Биологиялық мембраналардың қызметі жайында
І. Кіріспе
ІІ. Негізгі бөлім
1. Биологиялық мембраналардың қызметі
2. Биологиялық мембраналардың құрылысы
3. Мембрана арқылы (трансмембраналық) заттардың өткізілуі
4. Ұсақ молекулалы заттардың өткізілуі
5. Көлденең жолақ бұлшықет ұлпасында Са2+ иондарының тасымалдану жүйесі
6. Бүйректе глюкозаның тасымалдануы
7. Мембрана арқылы түйіршіктердің және ipi молекулалы қосылыстардың өткізілуі
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер
ІІ. Негізгі бөлім
1. Биологиялық мембраналардың қызметі
2. Биологиялық мембраналардың құрылысы
3. Мембрана арқылы (трансмембраналық) заттардың өткізілуі
4. Ұсақ молекулалы заттардың өткізілуі
5. Көлденең жолақ бұлшықет ұлпасында Са2+ иондарының тасымалдану жүйесі
6. Бүйректе глюкозаның тасымалдануы
7. Мембрана арқылы түйіршіктердің және ipi молекулалы қосылыстардың өткізілуі
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер
Өздігінен өмір сүретін, дамитын және кебейетІн элементар тірі жүйе — тірі жасуша, ол барлық жануарлар мен өсімдіктердің негізі. Жасушаның жасушалық органеллдің өмір сүруінің басты шарттары мыналар:
Біріншіден — қоршаған ортамен салыстырғанда автономдығы, яғни жасушаның заттары қоршаған ортаның заттарымен араласпауы керек, жасушада және оның жеке бѳліктерінде ѳтетін химиялық реакцияның ѳзін-ѳзі автономды басқару мүмкіншілігі сақталуы кажет.
Екіншіден — қоршаған ортамен байланыс. Жасуша мен қоршаған ортаның арасындағы байланыс энергия мен зат алмасуының реттелген түрде үздіксіз жүруі;
Үшіншіден — қоршаған ортадан оқшаулануы және сол ортамен тығыз байланысынын бірлестігі - тірі ағзаның барлық деңгейдегі ұйымдасу қызметінің басты шарты. Сондықтан жасушаның өмір сүруінің басты шарты, ол биологиялық мембраналар.
Биологиялык мембраналардың мынадай негізгі үш қызметі бар: бѳгеттік (барьерлік), матрицалық және механикалык.
1. Бөгеттік (барьерлік) қызметі мынада: қоршаған орта мен жасушаның арасында тандамалы (селективті), кезекпен, белсенді және енжар зат алмасу процестері жүреді. Тандамалы дейтін себебі биологиялық мембрана арқылы заттың бір тобы тасымалданса, басқа топқа жататын заттар тасымалданбайды; кезекпен дейтін себебі тасымалданатын заттар жасушаның жұмысына сәйкес мембранадан кезектесіп ретімен өтеді; белсенді дейтін себебі заттар таралымы (концентрациясы) аз жерден таралымы кѳп жерге қарай тасымалданады; енжар дейтін себебі тасымалдану зат таралымы кѳп жерден таралымы аз жерге қарай жүреді.
2. Матрицалык — мембранадағы ақуыздардың орналасуын, олардың бағытын және ѳзара ұтымды әсерлесуін қамтамасыз етеді.
3. Механикалык — жасушадар және жасуша ішіндегі құрылымдар берік болып ѳзін-ѳзі басқарады.
Сонымен катар биологиялык мембраналар тағы да мынадай қыз-меттер атқарады:
— энергетикалық — митохондрийдің ішкі мембраналарында АТФ-ті синтездеу және хлоропласт мембранасында фотосинтездеу;
— биопотенциаддарды өндіру және оларды тарату;
— рецепторлық (механикалык, акустикалық, иіс сезу, көру, химиялық, жылу рецепциясы) және т.б. қызметтер.
Тіршілікті қамтамасыз етуде мембрананың ауданынын ролі аса зор. Қалыпты жағдайда барлық мембраналардың аудандарының қосындысы ондаған мың шаршы метрге жетеді.
Кѳпшілік аурулар мембрана қызметінің калыпты күйден патологиялық күйге ауысуынан болады. Оған мысал ретінде канцерогенді, артериосклерозді, вирустық және инфекциялык ауруларды, улануды, ультракүлгін сәулемен күюді және т.б. айтуға болады. Емдеу жұмысы -мембрана жұмысын қалпына келтіру мақсатында жүргізіледі.
Қазіргі кезде жасушалар құрылымының қызметін қамтамасыз етуде мембрананың маңызы аса зор екені дәлелденді. Мембрана цитоплазманы түгел қоршап, оны қоршаған ортадан бѳліп тұрады. Заттың жасушаға өтуі немесе жасушадан шығуы мембрананың қасиетіне тығыз байланысты. Сонымен қатар, сыртқы қабын құрайды. Ол оргонойдтар: ядролар, митохондрий, лизосом, Гольджи аппараты және эндоплазматикалық ретикулум.
Біріншіден — қоршаған ортамен салыстырғанда автономдығы, яғни жасушаның заттары қоршаған ортаның заттарымен араласпауы керек, жасушада және оның жеке бѳліктерінде ѳтетін химиялық реакцияның ѳзін-ѳзі автономды басқару мүмкіншілігі сақталуы кажет.
Екіншіден — қоршаған ортамен байланыс. Жасуша мен қоршаған ортаның арасындағы байланыс энергия мен зат алмасуының реттелген түрде үздіксіз жүруі;
Үшіншіден — қоршаған ортадан оқшаулануы және сол ортамен тығыз байланысынын бірлестігі - тірі ағзаның барлық деңгейдегі ұйымдасу қызметінің басты шарты. Сондықтан жасушаның өмір сүруінің басты шарты, ол биологиялық мембраналар.
Биологиялык мембраналардың мынадай негізгі үш қызметі бар: бѳгеттік (барьерлік), матрицалық және механикалык.
1. Бөгеттік (барьерлік) қызметі мынада: қоршаған орта мен жасушаның арасында тандамалы (селективті), кезекпен, белсенді және енжар зат алмасу процестері жүреді. Тандамалы дейтін себебі биологиялық мембрана арқылы заттың бір тобы тасымалданса, басқа топқа жататын заттар тасымалданбайды; кезекпен дейтін себебі тасымалданатын заттар жасушаның жұмысына сәйкес мембранадан кезектесіп ретімен өтеді; белсенді дейтін себебі заттар таралымы (концентрациясы) аз жерден таралымы кѳп жерге қарай тасымалданады; енжар дейтін себебі тасымалдану зат таралымы кѳп жерден таралымы аз жерге қарай жүреді.
2. Матрицалык — мембранадағы ақуыздардың орналасуын, олардың бағытын және ѳзара ұтымды әсерлесуін қамтамасыз етеді.
3. Механикалык — жасушадар және жасуша ішіндегі құрылымдар берік болып ѳзін-ѳзі басқарады.
Сонымен катар биологиялык мембраналар тағы да мынадай қыз-меттер атқарады:
— энергетикалық — митохондрийдің ішкі мембраналарында АТФ-ті синтездеу және хлоропласт мембранасында фотосинтездеу;
— биопотенциаддарды өндіру және оларды тарату;
— рецепторлық (механикалык, акустикалық, иіс сезу, көру, химиялық, жылу рецепциясы) және т.б. қызметтер.
Тіршілікті қамтамасыз етуде мембрананың ауданынын ролі аса зор. Қалыпты жағдайда барлық мембраналардың аудандарының қосындысы ондаған мың шаршы метрге жетеді.
Кѳпшілік аурулар мембрана қызметінің калыпты күйден патологиялық күйге ауысуынан болады. Оған мысал ретінде канцерогенді, артериосклерозді, вирустық және инфекциялык ауруларды, улануды, ультракүлгін сәулемен күюді және т.б. айтуға болады. Емдеу жұмысы -мембрана жұмысын қалпына келтіру мақсатында жүргізіледі.
Қазіргі кезде жасушалар құрылымының қызметін қамтамасыз етуде мембрананың маңызы аса зор екені дәлелденді. Мембрана цитоплазманы түгел қоршап, оны қоршаған ортадан бѳліп тұрады. Заттың жасушаға өтуі немесе жасушадан шығуы мембрананың қасиетіне тығыз байланысты. Сонымен қатар, сыртқы қабын құрайды. Ол оргонойдтар: ядролар, митохондрий, лизосом, Гольджи аппараты және эндоплазматикалық ретикулум.
1. С.А. Әбилаев «Молекулалық биология және генетика»
2. Бират Көшенов «Медициналық биофизика»
2. Бират Көшенов «Медициналық биофизика»
Жоспар
І. Кіріспе
ІІ. Негізгі бөлім
1. Биологиялық мембраналардың қызметі
2. Биологиялық мембраналардың құрылысы
3. Мембрана арқылы (трансмембраналық) заттардың өткізілуі
4. Ұсақ молекулалы заттардың өткізілуі
5. Көлденең жолақ бұлшықет ұлпасында Са2+ иондарының тасымалдану жүйесі
6. Бүйректе глюкозаның тасымалдануы
7. Мембрана арқылы түйіршіктердің және ipi молекулалы қосылыстардың
өткізілуі
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер
Биологиялық мембраналардың қызметі
Өздігінен өмір сүретін, дамитын және кебейетІн элементар тірі жүйе —
тірі жасуша, ол барлық жануарлар мен өсімдіктердің негізі. Жасушаның
жасушалық органеллдің өмір сүруінің басты шарттары мыналар:
Біріншіден — қоршаған ортамен салыстырғанда автономдығы, яғни
жасушаның заттары қоршаған ортаның заттарымен араласпауы керек, жасушада
және оның жеке бѳліктерінде ѳтетін химиялық реакцияның ѳзін-ѳзі автономды
басқару мүмкіншілігі сақталуы кажет.
Екіншіден — қоршаған ортамен байланыс. Жасуша мен қоршаған ортаның
арасындағы байланыс энергия мен зат алмасуының реттелген түрде үздіксіз
жүруі;
Үшіншіден — қоршаған ортадан оқшаулануы және сол ортамен тығыз
байланысынын бірлестігі - тірі ағзаның барлық деңгейдегі ұйымдасу
қызметінің басты шарты. Сондықтан жасушаның өмір сүруінің басты шарты, ол
биологиялық мембраналар.
Биологиялык мембраналардың мынадай негізгі үш қызметі бар: бѳгеттік
(барьерлік), матрицалық және механикалык.
1. Бөгеттік (барьерлік) қызметі мынада: қоршаған орта мен жасушаның
арасында тандамалы (селективті), кезекпен, белсенді және енжар зат алмасу
процестері жүреді. Тандамалы дейтін себебі биологиялық мембрана арқылы
заттың бір тобы тасымалданса, басқа топқа жататын заттар тасымалданбайды;
кезекпен дейтін себебі тасымалданатын заттар жасушаның жұмысына сәйкес
мембранадан кезектесіп ретімен өтеді; белсенді дейтін себебі заттар
таралымы (концентрациясы) аз жерден таралымы кѳп жерге қарай тасымалданады;
енжар дейтін себебі тасымалдану зат таралымы кѳп жерден таралымы аз жерге
қарай жүреді.
2. Матрицалык — мембранадағы ақуыздардың орналасуын, олардың бағытын
және ѳзара ұтымды әсерлесуін қамтамасыз етеді.
3. Механикалык — жасушадар және жасуша ішіндегі құрылымдар берік болып
ѳзін-ѳзі басқарады.
Сонымен катар биологиялык мембраналар тағы да мынадай қыз-меттер
атқарады:
— энергетикалық — митохондрийдің ішкі мембраналарында АТФ-ті синтездеу
және хлоропласт мембранасында фотосинтездеу;
— биопотенциаддарды өндіру және оларды тарату;
— рецепторлық (механикалык, акустикалық, иіс сезу, көру, химиялық,
жылу рецепциясы) және т.б. қызметтер.
Тіршілікті қамтамасыз етуде мембрананың ауданынын ролі аса зор.
Қалыпты жағдайда барлық мембраналардың аудандарының қосындысы ондаған мың
шаршы метрге жетеді.
Кѳпшілік аурулар мембрана қызметінің калыпты күйден патологиялық күйге
ауысуынан болады. Оған мысал ретінде канцерогенді, артериосклерозді,
вирустық және инфекциялык ауруларды, улануды, ультракүлгін сәулемен күюді
және т.б. айтуға болады. Емдеу жұмысы -мембрана жұмысын қалпына келтіру
мақсатында жүргізіледі.
Қазіргі кезде жасушалар құрылымының қызметін қамтамасыз етуде мембрананың
маңызы аса зор екені дәлелденді. Мембрана цитоплазманы түгел қоршап, оны
қоршаған ортадан бѳліп тұрады. Заттың жасушаға өтуі немесе жасушадан шығуы
мембрананың қасиетіне тығыз байланысты. Сонымен қатар, сыртқы қабын
құрайды. Ол оргонойдтар: ядролар, митохондрий, лизосом, Гольджи аппараты
және эндоплазматикалық ретикулум.
БИОЛОГИЯЛЫҚ МЕМБРАНАЛАРДЫҢ ҚҰРЫЛЫСЫ
Биологиялык мембрана қосылысының алғашқы моделін 1902 жылы Отвертон
деген ғалым, осыны басты негізге ала отырып мембранлар фосфолипидтердің
жұқа қабатынан тұрады деген және полярлық емес орталардың шекара беттерінде
(мысалы, су мен ауа немесе су мен май) фосфолипидтер бірмолекулалық қабат
құрайды.
Липид молекулаларының ұзындығы 3,5 нм, ақуыздың бір қабатының
қалындығы 1 нм-ден аспайды деп есептегенде жасуша мембранасының қалындығы
мөлшермен 8 нм болады. Сонымен қатар ақуыздың бір молекуласына липидтердің
мөлшермен 75-90 молекулалары келеді деп саналады. Осы нәтиже электрондық
микроскопты қолданып жүргізілген тәжірибенің қорытындысына сәйкес келген.
Бірақ мембрана липидтік қос қабат қана емес. Мембранада ақуыз (белок)
молекулалары да бар екені тәжірибе жүзінде дәлелденген. Мысалы: жасуша
мембранасының беттік керілу коэффициента өлшегенде ол ақуыз бен судың
шектелген бетіндегі беттік керілу коэффициентіне жуық болып (ақуыз-су δ =
104нм ), липидтер мен су шекарасыніың беттік керілу коэффициентінен (ақуыз-
су δ = 10-2нм ) аз болған.
Осындай қарама-қайшылық Даниэл мен Девсонның моделінде жойылды.
Бұл модельді бутерброд моделі дейді.
Бұл модель мембрананы үш қабатты деп қарастырады: сыртқы беттерінде
ақуыз молекулалары, ішкі бетіңде липидтер молекулалары орналасқан. Осы
модель биофизика саласында 40 жылға жуық өмір сүрді.
Биологиялық мембраналарды зерттеуде аса күрделі физикалық әдістер
колданылады. Солардың ішінде электрондық микроскоптың, рентген құрылымдық
анализдің және радиоспектроскопияның (ЭПР және ЯМР) алатын орны бөлек. 1972
жылы Сингер мен Никольсон биологиялық мембрананың сұйықтық-мозаикалық-
моделін ұсынды.
Осы модель бойынша биологиялық мембрананың негізі - қос қабатты
фосфолипидтің ішінде ақуыздар орналасқан. Ол ақуыздар алтынға батырылған
асыл тас сияқты орналасқан. Ақуыздар сыртқы (перифериялық) және интегралды
болып екіге бөлінеді. Қалыпты физиологиялық жағдайда липидтер сұйық күйде
болады.
Осы қасиетті мембрананың ішіндегі ақуыздарды жүзіп жүрген
фосфолипидтермен теңестіреді. Мозаикалық модельдердін осындай қасиеті
химиялық анализде дәлелденген. Мысалы, әр мембранада ақуыз бен
фосфолипидтердің қатынасы әр түрлі болады: миэлиндік мембранада ақуыздар
липидтерге қарағанда 2,5 ece көп болса, эритроциттерде керісінше 2,5 ece аз
болады.
Биологиялық мембранада фосфолипидтермен қатар басқадай химиялық
қосылыстар болады. Жануарлар мембранасында фосфолипид пен ақуызға қарағанда
холестерин кѳп болады. Сонымен қатар мембранада гликолипидтер,
гликопротеидтер де болады.
Мембрана құрылысының сұйықтық — мозаикалық моделі қазіргі уакытта аса
кең тараған. Бірақ, ол модель де мембрана туралы толық мәлімет бере
алмайды. Атап айтқанда, ақуыздар сұйық күйдегі липидтердің ішінде еркін
жүзіп жүре алмайды. Олар (ақуыздар) кейде жасушаның ішкі құрылысында
(цитоплазматикалық) тұрып қалады. Осындай құрылымға микрофиламенттер мен
микротүтіктер жатады. Микротүтіктер — диаметрі 300 нм — ерекше ақуыздан
(тубулин) тұратын қуыс цилиндрлар. Олар жасушаның жұмысына елеулі әсер етуі
мүмкін.
Сонымен қатар, мембранада липидтердің барлығы да қос қабатты болып
орналаспайды. Мембрананың липидтік фазасында липидтер молекулалары қос
қабаттық құрылым емес, мицеллалар құрайтыны физикалық тәсілдермен
дәлелденген Биофизиканың негізгі мақсаты — мембрананың құрылымдық негізін,
яғни, қос қабатты фосфолипидтік молекулаларды зерттеу. Жасуша
мембранасындағы негізгі липидтердің бірі — лецитин.
Лецитиннің фосфолипидтік молекуласының полярлық басы (фосфор
қышкылының туындысы) және ұзынша келген полярлық емес құйрығы (майлы
кышкылдардың қалдығы) бар. Фосфолипид молекуласынын басында бір-бірінен
белгілі бір арақашықтықта орналаскан лецитиннің зарядталған екі тобы бар.
Таңбалары карама-қарсы, абсолюттік шамалары тең зарядтар электрлік диполь
құрайды. Мембранада түрліше фосфолипидтер бар. Мысалы эритроцит
мембранасында 20-ға жуық фосфолипидтер болады. Молекулалардың полярлық
бастарының химиялық құрамы да әр түрлі.
Мембрана арқылы (трансмембраналық)
заттардың өткізілуі
Жасуша цитоплазмасының маңызды қызметтерінің бірі-заттар ағынын
қамтамасыз ету болып табылады. Заттар ағыны дегеніміз: біріншіден -жасуша
ішінде, кедір-бүдыр эндоплазмалық торда синтезделген ақуыздардың
органеллалар арасында әрлі-берлі тасымалдануы; екіншіден -көптеген
жасушалар мен ұлпаларда синтезделген пептидтік гормондардың, асқорыту
ферменттерінің, антиденелердің, өсу факторларының және басқа да секреторлық
молекулалардың жасуша сыртына шығарылуы; үшіншіден-сыртқы ортадан жасушаға
үнемі әртүрлі заттардың өткізілуі.
Заттардың жасушаішілік-везикулалық тасымалдануының әмбебап және тиімді
құралы болып тасымалдану (мембрана) кѳпіршіктері (липосомалар, мицеллийлар)
арқылы секреторлық механизм негізінде тасымалдануы болып табылады.
Везикулалық тасымалдануда тасымалданатын ақуыздар мен липидтер
көпіршік (липосома, мицелла) қабырғасын (мембранасын) қрастырады, ал оның
қуысында басқа органеллаларға арналған не жасуша сыртына шығарылатын жүк
молекуласы болады.
Жасушаішілік везикулалық тасымалдау эндоплазмалық ретикулум (ЭПТ)
мембранасынан басталады. Бұл жерде ақуыз молекуласының гликозилденуінің
алғашқы кезеңдері өтеді. Содан кейін ақуыз молекулалары тасымалдау
кѳпіршіктеріне іріктелініп, Гольджи кешенінің цис-полюсіне өтеді. Гольджи
цистерналарында ақуыздардың гликозилденуі әрі қарай жалғасады, ал
Гольджидің транс-полюсі мен трансторларында ақуыздың гликозилденуі
толығымен аяқталады. Сонымен қатар олар фосфорланады және сульфаттанады.
Гольджи цистерналарынан ақуыздар жиекті көпіршіктер арқылы өтеді.
Гольджидің транс-торларында толық модификацияланған ақуыздар нақтылы
органеллаларға тасымалдану үшін тасымал көпіршіктеріне іріктелінеді,
Гольджи кешенін тастап шыққаннан кейін, ақуыздар алғашқы лизосомаларға,
конститутивтік көпіршіктерге және секреторлық гранулаларға үлестіріледі.
Заттардың цитоплазмалық мембрана (плазмолемма) арқылы сыртқа
шығарылуын (экзоцитоз) не жасуша ішіне өткізілуін (эндоцитоз)
трансмембраналық тасымалдану деп атайды. Ол өте күрделі құбылыс және
әртүрлі жасушаларда түрліше жолдармен жүзеге асады, сол сияқты, әртүрлі
заттарда түрліше әдістер арқылы өткізіледі.
Заттардың өткізілуінің кейбір жүйелері (сорғыштар және арналар). -Na+,
К+-сорғышы немесе Na+, K+-тәуелді АТФ-аза-2а -ширатпадан, 2 β -құрылымнан
тұратын интегралдық ақуыз. Ол АТФ энергиясын пайдаланып Na+ және К+
иондарын олардың концентрация градиентіне қарсы бағытқа еткізеді, яғни Na+
ионын-жасушадан сыртқа, ал К+ ионын-жасуша ішіне.
Осы сорғыш қызметінің арқасында Na+ ионының концентрациясы жасуша
сыртында, ал К+ ионының концентрациясы жасуша ішінде айтарлықтай жоғары
болады, яғни иондардың жасушаішілік және жасушааралық ассиметриялық
үлестірілуі орын алады.
Na+, К+-сорғышы (насос) қызметінің ерекшелігі-АТФ бір молекуласының
ыдырауы нәтижесінде 3 Na+ ионы жасушадан шығарылып, 2 К+ ионы жасушаға
ендіреді.
1) К+ арнасы (ішкі диаметрі-03нм), көптеген жасушалар плазмолемасында
кездеседі және үнемі ашық болады. Осының арқасында Na+K+ сорғышы
қызметі нәтижесінде пайда болған өте жоғары концентрация градиентіне
байланысты, К+ ионының біршама иондары осы арна арқылы жасушадан тыс
ортаға қайтып келеді.
2) К+ ионының шамалы ғана мөлшерінің
шығарылуы (әрбір 1000 нм2 мембрана бетінде не
бәрі 6 К+ ионы шығарылады) мембрана беттерінде,
концентрация градиенті энергиясымен теңестірілетіндей,
потенциалдар айырмашылығын қалыптастырады,
ол -75 мв тең.
Нәтижеде осы иондардың жасушаішілік
және жасуша сыртындағы концентрациялары
өзгермейді, бірақ жасуша трансмембраналық
потенциалға ие болады.
3) Na+ арнасы (ішкі диаметрі-0,55нм),
тек қозуға қабілетті мембраналарда ғана болады
және ол барлық уақытта ашық болмайды. Na+apнacсы-нepв
жасушаларының, миоциттердің және бұлшықет
талшықтарының, сперматозоидтардың, сезім мүшелерінің
сенсорлық жасушаларының плазмолеммаларында кездеседі.
Бұл жасушаларда Na+ арнасының тығыздығы түрліше болады,
яғни плазмолемма бетінің 0,2-1%-ын, яғни
1мкм2-та 50-200 арнаға дейін кездеседі.
Мембраналардың белгілі бір учаскесінде Na+ арналарының ашылуын, осы
учаскеде трансмембраналық потенциалдың 50мв-қа дейін төмендеуі
инициациялайды. Потенциалдың мұндай төмендеуі мембрананың
көрші учаскесінің қозуының салдары болып табылады.
Потенциалдар айырмашылығының оң көрсеткішке ие болуы, өз кезегінде, Na+
арналарының жабылуын индукциялайды, сондықтан да мембрананың осы жеріндегі
потенциалдар айырмашылығы үнемі ашық болатын К+ араналар есебінен, тез
арада қалыпты күйіне (-75 мВ) келтіріледі.
Сонымен, Na+ арналары-мембрананың, синапстан тыс қозу және мембрана
арқылы ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
І. Кіріспе
ІІ. Негізгі бөлім
1. Биологиялық мембраналардың қызметі
2. Биологиялық мембраналардың құрылысы
3. Мембрана арқылы (трансмембраналық) заттардың өткізілуі
4. Ұсақ молекулалы заттардың өткізілуі
5. Көлденең жолақ бұлшықет ұлпасында Са2+ иондарының тасымалдану жүйесі
6. Бүйректе глюкозаның тасымалдануы
7. Мембрана арқылы түйіршіктердің және ipi молекулалы қосылыстардың
өткізілуі
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер
Биологиялық мембраналардың қызметі
Өздігінен өмір сүретін, дамитын және кебейетІн элементар тірі жүйе —
тірі жасуша, ол барлық жануарлар мен өсімдіктердің негізі. Жасушаның
жасушалық органеллдің өмір сүруінің басты шарттары мыналар:
Біріншіден — қоршаған ортамен салыстырғанда автономдығы, яғни
жасушаның заттары қоршаған ортаның заттарымен араласпауы керек, жасушада
және оның жеке бѳліктерінде ѳтетін химиялық реакцияның ѳзін-ѳзі автономды
басқару мүмкіншілігі сақталуы кажет.
Екіншіден — қоршаған ортамен байланыс. Жасуша мен қоршаған ортаның
арасындағы байланыс энергия мен зат алмасуының реттелген түрде үздіксіз
жүруі;
Үшіншіден — қоршаған ортадан оқшаулануы және сол ортамен тығыз
байланысынын бірлестігі - тірі ағзаның барлық деңгейдегі ұйымдасу
қызметінің басты шарты. Сондықтан жасушаның өмір сүруінің басты шарты, ол
биологиялық мембраналар.
Биологиялык мембраналардың мынадай негізгі үш қызметі бар: бѳгеттік
(барьерлік), матрицалық және механикалык.
1. Бөгеттік (барьерлік) қызметі мынада: қоршаған орта мен жасушаның
арасында тандамалы (селективті), кезекпен, белсенді және енжар зат алмасу
процестері жүреді. Тандамалы дейтін себебі биологиялық мембрана арқылы
заттың бір тобы тасымалданса, басқа топқа жататын заттар тасымалданбайды;
кезекпен дейтін себебі тасымалданатын заттар жасушаның жұмысына сәйкес
мембранадан кезектесіп ретімен өтеді; белсенді дейтін себебі заттар
таралымы (концентрациясы) аз жерден таралымы кѳп жерге қарай тасымалданады;
енжар дейтін себебі тасымалдану зат таралымы кѳп жерден таралымы аз жерге
қарай жүреді.
2. Матрицалык — мембранадағы ақуыздардың орналасуын, олардың бағытын
және ѳзара ұтымды әсерлесуін қамтамасыз етеді.
3. Механикалык — жасушадар және жасуша ішіндегі құрылымдар берік болып
ѳзін-ѳзі басқарады.
Сонымен катар биологиялык мембраналар тағы да мынадай қыз-меттер
атқарады:
— энергетикалық — митохондрийдің ішкі мембраналарында АТФ-ті синтездеу
және хлоропласт мембранасында фотосинтездеу;
— биопотенциаддарды өндіру және оларды тарату;
— рецепторлық (механикалык, акустикалық, иіс сезу, көру, химиялық,
жылу рецепциясы) және т.б. қызметтер.
Тіршілікті қамтамасыз етуде мембрананың ауданынын ролі аса зор.
Қалыпты жағдайда барлық мембраналардың аудандарының қосындысы ондаған мың
шаршы метрге жетеді.
Кѳпшілік аурулар мембрана қызметінің калыпты күйден патологиялық күйге
ауысуынан болады. Оған мысал ретінде канцерогенді, артериосклерозді,
вирустық және инфекциялык ауруларды, улануды, ультракүлгін сәулемен күюді
және т.б. айтуға болады. Емдеу жұмысы -мембрана жұмысын қалпына келтіру
мақсатында жүргізіледі.
Қазіргі кезде жасушалар құрылымының қызметін қамтамасыз етуде мембрананың
маңызы аса зор екені дәлелденді. Мембрана цитоплазманы түгел қоршап, оны
қоршаған ортадан бѳліп тұрады. Заттың жасушаға өтуі немесе жасушадан шығуы
мембрананың қасиетіне тығыз байланысты. Сонымен қатар, сыртқы қабын
құрайды. Ол оргонойдтар: ядролар, митохондрий, лизосом, Гольджи аппараты
және эндоплазматикалық ретикулум.
БИОЛОГИЯЛЫҚ МЕМБРАНАЛАРДЫҢ ҚҰРЫЛЫСЫ
Биологиялык мембрана қосылысының алғашқы моделін 1902 жылы Отвертон
деген ғалым, осыны басты негізге ала отырып мембранлар фосфолипидтердің
жұқа қабатынан тұрады деген және полярлық емес орталардың шекара беттерінде
(мысалы, су мен ауа немесе су мен май) фосфолипидтер бірмолекулалық қабат
құрайды.
Липид молекулаларының ұзындығы 3,5 нм, ақуыздың бір қабатының
қалындығы 1 нм-ден аспайды деп есептегенде жасуша мембранасының қалындығы
мөлшермен 8 нм болады. Сонымен қатар ақуыздың бір молекуласына липидтердің
мөлшермен 75-90 молекулалары келеді деп саналады. Осы нәтиже электрондық
микроскопты қолданып жүргізілген тәжірибенің қорытындысына сәйкес келген.
Бірақ мембрана липидтік қос қабат қана емес. Мембранада ақуыз (белок)
молекулалары да бар екені тәжірибе жүзінде дәлелденген. Мысалы: жасуша
мембранасының беттік керілу коэффициента өлшегенде ол ақуыз бен судың
шектелген бетіндегі беттік керілу коэффициентіне жуық болып (ақуыз-су δ =
104нм ), липидтер мен су шекарасыніың беттік керілу коэффициентінен (ақуыз-
су δ = 10-2нм ) аз болған.
Осындай қарама-қайшылық Даниэл мен Девсонның моделінде жойылды.
Бұл модельді бутерброд моделі дейді.
Бұл модель мембрананы үш қабатты деп қарастырады: сыртқы беттерінде
ақуыз молекулалары, ішкі бетіңде липидтер молекулалары орналасқан. Осы
модель биофизика саласында 40 жылға жуық өмір сүрді.
Биологиялық мембраналарды зерттеуде аса күрделі физикалық әдістер
колданылады. Солардың ішінде электрондық микроскоптың, рентген құрылымдық
анализдің және радиоспектроскопияның (ЭПР және ЯМР) алатын орны бөлек. 1972
жылы Сингер мен Никольсон биологиялық мембрананың сұйықтық-мозаикалық-
моделін ұсынды.
Осы модель бойынша биологиялық мембрананың негізі - қос қабатты
фосфолипидтің ішінде ақуыздар орналасқан. Ол ақуыздар алтынға батырылған
асыл тас сияқты орналасқан. Ақуыздар сыртқы (перифериялық) және интегралды
болып екіге бөлінеді. Қалыпты физиологиялық жағдайда липидтер сұйық күйде
болады.
Осы қасиетті мембрананың ішіндегі ақуыздарды жүзіп жүрген
фосфолипидтермен теңестіреді. Мозаикалық модельдердін осындай қасиеті
химиялық анализде дәлелденген. Мысалы, әр мембранада ақуыз бен
фосфолипидтердің қатынасы әр түрлі болады: миэлиндік мембранада ақуыздар
липидтерге қарағанда 2,5 ece көп болса, эритроциттерде керісінше 2,5 ece аз
болады.
Биологиялық мембранада фосфолипидтермен қатар басқадай химиялық
қосылыстар болады. Жануарлар мембранасында фосфолипид пен ақуызға қарағанда
холестерин кѳп болады. Сонымен қатар мембранада гликолипидтер,
гликопротеидтер де болады.
Мембрана құрылысының сұйықтық — мозаикалық моделі қазіргі уакытта аса
кең тараған. Бірақ, ол модель де мембрана туралы толық мәлімет бере
алмайды. Атап айтқанда, ақуыздар сұйық күйдегі липидтердің ішінде еркін
жүзіп жүре алмайды. Олар (ақуыздар) кейде жасушаның ішкі құрылысында
(цитоплазматикалық) тұрып қалады. Осындай құрылымға микрофиламенттер мен
микротүтіктер жатады. Микротүтіктер — диаметрі 300 нм — ерекше ақуыздан
(тубулин) тұратын қуыс цилиндрлар. Олар жасушаның жұмысына елеулі әсер етуі
мүмкін.
Сонымен қатар, мембранада липидтердің барлығы да қос қабатты болып
орналаспайды. Мембрананың липидтік фазасында липидтер молекулалары қос
қабаттық құрылым емес, мицеллалар құрайтыны физикалық тәсілдермен
дәлелденген Биофизиканың негізгі мақсаты — мембрананың құрылымдық негізін,
яғни, қос қабатты фосфолипидтік молекулаларды зерттеу. Жасуша
мембранасындағы негізгі липидтердің бірі — лецитин.
Лецитиннің фосфолипидтік молекуласының полярлық басы (фосфор
қышкылының туындысы) және ұзынша келген полярлық емес құйрығы (майлы
кышкылдардың қалдығы) бар. Фосфолипид молекуласынын басында бір-бірінен
белгілі бір арақашықтықта орналаскан лецитиннің зарядталған екі тобы бар.
Таңбалары карама-қарсы, абсолюттік шамалары тең зарядтар электрлік диполь
құрайды. Мембранада түрліше фосфолипидтер бар. Мысалы эритроцит
мембранасында 20-ға жуық фосфолипидтер болады. Молекулалардың полярлық
бастарының химиялық құрамы да әр түрлі.
Мембрана арқылы (трансмембраналық)
заттардың өткізілуі
Жасуша цитоплазмасының маңызды қызметтерінің бірі-заттар ағынын
қамтамасыз ету болып табылады. Заттар ағыны дегеніміз: біріншіден -жасуша
ішінде, кедір-бүдыр эндоплазмалық торда синтезделген ақуыздардың
органеллалар арасында әрлі-берлі тасымалдануы; екіншіден -көптеген
жасушалар мен ұлпаларда синтезделген пептидтік гормондардың, асқорыту
ферменттерінің, антиденелердің, өсу факторларының және басқа да секреторлық
молекулалардың жасуша сыртына шығарылуы; үшіншіден-сыртқы ортадан жасушаға
үнемі әртүрлі заттардың өткізілуі.
Заттардың жасушаішілік-везикулалық тасымалдануының әмбебап және тиімді
құралы болып тасымалдану (мембрана) кѳпіршіктері (липосомалар, мицеллийлар)
арқылы секреторлық механизм негізінде тасымалдануы болып табылады.
Везикулалық тасымалдануда тасымалданатын ақуыздар мен липидтер
көпіршік (липосома, мицелла) қабырғасын (мембранасын) қрастырады, ал оның
қуысында басқа органеллаларға арналған не жасуша сыртына шығарылатын жүк
молекуласы болады.
Жасушаішілік везикулалық тасымалдау эндоплазмалық ретикулум (ЭПТ)
мембранасынан басталады. Бұл жерде ақуыз молекуласының гликозилденуінің
алғашқы кезеңдері өтеді. Содан кейін ақуыз молекулалары тасымалдау
кѳпіршіктеріне іріктелініп, Гольджи кешенінің цис-полюсіне өтеді. Гольджи
цистерналарында ақуыздардың гликозилденуі әрі қарай жалғасады, ал
Гольджидің транс-полюсі мен трансторларында ақуыздың гликозилденуі
толығымен аяқталады. Сонымен қатар олар фосфорланады және сульфаттанады.
Гольджи цистерналарынан ақуыздар жиекті көпіршіктер арқылы өтеді.
Гольджидің транс-торларында толық модификацияланған ақуыздар нақтылы
органеллаларға тасымалдану үшін тасымал көпіршіктеріне іріктелінеді,
Гольджи кешенін тастап шыққаннан кейін, ақуыздар алғашқы лизосомаларға,
конститутивтік көпіршіктерге және секреторлық гранулаларға үлестіріледі.
Заттардың цитоплазмалық мембрана (плазмолемма) арқылы сыртқа
шығарылуын (экзоцитоз) не жасуша ішіне өткізілуін (эндоцитоз)
трансмембраналық тасымалдану деп атайды. Ол өте күрделі құбылыс және
әртүрлі жасушаларда түрліше жолдармен жүзеге асады, сол сияқты, әртүрлі
заттарда түрліше әдістер арқылы өткізіледі.
Заттардың өткізілуінің кейбір жүйелері (сорғыштар және арналар). -Na+,
К+-сорғышы немесе Na+, K+-тәуелді АТФ-аза-2а -ширатпадан, 2 β -құрылымнан
тұратын интегралдық ақуыз. Ол АТФ энергиясын пайдаланып Na+ және К+
иондарын олардың концентрация градиентіне қарсы бағытқа еткізеді, яғни Na+
ионын-жасушадан сыртқа, ал К+ ионын-жасуша ішіне.
Осы сорғыш қызметінің арқасында Na+ ионының концентрациясы жасуша
сыртында, ал К+ ионының концентрациясы жасуша ішінде айтарлықтай жоғары
болады, яғни иондардың жасушаішілік және жасушааралық ассиметриялық
үлестірілуі орын алады.
Na+, К+-сорғышы (насос) қызметінің ерекшелігі-АТФ бір молекуласының
ыдырауы нәтижесінде 3 Na+ ионы жасушадан шығарылып, 2 К+ ионы жасушаға
ендіреді.
1) К+ арнасы (ішкі диаметрі-03нм), көптеген жасушалар плазмолемасында
кездеседі және үнемі ашық болады. Осының арқасында Na+K+ сорғышы
қызметі нәтижесінде пайда болған өте жоғары концентрация градиентіне
байланысты, К+ ионының біршама иондары осы арна арқылы жасушадан тыс
ортаға қайтып келеді.
2) К+ ионының шамалы ғана мөлшерінің
шығарылуы (әрбір 1000 нм2 мембрана бетінде не
бәрі 6 К+ ионы шығарылады) мембрана беттерінде,
концентрация градиенті энергиясымен теңестірілетіндей,
потенциалдар айырмашылығын қалыптастырады,
ол -75 мв тең.
Нәтижеде осы иондардың жасушаішілік
және жасуша сыртындағы концентрациялары
өзгермейді, бірақ жасуша трансмембраналық
потенциалға ие болады.
3) Na+ арнасы (ішкі диаметрі-0,55нм),
тек қозуға қабілетті мембраналарда ғана болады
және ол барлық уақытта ашық болмайды. Na+apнacсы-нepв
жасушаларының, миоциттердің және бұлшықет
талшықтарының, сперматозоидтардың, сезім мүшелерінің
сенсорлық жасушаларының плазмолеммаларында кездеседі.
Бұл жасушаларда Na+ арнасының тығыздығы түрліше болады,
яғни плазмолемма бетінің 0,2-1%-ын, яғни
1мкм2-та 50-200 арнаға дейін кездеседі.
Мембраналардың белгілі бір учаскесінде Na+ арналарының ашылуын, осы
учаскеде трансмембраналық потенциалдың 50мв-қа дейін төмендеуі
инициациялайды. Потенциалдың мұндай төмендеуі мембрананың
көрші учаскесінің қозуының салдары болып табылады.
Потенциалдар айырмашылығының оң көрсеткішке ие болуы, өз кезегінде, Na+
арналарының жабылуын индукциялайды, сондықтан да мембрананың осы жеріндегі
потенциалдар айырмашылығы үнемі ашық болатын К+ араналар есебінен, тез
арада қалыпты күйіне (-75 мВ) келтіріледі.
Сонымен, Na+ арналары-мембрананың, синапстан тыс қозу және мембрана
арқылы ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz