Жасуша мембранасы - жасушаның сыртын жабатын құрылым. Оны цитолемма немесе плазмолемма деп те атайды.

Бұл түзіліс құрамында белоктары бар билипидті қабаттан (екі қабатты) тұрғызылған. Плазмалемманы құрайтын көмірсулар байланысқан күйде болады.

Плазмалемманың негізгі компоненттерінің таралуы келесідей: жартысынан астамы химиялық құрамыбелоктар, төрттен бірін фосфолипидтер, оннан бір бөлігін холестерин алады.

Жасуша мембранасы және оның түрлері

Жасуша мембранасы - липопротеидтер мен ақуыздардың қабаттарына негізделген жұқа қабық.

Локализациясы бойынша өсімдік және жануарлар жасушаларында кейбір ерекшеліктері бар мембраналық органоидтар бөлінеді:

• митохондриялар;
• негізгі;
• эндоплазмалық ретикулум;
• Гольджи кешені;
• лизосомалар;
• хлоропласттар (өсімдік жасушаларында).

Сондай-ақ ішкі және сыртқы (плазмолемма) жасуша мембранасы бар.

Жасуша мембранасының құрылысы

Жасуша мембранасында оны гликокаликс түрінде жабатын көмірсулар бар. Бұл тосқауыл функциясын орындайтын супрамембраналық құрылым. Мұнда орналасқан ақуыздар бос күйде болады. Байланбаған белоктар ферментативті реакцияларға қатысады, заттардың жасушадан тыс ыдырауын қамтамасыз етеді.

Цитоплазмалық мембрананың белоктары гликопротеидтермен ұсынылған. Химиялық құрамы бойынша липидті қабатқа (бойында) толық кіретін белоктар оқшауланады – интегралды белоктар. Сондай-ақ перифериялық, плазмалемма беттерінің біріне жетпейді.

Біріншісі рецепторлар қызметін атқарады, нейротрансмиттерлермен, гормондармен және басқа заттармен байланысады. Кірістіру белоктары иондар мен гидрофильді субстраттар тасымалданатын иондық арналарды құру үшін қажет. Соңғылары жасушаішілік реакцияларды катализдейтін ферменттер.

Плазмалық мембрананың негізгі қасиеттері

Липидтердің қос қабаты судың енуіне жол бермейді. Липидтер – жасушада фосфолипидтер түрінде болатын гидрофобты қосылыстар. Фосфат тобы сыртқа қаратылған және екі қабаттан тұрады: сыртқы, жасушадан тыс ортаға бағытталған және ішкі, жасушаішілік мазмұнды шектейтін.

Суда еритін жерлер гидрофильді бастар деп аталады. Май қышқылдарының орындары жасуша ішіне, гидрофобты құйрықтар түрінде бағытталған. Гидрофобты бөлік көрші липидтермен әрекеттеседі, бұл олардың бір-біріне қосылуын қамтамасыз етеді. Қос қабаттың әртүрлі аймақтарда селективті өткізгіштігі бар.

Сонымен, ортасында мембрана глюкоза мен мочевина өткізбейді, гидрофобты заттар мұнда еркін өтеді: көмірқышқыл газы, оттегі, спирт. Холестерин маңызды, соңғысының мазмұны плазмалық мембрананың тұтқырлығын анықтайды.

Жасушаның сыртқы қабықшасының қызметтері

Функциялардың сипаттамалары кестеде қысқаша келтірілген:

Мембраналық функция	Сипаттама
кедергі рөлі	Плазмалемма жасушаның мазмұнын бөгде агенттердің әсерінен қорғайтын қорғаныс қызметін атқарады. Белоктардың, липидтердің, көмірсулардың арнайы ұйымдастырылуының арқасында плазмалық мембрананың жартылай өткізгіштігі қамтамасыз етіледі.
Рецепторлық қызмет	Жасуша мембранасы арқылы биологиялық белсендіріледі белсенді заттаррецепторлармен байланысу процесінде. Осылайша, иммундық реакциялар жасуша мембранасында локализацияланған жасушалардың рецепторлық аппараты арқылы бөтен агенттерді тану арқылы жүзеге асырылады.
тасымалдау функциясы	Плазмалеммада кеуектердің болуы заттардың жасушаға түсуін реттеуге мүмкіндік береді. Тасымалдау процесі төмен молекулалық массасы бар қосылыстар үшін пассивті (энергия шығынынсыз) жүреді. Белсенді тасымалдау аденозинтрифосфаттың (АТФ) ыдырауы кезінде бөлінетін энергияның шығынымен байланысты. Бұл әдіс органикалық қосылыстарды тасымалдау үшін орын алады.
Ас қорыту процестеріне қатысу	Заттар жасуша мембранасына (сорбция) түседі. Рецепторлар субстратпен байланысып, оны жасуша ішінде жылжытады. Жасушаның ішінде еркін жатқан көпіршік түзіледі. Біріктіріліп, мұндай көпіршіктер гидролитикалық ферменттері бар лизосомалар түзеді.
Ферментативті функция	Ферменттер, жасушаішілік ас қорытудың қажетті компоненттері. Катализаторлардың қатысуын талап ететін реакциялар ферменттердің қатысуымен жүреді.

Жасуша мембранасының маңызы қандай

Жасуша мембранасы жасушаға түсетін және одан шығатын заттардың жоғары селективтілігіне байланысты гомеостазды сақтауға қатысады (биологияда мұны селективті өткізгіштік деп атайды).

Плазмолемманың өсінділері жасушаны белгілі бір функцияларды орындауға жауапты бөлімдерге (бөлімшелерге) бөледі. Сұйық-мозаикалық схемаға сәйкес келетін арнайы реттелген мембраналар жасушаның тұтастығын қамтамасыз етеді.

биологиялық мембраналар.
«Мембрана» термині (лат. membrana - тері, қабықша) 100 жылдан астам уақыт бұрын жасуша шекарасын білдіру үшін қолданыла бастады, бір жағынан жасушаның мазмұны мен сыртқы орта арасындағы кедергі ретінде қызмет етеді. , ал екінші жағынан, су және кейбір заттар өтетін жартылай өткізгіш қалқа ретінде. Дегенмен, мембрананың функциялары таусылған жоқ,өйткені биологиялық мембраналар жасушаның құрылымдық ұйымының негізін құрайды.
Мембрананың құрылымы. Бұл модель бойынша негізгі мембрана липидті қос қабат болып табылады, онда молекулалардың гидрофобты құйрықтары ішке, ал гидрофильді бастары сыртқа бұрылады. Липидтер фосфолипидтермен ұсынылған - глицерин немесе сфингозин туындылары. Белоктар липидті қабатқа бекітіледі. Интегралды (трансмембраналық) ақуыздар мембрана арқылы өтеді және онымен тығыз байланысады; перифериялық еніп кетпейді және мембранамен тығыз байланысқан. Мембраналық ақуыздардың қызметі: мембраналардың құрылымын сақтау, сыртқы ортадан сигналдарды қабылдау және түрлендіру. орта, кейбір заттардың тасымалдануы, мембраналарда жүретін реакциялардың катализі. мембрананың қалыңдығы 6-дан 10 нм-ге дейін.

Мембрананың қасиеттері:
1. Сұйықтық. Мембрана қатты құрылым емес - көп бөлігіоның құрамдас белоктары мен липидтері мембраналар жазықтығында қозғала алады.
2. Асимметрия. Белоктардың да, липидтердің де сыртқы және ішкі қабаттарының құрамы әртүрлі. Сонымен қатар, жануарлар жасушаларының плазмалық мембраналарының сыртында гликопротеидтер қабаты болады (сигнал және рецепторлық функцияларды орындайтын, сонымен қатар жасушаларды ұлпаларға біріктіру үшін маңызды гликокаликс)
3. Полярлық. Мембрананың сыртында оң заряд, ал ішкі жағында теріс заряд бар.
4. Селективті өткізгіштік. Тірі жасушалардың мембраналары судан басқа еріген заттардың белгілі бір молекулалары мен иондары ғана өтеді.(Жасуша мембраналарына қатысты «жартылай өткізгіштік» терминін қолдану мүлде дұрыс емес, өйткені бұл ұғым мембрана тек еріткіш арқылы өтеді дегенді білдіреді. барлық молекулалар мен еріген зат иондарын сақтай отырып, молекулалар.)

Сыртқы жасуша қабықшасы (плазмалемма) белоктардан, фосфолипидтерден және судан тұратын қалыңдығы 7,5 нм ультрамикроскопиялық қабықша. Сумен жақсы суланған және зақымданудан кейін тұтастығын тез қалпына келтіретін серпімді пленка. Ол барлық биологиялық мембраналарға тән әмбебап құрылымға ие. Бұл мембрананың шекаралық орналасуы, оның селективті өткізгіштік, пиноцитоз, фагоцитоз, экскреторлық өнімдерді шығару және синтез процестеріне қатысуы, көрші жасушалармен бірге және жасушаны зақымданудан қорғау оның рөлін өте маңызды етеді. Мембрана сыртындағы жануарлар жасушалары кейде полисахаридтер мен белоктардан тұратын жұқа қабат – гликокаликспен жабылған. Жасуша мембранасының сыртындағы өсімдік жасушаларында сыртқы тірек жасайтын және жасушаның пішінін сақтайтын күшті жасуша қабырғасы болады. Ол талшықтан (целлюлоза), суда ерімейтін полисахаридтен тұрады.

Жер бетіндегі барлық тірі организмдер жасушалардан тұрады және әрбір жасуша қорғаныш қабықпен – қабықшамен қоршалған. Бірақ мембрананың қызметі тек органоидтарды қорғаумен және бір жасушаны екіншісінен бөлумен шектелмейді. Жасуша қабықшасы – көбеюге, регенерацияға, қоректенуге, тыныс алуға және басқа да көптеген маңызды жасуша қызметтеріне тікелей қатысатын күрделі механизм.

«Жасуша мембранасы» термині шамамен жүз жыл бойы қолданылған. «Мембран» сөзі латын тілінен аударғанда «фильм» дегенді білдіреді. Бірақ жасуша мембранасы жағдайында бір-бірімен белгілі бір жолмен байланысқан екі қабықшаның агрегаттарын айту дұрысырақ болар еді, сонымен қатар, әртүрлі жақтарыбұл фильмдердің әртүрлі қасиеттері бар.

Жасуша қабықшасы (цитолемма, плазмалемма) үш қабатты липопротеидті (май-белок) қабықша болып табылады, ол әр жасушаны көрші жасушалардан және қоршаған ортадан ажыратады және жасушалар мен қоршаған орта арасында бақыланатын алмасуды жүзеге асырады.

Бұл анықтамада шешуші мән жасуша мембранасының бір жасушаны екіншісінен бөлетіндігі емес, оның басқа жасушалармен және қоршаған ортамен әрекеттесуін қамтамасыз ететіндігі болып табылады. Мембрана - табиғатта көптеген функциялар жүктелген жасушаның өте белсенді, үнемі жұмыс істейтін құрылымы. Біздің мақаладан сіз жасуша мембранасының құрамы, құрылымы, қасиеттері мен функциялары туралы, сондай-ақ жасуша мембраналарының жұмысындағы бұзылулардың адам денсаулығына қауіп төндіретіні туралы бәрін білесіз.

Жасуша мембранасының зерттелу тарихы

1925 жылы екі неміс ғалымы Гортер мен Грендель адамның қызыл қан жасушаларына, эритроциттерге күрделі тәжірибе жүргізе алды. Осмостық соққыны қолдана отырып, зерттеушілер «көлеңкелер» деп аталатындарды - қызыл қан жасушаларының бос қабықтарын алды, содан кейін оларды бір үйіндіге салып, бетінің ауданын өлшеді. Келесі қадам жасуша мембранасындағы липидтердің мөлшерін есептеу болды. Ацетонның көмегімен ғалымдар липидтерді «көлеңкелерден» бөліп алып, олардың қос үздіксіз қабат үшін жеткілікті екенін анықтады.

Дегенмен, эксперимент барысында екі өрескел қате жіберілді:

Ацетонды қолдану барлық липидтерді мембраналардан оқшаулауға мүмкіндік бермейді;

«Көлеңкелердің» бетінің ауданы құрғақ салмақпен есептелді, бұл да дұрыс емес.

Бірінші қате есептеулерде минус, ал екіншісі плюс бергендіктен, жалпы нәтиже таңқаларлық дәл болып шықты және неміс ғалымдары әкелді. ғылыми дүниеЕң маңызды жаңалық жасуша мембранасының липидті қос қабаты болып табылады.

1935 жылы тағы бір зерттеуші жұбы Даниэли мен Доусон билипидті қабықшалардағы ұзақ тәжірибелерден кейін жасуша мембраналарында ақуыздар бар деген қорытындыға келді. Бұл фильмдерде неліктен мұндай бар екенін түсіндірудің басқа жолы болмады жоғары көрсеткішбеттік керілу. Ғалымдар жұртшылық назарына ұсынды схемалық модельсэндвичке ұқсас жасушалық мембрана, мұнда нан тілімдерінің рөлін біртекті липидті-белокты қабаттар атқарады және олардың арасында майдың орнына бос болады.

1950 жылы бірінші электронды микроскоптың көмегімен Дэниелли-Доусон теориясы ішінара расталды - жасуша мембранасының микрофотосуреттерінде липидтер мен ақуыздардың бастарынан тұратын екі қабат және олардың арасында тек липидтердің құйрықтарымен толтырылған мөлдір кеңістік анық көрсетілген. белоктар.

Осы мәліметтерді басшылыққа ала отырып, 1960 жылы американдық микробиолог Дж.Робертсон жасуша мембраналарының үш қабатты құрылымы туралы теория жасады, ол ұзақ уақытжалғыз дұрыс деп саналады. Дегенмен, ғылым дамыған сайын бұл қабаттардың біртектілігіне күмәнданулар пайда болды. Термодинамика тұрғысынан мұндай құрылым өте қолайсыз - жасушаларға заттарды бүкіл «сэндвич» арқылы ішке және сыртқа тасымалдау өте қиын болар еді. Сонымен қатар, әртүрлі ұлпалардың жасушалық қабықшаларының әртүрлі қалыңдығы мен бекітілу әдісі бар екендігі дәлелденді, бұл органдардың әртүрлі қызметтеріне байланысты.

1972 жылы микробиологтар С.Д. Әнші және Г.Л. Николсон Робертсон теориясының барлық сәйкессіздіктерін жасуша мембранасының жаңа, сұйық-мозаикалық моделінің көмегімен түсіндіре алды. Ғалымдар мембрананың гетерогенді, асимметриялық, сұйықтықпен толтырылғанын және оның жасушалары үнемі қозғалыста болатынын анықтады. Ал оны құрайтын белоктардың құрылымы мен мақсаты басқаша, сонымен қатар олар мембрананың билипидті қабатына қатысты басқаша орналасады.

Жасуша мембраналарында белоктардың үш түрі бар:

Перифериялық - пленка бетіне бекітілген;

жартылай интеграл- билипидті қабатқа жартылай енеді;

Интегралды - мембранаға толығымен енеді.

Перифериялық белоктар мембраналық липидтердің бастарымен электростатикалық әсерлесу арқылы байланысады және олар бұрын болжағандай ешқашан үздіксіз қабат түзбейді.Ал жартылай интегралдық және интегралдық белоктар оттегі мен қоректік заттарды жасушаға тасымалдауға, сонымен қатар ыдырауды жоюға қызмет етеді. одан жасалған өнімдер және кейінірек білетін бірнеше маңызды мүмкіндіктерге арналған.

Жасуша мембранасы келесі функцияларды орындайды:

Кедергі – мембрананың өткізгіштігі үшін әртүрлі түрлерімолекулалар бірдей емес.Жасуша мембранасын айналып өту үшін молекуланың белгілі бір мөлшері болуы керек, Химиялық қасиеттеріжәне электр заряды. Жасуша мембранасының тосқауыл функциясына байланысты зиянды немесе сәйкес емес молекулалар жай ғана жасушаға кіре алмайды. Мысалы, пероксид реакциясының көмегімен мембрана цитоплазманы ол үшін қауіпті пероксидтерден қорғайды;

Тасымалдау – мембрана арқылы пассивті, белсенді, реттелетін және селективті алмасу өтеді. Пассивті метаболизм майда еритін заттар мен өте ұсақ молекулалардан тұратын газдар үшін қолайлы. Мұндай заттар жасушаға энергия шығынсыз, еркін, диффузия арқылы еніп, одан шығады. Жасуша мембранасының белсенді тасымалдау қызметі қажет болған жағдайда белсендіріледі, бірақ тасымалдау қиын заттарды жасуша ішіне немесе одан шығару қажет. Мысалы, барлар үлкен өлшеммолекулалар, немесе гидрофобтылығына байланысты липидті қабаттан өте алмайды. Содан кейін ақуыз сорғылары жұмыс істей бастайды, соның ішінде АТФаза, ол калий иондарының жасушаға сіңуіне және одан натрий иондарының шығарылуына жауап береді. Реттелетін тасымалдау секреция және ашыту функциялары үшін өте маңызды, мысалы, жасушалар гормондар немесе асқазан сөлін өндіріп, бөлген кезде. Бұл заттардың барлығы арнайы арналар арқылы және белгілі бір көлемде жасушалардан шығады. Ал селективті тасымалдау функциясы мембранаға еніп, молекулалардың қатаң анықталған түрлерінің кіру және шығу арнасы ретінде қызмет ететін өте интегралды ақуыздармен байланысты;

Матрица – жасуша қабықшасы органоидтардың бір-біріне (ядро, митохондрия, хлоропластар) қатысты орналасуын анықтайды және бекітеді және олардың арасындағы өзара әрекеттесуді реттейді;

Механикалық - бір ұяшықты екіншісінен шектеуді қамтамасыз етеді және сонымен бірге уақыт дұрысжасушалардың біртекті ұлпаға қосылуы және мүшелердің деформацияға төзімділігі;

Қорғаныс – өсімдіктерде де, жануарларда да жасуша қабықшасы қорғаныс қаңқасын құруға негіз болады. Мысал ретінде қатты ағаш, тығыз қабық, тікенекті тікенектер. Жануарлар әлемінде жасуша қабықшаларының – тасбақа қабықтарының, хитинді қабықтардың, тұяқтардың және мүйіздердің қорғаныш қызметін көрсететін мысалдар да көп;

Энергия - фотосинтез және жасушалық тыныс алу процестері жасуша мембранасының ақуыздарының қатысуынсыз мүмкін емес еді, өйткені дәл ақуыз арналарының көмегімен жасушалар энергиямен алмасады;

Рецептор – жасуша мембранасына енген белоктар тағы бір маңызды қызмет атқаруы мүмкін. Олар рецепторлар қызметін атқарады, олар арқылы жасуша гормондар мен нейротрансмиттерлерден сигнал алады. Және бұл, өз кезегінде, жүйке импульстарын өткізу және гормондық процестердің қалыпты жүруі үшін қажет;

Ферментативті - жасуша мембранасының кейбір белоктарына тән тағы бір маңызды функция. Мысалы, ішек эпителийінде осындай белоктардың көмегімен ас қорыту ферменттері синтезделеді;

Биопотенциал- жасуша ішіндегі калий иондарының концентрациясы сыртқа қарағанда әлдеқайда жоғары, ал натрий иондарының концентрациясы, керісінше, сыртындағыға қарағанда көп. Бұл потенциалдар айырмашылығын түсіндіреді: жасушаның ішінде заряд теріс, оның сыртында оң, бұл зат алмасудың үш түрінің кез келгенінде - фагоцитоз, пиноцитоз және экзоцитозда заттардың жасушаға және сыртқа жылжуына ықпал етеді;

Белгілеу - жасуша мембраналарының бетінде гликопротеидтерден (оларға тармақталған олигосахаридті бүйірлік тізбектері бар белоктар) тұратын антигендер деп аталатын «белгілер» бар. Бүйірлік тізбектердің әртүрлі конфигурациялары болуы мүмкін болғандықтан, жасушаның әрбір түрі денедегі басқа жасушаларға оларды «көру арқылы» тануға және оларға дұрыс жауап беруге мүмкіндік беретін өзінің бірегей белгісін алады. Сондықтан, мысалы, адамның иммундық жасушалары, макрофагтар ағзаға енген шетелдікті (инфекция, вирус) оңай танып, оны жоюға тырысады. Дәл осындай жағдай ауру, мутацияға ұшыраған және ескі жасушаларда болады - олардың жасушалық мембранасындағы белгі өзгереді және дене олардан құтылады.

Жасуша алмасу мембраналар арқылы жүреді және реакциялардың үш негізгі түрі арқылы жүзеге асады:

Фагоцитоз - мембранаға енгізілген фагоциттік жасушалар қоректік заттардың қатты бөлшектерін ұстап, қорытатын жасушалық процесс. Адам ағзасында фагоцитозды жасушалардың екі түрінің мембраналары жүзеге асырады: гранулоциттер (түйіршікті лейкоциттер) және макрофагтар (иммундық өлтіруші жасушалар);

Пиноцитоз - бұл жасуша қабықшасының бетімен жанасатын сұйық молекулаларды ұстау процесі. Пиноцитоз түрі бойынша қоректену үшін жасуша мембранасында антенналар түріндегі жұқа үлпілдек өсінділер өседі, олар бір тамшы сұйықтықты қоршап тұрған сияқты және көпіршік алынады. Біріншіден, бұл көпіршік мембрана бетінен жоғары шығады, содан кейін ол «жұтылады» - ол жасушаның ішінде жасырылады және оның қабырғалары қабықшамен біріктіріледі. ішкі бетіжасуша мембранасы. Пиноцитоз барлық дерлік тірі жасушаларда кездеседі;

Экзоцитоз - кері процесс, онда жасуша ішінде секреторлық функционалдық сұйықтықпен (фермент, гормон) көпіршіктер түзіледі және ол қандай да бір жолмен жасушадан қоршаған ортаға шығарылуы керек. Ол үшін көпіршік алдымен жасуша мембранасының ішкі бетімен біріктіріледі, содан кейін сыртқа қарай томпайып, жарылып, ішіндегісін сыртқа шығарады және бұл жолы сыртынан мембрананың бетімен қайтадан қосылады. Экзоцитоз, мысалы, ішек эпителийінің және бүйрек үсті безінің қыртысының жасушаларында жүреді.

Жасуша мембраналарында липидтердің үш класы бар:

фосфолипидтер;

гликолипидтер;

Холестерин.

Фосфолипидтер (майлар мен фосфор қосындысы) және гликолипидтер (майлар мен көмірсулардың қосындысы) өз кезегінде гидрофильді басынан тұрады, олардан екі ұзын гидрофобты құйрық шығады. Бірақ холестерин кейде осы екі құйрықтың арасындағы кеңістікті алады және олардың майысуына жол бермейді, бұл кейбір жасушалардың мембраналарын қатты етеді. Сонымен қатар, холестерин молекулалары жасуша мембраналарының құрылымын ретке келтіреді және полярлы молекулалардың бір жасушадан екіншісіне өтуіне жол бермейді.

Бірақ ең маңызды құрамдас бөлігі, жасуша мембраналарының функциялары туралы алдыңғы бөлімнен көрініп тұрғандай, белоктар болып табылады. Олардың құрамы, тағайындалуы және орналасуы өте әртүрлі, бірақ олардың барлығын біріктіретін ортақ нәрсе бар: сақиналы липидтер әрқашан жасуша мембраналарының ақуыздарының айналасында орналасады. Бұл құрылымы анық, тұрақты, құрамында қаныққан май қышқылдары бар, мембраналардан «демеуші» белоктармен бірге бөлінетін арнайы майлар. Бұл белоктар үшін жеке қорғаныс қабықшасының бір түрі, оларсыз олар жұмыс істемейді.

Жасуша мембранасының құрылымы үш қабатты. Ортасында салыстырмалы түрде біртекті сұйық билипидті қабат жатыр, ал белоктар оны екі жағынан қалыңдыққа ішінара енетін мозаика түрімен жабады. Яғни, жасуша мембраналарының сыртқы белок қабаттары үздіксіз деп ойлау қате болар еді. Белоктар, оларға қосымша күрделі функциялар, жасушалардың ішіне өту және олардан май қабатына өте алмайтын заттарды тасымалдау үшін мембранада қажет. Мысалы, калий және натрий иондары. Олар үшін арнайы ақуыз құрылымдары қарастырылған - иондық арналар, біз төменде толығырақ қарастырамыз.

Жасуша қабығына микроскоп арқылы қарасақ, ең кішкентай сфералық молекулалардан құралған липидтер қабатын көруге болады, оның бойында теңіз сияқты үлкен белок жасушалары қалқып жүреді. әртүрлі пішіндер. Дәл сол мембраналар бөлінеді ішкі кеңістікәрбір жасуша ядросы, хлоропласттары және митохондриялары ыңғайлы орналасқан бөліктерге бөлінеді. Егер жасуша ішінде бөлек «бөлмелер» болмаса, органоидтар бір-біріне жабысып, өз қызметтерін дұрыс атқара алмас еді.

Жасуша – организмнің тіршілік әрекетін қамтамасыз ететін энергетикалық, зат алмасу, ақпараттық және репродуктивті процестер кешеніне қатысатын, құрылымды және мембраналармен шектелген органеллалар жиынтығы.

Бұл анықтамадан көрініп тұрғандай, мембрана кез келген жасушаның ең маңызды функционалдық құрамдас бөлігі болып табылады. Оның маңызы ядро, митохондрия және басқа жасуша органеллалары сияқты үлкен. Ал мембрананың бірегей қасиеттері оның құрылымына байланысты: ол бір-біріне ерекше түрде жабысқан екі қабықшадан тұрады. Мембранада фосфолипидтердің молекулалары гидрофильді бастары сыртқа, ал гидрофобты құйрықтар ішке қарай орналасқан. Сондықтан пленканың бір жағы сумен суланған, ал екіншісі сумен суланған. Сонымен, бұл қабықшалар бір-бірімен суланбайтын жақтарымен ішке қарай жалғасып, белок молекулаларымен қоршалған билипидті қабат түзеді. Бұл жасуша мембранасының «сэндвичтік» құрылымы.

Жасуша мембранасының иондық арналары

Иондық арналардың жұмыс істеу принципін толығырақ қарастырайық. Олар не үшін қажет? Факті мынада, тек майда еритін заттар липидті мембрана арқылы еркін ене алады - бұл газдар, спирттер және майлардың өздері. Мәселен, мысалы, қызыл қан жасушаларында оттегі мен көмірқышқыл газының тұрақты алмасуы жүреді және бұл үшін біздің денеміз ешқандай қосымша трюктерге жүгінудің қажеті жоқ. Бірақ натрий және калий тұздары сияқты сулы ерітінділерді жасуша мембранасы арқылы тасымалдау қажет болғанда ше?

Билипидті қабатта мұндай заттарға жол ашу мүмкін емес еді, өйткені тесіктер бірден тартылып, бір-біріне жабысып қалады, бұл кез келген май тінінің құрылымы. Бірақ табиғат, әдеттегідей, жағдайдан шығудың жолын тауып, арнайы ақуыз тасымалдау құрылымдарын жасады.

Өткізгіш ақуыздардың екі түрі бар:

Тасымалдаушылар – жартылай интегралды ақуыз сорғылары;

Каннелоформерлер интегралды белоктар болып табылады.

Бірінші типтегі белоктар жасуша қабықшасының билипидті қабатына жартылай батырылады да, бастарымен сыртқа қарайды да, керекті зат болған кезде олар сорғыш сияқты әрекет ете бастайды: олар молекуланы өзіне тартып, оны сорғышқа сорып алады. ұяшық. Ал екінші типті, интегралды белоктар ұзартылған пішінге ие және жасуша қабықшасының билипидті қабатына перпендикуляр орналасқан, оны арқылы және ішіне енеді. Олар арқылы, туннельдер арқылы, май арқылы өте алмайтын заттар жасушаның ішіне және сыртына жылжиды. Дәл иондық каналдар арқылы калий иондары жасушаға еніп, онда жинақталады, ал натрий иондары, керісінше, сыртқа шығарылады. үшін қажет электрлік потенциалдар айырмашылығы бар дұрыс жұмысбіздің денеміздегі барлық жасушалар.

Жасуша мембраналарының құрылысы мен қызметтері туралы ең маңызды қорытындылар

Теория әрқашан қызықты және перспективалы болып көрінеді, егер ол практикада пайдалы болса. Жасуша мембраналарының құрылысы мен қызметін ашу адам денесіғалымдарға жалпы ғылымда, оның ішінде медицинада нағыз серпіліс жасауға мүмкіндік берді. Біздің иондық арналарға осылайша егжей-тегжейлі тоқталуымыз кездейсоқ емес, өйткені дәл осы жерде келесі сұрақтардың біріне жауап бар. сыни мәселелерБіздің заманымыз: неге адамдар онкологиямен жиі ауырады?

Қатерлі ісік дүние жүзінде жыл сайын шамамен 17 миллион адамның өмірін қиды және барлық өлім-жітімнің төртінші негізгі себебі болып табылады. ДДҰ деректері бойынша қатерлі ісік ауруы тұрақты түрде өсіп келеді және 2020 жылдың соңына қарай ол жылына 25 миллионға жетуі мүмкін.

Қатерлі ісіктің нағыз эпидемиясын не түсіндіреді және онымен жасушалық мембраналардың қызметі қандай? Сіз айтасыз: себебі нашар экологиялық жағдай, дұрыс тамақтанбау, жаман әдеттержәне ауыр тұқым қуалаушылық. Және, әрине, сіз дұрыс боласыз, бірақ егер мәселе туралы толығырақ айтатын болсақ, онда оның себебі - адам ағзасының қышқылдануы. жоғарыда аталған жағымсыз факторларжасуша мембраналарының бұзылуына әкеледі, тыныс алуды және тамақтануды тежейді.

Плюс болуы керек жерде минус пайда болады және ұяшық қалыпты жұмыс істей алмайды. Бірақ рак клеткаларына оттегі де, сілтілі орта да қажет емес – олар тамақтанудың анаэробты түрін пайдалана алады. Демек, оттегі ашығуы жағдайында және рН ауқымынан тыс деңгейде сау жасушалар мутацияға ұшырап, бейімделуді қалайды. қоршаған ортажәне рак клеткаларына айналады. Осылайша адам қатерлі ісікке шалдығады. Бұған жол бермеу үшін жеткілікті мөлшерде тұтыну керек таза сукүн сайын және тағамдағы канцерогендерді тастаңыз. Бірақ, әдетте, адамдар зиянды өнімдерді және жоғары сапалы судың қажеттілігін жақсы біледі және ештеңе жасамайды - олар қиындықтар оларды айналып өтеді деп үміттенеді.

Жасуша мембраналарының құрылысы мен қызметтерінің ерекшеліктерін білу әртүрлі жасушалар, дәрігерлер бұл ақпаратты денеге мақсатты, мақсатты терапиялық әсер ету үшін пайдалана алады. Көптеген заманауи дәрі-дәрмектер, біздің денемізге еніп, олар иондық арналар, ферменттер, рецепторлар және жасуша мембраналарының биомаркерлері болуы мүмкін қажетті «нысананы» іздейді. Бұл емдеу әдісі ең аз жанама әсерлермен жақсы нәтижелерге қол жеткізуге мүмкіндік береді.

Соңғы ұрпақтың антибиотиктері қанға түскенде, қатарынан барлық жасушаларды өлтірмейді, бірақ оның жасушалық мембраналарындағы маркерлерге назар аудара отырып, патогеннің жасушаларын іздейді. Соңғы дәрілермигреньге, триптандарға қарсы тек мидың қабынған тамырларын тарылтады, жүрек пен перифериялық қан айналымы жүйесіне дерлік әсер етпейді. Және олар білетін болады қажетті ыдыстаролардың жасуша мембранасының белоктарында. Мұндай мысалдар өте көп, сондықтан жасуша мембраналарының құрылымы мен қызметі туралы білім қазіргі медицина ғылымының дамуының негізінде жатыр және жыл сайын миллиондаған адамдардың өмірін сақтап қалады деп сеніммен айта аламыз.

Білімі:Мәскеу медициналық институты. Сеченов И.М., мамандығы – «Медицина» 1991 ж., 1993 ж. «Кәсіптік аурулар», 1996 ж. «Терапия».

Ұяшық- бұл сұйықтық, ферменттер және басқа заттар ғана емес, сонымен қатар жасушаішілік органеллалар деп аталатын жоғары ұйымдасқан құрылымдар. Жасуша үшін органеллалар оның химиялық құрамдастарынан кем емес. Сонымен, митохондрия сияқты органеллалар болмаған жағдайда, қоректік заттардан алынатын энергияның жеткізілімі бірден 95% -ға төмендейді.

Жасушадағы органоидтардың көпшілігі жабылған мембраналарнегізінен липидтер мен белоктардан тұрады. Жасушалардың мембраналары, эндоплазмалық тор, митохондриялар, лизосомалар, Гольджи аппараты бар.

Липидтерсуда ерімейді, сондықтан олар жасушада су мен суда еритін заттардың бір бөлімнен екінші бөлімге өтуіне кедергі жасайтын тосқауыл жасайды. Белок молекулалары мембрананы кеуектер деп аталатын арнайы құрылымдар арқылы әртүрлі заттарға өткізгіш етеді. Көптеген басқа мембраналық ақуыздар көптеген катализдейтін ферменттер болып табылады химиялық реакцияларол келесі тарауларда талқыланады.

Жасуша (немесе плазмалық) мембранақалыңдығы небәрі 7,5-10 нм болатын жұқа, икемді және серпімді құрылым болып табылады. Ол негізінен белоктар мен липидтерден тұрады. Оның құрамдас бөліктерінің шамамен қатынасы келесідей: белоктар - 55%, фосфолипидтер - 25%, холестерин - 13%, басқа липидтер - 4%, көмірсулар - 3%.

жасуша мембранасының липидті қабатысудың енуіне жол бермейді. Мембрананың негізін липидті қос қабатты - екі моноқабаттан тұратын және жасушаны толығымен жабатын жұқа липидті қабық құрайды. Мембрананың бойында үлкен шар тәрізді белоктар орналасқан.

Жасуша қабықшасының сызбалық бейнесі, оның негізгі элементтерін бейнелеу
- фосфолипидті қос қабатты және көп санымембрана бетінен жоғары шығып тұрған ақуыз молекулалары.
Көмірсулар тізбегі сыртқы бетіндегі белоктарға бекітіледі
және жасуша ішіндегі қосымша ақуыз молекулаларына (бұл суретте көрсетілмеген).

липидті қос қабатнегізінен фосфолипидті молекулалардан тұрады. Мұндай молекуланың бір ұшы гидрофильді, яғни. суда ериді (оның үстінде фосфат тобы орналасқан), екіншісі гидрофобты, яғни. тек майда ериді (құрамында май қышқылы бар).

Молекуланың гидрофобты бөлігі болғандықтан фосфолипидсуды итереді, бірақ фосфолипидтерге ие бірдей молекулалардың ұқсас бөліктеріне тартылады табиғи меншіксуретте көрсетілгендей мембрананың қалыңдығында бір-біріне бекітіңіз. 2-3. Фосфат тобы бар гидрофильді бөлік екі мембраналық бетті құрайды: сыртқы жасушадан тыс сұйықтықпен жанасатын және ішкі жасуша ішілік сұйықтықпен байланыста.

Ортаңғы липидті қабатглюкоза мен несепнәрдің иондары мен сулы ерітінділерін өткізбейді. Майда еритін заттар, соның ішінде оттегі, көміртегі диоксиді, алкоголь, керісінше, мембрананың бұл аймағына оңай енеді.

молекулалармембрананың бөлігі болып табылатын холестерин де табиғи липидтер болып табылады, өйткені олардың стероидты тобы майларда жоғары ерігіштікке ие. Бұл молекулалар липидтердің қос қабатында еріген сияқты. Олардың негізгі мақсаты - дене сұйықтықтарының суда еритін компоненттері үшін мембраналардың өткізгіштігін (немесе өткізбейтіндігін) реттеу. Сонымен қатар, холестерин мембрана тұтқырлығының негізгі реттеушісі болып табылады.

Жасуша мембранасының белоктары. Суретте глобулярлы бөлшектер липидті қос қабатта көрінеді - бұл мембраналық ақуыздар, олардың көпшілігі гликопротеидтер. Мембраналық белоктардың екі түрі бар: (1) интегралдық, мембрана арқылы өтеді; (2) перифериялық, олар тек бір бетінен екіншісіне жетпей шығып тұрады.

Көптеген интегралды белоктарсу және суда еритін заттар, әсіресе иондар жасушаішілік және жасушадан тыс сұйықтыққа таралатын арналар (немесе тесіктер) түзеді. Арналардың селективтілігіне байланысты кейбір заттар басқаларына қарағанда жақсы таралады.

Басқа интегралдық белоктарлипидтердің қос қабаты өткізбейтін заттарды тасымалдауды жүзеге асыратын тасымалдаушы ақуыздар ретінде қызмет етеді. Кейде тасымалдаушы белоктар диффузияға қарама-қарсы бағытта әрекет етеді, мұндай тасымалдау белсенді деп аталады. Кейбір интегралдық белоктар ферменттер болып табылады.

Интегралдық мембраналық ақуыздарсуда еритін заттардың, соның ішінде пептидтік гормондардың рецепторлары ретінде де қызмет ете алады, өйткені мембрана оларды өткізбейді. Рецепторлық ақуыздың белгілі бір лигандпен әрекеттесуі белок молекуласында конформациялық өзгерістерге әкеледі, бұл өз кезегінде ферментативті белсенділікақуыз молекуласының жасушаішілік сегменті немесе рецептордан жасушаға екінші хабаршы арқылы сигнал беру. Осылайша, жасуша мембранасына салынған интегралды ақуыздар оны сыртқы орта туралы ақпаратты жасушаға тасымалдау процесіне тартады.

Перифериялық мембрана ақуыздарының молекулаларыкөбінесе интегралдық ақуыздармен байланысты. Шеткі белоктардың көпшілігі ферменттер болып табылады немесе мембраналық тесіктер арқылы заттарды тасымалдау үшін диспетчер рөлін атқарады.

Тірі организмнің негізгі құрылымдық бірлігі - жасуша мембранасымен қоршалған цитоплазманың дифференциалды бөлімі болып табылатын жасуша. Жасуша көбею, қоректену, қозғалу сияқты көптеген маңызды қызметтерді атқаратынын ескере отырып, қабық пластикалық және тығыз болуы керек.

Жасуша қабықшасының ашылу және зерттелу тарихы

1925 жылы Грендел мен Гордер эритроциттердің «көлеңкесін» немесе бос қабықшаларды анықтау үшін сәтті тәжірибе жасады. Бірнеше өрескел қателіктерге қарамастан, ғалымдар липидті қос қабатты ашты. Олардың жұмысын 1935 жылы Даниэлли, Доусон, 1960 жылы Робертсон жалғастырды. Көп жылдық жұмыс пен дәлелдердің жинақталуының нәтижесінде 1972 жылы Сингер мен Николсон мембрана құрылымының сұйық мозаикалық моделін жасады. Одан әрі эксперименттер мен зерттеулер ғалымдардың еңбектерін растады.

Мағынасы

Жасуша мембранасы дегеніміз не? Бұл сөз жүз жылдан астам бұрын қолданыла бастады, латын тілінен аударғанда «пленка», «тері» дегенді білдіреді. Сонымен, ішкі мазмұн мен сыртқы орта арасындағы табиғи тосқауыл болып табылатын жасушаның шекарасын белгілеңіз. Жасуша мембранасының құрылымы жартылай өткізгіштігін болжайды, соның арқасында ылғал және қоректік заттаржәне ыдырау өнімдері ол арқылы еркін өте алады. Бұл қабықты жасушаны ұйымдастырудың негізгі құрылымдық құрамдас бөлігі деп атауға болады.

Жасуша мембранасының негізгі қызметтерін қарастырыңыз

1. Ұяшықтың ішкі мазмұнын және құрамдас бөліктерін ажыратады сыртқы орта.

2. Жасушаның тұрақты химиялық құрамын сақтауға көмектеседі.

3. Дұрыс зат алмасуды реттейді.

4. Жасушалар арасындағы өзара байланысты қамтамасыз етеді.

5. Сигналдарды таниды.

6. Қорғау функциясы.

«Плазма қабығы»

Плазмалық мембрана деп те аталатын сыртқы жасуша мембранасы қалыңдығы бес-жеті нанометр болатын ультрамикроскопиялық пленка болып табылады. Ол негізінен белок қосылыстарынан, фосфолидтен, судан тұрады. Пленка серпімді, суды оңай сіңіреді, сонымен қатар зақымданудан кейін оның тұтастығын тез қалпына келтіреді.

Әмбебап құрылымында ерекшеленеді. Бұл мембрана шекаралық позицияны алады, селективті өткізгіштік процесіне, ыдырау өнімдерін шығаруға қатысады, оларды синтездейді. көршілермен қарым-қатынас және сенімді қорғанысЗақымданудың ішкі мазмұны оны жасуша құрылымы сияқты маңызды құрамдас бөлікке айналдырады. Жануарлар ағзаларының жасуша қабығы кейде жабылған ең жұқа қабат- белоктар мен полисахаридтерді қамтитын гликокаликс. Мембрана сыртындағы өсімдік жасушалары тірек қызметін атқаратын және пішінін сақтайтын жасуша қабырғасымен қорғалған. Оның құрамының негізгі құрамдас бөлігі - талшық (целлюлоза) - суда ерімейтін полисахарид.

Осылайша, сыртқы жасуша мембранасы жөндеу, қорғау және басқа жасушалармен өзара әрекеттесу қызметін атқарады.

Жасуша мембранасының құрылысы

Бұл жылжымалы қабықтың қалыңдығы алтыдан он нанометрге дейін өзгереді. Жасушаның жасушалық қабықшасының ерекше құрамы бар, оның негізін липидті қос қабат құрайды. Суға инертті гидрофобты құйрықтар ішкі жағында орналасса, сумен әрекеттесетін гидрофильді бастары сыртқа бұрылған. Әрбір липид фосфолипид болып табылады, ол глицерин және сфингозин сияқты заттардың өзара әрекеттесуінің нәтижесі болып табылады. Липидті тірек белоктармен тығыз қоршалған, олар үздіксіз қабатта орналасқан. Олардың кейбіреулері липидті қабатқа батырылады, қалғандары одан өтеді. Осының нәтижесінде су өткізгіш аймақтар пайда болады. Бұл белоктардың атқаратын қызметтері әртүрлі. Олардың кейбіреулері ферменттер, қалғандары тасымалдайтын тасымалдаушы ақуыздар әртүрлі заттарортадан цитоплазмаға және керісінше.

Жасуша қабықшасы интегралды белоктар арқылы өтеді және олармен тығыз байланысады, ал шеткерілерімен байланыс онша күшті емес. Бұл белоктар маңызды қызмет атқарады, ол мембрананың құрылымын сақтау, қоршаған ортадан сигналдарды қабылдау және түрлендіру, заттарды тасымалдау, мембраналарда болатын реакцияларды катализдеу.

Құрама

Жасуша мембранасының негізін бимолекулалық қабат құрайды. Үздіксіздігінің арқасында жасушада тосқауыл және механикалық қасиеттер. Қосулы әртүрлі кезеңдерібұл қос қабатты оның өмірлік маңызды функцияларында бұзылуы мүмкін. Нәтижесінде гидрофильді тесіктердің құрылымдық ақаулары пайда болады. Бұл жағдайда жасуша мембранасы сияқты компоненттің барлық функциялары өзгеруі мүмкін. Бұл жағдайда ядро ​​сыртқы әсерлерден зардап шегуі мүмкін.

Қасиеттер

Жасушаның жасушалық мембранасы бар қызықты ерекшеліктері. Өзінің аққыштығына байланысты бұл қабық қатты құрылым емес, оның құрамын құрайтын белоктар мен липидтердің негізгі бөлігі мембрана жазықтығында еркін қозғалады.

Жалпы жасуша қабықшасы асимметриялы, сондықтан белок пен липидті қабаттардың құрамы әртүрлі. Жануарлар жасушаларындағы плазмалық мамбраналардың өзіндік сыртқы жағырецепторлық және сигналдық функцияларды орындайтын гликопротеинді қабаты бар, сонымен қатар жасушаларды тінге біріктіру процесінде маңызды рөл атқарады. Жасуша мембранасы полярлы сыртындазаряд оң, ал ішкі жағынан теріс. Жоғарыда айтылғандардың барлығынан басқа, жасуша мембранасы селективті түсінікке ие.

Бұл жасушаға судан басқа еріген заттардың белгілі бір тобының молекулалары мен иондары ғана рұқсат етілгенін білдіреді. Көптеген жасушаларда натрий сияқты заттардың концентрациясы сыртқы ортаға қарағанда әлдеқайда төмен. Калий иондары үшін басқа қатынас тән: олардың жасушадағы саны қоршаған ортаға қарағанда әлдеқайда көп. Осыған байланысты натрий иондары жасуша қабығына еніп, ал калий иондары сыртқа шығарылады. Мұндай жағдайларда мембрана заттардың концентрациясын теңестіретін «сорғы» рөлін атқаратын арнайы жүйені іске қосады: натрий иондары жасуша бетіне айдалады, ал калий иондары ішке айдалады. Бұл мүмкіндіккіреді маңызды функцияларжасуша мембранасы.

Натрий және калий иондарының бетінен ішке қарай жылжу үрдісі қант пен аминқышқылдарының жасушаға тасымалдануында үлкен рөл атқарады. Натрий иондарын жасушадан белсенді түрде шығару процесінде мембрана ішіне глюкоза мен аминқышқылдарының жаңа ағыны үшін жағдай жасайды. Керісінше, калий иондарын жасушаға беру процесінде жасуша ішінен ыдырау өнімдерін сыртқы ортаға «тасымалдаушылар» саны толықтырылады.

Жасуша жасуша мембранасы арқылы қалай қоректенеді?

Көптеген жасушалар заттарды фагоцитоз және пиноцитоз сияқты процестер арқылы қабылдайды. Икемділіктің бірінші нұсқасымен сыртқы мембранаұсталған бөлшек орналасқан шағын депрессия жасалады. Содан кейін қоршалған бөлшек жасуша цитоплазмасына түскенше ойықтың диаметрі үлкейеді. Фагоцитоз арқылы кейбір қарапайымдар, мысалы, амеба, сонымен қатар қан жасушалары - лейкоциттер мен фагоциттер қоректенеді. Сол сияқты, жасушалар қажетті сұйықтықты сіңіреді пайдалы материал. Бұл құбылыс пиноцитоз деп аталады.

Сыртқы қабықша жасушаның эндоплазмалық торымен тығыз байланысқан.

Негізгі ұлпа компоненттерінің көптеген түрлерінде қабықшаның бетінде шығыңқы жерлер, қатпарлар және микробүрсілер орналасады. Бұл қабықтың сыртындағы өсімдік жасушалары басқа клеткамен жабылған, қалың және микроскоппен жақсы көрінеді. Олардан жасалған талшық ағаш сияқты өсімдік ұлпаларын қолдауға көмектеседі. Жануарлар жасушаларында да жасуша мембранасының үстінде орналасқан бірқатар сыртқы құрылымдар бар. Олар табиғатта тек қорғаныш болып табылады, бұған мысал ретінде жәндіктердің қабық жасушаларындағы хитинді келтіруге болады.

Жасуша мембранасынан басқа жасушаішілік мембрана бар. Оның қызметі жасушаны бірнеше мамандандырылған жабық бөлімдерге – бөлімдерге немесе органоидтарға бөлу, онда белгілі бір орта сақталуы керек.

Осылайша, тірі ағзаның негізгі бірлігінің жасушалық қабықшасы сияқты құрамдас бөлігінің рөлін асыра бағалау мүмкін емес. Құрылымы мен қызметі айтарлықтай кеңеюді болжайды жалпы ауданыжасуша беті, метаболикалық процестерді жақсарту. Бұл молекулалық құрылым белоктар мен липидтерден тұрады. Жасушаны сыртқы ортадан бөліп, мембрана оның тұтастығын қамтамасыз етеді. Оның көмегімен жасушааралық байланыстар тіндерді құра отырып, жеткілікті күшті деңгейде сақталады. Осыған байланысты жасушадағы маңызды рөлдердің бірін жасуша мембранасы атқарады деген қорытынды жасауға болады. Оның атқаратын құрылымы мен функциялары түбегейлі ерекшеленеді әртүрлі жасушалар, олардың мақсатына байланысты. Осы ерекшеліктер арқылы жасуша мембраналарының әртүрлі физиологиялық белсенділігіне және олардың жасушалар мен ұлпалардың өмір сүруіндегі рөліне қол жеткізіледі.