გააქტიურება(არხის სიღრმეში) და ინაქტივაცია(არხის ზედაპირზე). კარიბჭე შეიძლება იყოს სამი მდგომარეობიდან ერთ-ერთში:

ღია მდგომარეობა (ორივე ტიპის კარიბჭე ღიაა);
დახურული მდგომარეობა (გააქტიურების კარიბჭე დახურულია);
ინაქტივაციის მდგომარეობა (ინაქტივაციის კარიბჭე დახურულია).

მემბრანების კიდევ ერთი დამახასიათებელი თვისებაა არაორგანული იონების, საკვები ნივთიერებებისა და სხვადასხვა მეტაბოლური პროდუქტების შერჩევითი გადაცემის უნარი. არსებობს ნივთიერებების პასიური და აქტიური გადაცემის (ტრანსპორტის) სისტემები. Პასიურიტრანსპორტირება ხორციელდება იონური არხებით გადამზიდავი ცილების დახმარებით ან მის გარეშე და მისი მამოძრავებელი ძალაარის იონების ელექტროქიმიური პოტენციალის განსხვავება უჯრედშიდა და უჯრედგარე სივრცეს შორის. იონური არხების სელექციურობა განისაზღვრება მისი გეომეტრიული პარამეტრებით და ქიმიური ბუნებაარხის კედლებსა და მის პირს აფარებენ ჯგუფებს.

ამჟამად ყველაზე კარგად შესწავლილი არხები Na + , K + , Ca 2+ იონების და ასევე წყლის (ე.წ. აკვაპორინების) შერჩევითი გამტარიანობის მქონე არხებია. იონური არხების დიამეტრი, სხვადასხვა კვლევების მიხედვით, არის 0,5-0,7 ნმ. არხების გამტარუნარიანობა შეიძლება შეიცვალოს; 10 7 - 10 8 იონი წამში შეიძლება გაიაროს ერთ იონურ არხზე.

აქტიურიტრანსპორტი ხდება ენერგიის ხარჯვით და ხორციელდება ე.წ. იონური ტუმბოებით. იონის ტუმბოები არის მოლეკულური ცილის სტრუქტურები, რომლებიც ჩაშენებულია მემბრანაში და ახორციელებს იონების გადატანას უფრო მაღალი ელექტროქიმიური პოტენციალისკენ.

ტუმბოების მუშაობა ხორციელდება ATP ჰიდროლიზის ენერგიის გამო. დღეისათვის Na + / K + - ATPase, Ca 2+ - ATPase, H + - ATPase, H + / K + - ATPase, Mg 2+ - ATPase, რომლებიც უზრუნველყოფენ Na +, K +, Ca 2+ მოძრაობას. იონები, შესაბამისად, H+, Mg 2+ იზოლირებული ან კონიუგირებული (Na+ და K+; H+ და K+). აქტიური ტრანსპორტის მოლეკულური მექანიზმი ბოლომდე არ არის განმარტებული.

დედამიწაზე ყველა ცოცხალი ორგანიზმი შედგება უჯრედებისგან და თითოეულ უჯრედს აკრავს დამცავი გარსი - მემბრანა. თუმცა, მემბრანის ფუნქციები არ შემოიფარგლება მხოლოდ ორგანელების დაცვით და ერთი უჯრედის მეორისგან გამოყოფით. უჯრედის მემბრანა არის კომპლექსური მექანიზმი, რომელიც უშუალოდ მონაწილეობს რეპროდუქციაში, რეგენერაციაში, კვებაში, სუნთქვაში და ბევრ სხვა მნიშვნელოვან უჯრედულ ფუნქციაში.

ტერმინი "უჯრედის მემბრანა" დაახლოებით ასი წელია გამოიყენება. სიტყვა "მემბრანა" ლათინურიდან თარგმანში ნიშნავს "ფილმს". მაგრამ უჯრედის მემბრანის შემთხვევაში, უფრო სწორი იქნება ვისაუბროთ ერთმანეთთან ურთიერთდაკავშირებულ ორი ფირის ერთობლიობაზე, უფრო მეტიც, ამ ფილმების სხვადასხვა მხარეს განსხვავებული თვისებები აქვს.

უჯრედის მემბრანა (ციტოლემა, პლაზმალემა) არის სამ ფენის ლიპოპროტეინის (ცხიმ-პროტეინის) გარსი, რომელიც გამოყოფს თითოეულ უჯრედს მეზობელი უჯრედებისგან და გარემოსგან და ახორციელებს კონტროლირებად გაცვლას უჯრედებსა და გარემოს შორის.

ამ განმარტებაში გადამწყვეტი მნიშვნელობა არ არის ის, რომ უჯრედის მემბრანა გამოყოფს ერთ უჯრედს მეორისგან, არამედ ის უზრუნველყოფს მის ურთიერთქმედებას სხვა უჯრედებთან და გარემოსთან. მემბრანა არის უჯრედის ძალიან აქტიური, მუდმივად მოქმედი სტრუქტურა, რომელსაც ბუნება აკისრებს ბევრ ფუნქციას. ჩვენი სტატიიდან შეიტყობთ ყველაფერს უჯრედის მემბრანის შემადგენლობის, სტრუქტურის, თვისებებისა და ფუნქციების შესახებ, ასევე, რა საფრთხეს უქმნის ადამიანის ჯანმრთელობას უჯრედული მემბრანების ფუნქციონირების დარღვევა.

უჯრედის მემბრანის კვლევის ისტორია

1925 წელს ორმა გერმანელმა მეცნიერმა გორტერმა და გრენდელმა შეძლეს კომპლექსური ექსპერიმენტის ჩატარება ადამიანის სისხლის წითელ უჯრედებზე, ერითროციტებზე. ოსმოსური შოკის გამოყენებით მკვლევარებმა მიიღეს ეგრეთ წოდებული „ჩრდილები“ - სისხლის წითელი უჯრედების ცარიელი ჭურვები, შემდეგ ჩაყარეს ისინი ერთ გროვაში და გაზომეს ზედაპირის ფართობი. შემდეგი ნაბიჯი იყო უჯრედის მემბრანაში ლიპიდების რაოდენობის გამოთვლა. აცეტონის დახმარებით მეცნიერებმა „ჩრდილებიდან“ ლიპიდები გამოიღეს და დაადგინეს, რომ ისინი საკმარისია ორმაგი უწყვეტი ფენისთვის.

თუმცა, ექსპერიმენტის დროს დაუშვა ორი უხეში შეცდომა:

აცეტონის გამოყენება არ იძლევა გარსებიდან ყველა ლიპიდის იზოლირების საშუალებას;

"ჩრდილების" ზედაპირის ფართობი გამოითვალა მშრალი წონით, რაც ასევე არასწორია.

იმის გამო, რომ პირველმა შეცდომამ გამოთვლებში მინუსი მისცა, ხოლო მეორემ - პლუსი, საერთო შედეგი საოცრად ზუსტი აღმოჩნდა და გერმანელმა მეცნიერებმა სამეცნიერო სამყაროს ყველაზე მნიშვნელოვანი აღმოჩენა - უჯრედის მემბრანის ლიპიდური ორფენა მიიტანეს.

1935 წელს მკვლევართა კიდევ ერთი წყვილი, დანიელი და დოუსონი, ბილიპიდურ ფილმებზე ხანგრძლივი ექსპერიმენტების შემდეგ, მივიდნენ დასკვნამდე, რომ ცილები უჯრედის მემბრანებშია. სხვა გზა არ იყო იმის ასახსნელად, თუ რატომ აქვთ ამ ფილმებს ასეთი მაღალი ზედაპირული დაძაბულობა. მეცნიერებმა საზოგადოებას სენდვიჩის მსგავსი უჯრედის მემბრანის სქემატური მოდელი წარუდგინეს, სადაც პურის ნაჭრების როლს ერთგვაროვანი ლიპიდურ-ცილოვანი შრეები ასრულებს, მათ შორის კი ზეთის ნაცვლად სიცარიელეა.

1950 წელს, პირველი ელექტრონული მიკროსკოპის გამოყენებით, ნაწილობრივ დადასტურდა დანიელი-დოუსონის თეორია - უჯრედის მემბრანის მიკროგრაფებზე აშკარად ჩანდა ლიპიდური და ცილის თავებისგან შემდგარი ორი ფენა, მათ შორის კი გამჭვირვალე სივრცე იყო სავსე მხოლოდ ლიპიდების კუდებით. და ცილები.

1960 წელს, ამ მონაცემებით ხელმძღვანელობით, ამერიკელმა მიკრობიოლოგმა ჯ.რობერტსონმა შეიმუშავა თეორია უჯრედის მემბრანების სამშრიანი სტრუქტურის შესახებ, რომელიც დიდი ხნის განმავლობაში ითვლებოდა ერთადერთ ჭეშმარიტად. თუმცა, როგორც მეცნიერება განვითარდა, უფრო და უფრო მეტი ეჭვი იბადებოდა ამ ფენების ერთგვაროვნებაზე. თერმოდინამიკის თვალსაზრისით, ასეთი სტრუქტურა უკიდურესად არახელსაყრელია - უჯრედებისთვის ძალიან რთული იქნება ნივთიერებების ტრანსპორტირება და გარეთ მთელი "სენდვიჩის" მეშვეობით. გარდა ამისა, დადასტურებულია, რომ სხვადასხვა ქსოვილის უჯრედის მემბრანას აქვს სხვადასხვა სისქე და მიმაგრების მეთოდი, რაც განპირობებულია ორგანოების სხვადასხვა ფუნქციით.

1972 წელს მიკრობიოლოგებმა ს.დ. მომღერალი და გ.ლ. ნიკოლსონმა შეძლო აეხსნა რობერტსონის თეორიის ყველა შეუსაბამობა უჯრედის მემბრანის ახალი, სითხე-მოზაიკური მოდელის დახმარებით. მეცნიერებმა დაადგინეს, რომ მემბრანა არის ჰეტეროგენული, ასიმეტრიული, სავსე სითხით და მისი უჯრედები მუდმივ მოძრაობაშია. და ცილებს, რომლებიც მას ქმნიან, აქვთ განსხვავებული სტრუქტურა და დანიშნულება, გარდა ამისა, ისინი განსხვავებულად არიან განლაგებული მემბრანის ბილიპიდური შრის მიმართ.

უჯრედის მემბრანა შეიცავს სამი სახის ცილებს:

პერიფერიული - მიმაგრებულია ფილმის ზედაპირზე;

ნახევრად ინტეგრალური- ნაწილობრივ შეაღწიოს ბილიპიდურ შრეში;

ინტეგრალური - მთლიანად შეაღწიოს მემბრანაში.

პერიფერიული ცილები დაკავშირებულია მემბრანის ლიპიდების თავებთან ელექტროსტატიკური ურთიერთქმედებით და ისინი არასოდეს ქმნიან უწყვეტ ფენას, როგორც ადრე ითვლებოდა. ნახევრად ინტეგრალური და ინტეგრალური ცილები ემსახურება ჟანგბადის და საკვები ნივთიერებების უჯრედში გადატანას, აგრეთვე დაშლის მოცილებას. მისგან პროდუქტები და მეტი რამდენიმე მნიშვნელოვანი მახასიათებლისთვის, რომელთა შესახებ მოგვიანებით შეიტყობთ.

უჯრედის მემბრანა ასრულებს შემდეგი მახასიათებლები:

ბარიერი - მემბრანის გამტარიანობა სხვადასხვა ტიპის მოლეკულებისთვის არ არის ერთნაირი, უჯრედის მემბრანის გვერდის ავლით მოლეკულას უნდა ჰქონდეს გარკვეული ზომა, ქიმიური თვისებებიდა ელექტრო მუხტი. მავნე ან შეუსაბამო მოლეკულები, უჯრედის მემბრანის ბარიერული ფუნქციის გამო, უბრალოდ ვერ შედიან უჯრედში. მაგალითად, პეროქსიდის რეაქციის დახმარებით მემბრანა იცავს ციტოპლაზმას მისთვის საშიში პეროქსიდებისგან;

ტრანსპორტი - პასიური, აქტიური, რეგულირებული და შერჩევითი გაცვლა გადის მემბრანაში. პასიური მეტაბოლიზმი შესაფერისია ცხიმში ხსნადი ნივთიერებებისა და გაზებისთვის, რომლებიც შედგება ძალიან მცირე მოლეკულებისგან. ასეთი ნივთიერებები შეაღწევს უჯრედში და გარეთ ენერგიის დახარჯვის გარეშე, თავისუფლად, დიფუზიის გზით. უჯრედის მემბრანის აქტიური სატრანსპორტო ფუნქცია აქტიურდება საჭიროების შემთხვევაში, მაგრამ ძნელად გადასატანი ნივთიერებების შეტანა უჯრედში ან მის გარეთ უნდა მოხდეს. მაგალითად, მათ, ვისაც აქვს დიდი მოლეკულური ზომა, ან ვერ გადალახავს ბილიპიდურ ფენას ჰიდროფობიურობის გამო. შემდეგ პროტეინის ტუმბოები იწყებენ მუშაობას, მათ შორის ATPase, რომელიც პასუხისმგებელია უჯრედში კალიუმის იონების შეწოვაზე და მისგან ნატრიუმის იონების გამოდევნაზე. რეგულირებული ტრანსპორტი აუცილებელია სეკრეციისა და დუღილის ფუნქციებისთვის, მაგალითად, როდესაც უჯრედები აწარმოებენ და გამოყოფენ ჰორმონებს ან კუჭის წვენს. ყველა ეს ნივთიერება უჯრედებს ტოვებს სპეციალური არხებით და მოცემულ მოცულობაში. და სელექციური სატრანსპორტო ფუნქცია დაკავშირებულია ძალიან ინტეგრალურ პროტეინებთან, რომლებიც შეაღწევენ მემბრანაში და ემსახურებიან არხს მკაცრად განსაზღვრული ტიპის მოლეკულების შესვლისა და გასასვლელისთვის;

მატრიცა - უჯრედის მემბრანა განსაზღვრავს და აფიქსირებს ორგანელების ერთმანეთის მიმართ (ბირთვი, მიტოქონდრია, ქლოროპლასტები) მდებარეობას და არეგულირებს მათ შორის ურთიერთქმედებას;

მექანიკური - უზრუნველყოფს ერთი უჯრედის მეორისგან შეზღუდვას და, ამავდროულად, უჯრედების სწორ შეერთებას ერთგვაროვან ქსოვილში და ორგანოების წინააღმდეგობას დეფორმაციისადმი;

დამცავი - როგორც მცენარეებში, ასევე ცხოველებში, უჯრედის მემბრანა ემსახურება დამცავი ჩარჩოს აგების საფუძველს. მაგალითად არის მყარი ხე, მკვრივი კანი, ეკლიანი ეკლები. ცხოველთა სამყაროში ასევე ბევრია უჯრედის მემბრანების დამცავი ფუნქციის მაგალითი - კუს ნაჭუჭი, ჩიტინის ნაჭუჭი, ჩლიქები და რქები;

ენერგია - ფოტოსინთეზისა და უჯრედული სუნთქვის პროცესები შეუძლებელი იქნებოდა უჯრედის მემბრანის ცილების მონაწილეობის გარეშე, რადგან სწორედ ცილოვანი არხების დახმარებით ხდება უჯრედების გაცვლა ენერგია;

რეცეპტორი – უჯრედის მემბრანაში ჩადებულ პროტეინებს შესაძლოა სხვა მნიშვნელოვანი ფუნქციაც ჰქონდეს. ისინი ემსახურებიან როგორც რეცეპტორებს, რომლის მეშვეობითაც უჯრედი იღებს სიგნალს ჰორმონებისა და ნეიროტრანსმიტერებისგან. და ეს, თავის მხრივ, აუცილებელია ნერვული იმპულსების წარმართვისა და ჰორმონალური პროცესების ნორმალური მიმდინარეობისთვის;

ფერმენტული - კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი ფუნქცია, რომელიც თან ახლავს უჯრედის მემბრანების ზოგიერთ ცილას. მაგალითად, ნაწლავის ეპითელიუმში ასეთი ცილების დახმარებით სინთეზირდება საჭმლის მომნელებელი ფერმენტები;

ბიოპოტენციალი- კალიუმის იონების კონცენტრაცია უჯრედის შიგნით გაცილებით მაღალია, ვიდრე გარეთ, ხოლო ნატრიუმის იონების კონცენტრაცია, პირიქით, უფრო დიდია გარეთ, ვიდრე შიგნით. ეს ხსნის პოტენციურ განსხვავებას: უჯრედის შიგნით მუხტი უარყოფითია, გარეთ - დადებითი, რაც ხელს უწყობს ნივთიერებების გადაადგილებას უჯრედში და გარეთ ნებისმიერი მეტაბოლიზმის სამი ტიპიდან - ფაგოციტოზი, პინოციტოზი და ეგზოციტოზი;

მარკირება - უჯრედის მემბრანების ზედაპირზე არის ეგრეთ წოდებული "ეტიკეტები" - ანტიგენები, რომლებიც შედგება გლიკოპროტეინებისგან (ცილები მათზე მიმაგრებული განშტოებული ოლიგოსაქარიდული გვერდითი ჯაჭვებით). ვინაიდან გვერდითა ჯაჭვებს შეიძლება ჰქონდეთ კონფიგურაციის უზარმაზარი მრავალფეროვნება, თითოეული ტიპის უჯრედი იღებს თავის უნიკალურ ეტიკეტს, რომელიც საშუალებას აძლევს სხეულის სხვა უჯრედებს ამოიცნონ ისინი „ნახვით“ და სწორად უპასუხონ მათ. ამიტომ, მაგალითად, ადამიანის იმუნური უჯრედები, მაკროფაგები, ადვილად ცნობენ ორგანიზმში შესულ უცხოელს (ინფექცია, ვირუსი) და ცდილობენ მის განადგურებას. იგივე ხდება დაავადებულ, მუტაციურ და ძველ უჯრედებთან მიმართებაში – იცვლება მათ უჯრედულ მემბრანაზე დატანილი ეტიკეტი და ორგანიზმი ათავისუფლებს მათ.

უჯრედული გაცვლა ხდება მემბრანებში და შეიძლება განხორციელდეს სამი ძირითადი ტიპის რეაქციის საშუალებით:

ფაგოციტოზი არის ფიჭური პროცესი, რომლის დროსაც მემბრანაში ჩაშენებული ფაგოციტური უჯრედები იჭერენ და შლიან საკვები ნივთიერებების მყარ ნაწილაკებს. ადამიანის ორგანიზმში ფაგოციტოზი ხორციელდება ორი ტიპის უჯრედის გარსებით: გრანულოციტები (მარცვლოვანი ლეიკოციტები) და მაკროფაგები (იმუნური მკვლელი უჯრედები);

პინოციტოზი არის თხევადი მოლეკულების დაჭერის პროცესი, რომლებიც შედიან მასთან კონტაქტში უჯრედის მემბრანის ზედაპირით. პინოციტოზის ტიპის კვებისათვის, უჯრედი თავის მემბრანაზე ანტენების სახით იზრდება თხელი ფუმფულა გამონაყარებით, რომლებიც, როგორც იქნა, გარს აკრავს სითხის წვეთს და მიიღება ბუშტი. ჯერ ეს ვეზიკულა იშლება მემბრანის ზედაპირის ზემოთ, შემდეგ კი "იყლაპება" - ის იმალება უჯრედის შიგნით და მისი კედლები ერწყმის უჯრედის მემბრანის შიდა ზედაპირს. პინოციტოზი ხდება თითქმის ყველა ცოცხალ უჯრედში;

ეგზოციტოზი - საპირისპირო პროცესი, რომლის დროსაც უჯრედის შიგნით ვეზიკულები წარმოიქმნება სეკრეტორული ფუნქციური სითხით (ფერმენტი, ჰორმონი) და ის როგორმე უნდა მოიხსნას უჯრედიდან გარემოში. ამისთვის ბუშტი ჯერ უჯრედის მემბრანის შიდა ზედაპირს ერწყმის, შემდეგ გარედან იფეთქებს, იფეთქებს, გამოდევნის შიგთავსს და ისევ ერწყმის მემბრანის ზედაპირს, ამჯერად გარედან. ეგზოციტოზი ხდება, მაგალითად, ნაწლავის ეპითელიუმის და თირკმელზედა ჯირკვლის ქერქის უჯრედებში.

უჯრედის მემბრანა შეიცავს ლიპიდების სამ კლასს:

ფოსფოლიპიდები;

გლიკოლიპიდები;

ქოლესტერინი.

ფოსფოლიპიდები (ცხიმებისა და ფოსფორის ერთობლიობა) და გლიკოლიპიდები (ცხიმებისა და ნახშირწყლების კომბინაცია), თავის მხრივ, შედგება ჰიდროფილური თავისგან, საიდანაც ორი გრძელი ჰიდროფობიური კუდი ვრცელდება. მაგრამ ქოლესტერინი ხანდახან იკავებს ადგილს ამ ორ კუდს შორის და არ აძლევს მათ მოხრის საშუალებას, რაც ზოგიერთი უჯრედის გარსს ხისტი ხდის. გარდა ამისა, ქოლესტერინის მოლეკულები აუმჯობესებს უჯრედის მემბრანების სტრუქტურას და ხელს უშლის პოლარული მოლეკულების გადასვლას ერთი უჯრედიდან მეორეზე.

მაგრამ ყველაზე მნიშვნელოვანი კომპონენტი, როგორც წინა განყოფილებიდან ჩანს უჯრედის მემბრანების ფუნქციების შესახებ, არის ცილები. მათი შემადგენლობა, დანიშნულება და მდებარეობა ძალიან მრავალფეროვანია, მაგრამ არის რაღაც საერთო, რაც მათ აერთიანებს: რგოლოვანი ლიპიდები ყოველთვის განლაგებულია უჯრედის მემბრანების ცილების გარშემო. ეს არის სპეციალური ცხიმები, რომლებიც მკაფიოდ სტრუქტურირებული, სტაბილურია, შეიცავს მეტი გაჯერებული ცხიმოვანი მჟავების შემადგენლობაში და გამოიყოფა გარსებიდან „სპონსორებულ“ პროტეინებთან ერთად. ეს არის ერთგვარი პირადი დამცავი გარსი ცილებისთვის, რომლის გარეშეც ისინი უბრალოდ არ იმუშავებენ.

უჯრედის მემბრანის სტრუქტურა სამ ფენიანია. შედარებით ერთგვაროვანი თხევადი ბილიპიდური ფენა შუაშია და ცილები მას ორივე მხრიდან ერთგვარი მოზაიკით ფარავს, ნაწილობრივ სისქეში აღწევს. ანუ არასწორი იქნება ვიფიქროთ, რომ უჯრედის მემბრანების გარე ცილოვანი შრეები უწყვეტია. პროტეინები, გარდა მათი რთული ფუნქციებისა, საჭიროა მემბრანაში, რათა გაიარონ უჯრედების შიგნით და გადაიტანონ მათგან ის ნივთიერებები, რომლებსაც არ შეუძლიათ ცხიმის შრეში შეღწევა. მაგალითად, კალიუმის და ნატრიუმის იონები. მათთვის გათვალისწინებულია სპეციალური ცილოვანი სტრუქტურები - იონური არხები, რომლებსაც ქვემოთ უფრო დეტალურად განვიხილავთ.

თუ უჯრედის მემბრანას მიკროსკოპით შეხედავთ, შეგიძლიათ იხილოთ ლიპიდების ფენა, რომელიც წარმოიქმნება უმცირესი სფერული მოლეკულებით, რომლის გასწვრივ, ზღვის მსგავსად, ცურავს დიდი ცილის უჯრედები. სხვადასხვა ფორმები. ზუსტად იგივე გარსები ყოფს თითოეული უჯრედის შიდა სივრცეს ნაწილებად, რომლებშიც კომფორტულად არის განთავსებული ბირთვი, ქლოროპლასტები და მიტოქონდრია. თუ უჯრედის შიგნით არ არსებობდა ცალკეული „ოთახები“, ორგანელები ერთმანეთში იკვებებოდნენ და თავიანთ ფუნქციებს სწორად ვერ შეასრულებდნენ.

უჯრედი არის მემბრანებით სტრუქტურირებული და შემოსაზღვრული ორგანელების ერთობლიობა, რომელიც ჩართულია ენერგეტიკული, მეტაბოლური, საინფორმაციო და რეპროდუქციული პროცესების კომპლექსში, რომელიც უზრუნველყოფს ორგანიზმის სასიცოცხლო აქტივობას.

როგორც ამ განმარტებიდან ჩანს, მემბრანა არის ნებისმიერი უჯრედის ყველაზე მნიშვნელოვანი ფუნქციური კომპონენტი. მისი მნიშვნელობა ისეთივე დიდია, როგორც ბირთვის, მიტოქონდრიისა და უჯრედის სხვა ორგანელების მნიშვნელობა. მემბრანის უნიკალური თვისებები კი მისი სტრუქტურით არის განპირობებული: იგი შედგება ორი ფირისგან, რომლებიც სპეციალურად ერთმანეთთან არის მიბმული. მემბრანაში ფოსფოლიპიდების მოლეკულები განლაგებულია ჰიდროფილური თავებით გარეთ, ხოლო ჰიდროფობიური კუდები შიგნით. ამიტომ, ფილმის ერთი მხარე სველდება წყლით, ხოლო მეორე არა. ასე რომ, ეს ფილმები ერთმანეთთან დაკავშირებულია არასველადი მხარეებით შიგნით, ქმნიან ბილიპიდურ ფენას, რომელიც გარშემორტყმულია ცილის მოლეკულებით. ეს არის უჯრედის მემბრანის სწორედ "სენდვიჩის" სტრუქტურა.

უჯრედის მემბრანების იონური არხები

მოდით უფრო დეტალურად განვიხილოთ იონური არხების მოქმედების პრინციპი. რისთვის არიან საჭირო? ფაქტია, რომ მხოლოდ ცხიმში ხსნად ნივთიერებებს შეუძლიათ თავისუფლად შეაღწიონ ლიპიდურ მემბრანაში - ეს არის თავად აირები, ალკოჰოლები და ცხიმები. ასე, მაგალითად, სისხლის წითელ უჯრედებში ხდება ჟანგბადის მუდმივი გაცვლა და ნახშირორჟანგი, და ამისთვის ჩვენს ორგანიზმს არ უწევს რაიმე დამატებითი ხრიკების გამოყენება. მაგრამ რა შეიძლება ითქვას, როცა საჭირო ხდება წყალხსნარების, როგორიცაა ნატრიუმის და კალიუმის მარილების ტრანსპორტირება უჯრედის მემბრანის მეშვეობით?

შეუძლებელი იქნება ბილიპიდური შრეში ასეთი ნივთიერებებისთვის გზის გაკვრა, ვინაიდან ხვრელები მაშინვე გამკაცრდებიან და ერთმანეთს უკან ეწებება, ასეთია ნებისმიერი ცხიმოვანი ქსოვილის სტრუქტურა. მაგრამ ბუნებამ, როგორც ყოველთვის, იპოვა გამოსავალი სიტუაციიდან და შექმნა სპეციალური ცილის სატრანსპორტო სტრუქტურები.

არსებობს ორი სახის გამტარი ცილები:

გადამტანები არის ნახევრად ინტეგრალური ცილის ტუმბოები;

Channeloformers არის ინტეგრალური ცილები.

პირველი ტიპის პროტეინები ნაწილობრივ ჩაეფლო უჯრედის მემბრანის ბილიპიდურ შრეში და თავებით იყურებიან და სასურველი ნივთიერების არსებობისას ისინი იწყებენ ტუმბოს ქცევას: იზიდავენ მოლეკულას და იწოვენ მას. უჯრედი. ხოლო მეორე ტიპის, ინტეგრალურ, ცილებს აქვთ წაგრძელებული ფორმა და განლაგებულია უჯრედის მემბრანის ბილიპიდური ფენის პერპენდიკულარულად, შეაღწევს მასში და მეშვეობით. მათში, ისევე როგორც გვირაბებში, ნივთიერებები, რომლებიც ვერ ახერხებენ ცხიმის გავლას უჯრედში და გარეთ. სწორედ იონური არხებით აღწევს კალიუმის იონები უჯრედში და გროვდება მასში, ნატრიუმის იონები კი, პირიქით, გამოდის გარეთ. არსებობს განსხვავება ელექტრულ პოტენციალებში, რაც აუცილებელია ჩვენი სხეულის ყველა უჯრედის გამართული ფუნქციონირებისთვის.

ყველაზე მნიშვნელოვანი დასკვნები უჯრედის მემბრანების სტრუქტურისა და ფუნქციების შესახებ

თეორია ყოველთვის საინტერესო და პერსპექტიული გამოიყურება, თუ მისი გამოყენება შესაძლებელია პრაქტიკაში. ადამიანის სხეულის უჯრედული მემბრანების სტრუქტურისა და ფუნქციების აღმოჩენამ მეცნიერებს საშუალება მისცა რეალური გარღვევა გაეკეთებინათ ზოგადად მეცნიერებაში და კერძოდ მედიცინაში. შემთხვევითი არ არის, რომ ასე დეტალურად ვისაუბრეთ იონურ არხებზე, რადგან სწორედ აქ დევს პასუხი ჩვენი დროის ერთ-ერთ ყველაზე მნიშვნელოვან კითხვაზე: რატომ ავადდებიან ადამიანები სულ უფრო და უფრო ონკოლოგიით?

კიბო ყოველწლიურად მსოფლიოში 17 მილიონამდე სიცოცხლეს იკლავს და სიკვდილიანობის მეოთხე წამყვანი მიზეზია. ჯანმო-ს მონაცემებით, კიბოს შემთხვევები სტაბილურად იზრდება და 2020 წლის ბოლოსთვის შეიძლება წელიწადში 25 მილიონს მიაღწიოს.

რა ხსნის კიბოს ნამდვილ ეპიდემიას და რა შუაშია მას უჯრედული მემბრანების ფუნქცია? თქვენ იტყვით: მიზეზი არის ცუდი გარემო პირობები, არასწორი კვება, ცუდი ჩვევებიდა მძიმე მემკვიდრეობითობა. და, რა თქმა უნდა, მართალი იქნებით, მაგრამ თუ პრობლემაზე უფრო დეტალურად ვისაუბრებთ, მაშინ მიზეზი ადამიანის ორგანიზმის მჟავიანობაა. ზემოთ ჩამოთვლილი უარყოფითი ფაქტორები იწვევს უჯრედის მემბრანების მოშლას, აფერხებს სუნთქვას და კვებას.

სადაც პლუსი უნდა იყოს, იქმნება მინუსი და უჯრედი ნორმალურად ვერ ფუნქციონირებს. მაგრამ კიბოს უჯრედებს არ სჭირდებათ არც ჟანგბადი და არც ტუტე გარემო - მათ შეუძლიათ გამოიყენონ ანაერობული ტიპის კვება. ამიტომ, ჟანგბადის შიმშილისა და არამასშტაბიანი pH დონის პირობებში, ჯანსაღი უჯრედები მუტაციას განიცდიან და სურთ ადაპტირება გარემოდა გახდეს კიბოს უჯრედები. ასე ავადდება ადამიანი კიბოთი. ამის თავიდან ასაცილებლად, თქვენ უბრალოდ უნდა დალიოთ საკმარისი რაოდენობის სუფთა წყალი ყოველდღიურად და უარი თქვათ საკვებში კანცეროგენებზე. მაგრამ, როგორც წესი, ადამიანებს კარგად ესმით მავნე პროდუქტები და მაღალი ხარისხის წყლის საჭიროება და არაფერს აკეთებენ – იმედოვნებენ, რომ უბედურება მათ გვერდს აუვლის.

იცოდნენ სხვადასხვა უჯრედის უჯრედის მემბრანების სტრუქტურისა და ფუნქციების თავისებურებები, ექიმებს შეუძლიათ გამოიყენონ ეს ინფორმაცია სხეულზე მიზანმიმართული, მიზანმიმართული თერაპიული ეფექტის უზრუნველსაყოფად. ბევრი თანამედროვე მედიკამენტებიჩვენს ორგანიზმში მოხვედრისას ისინი ეძებენ სასურველ „სამიზნეს“, რომელიც შეიძლება იყოს იონური არხები, ფერმენტები, რეცეპტორები და უჯრედის მემბრანების ბიომარკერები. მკურნალობის ეს მეთოდი საშუალებას გაძლევთ მიაღწიოთ უკეთეს შედეგებს მინიმალური გვერდითი ეფექტებით.

უახლესი თაობის ანტიბიოტიკები, როდესაც სისხლში გამოიყოფა, ზედიზედ არ კლავს ყველა უჯრედს, არამედ ეძებს ზუსტად პათოგენის უჯრედებს, ფოკუსირებულია მის უჯრედულ მემბრანებში არსებულ მარკერებზე. შაკიკის საწინააღმდეგო უახლესი პრეპარატები, ტრიპტანები, მხოლოდ ავიწროებენ ტვინის ანთებულ სისხლძარღვებს, თუმცა თითქმის არ მოქმედებენ გულსა და პერიფერიულ სისხლის მიმოქცევის სისტემაზე. და ისინი ზუსტად ცნობენ საჭირო გემებს მათი უჯრედის მემბრანების ცილებით. ასეთი მაგალითები ბევრია, ამიტომ შეგვიძლია დარწმუნებით ვთქვათ, რომ ცოდნა უჯრედული მემბრანების სტრუქტურისა და ფუნქციების შესახებ უდევს საფუძვლად თანამედროვე სამედიცინო მეცნიერების განვითარებას და ყოველწლიურად მილიონობით სიცოცხლეს იხსნის.

Განათლება:მოსკოვის სამედიცინო ინსტიტუტი. ი.მ. სეჩენოვი, სპეციალობა - "მედიცინა" 1991 წელს, 1993 წელს "პროფესიული დაავადებები", 1996 წელს "თერაპია".