თითოეული უჯრედის ციტოპლაზმის მიმდებარე გარე ციტოპლაზმური მემბრანა განსაზღვრავს მის ზომას და უზრუნველყოფს მნიშვნელოვანი განსხვავებების შენარჩუნებას უჯრედულ შიგთავსსა და გარემოს შორის. მემბრანა ემსახურება როგორც უაღრესად შერჩევითი ფილტრი, რომელიც ინარჩუნებს განსხვავებას იონების კონცენტრაციებში მემბრანის ორივე მხარეს და საშუალებას აძლევს საკვებ ნივთიერებებს შევიდნენ უჯრედში და ნარჩენი პროდუქტები გამოვიდნენ.

ყველა ბიოლოგიური მემბრანა არის ლიპიდური და ცილის მოლეკულების ანსამბლები, რომლებიც ერთმანეთთან არის დაკავშირებული არაკოვალენტური ურთიერთქმედებით. ლიპიდების და ცილების მოლეკულები ქმნიან უწყვეტ ორ ფენას.

ლიპიდური ორშრე არის მემბრანის მთავარი სტრუქტურა და უზრუნველყოფს შედარებით გაუმტარ ბარიერს წყალში ხსნადი მოლეკულების უმეტესობისთვის.

ცილის მოლეკულები, როგორც იქნა, "იხსნება" ლიპიდურ ორ შრეში. ცილების მეშვეობით სრულდება მემბრანის სხვადასხვა ფუნქციები: ზოგიერთი მათგანი უზრუნველყოფს გარკვეული მოლეკულების ტრანსპორტირებას უჯრედში ან მის გარეთ, ზოგი ფერმენტებია და ახდენენ მემბრანასთან დაკავშირებულ რეაქციებს კატალიზირებას, ზოგი კი ახორციელებს ციტოჩონჩხის სტრუქტურულ კავშირს ციტოჩონჩხთან. უჯრედგარე მატრიქსი ან ემსახურება როგორც რეცეპტორებს გარემოდან ქიმიური სიგნალების მიღებისა და გარდაქმნისთვის.

ბიოლოგიური მემბრანების მნიშვნელოვანი თვისებაა სითხე. ყველა უჯრედის მემბრანა არის მოძრავი სითხის სტრუქტურა: ლიპიდების და ცილების მოლეკულების უმეტესობა, რომლებიც მათ ქმნიან, შეუძლიათ საკმაოდ სწრაფად გადაადგილდნენ მემბრანის სიბრტყეში. მემბრანების კიდევ ერთი თვისებაა მათი ასიმეტრია: მათი ორივე ფენა განსხვავდება ლიპიდური და ცილის შემადგენლობით, რაც ასახავს მათ ზედაპირების ფუნქციურ განსხვავებებს.

გარე ციტოპლაზმური მემბრანის ფუნქციები:

· ბარიერი - უზრუნველყოფს გარემოსთან რეგულირებულ, შერჩევით, პასიურ და აქტიურ მეტაბოლიზმს. 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 შესაბამისი pH-ისა და იონური კონცენტრაციის შენარჩუნებას, რაც აუცილებელია ფუნქციონირებისთვის. ფიჭური ფერმენტები.

ნაწილაკები, რომლებიც რაიმე მიზეზით ვერ გადალახავენ ფოსფოლიპიდურ ორშრს (მაგალითად, ჰიდროფილური თვისებების გამო, რადგან მემბრანა შიგნით არის ჰიდროფობიური და არ აძლევს ჰიდროფილურ ნივთიერებებს გავლის საშუალებას, ან მათი დიდი ზომის გამო), მაგრამ აუცილებელია უჯრედში, შეუძლია შეაღწიოს მემბრანაში სპეციალური გადამზიდავი ცილების (ტრანსპორტირების) და არხის ცილების ან ენდოციტოზის მეშვეობით.

პასიურ ტრანსპორტში ნივთიერებები კვეთენ ლიპიდურ ორ შრეს ენერგიის დახარჯვის გარეშე, 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 უჯრედში აქტიურად გადატუმბავს კალიუმის იონებს (K+) და ნატრიუმის იონებს (Na+) გამოაქვს მისგან.

მატრიცა - უზრუნველყოფს მემბრანის ცილების გარკვეულ ფარდობით პოზიციას და ორიენტაციას, მათ ოპტიმალურ ურთიერთქმედებას;

მექანიკური - უზრუნველყოფს უჯრედის ავტონომიას, მის უჯრედშიდა სტრუქტურებს, ასევე სხვა უჯრედებთან (ქსოვილებში) კავშირს. უჯრედის კედლები მნიშვნელოვან როლს ასრულებს მექანიკური ფუნქციის უზრუნველსაყოფად, ხოლო ცხოველებში - უჯრედშორისი ნივთიერება.

ენერგია - ქლოროპლასტებში ფოტოსინთეზის და მიტოქონდრიებში უჯრედული სუნთქვის დროს მათ მემბრანებში მოქმედებს ენერგიის გადაცემის სისტემები, რომელშიც ცილებიც მონაწილეობენ;

რეცეპტორი - მემბრანაში მჯდომი 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 (ქიმიკატები, რომლებიც ატარებენ ნერვულ იმპულსებს) ასევე უკავშირდებიან სამიზნე უჯრედების სპეციფიკურ რეცეპტორულ ცილებს.

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 – „ეტიკეტები“, 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.

ციტოპლაზმური მემბრანა, პლაზმალემა - ზედაპირის აპარატის მთავარი კომპონენტი, უნივერსალური ყველა უჯრედისთვის. მისი სისქე დაახლოებით 10 ნმ. ის ზღუდავს ციტოპლაზმას და იცავს მას გარე გავლენისგან, მონაწილეობს ნივთიერებათა ცვლის პროცესებში გარემოსთან ერთად.

მემბრანის ქიმიური კომპონენტებია ლიპიდები და ცილები. ლიპიდები შეადგენენ მემბრანების მასის საშუალოდ 40%-ს. მათ შორის ჭარბობს ფოსფოლიპიდები. .

ლიპიდური მოლეკულები განლაგებულია ორ ფენად (ბილიპიდური შრე). თითოეული ლიპიდური მოლეკულა იქმნება პოლარული ჰიდროფილური თავით და არაპოლარული ჰიდროფობიური კუდებით. ციტოპლაზმურ მემბრანაში მათი ჰიდროფილური თავები მემბრანის გარე და შიდა ზედაპირებისკენაა მიმართული, ხოლო ჰიდროფობიური კუდები მემბრანის შიგნითაა (ნახ.).

ძირითადი ბილიპიდური შრის გარდა, მემბრანები შეიცავს ორ სახის ცილას: პერიფერიულ და ინტეგრალურ. პერიფერიულიცილები დაკავშირებულია ლიპიდური მოლეკულების პოლარულ თავებთან ელექტროსტატიკური ურთიერთქმედებით. ისინი არ ქმნიან უწყვეტ ფენას. პერიფერიული ცილები აკავშირებს პლაზმალემას ზედაპირული აპარატის ზედა ან სუბმემბრანულ სტრუქტურებს.

ინტეგრალურიცილები მეტ-ნაკლებად ღრმად არის ჩაძირული მემბრანაში, ან აღწევენ მასში (იხ. სურ.).

ცხოველური უჯრედების პლაზმალემის ლიპიდების და ცილების ზოგიერთ მოლეკულასთან, პოლისაქარიდების მოლეკულები დაკავშირებულია კოვალენტური ბმებით. მათი მოკლე, ძლიერ განშტოებული მოლეკულები ქმნიან გლიკოლიპიდებს და გლიკოპროტეინებს. პოლისაქარიდის ფენა მოიცავს უჯრედის მთელ ზედაპირს. მას ეძახიან გლიკოკალიქსი (ლათ. გლიცისი- ტკბილი და კალუმი- სქელი კანი) და წარმოადგენს ცხოველური უჯრედის ეპიმემბრანულ კომპლექსს.

პლაზმალემის ფუნქციები.პლაზმალემა ასრულებს ბარიერულ, რეცეპტორულ და სატრანსპორტო ფუნქციებს.

ბარიერის ფუნქცია. უჯრედის გარშემო ყველა მხრიდან, ციტოპლაზმური მემბრანა ასრულებს მექანიკური ბარიერის როლს - ბარიერი კომპლექსურად ორგანიზებულ უჯრედშიდა შიგთავსსა და გარე გარემოს შორის. ბარიერის ფუნქციას უზრუნველყოფს ბილიპიდური შრე, რომელიც ხელს უშლის უჯრედის შიგთავსის გავრცელებას და ხელს უშლის უჯრედში უცხო ნივთიერებების შეღწევას.

რეცეპტორის ფუნქცია. მემბრანის ზოგიერთ ცილას შეუძლია გარკვეული ნივთიერებების ამოცნობა და მათთან დაკავშირება. ამრიგად, რეცეპტორული ცილები მონაწილეობენ უჯრედებში შემავალი მოლეკულების შერჩევაში. რეცეპტორების პროტეინებში შედის, მაგალითად, B-ლიმფოციტების ანტიგენის ამომცნობი რეცეპტორები, ჰორმონის რეცეპტორები და ა.შ. ამ ტიპს ასევე შეიძლება მიეკუთვნებოდეს ინტეგრალური ცილები, რომლებიც ასრულებენ სპეციფიკურ ფერმენტულ ფუნქციებს, რომლებიც ახორციელებენ ნაწლავში პარიეტალური მონელების პროცესებს.

სასიგნალო ცილები ასევე ჩაშენებულია პლაზმურ მემბრანაში, რომელსაც შეუძლია შეცვალოს მათი სივრცითი სტრუქტურა სხვადასხვა გარემო ფაქტორების მოქმედების საპასუხოდ და ამგვარად გადასცეს სიგნალები უჯრედში. ამიტომ, პლაზმური მემბრანა უზრუნველყოფს გაღიზიანებადობაორგანიზმები (სტიმულის აღქმისა და მათზე გარკვეული გზით რეაგირების უნარი), უჯრედსა და გარემოს შორის ინფორმაციის გაცვლა.

რეცეპტორების ფუნქციის განხორციელებაში მემბრანული ცილების გარდა მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ გლიკოკალიქსის ელემენტები.

უჯრედების ზედაპირზე რეცეპტორების კომპლექტების მრავალფეროვნება და სპეციფიკა იწვევს მარკერების ძალიან რთული სისტემის შექმნას, რაც შესაძლებელს ხდის განასხვავოს "საკუთარი" უჯრედები (იგივე ინდივიდუალური ან იგივე სახეობის) "უცხო" უჯრედებისგან. მსგავსი უჯრედები ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან, რაც იწვევს ზედაპირების ადჰეზიას (ბაქტერიებში კონიუგაცია, ცხოველებში ქსოვილის წარმოქმნა).

სპეციფიკური რეცეპტორების ლოკალიზაცია, რომლებიც რეაგირებენ ფიზიკურ ფაქტორებზე, დაკავშირებულია ციტოპლაზმურ მემბრანასთან. ასე რომ, ფოტოსინთეზურ ბაქტერიებსა და ციანობაქტერიებში, რეცეპტორები (ქლოროფილები), რომლებიც ურთიერთქმედებენ სინათლის კვანტებთან, ლოკალიზებულია მემბრანებზე. ფოტომგრძნობიარე ცხოველთა უჯრედების პლაზმალმაში არის ფოტორეცეპტორების სპეციალური სისტემა (როდოპსინი). ფოტორეცეპტორების დახმარებით სინათლის სიგნალი გარდაიქმნება ქიმიურ სიგნალად, რაც თავის მხრივ იწვევს ნერვული იმპულსის გაჩენას.

სატრანსპორტო ფუნქცია.მემბრანის ერთ-ერთი მთავარი ფუნქციაა ნივთიერებების ტრანსპორტირება. ციტოპლაზმურ მემბრანაში ნივთიერებების ტრანსპორტირების რამდენიმე ძირითადი გზა არსებობს: დიფუზია, გაადვილებული დიფუზია, აქტიური ტრანსპორტი და ტრანსპორტირება მემბრანულ შეფუთვაში.

დიფუზია- ნივთიერებების მოძრაობა მემბრანის მეშვეობით კონცენტრაციის გრადიენტის გასწვრივ (იმ უბნიდან, სადაც მათი კონცენტრაცია უფრო მაღალია, იმ არეალამდე, სადაც მათი კონცენტრაცია უფრო დაბალია). ეს პროცესი ხდება ენერგიის დახარჯვის გარეშე მოლეკულების ქაოტური მოძრაობის გამო. ნივთიერებების დიფუზური ტრანსპორტირება ხდება ან ბილიპიდური შრის მეშვეობით (ცხიმში ხსნადი ნივთიერებები), ან მემბრანის სატრანსპორტო ცილების მონაწილეობით (ნახ.). ამ შემთხვევაში სატრანსპორტო ცილები ქმნიან მოლეკულურ კომპლექსებს - არხებს, რომლებშიც გადის გახსნილი მოლეკულები და იონები.

გაადვილებული დიფუზია- ხდება მაშინ, როდესაც სპეციალური მემბრანის გადამზიდავი ცილები შერჩევით უკავშირდებიან კონკრეტულ იონს ან მოლეკულას და ატარებენ მათ მემბრანაზე. ამ შემთხვევაში, ტრანსპორტირებული ნაწილაკები მოძრაობენ კონცენტრაციის გრადიენტის გასწვრივ, მაგრამ უფრო სწრაფად, ვიდრე ჩვეულებრივი დიფუზიით. დიფუზია და გაადვილებული დიფუზია არის პასიურიტრანსპორტის რეჟიმები.

და ბოლოს, ტრანსპორტის ყველაზე მნიშვნელოვანი გზაა აქტიური მემბრანის ტრანსპორტი.მისი ფუნდამენტური განსხვავება პასიური ტრანსპორტისგან არის ნივთიერების გადატანის შესაძლებლობა კონცენტრაციის გრადიენტზე. ამისათვის მემბრანას აქვს სპეციალური ტუმბოები, რომლებიც მუშაობენ ენერგიის გამოყენებით (ყველაზე ხშირად ATP).

ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული მემბრანული ტუმბოა ეგრეთ წოდებული კალიუმ-ნატრიუმის ATPase (K\Na-ATPase). მისი მუშაობის წყალობით, Na + იონები მუდმივად ამოღებულია უჯრედიდან და K + იონები ტუმბოს შიგნით. ამრიგად, ამ იონების კონცენტრაციებს შორის განსხვავება შენარჩუნებულია უჯრედის შიგნით და გარეთ, რაც საფუძვლად უდევს ბევრ ბიოელექტრო და სატრანსპორტო პროცესს.

მემბრანული ტუმბოს დახმარებით აქტიური ტრანსპორტირების შედეგად რეგულირდება უჯრედში Mg 2+ და Ca 2+ კონცენტრაციაც.

იონებთან ერთად, მონოსაქარიდები, ამინომჟავები და სხვა ნივთიერებები უჯრედში შედიან ციტოპლაზმური მემბრანის აქტიური ტრანსპორტით.

მემბრანული ტრანსპორტის თავისებური და შედარებით კარგად შესწავლილი ტიპია ტრანსპორტირება მემბრანულ შეფუთვაში.განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია პროტისტული უჯრედებისთვის, საჭმლის მომნელებელი და სეკრეტორული უჯრედებისთვის, ფაგოციტებისთვის და ა.შ. განასხვავებენ ენდოციტოზს და ეგზოციტოზს. - დამოკიდებულია იმ მიმართულებით, რომლითაც ხდება ნივთიერებების გადატანა (უჯრედში ან მის გარეთ).

ე დოციტოზი (ბერძნულიდან. ენდონი- შიგნით და კიტოები- უჯრედი) - საკვების ნაწილაკების შეწოვა უჯრედის მიერ. ენდოციტოზის დროს პლაზმალემის გარკვეული მონაკვეთი იჭერს, ფარავს უჯრედგარე მასალას, ათავსებს მას მემბრანის შეფუთვაში, რომელიც წარმოიშვა მემბრანის ინვაგინაციის გამო (ნახ.).

ენდოციტოზი იყოფა ფაგოციტოზი(დიდი მყარი ნივთიერებების დაჭერა და შეწოვა) და პინოციტოზი(სითხის შეწოვა). ენდოციტოზის საშუალებით ხორციელდება ჰეტეროტროფული პროტისტების კვება, ორგანიზმის თავდაცვითი რეაქციები (ლეიკოციტების მიერ უცხო ნაწილაკების შეწოვა) და ა.შ. მცენარეებისა და სოკოებისთვის დამახასიათებელი არ არის (დაფიქრდით რატომ).

ეგზოციტოზი - მემბრანულ შეფუთვაში ჩასმული ნივთიერებების უჯრედიდან გარე გარემოში ტრანსპორტირება. ვაკუოლური ვეზიკულა გადადის ციტოპლაზმურ მემბრანაში, ერწყმის მას და მისი შიგთავსი გამოიყოფა გარემოში. ამ გზით გამოიყოფა საჭმლის მომნელებელი ფერმენტები, სეკრეტორული გრანულები, ჰორმონები, ჰემიცელულოზა და ა.შ.

 1. რა არის პლაზმალემა? შესაძლებელია თუ არა მისი დანახვა მსუბუქი მიკროსკოპით? 2. როგორია პლაზმალემის ქიმიური შემადგენლობა და სტრუქტურა? 3. რა ფუნქციები აქვს პლაზმალემას? 4. რა ნივთიერებები და როგორ უზრუნველყოფენ პლაზმალემის სასიგნალო ფუნქციას? 5. როგორ მოძრაობს ნივთიერებები მემბრანაზე? 6. რა არის ფუნდამენტური განსხვავება პასიურ და აქტიურ ტრანსპორტს შორის? 7. რა მსგავსება და განსხვავებებია ფაგოციტოზისა და პინოციტოზის პროცესებს შორის? რა ორგანიზმების უჯრედებს შეუძლიათ ამ პროცესების განხორციელება? დაასაბუთეთ თქვენი პასუხი.

ციტოპლაზმურ მემბრანას, რომელიც გამოყოფს ციტოპლაზმას უჯრედის კედლიდან, ეწოდება პლაზმური მემბრანა (პლაზმური მემბრანა), ხოლო მას, რომელიც გამოყოფს მას ვაკუოლისგან - ტონოპლასტი (ელემენტარული მემბრანა).

ამჟამად გამოიყენება მემბრანის თხევადი მოზაიკის მოდელი (ნახ. 1.9), რომლის მიხედვითაც მემბრანა შედგება ლიპიდური მოლეკულების (ფოსფოლიპიდების) ორშრტისაგან, ჰიდროფილური თავებით და 2 ჰიდროფობიური კუდით ფენის შიგნით. ლიპიდების გარდა, მემბრანები შეიცავს ცილებსაც.

ორ შრეში „მოცურავს“ მემბრანული ცილების 3 ტიპი: ორშრის მთელ სისქეში შეღწევადი ინტეგრალური ცილები; ნახევრად ინტეგრალური, ორ ფენაში არასრულად შეღწევა; პერიფერიული, მიმაგრებულია მემბრანის გარე ან შიდა მხრიდან მემბრანის სხვა ცილებთან. მემბრანის ცილები ასრულებენ სხვადასხვა ფუნქციებს: ზოგიერთი მათგანი ფერმენტია, სხვები მოქმედებენ როგორც სპეციფიკური მოლეკულების მატარებლები მემბრანის გასწვრივ ან ქმნიან ჰიდროფილურ ფორებს, რომლებშიც პოლარული მოლეკულები შეიძლება გაიარონ.

უჯრედის მემბრანების ერთ-ერთი მთავარი თვისებაა მათი ნახევრად გამტარიანობა: ისინი გადიან წყალს, მაგრამ არ გადიან მასში გახსნილ ნივთიერებებს, ანუ აქვთ შერჩევითი გამტარიანობა.

ბრინჯი. 1.9. ბიოლოგიური მემბრანის სტრუქტურის სქემა:

A - უჯრედგარე სივრცე; B - ციტოპლაზმა; 1 - ლიპიდების ბიმოლეკულური ფენა; 2 - პერიფერიული ცილა; 3 - ინტეგრალური ცილის ჰიდროფილური რეგიონი; 4 - ინტეგრალური ცილის ჰიდროფობიური რეგიონი; 5 - ნახშირწყლების ჯაჭვი

ტრანსპორტი მემბრანებში

ენერგიის მოხმარებიდან გამომდინარე, მემბრანის მეშვეობით ნივთიერებებისა და იონების ტრანსპორტირება იყოფა პასიურად, რომელიც არ საჭიროებს ენერგიის მოხმარებას და აქტიურ, რომელიც დაკავშირებულია ენერგიის მოხმარებასთან. პასიური ტრანსპორტი მოიცავს ისეთ პროცესებს, როგორიცაა დიფუზია, გაადვილებული დიფუზია, ოსმოზი.

დიფუზია- ეს არის მოლეკულების შეღწევის პროცესი ლიპიდური ორშრიდან კონცენტრაციის გრადიენტის გასწვრივ (უფრო მაღალი კონცენტრაციის ზონიდან ქვედაზე). რაც უფრო პატარაა მოლეკულა და უფრო არაპოლარული, მით უფრო სწრაფად ვრცელდება იგი მემბრანაში.

გაადვილებული დიფუზიით, ნივთიერების მემბრანაში გავლას ხელს უწყობს სატრანსპორტო ცილა. ამრიგად, უჯრედში შედიან სხვადასხვა პოლარული მოლეკულები, როგორიცაა შაქარი, ამინომჟავები, ნუკლეოტიდები და ა.შ.

ოსმოზიარის წყლის დიფუზია ნახევრად გამტარ გარსებში. ოსმოზი იწვევს წყლის გადაადგილებას მაღალი წყლის პოტენციალის ხსნარიდან დაბალი წყლის პოტენციალის ხსნარში.

აქტიური ტრანსპორტი- ეს არის მოლეკულების და იონების გადატანა მემბრანის მეშვეობით, რასაც თან ახლავს ენერგიის ხარჯები. აქტიური ტრანსპორტი ეწინააღმდეგება კონცენტრაციის გრადიენტს და ელექტროქიმიურ გრადიენტს და იყენებს ატფ-ის ენერგიას. ნივთიერებების აქტიური ტრანსპორტირების მექანიზმი ეფუძნება პროტონული ტუმბოს (H + და K +) მუშაობას მცენარეებსა და სოკოებში, რომლებიც ინარჩუნებენ K +-ის მაღალ კონცენტრაციას უჯრედში და H + (Na + და დაბალ კონცენტრაციას). K + - ცხოველებში). ამ ტუმბოს მუშაობისთვის საჭირო ენერგია მოდის ATP-ის სახით, რომელიც სინთეზირდება უჯრედული სუნთქვის დროს.

ცნობილია აქტიური ტრანსპორტის კიდევ ერთი ტიპი - ენდო- და ეგზოციტოზი. ეს არის 2 აქტიური პროცესი, რომლითაც სხვადასხვა მოლეკულები მემბრანის გავლით უჯრედში გადაიგზავნება ( ენდოციტოზი) ან მისგან ( ეგზოციტოზი).

ენდოციტოზის დროს ნივთიერებები უჯრედში ხვდება პლაზმური მემბრანის ინვაგინაციის (ინვაგინაციის) შედეგად. წარმოქმნილი ვეზიკულები, ანუ ვაკუოლები, მათში შემავალ ნივთიერებებთან ერთად გადადის ციტოპლაზმაში. დიდი ნაწილაკების გადაყლაპვას, როგორიცაა მიკროორგანიზმები ან უჯრედის ნამსხვრევები, ეწოდება ფაგოციტოზი. ამ შემთხვევაში წარმოიქმნება დიდი ბუშტები, რომლებსაც ვაკუოლები ეწოდება. სითხეების (სუსპენზიები, კოლოიდური ხსნარები) ან ხსნადი ნივთიერებების შეწოვა პატარა ბუშტების დახმარებით ე.წ. პინოციტოზი.

ენდოციტოზის საპირისპირო პროცესს ეგზოციტოზი ეწოდება. ბევრი ნივთიერება ამოღებულია უჯრედიდან სპეციალურ ვეზიკულებში ან ვაკუოლებში. ამის მაგალითია მათი თხევადი საიდუმლოების სეკრეტორული უჯრედებიდან ამოღება; კიდევ ერთი მაგალითია დიქტოზომის ვეზიკულების მონაწილეობა უჯრედის კედლის ფორმირებაში.

პროტოპლასტის წარმოებულები

ვაკუოლი

ვაკუოლიარის წყალსაცავი, რომელიც შემოიფარგლება ერთი მემბრანით - ტონოპლასტით. ვაკუოლი შეიცავს უჯრედის წვენს - სხვადასხვა ნივთიერების კონცენტრირებულ ხსნარს, როგორიცაა მინერალური მარილები, შაქარი, პიგმენტები, ორგანული მჟავები, ფერმენტები. მომწიფებულ უჯრედებში ვაკუოლები ერწყმის ერთ ცენტრალურ ვაკუოლს.

ვაკუოლებში ინახება სხვადასხვა ნივთიერებები, მათ შორის მეტაბოლიზმის საბოლოო პროდუქტები. უჯრედის ოსმოსური თვისებები დიდწილად დამოკიდებულია ვაკუოლის შემცველობაზე.

იმის გამო, რომ ვაკუოლები შეიცავს მარილების და სხვა ნივთიერებების ძლიერ ხსნარებს, მცენარეული უჯრედები მუდმივად ოსმოტურად შთანთქავენ წყალს და ქმნიან ჰიდროსტატიკური წნევას უჯრედის კედელზე, რომელსაც ტურგორის წნევა ეწოდება. ტურგორის წნევას ეწინააღმდეგება უჯრედის კედლის თანაბარი წნევა, რომელიც მიმართულია უჯრედის შიგნით. მცენარეთა უჯრედების უმეტესობა არსებობს ჰიპოტონურ გარემოში. მაგრამ თუ ასეთი უჯრედი მოთავსებულია ჰიპერტონულ ხსნარში, წყალი, ოსმოსის კანონების მიხედვით, დაიწყებს უჯრედიდან გასვლას (მემბრანის ორივე მხარეს წყლის პოტენციალის გასათანაბრებლად). ამავდროულად, ვაკუოლი შემცირდება მოცულობით, შემცირდება მისი წნევა პროტოპლასტზე და მემბრანა დაიწყებს უჯრედის კედლიდან მოშორებას. უჯრედის კედლიდან პროტოპლასტების გამოყოფის ფენომენს პლაზმოლიზი ეწოდება. ბუნებრივ პირობებში, უჯრედებში ტურგორის ასეთი დაკარგვა გამოიწვევს მცენარის გახმობას, ფოთლებისა და ღეროების დაწევას. თუმცა ეს პროცესი შექცევადია: თუ უჯრედი წყალშია მოთავსებული (მაგალითად, მცენარის მორწყვისას), ხდება ფენომენი, რომელიც პლაზმოლიზის საპირისპიროა – დეპლაზმოლიზი (იხ. სურ. 1.10).

ბრინჯი. 1.10. პლაზმოლიზის სქემა:

A - უჯრედი ტურგორის მდგომარეობაში (იზოტონურ ხსნარში); B - პლაზმოლიზის დასაწყისი (უჯრედი მოთავსებულია 6%-იან KNO3 ხსნარში); C - სრული პლაზმოლიზი (უჯრედი მოთავსებულია 10%-იან KNO3 ხსნარში); 1 - ქლოროპლასტი; 2 - ბირთვი; 3 - უჯრედის კედელი; 4 - პროტოპლასტი; 5 - ცენტრალური ვაკუოლი

ჩართვები

უჯრედული ჩანართები არის სარეზერვო და ექსკრეტორული ნივთიერებები.

სათადარიგო ნივთიერებებს (დროებით გამორიცხულ მეტაბოლიზმს) და მათთან ერთად ნარჩენ პროდუქტებს (გამომყოფ ნივთიერებებს) ხშირად უწოდებენ უჯრედის ერგასტიულ ნივთიერებებს. შესანახი ნივთიერებები შეიცავს ცილებს, ცხიმებს და ნახშირწყლებს. ეს ნივთიერებები გროვდება ვეგეტაციის პერიოდში თესლში, ხილში, მცენარის მიწისქვეშა ორგანოებში და ღეროს ბირთვში.

სათადარიგო ნივთიერებები

სათადარიგო ცილები, დაკავშირებული მარტივ პროტეინებთან - პროტეინებთან, უფრო ხშირად დეპონირდება თესლში. ვაკუოლებში ცილების დასახლება წარმოქმნის მრგვალ ან ელიფსურ მარცვლებს, რომელსაც ალევრონს უწოდებენ. თუ ალევრონის მარცვლებს არ აქვთ შესამჩნევი შინაგანი სტრუქტურა და შედგებიან ამორფული ცილისგან, მათ მარტივს უწოდებენ. თუ ამორფულ ცილას შორის ალერონის მარცვლებში არის ბროლის მსგავსი სტრუქტურა (კრისტალოიდი) და მომრგვალებული ფორმის მბზინავი უფერო სხეულები (გლობოიდები), ასეთ ალერონის მარცვლებს კომპლექსური ეწოდება (იხ. სურ. 1.11). ალეურონის მარცვლის ამორფული ცილა წარმოდგენილია ერთგვაროვანი, გაუმჭვირვალე მოყვითალო ცილით, რომელიც წყალში ადიდებს. კრისტალოიდებს აქვთ კრისტალებისთვის დამახასიათებელი რომბოედრული ფორმა, მაგრამ ჭეშმარიტი კრისტალებისგან განსხვავებით, მათი ცილა წყალში დნება. გლობოიდები შედგება კალციუმ-მაგნიუმის მარილისგან, შეიცავს ფოსფორს, წყალში უხსნადია და არ რეაგირებს ცილებზე.

ბრინჯი. 1.11. რთული ალერონის მარცვლები:

1 - ფორები ჭურვიში; 2 - გლობოიდები; 3 - ამორფული ცილის მასა; 4 - ამფორის ცილოვან მასაში ჩაძირული კრისტალოიდები

სათადარიგო ლიპიდებიჩვეულებრივ განლაგებულია ჰიალოპლაზმაში წვეთების სახით და გვხვდება მცენარეთა თითქმის ყველა უჯრედში. ეს არის სარეზერვო საკვები ნივთიერებების ძირითადი ტიპი მცენარის უმეტესობისთვის: თესლი და ხილი მათში ყველაზე მდიდარია. ცხიმები (ლიპიდები) ყველაზე მაღალკალორიული სარეზერვო ნივთიერებაა. ცხიმის მსგავსი ნივთიერებების რეაგენტი არის სუდან III, რომელიც მათ ნარინჯისფერს ხდის.

ნახშირწყლებითითოეული უჯრედის ნაწილია წყალში ხსნადი შაქრის (გლუკოზა, ფრუქტოზა, საქაროზა) და წყალში უხსნადი პოლისაქარიდების (ცელულოზა, სახამებელი) სახით. უჯრედში ნახშირწყლები ასრულებენ ენერგიის წყაროს როლს მეტაბოლური რეაქციებისთვის. შაქარი, უჯრედის სხვა ბიოლოგიურ ნივთიერებებთან შეკავშირებით, ქმნიან გლიკოზიდებს, ხოლო პოლისაქარიდები პროტეინებთან ერთად ქმნიან გლიკოპროტეინებს. მცენარეული უჯრედების ნახშირწყლების შემადგენლობა ბევრად უფრო მრავალფეროვანია, ვიდრე ცხოველური უჯრედების, უჯრედის მემბრანის პოლისაქარიდების და ვაკუოლური უჯრედის შაქრის მრავალფეროვანი შემადგენლობის გამო.

მთავარი და ყველაზე გავრცელებული შესანახი ნახშირწყალი არის პოლისაქარიდის სახამებელი. პირველადი ასიმილაციის სახამებელი იქმნება ქლოროპლასტებში. ღამით, როდესაც ფოტოსინთეზი ჩერდება, სახამებელი ჰიდროლიზდება შაქარამდე და ტრანსპორტირდება შესანახ ქსოვილებში - ტუბერებში, ბოლქვებში, რიზომებში. იქ, ლეიკოპლასტების სპეციალურ სახეობებში - ამილოპლასტები - შაქრის ნაწილი მეორადი სახამებლის მარცვლების სახითაა დეპონირებული. სახამებლის მარცვლებისთვის დამახასიათებელია ლამინირება, რაც აიხსნება წყლის განსხვავებული შემცველობით დღის განმავლობაში სახამებლის არათანაბარი მიწოდებით. ბნელ ფენებში უფრო მეტი წყალია, ვიდრე ნათელში. ამილოპლასტის ცენტრში სახამებლის წარმოქმნის ერთი ცენტრის მქონე მარცვალს უბრალო კონცენტრულს უწოდებენ, თუ ცენტრი გადაადგილებულია - მარტივ ექსცენტრიულს. მარცვალი რამდენიმე სახამებლის წარმომქმნელი ცენტრით რთულია. ნახევრად რთულ მარცვლებში სახამებლის რამდენიმე ცენტრის ირგვლივ დეპონირდება ახალი ფენები, შემდეგ კი წარმოიქმნება საერთო ფენები და ფარავს სახამებლის ცენტრებს (იხ. სურ. 1.12). სახამებლის რეაგენტი არის იოდის ხსნარი, რომელიც აძლევს ლურჯ ფერს.

ბრინჯი. 1.12. კარტოფილის სახამებლის მარცვლები (A):

1 - მარტივი მარცვალი; 2 - ნახევრად კომპლექსი; 3 - კომპლექსი; ხორბალი (B), შვრია (C)

ექსკრეტორული ნივთიერებები (მეორადი მეტაბოლური პროდუქტები)

უჯრედული ჩანართები ასევე შეიცავს ექსკრეტორულ ნივთიერებებს, როგორიცაა კალციუმის ოქსალატის კრისტალები ( ერთკრისტალები, რაფიდი -ნემსისებური კრისტალები, დრუზები - კრისტალების ერთობლიობა, კრისტალური ქვიშა - მრავალი პატარა კრისტალების დაგროვება) (იხ. სურ. 1.13). უფრო იშვიათად, კრისტალები შედგება კალციუმის კარბონატის ან სილიციუმის დიოქსიდისგან ( ცისტოლიტები; იხილეთ ნახ. 1.14). ცისტოლიტები დეპონირებულია უჯრედის კედელზე, უჯრედში ამოსული ყურძნის მტევნების სახით და დამახასიათებელია, მაგალითად, ჭინჭრის ოჯახის წარმომადგენლებისთვის, ფიკუსის ფოთლები.

ცხოველებისგან განსხვავებით, რომლებიც ჭარბ მარილებს შარდით გამოყოფენ, მცენარეებს არ აქვთ განვითარებული გამომყოფი ორგანოები. აქედან გამომდინარე, ითვლება, რომ კალციუმის ოქსალატის კრისტალები არის პროტოპლასტის მეტაბოლიზმის საბოლოო პროდუქტი, რომელიც იქმნება როგორც მოწყობილობა მეტაბოლიზმისგან ჭარბი კალციუმის მოსაშორებლად. როგორც წესი, ეს კრისტალები გროვდება იმ ორგანოებში, რომლებსაც მცენარე პერიოდულად ასველებს (ფოთლები, ქერქი).

ბრინჯი. 1.13. კალციუმის ოქსალატის კრისტალების ფორმები უჯრედებში:

1, 2 - რაფიდა (შეხება; 1 - გვერდითი ხედი, 2 - ჯვარედინი განყოფილებაში); 3 - დრუსე (ოპუნტია); 4 - კრისტალური ქვიშა (კარტოფილი); 5 - ერთკრისტალი (ვანილი)

ბრინჯი. 1.14. ცისტოლიტი (ფიკუსის ფოთლის ჯვარედინი მონაკვეთზე):

1 - ფოთლის კანი; 2 - ცისტოლიტი

ეთერზეთებიგროვდება ფოთლებში (პიტნა, ლავანდა, სალბი), ყვავილებში (ვარდის თეძო), ხილში (ციტრუსი) და მცენარის თესლებში (კამა, ანისული). ეთერზეთები არ მონაწილეობენ მეტაბოლიზმში, მაგრამ ფართოდ გამოიყენება პარფიუმერიაში (ვარდის, ჟასმინის ზეთები), კვების მრეწველობაში (ანისის, კამა ზეთები), მედიცინაში (პიტნის, ევკალიპტის ზეთები). ეთერზეთების დაგროვების რეზერვუარები შეიძლება იყოს ჯირკვლები (პიტნა), ლიზიგენური კონტეინერები (ციტრუსი), ჯირკვლოვანი თმები (გერანიუმი).

ფისები- ეს არის რთული ნაერთები, რომლებიც წარმოიქმნება ნორმალური ცხოვრების პროცესში ან ქსოვილის განადგურების შედეგად. ისინი წარმოიქმნება ეპითელური უჯრედებით, რომლებიც ფენს ფისოვანი სადინარებს, როგორც მეტაბოლური ქვეპროდუქტი, ხშირად ეთერზეთებით. ისინი შეიძლება დაგროვდეს უჯრედის წვენში, ციტოპლაზმაში წვეთების სახით ან კონტეინერებში. ისინი წყალში უხსნადია, მიკროორგანიზმებისადმი შეუღწევადია და ანტისეპტიკური თვისებების წყალობით ზრდის მცენარეთა წინააღმდეგობას დაავადებების მიმართ. ფისები გამოიყენება მედიცინაში, ასევე საღებავების, ლაქების და საპოხი ზეთების წარმოებაში. თანამედროვე ინდუსტრიაში ისინი შეიცვალა სინთეზური მასალებით.

უჯრედის კედელი

უჯრედის მიმდებარე ხისტი უჯრედის კედელი შედგება ცელულოზის მიკროფიბრილებისგან, რომლებიც ჩაეფლო მატრიცაში, რომელშიც შედის ჰემიცელულოზები და პექტინის ნივთიერებები. უჯრედის კედელი უზრუნველყოფს უჯრედის მექანიკურ მხარდაჭერას, პროტოპლასტის დაცვას და უჯრედის ფორმის შენარჩუნებას. ამ შემთხვევაში, უჯრედის კედელს შეუძლია გაჭიმვა. როგორც პროტოპლასტის სასიცოცხლო აქტივობის პროდუქტი, კედელი შეიძლება გაიზარდოს მხოლოდ მასთან კონტაქტში. წყალი და მინერალური მარილები უჯრედის კედელში მოძრაობენ, მაგრამ მაკრომოლეკულური ნივთიერებებისთვის ის მთლიანად ან ნაწილობრივ გაუვალია. როდესაც პროტოპლასტი კვდება, კედელს შეუძლია განაგრძოს წყლის გამტარობის ფუნქციის შესრულება. უჯრედის კედლის არსებობა, უფრო მეტად, ვიდრე ნებისმიერი სხვა თვისება, განასხვავებს მცენარეთა უჯრედებს ცხოველებისგან. ცელულოზა დიდწილად განსაზღვრავს უჯრედის კედლის არქიტექტურას. ცელულოზის მონომერია გლუკოზა. ცელულოზის მოლეკულების შეკვრა ქმნის მიცელებს, რომლებიც გაერთიანებულია უფრო დიდ შეკვრაში - მიკროფიბრილებში. ცელულოზის რეაგენტი არის ქლორ-თუთია-იოდი (Cl-Zn-I), რომელიც აძლევს ლურჯ-იისფერ ფერს.

უჯრედის კედლის ცელულოზის ხარაჩო ივსება არაცელულოზის მატრიცის მოლეკულებით. მატრიცა შეიცავს პოლისაქარიდებს ჰემიცელულოზებს; პექტინის ნივთიერებები (პექტინი), ძალიან ახლოს ჰემიცელულოზებთან და გლიკოპროტეინებთან. პექტიური ნივთიერებები მეზობელ უჯრედებს შორის შერწყმის შედეგად ქმნიან მედიანურ ფირფიტას, რომელიც მდებარეობს მეზობელი უჯრედების პირველად გარსებს შორის. როდესაც შუა ფირფიტა იხსნება ან განადგურებულია (რაც ხდება მომწიფებული ხილის რბილობში), ხდება მაცერაცია (ლათინურიდან maceratio - დარბილება). ბუნებრივი მაცერაცია შეიძლება შეინიშნოს ბევრ გადამწიფებულ ხილში (საზამთრო, ნესვი, ატამი). ხელოვნური მაცერაცია (ქსოვილების ტუტე ან მჟავით დამუშავებისას) გამოიყენება სხვადასხვა ანატომიური და ჰისტოლოგიური პრეპარატების მოსამზადებლად.

უჯრედის კედელმა სიცოცხლის პროცესში შეიძლება განიცადოს სხვადასხვა მოდიფიკაცია - ლიგნიფიკაცია, კორკირება, გასახდომი, კუტინიზაცია, მინერალიზაცია (იხ. ცხრილი 1.4).

ცხრილი 1.4.

მსგავსი ინფორმაცია.

უჯრედის მემბრანაასევე უწოდებენ პლაზმურ (ან ციტოპლაზმურ) მემბრანას და პლაზმალემას. ეს სტრუქტურა არა მხოლოდ გამოყოფს უჯრედის შიდა შიგთავსს გარე გარემოდან, არამედ შედის უჯრედის ორგანელებისა და ბირთვის უმეტესობის შემადგენლობაში, თავის მხრივ აშორებს მათ ჰიალოპლაზმისგან (ციტოზოლი) - ციტოპლაზმის ბლანტი-თხევადი ნაწილისგან. შევთანხმდეთ დარეკვას ციტოპლაზმური მემბრანაის, რომელიც გამოყოფს უჯრედის შიგთავსს გარე გარემოსგან. დარჩენილი ტერმინები ეხება ყველა მემბრანას.

უჯრედის (ბიოლოგიური) მემბრანის სტრუქტურის საფუძველია ლიპიდების (ცხიმების) ორმაგი ფენა. ასეთი ფენის ფორმირება დაკავშირებულია მათი მოლეკულების მახასიათებლებთან. ლიპიდები არ იხსნება წყალში, მაგრამ კონდენსირდება მასში საკუთარი გზით. ერთი ლიპიდური მოლეკულის ერთი ნაწილი არის პოლარული თავი (იგი იზიდავს წყალს, ე.ი. ჰიდროფილური), ხოლო მეორე არის წყვილი გრძელი არაპოლარული კუდები (მოლეკულის ეს ნაწილი მოიგერიება წყლით, ე.ი. ჰიდროფობიური) . მოლეკულების ეს სტრუქტურა აიძულებს მათ „დამალონ“ კუდები წყლისგან და პოლარული თავები წყლისკენ მიაქციონ.

შედეგად წარმოიქმნება ლიპიდური ორფენა, რომელშიც არაპოლარული კუდები შიგნითაა (ერთმანეთის პირისპირ), ხოლო პოლარული თავები გარეთ (გარე გარემოსა და ციტოპლაზმისკენ). ასეთი გარსის ზედაპირი ჰიდროფილურია, შიგნით კი ჰიდროფობიურია.

უჯრედის მემბრანებში ლიპიდებს შორის ჭარბობს ფოსფოლიპიდები (ისინი რთული ლიპიდებია). მათი თავები შეიცავს ფოსფორის მჟავას ნარჩენებს. ფოსფოლიპიდების გარდა, არსებობს გლიკოლიპიდები (ლიპიდები + ნახშირწყლები) და ქოლესტერინი (სტეროლებს მიეკუთვნება). ეს უკანასკნელი ანიჭებს მემბრანას სიმყარეს, რომელიც მდებარეობს მის სისქეში დარჩენილი ლიპიდების კუდებს შორის (ქოლესტერინი მთლიანად ჰიდროფობიურია).

ელექტროსტატიკური ურთიერთქმედების გამო, გარკვეული ცილის მოლეკულები მიმაგრებულია ლიპიდების დამუხტულ თავებზე, რომლებიც იქცევა ზედაპირული მემბრანის პროტეინებად. სხვა ცილები ურთიერთქმედებენ არაპოლარულ კუდებთან, ნაწილობრივ იძირებიან ორ ფენაში ან შეაღწევენ მასში და მეშვეობით.

ამრიგად, უჯრედის მემბრანა შედგება ლიპიდების, ზედაპირული (პერიფერიული), ჩაძირული (ნახევრად ინტეგრალური) და შეღწევადი (ინტეგრალი) ცილებისგან. გარდა ამისა, მემბრანის გარედან ზოგიერთი ცილა და ლიპიდი დაკავშირებულია ნახშირწყლების ჯაჭვებთან.

ის მემბრანის სტრუქტურის თხევადი მოზაიკის მოდელიწამოაყენეს XX საუკუნის 70-იან წლებში. მანამდე ვარაუდობდნენ სტრუქტურის სენდვიჩის მოდელს, რომლის მიხედვითაც ლიპიდური ორფენი მდებარეობს შიგნით, ხოლო შიგნიდან და გარეთ მემბრანა დაფარულია ზედაპირის ცილების უწყვეტი ფენებით. თუმცა, ექსპერიმენტული მონაცემების დაგროვებამ უარყო ეს ჰიპოთეზა.

მემბრანების სისქე სხვადასხვა უჯრედებში არის დაახლოებით 8 ნმ. მემბრანები (თუნდაც ერთის სხვადასხვა მხარე) განსხვავდებიან ერთმანეთისგან სხვადასხვა ტიპის ლიპიდების, ცილების, ფერმენტული აქტივობის პროცენტულობით და ა.შ. ზოგიერთი მემბრანა უფრო თხევადი და უფრო გამტარია, ზოგი უფრო მკვრივია.

უჯრედის მემბრანის რღვევები ადვილად ერწყმის ლიპიდური ორშრის ფიზიკოქიმიური მახასიათებლების გამო. მემბრანის სიბრტყეში მოძრაობენ ლიპიდები და ცილები (თუ ისინი არ ფიქსირდება ციტოჩონჩხის მიერ).

უჯრედის მემბრანის ფუნქციები

უჯრედის მემბრანაში ჩაძირული ცილების უმეტესობა ასრულებს ფერმენტულ ფუნქციას (ისინი ფერმენტებია). ხშირად (განსაკუთრებით უჯრედის ორგანელების მემბრანებში) ფერმენტები განლაგებულია გარკვეული თანმიმდევრობით ისე, რომ ერთი ფერმენტის მიერ კატალიზებული რეაქციის პროდუქტები გადადიან მეორეში, შემდეგ მესამეში და ა.შ. იქმნება კონვეიერი, რომელიც ასტაბილურებს ზედაპირულ ცილებს, რადგან ისინი არ მიეცით საშუალება ფერმენტებს ცურავდნენ ლიპიდური ორშრის გასწვრივ.

უჯრედის მემბრანა ასრულებს დელიმიტაციურ (ბარიერულ) ფუნქციას გარემოდან და ამავე დროს სატრანსპორტო ფუნქციასაც. შეიძლება ითქვას, რომ ეს არის მისი ყველაზე მნიშვნელოვანი მიზანი. ციტოპლაზმური მემბრანა, რომელსაც აქვს ძალა და შერჩევითი გამტარიანობა, ინარჩუნებს უჯრედის შიდა შემადგენლობის მუდმივობას (მის ჰომეოსტაზს და მთლიანობას).

ამ შემთხვევაში, ნივთიერებების ტრანსპორტირება ხდება სხვადასხვა გზით. ტრანსპორტირება კონცენტრაციის გრადიენტის გასწვრივ გულისხმობს ნივთიერებების გადაადგილებას უფრო მაღალი კონცენტრაციის უბნიდან უფრო დაბალი ზონისკენ (დიფუზია). ასე, მაგალითად, გაზები დიფუზურია (CO 2, O 2).

ასევე არის ტრანსპორტი კონცენტრაციის გრადიენტის საწინააღმდეგოდ, მაგრამ ენერგიის ხარჯვით.

ტრანსპორტი პასიური და მსუბუქია (როცა მას ზოგიერთი გადამზიდავი ეხმარება). პასიური დიფუზია უჯრედის მემბრანაში შესაძლებელია ცხიმში ხსნადი ნივთიერებებისთვის.

არსებობს სპეციალური ცილები, რომლებიც მემბრანებს შაქრისა და სხვა წყალში ხსნადი ნივთიერებებისადმი გამტარს ხდის. ეს მატარებლები უკავშირდებიან ტრანსპორტირებულ მოლეკულებს და ათრევენ მათ მემბრანაზე. ასე ხდება გლუკოზის ტრანსპორტირება სისხლის წითელ უჯრედებში.

მოცულ პროტეინებს, როდესაც შერწყმულია, შეუძლია შექმნას ფორა გარკვეული ნივთიერებების გადაადგილებისთვის მემბრანაში. ასეთი მატარებლები არ მოძრაობენ, მაგრამ ქმნიან არხს მემბრანაში და მუშაობენ ფერმენტების მსგავსად, აკავშირებენ კონკრეტულ ნივთიერებას. გადატანა ხორციელდება ცილის კონფორმაციის ცვლილების გამო, რის გამოც მემბრანაში წარმოიქმნება არხები. ამის მაგალითია ნატრიუმ-კალიუმის ტუმბო.

ევკარიოტული უჯრედის მემბრანის სატრანსპორტო ფუნქცია ასევე რეალიზდება ენდოციტოზის (და ეგზოციტოზის) მეშვეობით.ამ მექანიზმების მეშვეობით, ბიოპოლიმერების დიდი მოლეკულები, თუნდაც მთლიანი უჯრედები, შედიან უჯრედში (და მისგან გარეთ). ენდო- და ეგზოციტოზი არ არის დამახასიათებელი ყველა ევკარიოტული უჯრედისთვის (პროკარიოტებს ის საერთოდ არ აქვთ). ასე რომ, ენდოციტოზი შეინიშნება პროტოზოებსა და ქვედა უხერხემლოებში; ძუძუმწოვრებში ლეიკოციტები და მაკროფაგები შთანთქავენ მავნე ნივთიერებებს და ბაქტერიებს, ანუ ენდოციტოზი ასრულებს ორგანიზმის დამცავ ფუნქციას.

ენდოციტოზი იყოფა ფაგოციტოზი(ციტოპლაზმა ფარავს დიდ ნაწილაკებს) და პინოციტოზი(თხევადი წვეთების დაჭერა მასში გახსნილი ნივთიერებებით). ამ პროცესების მექანიზმი დაახლოებით იგივეა. უჯრედის ზედაპირზე აბსორბირებული ნივთიერებები გარშემორტყმულია მემბრანით. იქმნება ვეზიკულა (ფაგოციტური ან პინოციტური), რომელიც შემდეგ გადადის უჯრედში.

ეგზოციტოზი არის უჯრედიდან ნივთიერებების ციტოპლაზმური მემბრანის მოცილება (ჰორმონები, პოლისაქარიდები, ცილები, ცხიმები და ა.შ.). ეს ნივთიერებები მოთავსებულია მემბრანულ ვეზიკულებში, რომლებიც შეესაბამება უჯრედის მემბრანას. ორივე მემბრანა ერწყმის და შიგთავსი უჯრედის გარეთაა.

ციტოპლაზმური მემბრანა ასრულებს რეცეპტორულ ფუნქციას.ამისათვის მის გარე მხარეს არის სტრუქტურები, რომლებსაც შეუძლიათ ქიმიური ან ფიზიკური სტიმულის ამოცნობა. ზოგიერთი ცილა, რომელიც აღწევს პლაზმალემაში, გარედან დაკავშირებულია პოლისაქარიდულ ჯაჭვებთან (წარმოქმნის გლიკოპროტეინებს). ეს არის თავისებური მოლეკულური რეცეპტორები, რომლებიც იჭერენ ჰორმონებს. როდესაც კონკრეტული ჰორმონი აკავშირებს მის რეცეპტორს, ის იცვლის მის სტრუქტურას. ეს, თავის მხრივ, იწვევს უჯრედული რეაგირების მექანიზმს. ამავდროულად, არხები შეიძლება გაიხსნას და გარკვეულმა ნივთიერებებმა შეიძლება დაიწყოს უჯრედში შესვლა ან მისგან ამოღება.

უჯრედის მემბრანების რეცეპტორული ფუნქცია კარგად არის შესწავლილი ჰორმონის ინსულინის მოქმედების საფუძველზე. როდესაც ინსულინი აკავშირებს მის გლიკოპროტეინის რეცეპტორს, ამ ცილის კატალიზური უჯრედშიდა ნაწილი (ფერმენტი ადენილატ ციკლაზა) აქტიურდება. ფერმენტი ასინთეზებს ციკლურ AMP-ს ATP-დან. ის უკვე ააქტიურებს ან თრგუნავს უჯრედული მეტაბოლიზმის სხვადასხვა ფერმენტებს.

ციტოპლაზმური მემბრანის რეცეპტორული ფუნქცია ასევე მოიცავს იმავე ტიპის მეზობელი უჯრედების ამოცნობას. ასეთი უჯრედები ერთმანეთთან მიმაგრებულია სხვადასხვა უჯრედშორისი კონტაქტით.

ქსოვილებში, უჯრედშორისი კონტაქტების დახმარებით, უჯრედებს შეუძლიათ ინფორმაციის გაცვლა ერთმანეთთან სპეციალურად სინთეზირებული დაბალი მოლეკულური წონის ნივთიერებების გამოყენებით. ასეთი ურთიერთქმედების ერთ-ერთი მაგალითია კონტაქტის დათრგუნვა, როდესაც უჯრედები წყვეტენ ზრდას ინფორმაციის მიღების შემდეგ, რომ თავისუფალი სივრცე ოკუპირებულია.

უჯრედშორისი კონტაქტები მარტივია (სხვადასხვა უჯრედების მემბრანები ერთმანეთის მიმდებარედ), ჩაკეტვა (ერთი უჯრედის მემბრანის მეორეში შეყვანა), დესმოსომები (როდესაც მემბრანები დაკავშირებულია განივი ბოჭკოების შეკვრით, რომლებიც შედიან ციტოპლაზმაში). გარდა ამისა, არსებობს შუამავლების (შუამავლების) გამო უჯრედშორისი კონტაქტების ვარიანტი - სინაფსები. მათში სიგნალი გადაეცემა არა მხოლოდ ქიმიურად, არამედ ელექტრულადაც. სინაფსები გადასცემენ სიგნალებს ნერვულ უჯრედებს შორის, ასევე ნერვიდან კუნთში.

იგი განვითარდა ისე, რომ მისი თითოეული სისტემის ფუნქცია იყო ამ სისტემის ორგანოებისა და ქსოვილების შემადგენელი უჯრედების ჯამის ფუნქციის შედეგი. სხეულის თითოეულ უჯრედს აქვს სტრუქტურებისა და მექანიზმების ნაკრები, რომელიც საშუალებას აძლევს მას განახორციელოს საკუთარი მეტაბოლიზმი და შეასრულოს საკუთარი ფუნქცია.

უჯრედი შეიცავსციტოპლაზმური ან ზედაპირული მემბრანა; ციტოპლაზმა, რომელსაც აქვს მთელი რიგი ორგანელები, ჩანართები, ციტოჩონჩხის ელემენტები; ბირთვი, რომელიც შეიცავს ბირთვულ გენომს. უჯრედის ორგანელები და ბირთვი ციტოპლაზმაში შემოიფარგლება შიდა გარსებით. უჯრედის თითოეული სტრუქტურა ასრულებს მასში თავის ფუნქციას და ყველა მათგანი ერთად აღებული უზრუნველყოფს უჯრედის სიცოცხლისუნარიანობას და მისი სპეციფიკური ფუნქციების შესრულებას.

ძირითადი როლი უჯრედულ ფუნქციებშიდა მათი რეგულირება მიეკუთვნება უჯრედის ციტოპლაზმურ მემბრანას.

ციტოპლაზმური მემბრანის სტრუქტურის ზოგადი პრინციპები

ყველა უჯრედის მემბრანას აქვს იგივე სტრუქტურული პრინციპი.(ნახ. 1), რომელიც ეფუძნება რთული ლიპიდების და მათ შემადგენელი ცილების ფიზიკურ-ქიმიურ თვისებებს. უჯრედის მემბრანები განლაგებულია წყალში და ფიზიკურ-ქიმიური ფენომენების გასაგებად, რომლებიც გავლენას ახდენენ მათ სტრუქტურულ ორგანიზაციაზე, სასარგებლოა ლიპიდური და ცილის მოლეკულების ურთიერთქმედების აღწერა წყლის მოლეკულებთან და ერთმანეთთან. ამ ურთიერთქმედების განხილვისას ასევე გამომდინარეობს უჯრედის მემბრანების მთელი რიგი თვისებები.

ცნობილია, რომ უჯრედის პლაზმური მემბრანა წარმოდგენილია რთული ლიპიდების ორმაგი ფენით, რომელიც ფარავს უჯრედის ზედაპირს მთელ სიგრძეზე. ლიპიდური ორშრის შესაქმნელად, მხოლოდ ის ლიპიდური მოლეკულები, რომლებსაც გააჩნიათ ამფიფილური (ამფიპათიური) თვისებები შეიძლება შეირჩეს ბუნებით და შევიდეს მის სტრუქტურაში. ფოსფოლიპიდების და ქოლესტერინის მოლეკულები აკმაყოფილებს ამ პირობებს. მათი თვისებები ისეთია, რომ მოლეკულის ერთ ნაწილს (გლიცერინი ფოსფოლიპიდებისთვის და ციკლოპენტანი ქოლესტერინისთვის) აქვს პოლარული (ჰიდროფილური) თვისებები, ხოლო მეორეს (ცხიმოვანი მჟავების რადიკალებს) აქვს არაპოლარული (ჰიდროფობიური) თვისებები.

ბრინჯი. 1. უჯრედის ციტოპლაზმური მემბრანის აგებულება.

თუ გარკვეული რაოდენობის ფოსფოლიპიდების და ქოლესტერინის მოლეკულები მოთავსებულია წყალში, ისინი სპონტანურად დაიწყებენ შეკრებას მოწესრიგებულ სტრუქტურებში და წარმოქმნიან დახურულ ბუშტებს. ლიპოსომები), რომელშიც ჩასმულია წყლის გარემოს ნაწილი და ზედაპირი დაფარულია უწყვეტი ორმაგი ფენით ( ორფენიანი) ფოსფოლიპიდების მოლეკულები და ქოლესტერინი. ფოსფოლიპიდების და ქოლესტერინის მოლეკულების სივრცითი განლაგების ბუნების განხილვისას ამ ორ შრეში, ცხადია, რომ ამ ნივთიერებების მოლეკულები განლაგებულია მათი ჰიდროფილური ნაწილებით გარე და შიდა წყლის სივრცეებისკენ, ხოლო ჰიდროფობიური - საპირისპირო მიმართულებით - ორ შრის შიგნით. .

რა იწვევს ამ ლიპიდების მოლეკულებს სპონტანურად ორშრიანი სტრუქტურების ფორმირებას წყალში, უჯრედის მემბრანის ორშრის სტრუქტურის მსგავსი? ამფიფილური ლიპიდური მოლეკულების სივრცითი განლაგება წყლიან გარემოში ნაკარნახევია თერმოდინამიკის ერთ-ერთი მოთხოვნით. ყველაზე სავარაუდო სივრცითი სტრუქტურა, რომელსაც ლიპიდური მოლეკულები წარმოიქმნება წყალში, იქნება სტრუქტურა მინიმალური თავისუფალი ენერგიით.

წყლის ლიპიდების სივრცით სტრუქტურაში თავისუფალი ენერგიის ასეთი მინიმალური რაოდენობა მიიღწევა, როდესაც მოლეკულების როგორც ჰიდროფილური, ასევე ჰიდროფობიური თვისებები რეალიზდება შესაბამისი ინტერმოლეკულური ბმების სახით.

წყალში რთული ამფიფილური ლიპიდური მოლეკულების ქცევის განხილვისას, ზოგიერთი უჯრედის მემბრანების თვისებები. ცნობილია, რომ თუ პლაზმური მემბრანა მექანიკურად დაზიანებულია(მაგალითად, გაახვრიტეთ იგი ელექტროდით ან ამოიღეთ ბირთვი პუნქციის საშუალებით და მოათავსეთ სხვა ბირთვი უჯრედში), შემდეგ მომენტში ლიპიდების და წყლის ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედების ძალების გამო. მემბრანა სპონტანურად აღადგენს მთლიანობას. ერთი და იგივე ძალების გავლენით შეიძლება დაკვირვება ორი მემბრანის ორ ფენის შერწყმა, როდესაც ისინი შედიან კონტაქტში(მაგ. ვეზიკულები და პრესინაფსური გარსები სინაფსებში). მემბრანების შერწყმის უნარი მათი უშუალო კონტაქტის დროს არის მემბრანის სტრუქტურის განახლების მექანიზმების ნაწილი, მემბრანის კომპონენტების ტრანსპორტირება ერთი უჯრედული სივრციდან მეორეში, აგრეთვე ენდო- და ეგზოციტოზის მექანიზმების ნაწილი.

ინტერმოლეკულური ბმების ენერგია ლიპიდურ ორ შრეშიძალიან დაბალია, შესაბამისად, იქმნება პირობები მემბრანაში ლიპიდური და ცილის მოლეკულების სწრაფი გადაადგილებისთვის და მემბრანის სტრუქტურის შეცვლისთვის, როდესაც მასზე მოქმედებს მექანიკური ძალები, წნევა, ტემპერატურა და სხვა ფაქტორები. მემბრანაში ორმაგი ლიპიდური ფენის არსებობა ქმნის დახურულ სივრცეს, იზოლირებს ციტოპლაზმას მიმდებარე წყლის გარემოდან და ქმნის დაბრკოლებას უჯრედის მემბრანის მეშვეობით წყლისა და მასში ხსნადი ნივთიერებების თავისუფალ გავლისთვის. ლიპიდური ორშრის სისქე დაახლოებით 5 ნმ-ია.

უჯრედის მემბრანები ასევე შეიცავს ცილებს. მათი მოლეკულები მოცულობითა და მასით 40-50-ჯერ აღემატება მემბრანის ლიპიდების მოლეკულებს. ცილების გამო მემბრანის სისქე 7-10 ნმ აღწევს. იმისდა მიუხედავად, რომ მემბრანების უმეტესობაში ცილების და ლიპიდების მთლიანი მასები თითქმის თანაბარია, მემბრანაში ცილის მოლეკულების რაოდენობა ათჯერ ნაკლებია, ვიდრე ლიპიდური მოლეკულების.

რა მოხდება, თუ ცილის მოლეკულა მოთავსდება ლიპოსომების ფოსფოლიპიდურ ორ შრეში, რომლის გარე და შიდა ზედაპირი პოლარულია, ხოლო ინტრალიპიდი არაპოლარული? ლიპიდების, ცილების და წყლის ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედების ძალების გავლენის ქვეშ მოხდება ისეთი სივრცითი სტრუქტურის ფორმირება, რომელშიც პეპტიდური ჯაჭვის არაპოლარული უბნები ლიპიდური ორშრის სიღრმეში დასახლდება. პოლარები დაიკავებენ პოზიციას ორშრის ერთ-ერთ ზედაპირზე და ასევე შეიძლება ჩაეფლონ ლიპოსომის გარე ან შიდა წყალში. ცილის მოლეკულების განლაგების ძალიან მსგავსი ბუნება ასევე ხდება უჯრედის მემბრანების ლიპიდურ ორ შრეში (ნახ. 1).

როგორც წესი, ცილის მოლეკულები ლოკალიზებულია მემბრანაში ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად. ლიპიდური მოლეკულების ნახშირწყალბადის რადიკალებსა და ცილის მოლეკულის არაპოლარულ რეგიონებს შორის ჰიდროფობიური ურთიერთქმედების ძალზე სუსტი ძალები (ლიპიდ-ლიპიდ, ლიპიდ-პროტეინის ურთიერთქმედება), რომლებიც წარმოიქმნება ლიპიდური ორშრის არაპოლარული ნაწილის დროს, ხელს არ უშლის თერმული დიფუზიის პროცესებს. ეს მოლეკულები ორშრიანი სტრუქტურაში.

როდესაც უჯრედის მემბრანების სტრუქტურა შეისწავლეს დახვეწილი კვლევის მეთოდების გამოყენებით, აღმოჩნდა, რომ ის ძალიან ჰგავს იმას, რაც სპონტანურად წარმოიქმნება წყლის გარემოში ფოსფოლიპიდების, ქოლესტერინის და ცილების მიერ. 1972 წელს სინგერმა და ნიკოლსმა შემოგვთავაზეს უჯრედის მემბრანის სტრუქტურის სითხე-მოზაიკური მოდელი და ჩამოაყალიბეს მისი ძირითადი პრინციპები.

ამ მოდელის მიხედვით, ყველა უჯრედის მემბრანის სტრუქტურული საფუძველი არის ფოსფოლიპიდების, ქოლესტერინის, გლიკოლიპიდების ამფიპათიური მოლეკულების თხევადი უწყვეტი ორმაგი ფენა, რომლებიც სპონტანურად ქმნიან მას წყლის გარემოში. ლიპიდურ ორ შრეში ცილის მოლეკულები განლაგებულია ასიმეტრიულად, რომლებიც ასრულებენ სპეციფიკურ რეცეპტორულ, ფერმენტულ და სატრანსპორტო ფუნქციებს. ცილების და ლიპიდების მოლეკულები მოძრავია და შეუძლიათ შეასრულონ ბრუნვითი მოძრაობები, დიფუზური ორშრის სიბრტყეში. ცილის მოლეკულებს შეუძლიათ შეცვალონ თავიანთი სივრცითი სტრუქტურა (კონფორმაცია), გადაადგილდნენ და შეცვალონ თავიანთი პოზიცია მემბრანის ლიპიდურ ორ ფენაში, ჩავარდნენ სხვადასხვა სიღრმეში ან მიცურავდნენ მის ზედაპირზე. მემბრანის ლიპიდური ორშრის სტრუქტურა ჰეტეროგენულია. მას აქვს უბნები (დომენები) სახელწოდებით „რაფტები“, რომლებიც გამდიდრებულია სფინგოლიპიდებითა და ქოლესტერინით. "რაფტები" ფაზური მდგომარეობით განსხვავდება მემბრანის დანარჩენი მდგომარეობიდან, რომელშიც ისინი მდებარეობს. მემბრანების სტრუქტურული მახასიათებლები დამოკიდებულია მათ ფუნქციონირებაზე და ფუნქციურ მდგომარეობაზე.

უჯრედული მემბრანების შემადგენლობის შესწავლამ დაადასტურა, რომ მათი ძირითადი კომპონენტებია ლიპიდები, რომლებიც შეადგენენ პლაზმური მემბრანის მასის დაახლოებით 50%-ს. მემბრანის მასის დაახლოებით 40-48% შეადგენს ცილებს და 2-10% ნახშირწყლებს. ნახშირწყლების ნარჩენები ან ინკორპორირებულია ცილებში, წარმოქმნის გლიკოპროტეინებს, ან ლიპიდებს, რომლებიც წარმოქმნიან გლიკოლიპიდებს. ფოსფოლიპიდები პლაზმური მემბრანების ძირითადი სტრუქტურული ლიპიდებია და შეადგენენ მათი მასის 30-50%-ს.

გლიკოლიპიდის მოლეკულების ნახშირწყლების ნარჩენები ჩვეულებრივ განლაგებულია მემბრანის გარე ზედაპირზე და ჩაეფლო წყალში. ისინი მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ უჯრედშორისი, უჯრედ-მატრიქსის ურთიერთქმედებებში და იმუნური სისტემის უჯრედების მიერ ანტიგენების ამოცნობაში. ქოლესტერინის მოლეკულები, რომლებიც ჩართულია ფოსფოლიპიდურ ორ შრეში, ხელს უწყობს ფოსფოლიპიდების ცხიმოვანი მჟავების ჯაჭვების მოწესრიგებულ მოწყობას და მათ თხევად კრისტალურ მდგომარეობას. ფოსფოლიპიდების ცხიმოვანი მჟავების აცილის რადიკალების მაღალი კონფორმაციული მობილურობის არსებობის გამო, ისინი ქმნიან ლიპიდური ორშრის საკმაოდ ფხვიერ შეფუთვას და მასში შეიძლება წარმოიქმნას სტრუქტურული დეფექტები.

პროტეინის მოლეკულებს შეუძლიათ შეაღწიონ მთელ მემბრანაში ისე, რომ მათი ბოლო სექციები სცილდება მის განივი საზღვრებს. ასეთ ცილებს ე.წ ტრანსმემბრანული, ან განუყოფელი. მემბრანები ასევე შეიცავს ცილებს, რომლებიც მხოლოდ ნაწილობრივ არის ჩაძირული მემბრანაში ან განლაგებულია მის ზედაპირზე.

ბევრი მემბრანების სპეციფიკური ფუნქციებიგანისაზღვრება ცილის მოლეკულებით, რისთვისაც ლიპიდური მატრიცა არის პირდაპირი მიკროგარემო და ცილის მოლეკულების ფუნქციების განხორციელება დამოკიდებულია მის თვისებებზე. მემბრანის ცილების უმნიშვნელოვანეს ფუნქციებს შორის შეიძლება გამოვყოთ შემდეგი: რეცეპტორი - აკავშირებს ისეთ სიგნალის მოლეკულებს, როგორიცაა ნეიროტრანსმიტერები, ჰორმონები, ინგერლეუკინი, ზრდის ფაქტორები და სიგნალის გადაცემა უჯრედის პოსტრეცეპტორულ სტრუქტურებზე; ფერმენტული - უჯრედშიდა რეაქციების კატალიზირება; სტრუქტურული - მონაწილეობა თავად მემბრანის სტრუქტურის ფორმირებაში; ტრანსპორტი - ნივთიერებების გადატანა მემბრანებით; არხის ფორმირება - იონური და წყლის არხების წარმოქმნა. პროტეინები, ნახშირწყლებთან ერთად, მონაწილეობენ ადჰეზიურ-დამაგრების განხორციელებაში, იმუნური რეაქციების დროს უჯრედების წებოვნებაში, აერთიანებენ უჯრედებს ფენებად და ქსოვილებად და უზრუნველყოფენ უჯრედების ურთიერთქმედებას უჯრედგარე მატრიქსთან.

მემბრანის ცილების (რეცეპტორები, ფერმენტები, მატარებლები) ფუნქციური აქტივობა განისაზღვრება მათი სივრცითი სტრუქტურის (კონფორმაციის) ადვილად შესაცვლელად სასიგნალო მოლეკულებთან ურთიერთობისას, ფიზიკური ფაქტორების მოქმედების ან მიკროგარემოს თვისებების შეცვლისას. ცილების სტრუქტურაში ამ კონფორმაციული ცვლილებების განსახორციელებლად საჭირო ენერგია დამოკიდებულია როგორც პეპტიდური ჯაჭვის ცალკეულ მონაკვეთებს შორის ურთიერთქმედების ინტრამოლეკულურ ძალებზე, ასევე მემბრანის ლიპიდების სითხის ხარისხზე (მიკროსისკოზულობა) უშუალოდ ცილის გარშემო.

ნახშირწყლები გლიკოლიპიდების და გლიკოპროტეინების სახით შეადგენენ მემბრანის მასის მხოლოდ 2-10%-ს; მათი რაოდენობა სხვადასხვა უჯრედებში ცვალებადია. მათი წყალობით ტარდება უჯრედშორისი ურთიერთქმედების ზოგიერთი ტიპი, ისინი მონაწილეობენ უჯრედის მიერ უცხო ანტიგენების ამოცნობაში და ცილებთან ერთად ქმნიან საკუთარი უჯრედის ზედაპირული მემბრანის ერთგვარ ანტიგენურ სტრუქტურას. ასეთი ანტიგენებით, უჯრედები ცნობენ ერთმანეთს, ერთიანდებიან ქსოვილში და ჩერდებიან მოკლე დროში, რათა გადასცენ სიგნალის მოლეკულები ერთმანეთს.

მემბრანაში შემავალი ნივთიერებების ურთიერთქმედების დაბალი ენერგიისა და მათი განლაგების შედარებითი მოწესრიგების გამო, უჯრედის მემბრანა იძენს უამრავ თვისებასა და ფუნქციას, რომელიც არ შეიძლება შემცირდეს მასში შემავალი ნივთიერებების თვისებების მარტივ ჯამამდე. მემბრანაზე უმნიშვნელო ზემოქმედებამ, ცილებისა და ლიპიდების ინტერმოლეკულური ბმების ენერგიასთან შედარებით, შეიძლება გამოიწვიოს ცილის მოლეკულების კონფორმაციის ცვლილება, იონური არხების გამტარიანობა, მემბრანული რეცეპტორების თვისებების ცვლილება და სხვა მრავალი ფუნქცია. მემბრანა და თავად უჯრედი. პლაზმური მემბრანის სტრუქტურული კომპონენტების მაღალ მგრძნობელობას გადამწყვეტი მნიშვნელობა აქვს უჯრედის მიერ საინფორმაციო სიგნალების აღქმაში და მათ უჯრედულ პასუხებად გარდაქმნაში.

უჯრედის ციტოპლაზმური მემბრანის ფუნქციები

ციტოპლაზმური მემბრანა ასრულებს ბევრ ფუნქციას, რომელიც უზრუნველყოფს უჯრედის სასიცოცხლო საჭიროებებს.და, კერძოდ, უჯრედის მიერ საინფორმაციო სიგნალების აღქმისა და გადაცემისთვის აუცილებელი რიგი ფუნქციები.

პლაზმური მემბრანის ყველაზე მნიშვნელოვან ფუნქციებს შორისაა:

• უჯრედის დელიმიტაცია გარემოდან, ფორმის, მოცულობის და მნიშვნელოვანი განსხვავებების შენარჩუნებით უჯრედულ შინაარსსა და უჯრედგარე სივრცეს შორის;
• ნივთიერებების უჯრედში და გარეთ გადატანა სელექციური გამტარიანობის, აქტიური და ტრანსპორტის სხვა რეჟიმების თვისებების საფუძველზე;
• ტრანსმემბრანული ელექტრული პოტენციალის სხვაობის შენარჩუნება (მემბრანის პოლარიზაცია) დასვენების დროს, მისი ცვლილება უჯრედზე სხვადასხვა გავლენის ქვეშ, აგზნების წარმოქმნა და გამტარობა;
• მონაწილეობა ფიზიკური ხასიათის სიგნალების, სიგნალის მოლეკულების გამოვლენაში (მიღებაში) სენსორული ან მოლეკულური რეცეპტორების წარმოქმნისა და უჯრედში სიგნალების გადაცემის გამო;
• უჯრედშორისი კონტაქტების წარმოქმნა (მჭიდრო, უფსკრული და დესმოსომური კონტაქტი) წარმოქმნილი ქსოვილების შემადგენლობაში ან სხვადასხვა ქსოვილის უჯრედების ადჰეზიის დროს;
• ჰიდროფობიური მიკროგარემოს შექმნა მემბრანასთან დაკავშირებული ფერმენტების აქტივობის გამოვლინებისთვის;
• უჯრედის იმუნური სპეციფიკის უზრუნველყოფა მემბრანის სტრუქტურაში ცილოვანი ან გლიკოპროტეინის ბუნების ანტიგენების არსებობის გამო. იმუნური სპეციფიკა მნიშვნელოვანია, როდესაც უჯრედები გაერთიანდება ქსოვილში და ურთიერთქმედებენ სხეულის იმუნურ სათვალთვალო უჯრედებთან.

უჯრედული მემბრანების ფუნქციების ზემოაღნიშნული ჩამონათვალი მიუთითებს იმაზე, რომ ისინი მონაწილეობენ არა მხოლოდ უჯრედული ფუნქციების განხორციელებაში, არამედ ორგანოების, ქსოვილების და მთელი ორგანიზმის სასიცოცხლო აქტივობის ძირითად პროცესებში. მემბრანული სტრუქტურების მიერ მოწოდებული რიგი ფენომენებისა და პროცესების ცოდნის გარეშე შეუძლებელია გარკვეული დიაგნოსტიკური პროცედურების და თერაპიული ღონისძიებების გაგება და შეგნებულად განხორციელება. მაგალითად, მრავალი სამკურნალო ნივთიერების სწორი გამოყენებისთვის აუცილებელია ვიცოდეთ, რამდენად აღწევს თითოეული მათგანი უჯრედის მემბრანების მეშვეობით სისხლიდან ქსოვილოვან სითხეში და უჯრედებში.