1972 yilda qisman o'tkazuvchan membrana hujayrani o'rab oladi va bir qator hayotiy vazifalarni bajaradi, va hujayra membranalarining tuzilishi va funktsiyasi tanadagi barcha hujayralarning to'g'ri ishlashi uchun muhim masala ekanligi haqidagi nazariya ilgari surildi.. Hujayra nazariyasi 17-asrda mikroskopning ixtiro qilinishi bilan birga keng tarqaldi. Maʼlum boʻlishicha, oʻsimlik va hayvon toʻqimalari hujayralardan tashkil topgan, biroq qurilmaning oʻlchamlari past boʻlgani uchun hayvon hujayrasi atrofida hech qanday toʻsiqni koʻrishning iloji boʻlmagan. 20-asrda membrananing kimyoviy tabiati batafsil o'rganildi, uning asosini lipidlar tashkil etishi aniqlandi.
Hujayra membranalarining tuzilishi va funksiyasi
Hujayra membranasi tirik hujayralar sitoplazmasini oʻrab, hujayra ichidagi komponentlarni tashqi muhitdan jismoniy ajratib turadi. Zamburug'lar, bakteriyalar va o'simliklar ham himoya ta'minlovchi va katta molekulalarning o'tishiga to'sqinlik qiluvchi hujayra devorlariga ega. Hujayra membranalari ham rol o'ynaydisitoskeletning shakllanishi va boshqa hayotiy zarrachalarning hujayradan tashqari matritsaga biriktirilishi. Bu ularni birgalikda ushlab turish, tananing to'qimalari va organlarini shakllantirish uchun kerak. Hujayra membranasining strukturaviy xususiyatlariga o'tkazuvchanlik kiradi. Asosiy funktsiya - himoya qilish. Membranada oqsillar o'rnatilgan fosfolipid qatlami mavjud. Bu qism hujayra yopishishi, ion o'tkazuvchanligi va signalizatsiya tizimlari kabi jarayonlarda ishtirok etadi va bir nechta hujayradan tashqari tuzilmalar, shu jumladan devor, glikokaliks va ichki sitoskeleton uchun biriktiruvchi sirt bo'lib xizmat qiladi. Membrana, shuningdek, selektiv filtr vazifasini bajarib, hujayraning potentsialini saqlaydi. U ionlar va organik molekulalarni tanlab o'tkazuvchan va zarrachalar harakatini nazorat qiladi.
Hujayra membranasi ishtirokidagi biologik mexanizmlar
1. Passiv diffuziya: Ba'zi moddalar (kichik molekulalar, ionlar), masalan, karbonat angidrid (CO2) va kislorod (O2) plazma membranasi orqali tarqalishi mumkin. Qobiq har ikki tomonda to'planishi mumkin bo'lgan ma'lum molekulalar va ionlar uchun to'siq bo'lib xizmat qiladi.
2. Transmembran kanali va tashuvchi oqsil: glyukoza yoki aminokislotalar kabi oziq moddalar hujayra ichiga kirib, ba'zi metabolik mahsulotlar chiqib ketishi kerak.
3. Endotsitoz - bu molekulalarni qabul qilish jarayoni. Plazma membranada engil deformatsiya (invaginatsiya) hosil bo'lib, unda tashiladigan modda yutiladi. Bu talab qiladienergiya va shuning uchun faol transport shaklidir.
4. Ekzotsitoz: gormonlar va fermentlar kabi moddalarni ajratish va moddani hujayra to'sig'i orqali to'liq tashish uchun endotsitoz natijasida olingan moddalarning hazm bo'lmagan qoldiqlarini olib tashlash uchun turli hujayralarda sodir bo'ladi.
Molekulyar tuzilish
Hujayra membranasi asosan fosfolipidlardan tashkil topgan va butun hujayra tarkibini tashqi muhitdan ajratib turuvchi biologik membranadir. Shakllanish jarayoni normal sharoitda o'z-o'zidan sodir bo'ladi. Ushbu jarayonni tushunish va hujayra membranalarining tuzilishi va funktsiyalarini, shuningdek xususiyatlarini to'g'ri tasvirlash uchun strukturaviy qutblanish bilan tavsiflangan fosfolipid tuzilmalarining tabiatini baholash kerak. Sitoplazmaning suv muhitidagi fosfolipidlar kritik konsentratsiyaga yetganda, ular suv muhitida barqarorroq bo'lgan mitsellalarga birlashadi.
Membran xususiyatlari
- Barqarorlik. Bu membrana hosil bo'lgandan keyin qulashi dargumon.
- Kuch. Lipid membranasi qutbli moddaning o'tishiga to'sqinlik qiladigan darajada ishonchli; erigan moddalar (ionlar, glyukoza, aminokislotalar) va ancha katta molekulalar (oqsillar) hosil bo'lgan chegaradan o'tolmaydi.
- Dinamik belgi. Bu, ehtimol, hujayraning tuzilishini ko'rib chiqishda eng muhim xususiyatdir. Hujayra membranasi mumkinturli deformatsiyalarga duchor bo'lishi, yiqilmasdan buklanishi va egilishi mumkin. Maxsus sharoitlarda, masalan, vesikulalarning birlashishi yoki tomurcuklanma, uni buzish mumkin, lekin faqat vaqtincha. Xona haroratida uning lipid tarkibiy qismlari doimiy, xaotik harakatda bo‘lib, barqaror suyuqlik chegarasini hosil qiladi.
Suyuq mozaika modeli
Hujayra membranalarining tuzilishi va funktsiyalari haqida gapirganda shuni ta'kidlash kerakki, zamonaviy ko'rinishda membrana suyuq mozaika modeli sifatida 1972 yilda Singer va Nikolson olimlari tomonidan ko'rib chiqilgan. Ularning nazariyasi membrana tuzilishining uchta asosiy xususiyatini aks ettiradi. Integral membrana oqsillari membrana uchun mozaik shablonni ta'minlaydi va ular lipidlar tashkil etilishining o'zgaruvchan tabiati tufayli lateral tekislikdagi harakatga qodir. Transmembran oqsillari ham potentsial mobildir. Membrananing tuzilishining muhim xususiyati uning assimetriyasidir. Hujayra qanday tuzilishga ega? Hujayra membranasi, yadro, oqsillar va boshqalar. Hujayra hayotning asosiy birligi bo'lib, barcha organizmlar bir yoki bir nechta hujayradan iborat bo'lib, ularning har biri uni atrof-muhitdan ajratib turadigan tabiiy to'siqga ega. Hujayraning bu tashqi chegarasi plazma membranasi deb ham ataladi. U to'rt xil turdagi molekulalardan iborat: fosfolipidlar, xolesterin, oqsillar va uglevodlar. Suyuq mozaika modeli hujayra membranasining tuzilishini quyidagicha tavsiflaydi: moslashuvchan va elastik, o'simlik moyiga o'xshash, shuning uchun hamma narsaalohida molekulalar suyuq muhitda oddiygina suzib yuradi va ularning barchasi shu qobiq ichida yon tomonga harakatlana oladi. Mozaika - bu juda ko'p turli xil tafsilotlarni o'z ichiga olgan narsa. Plazma membranasida u fosfolipidlar, xolesterin molekulalari, oqsillar va uglevodlar bilan ifodalanadi.
Fosfolipidlar
Fosfolipidlar hujayra membranasining asosiy tuzilishini tashkil qiladi. Bu molekulalarning ikkita aniq uchi bor: bosh va dum. Bosh uchida fosfat guruhi mavjud va gidrofildir. Bu uning suv molekulalariga jalb qilinganligini anglatadi. Quyruq yog 'kislotalari zanjirlari deb ataladigan vodorod va uglerod atomlaridan iborat. Ushbu zanjirlar hidrofobikdir, ular suv molekulalari bilan aralashishni yoqtirmaydi. Bu jarayon o'simlik moyini suvga quyganda sodir bo'ladigan narsaga o'xshaydi, ya'ni u erimaydi. Hujayra membranasining strukturaviy xususiyatlari fosfolipidlardan tashkil topgan ikki qatlamli lipid qatlami bilan bog'liq. Hidrofil fosfat boshlari har doim hujayra ichidagi va hujayradan tashqari suyuqlik shaklida suv mavjud bo'lgan joyda joylashgan. Membranada fosfolipidlarning hidrofobik dumlari shunday tuzilganki, ularni suvdan uzoqroq tutadi.
Xolesterin, oqsillar va uglevodlar
Odamlar "xolesterin" so'zini eshitganda, odatda, odamlar buni yomon deb o'ylashadi. Biroq, xolesterin aslida hujayra membranalarining juda muhim tarkibiy qismidir. Uning molekulalari vodorod va uglerod atomlarining to'rtta halqasidan iborat. Ular hidrofobik bo'lib, lipid ikki qavatidagi hidrofobik dumlar orasida uchraydi. Ularning ahamiyati shundan iboratmustahkamlikni saqlab, ular membranalarni mustahkamlaydi, o'zaro faoliyatni oldini oladi. Xolesterin molekulalari, shuningdek, fosfolipid dumlarini aloqa qilishdan va qotib qolishdan saqlaydi. Bu suyuqlik va moslashuvchanlikni kafolatlaydi. Membran oqsillari kimyoviy reaksiyalarni tezlashtirish, muayyan molekulalar uchun retseptorlar yoki moddalarni hujayra membranasi orqali tashish uchun fermentlar vazifasini bajaradi.
Uglevodlar yoki saxaridlar faqat hujayra membranasining hujayradan tashqari qismida joylashgan. Ular birgalikda glikokaliks hosil qiladi. U plazma membranasini yostiq va himoya qiladi. Glikokaliks tarkibidagi uglevodlarning tuzilishi va turiga qarab, organizm hujayralarni taniydi va ular bor yoki yo‘qligini aniqlay oladi.
Membran oqsillari
Hayvon hujayrasi hujayra membranasining tuzilishini oqsil kabi muhim komponentsiz tasavvur qilib bo'lmaydi. Shunga qaramay, ular boshqa muhim komponent - lipidlardan sezilarli darajada past bo'lishi mumkin. Uchta asosiy membrana oqsillari mavjud.
- Integral. Ular ikki qavatli, sitoplazma va hujayradan tashqari muhitni to'liq qoplaydi. Ular transport va signalizatsiya funksiyasini bajaradi.
- Periferik. Proteinlar membranaga sitoplazmatik yoki hujayradan tashqari sirtlarda elektrostatik yoki vodorod bog'lari orqali biriktiriladi. Ular birinchi navbatda integral oqsillarni biriktiruvchi vosita sifatida ishtirok etadilar.
- Transmembran. Ular fermentativ va signalizatsiya funktsiyalarini bajaradi, shuningdek, membrananing lipid ikki qavatining asosiy tuzilishini modulyatsiya qiladi.
Biologik membranalarning funktsiyalari
Suvdagi uglevodorodlarning harakatini tartibga soluvchi hidrofobik ta'sir membrana lipidlari va membrana oqsillari tomonidan hosil qilingan tuzilmalarni boshqaradi. Membrananing ko'pgina xossalari barcha biologik membranalar uchun asosiy tuzilmani tashkil etuvchi lipid ikki qatlamlarining tashuvchilari tomonidan beriladi. Integral membrana oqsillari qisman lipid ikki qavatida yashiringan. Transmembran oqsillari birlamchi ketma-ketlikda aminokislotalarning maxsus tashkilotiga ega.
Periferik membrana oqsillari eriydiganlarga juda o'xshaydi, lekin ular ham membrana bilan bog'langan. Maxsus hujayra membranalari maxsus hujayra funktsiyalariga ega. Hujayra membranalarining tuzilishi va funktsiyalari tanaga qanday ta'sir qiladi? Butun organizmning funksionalligi biologik membranalar qanday joylashtirilganiga bog'liq. Hujayra ichidagi organellalardan, membranalarning hujayradan tashqari va hujayralararo o'zaro ta'siridan biologik funktsiyalarni tashkil etish va bajarish uchun zarur bo'lgan tuzilmalar yaratiladi. Ko'pgina strukturaviy va funktsional xususiyatlar bakteriyalar, eukaryotik hujayralar va konvertli viruslar uchun umumiydir. Barcha biologik membranalar bir qator umumiy xususiyatlar mavjudligini aniqlaydigan lipid ikki qavatiga qurilgan. Membran oqsillari juda ko'p o'ziga xos funktsiyalarga ega.
- Boshqarilmoqda. Hujayralarning plazma membranalari hujayraning atrof-muhit bilan o'zaro ta'siri chegaralarini belgilaydi.
- Transport. Hujayralarning hujayra ichidagi membranalari turli xil funktsional bloklarga bo'linadiichki tarkibi, ularning har biri nazorat o'tkazuvchanligi bilan birgalikda zarur transport funktsiyasi bilan quvvatlanadi.
- Signal uzatish. Membran sintezi hujayra ichidagi vesikulyar xabar berish mexanizmini ta'minlaydi va turli turdagi viruslarning hujayra ichiga erkin kirib kelishini oldini oladi.
Ma'no va xulosalar
Tashqi hujayra membranasining tuzilishi butun tanaga ta'sir qiladi. Faqat tanlangan moddalarning kirib borishiga imkon berib, butunlikni himoya qilishda muhim rol o'ynaydi. Shuningdek, u sitoskeleton va hujayra devorini mahkamlash uchun yaxshi asos bo'lib, hujayra shaklini saqlashga yordam beradi. Lipidlar ko'pchilik hujayralardagi membrana massasining taxminan 50% ni tashkil qiladi, garchi bu membrananing turiga qarab o'zgaradi. Sutemizuvchilarning tashqi hujayra membranasining tuzilishi ancha murakkab, u to'rtta asosiy fosfolipidni o'z ichiga oladi. Lipid ikki qatlamlarining muhim xususiyati shundaki, ular o'zini ikki o'lchovli suyuqlik kabi tutadi, bunda alohida molekulalar erkin aylanib, lateral harakatlanadi. Bunday suyuqlik membranalarning muhim xususiyati bo'lib, u harorat va lipid tarkibiga qarab belgilanadi. Uglevodorod halqasining tuzilishi tufayli xolesterin membranalarning suyuqligini aniqlashda muhim rol o'ynaydi. Biologik membranalarning kichik molekulalar uchun tanlab o'tkazuvchanligi hujayraga o'zining ichki tuzilishini nazorat qilish va saqlash imkonini beradi.
Hujayraning tuzilishini (hujayra membranasi, yadro va boshqalar) hisobga olsak, shunday xulosaga kelishimiz mumkin:Tana o'z-o'zini tartibga soluvchi tizim bo'lib, u tashqi yordamisiz o'ziga zarar etkaza olmaydi va har doim har bir hujayrani tiklash, himoya qilish va to'g'ri ishlash yo'llarini izlaydi.
