Hujayra membranasi qanday qatlamlardan iborat? Hujayra membranalari, ularning tuzilishi. Hujayra membranasining funktsiyalari

Hujayra— toʻqimalar va organlarning oʻz-oʻzini tartibga soluvchi strukturaviy va funksional birligi. hujayra nazariyasi aʼzolar va toʻqimalarning tuzilishi 1839-yilda Shleyden va Shvann tomonidan ishlab chiqilgan.Keyinchalik, elektron mikroskop va ultratsentrifugalash yordamida hayvon va oʻsimlik hujayralarining barcha asosiy organellalarining tuzilishini yoritish mumkin boʻldi (1-rasm).

Guruch. 1. Hayvon organizmlari hujayrasining tuzilishi sxemasi

Hujayraning asosiy qismlari sitoplazma va yadrodir. Har bir hujayra uning tarkibini cheklaydigan juda nozik membrana bilan o'ralgan.

Hujayra membranasi deyiladi plazma membranasi va selektiv o'tkazuvchanlik bilan tavsiflanadi. Bu xususiyat muhim oziq moddalar beradi va kimyoviy elementlar hujayra ichiga kirib, undan ortiqcha mahsulotlar chiqadi. Plazma membranasi o'ziga xos oqsillarni o'z ichiga olgan ikki qatlamli lipid molekulalaridan iborat. Asosiy membrana lipidlari fosfolipidlardir. Ularda fosfor, qutbli bosh va ikkita qutbsiz uzun zanjirli yog 'kislotasi dumlari mavjud. Membran lipidlari tarkibiga xolesterin va xolesterin efirlari kiradi. Strukturaning suyuq mozaik modeliga ko'ra, membranalar ikki qatlamga nisbatan aralashishi mumkin bo'lgan oqsil va lipid molekulalarining qo'shimchalarini o'z ichiga oladi. Har bir turdagi membrana uchun har qanday hayvon hujayrasi nisbatan doimiy lipid tarkibi bilan tavsiflanadi.

Membran oqsillari tuzilishiga ko'ra ikki turga bo'linadi: integral va periferik. Periferik oqsillarni membranani yo'q qilmasdan olib tashlash mumkin. To'rt tur mavjud membrana oqsillari: transport oqsillari, fermentlar, retseptorlar va strukturaviy oqsillar. Ba'zi membrana oqsillari fermentativ faollikka ega, boshqalari esa ma'lum moddalarni bog'laydi va ularning hujayra ichiga o'tishini osonlashtiradi. Proteinlar moddalarning membranalar bo'ylab harakatlanishi uchun bir nechta yo'llarni ta'minlaydi: ular suv molekulalari va ionlarining hujayralar o'rtasida harakatlanishini ta'minlaydigan bir nechta oqsil bo'linmalaridan iborat katta teshiklarni hosil qiladi; Muayyan sharoitlarda membrana bo'ylab ma'lum turdagi ionlarning harakatlanishi uchun ixtisoslashgan ion kanallarini hosil qiladi. Strukturaviy oqsillar ichki lipid qatlami bilan bog'langan va hujayraning sitoskeletini ta'minlaydi. Sitoskeleton mexanik kuch beradi hujayra membranasi. Turli membranalarda oqsillar massaning 20-80% ni tashkil qiladi. Membran oqsillari lateral tekislikda erkin harakatlanishi mumkin.

Membranada uglevodlar ham mavjud bo'lib, ular lipidlar yoki oqsillar bilan kovalent bog'lanishi mumkin. Membran uglevodlarining uch turi mavjud: glikolipidlar (gangliozidlar), glikoproteinlar va proteoglikanlar. Ko'pgina membrana lipidlari suyuq holatda bo'lib, ma'lum bir suyuqlikka ega, ya'ni. bir hududdan ikkinchisiga o'tish qobiliyati. Membrananing tashqi tomonida retseptorlarni bog'laydigan joylar mavjud turli xil gormonlar. Membrananing boshqa o'ziga xos bo'limlari ushbu hujayralarga yot bo'lgan ba'zi oqsillarni va turli xil biologik faol birikmalarni taniy olmaydi va bog'lay olmaydi.

Hujayraning ichki bo'shlig'i sitoplazma bilan to'ldirilgan bo'lib, unda hujayra metabolizmining ko'pgina ferment-katalizli reaktsiyalari sodir bo'ladi. Sitoplazma ikki qatlamdan iborat: ichki, endoplazma deb ataladi va periferik, yuqori yopishqoqlikka ega va granulalardan mahrum bo'lgan ektoplazma. Sitoplazmada hujayra yoki organellaning barcha tarkibiy qismlari mavjud. Hujayra organellalarining eng muhimlari endoplazmatik retikulum, ribosomalar, mitoxondriyalar, Golji apparati, lizosomalar, mikrofilamentlar va mikronaychalar, peroksizomalardir.

Endoplazmatik retikulum butun sitoplazmaga kirib boradigan o'zaro bog'langan kanallar va bo'shliqlar tizimidir. U moddalarning tashilishini ta'minlaydi muhit va ichki hujayralar. Endoplazmatik retikulum hujayra ichidagi Ca 2+ ionlari uchun ombor vazifasini ham bajaradi va hujayradagi lipid sintezining asosiy joyi bo'lib xizmat qiladi.

Ribosomalar - diametri 10-25 nm bo'lgan mikroskopik sferik zarralar. Ribosomalar sitoplazmada erkin joylashgan yoki unga biriktirilgan tashqi yuzasi endoplazmatik retikulum va yadro membranasi membranalari. Ular axborot va transport RNK bilan o'zaro ta'sir qiladi va ularda oqsil sintezi amalga oshiriladi. Ular sisternalarga yoki Golji apparatiga kiradigan oqsillarni sintez qiladi va keyin tashqariga chiqariladi. Sitoplazmada erkin bo'lgan ribosomalar oqsilni hujayraning o'zi ishlatish uchun sintez qiladi va endoplazmatik retikulum bilan bog'langan ribosomalar hujayradan ajralib chiqadigan oqsil hosil qiladi. Ribosomalarda turli funksional oqsillar sintezlanadi: tashuvchi oqsillar, fermentlar, retseptorlar, sitoskeletal oqsillar.

golgi apparati tubulalar, sisternalar va pufakchalar tizimidan hosil bo'lgan. U endoplazmatik retikulum bilan bog'liq bo'lib, bu erga kirgan biologik faol moddalar sekretor pufakchalarda siqilgan holda saqlanadi. Ikkinchisi doimiy ravishda Golji apparatidan ajralib turadi, hujayra membranasiga ko'chiriladi va u bilan birlashadi va vesikulalar tarkibidagi moddalar ekzotsitoz jarayonida hujayradan chiqariladi.

Lizosomalar - 0,25-0,8 mikron o'lchamdagi membrana bilan o'ralgan zarralar. Ular oqsillarni, polisaxaridlarni, yog'larni, nuklein kislotalarni, bakteriyalarni va hujayralarni parchalashda ishtirok etadigan ko'plab fermentlarni o'z ichiga oladi.

Peroksizomalar silliq endoplazmatik retikulumdan hosil bo'lib, lizosomalarga o'xshaydi va peroksidaza va katalaza ta'sirida parchalanadigan vodorod peroksidning parchalanishini katalizlovchi fermentlarni o'z ichiga oladi.

Mitoxondriya tashqi va ichki membranalarni o'z ichiga oladi va hujayraning "energiya stantsiyasi" hisoblanadi. Mitoxondriyalar dumaloq yoki cho'zilgan, qo'sh pardali tuzilmalardir. Ichki membrana mitoxondriyalarga chiqadigan burmalar - kristalar hosil qiladi. Ularda ATP sintezlanadi, Krebs siklining substratlari oksidlanadi va ko'plab biokimyoviy reaktsiyalar amalga oshiriladi. Mitoxondriyalarda hosil bo'lgan ATP molekulalari hujayraning barcha qismlariga tarqaladi. Mitoxondriya oz miqdorda DNK, RNK, ribosomalarni o'z ichiga oladi va ularning ishtirokida yangi mitoxondriyalarning yangilanishi va sintezi sodir bo'ladi.

Mikrofilamentlar miyozin va aktindan tashkil topgan ingichka oqsil filamentlari bo'lib, hujayraning qisqarish apparatini hosil qiladi. Mikrofilamentlar hujayra membranasining burmalari yoki o'simtalari hosil bo'lishida, shuningdek hujayra ichidagi turli tuzilmalarning harakatlanishida ishtirok etadi.

mikronaychalar sitoskeletning asosini tashkil qiladi va uning mustahkamligini ta'minlaydi. Sitoskelet hujayralarga o'ziga xos ko'rinish va shakl beradi, hujayra ichidagi organellalar va turli jismlarning biriktirilishi uchun joy bo'lib xizmat qiladi. IN nerv hujayralari mikronaychalar to'plamlari moddalarni hujayra tanasidan aksonlarning uchlarigacha tashishda ishtirok etadi. Ularning ishtirokida hujayra bo'linishi paytida mitotik shpindelning ishlashi amalga oshiriladi. Ular eukariotlarda villi va flagellalarda harakatlantiruvchi elementlar rolini o'ynaydi.

Yadro hujayraning asosiy tuzilishi bo'lib, irsiy belgilarni uzatishda va oqsillarni sintez qilishda ishtirok etadi. Yadro ko'plab yadro teshiklaridan iborat yadro membranasi bilan o'ralgan bo'lib, u orqali yadro va sitoplazma o'rtasida turli moddalar almashinadi. Uning ichida yadrocha joylashgan. Ribosomal RNK va giston oqsillarini sintez qilishda yadroning muhim roli aniqlandi. Yadroning qolgan qismida DNK, RNK va bir qator o'ziga xos oqsillardan tashkil topgan xromatin mavjud.

Hujayra membranasining funktsiyalari

Hujayra membranalari hujayra ichidagi va hujayralararo metabolizmni tartibga solishda muhim rol o'ynaydi. Ular selektivdir. Ularning o'ziga xos tuzilishi to'siqni, transport va tartibga solish funktsiyalarini ta'minlashga imkon beradi.

to'siq funktsiyasi Bu membrana orqali suvda erigan birikmalarning kirib borishini cheklashda o'zini namoyon qiladi. Membrana yirik oqsil molekulalari va organik anionlarni o'tkazmaydi.

Tartibga solish funktsiyasi membrana kimyoviy, biologik va mexanik ta'sirlarga javoban hujayra ichidagi metabolizmni tartibga solishdir. Turli ta'sirlar fermentlar faolligining keyingi o'zgarishi bilan maxsus membrana retseptorlari tomonidan qabul qilinadi.

transport funktsiyasi biologik membranalar orqali passiv (diffuziya, filtratsiya, osmos) yoki faol transport yordamida amalga oshirilishi mumkin.

Diffuziya - gaz yoki erigan moddaning konsentratsiya va elektrokimyoviy gradient bo'ylab harakati. Diffuziya tezligi hujayra membranasining o'tkazuvchanligiga, shuningdek zaryadsiz zarralar uchun konsentratsiya gradientiga, zaryadlangan zarralar uchun elektr va konsentratsiya gradientiga bog'liq. oddiy diffuziya lipid ikki qavati yoki kanallar orqali sodir bo'ladi. Zaryadlangan zarralar elektrokimyoviy gradient bo'ylab harakatlanadi, zaryadsiz zarralar esa kimyoviy gradient bo'ylab harakatlanadi. Masalan, membrananing lipid qatlami orqali oddiy diffuziya kislorodga o'tadi, steroid gormonlar, karbamid, alkogol va boshqalar. Kanallar bo'ylab turli ionlar va zarralar harakatlanadi. Ion kanallari oqsillar tomonidan hosil bo'lib, eshikli va boshqarilmaydigan kanallarga bo'linadi. Selektivlikka qarab, faqat bitta ion o'tishiga imkon beruvchi ion-selektiv arqonlar va selektivlikka ega bo'lmagan kanallar mavjud. Kanallar og'iz va selektiv filtrga ega, boshqariladigan kanallar esa eshik mexanizmiga ega.

Osonlashtirilgan diffuziya - moddalarning maxsus membrana tashuvchi oqsillari orqali membrana orqali o'tishi jarayoni. Shu tarzda aminokislotalar va monoshakarlar hujayra ichiga kiradi. Ushbu transport turi juda tez.

Osmos - suvning membrana bo'ylab ozmotik bosimi past bo'lgan eritmadan yuqori osmotik bosimli eritmaga o'tishi.

Faol transport - transport ATPazlari (ion nasoslari) yordamida moddalarni konsentratsiya gradientiga qarshi o'tkazish. Bu uzatish energiya sarflanishi bilan sodir bo'ladi.

Na + /K + -, Ca 2+ - va H + nasoslari ko'proq o'rganildi. Nasoslar hujayra membranalarida joylashgan.

Faol transport turi hisoblanadi endositoz Va ekzositoz. Ushbu mexanizmlar yordamida kanallar orqali tashish mumkin bo'lmagan yirikroq moddalar (oqsillar, polisaxaridlar, nuklein kislotalar) tashiladi. Bu tashish ko'proq ichak epiteliy hujayralarida, buyrak kanalchalarida va tomirlar endoteliyasida uchraydi.

Da Endositozda hujayra membranalari hujayra ichiga invaginatsiyalar hosil qiladi, ular bog'langanda pufakchalarga aylanadi. Ekzotsitoz jarayonida tarkibida bo'lgan pufakchalar hujayra membranasiga o'tadi va u bilan birlashadi va pufakchalar tarkibi hujayradan tashqari muhitga chiqariladi.

Hujayra membranasining tuzilishi va vazifalari

Tirik hujayralardagi elektr potentsiallarning mavjudligini ta'minlovchi jarayonlarni tushunish uchun birinchi navbatda hujayra membranasining tuzilishi va uning xususiyatlarini tushunish kerak.

Hozirgi vaqtda 1972 yilda S. Singer va G. Nikolson tomonidan taklif qilingan membrananing suyuq-mozaik modeli eng katta e'tirofga sazovor bo'lmoqda.Membrananing asosini ikki qavatli fosfolipidlar (ikki qavat), molekulaning hidrofobik bo'laklari tashkil etadi. ularning membrana qalinligida botiriladi va qutbli hidrofilik guruhlari tashqariga yo'naltirilgan, o'sha. atrof-muhitga suv muhiti(2-rasm).

Membran oqsillari membrana yuzasida lokalizatsiya qilinadi yoki hidrofobik zonada turli xil chuqurliklarga joylashtirilishi mumkin. Ba'zi oqsillar membrana orqali va orqali o'tadi va bir xil oqsilning turli xil gidrofil guruhlari hujayra membranasining ikkala tomonida joylashgan. Plazma membranasida joylashgan oqsillar juda muhim rol o'ynaydi: ular ion kanallarini shakllantirishda ishtirok etadilar, membrana nasoslari va turli moddalarni tashuvchilar rolini o'ynaydilar, shuningdek, retseptor funktsiyasini ham bajarishlari mumkin.

Hujayra membranasining asosiy funktsiyalari: to'siq, transport, tartibga solish, katalitik.

To'siq funktsiyasi suvda eruvchan birikmalarning membrana orqali tarqalishini cheklashdan iborat bo'lib, bu hujayralarni begona moddalardan himoya qilish uchun zarurdir. zaharli moddalar va hujayralar ichidagi turli moddalarning nisbatan doimiy tarkibini saqlab turish. Demak, hujayra membranasi turli moddalarning tarqalishini 100 000-10 000 000 marta sekinlashtirishi mumkin.

Guruch. 2. Singer-Nikolson membranasining suyuqlik-mozaik modelining uch o'lchovli sxemasi.

Lipid ikki qavatiga joylashtirilgan globulyar integral oqsillar ko'rsatilgan. Ba'zi oqsillar ion kanallari, boshqalari (glikoproteinlar) oligosakkarid yon zanjirlarini o'z ichiga oladi va hujayralararo to'qimalarni bir-birini tanib olishda ishtirok etadi. Xolesterin molekulalari fosfolipid boshlariga yaqin joylashgan va "dumlar" ning qo'shni joylarini mahkamlaydi. Fosfolipid molekulasi dumlarining ichki hududlari ularning harakatida cheklanmagan va membrananing suyuqligi uchun javobgardir (Bretscher, 1985).

Membranada ionlar o'tadigan kanallar mavjud. Kanallar potentsialga bog'liq va potentsial mustaqildir. Potentsial himoyalangan kanallar potentsial farq o'zgarganda ochiladi va potentsialdan mustaqil(gormonlar bilan boshqariladigan) retseptorlar moddalar bilan o'zaro ta'sirlashganda ochiladi. Darvozalar tufayli kanallarni ochish yoki yopish mumkin. Membranaga ikki turdagi eshiklar o'rnatilgan: faollashtirish(kanalning chuqurligida) va inaktivatsiya(kanal yuzasida). Darvoza uchta holatdan birida bo'lishi mumkin:

• ochiq holat (har ikki turdagi darvoza ochiq);
• yopiq holat (faollashtirish eshigi yopiq);
• inaktivatsiya holati (inaktivatsiya eshiklari yopiq).

Boshqa xarakterli xususiyat membranalar noorganik ionlarni, ozuqa moddalarini va turli metabolik mahsulotlarni tanlab o'tkazish qobiliyatidir. Moddalarni passiv va faol o'tkazish (tashish) tizimlari mavjud. Passiv tashish tashuvchi oqsillar yordamida yoki ularsiz ion kanallari orqali amalga oshiriladi va uning harakatlantiruvchi kuch farqidir elektrokimyoviy potentsiallar hujayra ichidagi va hujayradan tashqari bo'shliqlar orasidagi ionlar. Ion kanallarining selektivligi uning geometrik parametrlari va kanal devorlari va og'zini qoplaydigan guruhlarning kimyoviy tabiati bilan belgilanadi.

Hozirgi vaqtda Na +, K +, Ca 2+ ionlari va suv uchun (akvaporinlar deb ataladigan) selektiv o'tkazuvchanlikka ega kanallar eng yaxshi o'rganilgan. Ion kanallarining diametri, turli tadqiqotlarga ko'ra, 0,5-0,7 nm. Kanallarning o'tkazuvchanligini o'zgartirish mumkin; bir ion kanali orqali soniyada 10 7 - 10 8 ion o'tishi mumkin.

Faol transport energiya sarfi bilan sodir bo'ladi va ion nasoslari tomonidan amalga oshiriladi. Ion nasoslari - bu membranaga o'rnatilgan va ionlarni yuqori elektrokimyoviy potentsialga o'tkazishni amalga oshiradigan molekulyar oqsil tuzilmalari.

Nasoslarning ishlashi ATP gidrolizining energiyasi hisobiga amalga oshiriladi. Hozirgi vaqtda Na+, K+, Ca 2+ ionlarining harakatini ta’minlovchi Na+/K+ – ATPaz, Ca 2+ – ATPaz, H+ – ATPaz, H+/K+ – ATPaz, Mg 2+ – ATPaza. , mos ravishda, H+, Mg 2+ izolyatsiyalangan yoki konjugatsiyalangan (Na+ va K+; H+ va K+). Molekulyar mexanizm faol transport to'liq tushuntirilmagan.

Hujayra membranasi.

Hujayra membranasi har qanday hujayra tarkibini tashqi muhitdan ajratib turadi, uning yaxlitligini ta'minlaydi; hujayra va atrof-muhit o'rtasidagi almashinuvni tartibga soladi; hujayra ichidagi membranalar hujayrani maxsus yopiq bo'limlarga - bo'limlarga yoki organellalarga bo'lib, ularda ma'lum atrof-muhit sharoitlari saqlanadi.

Tuzilishi.

Hujayra membranasi lipidlar (yog'lar) sinfidagi molekulalarning ikki qavatli (ikki qavatli) qatlami bo'lib, ularning aksariyati murakkab lipidlar - fosfolipidlar deb ataladi. Lipid molekulalari hidrofilik ("bosh") va hidrofobik ("quyruq") qismga ega. Membrananing hosil bo'lishi jarayonida molekulalarning hidrofobik qismlari ichkariga, gidrofil qismlari esa tashqariga buriladi. Membranalar turli organizmlarda juda o'xshash tuzilmalardir. Membrananing qalinligi 7-8 nm. (10-9 metr)

gidrofillik- moddaning suv bilan namlanish qobiliyati.
hidrofobiklik- moddaning suv bilan namlanmasligi.

Biologik membrana turli xil oqsillarni ham o'z ichiga oladi:
- integral (membrana orqali)
- yarim integral (bir uchi tashqi yoki ichki lipid qatlamiga botiriladi)
- yuzaki (tashqi yoki qo'shnida joylashgan ichki tomonlar membranalar).
Ba'zi oqsillar hujayra membranasining hujayra ichidagi sitoskeleton va hujayra devori (agar mavjud bo'lsa) tashqarisidagi aloqa nuqtalari hisoblanadi.

sitoskeleton- hujayra ichidagi hujayra iskala.

Funksiyalar.

1) to'siq- atrof-muhit bilan tartibga solinadigan, selektiv, passiv va faol metabolizmni ta'minlaydi.

2) Transport- membrana orqali moddalarning hujayra ichiga va tashqarisiga o'tishi sodir bo'ladi.matritsa - membrana oqsillarining ma'lum nisbiy joylashuvi va yo'nalishini, ularning optimal o'zaro ta'sirini ta'minlaydi.

3) Mexanik- hujayraning avtonomiyasini, uning hujayra ichidagi tuzilmalarini, shuningdek, boshqa hujayralar (to'qimalarda) bilan bog'lanishini ta'minlaydi.Mexanik funktsiyani ta'minlashda hujayralararo modda katta rol o'ynaydi.

4) retseptor- membranadagi ba'zi oqsillar retseptorlar (hujayra ma'lum signallarni qabul qiladigan molekulalar).

Masalan, qonda aylanib yuradigan gormonlar faqat ushbu gormonlarga mos keladigan retseptorlari bo'lgan maqsadli hujayralarga ta'sir qiladi. Neyrotransmitterlar ( kimyoviy moddalar Nerv impulslarining o'tkazilishini ta'minlaydigan ) maqsadli hujayralarning maxsus retseptorlari oqsillari bilan ham bog'lanadi.

Gormonlar- biologik faol signal beruvchi kimyoviy moddalar.

5) Enzimatik Membran oqsillari ko'pincha fermentlardir. Masalan, ichak epiteliy hujayralarining plazma membranalarida ovqat hazm qilish fermentlari mavjud.

6) Biopotentsiallarni hosil qilish va o'tkazishni amalga oshirish.
Membrananing yordami bilan hujayrada ionlarning doimiy kontsentratsiyasi saqlanadi: hujayra ichidagi K + ionining kontsentratsiyasi tashqariga qaraganda ancha yuqori va Na + kontsentratsiyasi ancha past, bu juda muhim, chunki bu membrana bo'ylab potentsial farqni saqlaydi va nerv impulsini hosil qiladi.

nerv impulsi – asab tolasi bo'ylab uzatiladigan qo'zg'alish to'lqini.

7) Hujayra belgilari- membranada marker sifatida ishlaydigan antijenler mavjud - hujayrani aniqlash imkonini beruvchi "yorliqlar". Bular "antennalar" rolini o'ynaydigan glikoproteinlar (ya'ni, ularga tarvaqaylab ketgan oligosakkarid yon zanjirlari bo'lgan oqsillar). Yon zanjir konfiguratsiyasining son-sanoqsizligi tufayli har bir hujayra turi uchun ma'lum bir marker qilish mumkin. Markerlar yordamida hujayralar boshqa hujayralarni taniydi va ular bilan birgalikda harakat qiladi, masalan, organlar va to'qimalarni hosil qilishda. Bu ham imkon beradi immun tizimi begona antijenlarni taniy oladi.

o'tkazuvchanlik xususiyatlari.

Hujayra membranalari selektiv o'tkazuvchanlikka ega: ular asta-sekin turli yo'llar bilan kirib boradilar:

• Glyukoza energiyaning asosiy manbai hisoblanadi.
• Aminokislotalar tanadagi barcha oqsillarni tashkil etuvchi qurilish bloklaridir.
• Yog 'kislotalari - strukturaviy, energiya va boshqa funktsiyalar.
• Glitserin - tanadagi suvni ushlab turishga yordam beradi va siydik ishlab chiqarishni kamaytiradi.
• Ionlar reaksiyalar uchun fermentlardir.

Bundan tashqari, membranalarning o'zi bu jarayonni ma'lum darajada faol ravishda tartibga soladi - ba'zi moddalar o'tadi, boshqalari esa yo'q. Moddalarning hujayra ichiga kirishi yoki ularni hujayradan tashqariga chiqarishning to'rtta asosiy mexanizmi mavjud:

Passiv o'tkazuvchanlik mexanizmlari:

1) Diffuziya.

Ushbu mexanizmning bir varianti osonlashtirilgan diffuziya bo'lib, unda ma'lum bir molekula moddaning membranadan o'tishiga yordam beradi. Bu molekulada faqat bitta turdagi moddaning o'tishiga imkon beruvchi kanal bo'lishi mumkin.

Diffuziya - bir modda molekulalarining boshqa bir moddaning molekulalari orasiga o'zaro kirib borishi jarayoni.

Osmos– erituvchi molekulalarining yarim o'tkazuvchan membranasi orqali erigan moddaning yuqori konsentratsiyasiga qarab bir tomonlama diffuziya jarayoni.

Oddiy qon hujayralarini o'rab turgan membrana faqat suv molekulalari, kislorod, qonda erigan ozuqa moddalarining bir qismi va hujayra chiqindilari uchun o'tkazuvchan.

Faol o'tkazuvchanlik mexanizmlari:

1) Faol transport.

faol transport– moddani past konsentratsiyali hududdan yuqori konsentratsiyali hududga o'tkazish.

Faol transport energiya talab qiladi, chunki u past konsentratsiyali hududdan yuqori konsentratsiyali hududga o'tadi. Membranada kaliy ionlarini (K +) faol ravishda hujayra ichiga soladigan va undan natriy ionlarini (Na +) chiqaradigan maxsus nasos oqsillari mavjud, ATP energiya sifatida xizmat qiladi.

ATP– barcha biokimyoviy jarayonlar uchun universal energiya manbai. .(keyinroq)

2) Endotsitoz.

Ba'zi sabablarga ko'ra hujayra membranasidan o'ta olmaydigan, lekin hujayra uchun zarur bo'lgan zarralar endotsitoz orqali membranadan o'tishi mumkin.

Endositoz– hujayra tomonidan tashqi materialni o'zlashtirish jarayoni.

Passiv tashish paytida membrananing selektiv o'tkazuvchanligi maxsus kanallar - integral oqsillar bilan bog'liq. Ular membrana orqali va orqali kirib, o'ziga xos o'tish joyini hosil qiladi. K, Na va Cl elementlari o'z kanallariga ega. Konsentratsiya gradientiga nisbatan bu elementlarning molekulalari hujayra ichida va tashqarisida harakatlanadi. Tirnashganda, natriy ion kanallari ochiladi va hujayra ichiga natriy ionlarining keskin oqimi mavjud. Bu membrana potentsialidagi nomutanosiblikka olib keladi. Shundan so'ng membrana salohiyati tiklanadi. Kaliy kanallari doimo ochiq bo'lib, ular orqali kaliy ionlari hujayra ichiga sekin kiradi.

Membran tuzilishi

O'tkazuvchanlik

faol transport

Osmos

Endositoz

Hujayra membranasi hujayra yoki hujayra organellalari yuzasida joylashgan o'ta yupqa plyonka bo'lib, oqsillar va polisaxaridlar o'rnatilgan lipidlarning bimolekulyar qatlamidan iborat.

Membran funktsiyalari:

• · To'siq - atrof-muhit bilan tartibga solinadigan, selektiv, passiv va faol metabolizmni ta'minlaydi. Masalan, peroksisoma membranasi sitoplazmani hujayra uchun xavfli bo'lgan peroksidlardan himoya qiladi. Selektiv o'tkazuvchanlik membrananing turli atomlar yoki molekulalar uchun o'tkazuvchanligi ularning kattaligiga, elektr zaryadiga va kimyoviy xossalari. Selektiv o'tkazuvchanlik hujayra va hujayra bo'linmalarini atrof-muhitdan ajratishni va ularni oziqlantirishni ta'minlaydi. muhim moddalar.
• · Tashish - membrana orqali moddalarning hujayra ichiga va hujayradan tashqariga o'tishi sodir bo'ladi. Membranlar orqali tashish quyidagilarni ta'minlaydi: ozuqa moddalarini etkazib berish, metabolizmning yakuniy mahsulotlarini olib tashlash, turli xil moddalarni ajratish, ionli gradientlarni yaratish, hujayradagi optimal pH ni saqlash va hujayralar faoliyati uchun zarur bo'lgan ionlarning kontsentratsiyasi. hujayra fermentlari. Ba'zi sabablarga ko'ra fosfolipid ikki qavatini kesib o'ta olmaydigan zarralar (masalan, gidrofil xossalari tufayli, chunki ichidagi membran hidrofobik bo'lib, gidrofil moddalarning o'tishiga yo'l qo'ymaydi yoki katta o'lchamlar), lekin hujayra uchun zarur bo'lgan maxsus tashuvchi oqsillar (tashuvchilar) va kanal oqsillari orqali yoki endotsitoz orqali membranaga kirishi mumkin. Passiv tashishda moddalar diffuziya yo'li bilan kontsentratsiya gradienti bo'ylab energiya sarfisiz lipid ikki qavatini kesib o'tadi. Ushbu mexanizmning bir varianti osonlashtirilgan diffuziya bo'lib, unda ma'lum bir molekula moddaning membranadan o'tishiga yordam beradi. Bu molekulada faqat bitta turdagi moddaning o'tishiga imkon beruvchi kanal bo'lishi mumkin. Faol transport energiya talab qiladi, chunki u konsentratsiya gradientiga qarshi sodir bo'ladi. Membranada maxsus nasos oqsillari, shu jumladan ATPaz mavjud bo'lib, ular hujayra ichiga kaliy ionlarini (K +) faol ravishda pompalaydi va undan natriy ionlarini (Na +) chiqaradi.
• · matritsa - membrana oqsillarining ma'lum nisbiy joylashuvi va yo'nalishini, ularning optimal o'zaro ta'sirini ta'minlaydi.
• Mexanik - hujayraning avtonomiyasini, uning hujayra ichidagi tuzilmalarini, shuningdek, boshqa hujayralar (to'qimalarda) bilan bog'lanishini ta'minlaydi. Hujayra devorlari mexanik funktsiyani, hayvonlarda esa hujayralararo moddani ta'minlashda muhim rol o'ynaydi.
• energiya - xloroplastlarda fotosintez va mitoxondriyalarda hujayrali nafas olish jarayonida ularning membranalarida energiya uzatish tizimlari ishlaydi, ularda oqsillar ham ishtirok etadi;
• Retseptor - membranada joylashgan ba'zi oqsillar retseptorlardir (hujayra ma'lum signallarni qabul qiladigan molekulalar). Masalan, qonda aylanib yuradigan gormonlar faqat ushbu gormonlarga mos keladigan retseptorlari bo'lgan maqsadli hujayralarga ta'sir qiladi. Neyrotransmitterlar (nerv impulslarini o'tkazuvchi kimyoviy moddalar) maqsadli hujayralardagi maxsus retseptor oqsillari bilan ham bog'lanadi.
• Enzimatik - Membran oqsillari ko'pincha fermentlardir. Masalan, ichak epiteliy hujayralarining plazma membranalarida ovqat hazm qilish fermentlari mavjud.
• · Biopotentsiallarni yaratish va o'tkazishni amalga oshirish. Membrananing yordami bilan hujayrada ionlarning doimiy kontsentratsiyasi saqlanadi: hujayra ichidagi K + ionining kontsentratsiyasi tashqariga qaraganda ancha yuqori va Na + kontsentratsiyasi ancha past, bu juda muhim, chunki bu membrana bo'ylab potentsial farqni saqlaydi va nerv impulsini hosil qiladi.
• Hujayraning belgilanishi - membranada marker vazifasini bajaradigan antijenler - hujayrani aniqlash imkonini beruvchi "teglar" mavjud. Bular "antennalar" rolini o'ynaydigan glikoproteinlar (ya'ni, ularga tarvaqaylab ketgan oligosakkarid yon zanjirlari bo'lgan oqsillar). Yon zanjir konfiguratsiyasining son-sanoqsizligi tufayli har bir hujayra turi uchun ma'lum bir marker qilish mumkin. Markerlar yordamida hujayralar boshqa hujayralarni taniydi va ular bilan birgalikda harakat qiladi, masalan, organlar va to'qimalarni hosil qilishda. Shuningdek, u immunitet tizimiga begona antijenlarni tanib olish imkonini beradi.

Ba'zi oqsil molekulalari lipid qatlami tekisligida erkin tarqaladi; normal holatda, birga chiqadigan oqsil molekulalarining qismlari turli tomonlar hujayra membranasi o'z holatini o'zgartirmaydi.

Hujayra membranalarining maxsus morfologiyasi ularning elektr xususiyatlarini aniqlaydi, ular orasida eng muhimi sig'im va o'tkazuvchanlikdir.

Kapasitans xususiyatlari asosan gidratlangan ionlar uchun o'tkazmaydigan va ayni paytda zaryadlarni samarali ajratish va to'planishini, kationlar va anionlarning elektrostatik o'zaro ta'sirini ta'minlash uchun etarlicha yupqa (taxminan 5 nm) bo'lgan fosfolipid ikki qavati bilan belgilanadi. Bundan tashqari, hujayra membranalarining sig'imli xususiyatlari hujayra membranalarida sodir bo'ladigan elektr jarayonlarining vaqtinchalik xususiyatlarini aniqlaydigan sabablardan biridir.

O'tkazuvchanlik (g) - bu o'zaro elektr qarshilik va berilgan ion uchun umumiy transmembran oqimi qiymatining uning transmembran potentsial farqiga sabab bo'lgan qiymatga nisbatiga teng.

Fosfolipid ikki qavati orqali tarqalishi mumkin turli moddalar, va o'tkazuvchanlik darajasi (P), ya'ni hujayra membranasining bu moddalarni o'tkazish qobiliyati membrananing har ikki tomonida tarqaladigan moddaning kontsentratsiyasining farqiga, uning lipidlarda eruvchanligiga va xususiyatlariga bog'liq. hujayra membranasi. Sharoitlarda zaryadlangan ionlar uchun diffuziya tezligi doimiy maydon membranada ionlarning harakatchanligi, membrananing qalinligi, membranada ionlarning tarqalishi bilan belgilanadi. Elektrolit bo'lmaganlar uchun membrananing o'tkazuvchanligi uning o'tkazuvchanligiga ta'sir qilmaydi, chunki elektrolit bo'lmaganlar zaryadni olib yurmaydi, ya'ni ular elektr tokini o'tkaza olmaydi.

Membrananing o'tkazuvchanligi uning ion o'tkazuvchanligining o'lchovidir. O'tkazuvchanlikning oshishi membranadan o'tadigan ionlar sonining ko'payishini ko'rsatadi.

Muhim mulk biologik membranalar- suyuqlik. Barcha hujayra membranalari harakatlanuvchi suyuqlik tuzilmalaridir: katta qism ularning tarkibidagi lipid va oqsil molekulalari membrana tekisligida etarlicha tez harakatlana oladi.

Hujayra membranasi hujayraning tashqi qismini qoplaydigan strukturadir. U sitolemma yoki plazmolemma deb ham ataladi.

Ushbu shakllanish bilipid qatlamidan (ikki qavat) qurilgan, unda oqsillar mavjud. Plazmalemmani tashkil etuvchi uglevodlar bog'langan holatda bo'ladi.

Plazmalemmaning asosiy tarkibiy qismlarining taqsimlanishi quyidagicha: kimyoviy tarkibning yarmidan ko'pi oqsillarga to'g'ri keladi, chorak qismini fosfolipidlar, o'ndan bir qismini xolesterin egallaydi.

Hujayra membranasi va uning turlari

Hujayra membranasi yupqa plyonka bo'lib, u lipoproteinlar va oqsillar qatlamlariga asoslangan.

Lokalizatsiya bo'yicha o'simlik va hayvon hujayralarida ba'zi xususiyatlarga ega bo'lgan membrana organellalari ajralib turadi:

• mitoxondriya;
• yadro;
• endoplazmatik retikulum;
• Golji kompleksi;
• lizosomalar;
• xloroplastlar (o'simlik hujayralarida).

Hujayraning ichki va tashqi (plazmolemma) membranasi ham mavjud.

Hujayra membranasining tuzilishi

Hujayra membranasida uni glikokaliks shaklida qoplaydigan uglevodlar mavjud. Bu to'siq vazifasini bajaradigan supra-membran strukturasi. Bu erda joylashgan oqsillar erkin holatda. Bog'lanmagan oqsillar fermentativ reaktsiyalarda ishtirok etib, moddalarning hujayradan tashqari parchalanishini ta'minlaydi.

Sitoplazmatik membrananing oqsillari glikoproteinlar bilan ifodalanadi. tomonidan kimyoviy tarkibi lipid qatlamiga kiradigan oqsillarni to'liq (butunlay) ajratib turadi - integral oqsillar. Shuningdek, periferik, plazmalemmaning sirtlaridan biriga etib bormaydi.

Birinchisi retseptorlar vazifasini bajaradi, neyrotransmitterlar, gormonlar va boshqa moddalar bilan bog'lanadi. Qo'shish oqsillari ionlar va gidrofil substratlar tashiladigan ion kanallarini qurish uchun zarurdir. Ikkinchisi hujayra ichidagi reaktsiyalarni katalizlovchi fermentlardir.

Plazma membrananing asosiy xossalari

Ikki qatlamli lipid suvning kirib borishini oldini oladi. Lipidlar hujayrada fosfolipidlar shaklida mavjud bo'lgan hidrofobik birikmalardir. Fosfat guruhi tashqi tomonga burilgan va ikki qatlamdan iborat: tashqi, hujayradan tashqari muhitga yo'naltirilgan va ichki hujayra ichidagi tarkibni chegaralovchi.

Suvda eriydigan joylar gidrofil boshlar deb ataladi. Yog 'kislotasi joylari hujayra ichiga, hidrofobik dumlar shaklida yo'naltirilgan. Hidrofobik qism qo'shni lipidlar bilan o'zaro ta'sir qiladi, bu ularning bir-biriga biriktirilishini ta'minlaydi. Ikki qavatli qatlam turli sohalarda selektiv o'tkazuvchanlikka ega.

Shunday qilib, o'rtada membrana glyukoza va karbamidni o'tkazmaydi, hidrofobik moddalar bu erda erkin o'tadi: karbonat angidrid, kislorod, spirt. Xolesterin muhim ahamiyatga ega, ikkinchisining tarkibi plazma membranasining viskozitesini aniqlaydi.

Hujayra tashqi membranasining vazifalari

Funktsiyalarning xarakteristikalari qisqacha jadvalda keltirilgan:

Membran funktsiyasi	Tavsif
to'siq roli	Plazmalemma himoya funktsiyasini bajaradi, hujayra tarkibini begona moddalar ta'siridan himoya qiladi. Oqsillar, lipidlar, uglevodlarning maxsus tashkil etilishi tufayli plazma membranasining yarim o'tkazuvchanligi ta'minlanadi.
Retseptor funktsiyasi	Hujayra membranasi orqali biologik faollashtirilgan faol moddalar retseptorlari bilan bog'lanish jarayonida. Shunday qilib, immun reaktsiyalar hujayra membranasida joylashgan hujayralarning retseptorlari apparati tomonidan xorijiy agentlarni tanib olish orqali amalga oshiriladi.
transport funktsiyasi	Plazmalemmada teshiklarning mavjudligi hujayraga moddalar oqimini tartibga solish imkonini beradi. O'tkazish jarayoni past molekulyar og'irlikdagi birikmalar uchun passiv (energiya sarfisiz) davom etadi. Faol uzatish adenozin trifosfat (ATP) parchalanishi paytida chiqarilgan energiyaning sarflanishi bilan bog'liq. Bu usul organik birikmalarni uzatish uchun joy bor.
Ovqat hazm qilish jarayonlarida ishtirok etish	Moddalar hujayra membranasiga yotqiziladi (sorbsiya). Retseptorlar substrat bilan bog'lanib, uni hujayra ichida harakatga keltiradi. Hujayra ichida erkin yotgan pufakcha hosil bo'ladi. Birlashib, bunday pufakchalar gidrolitik fermentlar bilan lizosomalarni hosil qiladi.
Enzimatik funktsiya	Fermentlar, hujayra ichidagi hazm qilishning zarur komponentlari. Katalizatorlar ishtirokini talab qiladigan reaksiyalar fermentlar ishtirokida boradi.

Hujayra membranasining ahamiyati nimada

Hujayra membranasi hujayra ichiga kiruvchi va undan chiqadigan moddalarning yuqori selektivligi tufayli gomeostazni saqlashda ishtirok etadi (biologiyada bu selektiv o'tkazuvchanlik deb ataladi).

Plazmolemmaning o'sishi hujayrani ma'lum funktsiyalarni bajarish uchun mas'ul bo'lgan bo'limlarga (bo'limlarga) ajratadi. Suyuq-mozaik sxemaga mos keladigan maxsus joylashtirilgan membranalar hujayraning yaxlitligini ta'minlaydi.

Hujayra membranasi eng muhim organellalardan biri bo'lib, ma'lum bir hujayra va tashqi muhit o'rtasida o'ziga xos to'siq bo'lib xizmat qiladi. Ilmiy nomlari - plazmalemma, sitolemma yoki plazma membranasi. Aynan u orqali hujayraning tashqi muhit bilan o'zaro ta'siri, u orqali sodir bo'ladi ozuqa moddalari, va allaqachon qayta ishlangan narsa tashqarida ta'kidlangan. Plazmalemma ancha murakkab tuzilishga ega, shuningdek, organizmda ko'p funktsiyalarni bajaradi. Ushbu maqolada hujayra membranasi va uning tuzilishi batafsil muhokama qilinadi.

Ushbu organoid nisbatan yaqinda, faqat XX asrning boshlarida kashf etilgan. Bu kashfiyotni nemis olimlari - Gorter va Grendel qilishgan. O'tgan asr davomida olimlar sitolemmani faol o'rganishdi, uning tuzilishi haqida turli xil nazariyalar ilgari surildi, vaqt o'tishi bilan ular rad etildi va ularning o'rnini yangilari egalladi. Va faqat yetmishinchi yillarga kelib, olimlar uning tuzilishini ishonchli aniqlashga muvaffaq bo'lishdi.

Xo'sh, hujayra membranasi nimadan iborat? Ko'pgina tadqiqotlar natijasida uning tarkibida uchta qatlam borligi aniqlandi. Yuqori va pastki qatlamlar oqsil molekulalari birlashmalarining uzluksiz bo'limlari bo'lib, ichki qatlam esa, aksincha, doimiy bo'lib, yog'lardan iborat bo'lib, u asosiy hisoblanadi, buning natijasida tashqi muhitdan izolyatsiya qilinadi. taqdim etilgan. Yog 'qatlami ikki qatorli lipidlarni o'z ichiga oladi (aks holda u bilipid deb ataladi).

Sitolemmada quyidagi turdagi lipidlar mavjud:

• fosfolipidlar (yog'lar va fosfor);
• glikolipidlar (yog'lar va uglevodlar);
• xolesterin.

Oqsilning tashqi va ichki qatlamlari yog 'qatlami orqali o'ta olmaydigan moddalarning bu qatlamlar orqali u erga etib borishini ta'minlash uchun xizmat qiladi, ya'ni ular suvda eruvchan moddalar uchun "kesishish" hisoblanadi.

Shunday qilib, hujayra membranasi uchta darajadan iborat bo'lib, ulardan ikkitasi uchinchi darajaga kira olmaydigan moddalar uchun bir xil tashuvchidir, bu asosiysi, bu ichki tarkibni ajratib turadigan to'siqdir, balki u bilan aloqani ta'minlaydi. boshqa hujayralar, chunki u orqali ozuqa moddalarining asosiy miqdori kiradi.

Bundan tashqari, hujayra membranasi va ekanligini tushunish muhimdir hujayra devori turli organellalardir. Ko'p farqlar mavjud va ular ahamiyatlidir, devor sitolemma ustida joylashgan bo'lib, u himoya vazifasini bajaradi. mexanik shikastlanish va bosim. Sitolemmaning vazifalari, o'z navbatida, har xil.

Hujayra membranasi va uning vazifalari haqida video tomosha qiling.

Hujayra membranasining funktsiyalariga quyidagilar kiradi:

1. To'siq. Ichkariga kirmoqchi bo'lgan molekulalar uchun tabiiy filtr bo'lib xizmat qiladi, u faqat ma'lum parametrlarga javob beradiganlar o'tishiga imkon beradi.
2. Himoya. Ko'pgina hayvonlar hujayra devoriga ega bo'lmagani uchun plazmalemma mexanik stressdan himoya vazifasini ham bajaradi va shikastlanishning oldini oladi. O'simlik hujayrasidagi hujayra membranasi bunday funktsiyani bajarmaydi, chunki o'simlik hujayralari ularni himoya qila oladigan murakkab devorga ega.
3. Matritsa. To'liq huquqli faoliyat uchun zarur bo'lgan ichki muvozanatni saqlash uchun ichki organellalarning bir-biriga nisbatan joylashishi uchun javobgardir.
4. Transport. U zarur moddalarning tashqi muhit bilan almashinuvini to'liq nazorat qiladi, o'ziga xos xususiyatlar tufayli hayot uchun zarur bo'lgan moddalarga yordam beradi, lekin shu bilan birga ular o'z-o'zidan ichkariga kira olmaydi.
5. Enzimatik. Kerakli fermentlarni ishlab chiqarish uchun zarur, masalan, oziq-ovqat hazm qilish uchun.
6. Retseptor. Tashqi muhitda nima sodir bo'layotgani haqida gapiradigan signallarni qabul qilish kerak.
7. Belgilash. Har bir hujayra noyobdir va hujayralar bir-birini taniy oladi, bu bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilish uchun zarurdir. Tanib olish sitolemmaning tuzilishi tufayli yuzaga keladi, bu takrorlanmaydi.

Har qanday tirik mavjudotning sitolemmalari, sitolemmasi hayvon, odam, hasharotlar yoki o'simlikning hujayra membranasi bo'lishidan qat'i nazar, faqat bir oz o'zgarishlar bilan bir xil funktsiyalar qatorini bajaradi.

Plazmalemma haqida xulosalar

Ushbu organoidning tuzilishi va funktsiyalarini ko'rib chiqsak, hujayra membranasi hujayraning boshqa tarkibiy qismlariga xos bo'lmagan xususiyatlarga ega ekanligini ko'rish mumkin. O'tgan asrning boshlarida uning kashfiyoti yordam berdi yanada rivojlantirish tibbiyot ko'plab inson kasalliklarini, shuningdek ularni davolash usullarini tushunish uchun kalit bo'lib xizmat qildi.

Hujayra membranasi har bir organizm hujayralariga xosdir. Bu himoya vazifasini bajaradi, shuningdek, juda yaxshi ishlaydi muhim xususiyatlar, chunki u orqali turli moddalar ichkariga kiradi. Ushbu organoid normal faoliyat ko'rsatishi va demak, butun hujayraning normal ishlashi uchun organizmda uning faoliyatiga to'sqinlik qilmaydigan sharoitlar saqlanishi kerak.

Ma'lumki, plazma membranasi, uning tuzilishi kanallar to'plami bo'lib, ular orqali tashqi muhit bilan almashinuv ta'minlanadi. Olimlar normal faoliyat ko'rsatishi uchun, xususan, hujayra saraton hujayrasiga aylana boshlamasligi uchun plazmalemma kanallari to'g'ri ishlashi, tiqilib qolmasligi va mos bo'lmagan molekulalarning o'tishiga yo'l qo'ymasligi kerakligini aniqladilar.

• to'g'ri ovqatlanish;
• muntazam yurishlar yoqilgan toza havo;
• tanadagi suv muvozanatini saqlash.

Bu hayratlanarli, ammo bu insonning farovonligi va sog'lig'iga katta ta'sir ko'rsatishi mumkin bo'lgan juda ahamiyatsiz organoiddir. Shuning uchun plazmalemmaning kashf etilishi biologiya fani uchun katta qadam bo'ldi.

Sizningcha, hujayra membranasi hujayra faoliyatida eng muhim rol o'ynaydimi yoki undan muhimroq tarkibiy qismlar bormi? Fikringizni baham ko'ring