უჯრედის მემბრანა, რომელსაც ასევე უწოდებენ პლაზმალემას, ციტოლემას ან პლაზმურ მემბრანას, არის მოლეკულური სტრუქტურა, რომელიც ბუნებით ელასტიურია და შედგება სხვადასხვა ცილებისა და ლიპიდებისგან. იგი გამოყოფს ნებისმიერი უჯრედის შიგთავსს გარე გარემოსგან, რითაც არეგულირებს მის დამცავ თვისებებს და ასევე უზრუნველყოფს გაცვლას გარე გარემოსა და უჯრედის უშუალოდ შიდა შინაარსს შორის.

პლაზმური მემბრანა

პლაზმალემა არის სეპტიუმი, რომელიც მდებარეობს შიგნით, გარსის პირდაპირ. ის უჯრედს ყოფს გარკვეულ ნაწილებად, რომლებიც მიმართულია განყოფილებების ან ორგანელებისკენ. ისინი შეიცავენ სპეციალიზებულ გარემო პირობებს. უჯრედის კედელი მთლიანად ფარავს უჯრედის მთელ მემბრანას. ის მოლეკულების ორმაგი ფენას ჰგავს.

Ძირითადი ინფორმაცია

პლაზმალემის შემადგენლობა არის ფოსფოლიპიდები ან, როგორც მათ ასევე უწოდებენ, რთული ლიპიდები. ფოსფოლიპიდებს რამდენიმე ნაწილი აქვთ: კუდი და თავი. ექსპერტები უწოდებენ ჰიდროფობიურ და ჰიდროფილურ ნაწილებს: დამოკიდებულია ცხოველური ან მცენარის უჯრედის სტრუქტურაზე. სექციები, რომლებსაც თავი ეწოდება, უჯრედის შიგნითაა, ხოლო კუდები გარეთ. პლაზმალემები სტრუქტურულად უცვლელი და ძალიან მსგავსია სხვადასხვა ორგანიზმში; ყველაზე გავრცელებული გამონაკლისი შეიძლება იყოს არქეა, რომელშიც ტიხრები შედგება სხვადასხვა ალკოჰოლისა და გლიცერინისაგან.

პლაზმური სისქე დაახლოებით 10 ნმ.

არის ტიხრები, რომლებიც არის გარსის მიმდებარე ნაწილის გარედან ან გარეთ - მათ ზედაპირულს უწოდებენ. ცილის ზოგიერთი ტიპი შეიძლება იყოს ერთგვარი კონტაქტის წერტილი უჯრედის მემბრანისა და გარსისთვის. უჯრედის შიგნით არის ციტოჩონჩხი და გარე კედელი. ინტეგრალური პროტეინის გარკვეული ტიპები შეიძლება გამოყენებულ იქნას არხებად იონის სატრანსპორტო რეცეპტორებში (ნერვის დაბოლოებების პარალელურად).

თუ იყენებთ ელექტრონულ მიკროსკოპს, შეგიძლიათ მიიღოთ მონაცემები, რომლებზედაც შეგიძლიათ ააწყოთ უჯრედის ყველა ნაწილის სტრუქტურის დიაგრამა, ასევე ძირითადი კომპონენტები და გარსები. ზედა აპარატი შედგება სამი ქვესისტემისგან:

• კომპლექსური სუპრამემბრანული ჩართვა;
• ციტოპლაზმის საყრდენ-მამოძრავებელი აპარატი, რომელსაც ექნება სუბმემბრანული ნაწილი.

ეს აპარატი შეიძლება მიეკუთვნებოდეს უჯრედის ციტოჩონჩხს. ციტოპლაზმას ორგანელებითა და ბირთვით ეწოდება ბირთვული აპარატი. ციტოპლაზმური ან, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, პლაზმური უჯრედის მემბრანა მდებარეობს უჯრედის მემბრანის ქვეშ.

სიტყვა "მემბრანა" მომდინარეობს ლათინური სიტყვიდან membrum, რომელიც შეიძლება ითარგმნოს როგორც "კანი" ან "ჭურვი". ტერმინი შემოთავაზებული იქნა 200 წელზე მეტი ხნის წინ და უფრო ხშირად ეძახდნენ უჯრედის კიდეებს, მაგრამ იმ პერიოდში, როდესაც დაიწყო სხვადასხვა ელექტრონული აღჭურვილობის გამოყენება, დადგინდა, რომ პლაზმური ციტოლემები ქმნიან მემბრანის ბევრ სხვადასხვა ელემენტს.

ელემენტები ყველაზე ხშირად სტრუქტურულია, როგორიცაა:

• მიტოქონდრია;
• ლიზოსომები;
• პლასტიდები;
• ტიხრები.

ერთ-ერთი პირველი ჰიპოთეზა პლაზმალემის მოლეკულურ შემადგენლობასთან დაკავშირებით წამოაყენა 1940 წელს დიდი ბრიტანეთის სამეცნიერო ინსტიტუტმა. უკვე 1960 წელს უილიამ რობერტსმა შესთავაზა მსოფლიოს ჰიპოთეზა "ელემენტარული გარსის შესახებ". მან ივარაუდა, რომ ყველა უჯრედის პლაზმური მემბრანა შედგება გარკვეული ნაწილებისგან, ფაქტობრივად, ისინი იქმნება ორგანიზმების ყველა სამეფოს ზოგადი პრინციპის მიხედვით.

XX საუკუნის სამოცდაათიანი წლების დასაწყისში აღმოაჩინეს უამრავი მონაცემი, რის საფუძველზეც 1972 წელს ავსტრალიელმა მეცნიერებმა შემოგვთავაზეს უჯრედის სტრუქტურის ახალი მოზაიკა-თხევადი მოდელი.

პლაზმური მემბრანის სტრუქტურა

1972 წლის მოდელი საყოველთაოდ აღიარებულია დღემდე. ანუ თანამედროვე მეცნიერებაში ჭურვით მომუშავე სხვადასხვა მეცნიერი ეყრდნობა თეორიულ ნაშრომს „თხევად-მოზაიკის მოდელის ბიოლოგიური მემბრანის სტრუქტურა“.

ცილის მოლეკულები ასოცირდება ლიპიდურ ორშრთან და აღწევენ მთელ მემბრანას მთლიანად - ინტეგრალურ პროტეინებს (ერთ-ერთი საერთო სახელია ტრანსმემბრანული ცილები).

შემადგენლობაში შემავალი ჭურვი შეიცავს სხვადასხვა ნახშირწყლების კომპონენტებს, რომლებიც გამოიყურება პოლისაქარიდის ან საქარიდული ჯაჭვის მსგავსი. ჯაჭვი, თავის მხრივ, დაკავშირებული იქნება ლიპიდებითა და ცილებით. ცილის მოლეკულებით დაკავშირებულ ჯაჭვებს გლიკოპროტეინებს უწოდებენ, ხოლო ლიპიდურ მოლეკულებს გლიკოზიდებს. ნახშირწყლები განლაგებულია მემბრანის გარე მხარეს და მოქმედებენ როგორც რეცეპტორები ცხოველურ უჯრედებში.

გლიკოპროტეინი - წარმოადგენს სუპრამემბრანული ფუნქციების კომპლექსს. მას ასევე უწოდებენ გლიკოკალიქსს (ბერძნული სიტყვებიდან glik და kalyx, რაც ნიშნავს "ტკბილს" და "თასს"). კომპლექსი ხელს უწყობს უჯრედების ადჰეზიას.

პლაზმური მემბრანის ფუნქციები

ბარიერი

ეხმარება უჯრედის მასის შიდა კომპონენტების გამოყოფას იმ ნივთიერებებისგან, რომლებიც გარეთ არიან. იცავს ორგანიზმს სხვადასხვა ნივთიერებების შეღწევისგან, რომლებიც მისთვის უცხო იქნება და ხელს უწყობს უჯრედშიდა ბალანსის შენარჩუნებას.

ტრანსპორტი

უჯრედს აქვს საკუთარი „პასიური ტრანსპორტი“ და იყენებს მას ენერგიის მოხმარების შესამცირებლად. სატრანსპორტო ფუნქცია მუშაობს შემდეგ პროცესებში:

• ენდოციტოზი;
• ეგზოციტოზი;
• ნატრიუმის და კალიუმის მეტაბოლიზმი.

მემბრანის გარე მხარეს არის რეცეპტორი, რომლის ადგილზე ხდება ჰორმონების და სხვადასხვა მარეგულირებელი მოლეკულების შერევა.

პასიური ტრანსპორტიპროცესი, რომლის დროსაც ნივთიერება გადის მემბრანაში ენერგიის დახარჯვის გარეშე. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ნივთიერება მიეწოდება უჯრედის მაღალი კონცენტრაციის უბნიდან იმ მხარეს, სადაც კონცენტრაცია დაბალი იქნება.

არსებობს ორი ტიპი:

• მარტივი დიფუზია- თანდაყოლილია H2O, CO2 და O2 მცირე ნეიტრალური მოლეკულების და ზოგიერთი ჰიდროფობიური ორგანული ნივთიერებების დაბალი მოლეკულური წონის მქონე და, შესაბამისად, მემბრანის ფოსფოლიპიდებში უპრობლემოდ გადის. ამ მოლეკულებს შეუძლიათ შეაღწიონ მემბრანაში მანამ, სანამ კონცენტრაციის გრადიენტი არ იქნება სტაბილური და უცვლელი.
• გაადვილებული დიფუზია- დამახასიათებელია ჰიდროფილური ტიპის სხვადასხვა მოლეკულებისთვის. მათ ასევე შეუძლიათ მემბრანაში გავლა კონცენტრაციის გრადიენტის შემდეგ. თუმცა, პროცესი განხორციელდება სხვადასხვა ცილების დახმარებით, რომლებიც მემბრანაში იონური ნაერთების სპეციფიკურ არხებს წარმოქმნიან.

აქტიური ტრანსპორტი- ეს არის სხვადასხვა კომპონენტის მოძრაობა მემბრანის კედელში, გრადიენტისგან განსხვავებით. ასეთი გადაცემა უჯრედში ენერგიის რესურსების მნიშვნელოვან ხარჯვას მოითხოვს. ყველაზე ხშირად, ეს არის აქტიური ტრანსპორტი, რომელიც არის ენერგიის მოხმარების მთავარი წყარო.

რამდენიმე ჯიშიააქტიური ტრანსპორტი გადამზიდავი ცილების მონაწილეობით:

• ნატრიუმ-კალიუმის ტუმბო.უჯრედის მიერ საჭირო მინერალებისა და კვალი ელემენტების მიღება.
• ენდოციტოზი- პროცესი, რომლის დროსაც უჯრედი იჭერს მყარ ნაწილაკებს (ფაგოციტოზი) ან ნებისმიერი სითხის სხვადასხვა წვეთებს (პინოციტოზი).
• ეგზოციტოზი- პროცესი, რომლითაც გარკვეული ნაწილაკები გამოიყოფა უჯრედიდან გარე გარემოში. პროცესი ენდოციტოზის საპირწონეა.

ტერმინი "ენდოციტოზი" მომდინარეობს ბერძნული სიტყვებიდან "enda" (შიგნიდან) და "ketosis" (თასი, ჭურჭელი). პროცესი ახასიათებს უჯრედის მიერ გარე შემადგენლობის დაჭერას და ხორციელდება მემბრანული ვეზიკულების წარმოების დროს. ეს ტერმინი შემოგვთავაზა 1965 წელს ბელგიელმა ციტოლოგიის პროფესორმა კრისტიან ბეილსმა, რომელიც სწავლობდა ძუძუმწოვრების უჯრედების მიერ სხვადასხვა ნივთიერებების შეწოვას, ასევე ფაგოციტოზს და პინოციტოზს.

ფაგოციტოზი

ხდება მაშინ, როდესაც უჯრედი იჭერს გარკვეულ მყარ ნაწილაკებს ან ცოცხალ უჯრედებს. და პინოციტოზი არის პროცესი, რომლის დროსაც თხევადი წვეთები იჭერს უჯრედს. ფაგოციტოზი (ბერძნული სიტყვებიდან "მჭამელი" და "მიმღები") არის პროცესი, რომლის დროსაც ხდება ველური ბუნების ძალიან მცირე ობიექტების დაჭერა და მოხმარება, ისევე როგორც სხვადასხვა უჯრედული ორგანიზმების მყარი ნაწილები.

პროცესის აღმოჩენა ეკუთვნის ფიზიოლოგს რუსეთიდან - ვიაჩესლავ ივანოვიჩ მეჩნიკოვს, რომელმაც უშუალოდ განსაზღვრა პროცესი, ხოლო მან ჩაატარა სხვადასხვა ტესტები ვარსკვლავური თევზით და პაწაწინა დაფნიით.

ერთუჯრედული ჰეტეროტროფული ორგანიზმების კვება ეფუძნება მათ უნარს მონელების და დაჭერის სხვადასხვა ნაწილაკების.

მეჩნიკოვმა აღწერა ამეების მიერ ბაქტერიების შთანთქმის ალგორითმი და ფაგოციტოზის ზოგადი პრინციპი:

• ადჰეზია - ბაქტერიების გადაბმა უჯრედულ მემბრანაზე;
• აბსორბცია;
• ვეზიკულის ფორმირება ბაქტერიული უჯრედით;
• ბუშტის ბუშტუკი.

აქედან გამომდინარე, ფაგოციტოზის პროცესი შედგება შემდეგი ეტაპებისაგან:

1. აბსორბირებული ნაწილაკი მიმაგრებულია მემბრანაზე.
2. შთანთქმის ნაწილაკს გარს აკრავს.
3. მემბრანული ვეზიკულის (ფაგოსომის) წარმოქმნა.
4. მემბრანული ვეზიკულის (ფაგოსომა) გამოყოფა უჯრედის შიგნით.
5. ფაგოსომისა და ლიზოსომების ასოციაცია (მონელება), ასევე ნაწილაკების შიდა მოძრაობა.

შეიძლება შეინიშნოს სრული ან ნაწილობრივი მონელება.

ნაწილობრივი მონელების შემთხვევაში ყველაზე ხშირად წარმოიქმნება ნარჩენი სხეული, რომელიც გარკვეული დროის განმავლობაში დარჩება უჯრედის შიგნით. ის ნარჩენები, რომლებიც არ შეიწოვება, ამოღებულია (ევაკუირებული) უჯრედიდან ეგზოციტოზის გზით. ევოლუციის მსვლელობისას, ეს ფაგოციტური მიდრეკილების ფუნქცია თანდათან გამოეყო და გადავიდა სხვადასხვა უჯრედულიდან სპეციალიზებულ უჯრედებზე (როგორიცაა საჭმლის მომნელებელი კოელენტერატებში და ღრუბლებში), შემდეგ კი ძუძუმწოვრებისა და ადამიანების სპეციალურ უჯრედებში.

სისხლში ლიმფოციტები და ლეიკოციტები მიდრეკილია ფაგოციტოზისკენ. თავად ფაგოციტოზის პროცესი მოითხოვს ენერგიის დიდ ხარჯვას და უშუალოდ არის შერწყმული გარე უჯრედის მემბრანისა და ლიზოსომის აქტივობასთან, რომელიც შეიცავს საჭმლის მომნელებელ ფერმენტებს.

პინოციტოზი

პინოციტოზი არის უჯრედის ზედაპირის მიერ სითხის დაჭერა, რომელშიც სხვადასხვა ნივთიერებებია განთავსებული. პინოციტოზის ფენომენის აღმოჩენა მეცნიერ ფიცჯერალდ ლუისს ეკუთვნის.. ეს მოვლენა მოხდა 1932 წელს.

პინოციტოზი არის ერთ-ერთი მთავარი მექანიზმი, რომლითაც მაკრომოლეკულური ნაერთები შედიან უჯრედში, მაგალითად, სხვადასხვა გლიკოპროტეინები ან ხსნადი ცილები. პინოციტოზური აქტივობა, თავის მხრივ, შეუძლებელია უჯრედის ფიზიოლოგიური მდგომარეობის გარეშე და დამოკიდებულია მის შემადგენლობასა და გარემოს შემადგენლობაზე. ჩვენ შეგვიძლია დავაკვირდეთ ყველაზე აქტიურ პინოციტოზს ამებაში.

ადამიანებში პინოციტოზი შეინიშნება ნაწლავის უჯრედებში, სისხლძარღვებში, თირკმლის მილაკებში და ასევე მზარდ კვერცხუჯრედებში. პინოციტოზის პროცესის გამოსახვის მიზნით, რომელიც განხორციელდება ადამიანის ლეიკოციტების დახმარებით, შეიძლება მოხდეს პლაზმური მემბრანის პროტრუზია. ამ შემთხვევაში, ნაწილები იქნება მაქმანები და გამოყოფილი. პინოციტოზის პროცესი მოითხოვს ენერგიის ხარჯვას.

ეტაპები პინოციტოზის პროცესში:

1. გარე უჯრედულ პლაზმალემაზე ჩნდება თხელი გამონაზარდები, რომლებიც გარს აკრავს სითხის წვეთებს.
2. გარე გარსის ეს მონაკვეთი უფრო თხელი ხდება.
3. მემბრანული ვეზიკულის ფორმირება.
4. კედელი იშლება (ჩავარდა).
5. ვეზიკულა მოძრაობს ციტოპლაზმაში და შეუძლია შერწყმა სხვადასხვა ვეზიკულებთან და ორგანელებთან.

ეგზოციტოზი

ტერმინი მომდინარეობს ბერძნული სიტყვებიდან "exo" - გარეგანი, გარეგანი და "cytosis" - ჭურჭელი, თასი. პროცესი შედგება უჯრედული ნაწილის მიერ გარკვეული ნაწილაკების გათავისუფლებაში გარე გარემოში. ეგზოციტოზის პროცესი პინოციტოზის საპირისპიროა.

ეკოციტოზის პროცესში უჯრედშიდა სითხის ბუშტები ტოვებს უჯრედს და გადადის უჯრედის გარე მემბრანაში. ვეზიკულების შიგნით არსებული შიგთავსი შეიძლება გათავისუფლდეს გარედან და უჯრედის მემბრანა ერწყმის ვეზიკულების გარსს. ამრიგად, მაკრომოლეკულური ნაერთების უმეტესობა ამ გზით წარმოიქმნება.

ეგზოციტოზი ასრულებს რამდენიმე დავალებას:

• მოლეკულების მიწოდება გარე უჯრედის მემბრანაში;
• უჯრედში ნივთიერებების ტრანსპორტირება, რომლებიც საჭირო იქნება ზრდისთვის და მემბრანის ფართობის გაზრდისთვის, მაგალითად, გარკვეული ცილები ან ფოსფოლიპიდები;
• სხვადასხვა ნაწილების გათავისუფლება ან შეერთება;
• მავნე და ტოქსიკური პროდუქტების გამოყოფა, რომლებიც ჩნდება მეტაბოლიზმის დროს, მაგალითად, მარილმჟავა, რომელიც გამოიყოფა კუჭის ლორწოვანი გარსის უჯრედებით;
• პეპსინოგენის ტრანსპორტირება, ასევე სასიგნალო მოლეკულები, ჰორმონები ან ნეიროტრანსმიტერები.

ბიოლოგიური მემბრანების სპეციფიკური ფუნქციები:

• იმპულსის წარმოქმნა, რომელიც ჩნდება ნერვის დონეზე, ნეირონის მემბრანის შიგნით;
• ენდოპლაზმური ბადის უხეში და გლუვი ქსელის პოლიპეპტიდების, აგრეთვე ლიპიდების და ნახშირწყლების სინთეზი;
• სინათლის ენერგიის ცვლილება და მისი გადაქცევა ქიმიურ ენერგიად.

ვიდეო

ჩვენი ვიდეოდან ბევრ საინტერესო და სასარგებლო რამეს შეიტყობთ უჯრედის აგებულების შესახებ.

ციტოპლაზმა- უჯრედის სავალდებულო ნაწილი, რომელიც ჩასმულია პლაზმურ მემბრანასა და ბირთვს შორის; იგი იყოფა ჰიალოპლაზმად (ციტოპლაზმის მთავარი ნივთიერება), ორგანელებად (ციტოპლაზმის მუდმივი კომპონენტები) და ინკლუზიებად (ციტოპლაზმის დროებითი კომპონენტები). ციტოპლაზმის ქიმიური შემადგენლობა: საფუძველია წყალი (ციტოპლაზმის მთლიანი მასის 60-90%), სხვადასხვა ორგანული და არაორგანული ნაერთები. ციტოპლაზმა ტუტეა. ევკარიოტული უჯრედის ციტოპლაზმის დამახასიათებელი თვისებაა მუდმივი მოძრაობა ( ციკლოზი). იგი აღმოჩენილია ძირითადად უჯრედის ორგანელების მოძრაობით, როგორიცაა ქლოროპლასტები. თუ ციტოპლაზმის მოძრაობა შეჩერდება, უჯრედი კვდება, რადგან მხოლოდ მუდმივ მოძრაობაში ყოფნისას შეუძლია მისი ფუნქციების შესრულება.

ჰიალოპლაზმა ( ციტოზოლი) არის უფერო, ლორწოვანი, სქელი და გამჭვირვალე კოლოიდური ხსნარი. სწორედ მასში მიმდინარეობს ყველა მეტაბოლური პროცესი, ის უზრუნველყოფს ბირთვისა და ყველა ორგანელის ურთიერთკავშირს. ჰიალოპლაზმაში თხევადი ნაწილის ან დიდი მოლეკულების უპირატესობიდან გამომდინარე, განასხვავებენ ჰიალოპლაზმის ორ ფორმას: სოლ- უფრო თხევადი ჰიალოპლაზმა და ლარი- უფრო მკვრივი ჰიალოპლაზმა. მათ შორის შესაძლებელია ორმხრივი გადასვლები: ლარი იქცევა სოლად და პირიქით.

ციტოპლაზმის ფუნქციები:

1. უჯრედის ყველა კომპონენტის ინტეგრაცია ერთ სისტემაში,
2. გარემო მრავალი ბიოქიმიური და ფიზიოლოგიური პროცესის გასატარებლად,
3. გარემო ორგანელების არსებობისა და ფუნქციონირებისთვის.

უჯრედის კედლები

უჯრედის კედლებიშეზღუდოს ევკარიოტული უჯრედები. თითოეულ უჯრედულ მემბრანაში შეიძლება გამოიყოს მინიმუმ ორი ფენა. შიდა ფენა ციტოპლაზმის მიმდებარეა და წარმოდგენილია პლაზმური მემბრანა(სინონიმები - პლაზმალემა, უჯრედის მემბრანა, ციტოპლაზმური მემბრანა), რომელზედაც წარმოიქმნება გარე შრე. ცხოველურ უჯრედში ის თხელია და ე.წ გლიკოკალიქსი(წარმოიქმნება გლიკოპროტეინების, გლიკოლიპიდების, ლიპოპროტეინების მიერ), მცენარეულ უჯრედში - სქელი, ე.წ. უჯრედის კედელი(წარმოქმნის ცელულოზას).

ყველა ბიოლოგიურ მემბრანას აქვს საერთო სტრუქტურული მახასიათებლები და თვისებები. ამჟამად საყოველთაოდ მიღებული მემბრანის სტრუქტურის თხევადი მოზაიკის მოდელი. მემბრანის საფუძველია ლიპიდური ორშრე, რომელიც წარმოიქმნება ძირითადად ფოსფოლიპიდებით. ფოსფოლიპიდები არის ტრიგლიცერიდები, რომლებშიც ერთი ცხიმოვანი მჟავის ნარჩენი ჩანაცვლებულია ფოსფორის მჟავას ნარჩენებით; მოლეკულის იმ მონაკვეთს, რომელშიც ფოსფორის მჟავას ნარჩენი მდებარეობს, ჰიდროფილური თავი ეწოდება, ნაწილებს, რომლებშიც ცხიმოვანი მჟავების ნარჩენებია განლაგებული, ჰიდროფობიური კუდები. მემბრანაში ფოსფოლიპიდები განლაგებულია მკაცრად მოწესრიგებული წესით: მოლეკულების ჰიდროფობიური კუდები ერთმანეთისკენაა მიმართული, ხოლო ჰიდროფილური თავები მიმართულია გარეთ, წყლისკენ.

ლიპიდების გარდა, მემბრანა შეიცავს ცილებს (საშუალოდ ≈ 60%). ისინი განსაზღვრავენ მემბრანის სპეციფიკური ფუნქციების უმეტესობას (გარკვეული მოლეკულების ტრანსპორტირება, რეაქციების კატალიზი, გარემოდან სიგნალების მიღება და გარდაქმნა და ა.შ.). განასხვავებენ: 1) პერიფერიული ცილები(მდებარეობს ლიპიდური ორშრის გარე ან შიდა ზედაპირზე), 2) ნახევრად ინტეგრალური ცილები(ჩაეფლო ლიპიდურ ორ შრეში სხვადასხვა სიღრმეში), 3) ინტეგრალური ან ტრანსმემბრანული ცილები(მემბრანაში გაჟღენთილია უჯრედის გარე და შიდა გარემოსთან კონტაქტისას). ინტეგრალურ პროტეინებს ზოგიერთ შემთხვევაში უწოდებენ არხის ფორმირებას, ან არხს, რადგან ისინი შეიძლება ჩაითვალოს ჰიდროფილურ არხებად, რომლებითაც პოლარული მოლეკულები გადადიან უჯრედში (მემბრანის ლიპიდური კომპონენტი მათ არ უშვებს).

A - ფოსფოლიპიდის ჰიდროფილური თავი; C, ფოსფოლიპიდის ჰიდროფობიური კუდები; 1 - ცილების E და F ჰიდროფობიური რეგიონები; 2, ცილის F ჰიდროფილური რეგიონები; 3 - გლიკოლიპიდური მოლეკულის ლიპიდზე მიმაგრებული განშტოებული ოლიგოსაქარიდული ჯაჭვი (გლიკოლიპიდები ნაკლებად გავრცელებულია ვიდრე გლიკოპროტეინები); 4 - განშტოებული ოლიგოსაქარიდული ჯაჭვი, რომელიც მიმაგრებულია გლიკოპროტეინის მოლეკულის ცილაზე; 5 - ჰიდროფილური არხი (ფუნქციონირებს როგორც ფორა, რომლის მეშვეობითაც იონები და ზოგიერთი პოლარული მოლეკულა შეიძლება გაიაროს).

მემბრანა შეიძლება შეიცავდეს ნახშირწყლებს (10%-მდე). მემბრანების ნახშირწყლების კომპონენტი წარმოდგენილია ოლიგოსაქარიდული ან პოლისაქარიდური ჯაჭვებით, რომლებიც დაკავშირებულია ცილის მოლეკულებთან (გლიკოპროტეინებთან) ან ლიპიდებთან (გლიკოლიპიდებთან). ძირითადად, ნახშირწყლები განლაგებულია მემბრანის გარე ზედაპირზე. ნახშირწყლები უზრუნველყოფენ მემბრანის რეცეპტორულ ფუნქციებს. ცხოველურ უჯრედებში გლიკოპროტეინები ქმნიან ეპიმემბრანულ კომპლექსს, გლიკოკალიქსს, რამდენიმე ათეული ნანომეტრის სისქით. მასში მრავალი უჯრედის რეცეპტორია განთავსებული, მისი დახმარებით ხდება უჯრედის ადჰეზია.

ცილების, ნახშირწყლების და ლიპიდების მოლეკულები მოძრავია, შეუძლიათ მემბრანის სიბრტყეში გადაადგილება. პლაზმური მემბრანის სისქე დაახლოებით 7,5 ნმ.

მემბრანის ფუნქციები

მემბრანები ასრულებენ შემდეგ ფუნქციებს:

1. ფიჭური შიგთავსის გამოყოფა გარე გარემოდან,
2. ნივთიერებათა ცვლის რეგულირება უჯრედსა და გარემოს შორის,
3. უჯრედის დაყოფა ნაწილებად ("კუპე"),
4. "ფერმენტული კონვეიერების" ადგილმდებარეობა,
5. მრავალუჯრედიანი ორგანიზმების ქსოვილებში უჯრედებს შორის კომუნიკაციის უზრუნველყოფა (ადჰეზია),
6. სიგნალის ამოცნობა.

Ყველაზე მნიშვნელოვანი მემბრანის თვისება- შერჩევითი გამტარიანობა, ე.ი. მემბრანები ძალიან გამტარია ზოგიერთი ნივთიერების ან მოლეკულების მიმართ და ცუდად გამტარი (ან სრულიად გაუვალი) სხვებისთვის. ეს თვისება საფუძვლად უდევს მემბრანების მარეგულირებელ ფუნქციას, რაც უზრუნველყოფს ნივთიერებების გაცვლას უჯრედსა და გარე გარემოს შორის. პროცესს, რომლითაც ნივთიერებები უჯრედის მემბრანაში გადიან, ეწოდება ნივთიერებების ტრანსპორტირება. განასხვავებენ: 1) პასიური ტრანსპორტი- ნივთიერებების გავლის პროცესი ენერგიის გარეშე; 2) აქტიური ტრანსპორტი- ნივთიერებების გავლის პროცესი ენერგიის ხარჯებთან ერთად.

ზე პასიური ტრანსპორტინივთიერებები უფრო მაღალი კონცენტრაციის ფართობიდან უფრო დაბალი უბნიდან გადადიან, ე.ი. კონცენტრაციის გრადიენტის გასწვრივ. ნებისმიერ ხსნარში არის გამხსნელის და გამხსნელის მოლეკულები. გახსნილი ნივთიერების მოლეკულების მოძრაობის პროცესს დიფუზია ეწოდება, გამხსნელის მოლეკულების მოძრაობას ოსმოზი. თუ მოლეკულა დამუხტულია, მაშინ მის ტრანსპორტზე გავლენას ახდენს ელექტრული გრადიენტი. ამიტომ, ხშირად საუბრობენ ელექტროქიმიურ გრადიენტზე, რომელიც აერთიანებს ორივე გრადიენტს. ტრანსპორტის სიჩქარე დამოკიდებულია გრადიენტის სიდიდეზე.

შეიძლება განვასხვავოთ პასიური ტრანსპორტის შემდეგი ტიპები: 1) მარტივი დიფუზია- ნივთიერებების ტრანსპორტირება უშუალოდ ლიპიდური ორშრის გავლით (ჟანგბადი, ნახშირორჟანგი); 2) დიფუზია მემბრანული არხებით- ტრანსპორტირება არხის შემქმნელი ცილების მეშვეობით (Na +, K +, Ca 2+, Cl -); 3) ხელი შეუწყო დიფუზიას- ნივთიერებების ტრანსპორტირება სპეციალური სატრანსპორტო ცილების გამოყენებით, რომელთაგან თითოეული პასუხისმგებელია გარკვეული მოლეკულების ან მონათესავე მოლეკულების ჯგუფების მოძრაობაზე (გლუკოზა, ამინომჟავები, ნუკლეოტიდები); 4) ოსმოსი- წყლის მოლეკულების ტრანსპორტირება (ყველა ბიოლოგიურ სისტემაში წყალი არის გამხსნელი).

საჭიროება აქტიური ტრანსპორტიხდება მაშინ, როდესაც აუცილებელია მემბრანის მეშვეობით მოლეკულების ელექტროქიმიური გრადიენტის წინააღმდეგ გადაცემის უზრუნველყოფა. ამ ტრანსპორტირებას ახორციელებს სპეციალური გადამზიდავი ცილები, რომელთა აქტივობა მოითხოვს ენერგიის ხარჯვას. ენერგიის წყაროა ATP მოლეკულები. აქტიური ტრანსპორტი მოიცავს: 1) Na + /K + -ტუმბოს (ნატრიუმ-კალიუმის ტუმბოს), 2) ენდოციტოზს, 3) ეგზოციტოზს.

სამუშაო Na + /K + -ტუმბო. ნორმალური ფუნქციონირებისთვის უჯრედმა უნდა შეინარჩუნოს K + და Na + იონების გარკვეული თანაფარდობა ციტოპლაზმაში და გარე გარემოში. K +-ის კონცენტრაცია უჯრედის შიგნით საგრძნობლად მაღალი უნდა იყოს ვიდრე მის გარეთ, ხოლო Na + - პირიქით. უნდა აღინიშნოს, რომ Na + და K + თავისუფლად შეიძლება გავრცელდეს მემბრანულ ფორებში. Na+/K+ ტუმბო ეწინააღმდეგება ამ იონების კონცენტრაციების გათანაბრებას და აქტიურად ტუმბოს Na+-ს უჯრედიდან და K+-ს უჯრედში. Na + /K + -ტუმბო არის ტრანსმემბრანული ცილა, რომელსაც შეუძლია კონფორმაციული ცვლილებები, ისე, რომ მას შეუძლია მიამაგროს K + და Na +. Na + /K + ტუმბოს მუშაობის ციკლი შეიძლება დაიყოს შემდეგ ფაზებად: 1) Na + მემბრანის შიგნიდან მიმაგრება, 2) ტუმბოს ცილის ფოსფორილირება, 3) Na + გამოყოფა უჯრედგარე სივრცე, 4) K + მემბრანის გარედან მიმაგრება, 5) ტუმბოს ცილის დეფოსფორილირება, 6) უჯრედშიდა სივრცეში K +-ის გამოყოფა. ნატრიუმ-კალიუმის ტუმბო მოიხმარს მთელი ენერგიის თითქმის მესამედს, რომელიც აუცილებელია უჯრედის სიცოცხლისთვის. მუშაობის ერთი ციკლის განმავლობაში, ტუმბო ამოტუმბავს 3Na + უჯრედიდან და ტუმბოს 2K +.

ენდოციტოზი- უჯრედის მიერ დიდი ნაწილაკების და მაკრომოლეკულების შთანთქმის პროცესი. არსებობს ენდოციტოზის ორი ტიპი: 1) ფაგოციტოზი- დიდი ნაწილაკების დაჭერა და შთანთქმა (უჯრედები, უჯრედის ნაწილები, მაკრომოლეკულები) და 2) პინოციტოზი- თხევადი მასალის დაჭერა და შეწოვა (ხსნარი, კოლოიდური ხსნარი, სუსპენზია). ფაგოციტოზის ფენომენი აღმოაჩინა ი.ი. მეჩნიკოვი 1882 წელს. ენდოციტოზის დროს პლაზმური მემბრანა აყალიბებს ინვაგინაციას, მისი კიდეები ერწყმის და ციტოპლაზმიდან ერთი გარსით გამოყოფილი სტრუქტურები იჭრება ციტოპლაზმაში. ბევრ პროტოზოვას და ზოგიერთ ლეიკოციტს შეუძლია ფაგოციტოზი. პინოციტოზი შეინიშნება ნაწლავის ეპითელურ უჯრედებში, სისხლის კაპილარების ენდოთელიუმში.

ეგზოციტოზი- ენდოციტოზის საპირისპირო პროცესი: უჯრედიდან სხვადასხვა ნივთიერების ამოღება. ეგზოციტოზის დროს ვეზიკულური მემბრანა ერწყმის გარე ციტოპლაზმურ მემბრანას, ბუშტის შიგთავსი ამოღებულია უჯრედის გარეთ და მისი მემბრანა შედის გარე ციტოპლაზმურ მემბრანაში. ამ გზით ჰორმონები გამოიყოფა ენდოკრინული ჯირკვლების უჯრედებიდან, პროტოზოებში კი რჩება მოუნელებელი საკვები.

Წადი ლექციები ნომერი 5"უჯრედების თეორია. ფიჭური ორგანიზაციის სახეები »

Წადი ლექციები ნომერი 7"ევკარიოტული უჯრედი: ორგანელების სტრუქტურა და ფუნქციები"

უჯრედის მემბრანა

უჯრედის მემბრანის გამოსახულება. პატარა ლურჯი და თეთრი ბურთულები შეესაბამება ფოსფოლიპიდების ჰიდროფობიურ „თავებს“, მათზე მიმაგრებული ხაზები კი ჰიდროფილურ „კუდებს“. ნახატზე ნაჩვენებია მხოლოდ მემბრანის ინტეგრალური ცილები (წითელი გლობულები და ყვითელი ხვეულები). ყვითელი ოვალური წერტილები მემბრანის შიგნით - ქოლესტერინის მოლეკულები გარსის გარედან მძივების ყვითელ-მწვანე ჯაჭვები - ოლიგოსაქარიდული ჯაჭვები, რომლებიც ქმნიან გლიკოკალიქსს

ბიოლოგიურ მემბრანაში ასევე შედის სხვადასხვა ცილები: ინტეგრალური (მემბრანაში შეღწევა), ნახევრად ინტეგრალური (ერთ ბოლოში ჩაეფლო გარე ან შიდა ლიპიდურ შრეში), ზედაპირული (მდებარეობს მემბრანის გარე ან შიდა მხარეების მიმდებარედ). ზოგიერთი ცილა არის უჯრედის მემბრანის შეხების წერტილები ციტოჩონჩხთან უჯრედის შიგნით, ხოლო უჯრედის კედელთან (ასეთის არსებობის შემთხვევაში) გარეთ. ზოგიერთი ინტეგრალური ცილა ფუნქციონირებს როგორც იონური არხები, სხვადასხვა გადამტანები და რეცეპტორები.

ფუნქციები

• ბარიერი - უზრუნველყოფს გარემოსთან რეგულირებულ, 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. მემბრანის მეშვეობით ტრანსპორტი უზრუნველყოფს: საკვები ნივთიერებების მიწოდებას, მეტაბოლიზმის საბოლოო პროდუქტების მოცილებას, სხვადასხვა ნივთიერებების სეკრეციას, იონური გრადიენტების შექმნას, უჯრედში იონების ოპტიმალური და კონცენტრაციის შენარჩუნებას, რაც აუცილებელია ფუნქციონირებისთვის. უჯრედული ფერმენტების.
  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 ტუმბოს კალიუმის იონებს (K +) უჯრედში და გამოაქვს ნატრიუმის იონები (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. 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 მდებარე ზოგიერთი ცილა არის რეცეპტორები (მოლეკულები, რომლებითაც უჯრედი აღიქვამს გარკვეულ სიგნალებს).
  მაგალითად, სისხლში მოცირკულირე ჰორმონები მოქმედებს 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.

ბიომემბრანების სტრუქტურა და შემადგენლობა

მემბრანები შედგება ლიპიდების სამი კლასისგან: ფოსფოლიპიდები, გლიკოლიპიდები და ქოლესტერინი. ფოსფოლიპიდები და გლიკოლიპიდები (ლიპიდები მათზე მიმაგრებული ნახშირწყლებით) შედგება ორი გრძელი ჰიდროფობიური ნახშირწყალბადის „კუდისგან“, რომლებიც დაკავშირებულია დამუხტულ ჰიდროფილურ „თავთან“. ქოლესტერინი ამაგრებს მემბრანას, იკავებს თავისუფალ ადგილს ჰიდროფობიურ ლიპიდურ კუდებს შორის და ხელს უშლის მათ დახრილობას. ამიტომ მემბრანები დაბალი ქოლესტერინის შემცველობით უფრო მოქნილია, ხოლო მაღალი ქოლესტერინის შემცველობა უფრო ხისტი და მტვრევადი. ქოლესტერინი ასევე ემსახურება როგორც "საჩერებელი", რომელიც ხელს უშლის პოლარული მოლეკულების მოძრაობას უჯრედიდან და შიგნით. მემბრანის მნიშვნელოვანი ნაწილი შედგება მასში შემავალი ცილებისგან და პასუხისმგებელია მემბრანის სხვადასხვა თვისებებზე. მათი შემადგენლობა და ორიენტაცია სხვადასხვა მემბრანაში განსხვავდება.

უჯრედის მემბრანები ხშირად ასიმეტრიულია, ანუ ფენები განსხვავდება ლიპიდური შემადგენლობით, ცალკეული მოლეკულის გადასვლა ერთი ფენიდან მეორეზე (ე.წ. ფლიპ ფლოპი) ძნელია.

მემბრანული ორგანელები

ეს არის ციტოპლაზმის დახურული ცალკეული ან ურთიერთდაკავშირებული მონაკვეთები, რომლებიც გამოყოფილია ჰიალოპლაზმისგან მემბრანებით. ერთმემბრანიან ორგანელებს მიეკუთვნება ენდოპლაზმური ბადე, გოლჯის აპარატი, ლიზოსომები, ვაკუოლები, პეროქსიზომები; ორმემბრანამდე - ბირთვი, მიტოქონდრია, პლასტიდები. სხვადასხვა ორგანოილების მემბრანების სტრუქტურა განსხვავდება ლიპიდებისა და მემბრანის ცილების შემადგენლობით.

შერჩევითი გამტარიანობა

უჯრედის მემბრანებს აქვთ შერჩევითი გამტარიანობა: გლუკოზა, ამინომჟავები, ცხიმოვანი მჟავები, გლიცეროლი და იონები ნელ-ნელა დიფუზირდება მათში და თავად მემბრანები გარკვეულწილად აქტიურად არეგულირებენ ამ პროცესს - ზოგი ნივთიერება გადის, ზოგი კი არა. არსებობს უჯრედში ნივთიერებების შეყვანის ან უჯრედიდან გარედან მათი მოცილების ოთხი ძირითადი მექანიზმი: დიფუზია, ოსმოზი, აქტიური ტრანსპორტი და ეგზო- ან ენდოციტოზი. პირველი ორი პროცესი პასიური ხასიათისაა, ანუ არ საჭიროებს ენერგიას; ბოლო ორი არის აქტიური პროცესები, რომლებიც დაკავშირებულია ენერგიის მოხმარებასთან.

პასიური ტრანსპორტირების დროს მემბრანის შერჩევითი გამტარიანობა განპირობებულია სპეციალური არხებით - ინტეგრალური ცილებით. ისინი შეაღწევენ მემბრანაში და მეშვეობით, ქმნიან ერთგვარ გადასასვლელს. ელემენტებს K, Na და Cl აქვთ საკუთარი არხები. კონცენტრაციის გრადიენტთან დაკავშირებით, ამ ელემენტების მოლეკულები მოძრაობენ უჯრედში და გარეთ. გაღიზიანების დროს იხსნება ნატრიუმის იონური არხები და ხდება ნატრიუმის იონების მკვეთრი შემოდინება უჯრედში. ეს იწვევს მემბრანის პოტენციალის დისბალანსს. ამის შემდეგ მემბრანის პოტენციალი აღდგება. კალიუმის არხები ყოველთვის ღიაა, მათი მეშვეობით კალიუმის იონები ნელ-ნელა შედიან უჯრედში.

იხილეთ ასევე

ლიტერატურა

• ანტონოვი ვ.ფ., სმირნოვა ე.ნ., შევჩენკო ე.ვ.ლიპიდური გარსები ფაზური გადასვლების დროს. - მ .: ნაუკა, 1994 წ.
• გენის რ.ბიომემბრანები. მოლეკულური სტრუქტურა და ფუნქციები: თარგმანი ინგლისურიდან. = ბიომემბრანები. მოლეკულური სტრუქტურა და ფუნქცია (რობერტ ბ. გენისი). - 1 გამოცემა. - M .: Mir, 1997. - ISBN 5-03-002419-0
• ივანოვი V.G., Berestovsky T.N.ბიოლოგიური მემბრანების ლიპიდური ორშერი. - მ .: ნაუკა, 1982 წ.
• რუბინ A.B.ბიოფიზიკა, სახელმძღვანელო 2 ტ. - მე-3 გამოცემა, შესწორებული და გაფართოებული. - მ .: მოსკოვის უნივერსიტეტის გამომცემლობა, 2004. - ISBN 5-211-06109-8
• ბრიუს ალბერტსი და სხვ.

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. 2.9).

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. პლაზმურ მემბრანაში ნაპოვნი ცილები ძალიან მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ: ისინი მონაწილეობენ იონური არხების ფორმირებაში, ასრულებენ მემბრანული ტუმბოების და სხვადასხვა ნივთიერების მატარებლების როლს და 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. ასე რომ, უჯრედის მემბრანას შეუძლია შეანელოს სხვადასხვა ნივთიერების დიფუზია 100,000-10,000,000-ჯერ.

ბრინჯი. 2.9.

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 მონაკვეთებს. ფოსფოლიპიდური მოლეკულის კუდების შიდა რეგიონები არ არის შეზღუდული მათი მოძრაობაში და პასუხისმგებელია მემბრანის სითხეზე (Bretscher, 1985).

მემბრანაში არის არხები, რომლებითაც იონები შეაღწევენ. არხები არის პოტენციალზე დამოკიდებული და პოტენციური დამოუკიდებელი. პოტენციური არხებიიხსნება, როდესაც იცვლება პოტენციური განსხვავება და პოტენციურად დამოუკიდებელი(ჰორმონით რეგულირებადი) იხსნება რეცეპტორების ნივთიერებებთან ურთიერთქმედების დროს. 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 გადამზიდი ცილების დახმარებით ან მის გარეშე და მისი მამოძრავებელი ძალა არის იონების ელექტროქიმიური პოტენციალის განსხვავება უჯრედშიდა და უჯრედგარე სივრცეს შორის. იონური არხების სელექციურობა განისაზღვრება მისი გეომეტრიული პარამეტრებით და არხის კედლებისა და პირის მოპირკეთებული ჯგუფების ქიმიური ბუნებით.

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

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

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

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 შეიცავს ნუკლეინის მჟავებს, პოლისაქარიდებს და სხვა ნივთიერებებს.

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 დაკავშირებულია ენდოპლაზმური ბადის მემბრანებთან (ER) და ფორების მეშვეობით შიდა მემბრანასთან.

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 ის 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: 120.