Hujayra sayyoramizdagi barcha hayotning tarkibiy birligi va ochiq tizimdir. Demak, uning hayoti atrof-muhit bilan doimiy ravishda materiya va energiya almashinuvini talab qiladi. Bu almashinuv hujayraning yaxlitligini saqlash uchun mo'ljallangan asosiy chegara - membrana orqali amalga oshiriladi. Aynan membrana orqali hujayra metabolizmi amalga oshiriladi va u moddaning kontsentratsiya gradienti bo'ylab yoki unga qarshi boradi. Sitoplazmatik membrana orqali faol tashish murakkab va energiya talab qiladigan jarayondir.
Membran - to'siq va shlyuz
Sitoplazmatik membrana ko'plab hujayra organellalari, plastidlari va inklyuziyalarining bir qismidir. Zamonaviy ilm-fan membrana tuzilishining suyuq mozaik modeliga asoslanadi. Uning tufayli moddalarni membrana orqali faol tashish mumkinmaxsus bino. Membranalar asosini ikki qatlamli lipid - asosan gidrofil-gidrofobik xususiyatlariga muvofiq joylashgan fosfolipidlar tashkil qiladi. Lipid ikki qavatining asosiy xususiyatlari suyuqlik (saytlarni joylashtirish va yo'qotish qobiliyati), o'z-o'zini yig'ish va assimetriyadir. Membrananing ikkinchi komponenti oqsillardir. Ularning vazifalari xilma-xil: faol tashish, qabul qilish, fermentatsiya, tanib olish.
Oqsillar ham membranalar yuzasida, ham ichkarida joylashgan bo'lib, ularning ba'zilari unga bir necha marta kirib boradi. Membranada oqsillarning xususiyati membrananing bir tomonidan boshqasiga o'tish qobiliyatidir ("flip-flop" sakrash). Va oxirgi komponent - membranalar yuzasida uglevodlarning saxarid va polisakkarid zanjirlari. Ularning vazifalari bugun ham munozarali.
Moddalarni membrana orqali faol tashish turlari
Moddalarning hujayra membranasi orqali boshqariladigan, energiya sarfi bilan sodir bo'ladigan va kontsentratsiya gradientiga zid bo'lgan o'tkazuvchanligi faol bo'ladi (moddalar past konsentratsiyali hududdan 2 ga yaqin hududga o'tkaziladi). yuqori konsentratsiya). Qaysi energiya manbasiga qarab transportning quyidagi turlari ajratiladi:
- Birlamchi faol (energiya manbai - adenozin trifosforik kislota ATP ning adenozin difosforik kislota ADP ga gidrolizi).
- Ikkilamchi faol (moddalarni birlamchi faol tashish mexanizmlari natijasida hosil bo'lgan ikkilamchi energiya bilan ta'minlangan).
Oqsillar-yordamchilar
Birinchi va ikkinchi holatda ham tashuvchi oqsillarsiz tashish mumkin emas. Ushbu transport oqsillari juda o'ziga xosdir va ma'lum molekulalarni, ba'zan esa ma'lum turdagi molekulalarni tashish uchun mo'ljallangan. Bu mutatsiyaga uchragan bakterial genlar bo'yicha eksperimental ravishda isbotlangan, bu esa ma'lum bir uglevodning membranasi orqali faol tashishning mumkin emasligiga olib keldi. Transmembran tashuvchi oqsillar o'z-o'zidan tashuvchi (ular molekulalar bilan o'zaro ta'sir qiladi va ularni to'g'ridan-to'g'ri membrana orqali olib o'tadi) yoki kanal hosil qiluvchi (membranalarda ma'lum moddalar uchun ochiq bo'lgan teshiklarni hosil qiladi) bo'lishi mumkin.
Natriy va kaliy nasosi
Moddalarning membrana orqali birlamchi faol tashilishining eng koʻp oʻrganilgan misoli Na+ -, K+ -nasosdir. Bu mexanizm membrananing har ikki tomonida Na+ va K+ ionlari kontsentratsiyasining farqini ta'minlaydi, bu hujayradagi osmotik bosimni va boshqa metabolik jarayonlarni ushlab turish uchun zarurdir. Transmembran tashuvchi oqsil, natriy-kaliy ATPaz, uch qismdan iborat:
- Oqsil membranasining tashqi tomonida kaliy ionlari uchun ikkita retseptor mavjud.
- Membrananing ichki qismida uchta natriy ioni retseptorlari mavjud.
- Oqsilning ichki qismi ATP faolligiga ega.
Ikkita kaliy ioni va uchta natriy ioni membrananing har ikki tomonidagi oqsil retseptorlari bilan bog'langanda, ATP faolligi yoqiladi. ATP molekulasi kaliy ionlarini tashishga sarflanadigan energiya ajralib chiqishi bilan ADP ga gidrolizlanadi.ichida, natriy ionlari esa sitoplazmatik membranadan tashqarida. Taxminlarga ko'ra, bunday nasosning samaradorligi 90% dan oshadi, bu o'z-o'zidan hayratlanarli.
Ma'lumot uchun: Ichki yonuv dvigatelining samaradorligi taxminan 40%, elektr - 80% gacha. Qizig'i shundaki, nasos teskari yo'nalishda ham ishlashi mumkin va ATP sintezi uchun fosfat donori bo'lib xizmat qiladi. Ba'zi hujayralar (masalan, neyronlar) uchun barcha energiyaning 70% gacha natriyni hujayradan olib tashlash va unga kaliy ionlarini quyish uchun sarflanadi. K altsiy, xlor, vodorod va boshqa ba'zi kationlar (musbat zaryadli ionlar) uchun nasoslar faol tashishning bir xil printsipi bo'yicha ishlaydi. Anionlar (salbiy zaryadlangan ionlar) uchun bunday nasoslar topilmadi.
Uglevodlar va aminokislotalarni birgalikda tashish
Ikkilamchi faol transportga misol qilib glyukoza, aminokislotalar, yod, temir va siydik kislotasining hujayralarga oʻtishidir. Kaliy-natriy nasosining ishlashi natijasida natriy kontsentratsiyasining gradienti hosil bo'ladi: konsentratsiya tashqi tomondan yuqori, ichkarida esa past (ba'zan 10-20 marta). Natriy hujayra ichiga tarqalishga intiladi va bu diffuziya energiyasi moddalarni tashqariga tashish uchun ishlatilishi mumkin. Ushbu mexanizm kotransport yoki bog'langan faol transport deb ataladi. Bunday holda, tashuvchi oqsilning tashqi tomonida ikkita retseptor markazi mavjud: biri natriy uchun, ikkinchisi esa tashilayotgan element uchun. Ikkala retseptor faollashgandan keyingina oqsil konformatsion o'zgarishlarga uchraydi va diffuziya energiyasi.natriy tashilgan moddani konsentratsiya gradientiga qarshi hujayra ichiga kiritadi.
Hujayra uchun faol tashish qiymati
Agar moddalarning membrana orqali odatdagi tarqalishi o'zboshimchalik bilan uzoq vaqt davom etsa, ularning hujayra tashqarisidagi va ichidagi konsentratsiyasi tenglashadi. Va bu hujayralar uchun o'limdir. Axir, barcha biokimyoviy jarayonlar elektr potentsial farqi muhitida davom etishi kerak. Konsentratsiya gradientiga qarshi faol bo'lmasa, neyronlar nerv impulsini o'tkaza olmaydi. Va mushak hujayralari qisqarish qobiliyatini yo'qotadi. Hujayra osmotik bosimni ushlab turolmaydi va qulab tushadi. Va metabolizm mahsulotlari tashqariga chiqarilmaydi. Va gormonlar hech qachon qon oqimiga tushmaydi. Axir, hatto amyoba ham energiya sarflaydi va bir xil ion nasoslari yordamida membranasida potentsial farq hosil qiladi.
