Биологиялық мембраналар.
«Мембрана» термині (латынша membrana - тері, қабықша) 100 жылдан астам уақыт бұрын, бір жағынан, жасушаның мазмұны мен сыртқы орта арасындағы тосқауыл ретінде қызмет ететін жасуша шекарасын белгілеу үшін қолданыла бастады. екінші жағынан су өтетін жартылай өткізгіш қалқа ретінде және кейбір заттар. Алайда, мембрананың функциялары мұнымен шектелмейді,өйткені биологиялық мембраналар жасушаның құрылымдық ұйымының негізін құрайды.
Мембраналық құрылым. Бұл модель бойынша негізгі мембрана липидті қос қабат болып табылады, онда молекулалардың гидрофобты құйрықтары ішке, ал гидрофильді бастары сыртқа қарайды. Липидтер фосфолипидтермен ұсынылған - глицерин немесе сфингозин туындылары. Белоктар липидті қабатпен байланысты. Интегралды (трансмембраналық) ақуыздар мембрана арқылы өтеді және онымен тығыз байланысады; перифериялықтары өтпейді және мембранаға азырақ тығыз байланысады. Мембраналық ақуыздардың қызметі: мембрана құрылымын сақтау, сыртқы ортадан сигналдарды қабылдау және түрлендіру. орта, кейбір заттардың тасымалдануы, мембраналарда жүретін реакциялардың катализі. Мембрананың қалыңдығы 6-дан 10 нм-ге дейін.
Мембрананың қасиеттері:
1. Сұйықтық. Мембрана қатты құрылым емес, оны құрайтын ақуыздар мен липидтердің көпшілігі мембрана жазықтығында қозғала алады.
2. Асимметрия. Белоктардың да, липидтердің де сыртқы және ішкі қабаттарының құрамы әртүрлі. Сонымен қатар, жануарлар жасушаларының плазмалық мембраналарының сыртында гликопротеидтер қабаты болады (сигнал беру және рецепторлық қызметтерді атқаратын гликокаликс, сонымен қатар жасушаларды ұлпаларға біріктіру үшін маңызды).
3. Полярлық. Мембрананың сыртқы жағы оң зарядты, ал ішкі жағы теріс зарядты алады.
4. Селективті өткізгіштік. Тірі жасушалардың мембраналары судан басқа еріген заттардың белгілі бір молекулалары мен иондарының ғана өтуіне мүмкіндік береді.(Жасуша мембраналарына қатысты «жартылай өткізгіштік» терминін қолдану мүлде дұрыс емес, өйткені бұл ұғым мынаны білдіреді: мембрана еріген заттардың барлық молекулалары мен иондарын сақтай отырып, тек еріткіш молекулаларының өтуіне мүмкіндік береді.)
Сыртқы жасуша қабықшасы (плазмалемма) белоктардан, фосфолипидтерден және судан тұратын қалыңдығы 7,5 нм ультрамикроскопиялық қабықша. Сумен жақсы суланған және зақымданудан кейін оның тұтастығын тез қалпына келтіретін серпімді пленка. Ол барлық биологиялық мембраналарға тән әмбебап құрылымға ие. Бұл мембрананың шекаралық орналасуы, оның селективті өткізгіштік, пиноцитоз, фагоцитоз, экскреторлық өнімдерді шығару және синтез процестеріне қатысуы, көрші жасушалармен әрекеттесу және жасушаны зақымданудан қорғау оның рөлін өте маңызды етеді. Мембрана сыртындағы жануарлар жасушалары кейде полисахаридтер мен белоктардан тұратын жұқа қабат – гликокаликспен жабылған. Өсімдік жасушаларында жасуша мембранасының сыртында сыртқы тірек жасайтын және жасуша пішінін сақтайтын күшті жасуша қабырғасы болады. Ол талшықтан (целлюлоза), суда ерімейтін полисахаридтен тұрады.
Жасуша мембранасы
Жасуша мембранасының суреті. Кішкентай көк және ақ шарлар фосфолипидтердің гидрофобты «бастарына» сәйкес келеді, ал оларға бекітілген сызықтар гидрофильді «құйрықтарға» сәйкес келеді. Суретте тек интегралды мембраналық ақуыздар (қызыл шарлар және сары спиральдар) көрсетілген. Мембрана ішіндегі сары сопақ нүктелер – холестерин молекулалары Мембрананың сыртындағы сары-жасыл моншақ тізбектері – гликокаликс түзетін олигосахаридтер тізбектері
Биологиялық мембранаға сонымен қатар әртүрлі белоктар кіреді: интегралды (мембранаға енетін), жартылай интегралды (бір ұшы сыртқы немесе ішкі липидті қабатқа батырылған), беттік (мембрананың сыртқы немесе ішкі жақтарына іргелес орналасқан). Кейбір белоктар жасуша ішіндегі жасуша қабықшасы мен цитоскелеттің, ал сырттағы жасуша қабырғасының (бар болса) жанасу нүктелері болып табылады. Кейбір интегралды ақуыздар иондық арналар, әртүрлі тасымалдаушылар және рецепторлар қызметін атқарады.
Функциялар
- тосқауыл – қоршаған ортамен реттелетін, селективті, пассивті және белсенді зат алмасуды қамтамасыз етеді. Мысалы, пероксисома мембранасы цитоплазманы жасушаға қауіпті асқын тотықтардан қорғайды. Селективті өткізгіштік мембрананың әртүрлі атомдар немесе молекулалар үшін өткізгіштігі олардың мөлшеріне, электр зарядына және химиялық қасиеттеріне байланысты екенін білдіреді. Селективті өткізгіштік жасуша мен жасуша бөлімдерінің қоршаған ортадан бөлініп, қажетті заттармен қамтамасыз етілуін қамтамасыз етеді.
- тасымалдау – заттардың жасуша ішіне және одан тыс тасымалдануы мембрана арқылы жүреді. Мембрана арқылы тасымалдау мыналарды қамтамасыз етеді: қоректік заттардың жеткізілуін, соңғы метаболикалық өнімдердің жойылуын, әртүрлі заттардың секрециясын, иондық градиенттерді құруды, жасушалық ферменттердің жұмыс істеуіне қажетті жасушадағы иондардың оңтайлы концентрациясын сақтауды қамтамасыз етеді.
Қандай да бір себептермен фосфолипидті қос қабаттан өте алмайтын бөлшектер (мысалы, гидрофильді қасиеттеріне байланысты, өйткені ішіндегі мембрана гидрофобты және гидрофильді заттардың өтуіне жол бермейді немесе олардың үлкендігі бойынша), бірақ жасуша үшін қажет. , мембранаға арнайы тасымалдаушы белоктар (тасымалдаушылар) және арна ақуыздары арқылы немесе эндоцитоз арқылы өте алады.
Пассивті тасымалдауда заттар диффузия арқылы концентрация градиенті бойымен энергияны жұмсамай-ақ липидтердің қос қабатын кесіп өтеді. Бұл механизмнің нұсқасы жеңілдетілген диффузия болып табылады, онда белгілі бір молекула заттың мембрана арқылы өтуіне көмектеседі. Бұл молекулада бір ғана зат түрін өткізуге мүмкіндік беретін арна болуы мүмкін.
Белсенді тасымалдау энергияны қажет етеді, өйткені ол концентрация градиентіне қарсы жүреді. Мембранада арнайы сорғы ақуыздары бар, соның ішінде АТФаза, ол калий иондарын (K+) жасушаға белсенді түрде айдап, одан натрий иондарын (Na+) айдайды. - матрицалық - мембраналық ақуыздардың белгілі бір салыстырмалы орналасуын және бағытын, олардың оңтайлы өзара әрекеттесуін қамтамасыз етеді.
- механикалық - жасушаның, оның жасушаішілік құрылымдарының автономиясын, сонымен қатар басқа жасушалармен (тіндерде) байланысын қамтамасыз етеді. Жасуша қабырғалары механикалық қызметті қамтамасыз етуде үлкен рөл атқарады, ал жануарларда жасушааралық зат.
- энергия - хлоропласттарда фотосинтез және митохондрияларда жасушалық тыныс алу кезінде олардың мембраналарында энергия тасымалдау жүйелері жұмыс істейді, оларға ақуыздар да қатысады;
- рецептор – мембранада орналасқан кейбір белоктар рецепторлар (клетка белгілі бір сигналдарды олардың көмегімен қабылдайтын молекулалар) болып табылады.
Мысалы, қанда айналатын гормондар осы гормондарға сәйкес рецепторлары бар мақсатты жасушаларға ғана әсер етеді. Нейротрансмиттерлер (жүйке импульстарының өткізілуін қамтамасыз ететін химиялық заттар) мақсатты жасушалардағы арнайы рецепторлық ақуыздармен де байланысады. - ферментативті - мембраналық ақуыздар көбінесе ферменттер болып табылады. Мысалы, ішек эпителий жасушаларының плазмалық мембраналарында ас қорыту ферменттері болады.
- биопотенциалдарды генерациялау мен өткізуді жүзеге асыру.
Мембрананың көмегімен жасушада иондардың тұрақты концентрациясы сақталады: жасуша ішіндегі К+ ионының концентрациясы сыртқа қарағанда әлдеқайда жоғары, ал Na+ концентрациясы әлдеқайда төмен, бұл өте маңызды, өйткені бұл мембранадағы потенциалдар айырмасының сақталуы және жүйке импульсінің пайда болуы. - жасуша таңбалауы - мембранада маркер ретінде әрекет ететін антигендер бар - жасушаны анықтауға мүмкіндік беретін «белгілер». Бұл «антенна» рөлін атқаратын гликопротеидтер (яғни, тармақталған олигосахаридтердің бүйірлік тізбектері бар белоктар). Бүйірлік тізбектердің сансыз конфигурацияларына байланысты әрбір ұяшық түріне арнайы маркер жасауға болады. Маркерлердің көмегімен жасушалар басқа жасушаларды тани алады және олармен бірге әрекет ете алады, мысалы, органдар мен тіндердің қалыптасуында. Бұл иммундық жүйеге бөгде антигендерді тануға мүмкіндік береді.
Биомембраналардың құрылымы мен құрамы
Мембраналар липидтердің үш класынан тұрады: фосфолипидтер, гликолипидтер және холестерин. Фосфолипидтер мен гликолипидтер (көмірсулары бар липидтер) зарядталған гидрофильді баспен байланысқан екі ұзын гидрофобты көмірсутек құйрықтарынан тұрады. Холестерин липидтердің гидрофобты құйрықтары арасындағы бос кеңістікті алып, олардың майысуын болдырмай, мембранаға қаттылық береді. Сондықтан құрамында холестерині төмен мембраналар икемді, ал холестерині жоғарылары қаттырақ және нәзік болады. Холестерин сонымен қатар полярлы молекулалардың жасушадан және жасушаға қозғалысына кедергі келтіретін «тоқтатқыш» қызметін атқарады. Мембрананың маңызды бөлігі оған енетін және мембраналардың әртүрлі қасиеттеріне жауап беретін ақуыздардан тұрады. Олардың құрамы мен бағыты әртүрлі мембраналарда ерекшеленеді.
Жасуша мембраналары көбінесе асимметриялық, яғни қабаттар липидті құрамымен, жеке молекуланың бір қабаттан екінші қабатқа ауысуымен ерекшеленеді (деп аталатын триггер) қиын.
Мембраналық органоидтар
Бұл гиалоплазмадан мембраналар арқылы бөлінген цитоплазманың тұйық дара немесе өзара байланысқан бөлімдері. Бір мембраналы органоидтарға эндоплазмалық тор, Гольджи аппараты, лизосомалар, вакуольдер, пероксисомалар; қос мембранаға – ядро, митохондрия, пластидтер. Әртүрлі органоидтардың мембраналарының құрылысы липидтер мен мембраналық белоктардың құрамы бойынша ерекшеленеді.
Селективті өткізгіштік
Жасуша мембраналарының селективті өткізгіштігі бар: олар арқылы глюкоза, амин қышқылдары, май қышқылдары, глицерин және иондар баяу диффузияланады, ал мембраналардың өзі белгілі бір дәрежеде бұл процесті белсенді түрде реттейді - кейбір заттар өтеді, бірақ басқалары өтпейді. Заттардың жасушаға түсуінің немесе оларды жасушадан сыртқа шығарудың төрт негізгі механизмі бар: диффузия, осмос, белсенді тасымалдау және экзо- немесе эндоцитоз. Алғашқы екі процесс табиғаты бойынша пассивті, яғни энергияны қажет етпейді; соңғы екеуі энергияны тұтынумен байланысты белсенді процестер.
Пассивті тасымалдау кезінде мембрананың селективті өткізгіштігі арнайы арналар - интегралдық ақуыздар есебінен болады. Олар мембранаға тікелей еніп, өту түрін құрайды. K, Na және Cl элементтерінің өз арналары бар. Концентрация градиентіне қатысты бұл элементтердің молекулалары жасуша ішіне және сыртына жылжиды. Тітіркенген кезде натрий иондарының арналары ашылып, натрий иондарының жасушаға кенеттен түсуі орын алады. Бұл жағдайда мембраналық потенциалдың теңгерімсіздігі орын алады. Осыдан кейін мембраналық потенциал қалпына келеді. Калий арналары әрқашан ашық, бұл калий иондарының жасушаға баяу енуіне мүмкіндік береді.
да қараңыз
Әдебиет
- Антонов В.Ф., Смирнова Е.Н., Шевченко Е.В.Фазалық ауысулар кезіндегі липидті мембраналар. - М.: Ғылым, 1994 ж.
- Геннис Р.Биомембрандар. Молекулярлық құрылымы мен функциялары: ағылшын тілінен аудармасы. = Биомембрандар. Молекулалық құрылым және функция (Роберт Б. Геннис бойынша). - 1-ші басылым. - М.: Мир, 1997. - ISBN 5-03-002419-0
- Иванов В.Г., Берестовский Т.Н.Биологиялық мембраналардың липидті қос қабаты. - М.: Наука, 1982 ж.
- Рубин А.Б.Биофизика, 2 томдық оқулық. - 3-ші басылым, түзетілген және кеңейтілген. - М.: Мәскеу университетінің баспасы, 2004. -
Жасушаның сырты қалыңдығы шамамен 6-10 нм болатын плазмалық мембранамен (немесе сыртқы жасушалық мембранамен) жабылған.
Жасуша мембранасы белоктар мен липидтерден (негізінен фосфолипидтерден) тұратын тығыз қабықша болып табылады. Липидтердің молекулалары ретті түрде – бетіне перпендикуляр, екі қабат болып орналасады, осылайша олардың сумен қарқынды әрекеттесетін бөліктері (гидрофильді) сыртқа, ал суға инертті (гидрофобты) бөліктері ішке қарай бағытталған.
Белок молекулалары липидті қаңқаның бетінде екі жағынан үздіксіз емес қабатта орналасады. Олардың кейбіреулері липидті қабатқа батырылады, ал кейбіреулері одан өтіп, су өткізгіш аймақтарды құрайды. Бұл белоктар әртүрлі қызмет атқарады – олардың кейбіреулері ферменттер, басқалары белгілі бір заттарды қоршаған ортадан цитоплазмаға және қарама-қарсы бағытта тасымалдауға қатысатын тасымалдаушы белоктар.
Жасуша мембранасының негізгі қызметтері
Биологиялық мембраналардың негізгі қасиеттерінің бірі – селективті өткізгіштік (жартылай өткізгіштік)- кейбір заттар олар арқылы қиындықпен, басқалары оңай және тіпті жоғары концентрацияға қарай өтеді.Осылайша көптеген жасушалар үшін ішіндегі Na иондарының концентрациясы қоршаған ортаға қарағанда айтарлықтай төмен. Қарама-қарсы қатынас К иондарына тән: олардың жасуша ішіндегі концентрациясы сыртқа қарағанда жоғары. Сондықтан Na иондары әрқашан жасушаға енуге бейім, ал K иондары әрқашан шығуға бейім. Бұл иондардың концентрацияларының теңестірілуі мембранада сорғыш рөлін атқаратын арнайы жүйенің болуымен болдырмайды, ол Na иондарын жасушадан айдап шығарады және бір мезгілде ішіне К иондарын айдайды.
Na иондарының сырттан ішке қарай жылжу тенденциясы қант пен аминқышқылдарын жасушаға тасымалдау үшін қолданылады. Жасушадан Na иондарының белсенді түрде жойылуымен оған глюкоза мен аминқышқылдарының түсуіне жағдай жасалады.
Көптеген жасушаларда заттар фагоцитоз және пиноцитоз арқылы да сіңіріледі. Сағат фагоцитозикемді сыртқы мембрана ұсталған бөлшек түсетін шағын ойпаңды құрайды. Бұл ойық ұлғаяды және сыртқы мембрананың бір бөлігімен қоршалған, бөлшек жасушаның цитоплазмасына батырылады. Фагоцитоз құбылысы амебаларға және кейбір басқа қарапайымдыларға, сондай-ақ лейкоциттерге (фагоциттер) тән. Жасушалар жасушаға қажетті заттары бар сұйықтықтарды сол сияқты сіңіреді. Бұл құбылыс деп аталды пиноцитоз.
Әртүрлі жасушалардың сыртқы қабықшалары олардың ақуыздары мен липидтерінің химиялық құрамы бойынша да, салыстырмалы құрамы бойынша да айтарлықтай ерекшеленеді. Дәл осы белгілер әртүрлі жасушалардың мембраналарының физиологиялық белсенділігінің әртүрлілігін және олардың жасушалар мен ұлпалардың өміріндегі рөлін анықтайды.
Жасушаның эндоплазмалық торы сыртқы мембранамен байланысқан. Сыртқы мембраналардың көмегімен жасушааралық байланыстардың әртүрлі түрлері жүзеге асырылады, яғни. жеке жасушалар арасындағы байланыс.
Жасушалардың көптеген түрлері олардың бетінде көптеген шығыңқы жерлер, қатпарлар және микробүрінділердің болуымен сипатталады. Олар жасуша бетінің айтарлықтай ұлғаюына және метаболизмнің жақсаруына, сондай-ақ жеке жасушалар мен бір-бірімен күшті байланыстарға ықпал етеді.
Өсімдік жасушаларының жасуша қабықшасының сыртқы жағында талшықтан (целлюлозадан) тұратын оптикалық микроскопта анық көрінетін қалың қабықшалары болады. Олар өсімдік ұлпаларына (ағаш) күшті тірек жасайды.
Кейбір жануарлар жасушаларында да жасуша қабықшасының үстінде орналасқан бірқатар сыртқы құрылымдар болады және қорғаныш сипаты бар. Мысал ретінде жәндіктердің қабық жасушаларының хитинін келтіруге болады.
Жасуша мембранасының қызметі (қысқаша)
| Функция | Сипаттама |
|---|---|
| Қорғаныс бөгет | Ішкі жасуша органоидтарын сыртқы ортадан ажыратады |
| Нормативтік | Жасушаның ішкі мазмұны мен сыртқы орта арасындағы зат алмасуды реттейді |
| Бөлу (бөлу) | Жасушаның ішкі кеңістігін тәуелсіз блоктарға (бөлімшелерге) бөлу |
| Энергия | - энергияның жинақталуы және түрленуі; - хлоропластардағы фотосинтездің жеңіл реакциялары; - Сіңу және секреция. |
| Рецептор (ақпараттық) | Қозуды қалыптастыруға және оны өткізуге қатысады. |
| Мотор | Жасушаның немесе оның жеке бөліктерінің қозғалысын жүзеге асырады. |
Бұл мақалада жасуша мембранасының құрылымы мен жұмыс істеу ерекшеліктері сипатталады. Сонымен қатар: плазмалемма, плазмалемма, биомембраналық, жасушалық қабықша, жасушаның сыртқы қабығы, жасуша мембранасы деп аталады. Ұсынылған барлық бастапқы деректер жүйке қозуы мен тежелу процестерінің барысын, синапс пен рецепторлардың жұмыс істеу принциптерін нақты түсіну үшін қажет болады.
Плазмалемма – жасушаны сыртқы ортадан бөліп тұратын үш қабатты липопротеидті мембрана. Ол сонымен қатар жасуша мен сыртқы орта арасындағы бақыланатын алмасуды жүзеге асырады.
Биологиялық мембрана - бұл фосфолипидтерден, ақуыздардан және полисахаридтерден тұратын ультра жұқа бимолекулалық қабық. Оның негізгі функциялары кедергі, механикалық және матрицалық.
Жасуша мембранасының негізгі қасиеттері:
- Мембрананың өткізгіштігі
- Мембрананың жартылай өткізгіштігі
- Селективті мембрананың өткізгіштігі
- Белсенді мембрана өткізгіштігі
- Бақыланатын өткізгіштік
- Қабықшаның фагоцитозы және пиноцитозы
- Жасуша мембранасындағы экзоцитоз
- Жасуша мембранасында электрлік және химиялық потенциалдардың болуы
- Мембрананың электрлік потенциалының өзгеруі
- Мембрананың тітіркенуі. Ол мембранада сигнал беретін заттармен жанасатын арнайы рецепторлардың болуына байланысты. Осының нәтижесінде мембрананың өзі де, бүкіл жасуша да жиі өзгереді. Лангтармен (басқару заттарымен) байланысқаннан кейін мембранада орналасқан молекулалық рецепторлар биохимиялық процестерді тудырады.
- Жасуша мембранасының каталитикалық ферментативті белсенділігі. Ферменттер жасуша мембранасының сыртында да, жасуша ішінде де әрекет етеді.
Жасуша мембранасының негізгі қызметтері
Жасуша мембранасының жұмысындағы ең бастысы - жасуша мен жасуша аралық зат арасындағы алмасуды жүзеге асыру және бақылау. Бұл мембрананың өткізгіштігінің арқасында мүмкін болады. Мембрана өткізгіштігін реттеу жасуша мембранасының реттелетін өткізгіштігінің арқасында жүзеге асырылады.
Жасуша мембранасының құрылымы
Жасуша мембранасы үш қабаттан тұрады. Орталық қабат, майлы қабат жасушаны оқшаулау үшін тікелей қызмет етеді. Ол суда еритін заттарды өткізбейді, тек майда еритін заттарды ғана өткізеді.
Қалған қабаттар – төменгі және жоғарғы – майлы қабатта аралдар түрінде шашыраңқы белок түзілімдері.Осы аралдар арасында жасырын тасымалдаушылар мен иондық түтікшелер орналасқан, олар суда еритін заттарды жасушаның өзіне де тасымалдауға арнайы қызмет етеді. және оның шекарасынан тыс.
Толығырақ айтсақ, қабықтың май қабаты фосфолипидтерден және сфинголипидтерден тұрады.
Мембраналық иондық арналардың маңызы
Липидті пленка арқылы тек майда еритін заттар енетіндіктен: газдар, майлар және спирттер және жасуша суда еритін заттарды, оның ішінде иондарды үнемі енгізіп, алып тастауы керек. Дәл осы мақсаттар үшін мембрананың басқа екі қабаты түзетін ақуыздық құрылымдар қызмет етеді.
Мұндай белок құрылымдары белоктардың 2 түрінен – мембранада саңылаулар түзетін арна түзушілерден және ферменттердің көмегімен өзіне бекітіліп, қажетті заттарды өткізетін тасымалдаушы белоктардан тұрады.
Өзіңіз үшін сау және тиімді болыңыз!
9.5.1. Мембраналардың негізгі қызметтерінің бірі – заттардың тасымалдануына қатысу. Бұл процесс үш негізгі механизм арқылы жүзеге асады: қарапайым диффузия, жеңілдетілген диффузия және белсенді тасымалдау (9.10-сурет). Бұл механизмдердің ең маңызды ерекшеліктерін және әрбір жағдайда тасымалданатын заттардың мысалдарын есте сақтаңыз.
9.10-сурет.Молекулалардың мембрана арқылы тасымалдану механизмдері
Қарапайым диффузия- арнайы механизмдердің қатысуынсыз мембрана арқылы заттардың тасымалдануы. Тасымалдау энергия шығынынсыз концентрация градиентімен жүреді. Қарапайым диффузия арқылы ұсақ биомолекулалар тасымалданады – H2O, CO2, O2, мочевина, гидрофобты төмен молекулалы заттар. Қарапайым диффузия жылдамдығы концентрация градиентіне пропорционал.
Жеңілдетілген диффузия- ақуыз арналары немесе арнайы тасымалдаушы белоктар арқылы заттардың мембрана арқылы тасымалдануы. Ол энергия шығынынсыз концентрация градиенті бойынша жүзеге асырылады. Моносахаридтер, амин қышқылдары, нуклеотидтер, глицерин және кейбір иондар тасымалданады. Қанықтыру кинетикасы тән – тасымалданатын заттың белгілі (қанықтыру) концентрациясы кезінде тасымалдаушының барлық молекулалары тасымалдауға қатысады және тасымалдау жылдамдығы максималды мәнге жетеді.
Белсенді тасымалдау- сонымен қатар арнайы тасымалдау ақуыздарының қатысуын талап етеді, бірақ тасымалдау концентрация градиентіне қарсы жүреді, сондықтан энергия шығынын қажет етеді. Осы механизм арқылы жасуша мембранасы арқылы Na+, K+, Ca2+, Mg2+ иондары, ал протондар митохондриялық мембрана арқылы тасымалданады. Заттардың белсенді тасымалдануы қанығу кинетикасымен сипатталады.
9.5.2. Иондардың белсенді тасымалдануын жүзеге асыратын көлік жүйесіне мысал ретінде Na+,K+-аденозинтрифосфатаза (Na+,K+-ATPase немесе Na+,K+-сорғы) жатады. Бұл ақуыз плазмалық мембрананың тереңінде орналасқан және АТФ гидролизінің реакциясын катализдеуге қабілетті. 1 АТФ молекуласының гидролизі кезінде бөлінетін энергия жасушадан 3 Na+ ионын жасушадан тыс кеңістікке және 2 К+ ионын кері бағытта тасымалдауға жұмсалады (9.11-сурет). Na+,K+-ATPase әсерінің нәтижесінде жасуша цитозолы мен жасушадан тыс сұйықтық арасында концентрация айырмашылығы пайда болады. Иондардың тасымалдануы эквивалентті болмағандықтан, электрлік потенциалдар айырмасы пайда болады. Осылайша, электрохимиялық потенциал пайда болады, ол электрлік потенциалдар айырмасының энергиясынан Δφ және мембрананың екі жағындағы ΔС заттардың концентрацияларының айырмасының энергиясынан тұрады.
9.11-сурет. Na+, K+ сорғы диаграммасы.
9.5.3. Бөлшектердің және жоғары молекулалық қосылыстардың мембраналар арқылы тасымалдануы
Тасымалдаушылар жүзеге асыратын органикалық заттар мен иондарды тасымалдаумен қатар жасушада биомембрананың пішінін өзгерту арқылы жоғары молекулалық қосылыстарды жасушаға сіңіріп, одан жоғары молекулалық қосылыстарды жоюға арналған өте ерекше механизм бар. Бұл механизм деп аталады везикулярлы тасымалдау.
9.12-сурет.Везикулярлы тасымалдау түрлері: 1 - эндоцитоз; 2 - экзоцитоз.
Макромолекулалардың тасымалдануы кезінде мембранамен қоршалған көпіршіктердің (везикулалардың) бірізді түзілуі және бірігуі жүреді. Тасымалдау бағытына және тасымалданатын заттардың табиғатына байланысты везикулярлы тасымалдаудың келесі түрлері бөлінеді:
Эндоцитоз(9.12, 1-сурет) – заттардың жасушаға өтуі. Түзілген везикулалардың мөлшеріне байланысты олар бөлінеді:
A) пиноцитоз — сұйық және еріген макромолекулаларды (белоктар, полисахаридтер, нуклеин қышқылдары) ұсақ көпіршіктердің (диаметрі 150 нм) көмегімен сіңіру;
б) фагоцитоз — микроорганизмдер немесе жасуша қалдықтары сияқты үлкен бөлшектерді сіңіру. Бұл жағдайда диаметрі 250 нм-ден асатын фагосомалар деп аталатын үлкен көпіршіктер түзіледі.
Пиноцитоз эукариоттық жасушалардың көпшілігіне тән, ал ірі бөлшектерді арнайы мамандандырылған жасушалар – лейкоциттер мен макрофагтар сіңіреді. Эндоцитоздың бірінші кезеңінде мембрана бетіне заттар немесе бөлшектер адсорбцияланады, бұл процесс энергия шығынынсыз жүреді. Келесі кезеңде адсорбцияланған заты бар мембрана цитоплазмаға тереңдей түседі; нәтижесінде пайда болған плазмалық мембрананың жергілікті инвагинациялары жасуша бетінен бөлініп, везикулалар түзеді, содан кейін олар жасушаға ауысады. Бұл процесс микрофиламенттер жүйесімен байланысты және энергияға тәуелді. Жасушаға енетін көпіршіктер мен фагосомалар лизосомалармен қосыла алады. Лизосомалар құрамындағы ферменттер көпіршіктер мен фагосомалардағы заттарды төмен молекулалық өнімдерге (амин қышқылдары, моносахаридтер, нуклеотидтер) ыдыратады, олар цитозолға тасымалданады, сол жерде оларды жасуша пайдалана алады.
Экзоцитоз(9.12, 2-сурет) – бөлшектер мен ірі қосылыстардың жасушадан тасымалдануы. Бұл процесс эндоцитоз сияқты энергияның жұтылуымен жүреді. Экзоцитоздың негізгі түрлері:
A) секреция - организмнің басқа жасушаларына қолданылатын немесе әсер ететін суда еритін қосылыстарды жасушадан шығару. Оны маманданбаған жасушалар да, ағзаның ерекше қажеттіліктеріне байланысты олар өндіретін заттардың (гормондар, нейротрансмиттерлер, проферменттер) секрециясына бейімделген ішкі секреция бездерінің жасушалары, асқазан-ішек жолдарының шырышты қабаты арқылы жүзеге асырылуы мүмкін.
Бөлінген белоктар дөрекі эндоплазмалық ретикулумның мембраналарымен байланысқан рибосомаларда синтезделеді. Содан кейін бұл белоктар Гольджи аппаратына тасымалданады, онда олар модификацияланады, концентрацияланады, сұрыпталады, содан кейін көпіршіктерге оралады, олар цитозолға шығарылады және кейіннен плазмалық мембранамен біріктіріледі, осылайша везикулдардың мазмұны жасушаның сыртында болады.
Макромолекулалардан айырмашылығы, протондар сияқты кішігірім бөлінетін бөлшектер жеңілдетілген диффузия және белсенді тасымалдау механизмдері арқылы жасушадан тасымалданады.
б) экскреция - жасушадан қолдануға болмайтын заттарды шығару (мысалы, эритропоэз кезінде, торлы заттың ретикулоциттерден органеллалардың жинақталған қалдықтарын шығару). Шығарылу механизмі, шығарылған бөлшектердің бастапқыда цитоплазмалық көпіршікте ұсталып, кейіннен плазмалық мембранамен бірігетіндігі сияқты көрінеді.
Жүктелуде...
