Биологиялық мембрана туралы

Пән: Биология
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 11 бет
Таңдаулыға:

Жоспар:

Кіріспе

Биологиялық мембрана
Плазмалемма
Эритроциттік мембраналар
Фосфолипидті қос қабатты (биқабатты) мембрананың негізгі қасиеттері.

Пайдаланылған әдебиеттер.

Кіріспе

Өнір сүруге және көбеюге қабілетті қарапайым тірі жүйе-тірі жасуша- өсімдіктер, жануарлар, микроағаалардың құрылысының негізі болып табылады. Жасушаның өмір сүруінің ең маңызды шарты - қоршаған ортамен тепе-тең қатынаста болу. Екінші жағынан қоршаған ортамен үнемі ашық қатынаста болу. Тірі жасуша - термодинамикалық ашық жүйе. Қоршаған ортамен тепе-тең және тығыз қатынаста болудың негізіне тірі ағаалардың барлық бағытта құрылымдық үйымдасуы міндетті шарт болып табылады. Сондықтанда жасуша өмір сұруінің маңызды шарты - биологиялық мембраналар болып табылады.

Жасуша құрамындағы заттар сыртқы ортадан биологиялық мембрана арқылы бөлінеді. Жалпы, биологиялық мембрананың не екеніне тоқталмас бұрын мембрана жөнінде түсінік беріп кетейін.

Биологиялық мембраналардың негізгі қасиеттерінің бірі - олардың жартылай өткізгіштігі. Кейбір заттар олардан өте баяу, ал кейбіреулері ерітіндінің қоюлығына қарамастан жеңіл өтеді. Мембраналар суда жақсы еритін заттардың көпшілігінің клеткаға еркін өтуіне кедергі жасайды. Сөйтіп, цитоплазманың және оның органеллаларының химиялық құрамын сақтайды. Мембраналар жеке ферменттердің және олардың кешендерінің цитоплазмада қалыптасып, клетканың тіршілігіне қажетті ең негізгі үрдіс - химиялық реакциялардың ретімен жүруін қамтамасыз етеді. Заттардың белсенді тасымалдануы, иондар мен молекулалардың жасушаға биологиялық мембрана арқылы өтуі энергияның жұмсалу арқылы жүрреді. Оны арнайы тасымалдаушы нәруыздар жүзеге асырады. Сыртқы ортамен салыстырғанда, жасушадағы калий иондарының концентрациясы әрдайым жоғары болады. Ал натрийдін мөлшері жасушадағыға қарағанда жасуша аралық суйықтықта әр уақытта жоғары болады. Жасуша мембранасының осындай тандамалы өткізгіштігі жартылай өткізгіштік деп аталады. Жоғарыда көрсетілген екі жолдан басқа химиялық қосылыстар мен қатты бөлшектер жасушаға пиноцитоз және фагоцитоз жолымен енеді. Олар жасушанын, ойыс туау қабілеті арқылы жүзеге асады. Бұл ойыс шеттері жасуша сыртындағы сұйықты (пиноцитоз) немесе қатты бөлшектерді (фагоцитоз) қоршап алып қабысады.

Биологиялық мембрананың атқаратын қызметін түсіну үшін, оның құрылысы жөнінде айта кетейін. Жасуша сыртқы ортадан биологиялық мембрана қабатымен қорғалған. Сыртқы мембранасының (75 Аа шамасындай) сыртқы және ішкі екі қабаты белоктардан, ал үшінші ортаңғы қабаты майлардан құралған саңылаулармен бөлінген. Гликолипидтер, фосфолипидтер, сульфолипидтер және изопреноидтар (каротин мен ксантофилл) - өсімдіктердің клетка мембранасының липидтері болып табылады. Едәүір мөлшерде стериндер де кездеседі. Хлоропластарда галактолипидтер мен фосфатидилглицериннің болатындығы анықталған. Өсімдік мембраналарындағы белоктар аз зерттелген. Кейбір клетка мембраналарының кұрылысы мен атқаратын қызметін қарастырып көрейік.

Биологиялық мембрана

Биологиялық мембрана - клетканың және клетка ішіндегі бөлшектердің (ядро, митохондрии, хлоропластар, пластидтер) бетінде орналасқан молекулалық мөлшердегі (қалыңдығы 5 - 10 нм), белокты-липидтік құрылымды жұқа қабықша. Биологиялық мембрана өткізгіштік қасиетіне байланысты клеткада тұздардың, қанттың, амин қышқылдарының, иондардың, т. б. заттардың алмасу өнімдерінің концентрациясын, олардың тасымалын және алмасуын реттейді. Клетканың протоплазмасын қоршап тұрған биологиялық мембрана клеткалық мембрана деп аталады. Клеткалық мембрана қос қабатты белокты-липидті молекулалардан тұрады. Биологиялық мембрананың құрылымы мен ерекшелігі туралы нақты ғылыми мәліметтер 20 ғасырдың басында белгілі болды.

1902 ж. неміс ғалымы Э. Овертон мембрананың құрамында май тектес заттар болады деген пікір айтты.
1926 ж. америкалық биологтар Э. Гортер мен Ф. Грендел адам эритроцитінің қабықшасынан сол затты бөліп шығарды.
Ал 1935 ж. ағылшын ғалымдары Л. Даниелли мен Г. Даусон және америкалық биолог Дж. Робертсон биологиялық мембрананың құрылымдық моделін ұсынды. Кейін электрондық микроскоп және рентгендік анықтау әдістерін қолдану нәтижесінде клетканың барлық бөліктеріндегі биологиялық мембрана табиғатының ұқсас болатыны анықталды.

Биологиялық мембрана - аса күрделі құрылымды зат. Оның құрамында ферменттік белоктар, ерекше рецепторлар, электрондарды тасымалдаушы, энергияны өңдеуші құрылымдар сонымен қатар гликопротеиндер мен гликолипидтер болады. Мембраналық белоктардың көпшілігі мембрананы тесіп өтіп орналасса, ал кейбірі оған жартылай ғана еніп немесе жанасып жатады. Мембраналық белоктар түрлі қызмет (мысалы, гликопротеиндер антиген рөлін) атқарады. Кейбір химиялық реакциялар (мысалы, хлоропластарда жүретін фотосинтездің жарық реакциялары немесе митохондриидағы тотыға фосфорлану процесі) биологиялық мембрананың өзінде жүреді. Сондай-ақ, биологиялық мембрана клетканы қоршап, сыртқы ортадан оқшаулауы арқылы клетканың морфологиялық тұтастығын сақтайды.

Плазмалемма

Электрондық микроскоп қолданғанға дейін плазмалемма структурасы жөнінде тек жорамалдауға ғана болатын еді. Мысалы, Овертон (1899) оны беткі липофильді пленка деп санады. Қазіргі кезде Даниэлли мен Давсон плазмалемманын, құрылысы "сандвич" сияқты деген пікір айтады. Бұл модель бойынша плазмалемма кұранған пленка болып табылады. Оның әрбір қарапайым пленкасы сырты глобулалы белоктармен қапталған қабаттан түрады. Плазмалемма үш қабаттан түратындығын және оның жалпы қалындығы жорамалдағандай емес, одан жіңішкелеу екендігін электрондық микроскоп көрсетті. И. Д. Робертсонның (1959) түсіндіруі бойынша плазмалемманың екі сыртқы қабаты белоктан, ішкі қабаты липидтерден құралған. Кейінірек ол плазмалемманың полюстілігі жөніндегі идеяны дәлелдеді. Бұдан басқа зерттеу әдістерін қолдану оның кұрылысының әлдеқайда. күрделі екендігін көрсетті. А. Фрей-Висслингтін, зерттеулері арқасында пләзмалемманың бетінен әр түрлі өлшемді жұмыр бөлшектер мен қатпарлар табылған. Мұндай қатпарлар көбінесе тыныштық күйдегі клеткада кездеседі.

Ашытқы клеткалары - плазмалеммасының сыртқы бетінің электрондық микрофотографиясыда үшырасады. Клетка тіршілігінің барысында қатпарлардың өлшемі мен саны өзгеріп отырады. Жұмыр бөлшектер мембрананың екі жағына орналасқан. Пермеаза плазмалеммадан өтетін заттарды тасымалдайтын белок фермент. Бактерия клеткаларынан пермеаза ферментінін, 2 типі табылған. Молекулалық салмағы шамалы болып келетін тасымалдаушы белоктар осы екі типтің біріне жатады. Пермеазаның екінші типінің молекулалық салмағы үлкен болады, олардың плазмалеммаға берік орналасқандығы соншама, мембрананы ыдыратпайынша оларды бөліп алу мүмкін емес. Хлоропласт мембраналарындағы тиллакоидтардан да жумыр бөлшектердің екі типі табылған. Пермеаза ферменттерінің жәрдемімен заттар активті түрде тасымалданады. Бұл фермент заттардың молекуласымен қосыла келе, олардың мембрана арқылы өтуіне мүмкіндік береді. Бұл жағдайда АТФ энергиясы жұмсалады. Мембрананың жоғарыда сипатталған өзгеріштік структурасын сақтап туру үшін де энергия жұмсау қажет.

Плазмалемманың әтқаратын қызметі су мен басқа да зәттардың клеткаға енуін және одан шығарылуын реттеу болып табылады. Плазмалемма арқылы судың сіңірілуі және шығарылуы пиноцитоз жолымен жүзеге асады. Заттардың ірі макромолекулалары эндоцитоз жолымен енеді.

Пиноцитоз бен эндоцитоз плазмалемманың бір бөлшегі ішке қарай тартылуы жолымен өтеді. Плазмалемманың ішінара тартылатын учаскесі бүдан кейін плазмалемманың бетінен көпіршік түрінде бөлінеді де, клетканың қалың қабатына қарай орын ауыстырады. Көпіршіктер плазмада еруі немесе клетканың екінші шетіне ауысып, онда өзінің ішіндегі заттарын бөліп шығаруы мүмкін. Бұл жағдайда көпіршік мембранасы плазмалеммамен бірігіп кетеді де, онда саңылау пайда болады. Осы саңылау арқылы көпіршіктің ішіндегі заттар сыртқа шығарылады, Бұл процесті экзоцитоз қубылысы деп атайды. Клетка заттарын бөліп шығарудың бір түрі экзоцитоз арқылы өтеді. Плазмалемма қабықшаның түзілуіне қатысады.

Эритроциттік мембраналар

Эритроциттік мембраналар гемоглобин құрамындағы оттегіні өкпеге, теріге, альвеолдарға тасымалдайды. Оның маңызды қызметі эритроцит массасының 95 % ы гемоглобиннен тұратынына тығыз байланысты. Мембраналарының әсерінен эритроциттер дизметрі 3 мкм болатын жіңішке капиллярлардан оңай өтеді. Глюкоза эритроцит энергиясының басты көзі болып табылады. Капиллярлардағы эритроциттердің деформацияланған формасы катиондардың эктивті мембраналық ауысуы негізінде жүреді. Эритроциттік мембранасындағы глюкозаның метаболизмі дифосфоглицератмутааз ферменті есебінен жүріп, дифосфоглицерат (2, 3-ДФГ) түзеді.

Эритроцит мембранасы диск тәрізді болып келеді. Оның формасы мен серпімділігі липидтердің, оның ішінде фосфолипидтер (глицерофосфолипид, сфинголипид, , фосфатидилсирин), гликолипидтер және и холестерин, сонымен қатар, ақуыздармен байланысты. Эритроцит мембранасы құрамына спектрин ақуызы кіреді. Мембрананың негізі интегралды ақуызбен қоршалған липидті биқабат. Мембрананың 52 % ы олигосажаридтермен қан тобының антигенін түзетін гликопротейн ақуыздырынан тұрады. Мембрана гликопротеинында сизл қыщқылы кездеседі.

Биологиялық мембранәлардың бірінші моделі 1902 ші жылы ұсынылды. Овертон мембранәлар арқылы липидтарда ерімтал заттар жақсы өтетінін байқаған, соның негізінде олар фосфолипидтің жіңішке қабатынан тұрады деген тұжырымға келді.

Әрбір биомембрананың негізгі құрылыс элементі - фосфолипидтер. Фосфолипидтер құрамында глицерин болады. Глицериннің екі гидроксил тобына 12-ден 22-ге дейін жүп санды көміртек атомдары бар май қышқылдары байланысады. Глицериннің үшінші гидроксил тобына фосфор қышқылының қалдығы, ал одан әрі қарай фосфолипидтің құрылымын анықтайтын арнайы радикал байланысқан. Мұндай радикалдарға: холин, инозитол, серин жөне этаноламин жатады. Фосфолипидтің жалпы құрылымын қарастырсақ, оның май қышқылдарынан құралатын майлы (гидрофобты) бөліп және фосфор қышқылының қалдығы мен радикалдан тұратын (гидрофильді) бөлігі болады. Фосфолипидтер суда бірден мембрана түзеді. Ол кезде фосфолипидтердің майлы бөліктері сумен байланысқа түспеуге тырысып, өзіне ұксас фосфолипид бөліктерімен жақындасады. Ал гидрофильдік бөліктері сыртқа суға қарай бағытталады. Осындай жолмен бірден екі қабат фосфолипидтен тұратын, екі қабатты мембрана түзіледі. Мембрананың ішкі бөлігі екі қабат май қышқылынан тұрады, ал сыртқы қабатын екі қабаттан тұратын фосфат қалдығы мен фосфолипид радикалдары қарайды.

Фосфолипидті қос қабатты (биқабатты) мембрананың

негізгі қасиеттері.

Бұл мембрана майысңақтық және қаттылық қасиет көрсетеді. Ол арқылы су және гидрофильді заттар өтпейді, ал гидрофобты заттар оңай өтеді. Биологиялық мембрананың фосфолипидті мембранадан ерекшелігі - фосфолипидті мембранада сигналдарды қабылдау және заттарды тасымалдау қызметін атқаратын ерекше нәруыздардын болуына байланысты. Мембрананың сыртқы бетінде жеке органоидтер мен үлпаларды белгілеу қызметін атқаратын әр түрлі нәруыздар мен көмірсулар орналасады.

Биологиялық мембраналардың неғүрлым толық құрылысын 1972 ж. Г. Никольсон мен С. Сингердің ұсынған сұйықтық-мозаикалық моделі бейнелейді. Бұл модель бойынша мембрана липидтері амфипатикалық молекуларларының екі қабатынан тұрады және мембрана липидтерінің молекулалары бір-біріне паралель орналасады. Оны билипидті қабат немесе биқабат деп атайды. Әрбір липид молекуласының негізгі екі бөлігі - басы және өскіншесі болады. Өскіншелер гидрофобты болып келеді де бір-бірлеріне қарама-қарсы орналасады. Липид молекулаларының бастары - гидрофильді, олар клетканың сыртқы және ішкі жағына қарап орналасады. Осындай билипидті қабатқа ақуыз молекулалары батып тұрады. Егер ақуыздар липидті бағаналарды қақ жарып орналасып, ақуыз молекуласының бір жағы мембрананың бір жағында, ал екінші жағы мембрананың екінші жағында орналасса, ондай ақуыздарды интегральды немесе трансмембраналы ақуыздар деп атайды. Егер ақуыздардың мембрана маңайлық бетке тек қана бір жағы қарап жатып, екінші жағы мембрананың ішіне қарап жатса, ондай ақуыздарды ішкі, ақуыздар, ал керісінше болса сыртқы ақуыздар деп атайды. Ішкі және сыртқы ақуыздарды жартылай интегральды ақуыздар деп те атайды. Кейбір ақуыздар фосфолипид қабаттәрының ортасында орналасады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.