Биологиялық мембрана функциялары

Меморандалардың ионикалық арналары. Биологиялық мембраналардың құрылысы. Негізгі ерекшеліктерінің бірі барлық эукариоттық жасушалар болып табылады молдығы және құрылыс күрделілігі ішкі мембраналар. Мембраналар отграничивают цитоплазму қоршаған ортаға, сондай-ақ қалыптастырады қабығының ядросы, митохондриялар мен пластид. Олар құрайды лабиринт эндоплазматического ретикулума және уплощенных көпіршіктері түрінде дестесін құрайтын Гольджи кешені. Мембраналар құрайды лизосомы, ірі және ұсақ вакуоли, өсімдік және саңырауқұлақ жасушаларының, пульсирующие вакуоли қарапайым. Барлық осы құрылымдар білдіреді компартменты (бөліктері) үшін арналған сол немесе өзге де мамандандырылған процестер мен циклдар. Демек, мембраналардың болуы жасушалары мүмкін емес.
Плазматическая мембранасы немесе плазмалемма, ең тұрақты, негізгі, әмбебап барлық жасуша мембранасы. Ол білдіреді тончайшую (шамамен 10 нм) пленкаға, майсыз, гельді кремді құрылымды барлық тор. Плазмалемма тұрады молекулалар ақуыздар мен фосфолипидтердің.
Фосфолипидтердің молекулалары екі қатар болып орналасқан — гидрофобтық ұштары ішке, гидрофильными бастарымен ішкі және сыртқы сулы ортада. Жекелеген жерлерде бислой (екі қабат) фосфолипидтер насквозь пронизан белковыми молекулалар (интегралды белоктар). Ішінде осындай белокты молекулалардың бар арналар — тері тесігін, олар арқылы өтіп, суда еритін заттар. Басқа белоктық молекулалар пронизывают бислой липидтердің жартылай бір немесе екінші тараптан (полуинтегральные белоктар). Жер бетінде мембраналар эукариоттық жасушалар бар перифериялық белоктар. Молекулалар липидтердің және белоктар удерживаются арқасында гидрофильно-гидрофобным өзара әрекеттестік.

Схемасы құрылыстар мембраналар: а — үш өлшемді модель; б — геометриялық бейнесі; 1 — белоктар, жанасатын липидному қабаттың (А), жүк тиелген оған (Б) немесе пронизывающие оның насквозь (В); 2 — қабаттар молекулалардың липидтердің; 3 — гликопротеины; 4 — гликолипиды; 5 — гидрофильный арна ретінде жұмыс істейтін кезі.

1. Қасиеттері және атқаратын қызметтері мембраналардың
Барлық клеткалық мембраналар білдіреді жылжымалы текучие құрылымын, өйткені молекулалар липидтердің және белоктар өзара байланысты емес ковалентными байланыстары бар және қабілетті жеткілікті тез жылжуға жазықтықта мембраналар. Осының арқасында мембрананың өзгерте алады, өз кескінін, яғни ағынына ие.
Мембрананың құрылым — өте динамикалық. Олар тез қалпына келтіріледі кейін зақымдануын, сондай-ақ тартылады және қысылады кезінде жасушалық қозғалысы.
Мембраналар әр түрлі типті жасушалар айтарлықтай ерекшеленеді ретінде, химиялық құрамы, сондай-ақ относительному күтіп-ұстау, оларға ақуыздар, гликопротеинов, липидтердің, ал сипаты бойынша қолда бар оларға рецепторлардың. Әрбір түрі жасушаларының сондықтан сипатталады өзіндік ерекшеліктері анықталады, негізінен, гликопротеинами. Тармақталған тізбек гликопротеинов, шығыңқы келген клеткалық мембраналар қатысады распознава-ғзи сыртқы орта факторларының, сондай-ақ өзара узнавании ұқсас жасушалар. Мысалы, аналық ұрық және сперматозоид танып бойынша бір-біріне гликопротеинам жасуша бетінің, олар қолайлы другкдругу жекелеген элементтері тұтас құрылымын. Мұндай өзара тануды қажетті кезең алдындағы ұрықтандыруға.
Мұндай құбылыс байқалады процесінде дифференциров-ки тіндердің. Бұл жағдайда құрылысы бойынша ұқсас жасушалар көмегімен распознающих учаскелерін плазмалеммы дұрыс бағыт ала алады, бір-біріне қатысты қамтамасыз ете отырып, олардың ілінісу және білім маталар. С распознаванием байланысты және реттеу көлік молекулалар мен иондардың мембрана арқылы, сондай-ақ иммунологиялық бар, гликопротеины рөл атқарады антигендер. Қант, осылайша ретінде жұмыс істей алады ақпараттық молекулалар (ұқсас белоктар мен нуклеиновым қышқылдарға). «Мембранах ұсталады, сондай-ақ, ерекше рецепторлар, переносчики электрондар, энергия түрлендіргіштері, ферменттік белоктар. Ақуыздар қамтамасыз ету, көлік, белгілі бір молекулалардың жасуша ішіне немесе одан жүзеге асырады құрылымдық байланыс цитоскелета с жасушалық мембрана немесе қызмет ретінде рецепторлардың алу үшін түрлендіру және химиялық сигналдарды қоршаған.
Маңызды қасиеті мембраналар болып табылады, сондай-ақ сайлау өтімділік. Бұл молекулалар мен иондар өтеді, ол арқылы әр түрлі жылдамдықпен, және көп мөлшері молекулалардың, соғұрлым өту жылдамдығын, оларды мембрана арқылы. Бұл қасиеті анықтайды плазматическую мембрана ретінде осмотический кедергі. Барынша проникающей қабілетіне ие су және ерітілген онда газдар; айтарлықтай баяу өтеді мембрана арқылы иондар. Диффузия арқылы судың мембрана деп аталады осмосом.
Бірнеше механизмдерді көлік заттарды мембрана арқылы.
Диффузия — ену заттардың мембрана арқылы концентрация градиенті бойынша (облыс, онда олардың концентрациясы жоғары, область, онда олардың концентрациясы төмен). Диффузды көлігі заттар (су, иондар) қатысуымен жүзеге асырылады белоктар мембраналар бар молекулалық тері тесігін, немесе қатысуымен липидной фазаның (майда заттар).
Кезінде жеңілдетілген диффузия арнайы мембраналық белоктар-переносчики сайлау байланыстырылады сол немесе өзге ионом немесе молекула мен көтереді олардың мембрана арқылы концентрация градиенті бойынша.
Белсенді көлік ұштасатын шығындармен энергия үшін қызмет етеді көшіруге қарсы заттар олардың концентрация градиенті. Оносуществляется арнайы ақуыз-энтомологиялық құрайтын деп аталатын иондық сорғылар. Зерттелген болып табылады Na -/—насос торларда жануарлардың белсенді выкачивающих иондары Na+ сыртқа поглощая бұл ретте иондары — осының Арқасында торда ұсталады үлкен концентрациясы — мен аз Na+ салыстырғанда қоршаған ортамен. Осы үрдіске жұмсалады, энергия АТФ.

Дақ көз цитоплазматической мембране, төгіледі оған, ал оның мазмұны бөлінеді қоршаған ортаға. Мак шығарылады пищеварительные ферменттер, гормондар, гемицеллюлоза және т. б.
Осылайша, биологиялық мембрананың негізгі құрылымдық элементтері жасушалары қызмет етеді ғана емес, жеке шекаралары, ал білдіреді динамикалық функционалдық беті. «Мембранах органелл жүзеге асырылады көптеген биохимиялық процестер сияқты белсенді заттарды сіңіруге, түрлендіру энергия АТФ синтезі және т. б.
Функциялары:
·кедергілік етеді реттелетін, сайлау, пассив және актив қоршаған ортамен зат алмасу. Мысалы, мембранасы пероксисом қорғайды цитоплазму қауіпті жасушалар пероксидов. Сайлау өтімділік білдіреді өтімділік мембраналар әр түрлі атомдар немесе молекулалардың байланысты олардың мөлшерін, электр зарядының және химиялық қасиеттері. Сайлау өтімділік қамтамасыз етеді бөлімшесі жасушалар мен жасушалық компартментов қоршаған орта мен жабдықтау, оларды қажетті заттармен.
·көліктік — мембрана арқылы жүреді көлігі заттарды тор және тор. Көлік мембраналар арқылы қамтамасыз етеді: жеткізуді қоректік заттардың жою түпкі өнімдерін алмасу, секрециясын әр түрлі заттарды жасау, иондық градиентов қолдау торда оңтайлы рн және концентрациясы иондары үшін қажет жұмыс жасушалық ферменттер.
Бөлшектер, қандай да бір себеппен қабілетсіз кесіп фосфолипидный бислой (мысалы, гидрофильді қасиеттерін, өйткені мембранасы ішіндегі гидрофобна және өткізеді гидрофильді заттар, немесе ірі мөлшердегі), бірақ үшін қажетті жасушалар, мүмкін еніп арқылы мембрана арқылы арнайы белоктар-переносчики (транспортерлер) және белоктар арналары арқылы немесе эндоцитоза.
Кезінде пассивном көлік заттар өтетін липидті бислой шығынсыз энергия шоғырлануының градиенті бойынша диффузия жолымен. Дұрысы-бұл механизм болып табылады жеңіл диффузия, зат көмектеседі өтуге мембрана арқылы қандай да бір ерекше молекуласы. Осы молекулалар болуы мүмкін арна, пропускающий заттар тек қана бір типті.
Белсенді көлік шығындарды талап етеді энергия қалай қарсы концентрациясының градиенті. «Мембране бар арнайы белоктар-сорғылар, числеАТФаза белсенді вкачивает тор иондары калий (K+) және выкачивают одан иондары натрий (Na+).
·матрицалық — қамтамасыз етеді белгілі бір өзара орналасуы мен бағдарын мембраналық ақуыздар, олардың оңтайлы өзара іс-қимыл.
·механикалық — қамтамасыз етеді автономдылығы жасушалары, оның внутриклеточных құрылымдардың, сондай-ақ қосылу, басқа жасушалары (тіндерінде). Үлкен қамтамасыз ету, механикалық функциялары бар жасуша қабырғасының, ал жануарларда — межклеточное вещество.
·энергетикалық — фотосинтезе «хлоропластах және жасушалық тыныс» митохондриях олардың мембранах жүйесі жұмыс істейді көшіру энергиясын, сондай-ақ қатысады белоктар;
·рецепторная — кейбір ақуыздар, жүрген мембране болып табылады рецепторлардың (молекулалар, олардың көмегімен клетка қабылдайды сол немесе басқа сигналдар).
Мысалы, гормондар, циркулирующие қан ғана қолданылады мұндай жасуша-нысаналар, олардың тиісті осы гормонам рецепторлар. Нейромедиаторы (химиялық заттар, өткізуді қамтамасыз жүйке импульстерін) де байланысады ерекше рецепторными ақуыз жасуша-нысаналар.
·көрсеткіштеріне қарай-ферментті — мембраналық белоктар жиі болып табылады ферменттерге. Мысалы, плазматические мембраналар эпителийлі жасушалардың ішектің қамтиды пищеварительные ферменттер.
·жүзеге асыру, өндіру және өткізу биопотенциалов.
Көмегімен мембраналар торда ұсталады тұрақты концентрациясы иондарының концентрациясы ион+ ішіндегі жасушалар қарағанда айтарлықтай жоғары сыртынан, ал концентрациясы Na+ айтарлықтай төмен, бұл өте маңызды, өйткені бұл қолдауды қамтамасыз етеді потенциалдар арналған мембране және генерациялау үшін нейрондық серпін.
·таңбалау жасушалары — мембране бар антигендер, қолданыстағы ретінде маркерлер — «жапсырмалар» тұратынын анықтауға мүмкіндік тор. Бұл гликопротеины (яғни белоктар бастап қосылған, оларға разветвленными олигосахаридными бүйір тізбегін), ойнайтын рөлі «антенна». -Бесчисленного көптеген конфигурация бүйірлік тізбектердің болуы мүмкін жасау үшін әр типті жасушалардың ерекше маркер. Көмегімен маркерлер жасушаларын анықтау мүмкін басқа да жасушалар және әрекет жасауға келісіп, олармен мысалы, қалыптастыру кезінде органдар мен тіндерді. Бұл мүмкіндік береді иммундық жүйесі танып, бөгде антигендер.
2. Ионды арналар
Иондары Na+, K+, Са2+, Сl — еніп жасуша ішіне және сыртқа шығады арқылы арнайы толтырылған сұйықтық арналар. Мөлшері арналар өте кішкентай (диаметрі 0,5-0,7 нм). Есептеулер көрсеткендей, жиынтық алаңы арналарын алады болмашы бөлігі бетінің клеткалық мембраналар.
Функциясын иондық арналар үйренуде әр түрлі тәсілдермен. Ең көп таралған әдісі болып табылады тіркеу кернеу, немесе «voltage-clamp». Әдістің мәні мынада: арнаулы электрондық жүйелерді тәжірибе процесінде өзгертеді және тіркейді белгілі бір деңгейде мембраналық әлеуеті. Бұл ретте өлшейді шамасын иондық ток өтетін арқылы мембрана. Егер нүктелік зарядтың өріс кернеулігі тұрақты болса, заңға сәйкес Ом шамасы тоқтың пропорционал өткізгіштігі иондық арналар. Жауап ступенчатую деполяризацию ашылады сол немесе өзге де арналар, тиісті иондары кіреді тор бойынша электрохимическому градиенті, т. е. пайда иондық ток, деполяризует тор. Бұл өзгеріс тіркеледі көмегімен басқарушы күшейткіш және мембрана арқылы электр тогы өткізіледі, мөлшері бойынша тең, бірақ қарама-қарсы бағыты бойынша мембранному ионному тогы. Бұл ретте трансмембранная потенциялдар айырымы өзгермейді. Ортақ пайдалану әдісін бекіту әлеуетін және ерекше бөгегіштердің иондық арналар әкелді ашу әр түрлі типті ионды арналар жасушалық мембране.

Зерттеу функциялары жекелеген арналарды мүмкін әдісімен жергілікті тіркеу әлеуетін «path-clamp»; Шыны микроэлектрод (микропипетка) толтырады тұзды ерітіндімен прижимают бетіне мембраналар және құрып, шағын сиретілу. Бұл ретте мембрананың подсасывается — микроэлектроду. Егер аймағында кененің жабысқан көрсетіледі иондық канал, онда тіркейді белсенділігі жалғыз арна. Жүйесі тітіркену және тіркеу белсенділігін арна аз ерекшеленеді жүйесін бекіту кернеу.
Ток арқылы жеке ионды канал тікбұрышты пішінді бірдей амплитуда бойынша арналар үшін әр түрлі типті. Болу ұзақтығы-арна ашық жағдайы бар ықтималдық сипаты, бірақ көлеміне байланысты мембраналық әлеуетін. Жиынтық иондық ток анықталады ықтималдықпен орналасқан жері ашық күйде әрбір нақты уақыт кезеңіне белгілі бір саны арналар.
Сыртқы арнаның салыстырмалы қол жетімді зерттеу, зерттеу ішкі бөлігін ұсынады елеулі қиындықтар. П. Г. Костюком әдісі әзірленді внутриклеточного диализ, зерттеуге мүмкіндік береді функцияны кіру және шығу құрылымдардың иондық арналар қолданбай микроэлектродов. Бұл бөлігі иондық каналының ашық кезінде внеклеточное кеңістік бойынша өзінің функционалдық қасиеттері бойынша ерекшеленеді бөлігінде арна айналдырылған барлық внутриклеточную ортаға.
Дәл иондық каналдары қамтамасыз етеді екі маңызды қасиеттері мембраналар: селективтілігі және өткізгіштігі.
Селективтілігі, немесе таңдау, арнаны қамтамасыз етеді, оның ерекше ақуыз құрылымы. Көптеген арналар болып табылады электроуправляемыми, т. е., олардың қабілеті жүргізуге иондары көлеміне байланысты мембраналық әлеуетін. Арна қалыңдығы әртүрлі, өзінің функционалдық сипаттамаларына, әсіресе белок құрылымдардың, қолындағы кіру каналы және оның шығу (деп аталатын воротные механизмдері).
Қарастырайық жұмыс істеу принципі иондық арналарының үлгісінде натриевого арна. Деп ойлайды тыныштық күйде натриевый арна жабылды. Кезінде деполяризации клеткалық мембраналар белгілі бір деңгейге дейін жүреді ашу m-активационных қақпа (белсендіру және күшейту түскен иондар Na+ жасуша ішіне. Бірнеше миллисекундтан кейін ашу m-қақпа жүреді жабу п-орналасқан қақпаларға шығу натрийлі каналдар (инактивациялау). Инактивациялау дамиды жасушалық мембране өте тез және дәрежесі инактивация тәуелді шамалар және оның қолданылу уақыты деполяризующего ынталандыру.
Жұмыс натрийлі каналдар шамасымен анықталады мембраналық әлеуетін сәйкес белгілі бір заңдарына ықтималдығы. Есептелген, бұл белсендірілген натриевый арна өткізеді барлығы 6000 иондары үшін 1 мс. Бұл өте елеулі натриевый ток өтетін арқылы мембраналар кезінде қозу сомасын білдіреді мың адамдық токтар.
Кезде генерациялау жеке әлеуетін әрекет жуан нервном волокне өзгерту концентрациясы иондар Na+ ішкі ортада құрайды 1/100000 ішкі мазмұнын иондар Na алып кальмара аксона. Алайда жұқа жүйке талшықтары бұл өзгерту концентрациясы болуы мүмкін өте маңызды.
Сонымен натрилі, жасушалық мембранах басқа түрлері белгіленген арналар, сайлау өткізетін жеке иондар: К+, Са2+, әрі қандай түрлері арналар үшін осы иондардың (см. табл. 2.1).
Ходжкин және Хаксли сипаттап принципі «тәуелсіздік» арналарын, оған сәйкес ағыны натрий және калий мембрана арқылы тәуелсіз, бір-бірінен.
Қасиеті өткізгіштігі әр түрлі арналар неодинаково. Атап айтқанда, калий арналарын процесі инактивация үшін, натрийлі каналдар жоқ. Бар ерекше калий арналар, активирующиеся арттыру кезінде жасушаішілік концентрациясының, кальций және деполяризации клеткалық мембраналар. Белсендіру калий-кальцийзависимых арналарын жылдамдатады реполяризацию, ең жұмсартып бастапқы мәні әлеуетін тыныштық.
Ерекше қызығушылық тудырады кальциевые арналары.
Кіріс кальциевый ток, әдетте, жеткілікті үлкен үшін қалыпты деполяризовать клеточную мембрана. Көбінесе түсетін тор кальций рөлін «мессенджера», немесе қайталама делдал. Белсендіру кальций арналарын қамтамасыз етіледі деполяризацией клеткалық мембраналар, мысалы кіретін натриевым тогы.
Инактивация процесі кальций арналарын жеткілікті қиын. Бір жағынан, арттыру жасушаішілік концентрациясының еркін кальций әкеледі инактивация кальций арналары. Екінші жағынан, белоктар цитоплазмы жасушаларының байланыстырады кальций, бұл мүмкіндік береді ұзақ уақыт бойы тұрақты шамасын кальциевого ток, дегенмен төмен деңгейде; бұл ретте натриевый ток толық подавляется. Кальциевые арналары елеулі рөл атқарады жасушаларында жүрек. Электрогенез кардиомиоцитов қаралады 7-тарауда. Электрофизиологиялық сипаттамалары мембранасының зерттейді, арнайы әдістердің көмегімен.

Қорытынды
Жасушалық мембранасы (сондай-ақ, цитолемма, плазмолемма немесе плазматическая мембранасы) — эластическая молекулярная структура, тұратын белоктар мен липидтердің. Ажыратады мазмұн кез-келген жасушаның сыртқы ортасын қамтамасыз ете отырып, оның тұтастығын; реттейді алмасу тор мен төбе арасындағы ортасы; внутриклеточные мембраналар ортақ тор мамандандырылған жабық бөліктері — компартменты немесе органеллы, қолдау белгілі бір ортаның жағдайлары.
Ионды арналар (ИК) жатады мембраналы интегралды белоктар, пронизывающим клеточную мембрана көлденең. Олар құрылған бірнеше субъединиц құрайды және құрылымы күрделі кеңістіктік конфигурация. Осы өзіндік «молекулалық машинада бар жүйесін ашу, жабу, іріктеу, іске қосу, инактивация және реттеуге, сондай-ақ жер-сайттарды байланыстыру үшін бастап басқарушы заттармен.

Добавить комментарий

Your email address will not be published.