Hüceyrə membranı plazma (və ya sitoplazmik) membran və plazmalemma da adlanır. Bu struktur hüceyrənin daxili tərkibini xarici mühitdən ayırmaqla yanaşı, həm də əksər hüceyrə orqanoidlərinin və nüvənin bir hissəsidir, öz növbəsində onları sitoplazmanın özlü-maye hissəsi olan hialoplazmadan (sitozol) ayırır. Gəlin zəng etməyə razılaşaq sitoplazmatik membran hüceyrənin tərkibini xarici mühitdən ayıran. Qalan terminlər bütün membranları ifadə edir.
Hüceyrə (bioloji) membranın quruluşu ikiqat lipid (yağ) qatına əsaslanır. Belə təbəqənin əmələ gəlməsi onların molekullarının xüsusiyyətləri ilə bağlıdır. Lipidlər suda həll olunmur, lakin öz yolu ilə kondensasiya olunur. Tək bir lipid molekulunun bir hissəsi qütb başıdır (suya cəlb olunur, yəni hidrofilik), digəri isə bir cüt uzun qütb olmayan quyruqlardır (molekulun bu hissəsi su ilə itələnir, yəni hidrofobikdir). Molekulların bu quruluşu onların quyruqlarını sudan "gizlətməsinə" və qütb başlarını suya çevirməsinə səbəb olur.
Nəticə, qeyri-qütblü quyruqların içəriyə (bir-birinə baxan) və qütb başlarının xaricə (doğru) olduğu bir lipid ikiqatlıdır. xarici mühit və sitoplazma). Belə bir membranın səthi hidrofilikdir, lakin içərisində hidrofobikdir.
Hüceyrə membranlarında lipidlər arasında fosfolipidlər üstünlük təşkil edir (onlar mürəkkəb lipidlərə aiddir). Onların başlarında fosfor turşusu qalığı var. Fosfolipidlərə əlavə olaraq, glikolipidlər (lipidlər + karbohidratlar) və xolesterol (sterollarla əlaqəli) var. Sonuncu, qalınlığında qalan lipidlərin quyruqları arasında yerləşərək membrana sərtlik verir (xolesterol tamamilə hidrofobikdir).
Elektrostatik qarşılıqlı təsirə görə bəzi zülal molekulları yüklənmiş lipid başlıqlarına bağlanır və onlar səthi membran zülallarına çevrilirlər. Digər zülallar qeyri-qütblü quyruqlarla qarşılıqlı əlaqədə olur, qismən iki qatda basdırılır və ya onun vasitəsilə nüfuz edir.
Beləliklə, hüceyrə membranı ikiqat lipidlərdən, səthi (periferik), yerləşmiş (yarı inteqral) və nüfuz edən (inteqral) zülallardan ibarətdir. Bundan əlavə, membranın xarici hissəsindəki bəzi zülallar və lipidlər karbohidrat zəncirləri ilə əlaqələndirilir.
Bu membran quruluşunun maye mozaika modeli XX əsrin 70-ci illərində irəli sürülmüşdür. Əvvəllər strukturun sendviç modeli nəzərdə tutulmuşdu ki, ona görə lipid iki qatı içəridə yerləşir, membranın içərisində və xaricində isə səthi zülalların davamlı təbəqələri ilə örtülmüşdür. Lakin eksperimental məlumatların toplanması bu fərziyyəni təkzib etdi.
Müxtəlif hüceyrələrdə membranların qalınlığı təxminən 8 nm-dir. Membranlar (hətta birinin müxtəlif tərəfləri) müxtəlif növ lipidlərin, zülalların, fermentativ aktivliyin və s. faiz nisbətində bir-birindən fərqlənir. Bəzi membranlar daha maye və daha keçirici, digərləri isə daha sıxdır.
Lipid qatının fiziki-kimyəvi xüsusiyyətlərinə görə hüceyrə membranı asanlıqla birləşir. Membran müstəvisində lipidlər və zülallar (sitoskeletonla lövbərlənmədiyi halda) hərəkət edirlər.
Hüceyrə membranının funksiyaları
Hüceyrə membranına batırılmış zülalların əksəriyyəti fermentativ funksiyanı yerinə yetirir (onlar fermentlərdir).
Tez-tez (xüsusən də hüceyrə orqanoidlərinin membranlarında) fermentlər müəyyən ardıcıllıqla yerləşdirilir ki, bir fermentin kataliz etdiyi reaksiya məhsulları ikinciyə, sonra üçüncüyə və s. keçir.Yerüstü zülalları sabitləşdirən konveyer əmələ gəlir, çünki onlar fermentlərin lipid iki qatı boyunca üzməsinə imkan verir. Hüceyrə pərdəsi ondan ayırıcı (maneə) kimi xidmət edir mühit
və eyni zamanda nəqliyyat funksiyasını yerinə yetirir.
Deyə bilərik ki, bu, onun ən mühüm məqsədidir. Güclü və seçici keçiriciliyə malik olan sitoplazmatik membran hüceyrənin daxili tərkibinin sabitliyini (onun homeostazı və bütövlüyü) saxlayır.
Bu zaman maddələrin daşınması müxtəlif yollarla baş verir. Konsentrasiya qradiyenti boyunca daşınma maddələrin daha yüksək konsentrasiyası olan ərazidən daha az konsentrasiyası olan əraziyə (diffuziya) hərəkətini nəzərdə tutur. Məsələn, qazlar (CO 2 , O 2 ) yayılır. Konsentrasiya gradientinə qarşı nəqliyyat da var, lakin enerji istehlakı ilə. Nəqliyyat passiv və asanlaşdırıla bilər (bəzi daşıyıcı ona kömək etdikdə).
Passiv diffuziya
Threading zülallar membran boyunca müəyyən maddələrin hərəkəti üçün bir məsamə yaratmaq üçün birləşir. Belə daşıyıcılar hərəkət etmir, lakin membranda bir kanal meydana gətirir və müəyyən bir maddəni bağlayaraq fermentlər kimi işləyirlər. Transfer zülal konformasiyasının dəyişməsi nəticəsində baş verir, nəticədə membranda kanallar əmələ gəlir. Buna misal olaraq natrium-kalium nasosunu göstərmək olar.
Eukaryotik hüceyrə membranının nəqliyyat funksiyası da endositoz (və ekzositoz) vasitəsilə həyata keçirilir. Bu mexanizmlər sayəsində biopolimerlərin böyük molekulları, hətta bütöv hüceyrələr hüceyrəyə daxil olur (və ondan çıxır). Endo- və ekzositoz bütün eukaryotik hüceyrələr üçün xarakterik deyil (prokariotlarda ümumiyyətlə yoxdur). Beləliklə, endositoz ibtidai və aşağı onurğasızlarda müşahidə olunur; məməlilərdə leykositlər və makrofaqlar zərərli maddələri və bakteriyaları udur, yəni endositoz orqanizm üçün qoruyucu funksiyanı yerinə yetirir.
Endositoz bölünür faqositoz(sitoplazma böyük hissəcikləri əhatə edir) və pinositoz(içində həll olunmuş maddələrlə maye damcılarının tutulması). Bu proseslərin mexanizmi təxminən eynidir. Hüceyrələrin səthində udulmuş maddələr membranla əhatə olunur. Bir vezikül (faqositik və ya pinositik) əmələ gəlir, sonra hüceyrəyə daxil olur.
Ekzositoz hüceyrədən maddələrin (hormonlar, polisaxaridlər, zülallar, yağlar və s.) sitoplazmatik membran vasitəsilə çıxarılmasıdır. Bu maddələr hüceyrə membranına yaxınlaşan membran veziküllərində olur. Hər iki membran birləşir və məzmunu hüceyrədən kənarda görünür.
Sitoplazmatik membran reseptor funksiyasını yerinə yetirir. Bunun üçün kimyəvi və ya fiziki stimulu tanıya bilən strukturlar onun xarici tərəfində yerləşir. Plazmalemmaya nüfuz edən zülalların bəziləri xaricdən polisaxarid zəncirlərinə bağlanır (qlikoproteinlər əmələ gətirir). Bunlar hormonları tutan özünəməxsus molekulyar reseptorlardır. Müəyyən bir hormon reseptoruna bağlandıqda, quruluşunu dəyişir. Bu da öz növbəsində hüceyrə reaksiya mexanizmini işə salır. Bu zaman kanallar aça bilər və müəyyən maddələr hüceyrəyə girib çıxmağa başlaya bilər.
Hüceyrə membranlarının reseptor funksiyası insulin hormonunun təsiri əsasında yaxşı öyrənilmişdir. İnsulin onun qlikoprotein reseptoru ilə bağlandıqda, bu zülalın katalitik hüceyrədaxili hissəsi (adenilat siklaza fermenti) aktivləşir. Ferment ATP-dən siklik AMP sintez edir. Artıq hüceyrə mübadiləsinin müxtəlif fermentlərini aktivləşdirir və ya boğur.
Sitoplazmatik membranın reseptor funksiyasına eyni tipli qonşu hüceyrələrin tanınması da daxildir. Belə hüceyrələr bir-birinə müxtəlif hüceyrələrarası təmaslarla bağlanır.
Dokularda hüceyrələrarası təmasların köməyi ilə hüceyrələr xüsusi sintez edilmiş aşağı molekulyar maddələrdən istifadə edərək bir-biri ilə məlumat mübadiləsi apara bilirlər. Belə qarşılıqlı əlaqənin bir nümunəsi, hüceyrələr boş yerin tutulduğu barədə məlumat aldıqdan sonra böyüməyi dayandırdıqda təmas inhibəsidir.
Hüceyrələrarası təmaslar sadə ola bilər (müxtəlif hüceyrələrin membranları bir-birinə bitişikdir), kilidləmə (bir hüceyrənin membranının digərinə invaginasiyası), desmosomlar (membranlar sitoplazmaya nüfuz edən eninə liflər dəstələri ilə bağlandıqda). Bundan əlavə, vasitəçilər (vasitəçilər) - sinapslar sayəsində hüceyrələrarası təmasların bir variantı var. Onlarda siqnal təkcə kimyəvi yolla deyil, həm də elektriklə ötürülür. Sinapslar sinir hüceyrələri arasında, həmçinin sinirdən əzələ hüceyrələrinə siqnal ötürür.
Membranlar son dərəcə viskoz və eyni zamanda bütün canlı hüceyrələri əhatə edən plastik strukturlardır. Funksiyalar hüceyrə membranları:
1. Plazma membranı hüceyrədənkənar və hüceyrədaxili mühitin müxtəlif tərkibini saxlayan maneədir.
2. Membranlar hüceyrə daxilində ixtisaslaşmış bölmələr təşkil edir, yəni. çoxsaylı orqanoidlər - mitoxondriyalar, lizosomlar, Qolci kompleksi, endoplazmatik retikulum, nüvə membranları.
3. Oksidləşdirici fosforlaşma və fotosintez kimi proseslərdə enerjinin çevrilməsində iştirak edən fermentlər membranlarda lokallaşdırılır.
Membranların quruluşu və tərkibi
Membranın əsasını ikiqat lipid təbəqəsi təşkil edir, onun formalaşması fosfolipidlər və qlikolipidləri əhatə edir. Lipid ikiqatlı iki cərgə lipiddən əmələ gəlir, onların hidrofobik radikalları içəridə gizlənir, hidrofilik qruplar isə xaricə baxır və sulu mühitlə təmasda olur. Zülal molekulları, sanki, lipid iki qatında “həll olunur”.
Membran lipidlərinin quruluşu
Membran lipidləri amfifilik molekullardır, çünki molekulun həm hidrofilik bölgəsi (qütb başları), həm də kortəbii olaraq ikiqat meydana gətirən yağ turşularının karbohidrogen radikalları ilə təmsil olunan hidrofobik bölgəsi var. Membranlarda üç əsas növ lipid var - fosfolipidlər, qlikolipidlər və xolesterol.
Lipidlərin tərkibi fərqlidir. Müəyyən bir lipidin tərkibi yəqin ki, bu lipidlərin membranlarda yerinə yetirdiyi funksiyaların müxtəlifliyi ilə müəyyən edilir.
Fosfolipidlər. Bütün fosfolipidləri iki qrupa bölmək olar - qliserofosfolipidlər və sfinqofosfolipidlər. Gliserofosfolipidlər fosfatidik turşu törəmələri kimi təsnif edilir. Ən çox yayılmış qliserofosfolipidlər fosfatidilkolinlər və fosfatidiletanolaminlərdir. Sfinqofosfolipidlər sfinqozin amin spirtinə əsaslanır.
Glikolipidlər. Qlikolipidlərdə hidrofobik hissə alkoqol seramid, hidrofilik hissə isə karbohidrat qalığı ilə təmsil olunur. Karbohidrat hissəsinin uzunluğundan və quruluşundan asılı olaraq serebrozidlər və qanqliozidlər fərqlənir. Qlikolipidlərin qütb “başları” plazma membranlarının xarici səthində yerləşir.
Xolesterol (CS). CS heyvan hüceyrələrinin bütün membranlarında mövcuddur. Onun molekulu sərt hidrofobik nüvədən və çevik karbohidrogen zəncirindən ibarətdir. 3-cü mövqedəki tək hidroksil qrupu “qütb başıdır”. Heyvan hüceyrəsi üçün xolesterin/fosfolipidlərin orta molyar nisbəti 0,3-0,4, plazma membranında isə bu nisbət xeyli yüksəkdir (0,8-0,9). Membranlarda xolesterolun olması yağ turşularının hərəkətliliyini azaldır, lipidlərin yanal diffuziyasını azaldır və buna görə də membran zülallarının funksiyalarına təsir göstərə bilər.
Membran xüsusiyyətləri:
1. Seçici keçiricilik. Qapalı ikiqat membranın əsas xüsusiyyətlərindən birini təmin edir: o, hidrofobik nüvədə həll olunmadığı üçün əksər suda həll olunan molekullar üçün keçirməzdir. Oksigen, CO 2 və azot kimi qazlar molekullarının kiçik ölçüsünə və həlledicilərlə zəif qarşılıqlı təsirinə görə asanlıqla hüceyrələrə nüfuz etmək qabiliyyətinə malikdir. Lipid təbiətli molekullar, məsələn, steroid hormonları da iki qata asanlıqla nüfuz edir.
2. Likvidlik. Membranlar likvidlik (axıcılıq), lipidlərin və zülalların hərəkət qabiliyyəti ilə xarakterizə olunur. Fosfolipid hərəkətlərinin iki növü mümkündür: salto (elmi ədəbiyyatda “flip-flop” adlanır) və yanal diffuziya. Birinci halda, bimolekulyar təbəqədə bir-birinə qarşı duran fosfolipid molekulları bir-birinə doğru çevrilir (və ya salto) və membrandakı yerlərini dəyişir, yəni. xarici daxili olur və əksinə. Belə atlamalar enerji istehlakı ilə əlaqələndirilir. Daha tez-tez ox ətrafında fırlanma (fırlanma) və yanal diffuziya müşahidə olunur - membranın səthinə paralel təbəqə daxilində hərəkət. Molekulların hərəkət sürəti membranların mikroviskozitesindən asılıdır ki, bu da öz növbəsində lipid tərkibindəki doymuş və doymamış yağ turşularının nisbi tərkibi ilə müəyyən edilir. Lipid tərkibində doymamış yağ turşuları üstünlük təşkil edərsə mikroviskozite aşağı, doymuş yağ turşularının miqdarı çox olarsa daha yüksək olur.
3. Membran asimmetriyası. Eyni membranın səthləri lipidlərin, zülalların və karbohidratların tərkibində fərqlənir (eninə asimmetriya). Məsələn, xarici təbəqədə fosfatidilxolinlər, daxili təbəqədə isə fosfatidiletanolaminlər və fosfatidilserinlər üstünlük təşkil edir. Qlikoproteinlərin və qlikolipidlərin karbohidrat komponentləri xarici səthə gəlir və qlikokaliks adlanan davamlı bir quruluş əmələ gətirir. Daxili səthdə karbohidratlar yoxdur. Zülallar - hormon reseptorları plazma membranının xarici səthində, onların tənzimlədiyi fermentlər - adenilat siklaza, fosfolipaz C - daxili səthdə və s.
Membran zülalları
Membran fosfolipidləri membran zülalları üçün həlledici rolunu oynayır və sonuncunun fəaliyyət göstərə biləcəyi mikromühit yaradır. Zülallar membranların kütləsinin 30-70%-ni təşkil edir. Membrandakı müxtəlif zülalların sayı sarkoplazmatik retikulumda 6-8-dən plazma membranında 100-dən çoxa qədər dəyişir. Bunlar fermentlər, nəqliyyat zülalları, struktur zülallar, antigenlər, o cümlədən əsas histouyğunluq sisteminin antigenləri, müxtəlif molekullar üçün reseptorlardır.
Zülallar membranda lokalizasiyasına əsasən inteqral (qismən və ya tamamilə membrana batırılmış) və periferik (səthində yerləşir) bölünür. Bəzi inteqral zülallar membranı bir dəfə keçir (qlikoforin), digərləri isə membranı dəfələrlə keçir. Məsələn, retina fotoreseptoru və β 2 -adrenergik reseptor ikiqatlı təbəqədən 7 dəfə keçir.
Bütün membranların xarici səthində yerləşən periferik zülallar və inteqral zülalların domenləri demək olar ki, həmişə qlikozilləşir. Oliqosakarid qalıqları zülalı proteolizdən qoruyur və həmçinin ligandların tanınmasında və ya yapışmasında iştirak edir.
Hüceyrə membranı hüceyrənin qurulduğu planar quruluşdur. Bütün orqanizmlərdə mövcuddur. Onun unikal xüsusiyyətləri hüceyrələrin həyati fəaliyyətini təmin edir.
Membranların növləri
Üç növ hüceyrə membranı var:
- xarici;
- nüvə;
- orqanel membranları.
Xarici sitoplazmatik membran hüceyrənin sərhədlərini yaradır. Bitkilərdə, göbələklərdə və bakteriyalarda olan hüceyrə divarı və ya membranı ilə qarışdırılmamalıdır.
Hüceyrə divarı ilə hüceyrə membranı arasındakı fərq onun əhəmiyyətli dərəcədə daha qalın olması və qoruyucu funksiyanın mübadilə funksiyasından üstün olmasıdır. Membran hüceyrə divarının altında yerləşir.
Nüvə membranı nüvənin tərkibini sitoplazmadan ayırır.
TOP 4 məqaləbunlarla birlikdə oxuyanlar
Hüceyrə orqanelləri arasında forması bir və ya iki membrandan əmələ gələnlər var:
- mitoxondriya;
- plastidlər;
- vakuollar;
- Golgi kompleksi;
- lizosomlar;
- endoplazmik retikulum (ER).
Membran quruluşu
Müasir anlayışlara görə hüceyrə membranının quruluşu maye mozaika modelindən istifadə edilməklə təsvir edilir. Membranın əsasını bilipid təbəqəsi təşkil edir - bir təyyarə təşkil edən iki səviyyəli lipid molekulları. Bilipid təbəqəsinin hər iki tərəfində zülal molekulları var. Bəzi zülallar bilipid təbəqəsinə yerləşdirilir, bəziləri ondan keçir.
düyü. 1. Hüceyrə membranı.
Heyvan hüceyrələrində membranın səthində karbohidratlar kompleksi var. Mikroskop altında hüceyrə tədqiq edilərkən membranın daimi hərəkətdə olduğu və quruluşca heterojen olduğu qeyd edilmişdir.
Membran həm morfoloji, həm də funksional mənada mozaikadır, çünki onun müxtəlif bölmələri var müxtəlif maddələr və müxtəlif fizioloji xüsusiyyətlərə malikdir.
Xüsusiyyətlər və Funksiyalar
İstənilən sərhəd strukturu qoruyucu və mübadilə funksiyalarını yerinə yetirir. Bu, bütün növ membranlara aiddir.
Bu funksiyaların həyata keçirilməsi aşağıdakı xüsusiyyətlərlə asanlaşdırılır:
- plastik;
- yüksək bərpa qabiliyyəti;
- yarımkeçiricilik.
Yarımkeçiriciliyin xüsusiyyəti ondan ibarətdir ki, bəzi maddələr membrandan keçməyə icazə verilmir, digərləri isə sərbəst keçir. Membranın nəzarət funksiyası belə həyata keçirilir.
Həmçinin, xarici membran çoxsaylı böyümələr və hüceyrələrarası boşluğu dolduran bir yapışan maddənin sərbəst buraxılması səbəbindən hüceyrələr arasında əlaqəni təmin edir.
Maddələrin membran vasitəsilə daşınması
Maddələr xarici membrana aşağıdakı yollarla daxil olur:
- fermentlərin köməyi ilə məsamələr vasitəsilə;
- birbaşa membran vasitəsilə;
- pinositoz;
- faqositoz.
İlk iki üsul ionların və kiçik molekulların daşınması üçün istifadə olunur. Böyük molekullar pinositoz (maye şəklində) və faqositoz (bərk formada) yolu ilə hüceyrəyə daxil olur.
düyü. 2. Pino- və faqositozun sxemi.
Membran qida hissəciklərini əhatə edir və onu həzm vakuoluna bağlayır.
Su və ionlar enerji sərf etmədən, passiv nəqliyyat vasitəsilə hüceyrəyə keçir. Böyük molekullar enerji resurslarını istehlak edərək aktiv nəqliyyatla hərəkət edirlər.
Hüceyrədaxili nəqliyyat
Hüceyrə həcminin 30%-dən 50%-ə qədərini endoplazmatik retikulum tutur. Bu, hüceyrənin bütün hissələrini birləşdirən və maddələrin nizamlı hüceyrədaxili daşınmasını təmin edən bir növ boşluqlar və kanallar sistemidir.
düyü. 3. EPS rəsm.
Beləliklə, hüceyrə membranlarının əhəmiyyətli bir kütləsi ER-də cəmləşir.
Biz nə öyrəndik?
Biz biologiyada hüceyrə membranının nə olduğunu öyrəndik. Bu, bütün canlı hüceyrələrin üzərində qurulduğu quruluşdur. Hüceyrədəki əhəmiyyəti: orqanoidlərin, nüvənin və bütövlükdə hüceyrənin məkanını məhdudlaşdırmaq, maddələrin hüceyrəyə və nüvəyə seçmə axınını təmin etməkdir. Membran lipid və protein molekullarından ibarətdir.
Mövzu üzrə test
Hesabatın qiymətləndirilməsi
Orta reytinq: 4.7. Alınan ümumi reytinqlər: 305.
Heç kimə sirr deyil ki, planetimizdəki bütün canlılar hüceyrələrdən, bu saysız-hesabsız "" üzvi maddələrdən ibarətdir. Hüceyrələr də öz növbəsində xüsusi qoruyucu qabıqla - hüceyrənin həyatında çox mühüm rol oynayan membranla əhatə olunur və hüceyrə membranının funksiyaları yalnız hüceyrəni qorumaqla məhdudlaşmır, həm də bir kompleksi təmsil edir. hüceyrənin çoxalması, qidalanması və bərpasında iştirak edən mexanizm.
Hüceyrə membranı nədir
"Membran" sözünün özü latın dilindən "film" kimi tərcümə olunur, baxmayaraq ki, membran yalnız bir hüceyrənin bükülmüş bir film növü deyil, bir-birinə bağlı və fərqli xüsusiyyətlərə malik olan iki filmin birləşməsidir. Əslində, hüceyrə membranı hər bir hüceyrəni qonşu hüceyrələrdən və ətraf mühitdən ayıran və hüceyrələrlə ətraf mühit arasında idarə olunan mübadiləni həyata keçirən üç qatlı lipoprotein (yağ-zülal) membranıdır, bu hüceyrə membranının nə olduğunun akademik tərifidir. edir.
Membranın əhəmiyyəti sadəcə olaraq çox böyükdür, çünki o, təkcə bir hüceyrəni digərindən ayırmır, həm də hüceyrənin həm digər hüceyrələrlə, həm də ətraf mühitlə qarşılıqlı əlaqəsini təmin edir.
Hüceyrə membranının tədqiqi tarixi
Hüceyrə membranının öyrənilməsinə mühüm töhfə hələ 1925-ci ildə iki alman alimi Gorter və Grendel tərəfindən verilmişdir. Məhz o zaman qırmızı qan hüceyrələri - eritrositlər üzərində mürəkkəb bioloji təcrübə aparmağa müvəffəq oldular, bu müddət ərzində elm adamları sözdə "kölgələr", eritrositlərin boş qabıqlarını əldə etdilər, onları bir yığına yığdılar və səth sahəsini ölçdülər. onların tərkibindəki lipidlərin miqdarını hesablamışdır. Alınan lipidlərin miqdarına əsasən alimlər belə nəticəyə gəliblər ki, onlar hüceyrə membranının ikiqat qatını örtmək üçün kifayətdir.
1935-ci ildə başqa bir cüt hüceyrə membranı tədqiqatçısı, bu dəfə amerikalılar Daniel və Dawson, bir sıra uzun təcrübələrdən sonra hüceyrə membranında zülal tərkibini təyin etdilər. Membranın niyə belə yüksək səth gərginliyinə malik olduğunu izah etmək üçün başqa yol yox idi. Alimlər məharətlə buterbrod şəklində hüceyrə membranının modelini təqdim ediblər ki, burada çörəyin rolunu homogen lipid-zülal təbəqələri oynayır və onların arasında yağ əvəzinə boşluq yaranır.
1950-ci ildə elektronikanın meydana gəlməsi ilə Daniel və Dousonun nəzəriyyəsi praktiki müşahidələrlə təsdiqləndi - hüceyrə membranının mikroqrafiklərində, lipid və zülal başlarının təbəqələri, həmçinin onların arasındakı boşluq aydın görünürdü.
1960-cı ildə amerikalı bioloq C. Robertson hüceyrə membranlarının üç qatlı quruluşu haqqında nəzəriyyə hazırladı, bu nəzəriyyə uzun müddət yeganə düzgün hesab edildi, lakin gələcək inkişaf elmdə onun yanılmazlığına şübhələr yaranmağa başladı. Beləliklə, məsələn, nöqteyi-nəzərdən, hüceyrələr üçün lazımi qidaları bütün "sendviç" vasitəsilə daşımaq çətin və əmək tutumlu olardı.
Və yalnız 1972-ci ildə amerikalı bioloqlar S. Sinqer və Q. Nikolson hüceyrə membranının yeni maye-mozaika modelindən istifadə edərək Robertsonun nəzəriyyəsindəki uyğunsuzluqları izah edə bildilər. Xüsusilə, hüceyrə membranının tərkibində homojen olmadığını, üstəlik, asimmetrik və maye ilə dolu olduğunu müəyyən etdilər. Bundan əlavə, hüceyrələr daim hərəkətdədirlər. Hüceyrə membranının bir hissəsi olan bədnam zülallar isə fərqli struktur və funksiyalara malikdir.
Hüceyrə membranının xassələri və funksiyaları
İndi hüceyrə membranının hansı funksiyaları yerinə yetirdiyinə baxaq:
Hüceyrə membranının maneə funksiyası, hüceyrənin sərhədləri üzərində dayanan, zərərli və ya sadəcə olaraq uyğun olmayan molekulların keçməsini gecikdirən və imkan verməyən həqiqi bir sərhədçi kimi membrandır.
Hüceyrə pərdəsinin daşıma funksiyası - membran hüceyrə qapısında yalnız sərhəd gözətçisi deyil, həm də onun vasitəsilə digər hüceyrələr və ətraf mühitlə daim faydalı maddələr mübadiləsi aparılır;
Matrix funksiyası - bir-birinə nisbətən yeri təyin edən və aralarındakı qarşılıqlı əlaqəni tənzimləyən hüceyrə membranıdır.
Mexanik funksiya - bir hüceyrənin digərindən məhdudlaşdırılmasına və eyni zamanda hüceyrələrin bir-biri ilə düzgün birləşdirilməsinə, onların homojen bir toxuma əmələ gəlməsinə cavabdehdir.
Hüceyrə membranının qoruyucu funksiyası hüceyrənin qoruyucu qalxanının qurulması üçün əsasdır. Təbiətdə bu funksiyanın nümunəsi sərt ağac, sıx bir qabıq, qoruyucu qabıq ola bilər, hamısı membranın qoruyucu funksiyasına görədir.
Fermentativ funksiya hüceyrədəki müəyyən zülalların yerinə yetirdiyi digər mühüm funksiyadır. Məsələn, bu funksiya sayəsində həzm fermentlərinin sintezi bağırsaq epitelində baş verir.
Həmçinin, bütün bunlara əlavə olaraq, hüceyrə mübadiləsi üç fərqli reaksiyada baş verə bilən hüceyrə membranı vasitəsilə baş verir:
- Faqositoz, membrana daxil edilmiş faqosit hüceyrələrinin müxtəlif qida maddələrini tutduğu və həzm etdiyi hüceyrə mübadiləsidir.
- Pinositoz, onunla təmasda olan maye molekullarının hüceyrə membranı tərəfindən tutulması prosesidir. Bunun üçün membranın səthində bir damla mayeni əhatə edən, qabarcıq əmələ gətirən, sonradan membran tərəfindən "udulduğu" kimi görünən xüsusi tendrillər əmələ gəlir.
- Ekzositoz hüceyrə membran vasitəsilə səthə ifrazat funksiyalı maye buraxdıqda əks prosesdir.
Hüceyrə membranının quruluşu
Hüceyrə membranında lipidlərin üç sinfi var:
- fosfolipidlər (yağların birləşməsidir və),
- glikolipidlər (yağların və karbohidratların birləşməsi),
- xolesterin
Fosfolipidlər və qlikolipidlər, öz növbəsində, iki uzun hidrofobik quyruğun uzandığı hidrofilik başdan ibarətdir. Xolesterin bu quyruqlar arasında boşluq tutur, bütün bunların əyilməsinə mane olur, bəzi hallarda müəyyən hüceyrələrin membranını çox sərt edir; Bütün bunlara əlavə olaraq, xolesterin molekulları hüceyrə membranının quruluşunu təşkil edir.
Ancaq nə olursa olsun, hüceyrə membranının quruluşunun ən vacib hissəsi zülaldır, daha doğrusu, fərqli vacib rol oynayan fərqli zülallardır. Membrandakı zülalların müxtəlifliyinə baxmayaraq, onları birləşdirən bir şey var - həlqəvi lipidlər bütün membran zülallarının ətrafında yerləşir. Halqavari lipidlər zülallar üçün bir növ qoruyucu qabıq rolunu oynayan xüsusi strukturlaşdırılmış yağlardır, onsuz onlar sadəcə işləməyəcəklər.
Hüceyrə membranının quruluşu üç təbəqədən ibarətdir: hüceyrə membranının əsasını bircinsli maye bilipid təbəqəsi təşkil edir. Zülallar onu mozaika kimi hər iki tərəfdən örtür. Məhz zülallar yuxarıda təsvir edilən funksiyalara əlavə olaraq həm də membranın maye təbəqəsindən keçə bilməyən maddələrin membrandan keçdiyi özünəməxsus kanallar rolunu oynayır. Bunlara, məsələn, kalium və natrium ionları daxildir, onların membrandan keçməsi üçün təbiət hüceyrə membranlarında xüsusi ion kanalları təmin edir; Başqa sözlə, zülallar hüceyrə membranlarının keçiriciliyini təmin edir.
Hüceyrə pərdəsinə mikroskopla baxsaq, üzərində zülalların sanki dənizdə üzdüyü kiçik sferik molekulların əmələ gətirdiyi lipid təbəqəsini görərik. İndi hüceyrə membranını hansı maddələrin təşkil etdiyini bilirsiniz.
Hüceyrə membranı video
Və nəhayət, hüceyrə membranı haqqında maarifləndirici video.
Bu məqalə burada mövcuddur İngilis dili – .
Hüceyrənin quruluşundan asılı olaraq bütün canlı orqanizmlər üç qrupa bölünür (şək. 1-ə bax):
1. Prokaryotlar (nüvə olmayan)
2. Eukariotlar (nüvə)
3. Viruslar (hüceyrəsiz)
düyü. 1. Canlı orqanizmlər
Bu dərsdə biz bitkilər, göbələklər və heyvanları əhatə edən eukaryotik orqanizmlərin hüceyrələrinin quruluşunu öyrənməyə başlayacağıq. Onların hüceyrələri prokariotların hüceyrələri ilə müqayisədə quruluşca ən böyük və daha mürəkkəbdir.
Məlum olduğu kimi hüceyrələr müstəqil fəaliyyət göstərə bilirlər. Onlar ətraf mühitlə maddə və enerji mübadiləsi apara, həmçinin böyüyə və çoxalda bilərlər, buna görə də hüceyrənin daxili quruluşu çox mürəkkəbdir və ilk növbədə hüceyrənin çoxhüceyrəli orqanizmdə yerinə yetirdiyi funksiyadan asılıdır.
Bütün hüceyrələrin qurulması prinsipləri eynidir. Hər bir eukaryotik hüceyrədə aşağıdakı əsas hissələri ayırd etmək olar (bax. Şəkil 2):
1. Hüceyrənin içindəkiləri xarici mühitdən ayıran xarici membran.
2. Orqanoidlərlə sitoplazma.
düyü. 2. Eukaryotik hüceyrənin əsas hissələri
"Membran" termini təxminən yüz il əvvəl hüceyrənin sərhədlərinə istinad etmək üçün təklif edilmişdi, lakin elektron mikroskopiyanın inkişafı ilə hüceyrə membranının hüceyrənin struktur elementlərinin bir hissəsi olduğu aydın oldu.
1959-cu ildə J.D.Robertson elementar membranın quruluşu haqqında fərziyyə irəli sürdü, ona görə heyvanların və bitkilərin hüceyrə membranları eyni tipə uyğun qurulur.
1972-ci ildə Singer və Nikolson bunu təklif etdilər və bu, indi hamı tərəfindən qəbul edilir. Bu modelə görə, hər hansı bir membranın əsasını fosfolipidlərin iki qatı təşkil edir.
Fosfolipidlər (bir fosfat qrupu olan birləşmələr) qütb başlığı və iki qütb olmayan quyruqdan ibarət molekullara malikdir (bax Şəkil 3).
düyü. 3. Fosfolipid
Fosfolipid iki qatında hidrofob yağ turşusu qalıqları içəriyə, hidrofilik başlıqlar, fosfor turşusu qalığı da daxil olmaqla, xaricə baxır (bax. Şəkil 4).
düyü. 4. Fosfolipid ikiqatlı
Fosfolipid ikiqatlı lipidlər öz mövqeyini dəyişən dinamik bir quruluş kimi təqdim olunur;
Lipidlərin ikiqat təbəqəsi membranın maneə funksiyasını təmin edir, hüceyrənin tərkibinin yayılmasının qarşısını alır və zəhərli maddələrin hüceyrəyə daxil olmasının qarşısını alır.
Hüceyrə ilə ətraf mühit arasında sərhəd membranının olması elektron mikroskopun yaranmasından çox əvvəl məlum idi. Fiziki kimyaçılar plazma membranının mövcudluğunu inkar edirdilər və canlı kolloid tərkibləri ilə ətraf mühit arasında əlaqə olduğuna inanırdılar, lakin Pfeffer (alman botanik və bitki fizioloqu) 1890-cı ildə onun mövcudluğunu təsdiqlədi.
Ötən əsrin əvvəllərində Overton (ingilis fizioloqu və bioloqu) bir çox maddələrin qırmızı qan hüceyrələrinə nüfuz etmə sürətinin onların lipidlərdə həll olma qabiliyyəti ilə düz mütənasib olduğunu kəşf etdi. Bununla bağlı alim təklif etdi ki, membranda çoxlu miqdarda lipidlər və maddələr var, orada həll olunur, oradan keçərək membranın o biri tərəfində bitir.
1925-ci ildə Gorter və Grendel (Amerika bioloqları) qırmızı qan hüceyrələrinin hüceyrə membranından lipidləri təcrid etdilər. Onlar meydana gələn lipidləri bir molekul qalınlığında suyun səthinə payladılar. Məlum oldu ki, lipid təbəqəsinin tutduğu səth sahəsi qırmızı qan hüceyrəsinin özünün sahəsindən iki dəfə çoxdur. Buna görə də bu alimlər hüceyrə membranının bir deyil, iki qat lipiddən ibarət olduğu qənaətinə gəliblər.
1935-ci ildə Dawson və Danielli (İngilis bioloqları) hüceyrə membranlarında lipid bimolekulyar təbəqənin iki protein molekulu təbəqəsi arasında sıxışdırıldığını irəli sürdülər (bax. Şəkil 5).
düyü. 5. Dawson və Danielli tərəfindən təklif olunan membran modeli
Elektron mikroskopun meydana gəlməsi ilə membranın quruluşu ilə tanış olmaq imkanı açıldı və sonra heyvanların membranlarının və bitki hüceyrələriüç qatlı bir quruluşa bənzəyir (bax. Şəkil 6).
düyü. 6. Mikroskop altında hüceyrə membranı
1959-cu ildə bioloq J.D.Robertson, o dövrdə mövcud olan məlumatları birləşdirərək, bütün bioloji membranlar üçün ümumi olan bir quruluşu irəli sürdüyü "elementar membranın" quruluşu haqqında bir fərziyyə irəli sürdü.
Robertsonun "elementar membranın" quruluşu haqqında postulatları
1. Bütün membranların qalınlığı təxminən 7,5 nm-dir.
2. Elektron mikroskopda onların hamısı üç qatlı görünür.
3. Membranın üç qatlı görünüşü Douson və Danielli modelində nəzərdə tutulmuş zülalların və qütb lipidlərinin tam düzülməsinin nəticəsidir - mərkəzi lipid ikiqatlı zülalın iki təbəqəsi arasında sıxışdırılır.
“Elementar membranın” quruluşu ilə bağlı bu fərziyyə müxtəlif dəyişikliklərə məruz qalmış və 1972-ci ildə irəli sürülmüşdür. maye mozaika membran modeli(bax. Şəkil 7), bu, indi ümumiyyətlə qəbul edilir.
düyü. 7. Maye-mozaik membran modeli
Zülal molekulları membranın lipid qatına batırılır, onlar mobil mozaika əmələ gətirirlər. Membrandakı yerləşməsinə və lipid ikiqatlı ilə qarşılıqlı təsir üsuluna əsasən zülalları aşağıdakılara bölmək olar:
- səthi (və ya periferik) lipid iki qatının hidrofilik səthi ilə əlaqəli membran zülalları;
- inteqral (membran) iki qatın hidrofobik bölgəsində yerləşmiş zülallar.
İnteqral zülallar ikiqatlının hidrofobik bölgəsinə daxil olma dərəcəsinə görə fərqlənir. Onlar tamamilə su altında qala bilər ( inteqral) və ya qismən batmış ( yarıminteqral) və həmçinin membrana (( transmembran).
Membran zülalları funksiyalarına görə iki qrupa bölmək olar:
- struktur zülallar. Hüceyrə membranlarının bir hissəsidir və strukturlarının saxlanmasında iştirak edirlər.
- dinamik zülallar. Onlar membranlarda yerləşir və üzərində baş verən proseslərdə iştirak edirlər.
Dinamik zülalların üç sinfi var.
1. Reseptor. Bu zülalların köməyi ilə hüceyrə öz səthində müxtəlif təsirləri hiss edir. Yəni, onlar xüsusi olaraq hormonlar, neyrotransmitterlər və toksinlər kimi birləşmələri membranın kənarında bağlayırlar ki, bu da hüceyrənin daxilində və ya membranın özündə müxtəlif prosesləri dəyişdirmək üçün siqnal rolunu oynayır.
2. Nəqliyyat. Bu zülallar müəyyən maddələri membran vasitəsilə nəql edir və həmçinin müxtəlif ionların hüceyrəyə daxil və hüceyrədən xaricə daşındığı kanallar əmələ gətirir.
3. Enzimatik. Bunlar membranda yerləşən və müxtəlif kimyəvi proseslərdə iştirak edən ferment zülallarıdır.
Maddələrin membran vasitəsilə daşınması
Lipid ikiqat təbəqələri əsasən bir çox maddələr üçün keçirməzdir, buna görə də maddələrin membran vasitəsilə daşınması üçün böyük miqdarda enerji tələb olunur və müxtəlif strukturların formalaşması da tələb olunur.
Nəqliyyatın iki növü var: passiv və aktiv.
Passiv nəqliyyat
Passiv nəqliyyat molekulların konsentrasiya qradiyenti boyunca ötürülməsidir. Yəni, yalnız membranın əks tərəflərində köçürülmüş maddənin konsentrasiyasının fərqi ilə müəyyən edilir və enerji sərf etmədən həyata keçirilir.
Passiv nəqliyyatın iki növü var:
- sadə diffuziya membran zülalının iştirakı olmadan baş verən (Şəkil 8-ə baxın). Sadə diffuziya mexanizmi qazların (oksigen və karbon dioksid), su və bəzi sadə üzvi ionların transmembran ötürülməsini həyata keçirir. Sadə diffuziya aşağı sürətə malikdir.
düyü. 8. Sadə diffuziya
- asanlaşdırılmış diffuziya(bax. Şəkil. 9) daşıyıcı zülalların iştirakı ilə baş verir ki, sadə bir fərqlənir. Bu proses spesifikdir və sadə diffuziyadan daha yüksək sürətlə baş verir.
düyü. 9. Asanlaşdırılmış diffuziya
Membran daşıyıcı zülalların iki növü məlumdur: daşıyıcı zülallar (translokazlar) və kanal əmələ gətirən zülallar. Nəqliyyat zülalları spesifik maddələri bağlayır və onları konsentrasiya qradiyenti boyunca membran vasitəsilə nəql edir və buna görə də bu proses sadə diffuziyada olduğu kimi ATP enerjisinin xərclənməsini tələb etmir.
Qida hissəcikləri membrandan keçə bilmirlər, hüceyrəyə endositozla daxil olurlar (bax. Şəkil 10). Endositoz zamanı plazma membranı invaginasiyalar və proyeksiyalar əmələ gətirir və bərk qida hissəciklərini tutur. Qida bolusunun ətrafında bir vakuol (və ya vezikül) əmələ gəlir, sonra o, plazma membranından ayrılır və vakuoldakı bərk hissəcik hüceyrənin içərisində bitir.
düyü. 10. Endositoz
Endositozun iki növü var.
1. Faqositoz- bərk hissəciklərin udulması. Faqositozu həyata keçirən xüsusi hüceyrələr adlanır faqositlər.
2. Pinositoz- maye materialın udulması (məhlul, kolloid məhlul, asma).
Ekzositoz(Şəkil 11-ə baxın) endositozun əks prosesidir. Hüceyrədə sintez olunan maddələr, məsələn, hormonlar hüceyrə membranına uyğun gələn membran veziküllərində qablaşdırılır, onun içinə yerləşdirilir və vəzikulun tərkibi hüceyrədən ayrılır. Eyni şəkildə hüceyrə ehtiyacı olmayan tullantı məhsullarından da xilas ola bilər.
düyü. 11. Ekzositoz
Aktiv nəqliyyat
Asanlaşdırılmış diffuziyadan fərqli olaraq, aktiv nəqliyyat maddələrin konsentrasiya qradientinə qarşı hərəkətidir. Bu zaman maddələr daha az konsentrasiyaya malik olan ərazidən daha yüksək konsentrasiyalı sahəyə keçir. Bu hərəkət normal diffuziyaya əks istiqamətdə baş verdiyi üçün hüceyrə prosesdə enerji sərf etməlidir.
Aktiv nəqliyyat nümunələri arasında ən yaxşı öyrənilən natrium-kalium pompasıdır. Bu nasos natrium ionlarını hüceyrədən çıxarır və kalium ionlarını hüceyrəyə vurur. ATP enerjisi.
1. Struktur (hüceyrə membranı hüceyrəni ətraf mühitdən ayırır).
2. Nəqliyyat (maddələr hüceyrə membranı vasitəsilə daşınır və hüceyrə membranı yüksək seçici filtrdir).
3. Reseptor (membranın səthində yerləşən reseptorlar xarici təsirləri qəbul edir və bu məlumatı hüceyrə daxilində ötürür, ona ətraf mühitin dəyişməsinə tez reaksiya verməyə imkan verir).
Yuxarıda göstərilənlərə əlavə olaraq, membran metabolik və enerji dəyişdirici funksiyaları da yerinə yetirir.
Metabolik funksiya
Bioloji membranlar hüceyrədəki maddələrin metabolik çevrilmə proseslərində birbaşa və ya dolayı şəkildə iştirak edir, çünki əksər fermentlər membranlarla əlaqələndirilir.
Membrandakı fermentlərin lipid mühiti onların işləməsi üçün müəyyən şərait yaradır, membran zülallarının fəaliyyətinə məhdudiyyətlər qoyur və bununla da metabolik proseslərə tənzimləyici təsir göstərir.
Enerji çevrilmə funksiyası
Bir çox biomembranların ən mühüm funksiyası bir enerji formasının digərinə çevrilməsidir.
Enerjiyə çevrilən membranlara mitoxondrilərin daxili membranları və xloroplastların tilakoidləri daxildir (bax. Şəkil 12).
düyü. 12. Mitoxondriya və xloroplast
İstinadlar
- Kamensky A.A., Kriksunov E.A., Pasechnik V.V. Ümumi biologiya 10-11 sinif Bustard, 2005.
- Biologiya. 10-cu sinif. Ümumi biologiya. Əsas səviyyə/ P.V. İjevski, O.A. Kornilova, T.E. Loshchilina və başqaları - 2-ci nəşr, yenidən işlənmiş. - Ventana-Qraf, 2010. - 224 s.
- Belyaev D.K. Biologiya 10-11 sinif. Ümumi biologiya. Əsas səviyyə. - 11-ci nəşr, stereotip. - M.: Təhsil, 2012. - 304 s.
- Aqafonova İ.B., Zaxarova E.T., Sivoqlazov V.İ. Biologiya 10-11 sinif. Ümumi biologiya. Əsas səviyyə. - 6-cı nəşr, əlavə edin. - Bustard, 2010. - 384 s.
- Ayzdorov.ru ().
- Youtube.com().
- Doctor-v.ru ().
- Animals-world.ru ().
Ev tapşırığı
- Hüceyrə membranının quruluşu necədir?
- Lipidlər hansı xüsusiyyətlərə görə membran əmələ gətirməyə qadirdirlər?
- Zülallar hansı funksiyalara görə maddələrin membrandan daşınmasında iştirak edə bilirlər?
- Plazma membranının funksiyalarını sadalayın.
- Necə olur passiv nəqliyyat membran vasitəsilə?
- Membran vasitəsilə aktiv nəqliyyat necə baş verir?
- Natrium-kalium nasosunun funksiyası nədir?
- Faqositoz, pinositoz nədir?