ЖӘНЕ белсендітасымалдау. Пассивті тасымалдау электрохимиялық градиент бойынша энергия шығынынсыз жүреді. Пассивтілерге диффузия (қарапайым және жеңілдетілген), осмос, фильтрация жатады. Белсенді тасымалдау энергияны қажет етеді және концентрацияға немесе электрлік градиенттерге қарсы жүреді.
Белсенді тасымалдау
Бұл концентрацияға немесе электрлік градиенттерге қайшы келетін заттардың тасымалдануы, ол энергияны жұмсаумен жүреді. АТФ энергиясын қажет ететін біріншілік белсенді тасымалдау және екіншілік (АТФ есебінен мембрананың екі жағында иондық концентрация градиенттерінің құрылуы және осы градиенттердің энергиясы тасымалдауға жұмсалады) арасында ажыратылады.
Біріншілік белсенді тасымалдау организмде кеңінен қолданылады. Ол жасуша мембранасының ішкі және сыртқы жақтары арасындағы электрлік потенциалдар айырмасын құруға қатысады. Белсенді тасымалдаудың көмегімен жасушаның ортасында және жасушадан тыс сұйықтықта Na+, K+, H+, SI «» және басқа иондардың әртүрлі концентрациясы түзіледі.
Na+ және K+ тасымалдануы жақсы зерттелген - Na+, -K + -Hacoc. Бұл тасымалдау молекулалық салмағы шамамен 100 000 глобулярлы белоктың қатысуымен жүреді.Белоктың ішкі бетінде үш Na+ байланысатын жері және сыртқы бетінде екі К+ байланысу орны бар. Ақуыздың ішкі бетінде жоғары АТФаза белсенділігі байқалады. АТФ гидролизі кезінде түзілетін энергия белоктың конформациялық өзгерістеріне әкеледі және бұл ретте жасушадан үш Na+ иондары бөлініп, оған екі К+ иондары енгізіледі.Мұндай сорғы көмегімен а. жасушадан тыс сұйықтықта Na+ жоғары концентрациясы және жасушалық сұйықтықта К+ жоғары концентрациясы түзіледі.
Соңғы уақытта Са2+ сорғылары қарқынды зерттелуде, соның арқасында жасушадағы Са2+ концентрациясы оның сыртындағыға қарағанда ондаған мың есе төмен. Жасуша мембранасында және жасуша органелласында (саркоплазмалық ретикулум, митохондрия) Са2+ сорғылары бар. Са2+ сорғылары да мембраналардағы тасымалдаушы ақуыздың арқасында жұмыс істейді. Бұл ақуыз жоғары ATPase белсенділігіне ие.
Екіншілік белсенді тасымалдау. Біріншілік белсенді тасымалдаудың арқасында жасушадан тыс Na+ жоғары концентрациясы түзіледі, жасушаға Na+ диффузиясы үшін жағдай туындайды, бірақ Na+-мен бірге оған басқа заттар да ене алады. Бұл тасымалдау бір бағытқа бағытталған және симпорт деп аталады. Әйтпесе, Na + енуі жасушадан басқа заттың шығуын ынталандырады, бұл әртүрлі бағытта бағытталған екі ағын - антипорт.
Симпорттың мысалы ретінде глюкозаның немесе аминқышқылдарының Na+-мен бірге тасымалдануы болады. Тасымалдаушы ақуыздың Na+ байланысуы және глюкоза немесе аминқышқылдарымен байланысуы үшін екі орны бар. Аминқышқылдарының бес түрін байланыстыратын бес түрлі белок анықталды. Симпорттың басқа түрлері де белгілі - N+ жасушаға бірге тасымалдануы, жасушадан K+ және Cl- және т.б.
Жасушалардың барлығында дерлік антипорттық механизм бар – Na+ жасушаға түседі, ал Са2+ одан шығады, немесе Na+ жасушаға түседі, ал одан H+ шығады.
Mg2 +, Fe2 +, HCO3- және басқа да көптеген заттар мембрана арқылы белсенді түрде тасымалданады.
Пиноцитоз - белсенді тасымалдау түрлерінің бірі. Ол мембраналық рецепторларға кейбір макромолекулалардың (негізінен макромолекулаларының диаметрі 100-200 нм болатын белоктар) қосылуында жатыр. Бұл рецепторлар әртүрлі белоктарға тән. Олардың бекінуі жасушаның жиырылғыш белоктары – актин мен миозиннің активтенуімен бірге жүреді, олар осы жасушадан тыс белок пен жасушадан тыс сұйықтықтың аз мөлшерімен қуысты қалыптастырады және жабады. Бұл жағдайда пиноцитоздық көпіршік пайда болады. Ол осы ақуызды гидролиздейтін ферменттерді шығарады. Гидролиз өнімдері жасушаларға сіңеді. Пиноцитоз АТФ энергиясын және жасушадан тыс ортада Са2+ болуын қажет етеді.
Осылайша, заттардың жасуша мембраналары арқылы тасымалдануының көптеген түрлері бар. Жасушаның әртүрлі жағында (апикальды, базальды, бүйірлік мембраналарда) тасымалдаудың әртүрлі түрлері болуы мүмкін. Бұған мысал ретінде болып жатқан процестерді келтіруге болады

12345Келесі ⇒

Дәріс конспектісі №3.

Тақырып. Тірі ұйымның жасуша асты және жасушалық деңгейлері.

Биологиялық мембраналардың құрылысы.

Барлық тірі организмдердің биологиялық мембранасының негізін қос фосфолипидті құрылым құрайды. Жасуша мембранасының фосфолипидтері - май қышқылдарының бірі фосфор қышқылымен ауыстырылатын триглицеридтер. Фосфолипидті молекулалардың гидрофильді «бастары» және гидрофобты «құйрықтары» екі қатар молекулалар пайда болатындай бағытталған, олардың бастары «құйрықтарды» судан жабады.

Бұл фосфолипидтік құрылымға әртүрлі мөлшердегі және пішіндегі белоктар біріктірілген.

Мембрананың жеке қасиеттері мен сипаттамалары негізінен белоктармен анықталады. Ақуыздың әртүрлі құрамы кез келген жануар түрінің органоидтарының құрылымы мен қызметтеріндегі айырмашылықты анықтайды. Мембраналық липидтер құрамының олардың қасиеттеріне әсері әлдеқайда төмен.

Биологиялық мембраналар арқылы заттардың тасымалдануы.

Заттардың мембрана арқылы тасымалдануы пассивті (концентрация градиенті бойынша энергия шығынынсыз) және белсенді (энергия шығынымен) болып бөлінеді.

Пассивті тасымалдау: диффузия, жеңілдетілген диффузия, осмос.

Диффузия – ортада еріген бөлшектердің концентрациясы жоғары аймақтан төмен концентрациялы аймаққа (қанттың суда еруі) қозғалысы.

Жеңілдетілген диффузия - бұл арна протеинінің көмегімен диффузия (глюкозаның эритроциттерге енуі).

Осмос – еріткіш бөлшектерінің еріген заттың концентрациясы төмен аймақтан концентрациясы жоғары аймаққа (эритроциттер дистилденген суда ісініп, жарылып кетуі) қозғалысы.

Белсенді тасымалдау мембрана пішінінің өзгеруіне байланысты тасымалдауға және фермент-сорғы ақуыздары арқылы тасымалдануға бөлінеді.

Өз кезегінде мембрана пішінінің өзгеруіне байланысты тасымалдау үш түрге бөлінеді.

Фагоцитоз - тығыз субстратты ұстау (лейкоцит-макрофаг бактерияны ұстайды).

Пиноцитоз - сұйықтықтарды ұстау (ішкі дамудың алғашқы кезеңдеріндегі эмбриондық жасушалардың тамақтануы).

Сорғы ферменті ақуыздары арқылы тасымалдау – бұл мембранаға біріктірілген тасымалдаушы ақуыздардың көмегімен заттың мембрана арқылы қозғалысы (тиісінше натрий және калий иондарын жасушадан «шығару» және «ішке» тасымалдау).

Бағыты бойынша көлік бөлінеді экзоцитоз(тордан) және эндоцитоз(торда).

Жасуша компоненттерінің классификациясытүрлі критерийлер бойынша жүзеге асырылады.

Биологиялық мембраналардың болуына қарай органоидтар қос мембраналы, бір мембраналық және мембраналық емес болып бөлінеді.

Атқаратын қызметі бойынша органоидтарды бейспецификалық (әмбебап) және спецификалық (мамандандырылған) деп бөлуге болады.

Зақымдалған жағдайда олар өмірлік және қалпына келтірілетін болып жіктеледі.

Тірі ағзалардың әртүрлі топтарына жататындығы бойынша: өсімдіктер мен жануарлар.

Мембраналық (бір және қос мембраналық) органеллалар химиялық тұрғыдан ұқсас құрылымға ие.

Қос мембраналы органоидтар.

Негізгі. Ағзаның жасушаларында ядро ​​болса, оларды эукариоттар деп атайды. Ядролық қабықшада бір-біріне жақын орналасқан екі мембрана бар. Олардың арасында перинуклеарлық кеңістік орналасқан. Ядролық мембранада кеуектер деп аталатын тесіктер бар. Ядроолдар – РНҚ синтезіне жауапты ядроның бөліктері. Әйелдердің кейбір жасушаларының ядроларында қалыпты жағдайда 1 Барр денесі бөлінеді - белсенді емес Х хромосома. Ядро бөлінгенде барлық хромосомалар көрінеді. Бөлінуден тыс хромосомалар әдетте көрінбейді. Ядролық шырын – кариоплазма. Ядро генетикалық ақпараттың сақталуын және жұмыс істеуін қамтамасыз етеді.

Митохондрия. Ішкі мембранада аэробты тотығу ферменттері үшін ішкі бетінің ауданын ұлғайтатын кристалдар бар. Митохондриялардың өзіндік ДНҚ, РНҚ және рибосомалары болады. Негізгі қызметі АДФ-ның тотығуы мен фосфорлануын аяқтау

ADP+P=ATP.

Пластидтер (хлоропластар, хромопластар, лейкопластар). Пластидтердің өзіндік нуклеин қышқылдары мен рибосомалары болады. Хлоропластар стромасында фотосинтезге жауапты хлорофилл орналасқан стектерге жиналған диск тәрізді мембраналар болады.

Хромопластарда жапырақтардың, гүлдердің, жемістердің сары, қызыл, қызғылт сары түсін анықтайтын пигменттер болады.

Лейкопластар қоректік заттарды сақтайды.

Бір мембраналы органоидтар.

Сыртқы цитоплазмалық мембрана жасушаны сыртқы ортадан бөліп тұрады. Мембранада әртүрлі қызмет атқаратын белоктар болады. Рецепторлық ақуыздар, фермент белоктары, сорғы белоктары және арна ақуыздары бар. Сыртқы мембрананың селективті өткізгіштігі бар, бұл мембрана арқылы заттардың тасымалдануын қамтамасыз етеді.

Кейбір жарғақшаларда үстіңгі кешеннің элементтері – өсімдіктерде жасуша қабырғасы, адамда ішек эпителий жасушаларының гликокаликстері мен микробүрлері болады.

Көрші жасушалармен байланысқа арналған аппарат (мысалы, десмосомалар) және мембрананың тұрақтылығы мен пішінін қамтамасыз ететін субмембраналық кешен (фибриллярлық құрылымдар) бар.

Эндоплазмалық ретикулум (ER) - бұл жасуша ішіндегі өзара әрекеттесу үшін цистерналар мен арналарды құрайтын мембраналар жүйесі.

Түйіршікті (дөрекі) және тегіс EPS бар.

Түйіршікті ER құрамында ақуыз биосинтезі жүретін рибосомалар бар.

Тегіс ЭР-де липидтер мен көмірсулар синтезделеді, глюкоза тотығады (оттегісіз сатысы), эндогендік және экзогендік (шетелдік ксенобиотиктер, соның ішінде дәрілік заттар) заттар бейтараптандырылады. Бейтараптандыру үшін тегіс EPS құрамында химиялық реакциялардың 4 негізгі түрін катализдейтін ферменттік ақуыздар бар: тотығу, тотықсыздану, гидролиз, синтез (метилдену, ацетилдеу, сульфаттану, глюкурондау). Гольджи аппаратымен бірлесе отырып, ЭР лизосомалардың, вакуольдердің және басқа бір мембраналы органеллалардың түзілуіне қатысады.

Гольджи аппараты (пластиналық кешен) ЕР-мен тығыз байланысты жалпақ мембраналық цистерналардан, дискілерден және везикулдардан тұратын жинақы жүйе. Қабықшалы кешен жасуша құрамынан гидролитикалық ферменттер мен басқа заттарды бөлетін мембраналардың (мысалы, лизосомалар мен секреторлық түйіршіктер үшін) түзілуіне қатысады.

Лизосомалар – құрамында гидролиздік ферменттері бар көпіршіктер. Лизосомалар жасушаішілік ас қорытуға және фагоцитозға белсенді қатысады. Олар пиноцитарлы және фагоцитарлық көпіршіктермен қосылып, жасуша басып алған заттарды қорытады. Олар өздерінің тозған органоидтарын қорыта алады. Фагтық лизосомалар иммундық қорғанысты қамтамасыз етеді. Лизосомалар қауіпті, өйткені олардың қабығы бұзылған кезде жасушаның автолизі (өздігінен қорытылуы) орын алуы мүмкін.

Пероксисомалар – құрамында сутегі асқын тотығын бейтараптандыратын каталаза ферменті бар шағын, бір мембраналы органоидтар. Пероксисомалар мембраналарды бос радикалдардың тотығуынан қорғайтын органеллалар болып табылады.

Вакуольдер – өсімдік жасушаларына тән бір мембраналы органоидтар. Олардың функциялары тургорды сақтауға және (немесе) заттарды сақтауға байланысты.

Мембраналық емес органоидтар.

Рибосомалар үлкен және кіші рРНҚ суббірліктерінен тұратын рибонуклеопротеидтер. Рибосомалар белоктардың жиналу орны болып табылады.

Фибриллярлы (жіп тәрізді) құрылымдарға микротүтікшелер, аралық жіпшелер және микрофиламенттер жатады.

Микротүтікшелер. Құрылым моншақтарға ұқсайды, олардың жіптері тығыз серіппелі спиральға оралған. Әрбір «моншақ» тубулин ақуызын білдіреді. Түтіктің диаметрі 24 нм. Микротүтікшелер заттардың жасушаішілік тасымалдануын қамтамасыз ететін арналар жүйесінің бөлігі болып табылады. Олар цитоскелеттерді нығайтады, шпиндельді, жасуша орталығының центриолдарын, базальды денелерді, кірпікшелерді және жгутиктерді құруға қатысады.

Жасуша орталығы - 9 триплеттен (әрқайсысында 3 микротүтікше) түзілген екі центриолы бар цитоплазманың бөлімі. Осылайша, әрбір центриоль 27 микротүтікшелерден тұрады. Жасуша орталығы жасушаның бөліну шпиндельді жіптерінің қалыптасуының негізі болып табылады деп есептеледі.

Базальды денелер кірпікшелер мен жікшелердің негізі болып табылады. Көлденең қимада кірпікшелер мен жілікшелердің шеңбер бойымен тоғыз жұп микротүтікшелері және ортасында бір жұп, барлығы 18 + 2 = 20 микротүтікшелер болады. Кірпікшелер мен жілікшелер тіршілік ету ортасындағы микроорганизмдер мен жасушалардың (сперматозоидтардың) қозғалысын қамтамасыз етеді.

Аралық жіптердің диаметрі 8-10 нм. Олар цитоскелеттік функцияларды қамтамасыз етеді.

Диаметрі 5-7 нм микрофиламенттер негізінен актин ақуызынан тұрады. Миозинмен әрекеттесу кезінде олар бұлшықет жиырылуына ғана емес, сонымен қатар бұлшықет емес жасушалардың жиырылу белсенділігіне де жауап береді. Осылайша, фагоцитоз кезінде мембрана пішінінің өзгеруі және микробүрсілердің белсенділігі микрофиламенттердің жұмысымен түсіндіріледі.

Қосындылар – жасушаішілік мембраналармен шектелмеген заттардың жасушадағы жинақталуы (май тамшылары, гликоген кесектері).

Органеллалардың бейспецификалық (әмбебап) және спецификалық (мамандандырылған) болып бөлінуі өте ерікті. Арнайы мақсаттағы органоидтарға кірпікшелер мен жілікшелер, микробүрлілер және бұлшықет микрофиламенттері жатады.

Жануарлар жасушаларының өсімдік жасушаларынан айырмашылығы целлюлоза мен жасуша қабырғасының, жасуша шырыны бар вакуольдердің және пластидтердің болмауымен ерекшеленеді. Жоғары сатыдағы өсімдіктердің өсімдік жасушаларында кірпікшелер мен жілікшелер болмайды. Өсімдіктерде центриолдар болмайды.

Егер ядро ​​мен митохондрия зақымданса (цианидтермен улану), ақпарат пен энергия бұғатталғандықтан, жасуша өлімі сөзсіз. Ядро мен митохондрия өмірлік маңызды органеллалар болып саналады. Басқа органеллалар жойылған кезде олардың қалпына келуіне түбегейлі мүмкіндік бар.

12345Келесі ⇒

Қатысты ақпарат:

Сайтта іздеу:

Биологиялық мембраналар(лат. мембрана мембрана, мембрана) - цитоплазманы және жасушаның көптеген органеллаларын шектейтін, сонымен қатар түтікшелердің, қатпарлардың және тұйық аймақтардың біртұтас жасушаішілік жүйесін құрайтын, қалың бірнеше молекулалық қабаттан тұратын функционалды белсенді беттік құрылымдар.

Биологиялық мембраналар барлық жасушаларда болады. Олардың маңыздылығы олардың қалыпты өмір сүру процесінде атқаратын функцияларының маңыздылығымен, сондай-ақ мембраналық функциялардың әртүрлі бұзылуынан туындайтын және ұйымның барлық дерлік деңгейлерінде көрінетін аурулар мен патологиялық жағдайлардың алуан түрлілігімен анықталады. жасуша және субклеткалық жүйелер тіндерге, мүшелерге және тұтастай алғанда денеге.

Жасушаның мембраналық құрылымдары беткі (жасушалық немесе плазмалық) және жасушаішілік (субклеткалық) мембраналар арқылы ұсынылған. Жасуша ішілік (субклеткалық) мембраналардың атауы әдетте олардың құрамындағы немесе түзетін құрылымдардың атына байланысты. Осылайша, митохондриялық, ядролық, лизосомалық мембраналар, Гольджи аппаратының пластинкалық кешенінің мембраналары, эндоплазмалық тор, саркоплазмалық ретикулум және т.б. бар (қараңыз. Ұяшық). Биологиялық мембраналардың қалыңдығы – 7-10 nm, бірақ олардың жалпы ауданы өте үлкен, мысалы, егеуқұйрықтың бауырында ол бірнеше жүз шаршы метрді құрайды.

Биологиялық мембраналардың химиялық құрамы және құрылысы.Биологиялық мембраналардың құрамы олардың түріне және қызметіне байланысты, бірақ негізгі компоненттері болып табылады липидтерЖәне белоктар,және де көмірсулар(кішкентай, бірақ өте маңызды бөлігі) және су (жалпы салмақтың 20%-дан астамы).

Липидтер. Биологиялық мембраналарда үш класты липидтер кездеседі: фосфолипидтер, гликолипидтер және стероидтар. Жануарлар жасушаларының мембраналарында барлық липидтердің 50% -дан астамы фосфолипидтер болып табылады - глицерофосфолипидтер (фосфатидилхолин, фосфатидилетаноламин, фосфатидилсерин, фосфатидилинозит) және сфингофосфолипидтер (керамидтер, спингофосфолипидтер). Гликолипидтер цереброзидтермен, сульфатидтермен және ганглиозидтермен ұсынылған, ал стероидтар негізінен холестерин (шамамен 30%). Биологиялық мембраналардың липидті құрамдас бөліктерінде әртүрлі май қышқылдары бар, бірақ жануарлар жасушасының мембраналарында пальмитин, олеин және стеарин қышқылдары басым. Фосфолипидтер биологиялық мембраналардың негізгі құрылымдық рөлін атқарады. Олардың сумен араласқанда екі қабатты құрылымдар (екі қабатты) түзу қабілеті бар, бұл молекулалары гидрофильді бөліктен – «бас» (фосфор қышқылының қалдығы және оған қосылған полярлы топ, мысалы холин) және гидрофобты бөлігі - «құйрық» (әдетте екі май қышқылды тізбегі). Сулы ортада қос қабаттың фосфолипидтері май қышқылдарының қалдықтары қос қабаттың ішкі жағына қарайтындай етіп орналасады, сондықтан қоршаған ортадан оқшауланады, ал гидрофильді «бастар» керісінше, сыртқа қарайды. . Липидтердің қос қабаты динамикалық құрылым: оны құрайтын липидтер айнала алады, бүйірлік қозғалады және тіпті қабаттан қабатқа ауыса алады (флип-флоптық ауысу). Липидті қос қабаттың бұл құрылымы биологиялық мембраналардың құрылымы туралы қазіргі заманғы идеялардың негізін құрады және биологиялық мембраналардың кейбір маңызды қасиеттерін анықтайды, мысалы, тосқауыл ретінде қызмет ету және суда еріген заттардың молекулаларының өтуіне жол бермеу ( күріш .). Екі қабатты құрылымның бұзылуы мембраналардың тосқауылдық қызметінің бұзылуына әкелуі мүмкін.

Биологиялық мембраналардағы холестерин фосфолипидті молекулалардың «қаптау» тығыздығын арттыру арқылы оған белгілі бір қаттылық беріп, қос қабатты модификатор рөлін атқарады.

Гликолипидтердің әртүрлі қызметтері бар: олар белгілі бір биологиялық белсенді заттарды қабылдауға жауапты, тіндердің дифференциациясына қатысады, түр ерекшелігін анықтайды.

Тиіндербиологиялық мембраналар өте алуан түрлі. Олардың молекулалық салмағы негізінен 25 000 - 230 000.

Белоктар электростатикалық және/немесе молекулааралық күштердің әсерінен липидтердің қос қабатымен әрекеттесе алады. Оларды мембранадан салыстырмалы түрде оңай алып тастауға болады. Ақуыздың бұл түріне митохондриялардың ішкі мембранасының сыртқы бетінде орналасқан цитохром с (молекулярлық салмағы шамамен 13000) кіреді.

Бұл белоктар перифериялық немесе сыртқы деп аталады. Интегралдық немесе ішкі деп аталатын басқа белоктар бір немесе бірнеше полипептидтік тізбектердің қос қабаттарға ендірілгенімен немесе оларды кейде бірнеше рет кесіп өтуімен сипатталады (мысалы, гликофорин, АТФ транспортазалары, бактериородопсин). Липидті қос қабаттың гидрофобты бөлігімен жанасатын белок бөлігі спиральды құрылымға ие және полярлы емес аминқышқылдарынан тұрады, соның арқасында белоктар мен липидтердің осы компоненттері арасында гидрофобты әрекеттесу жүреді. Гидрофильді аминқышқылдарының полярлық топтары қос қабаттың бір жағында да, екінші жағында да жақын мембраналық қабаттармен тікелей әрекеттеседі. Белок молекулалары липидті молекулалар сияқты динамикалық күйде болады, сонымен қатар олар айналмалы, бүйірлік және тік қозғалғыштығымен сипатталады. Бұл олардың өзіндік құрылымының ғана емес, сонымен қатар функционалдық белсенділігінің көрінісі. ол негізінен липидті қос қабаттың тұтқырлығымен анықталады, ол өз кезегінде липидтердің құрамына, қанықпаған май қышқылдарының тізбектерінің салыстырмалы мазмұны мен түріне байланысты. Бұл мембранамен байланысқан ақуыздардың функционалдық белсенділігінің тар температуралық диапазонын түсіндіреді.

Мембраналық белоктар үш негізгі қызмет атқарады: каталитикалық (ферменттер), рецепторлық және құрылымдық. Дегенмен, мұндай айырмашылық өте ерікті және кейбір жағдайларда бірдей ақуыз рецепторлық және ферменттік функцияларды орындай алады (мысалы, инсулин).

Мембрана саны ферменттержасушада айтарлықтай үлкен, бірақ биологиялық мембраналардың әртүрлі типтерінде олардың таралуы бірдей емес. Кейбір ферменттер (маркер) тек белгілі бір типті мембраналарда болады (мысалы, Na, K-ATPase, 5-нуклеотидаза, аденилатциклаза - плазмалық мембранада; цитохром Р-450, NADPH дегидрогеназа, цитохром b5 - мембраналарда. эндоплазмалық торда моноаминоксидаза – митохондриялардың сыртқы қабығында, ал цитохром С оксидаза, сукцинатдегидрогеназа – ішкі мембранада; қышқыл фосфатаза – лизосомалар мембранасында).

Төмен молекулалы заттарды арнайы байланыстыратын рецепторлық ақуыздар (көп гормондар, медиаторлар) өздерінің пішінін қайтымды түрде өзгертеді. Бұл өзгерістер жасуша ішінде химиялық реакцияларды тудырады. Осылайша жасуша сыртқы ортадан келетін әртүрлі сигналдарды қабылдайды.

Құрылымдық белоктарға жасуша мембранасының цитоплазмалық жағына іргелес жатқан цитоскелеттік белоктар жатады. Цитоскелеттің микротүтікшелерімен және микрофиламенттерімен қосылып олар жасушаның көлемінің өзгеруіне төзімділігін қамтамасыз етеді және серпімділік жасайды. Бұл топқа сонымен қатар функциялары анықталмаған бірқатар мембраналық ақуыздар кіреді.

Көмірсуларбиологиялық мембраналарда олар белоктармен (гликопротеиндер) және липидтермен (гликолипидтермен) біріктіріледі. Белоктардың көмірсу тізбегі құрамында глюкоза, галактоза, нейромин қышқылы, фукоза және манноза бар олиго- немесе полисахаридті құрылымдар. Биологиялық мембраналардың көмірсулық компоненттері негізінен жасушадан тыс ортаға ашылады, жасуша мембраналарының бетінде гликолипидтердің немесе гликопротеидтердің фрагменттері болып табылатын көптеген тармақталған құрылымдар түзеді. Олардың қызметтері жасушааралық өзара әрекеттесуді бақылаумен, жасушаның иммундық жағдайын сақтаумен, биологиялық мембраналардағы белок молекулаларының тұрақтылығын қамтамасыз етумен байланысты. Көптеген рецепторлық ақуыздардың құрамында көмірсу компоненттері бар. Мысал ретінде гликолипидтермен және гликопротеиндермен ұсынылған қан топтарының антигендік детерминанттарын келтіруге болады.

Биологиялық мембраналардың қызметтері.Кедергі функциясы. Жасушалар мен жасуша асты бөлшектер үшін биологиялық мембраналар оларды сыртқы кеңістіктен ажырататын механикалық тосқауыл қызметін атқарады. Жасушаның жұмыс істеуі көбінесе оның бетінде негізінен осмостық және гидростатикалық қысымға байланысты айтарлықтай механикалық градиенттердің болуымен байланысты. Бұл жағдайда негізгі жүктемені жасуша қабырғасы көтереді, оның негізгі құрылымдық элементтері жоғары сатыдағы өсімдіктерде целлюлоза, пектин және экстепин, ал бактерияларда - муреин (күрделі полисахарид-пептид). Жануарлар жасушаларында қатты қабық қажет емес. Бұл жасушаларға біршама қаттылық плазмалық мембрананың ішкі бетіне іргелес жатқан цитоплазманың арнайы ақуыздық құрылымдарымен беріледі.

Заттардың тасымалдануыбиологиялық мембраналар арқылы жасушаішілік иондық гомеостаз, биоэлектрлік потенциалдар, жүйке импульстарының қозуы және өткізілуі, энергияның сақталуы және түрленуі сияқты маңызды биологиялық құбылыстармен байланысты. (см. Биоэнергия). Биологиялық мембраналар арқылы бейтарап молекулалардың, судың және иондардың пассивті және белсенді тасымалдануы (тасымалдауы) болады. Пассивті тасымалдау энергия шығынымен байланысты емес, ол концентрация, электрлік немесе гидростатикалық градиенттер бойынша диффузия арқылы жүзеге асырылады. Белсенді тасымалдау градиенттерге қарсы жүреді, энергияның жұмсалуымен байланысты (негізінен АТФ гидролизінің энергиясы) және арнайы мембраналық жүйелердің (мембраналық сорғылар) жұмысымен байланысты. Көліктің бірнеше түрі бар. Егер зат мембрана арқылы басқа қосылыстардың болуына және тасымалдануына қарамастан тасымалданатын болса, онда тасымалдаудың бұл түрі унипорт деп аталады. Егер бір заттың тасымалдануы екінші заттың тасымалдануымен байланысты болса, онда біз котасымалдауды айтамыз, бір бағытты тасымалдауды симпорт деп, ал қарама-қарсы бағытталған тасымалдауды антипорт деп атаймыз. Ерекше топқа заттардың экзо- және пиноцитоз арқылы тасымалдануы жатады.

Пассивті тасымалдау мембрананың липидті қос қабаттары арқылы қарапайым диффузия арқылы, сондай-ақ арнайы түзілімдер - каналдар арқылы жүзеге асырылуы мүмкін. Мембрана арқылы диффузия арқылы зарядсыз молекулалар жасушаға енеді, липидтерде жақсы ериді, соның ішінде. көптеген улар мен дәрі-дәрмектер, сондай-ақ оттегі мен көмірқышқыл газы. Арналар - мембраналарды қамтитын липопротеидті құрылымдар. Олар белгілі бір иондарды тасымалдауға қызмет етеді және ашық немесе жабық күйде болуы мүмкін. Арнаның өткізгіштігі жүйке импульстарының генерациялану және өткізу механизмінде маңызды рөл атқаратын мембраналық потенциалға байланысты.

Кейбір жағдайларда заттардың тасымалдануы градиент бағытымен сәйкес келеді, бірақ қарапайым диффузия жылдамдығынан айтарлықтай асып түседі. Бұл процесс жеңілдетілген диффузия деп аталады; ол тасымалдаушы белоктардың қатысуымен жүреді. Жеңілдетілген диффузия процесі энергияны қажет етпейді. Қант, аминқышқылдары және азотты негіздер осылай тасымалданады. Бұл процесс, мысалы, қанттарды эпителий жасушалары ішек люменінен жұтқанда орын алады.

Молекулалар мен иондардың электрохимиялық градиентке (белсенді тасымалдау) қарсы тасымалдануы айтарлықтай энергия шығындарымен байланысты. Градиенттер жиі үлкен мәндерге жетеді. мысалы, асқазанның шырышты қабаты жасушаларының плазмалық мембранасындағы сутегі иондарының концентрация градиенті 106, саркоплазмалық тор мембранасындағы кальций иондарының концентрация градиенті 104, ал иондардың градиентке қарсы ағыны айтарлықтай. Нәтижесінде транспорттық процестерге жұмсалатын энергия шығыны, мысалы, адамда зат алмасудың жалпы энергиясының 1/3-нен астамына жетеді. Түрлі органдардың жасушаларының плазмалық мембраналарында натрий және калий иондарының белсенді тасымалдау жүйелері табылды - натрий сорғы. Бұл жүйе натрийді жасушадан, ал калийді олардың электрохимиялық градиенттеріне қарсы жасушаға (антипортқа) айдайды. Иондардың тасымалдануын натрий сорғысының негізгі компоненті – Na+, АТФ гидролизіне байланысты К+-тәуелді АТФаза жүзеге асырады. Гидролизденген әрбір АТФ молекуласы үшін үш натрий ионы және екі калий ионы тасымалданады. Са2+-АТФазалардың екі түрі бар. Олардың бірі кальций иондарының жасушадан жасушааралық ортаға шығуын қамтамасыз етсе, екіншісі жасуша ішіндегі кальцийдің жасуша ішілік депоға жиналуын қамтамасыз етеді. Екі жүйе де айтарлықтай кальций ионының градиентін жасауға қабілетті. К+, Н+-АТФаза асқазан мен ішектің шырышты қабатында кездеседі. Ол АТФ гидролизі кезінде шырышты көпіршіктердің мембранасы арқылы H+ тасымалдауға қабілетті.

Бап: Биологиялық мембраналар арқылы заттардың тасымалдануы

Бақа асқазанының шырышты қабығының микросомаларында АТФ гидролизі кезінде бикарбонат пен хлоридке қарсы әрекет етуге қабілетті анионға сезімтал АТФаза табылды.

Әртүрлі заттардың жасуша мембраналары арқылы тасымалдануының сипатталған механизмдері олардың жасушалар қабаты (ішек пен нефрондардағы моноқабат) арқылы өтетін бірқатар органдардың (ішек, бүйрек, өкпе) эпителийі арқылы тасымалдануы жағдайында да орын алады. , және бір жасуша мембранасы арқылы емес. Бұл тасымалдау түрі трансклеткалық немесе трансэпителиальды деп аталады. Жасушаларға, мысалы, ішек эпителий жасушалары мен нефрон түтіктеріне тән қасиет олардың апикальды және базальды мембраналарының өткізгіштігі, мембраналық потенциалы және тасымалдау қызметі бойынша ерекшеленеді.

Биоэлектрлік потенциалдарды генерациялау және қозуды жүргізу қабілеті. Биоэлектрлік потенциалдардың пайда болуы биологиялық мембраналардың құрылымдық ерекшеліктерімен және мембрананың екі жағында иондардың біркелкі таралуын тудыратын олардың тасымалдау жүйелерінің белсенділігімен байланысты (қараңыз. Биоэлектрлік потенциалдар, Қозу).

Энергияны түрлендіру және сақтау процестерімамандандырылған биологиялық мембраналарда ағып, тірі жүйелерді энергиямен қамтамасыз етуде орталық орын алады. Энергияны өндірудің екі негізгі процесі - фотосинтез және тіндік тыныс алу - жоғары организмдердің жасушаішілік органеллаларының мембраналарында, ал бактерияларда - жасушалық (плазмалық) мембранада локализацияланған (қараңыз. Тіндердің тыныс алуы). Фотосинтетикалық мембраналар жарық энергиясын химиялық қосылыстардың энергиясына айналдырады, оны қант түрінде сақтайды - гетеротрофты организмдер үшін негізгі химиялық энергия көзі. Тыныс алу кезінде органикалық субстраттардың энергиясы тотығу-тотықсыздану-тасымалдаушылар тізбегі бойымен электрондарды тасымалдау процесінде бөлініп, АТФ түзу үшін бейорганикалық фосфатпен АДФ фосфорлану процесінде жұмсалады. Тыныс алумен байланысты фосфорлануды жүзеге асыратын мембраналар конъюгациялық деп аталады (митохондриялардың ішкі мембраналары, кейбір аэробты бактериялардың жасушалық мембраналары, фотосинтездеуші бактериялардың хроматофорларының мембраналары).

Метаболикалық функциялармембраналар екі фактормен анықталады: біріншіден, көптеген ферменттер мен ферменттік жүйелердің мембраналармен байланысы, екіншіден, мембраналардың оларда болатын зат алмасу процестерін бір-бірінен шектей отырып, жасушаны физикалық түрде жеке бөлімдерге бөлу қабілеті. Метаболикалық жүйелер толығымен оқшауланбайды. Жасушаны бөлетін мембраналар субстраттардың таңдамалы енуін, өнімдердің бөлінуін және реттеуші әсер ететін қосылыстардың қозғалысын қамтамасыз ететін арнайы жүйелерді қамтиды.

Жасушалық қабылдау және жасушааралық әрекеттесу. Бұл тұжырым жасушаның қоршаған ортамен өзара әрекеттесуін және біртұтас көп жасушалы организмнің қалыптасуын анықтайтын жасуша мембраналарының маңызды функцияларының өте кең және әртүрлі жиынтығын біріктіреді. Жасушалық қабылдаудың молекулярлық-мембраналық аспектілері және жасушааралық өзара әрекеттесу ең алдымен иммундық реакцияларға, өсу мен зат алмасуды гормондық бақылауға және эмбриональды даму заңдылықтарына қатысты.

Биологиялық мембраналардың құрылысы мен қызметінің бұзылуы. Биологиялық мембраналар түрлерінің әртүрлілігі, олардың көп функционалдығы және сыртқы жағдайларға жоғары сезімталдығы көптеген жағымсыз әсерлерден туындайтын және тұтастай алғанда организмнің көптеген спецификалық ауруларымен байланысты мембраналардың құрылымдық және функционалдық бұзылыстарының ерекше алуан түрлілігін тудырады. . Барлық осы әртүрлі бұзылуларды шартты түрде көліктік, функционалды-метаболикалық және құрылымдық деп бөлуге болады. Бұл бұзылулардың пайда болу дәйектілігін жалпы сипаттау мүмкін емес және әрбір нақты жағдайда құрылымдық және функционалды мембраналық бұзылулардың даму тізбегіндегі бастапқы буынды нақтылау үшін егжей-тегжейлі талдау қажет. Мембрананың тасымалдау функцияларының бұзылуы, атап айтқанда мембрана өткізгіштігінің жоғарылауы жасуша зақымдануының белгілі әмбебап белгісі болып табылады. Тасымалдау функцияларының бұзылуы (мысалы, адамдарда) 20-дан астам транспорттық аурулар деп аталады, соның ішінде бүйректік глюкозурия, цистинурия, глюкозаның, галактозаның және В12 витаминінің сіңуінің бұзылуы, тұқым қуалайтын сфероцитоз және т.б. Функционалдық және метаболикалық бұзылулар арасында. биологиялық мембраналар, биосинтез процестеріндегі өзгерістер орталық болып табылады , сондай-ақ тірі жүйелерді энергиямен қамтамасыз етудегі әртүрлі ауытқулар. Ең жалпы түрде бұл процестердің салдары мембраналардың құрамы мен физика-химиялық қасиеттерінің бұзылуы, метаболизмнің жекелеген бөліктерінің жоғалуы және оның бұрмалануы, сондай-ақ өмірлік энергияға тәуелді процестер деңгейінің төмендеуі (белсенді) болып табылады. иондардың тасымалдануы, біріктірілген тасымалдау процестері, жиырылу жүйелерінің жұмысы және т.б.). Биологиялық мембраналардың ультрақұрылымдық ұйымының зақымдануы шамадан тыс көпіршіктердің пайда болуымен, көпіршіктер мен процестердің пайда болуына байланысты плазмалық мембраналар бетінің ұлғаюымен, әртүрлі жасушалық мембраналардың бірігуімен, микрокеуектер мен жергілікті құрылымдық ақаулардың пайда болуымен көрінеді.

Библиография:Биологиялық мембраналар, ред. Д.С. Парсонс, транс. ағылшын тілінен, М., 1978; Болдырев А.А. Мембраналар биохимиясына кіріспе, М., 1986, библиогр.; Конев С.В. және Мажул В.М. Жасуша аралық байланыстар. Минск, 1977 ж.; Кульберг А.Я. Жасуша мембранасының рецепторлары, М., 1987, библиогр.; Маленков А.Г. және Чуич Г.А. Жасушааралық байланыстар және тіндік реакциялар, М., 1979; Сим Е . Мембраналар биохимиясы, транс. ағылшын тілінен, М., 1985, библиогр.; Finean J., Coleman R. and Mitchell R. Мембраналар және олардың жасушадағы функциялары, транс. ағылшын тілінен, М., 1977, библиогр.

Назар аударыңыз! мақала ' Биологиялық мембраналар‘ тек ақпараттық мақсаттарға арналған және өзін-өзі емдеу үшін пайдаланылмауы керек

Плазмалық мембрана арқылы заттардың тасымалдануы

Жасуша бетінің аппаратының тосқауылдық-тасымалдау қызметі иондардың, молекулалардың және супрамолекулалық құрылымдардың жасуша ішіне және одан тыс селективті тасымалдануымен қамтамасыз етіледі. Мембрана арқылы тасымалдау қоректік заттардың жеткізілуін және жасушадан соңғы метаболикалық өнімдердің жойылуын, секрецияны, иондық градиенттерді және трансмембраналық потенциалды құруды, жасушадағы қажетті рН мәндерін сақтауды және т.б. қамтамасыз етеді.

Заттардың жасуша ішіне және одан тыс тасымалдану механизмдері тәуелді химиялық табиғаты тасымалданатын зат және оның концентрациялары жасуша мембранасының екі жағында, сондай-ақ өлшемінен тасымалданатын бөлшектер. Кіші молекулалар мен иондар мембрана арқылы пассивті немесе белсенді тасымалдау арқылы тасымалданады. Макромолекулалар мен ірі бөлшектерді тасымалдау «мембраналық қаптамада» тасымалдау арқылы жүзеге асырылады, яғни мембранамен қоршалған көпіршіктердің пайда болуына байланысты.

Пассивті тасымалдаузаттардың энергия шығынынсыз олардың концентрация градиенті бойынша мембрана арқылы өтуі деп аталады. Мұндай тасымалдау екі негізгі механизм арқылы жүреді: қарапайым диффузия және жеңілдетілген диффузия.

Авторы қарапайым диффузияұсақ полярлы және полярсыз молекулалар, май қышқылдары және басқа да төмен молекулалы гидрофобты органикалық заттар тасымалданады. Пассивті диффузия арқылы жүзеге асырылатын мембрана арқылы су молекулаларының тасымалдануы деп аталады осмос.Қарапайым диффузияның мысалы ретінде газдардың қан капиллярларының эндотелий жасушаларының плазмалық мембранасы арқылы қоршаған ұлпа сұйықтығына және артқа тасымалдануын айтуға болады.

Мембрана арқылы өз бетінше өте алмайтын гидрофильді молекулалар мен иондар арнайы мембраналық тасымалдау ақуыздары арқылы тасымалданады. Бұл тасымалдау механизмі деп аталады жеңілдетілген диффузия.

Мембраналық тасымалдау ақуыздарының екі негізгі класы бар: тасымалдаушы белоктарЖәне арна ақуыздары.Тасымалданатын заттың молекулалары, байланысуы тасымалдаушы ақуызоның конформациялық өзгерістерін тудырады, нәтижесінде бұл молекулалар мембрана арқылы өтеді. Жеңілдетілген диффузия тасымалданатын заттарға қатысты жоғары селективтілігімен сипатталады.

Арна ақуыздарылипидті қос қабатқа енетін су толтырылған тері тесігін түзеді. Бұл кеуектер ашық болған кезде олар арқылы бейорганикалық иондар немесе тасымалданатын заттардың молекулалары өтеді және осылайша мембрана арқылы тасымалданады. Иондық арналар секундына шамамен 106 ионды тасымалдайды, бұл тасымалдаушы белоктар жүзеге асыратын тасымалдау жылдамдығынан 100 есе көп.

Көптеген арна ақуыздарында бар «қақпалар»,ол қысқаша ашылады, содан кейін жабылады. Арнаның сипатына байланысты қақпалар сигналдық молекулалардың байланысуына (лигандаға тәуелді қақпа арналары), мембраналық потенциалдың өзгеруіне (кернеуге тәуелді қақпа арналары) немесе механикалық ынталандыруға жауап ретінде ашылуы мүмкін.

Белсенді тасымалдаузаттардың концентрация градиенттеріне қарсы мембрана арқылы өтуі деп аталады. Ол тасымалдаушы белоктардың көмегімен жүзеге асады және энергияны қажет етеді, оның негізгі көзі АТФ болып табылады.

Жасуша мембранасы арқылы Na+ және K+ иондарын айдау үшін АТФ гидролизінің энергиясын пайдаланатын белсенді тасымалдаудың мысалы болып табылады. натрий-калий сорғысы, жасушалардың плазмалық мембранасында мембраналық потенциалды құруды қамтамасыз ету.

Сорғы АТФ молекуласынан фосфор қышқылы қалдықтарының ыдырауын катализдейтін биологиялық мембраналарға салынған аденозинтрифосфатазалардың спецификалық ақуыз-ферменттері арқылы қалыптасады. АТФазаларға: ферменттік орталық, иондық арна және сорғы жұмысы кезінде иондардың кері ағуын болдырмайтын құрылымдық элементтер жатады. Натрий-калий сорғысының жұмысы үшін жасуша тұтынатын АТФ-ның 1/3 бөлігі қажет.

Тасымалдау белоктарының молекулалар мен иондардың бір немесе бірнеше түрін тасымалдау қабілетіне байланысты пассивті және активті тасымалдау унипорттық және копорттық, немесе біріктірілген тасымалдау болып бөлінеді.

Uniport -Бұл тасымалдаушы ақуыз тек бір типтегі молекулаларға немесе иондарға қатысты қызмет ететін көлік. Копортта немесе біріктірілген тасымалдауда тасымалдаушы ақуыз бір уақытта екі немесе одан да көп молекулалар мен иондарды тасымалдауға қабілетті. Бұл тасымалдаушы белоктар деп аталады бірлескен тасымалдаушылар, немесе байланысты тасымалдаушылар.Копорттың екі түрі бар: симпорт және антипорт. Егер симпортамолекулалар немесе иондар бір бағытта тасымалданады және қашан антипорт -қарама-қарсы бағытта. Мысалы, натрий-калий сорғысы портқа қарсы принцип бойынша жұмыс істейді, Na+ иондарын жасушалардан, ал K+ иондарын олардың электрохимиялық градиенттеріне қарсы жасушаларға белсенді түрде айдайды. Симпорттың мысалы ретінде бүйрек түтік жасушаларының глюкоза мен аминқышқылдарының біріншілік несептегі реабсорбциясын келтіруге болады. Біріншілік несепте Na+ концентрациясы бүйрек түтікшелерінің цитоплазмасына қарағанда әрқашан айтарлықтай жоғары, бұл натрий-калий сорғысының жұмысымен қамтамасыз етіледі. Біріншілік зәр глюкозасының конъюгацияланған тасымалдаушы ақуызға байланысуы Na+ арнасын ашады, ол Na+ иондарының концентрация градиенті бойынша жасушаға біріншілік несептен өтуімен, яғни пассивті тасымалдаумен жүреді. Na+ иондарының ағыны, өз кезегінде, тасымалдаушы ақуыздың конформациясының өзгеруін тудырады, нәтижесінде глюкоза Na+ иондарымен бірдей бағытта тасымалданады: біріншілік несептен жасушаға. Бұл жағдайда глюкозаны тасымалдау үшін, көрініп тұрғандай, конъюгаттық тасымалдаушы натрий-калий сорғысының жұмысы нәтижесінде пайда болған Na+ ион градиентінің энергиясын пайдаланады. Осылайша, глюкозаны тасымалдау үшін Na+ иондарының градиентін пайдаланатын натрий-калий сорғысының және онымен байланысты тасымалдаушының жұмысы біріншілік несептен глюкозаның барлығын дерлік қайта сіңіруге және оны организмнің жалпы метаболизміне қосуға мүмкіндік береді.

Зарядталған иондардың таңдамалы тасымалдануының арқасында барлық дерлік жасушалардың плазмалеммасы сыртқы жағында оң зарядтар, ал ішкі цитоплазмалық жағында теріс зарядтар алып жүреді. Нәтижесінде мембрананың екі жағы арасында потенциалдар айырымы пайда болады.

Трансмембраналық потенциалдың қалыптасуы негізінен плазмалеммаға кіріктірілген тасымалдау жүйелерінің жұмысының арқасында қол жеткізіледі: натрий-калий сорғысы және К+ иондары үшін ақуыз арналары.

Жоғарыда атап өтілгендей, натрий-калий сорғысының жұмысы кезінде жасуша сіңірген әрбір екі калий ионына одан үш натрий ионы бөлінеді. Нәтижесінде Na+ иондарының артық мөлшері жасушалардың сыртында, ал ішінде К+ иондарының артық мөлшері түзіледі. Дегенмен, трансмембраналық потенциалды құруға бұдан да маңызды үлес калий арналары арқылы беріледі, олар тыныштықтағы жасушаларда әрқашан ашық. Осыған байланысты К+ иондары жасушадан жасушадан тыс ортаға концентрация градиентімен қозғалады. Осының нәтижесінде мембрананың екі жағы арасында 20-дан 100 мВ-қа дейінгі потенциалдар айырымы пайда болады. Қозғыш жасушалардың (жүйке, бұлшықет, секреторлық) плазмалық мембранасында К+ арналарымен бірге жасушаға химиялық, электрлік немесе басқа да сигналдар әсер еткенде қысқа уақытқа ашылатын көптеген Na+ арналары болады. Na+ арналарының ашылуы трансмембраналық потенциалдың өзгеруін (мембраналық деполяризация) және сигналға жасушаның белгілі бір реакциясын тудырады.

Мембранада потенциалдар айырмашылығын тудыратын тасымалдаушы белоктар деп аталады электрогендік сорғылар.Натрий-калий сорғысы жасушалардың негізгі электрогендік сорғысы ретінде қызмет етеді.

Мембраналық қаптамада тасымалдаутасымалдаудың белгілі бір кезеңдерінде тасымалданатын заттардың мембраналық көпіршіктердің ішінде орналасуымен, яғни қабықшамен қоршалғанымен сипатталады. Заттардың тасымалдану бағытына қарай (клетка ішіне немесе сыртына) мембраналық қаптамада тасымалдау эндоцитоз және экзоцитоз болып бөлінеді.

Эндоцитозмакромолекулалар мен үлкенірек бөлшектердің (вирустар, бактериялар, жасуша фрагменттері) жасушасының сіңіру процесі болып табылады. Эндоцитоз фагоцитоз және пиноцитоз арқылы жүзеге асады.

Фагоцитоз -мөлшері 1 мкм-ден асатын қатты микробөлшектерді жасушаның белсенді түрде ұстау және сіңіру процесі (бактериялар, жасуша фрагменттері және т.б.). Фагоцитоз кезінде жасуша арнайы рецепторлардың көмегімен фагоциттелген бөлшектің арнайы молекулалық топтарын таниды.

Содан кейін бөлшектің жасуша мембранасымен жанасу нүктесінде плазмалемманың өсінділері түзіледі - псевдоподия,микробөлшекті жан-жақты қоршап алады. Псевдоподиялардың бірігуі нәтижесінде мұндай бөлшек мембранамен қоршалған көпіршіктің ішінде қоршалған, ол деп аталады. фагосома.Фагосомалардың түзілуі энергияға тәуелді процесс және актомиозин жүйесінің қатысуымен жүреді. Цитоплазмаға енген фагосома кеш эндосомамен немесе лизосомамен қосыла алады, нәтижесінде жасуша сіңірген органикалық микробөлшек, мысалы, бактерия жасушасы қорытылады. Адамдарда фагоцитозға қабілетті жасушалар аз ғана: мысалы, дәнекер тінінің макрофагтары және қанның лейкоциттері. Бұл жасушалар бактерияларды, сондай-ақ ағзаға түсетін әртүрлі қатты бөлшектерді сіңіреді және сол арқылы оны ауру қоздырғыштары мен бөгде бөлшектерден қорғайды.

Пиноцитоз- сұйықтықты жасушаның шынайы және коллоидты ерітінділер мен суспензиялар түрінде сіңіруі. Бұл процесс жалпы алғанда фагоцитозға ұқсас: сұйықтық тамшысы жасуша қабықшасының түзілген ойығына батырылады, оны қоршайды және диаметрі 0,07-0,02 мкм болатын көпіршікке жабылады, гиалоплазмаға батырылады. жасуша.

Пиноцитоздың механизмі өте күрделі. Бұл процесс жасуша бетінің аппаратының мамандандырылған аймақтарында жүреді, олар шекаралық шұңқырлар деп аталады, олар жасуша бетінің шамамен 2% алады. Шектелген шұңқырларплазмалемманың кішігірім инвагинациялары болып табылады, олардың жанында шеткергі гиалоплазмада ақуыздың көп мөлшері болады. клатрин.Жасушалар бетіндегі шекаралас шұңқырлар аймағында тасымалданатын молекулаларды арнайы танып, байланыстыра алатын көптеген рецепторлар бар. Рецепторлар бұл молекулаларды байланыстырған кезде клатриннің полимерленуі жүреді және плазмалемма инвагинацияланады. Болғандықтан, жиектелген көпіршік,тасымалданатын молекулаларды тасымалдайды. Бұл көпіршіктер олардың бетіндегі клатриннің электронды микроскоппен біркелкі емес шекараға ұқсайтындығына байланысты аталды.

Биомембраналар арқылы заттардың тасымалдануы

Плазмалеммадан бөлінгеннен кейін шекаралас көпіршіктер клатринді жоғалтады және басқа көпіршіктермен біріктіру қабілетіне ие болады. Клатриннің полимерленуі мен деполимерленуі процестері энергияны қажет етеді және АТФ жетіспегенде блокталады.

Пиноцитоз, шекаралас шұңқырлардағы рецепторлардың жоғары концентрациясына байланысты, нақты молекулалардың тасымалдануының селективтілігі мен тиімділігін қамтамасыз етеді. Мысалы, шекаралас шұңқырлардағы тасымалданатын заттардың молекулаларының концентрациясы олардың қоршаған ортадағы концентрациясынан 1000 есе жоғары. Пиноцитоз белоктарды, липидтерді және гликопротеидтерді жасушаға тасымалдаудың негізгі әдісі болып табылады. Пиноцитоз арқылы жасуша күніне оның көлеміне тең сұйықтық мөлшерін сіңіреді.

Экзоцитоз- клеткадан заттарды шығару процесі. Жасушадан шығарылатын заттар алдымен сыртқы беті әдетте клатрин белокымен қапталған тасымалдаушы көпіршіктермен қоршалады, содан кейін мұндай көпіршіктер жасуша қабығына бағытталады. Мұнда көпіршіктердің мембранасы плазмалеммамен қосылып, олардың мазмұны жасуша сыртына құйылады немесе плазмалеммамен байланысын сақтай отырып, гликокаликстің құрамына кіреді.

Экзоцитоздың екі түрі бар: конститутивтік (негізгі) және реттелетін.

Конститутивтік экзоцитоздененің барлық жасушаларында үздіксіз жүреді. Ол жасушадан зат алмасу өнімдерін алып тастаудың және жасуша мембранасын үнемі қалпына келтірудің негізгі механизмі ретінде қызмет етеді.

Реттелетін экзоцитозсекреторлық қызмет атқаратын арнайы жасушаларда ғана орын алады. Бөлінген секреция секреторлық көпіршіктерде жиналады, ал экзоцитоз жасуша тиісті химиялық немесе электрлік сигналды алғаннан кейін ғана жүреді. Мысалы, ұйқы безіндегі Лангерганс аралдарының β-жасушалары қандағы глюкозаның концентрациясы жоғарылағанда ғана өз секреттерін қанға шығарады.

Экзоцитоз кезінде цитоплазмада түзілген секреторлық көпіршіктер әдетте құрамында көп мөлшерде синтез белоктары немесе синтез белоктары бар беткі аппараттың арнайы аймақтарына бағытталады. Плазматикалық мембрана мен секреторлық көпіршіктің синтездік ақуыздары өзара әрекеттескенде, көпіршік қуысын жасушадан тыс ортамен байланыстыратын біріккен кеуек пайда болады. Бұл жағдайда актомиозин жүйесі белсендіріледі, нәтижесінде везикуланың мазмұны одан жасуша сыртына құйылады. Осылайша, индукцияланған экзоцитоз кезінде энергия секреторлық көпіршіктерді плазмалеммаға тасымалдау үшін ғана емес, сонымен қатар секреция процесі үшін де қажет.

Трансцитоз, немесе демалыс , - Бұл жеке молекулалар жасуша арқылы тасымалданатын тасымалдау. Тасымалдаудың бұл түрі эндо- және экзоцитоздың қосындысы арқылы жүзеге асады. Трансцитоздың мысалы ретінде адам капиллярларының тамыр қабырғаларының жасушалары арқылы заттардың тасымалдануын айтуға болады, ол бір бағытта да, басқа бағытта да болуы мүмкін.

МЕМБРАНА АРҚЫЛЫ ЗАТТАРДЫ ТАСЫМАЛУ БИОФИЗИКАСЫ.

Өзін-өзі тексеру сұрақтары

1. Автокөлік кешенінің инфрақұрылымы қандай объектілерді қамтиды?

2. Автокөлік кешенінің қоршаған ортаны ластауының негізгі компоненттерін атаңыз.

3. Автокөлік кешенінің қоршаған ортаның ластануын қалыптастырудың негізгі себептерін атаңыз.

4. Автомобиль көлігі кәсіпорындарының өндірістік аймақтары мен аудандарынан ауаның ластануының көздерін атаңыз, қалыптасу механизмдерін сипаттаңыз және құрамын сипаттаңыз.

5. Автомобиль көлігі кәсіпорындарының ағынды суларының классификациясын келтіріңіз.

6. Автомобиль көлігі кәсіпорындарының ағынды суларының негізгі ластаушы заттарын атаңыз және сипаттаңыз.

7. Автокөлік кәсіпорындарының өндірістік қалдықтарының проблемасын сипаттаңыз.

8. Зиянды шығарындылар мен АТҚ қалдықтарының олардың түрлері бойынша массасының таралуын сипаттаңыз.

9. АТК инфрақұрылым объектілерінің қоршаған ортаны ластауға қосқан үлесін талдаңыз.

10. Экологиялық стандарттар жүйесін қандай стандарт түрлері құрайды. Стандарттардың осы түрлерінің әрқайсысына сипаттама беріңіз.

1. Бондаренко Е.В. Автомобиль көлігінің экологиялық қауіпсіздігі: ЖОО-ға арналған оқулық / Е.В. Бондаренко, А.Н. Новиков, А.А. Филиппов, О.В. Чекмарева, В.В. Васильева, М.В. Коротков // Орел: Орел мемлекеттік техникалық университеті, 2010. – 254 б. 2. Бондаренко Е.В. Автомобиль көлігі экологиясы: [Мәтін]: оқу құралы. жәрдемақы / Е.В. Бондаренко, Г.П. Дворников Орынбор: РИК ГОУ ОСУ, 2004. – 113 б. 3. Каганов И.Л. Автокөлік кәсіпорындарындағы санитария және гигиена бойынша анықтамалық. [Мәтін] / И.Л. Каганов, В.Д.Морошек Мн.: Беларусь, 1991. – 287 б. 4. Картошкин А.П. Қолданылған майлау майларын жинау және өңдеу туралы түсінік / А.П. Картошкин // Жанармайлар мен майлардың химиясы мен технологиясы, 2003. - No4. – Б. 3 – 5. 5. Луканин В.Н. Өнеркәсіп және көлік экологиясы [Мәтін] / В.Н. Луканин, Ю.В. Трофименко М.: Жоғары. мектеп, 2001. - 273 б. 6. Орыс автомобиль көлігі энциклопедиясы. Көлік құралдарын техникалық пайдалану, техникалық қызмет көрсету және жөндеу. – Т.3. – М.: РБООИП «Просвещение», 2001. – 456 б.

Жасуша қоршаған ортамен үздіксіз зат және энергия алмасып тұратын ашық жүйе. Биологиялық мембраналар арқылы заттардың тасымалдануы тіршілік үшін қажетті шарт болып табылады. Заттардың мембраналар арқылы тасымалдануымен жасушадағы зат алмасу процестері, биоэнергетикалық процестер, биопотенциалдардың түзілуі, жүйке импульсінің генерациясы және т.б. байланысты.Биомембраналар арқылы заттардың тасымалдануының бұзылуы әртүрлі патологияларға әкеледі. Емдеу көбінесе жасушалық мембраналар арқылы препараттардың енуін қамтиды. Жасуша мембранасы жасушаның ішінде және сыртында кездесетін әртүрлі заттарға селективті тосқауыл болып табылады. Мембраналық тасымалдаудың екі түрі бар: пассивті және белсенді тасымалдау.

Барлық пассивті көлік түрлерідиффузия принципіне негізделген. Диффузия көптеген бөлшектердің хаотикалық тәуелсіз қозғалыстарының нәтижесі болып табылады. Диффузия тепе-теңдік күйге жеткенше концентрация градиентін біртіндеп төмендетеді. Бұл жағдайда әрбір нүктеде бірдей концентрация орнатылады және екі бағытта диффузия бірдей болады.Диффузия пассивті тасымалдау болып табылады, өйткені ол сыртқы энергияны қажет етпейді. Плазмалық мембранада диффузияның бірнеше түрі бар:

1 ) Еркін диффузия.

123456Келесі ⇒

Сондай-ақ оқыңыз:

Бейне: Жасушадағы тасымалдау Диффузия және осмос, 1 бөлім Жасушадағы тасымалдау: диффузия және осмос, 1 бөлім

Диффузияжасуша мембранасы арқылы екі түршеге бөлінеді: жай диффузия және жеңілдетілген диффузия. Қарапайым диффузия молекулалардың немесе иондардың кинетикалық қозғалысы мембраналық саңылау немесе молекулааралық кеңістіктер арқылы мембраналық тасымалдаушы ақуыздармен өзара әрекеттесусіз жүретінін білдіреді. Диффузия жылдамдығы заттың мөлшерімен, кинетикалық қозғалыс жылдамдығымен және мембранадағы молекулалар немесе иондар қозғалатын тесіктердің саны мен өлшемімен анықталады.

Бейне: ағзадағы заттардың тасымалдануы

Жеңілдетілген диффузиямолекулалардың немесе иондардың химиялық байланысы арқылы тасымалдануын жеңілдететін және осы формада мембрана арқылы өтетін тасымалдаушы ақуызмен әрекеттесу қажет.

Қарапайым диффузияжасуша мембранасы арқылы екі жолмен жүруі мүмкін: (1) диффузиялық зат майда еритін болса, липидті қос қабаттың молекулааралық кеңістіктері арқылы; (2) суретте көрсетілгендей кейбір ірі тасымалдаушы ақуыздарға енетін суға толы каналдар арқылы.

Заттардың мембрана арқылы тасымалдануы. Заттардың мембрана арқылы белсенді және пассивті тасымалдануы

Майда еритін заттардың диффузиясылипидті қос қабат арқылы. Липидтердің қос қабаты арқылы заттың диффузия жылдамдығын анықтайтын маңызды факторлардың бірі оның липидтерде ерігіштігі болып табылады. Мысалы, оттегінің, азоттың, көмірқышқыл газының және спирттердің липидтерде ерігіштігі жоғары, сондықтан олар липидтердің қос қабатында тікелей ери алады және суда еритін заттардың сулы ерітінділерде диффузиясы сияқты жасуша мембранасы арқылы тарай алады. Бұл заттардың әрқайсысының диффузия мөлшері олардың липидтерде ерігіштігіне тура пропорционал болатыны анық. Осы жолмен өте үлкен мөлшерде оттегін тасымалдауға болады. Осылайша, оттегі жасушаларға жасуша мембранасы жоқ сияқты тез жеткізіледі.

Судың және басқа майда ерімейтін заттардың диффузиясыақуыз арналары арқылы молекулалар. Су мембрананың липидтерінде мүлдем ерімейтініне қарамастан, ол мембрана арқылы тікелей енетін ақуыз молекулаларындағы арналар арқылы оңай өтеді. Су молекулаларының көптеген жасуша мембраналары арқылы қозғалу жылдамдығы таңқаларлық. Мысалы, эритроцит мембранасы арқылы секундына кез келген бағытта таралатын судың жалпы мөлшері жасушаның өзінің көлемінен шамамен 100 есе көп.

Көрсетілген арналар арқылы ақуыз тері тесігі, басқа липидтерде ерімейтін молекулалар, егер олар суда еритін және жеткілікті кішкентай болса, олардан өте алады. Алайда мұндай молекулалардың мөлшерін ұлғайту олардың ену қабілетін тез төмендетеді. Мысалы, мочевина молекуласының диаметрі су молекуласының диаметрінен тек 20% үлкен болғанымен, мочевинаның мембранадан өту қабілеті судан шамамен 1000 есе аз. Дегенмен, судың өтуінің таңғажайып жылдамдығын ескере отырып, несепнәрдің өткізгіштігі оның мембрана арқылы бірнеше минут ішінде жылдам тасымалдануын қамтамасыз етеді.

Протеин каналдары арқылы диффузия

Компьютер үш өлшемді ақуыз арналарын қалпына келтіружасушадан тыс сұйықтықтан жасушаішілік сұйықтыққа дейін мембрана арқылы және арқылы өтетін құбырлы құрылымдардың болуын көрсетті. Сондықтан заттар бұл арналар арқылы мембрананың бір жағынан екінші жағына жай диффузия арқылы қозғала алады. Ақуыз арналары екі маңызды белгісімен ерекшеленеді: (1) олар көбінесе белгілі бір заттарға селективті түрде өтеді; (2) көптеген арналар қақпалар арқылы ашылуы немесе жабылуы мүмкін.

Бейне: мембраналық потенциалдар - 1 бөлім

Сайлау ақуыз арналарының өткізгіштігі. Көптеген ақуыз арналары бір немесе бірнеше арнайы иондарды немесе молекулаларды тасымалдау үшін жоғары селективті. Бұл арнаның өзіндік сипаттамаларына (диаметрі мен пішініне), сондай-ақ оны төсейтін беттердің электр зарядтарының және химиялық байланыстарының табиғатына байланысты. Мысалы, ең маңызды ақуыз арналарының бірі - натрий арнасы деп аталатын - диаметрі 0,3-тен 0,5 нм-ге дейін, бірақ одан да маңыздысы, бұл арнаның ішкі беттері жоғары теріс зарядталған. Бұл теріс зарядтар каналдарға шағын, сусыздандырылған натрий иондарын тарта алады, бұл иондарды қоршаған су молекулаларынан алыстатады. Арнаға түскеннен кейін натрий иондары әдеттегі диффузия ережелеріне сәйкес кез келген бағытта диффузияланады. Осыған байланысты натрий арнасы натрий иондарын өткізу үшін арнайы таңдамалы болып табылады.

Бұл арналар натрий арналарына қарағанда біршама кішірек арналар, олардың диаметрі шамамен 0,3 нм, бірақ олар теріс зарядты емес және әртүрлі химиялық байланыстарға ие. Демек, иондарды арнаға тартатын айқын күш жоқ, ал калий иондары олардың сулы қабығынан босатылмайды. Калий ионының гидратталған түрі натрий ионының гидратталған түріне қарағанда мөлшері жағынан әлдеқайда аз, өйткені натрий ионы калий ионына қарағанда су молекулаларын көбірек тартады. Демек, кіші гидратталған калий иондары осы тар арна арқылы оңай өте алады, ал үлкенірек гидратталған натрий ионы белгілі бір ион үшін селективті өткізгіштікке мүмкіндік беретін «тазаланады.

Дереккөз: http://meduniver.com
Назар аударыңыз, тек БҮГІН!

Заттардың тасымалдануы: заттардың жасушаға ену механизмдері

Пассивті тасымалдау

Заттың (иондардың немесе кіші молекулалардың) концентрация градиенті бойынша қозғалысы. Ол энергия шығынынсыз қарапайым диффузия, осмос немесе тасымалдаушы белоктардың көмегімен жеңілдетілген диффузия арқылы жүзеге асырылады.

Белсенді тасымалдау

Концентрация градиентіне қарсы тасымалдаушы белоктарды пайдаланып заттарды (иондарды немесе шағын молекулаларды) тасымалдау. АТФ құнымен жүргізіледі.

Эндоцитоз

Заттарды (ірі бөлшектер немесе макромолекулалар) қабықшамен қоршалған көпіршіктердің пайда болуымен цитоплазмалық мембрана өсінділерімен қоршау арқылы сіңіру.

Экзоцитоз

Заттарды (ірі бөлшектер немесе макромолекулалар) жасушадан мембранамен қоршалған көпіршіктердің пайда болуымен цитоплазмалық мембрананың өсінділерімен қоршау арқылы шығуы.

Фагоцитоз және кері фагоцитоз

Қатты және ірі бөлшектерді сіңіру және шығару. Жануарлар мен адам жасушаларына тән.

Пиноцитоз және кері пиноцитоз

Сұйық және еріген бөлшектерді сіңіру және босату. Өсімдіктер мен жануарлар жасушаларына тән.

Кириленко А.А. Биология.

МЕМБРАНА АРҚЫЛЫ ЗАТТАРДЫ ТАСЫМАЛУ

Бірыңғай мемлекеттік емтихан. «Молекулалық биология» бөлімі. Теория, оқыту тапсырмалары. 2017.

химиялық табиғаты тасымалданатын зат және оның концентрациялары өлшемдерден

Пассивті тасымалдау

Авторы қарапайым диффузия осмос.

жеңілдетілген диффузия.

тасымалдаушы белоктарЖәне арна ақуыздары. тасымалдаушы ақуыз

Арна ақуыздары

«қақпалар»,ол қысқаша ашылады, содан кейін жабылады.

Арнаның сипатына байланысты қақпа сигналдық молекулалардың байланысуына (лигандаға тәуелді қақпа арналары), мембраналық потенциалдың өзгеруіне (кернеуге тәуелді қақпа арналары) немесе механикалық ынталандыруға жауап ретінде ашылуы мүмкін.

Белсенді тасымалдау

натрий-калий сорғысы

Сорғы АТФ молекуласынан фосфор қышқылы қалдықтарының ыдырауын катализдейтін биологиялық мембраналарға салынған арнайы аденозинтрифосфатаза ферментінің ақуыздары арқылы жасалады.

АТФазаларға: ферменттік орталық, иондық арна және сорғы жұмысы кезінде иондардың кері ағуын болдырмайтын құрылымдық элементтер жатады. Натрий-калий сорғысының жұмыс істеуі үшін жасуша тұтынатын АТФ 1/3-тен астамы жұмсалады.

Uniport - бірлескен тасымалдаушылар, немесе байланысты тасымалдаушылар. симпорта антипорт -қарама-қарсы бағытта. Мысалы, натрий-калий сорғысы антипорттық принцип бойынша жұмыс істейді, Na + иондарын жасушалардан және K + иондарын олардың электрохимиялық градиенттеріне қарсы жасушаларға белсенді түрде айдайды. Симпорттың мысалы ретінде бүйрек түтік жасушаларының глюкоза мен аминқышқылдарының біріншілік несептегі реабсорбциясын келтіруге болады. Біріншілік несепте Na+ концентрациясы бүйрек түтік жасушаларының цитоплазмасына қарағанда әрқашан айтарлықтай жоғары, бұл натрий-калий сорғысының жұмысымен қамтамасыз етіледі. Біріншілік зәр глюкозасының конъюгацияланған тасымалдаушы ақуызға байланысуы Na+ арнасын ашады, ол Na+ иондарының бастапқы несептен жасушаға олардың концентрация градиенті бойынша тасымалдануымен, яғни пассивті тасымалдаумен жүреді. Na+ иондарының ағыны, өз кезегінде, тасымалдаушы ақуыздың конформациясының өзгеруін тудырады, нәтижесінде глюкоза Na+ иондарымен бірдей бағытта тасымалданады: біріншілік несептен жасушаға.

Бұл жағдайда глюкозаны тасымалдау үшін, көрініп тұрғандай, конъюгаттық тасымалдаушы натрий-калий сорғысының жұмысы нәтижесінде пайда болған Na + ион градиентінің энергиясын пайдаланады. Осылайша, глюкозаны тасымалдау үшін Na + иондарының градиентін пайдаланатын натрий-калий сорғысының және онымен байланысты тасымалдаушының жұмысы біріншілік несептен глюкозаның барлығын дерлік қайта сіңіруге және оны организмнің жалпы метаболизміне қосуға мүмкіндік береді.

Жоғарыда атап өтілгендей, натрий-калий сорғысының жұмысы кезінде жасуша сіңірген әрбір екі калий ионына одан үш натрий ионы бөлінеді. Нәтижесінде Na+ иондарының артық мөлшері жасушалардың сыртында, ал ішінде К+ иондарының артық мөлшері түзіледі. Дегенмен, трансмембраналық потенциалды құруға бұдан да маңызды үлес калий арналары арқылы беріледі, олар тыныштықтағы жасушаларда әрқашан ашық. Осыған байланысты К+ иондары жасушадан концентрация градиенті бойымен жасушадан тыс ортаға шығады. Нәтижесінде мембрананың екі жағы арасында 20-дан 100 мВ-қа дейінгі потенциалдар айырымы пайда болады. Қозғыш жасушалардың (жүйке, бұлшықет, секреторлы) плазмалық мембранасында К+ арналарымен бірге жасушаға химиялық, электрлік немесе басқа да сигналдар әсер еткенде қысқа уақытқа ашылатын көптеген Na+ арналары болады. Na + арналарының ашылуы трансмембраналық потенциалдың өзгеруін (мембраналық деполяризация) және сигналға жасушаның белгілі бір реакциясын тудырады.

электрогендік сорғылар.

тасымалдаудың белгілі бір кезеңдерінде тасымалданатын заттардың мембраналық көпіршіктердің ішінде орналасуымен, яғни қабықшамен қоршалғанымен сипатталады.

22. Заттардың мембрана арқылы тасымалдануы. Белсенді және пассивті тасымалдау

Заттардың тасымалдану бағытына қарай (клетка ішіне немесе сыртына) мембраналық қаптамада тасымалдау эндоцитоз және экзоцитоз болып бөлінеді.

Эндоцитоз

Фагоцитоз -

псевдоподия, фагосома.

Пиноцитоз

Шектелген шұңқырлар клатрин. жиектелген көпіршік,

Экзоцитоз

Конститутивтік экзоцитоз

Реттелетін экзоцитоз

Экзоцитоз кезінде цитоплазмада түзілген секреторлық көпіршіктер әдетте құрамында көп мөлшерде синтез белоктары немесе синтез белоктары бар беткі аппараттың арнайы аймақтарына бағытталады. Плазматикалық мембрана мен секреторлық көпіршіктің синтездік ақуыздары өзара әрекеттескенде, көпіршік қуысын жасушадан тыс ортамен байланыстыратын біріккен кеуек пайда болады. Бұл жағдайда актомиозин жүйесі белсендіріледі, нәтижесінде везикуланың мазмұны одан жасуша сыртына құйылады. Осылайша, индукцияланатын экзоцитоз кезінде энергия секреторлық көпіршіктерді плазмалеммаға тасымалдау үшін ғана емес, сонымен қатар секреция процесі үшін де қажет.

Трансцитоз, немесе демалыс , -

Заттарды мембрана арқылы тасымалдау әдістері.

Сіңу, экскреция, жүйке импульсінің өткізілуі, бұлшықеттің жиырылуы, АТФ синтезі, тұрақты иондық құрамы мен су құрамын сақтау сияқты өмірлік маңызды процестердің көпшілігі заттардың мембраналар арқылы өтуімен байланысты. Биологиялық жүйелердегі бұл процесс деп аталады тасымалдау . Жасуша мен оны қоршаған орта арасында заттардың алмасуы үнемі жүреді. Заттардың жасуша ішіне және одан тыс тасымалдану механизмдері тасымалданатын бөлшектердің мөлшеріне байланысты. Кіші молекулалар мен иондар жасуша арқылы пассивті және белсенді тасымалдау түрінде тікелей мембрана арқылы тасымалданады.

Пассивті тасымалдауқарапайым диффузия, фильтрация, осмос немесе жеңілдетілген диффузия арқылы концентрация градиенті бойынша энергия шығынынсыз жүзеге асырылады.

Диффузия – заттардың мембрана арқылы концентрация градиенті бойынша енуі (олардың концентрациясы жоғары аймақтан концентрациясы төмен аймаққа дейін); бұл процесс молекулалардың ретсіз қозғалысына байланысты энергия шығынынсыз жүреді. Заттардың (су, иондар) диффузды тасымалдануы молекулалық кеуектері бар (еріген молекулалар мен иондар өтетін арналар) немесе липидті фазаның қатысуымен (майда еритін заттар үшін) интегралды мембраналық ақуыздардың қатысуымен жүзеге асырылады. . Диффузияның көмегімен оттегі мен көмірқышқыл газының еріген молекулалары, сондай-ақ улар мен дәрілер жасушаға енеді.

Мембрана арқылы тасымалдану түрлері: 1 – қарапайым диффузия; 2 – мембраналық каналдар арқылы диффузия; 3 – тасымалдаушы белоктардың көмегімен жеңілдетілген диффузия; 4 – белсенді тасымалдау.

Жеңілдетілген диффузия. Заттардың липидтердің қос қабаты арқылы жай диффузия арқылы тасымалдануы төмен жылдамдықпен жүреді, әсіресе зарядталған бөлшектерде және дерлік бақылаусыз жүреді. Сондықтан эволюция процесінде кейбір заттар үшін арнайы мембраналық арналар мен мембраналық тасымалдаушылар пайда болды, олар тасымалдау жылдамдығын арттыруға көмектеседі және сонымен қатар селективтітасымалдау.

Тасымалдаушылар көмегімен заттардың пассивті тасымалдануы деп аталады жеңілдетілген диффузия. Арнайы тасымалдаушы белоктар (өткізгіш) мембранаға салынған. Пермезалар сол немесе басқа ионмен немесе молекуламен таңдамалы түрде байланысады және оларды мембрана арқылы тасымалдайды. Бұл жағдайда бөлшектер әдеттегі диффузияға қарағанда жылдамырақ қозғалады.

Осмос – гипотоникалық ерітіндіден жасушаларға судың түсуі.

Сүзу — кеуекті заттардың төменгі қысым мәндеріне қарай ағуы. Ағзадағы фильтрацияның мысалы ретінде қан плазмасын бүйрек түтікшелеріне сығып, қан тамырларының қабырғалары арқылы суды беру болып табылады.

Күріш. Катиондардың электрохимиялық градиент бойынша қозғалысы.

Белсенді тасымалдау. Егер жасушаларда тек пассивті тасымалдау болса, онда концентрациялар, қысымдар және жасушаның сыртындағы және ішіндегі басқа мәндер бірдей болар еді. Демек, электрохимиялық градиентке қарсы бағытта жұмыс істейтін және жасушаның энергияны жұмсауымен жүретін тағы бір механизм бар. Зат алмасу процестерінің энергиясы есебінен жасуша жүзеге асыратын молекулалар мен иондардың электрохимиялық градиентке қарсы тасымалдануын белсенді тасымалдау деп атайды.Ол тек биологиялық мембраналарға ғана тән. Заттың мембрана арқылы белсенді өтуі жасуша ішіндегі химиялық реакциялар кезінде бөлінетін бос энергия есебінен жүреді. Ағзадағы белсенді тасымалдау концентрациялардың, электрлік потенциалдардың, қысымдардың градиенттерін жасайды, т.б. ағзадағы тіршілікті сақтайды.

Белсенді тасымалдау заттың концентрация градиентіне қарсы қозғалатын тасымалдаушы ақуыздардың (пориндер, АТФазалар және т.б.) көмегімен түзілуінен тұрады. диафрагмалық сорғылар, АТФ энергиясын жұмсаумен (калий-натрий сорғысы, жасушалардағы кальций мен магний иондарының концентрациясын реттеу, моносахаридтерді, нуклеотидтерді, амин қышқылдарын қамтамасыз ету). Na, K, Ca, H иондарының мембрана арқылы өтуін қамтамасыз ететін 3 негізгі белсенді тасымалдау жүйесі зерттелген.

Механизм. K+ және Na+ иондары мембрананың әртүрлі жақтарында біркелкі таралмаған: Na+ концентрациясы сыртында > К+ иондары, ал жасуша ішінде К+ > Na+. Бұл иондар мембрана арқылы электрохимиялық градиент бағытында диффузияланады, бұл оның теңестірілуіне әкеледі. Na-K сорғылары цитоплазмалық мембраналардың бөлігі болып табылады және АДФ молекулаларының және бейорганикалық фосфаттың түзілуімен АТФ молекулаларының гидролизінің энергиясы есебінен жұмыс істейді. F n: ATP=ADP+P n.Сорғы қайтымды жұмыс істейді: ион концентрациясының градиенттері ADP және Ph n молекулаларынан ATP молекулаларының синтезіне ықпал етеді: ADP + Ph n = ATP.

Na + /K + сорғы конформациялық өзгерістерге қабілетті трансмембраналық ақуыз болып табылады, нәтижесінде ол «K +» және «Na +» екеуін қоса алады.

Мембраналық тасымалдау

Жұмыстың бір циклінде сорғы ұяшықтан үш «Na+» шығарады және АТФ молекуласының энергиясы есебінен екі «K+» енгізеді. Жасушаның жұмыс істеуі үшін қажетті барлық энергияның шамамен үштен бірі натрий-калий сорғысының жұмысына жұмсалады.

Жеке молекулалар ғана емес, қатты денелер де ( фагоцитоз), шешімдер ( пиноцитоз). Фагоцитоз – ірі бөлшектерді ұстау және сіңіру(жасушалар, жасуша бөліктері, макромолекулалар) және пиноцитоз – сұйық материалды ұстау және сіңіру(ерітінді, коллоидты ерітінді, суспензия). Пайда болған пиноцитоздық вакуольдердің мөлшері 0,01-ден 1-2 мкм-ге дейін болады. Содан кейін вакуоль цитоплазмаға еніп, өздігінен бөлінеді. Бұл жағдайда пиноцитоздық вакуоль қабырғасы оны тудырған плазмалық мембрананың құрылымын толығымен сақтайды.

Егер зат жасушаға тасымалданатын болса, онда тасымалдаудың бұл түрі деп аталады эндоцитоз (жасушаға тікелей пинот немесе фагоцитоз арқылы өту), егер сыртқа шығарылса, онда – экзоцитоз (кері пинот немесе фагоцитоз арқылы жасушадан тасымалдануы). Бірінші жағдайда қабықтың сыртқы жағында инвагинация пайда болады, ол бірте-бірте везикулаға айналады. Көпіршік жасуша ішіндегі мембранадан бөлініп шығады. Мұндай көпіршікте билипидті қабықпен (везикула) қоршалған тасымалданатын зат болады. Кейіннен весикул кейбір жасушалық органоидпен қосылып, оның ішіндегісін шығарады. Экзоцитоз кезінде процесс кері тәртіпте жүреді: везикула жасушаның ішінен мембранаға жақындайды, онымен біріктіріледі және оның мазмұнын жасушааралық кеңістікке шығарады.

Пиноцитоз және фагоцитоз төрт фазаны ажыратуға болатын принципті ұқсас процестер: пиноцитоз немесе фагоцитоз арқылы заттардың енуі, лизосомалар бөлетін ферменттердің әсерінен олардың ыдырауы, ыдырау өнімдерінің цитоплазмаға өтуі (өткізгіштіктің өзгеруіне байланысты). вакуольді мембраналардың) және зат алмасу өнімдерінің сыртқа шығарылуы. Көптеген қарапайымдар және кейбір лейкоциттер фагоцитозға қабілетті. Пиноцитоз ішек эпителий жасушаларында және қан капиллярларының эндотелийінде байқалады.

Алдыңғы12345678Келесі

ТОЛЫҒЫРАҚ КӨРУ:

Плазмалық мембрана арқылы заттардың тасымалдануы

Жасуша бетінің аппаратының тосқауылдық тасымалдау қызметі иондардың, молекулалардың және супрамолекулалық құрылымдардың жасуша ішіне және одан тыс селективті тасымалдануымен қамтамасыз етіледі. Мембрана арқылы тасымалдау қоректік заттардың жеткізілуін және жасушадан соңғы метаболикалық өнімдердің жойылуын, секрецияны, иондық градиенттерді және трансмембраналық потенциалды құруды, жасушадағы қажетті рН мәндерін сақтауды және т.б. қамтамасыз етеді.

Заттардың жасуша ішіне және одан тыс тасымалдану механизмдері тәуелді химиялық табиғаты тасымалданатын зат және оның концентрациялары жасуша мембранасының екі жағында, сондай-ақ өлшемдерден тасымалданатын бөлшектер. Кіші молекулалар мен иондар мембрана арқылы пассивті немесе белсенді тасымалдау арқылы тасымалданады. Макромолекулалар мен ірі бөлшектерді тасымалдау «мембраналық қаптамада» тасымалдау арқылы жүзеге асырылады, яғни мембранамен қоршалған көпіршіктердің пайда болуына байланысты.

Пассивті тасымалдаузаттардың энергия шығынынсыз олардың концентрация градиенті бойынша мембрана арқылы өтуі деп аталады. Мұндай тасымалдау екі негізгі механизм арқылы жүреді: қарапайым диффузия және жеңілдетілген диффузия.

Авторы қарапайым диффузияшағын полярлы және полярлы емес молекулалар, май қышқылдары және басқа да төмен молекулалы гидрофобты органикалық заттар тасымалданады. Су молекулаларының пассивті диффузия арқылы жүзеге асырылатын мембрана арқылы тасымалдануы деп аталады осмос.Қарапайым диффузияның мысалы ретінде газдардың қан капиллярларының эндотелий жасушаларының плазмалық мембранасы арқылы қоршаған ұлпа сұйықтығына және артқа тасымалдануын айтуға болады.

Мембрана арқылы өз бетінше өте алмайтын гидрофильді молекулалар мен иондар арнайы мембраналық тасымалдау ақуыздары арқылы тасымалданады. Бұл тасымалдау механизмі деп аталады жеңілдетілген диффузия.

Мембраналық тасымалдау ақуыздарының екі негізгі класы бар: тасымалдаушы белоктарЖәне арна ақуыздары.Тасымалданатын заттың молекулалары, байланысуы тасымалдаушы ақуызоның конформациялық өзгерістерін тудырады, нәтижесінде бұл молекулалар мембрана арқылы өтеді. Жеңілдетілген диффузия тасымалданатын заттарға қатысты жоғары селективті.

Арна ақуыздарылипидті қос қабатқа енетін су толтырылған тері тесігін түзеді. Бұл кеуектер ашық болған кезде бейорганикалық иондар немесе тасымалдау молекулалары олар арқылы өтеді және осылайша мембрана арқылы тасымалданады. Иондық арналар секундына шамамен 10 6 ионды тасымалдайды, бұл тасымалдаушы белоктар жүзеге асыратын тасымалдау жылдамдығынан 100 есе артық.

Көптеген арна ақуыздарында бар «қақпалар»,ол қысқаша ашылады, содан кейін жабылады. Арнаның сипатына байланысты қақпа сигналдық молекулалардың байланысуына (лигандаға тәуелді қақпа арналары), мембраналық потенциалдың өзгеруіне (кернеуге тәуелді қақпа арналары) немесе механикалық ынталандыруға жауап ретінде ашылуы мүмкін.

Белсенді тасымалдаузаттардың концентрация градиенттеріне қарсы мембрана арқылы тасымалдануы деп аталады. Ол тасымалдаушы белоктардың көмегімен жүзеге асады және энергияны қажет етеді, оның негізгі көзі АТФ болып табылады.

Жасуша мембранасы арқылы Na + және K + иондарын айдау үшін АТФ гидролизінің энергиясын пайдаланатын белсенді тасымалдаудың мысалы болып табылады. натрий-калий сорғысы, жасушалардың плазмалық мембранасында мембраналық потенциалды құруды қамтамасыз ету.

Сорғы АТФ молекуласынан фосфор қышқылы қалдықтарының ыдырауын катализдейтін биологиялық мембраналарға салынған арнайы аденозинтрифосфатаза ферментінің ақуыздары арқылы жасалады. АТФазаларға: ферменттік орталық, иондық арна және сорғы жұмысы кезінде иондардың кері ағуын болдырмайтын құрылымдық элементтер жатады. Натрий-калий сорғысының жұмыс істеуі үшін жасуша тұтынатын АТФ 1/3-тен астамы жұмсалады.

Тасымалдау белоктарының молекулалар мен иондардың бір немесе бірнеше түрін тасымалдау қабілетіне байланысты пассивті және активті тасымалдау унипорттық және копорттық, немесе біріктірілген тасымалдау болып бөлінеді.

Uniport -Бұл тасымалдаушы ақуыз тек бір типтегі молекулаларға немесе иондарға қатысты қызмет ететін көлік. Копортта немесе біріктірілген тасымалдауда тасымалдаушы ақуыз екі немесе одан да көп молекулалар немесе иондарды бір уақытта тасымалдауға қабілетті. Бұл тасымалдаушы белоктар деп аталады бірлескен тасымалдаушылар, немесе байланысты тасымалдаушылар.Копорттың екі түрі бар: симпорт және антипорт. Егер симпортамолекулалар немесе иондар бір бағытта тасымалданады және қашан антипорт -қарама-қарсы бағытта. Мысалы, натрий-калий сорғысы антипорттық принцип бойынша жұмыс істейді, Na + иондарын жасушалардан және K + иондарын олардың электрохимиялық градиенттеріне қарсы жасушаларға белсенді түрде айдайды.

Симпорттың мысалы ретінде бүйрек түтік жасушаларының глюкоза мен аминқышқылдарының біріншілік несептегі реабсорбциясын келтіруге болады. Біріншілік несепте Na+ концентрациясы бүйрек түтік жасушаларының цитоплазмасына қарағанда әрқашан айтарлықтай жоғары, бұл натрий-калий сорғысының жұмысымен қамтамасыз етіледі. Біріншілік зәр глюкозасының конъюгацияланған тасымалдаушы ақуызға байланысуы Na+ арнасын ашады, ол Na+ иондарының бастапқы несептен жасушаға олардың концентрация градиенті бойынша тасымалдануымен, яғни пассивті тасымалдаумен жүреді. Na+ иондарының ағыны, өз кезегінде, тасымалдаушы ақуыздың конформациясының өзгеруін тудырады, нәтижесінде глюкоза Na+ иондарымен бірдей бағытта тасымалданады: біріншілік несептен жасушаға. Бұл жағдайда глюкозаны тасымалдау үшін, көрініп тұрғандай, конъюгаттық тасымалдаушы натрий-калий сорғысының жұмысы нәтижесінде пайда болған Na + ион градиентінің энергиясын пайдаланады. Осылайша, глюкозаны тасымалдау үшін Na + иондарының градиентін пайдаланатын натрий-калий сорғысының және онымен байланысты тасымалдаушының жұмысы біріншілік несептен глюкозаның барлығын дерлік қайта сіңіруге және оны организмнің жалпы метаболизміне қосуға мүмкіндік береді.

Зарядталған иондардың таңдамалы тасымалдануының арқасында барлық дерлік жасушалардың плазмалеммасы сыртқы жағында оң зарядтар, ал ішкі цитоплазмалық жағында теріс зарядтар алып жүреді. Нәтижесінде мембрананың екі жағы арасында потенциалдар айырымы пайда болады.

Трансмембраналық потенциалдың қалыптасуы негізінен плазмалеммаға кіріктірілген транспорттық жүйелердің: натрий-калий сорғысының және K+ иондарына арналған ақуыз арналарының жұмысының арқасында қол жеткізіледі.

Жоғарыда атап өтілгендей, натрий-калий сорғысының жұмысы кезінде жасуша сіңірген әрбір екі калий ионына одан үш натрий ионы бөлінеді. Нәтижесінде Na+ иондарының артық мөлшері жасушалардың сыртында, ал ішінде К+ иондарының артық мөлшері түзіледі. Дегенмен, трансмембраналық потенциалды құруға бұдан да маңызды үлес калий арналары арқылы беріледі, олар тыныштықтағы жасушаларда әрқашан ашық. Осыған байланысты К+ иондары жасушадан концентрация градиенті бойымен жасушадан тыс ортаға шығады. Нәтижесінде мембрананың екі жағы арасында 20-дан 100 мВ-қа дейінгі потенциалдар айырымы пайда болады. Қозғыш жасушалардың (жүйке, бұлшықет, секреторлы) плазмалық мембранасында К+ арналарымен бірге жасушаға химиялық, электрлік немесе басқа да сигналдар әсер еткенде қысқа уақытқа ашылатын көптеген Na+ арналары болады.

Na + арналарының ашылуы трансмембраналық потенциалдың өзгеруін (мембраналық деполяризация) және сигналға жасушаның белгілі бір реакциясын тудырады.

Мембранада потенциалдар айырмашылығын тудыратын тасымалдаушы белоктар деп аталады электрогендік сорғылар.Натрий-калий сорғысы жасушалардың негізгі электрогендік сорғысы ретінде қызмет етеді.

Мембраналық қаптамада тасымалдаутасымалдаудың белгілі бір кезеңдерінде тасымалданатын заттардың мембраналық көпіршіктердің ішінде орналасуымен, яғни қабықшамен қоршалғанымен сипатталады. Заттардың тасымалдану бағытына қарай (клетка ішіне немесе сыртына) мембраналық қаптамада тасымалдау эндоцитоз және экзоцитоз болып бөлінеді.

Эндоцитозмакромолекулалар мен үлкенірек бөлшектердің (вирустар, бактериялар, жасуша фрагменттері) жасушасының сіңіру процесі болып табылады. Эндоцитоз фагоцитоз және пиноцитоз арқылы жүзеге асады.

Фагоцитоз -мөлшері 1 мкм-ден асатын қатты микробөлшектерді жасушаның белсенді түрде ұстау және сіңіру процесі (бактериялар, жасуша фрагменттері және т.б.). Фагоцитоз кезінде жасуша арнайы рецепторлардың көмегімен фагоциттелген бөлшектің арнайы молекулалық топтарын таниды.

Содан кейін бөлшектің жасуша мембранасымен жанасу нүктесінде плазмалемманың өсінділері түзіледі - псевдоподия,микробөлшекті жан-жақты қоршап алады. Псевдоподиялардың бірігуі нәтижесінде мұндай бөлшек мембранамен қоршалған көпіршіктің ішінде қоршалған, ол деп аталады. фагосома.Фагосомалардың түзілуі энергияға тәуелді процесс және актомиозин жүйесінің қатысуымен жүреді. Цитоплазмаға енген фагосома кеш эндосомамен немесе лизосомамен қосыла алады, нәтижесінде жасуша сіңірген органикалық микробөлшек, мысалы, бактерия жасушасы қорытылады. Адамдарда фагоцитозға қабілетті жасушалар аз ғана: мысалы, дәнекер тінінің макрофагтары және қанның лейкоциттері. Бұл жасушалар бактерияларды, сондай-ақ ағзаға түсетін әртүрлі бөлшектерді сіңіреді, осылайша оны патогендерден және бөгде бөлшектерден қорғайды.

Пиноцитоз- сұйықтықты жасушаның шынайы және коллоидты ерітінділер мен суспензиялар түрінде сіңіруі. Бұл процесс жалпы алғанда фагоцитозға ұқсас: сұйықтық тамшысы жасуша қабықшасының түзілген ойығына батырылады, оны қоршайды және диаметрі 0,07-0,02 мкм болатын көпіршікке жабылады, гиалоплазмаға батырылады. жасуша.

Пиноцитоздың механизмі өте күрделі. Бұл процесс жасуша бетінің аппаратының шекаралық шұңқырлар деп аталатын арнайы аймақтарында жүреді, олар жасуша бетінің шамамен 2% алады. Шектелген шұңқырларплазмалемманың кішігірім инвагинациялары болып табылады, олардың жанында шеткергі гиалоплазмада ақуыздың көп мөлшері болады. клатрин.Жасушалар бетіндегі шекаралас шұңқырлар аймағында тасымалданатын молекулаларды арнайы танып, байланыстыра алатын көптеген рецепторлар бар. Рецепторлар бұл молекулаларды байланыстырған кезде клатриннің полимерленуі жүреді және плазмалемма инвагинацияланады. Болғандықтан, жиектелген көпіршік,тасымалданатын молекулаларды тасымалдайды. Бұл көпіршіктер олардың бетіндегі клатриннің электронды микроскопта біркелкі емес жиек тәрізді көрінуіне байланысты аталды. Плазмалеммадан бөлінгеннен кейін шекаралас көпіршіктер клатринді жоғалтады және басқа көпіршіктермен біріктіру қабілетіне ие болады. Клатриннің полимерленуі мен деполимерленуі процестері энергияны қажет етеді және АТФ жетіспегенде блокталады.

Пиноцитоз, шекаралас шұңқырлардағы рецепторлардың жоғары концентрациясына байланысты, нақты молекулалардың тасымалдануының селективтілігі мен тиімділігін қамтамасыз етеді. Мысалы, шекаралас шұңқырлардағы тасымалданатын заттардың молекулаларының концентрациясы олардың қоршаған ортадағы концентрациясынан 1000 есе жоғары. Пиноцитоз белоктарды, липидтерді және гликопротеидтерді жасушаға тасымалдаудың негізгі әдісі болып табылады. Пиноцитоз арқылы жасуша күніне оның көлеміне тең сұйықтық мөлшерін сіңіреді.

Экзоцитоз- клеткадан заттарды шығару процесі. Жасушадан шығарылатын заттар алдымен сыртқы беті әдетте клатрин белокымен қапталған тасымалдаушы көпіршіктермен қоршалады, содан кейін мұндай көпіршіктер жасуша қабығына бағытталады. Мұнда көпіршіктердің қабықшасы плазмалеммамен қосылып, олардың мазмұны жасуша сыртына құйылады немесе плазмалеммамен байланысын сақтай отырып, гликокаликстің құрамына кіреді.

Экзоцитоздың екі түрі бар: конститутивтік (негізгі) және реттелетін.

Конститутивтік экзоцитоздененің барлық жасушаларында үздіксіз жүреді. Ол жасушадан зат алмасу өнімдерін алып тастаудың және жасуша мембранасын үнемі қалпына келтірудің негізгі механизмі ретінде қызмет етеді.

Реттелетін экзоцитозсекреторлық қызмет атқаратын арнайы жасушаларда ғана жүзеге асырылады. Бөлінген секреция секреторлық көпіршіктерде жиналады, ал экзоцитоз жасуша тиісті химиялық немесе электрлік сигналды алғаннан кейін ғана жүреді. Мысалы, ұйқы безінің Лангерганс аралдарының β-жасушалары қандағы глюкозаның концентрациясы жоғарылағанда ғана өз секрециясын қанға шығарады.

Экзоцитоз кезінде цитоплазмада түзілген секреторлық көпіршіктер әдетте құрамында көп мөлшерде синтез белоктары немесе синтез белоктары бар беткі аппараттың арнайы аймақтарына бағытталады. Плазматикалық мембрана мен секреторлық көпіршіктің синтездік ақуыздары өзара әрекеттескенде, көпіршік қуысын жасушадан тыс ортамен байланыстыратын біріккен кеуек пайда болады.

Бұл жағдайда актомиозин жүйесі белсендіріледі, нәтижесінде везикуланың мазмұны одан жасуша сыртына құйылады. Осылайша, индукцияланатын экзоцитоз кезінде энергия секреторлық көпіршіктерді плазмалеммаға тасымалдау үшін ғана емес, сонымен қатар секреция процесі үшін де қажет.

Трансцитоз, немесе демалыс , - Бұл жеке молекулалар жасуша арқылы тасымалданатын тасымалдау. Тасымалдаудың бұл түрі эндо- және экзоцитоздың қосындысы арқылы жүзеге асады. Трансцитоздың мысалы ретінде бір немесе басқа бағытта болуы мүмкін адам капиллярларының тамыр қабырғаларының жасушалары арқылы заттардың тасымалдануын айтуға болады.

Ол жасуша ішіне және одан әр түрлі заттарды өткізу қабілетінен тұрады. Бұл өзін-өзі реттеу және тұрақты жасуша құрамын сақтау үшін үлкен маңызға ие. Жасуша мембранасының бұл қызметі арқасында орындалады селективті өткізгіштік, яғни кейбір заттарды өткізіп, басқаларын өткізбеу мүмкіндігі.

Липидтердің қос қабаты арқылы тасымалдануы (қарапайым диффузия) және мембраналық ақуыздардың қатысуымен тасымалдануы

Төмен молекулалық салмағы бар полярлы емес молекулалар (оттегі, азот, бензол) липидті қос қабат арқылы оңай өтеді. Көмірқышқыл газы, азот оксиді, су және мочевина сияқты шағын полярлы молекулалар липидті қос қабат арқылы өте тез енеді. Этанол мен глицерин, сондай-ақ стероидтар мен қалқанша безінің гормондары липидті қос қабат арқылы айтарлықтай жылдамдықпен өтеді. Үлкен полярлы молекулалар үшін (глюкоза, амин қышқылдары), сондай-ақ иондар үшін липидті қос қабатты іс жүзінде өткізбейді, өйткені оның ішкі қабаты гидрофобты. Сонымен, су үшін өткізгіштік коэффициенті (см/с) шамамен 10−2, глицерин үшін - 10−5, глюкоза үшін - 10−7, ал бір валентті иондар үшін 10−10-нан төмен.

Үлкен полярлы молекулалар мен иондардың тасымалдануы арналық белоктардың немесе тасымалдаушы ақуыздардың арқасында жүреді. Осылайша, жасуша мембраналарында натрий, калий және хлор иондарының арналары, көптеген жасушалардың мембраналарында аквапориндер су арналары, сонымен қатар глюкоза, аминқышқылдарының әртүрлі топтары және көптеген иондар үшін тасымалдаушы ақуыздар бар.

Белсенді және пассивті тасымалдау

Симпорт, антипорт және унипорт

Заттардың мембраналық тасымалдануы олардың қозғалыс бағыты мен берілген тасымалдаушы тасымалдайтын заттардың мөлшері бойынша да ерекшеленеді:

• 1) Uniport- градиентке байланысты бір затты бір бағытта тасымалдау
• 2) Simport- бір тасымалдағыш арқылы екі затты бір бағытта тасымалдау.
• 3) Антипорт- бір тасымалдаушы арқылы екі заттың әртүрлі бағытта қозғалуы.

Uniportмысалы, әрекет потенциалын генерациялау кезінде натрий иондары жасушаға ауысатын кернеуге тәуелді натрий арнасын жүзеге асырады.

Simportішек эпителий жасушаларының сыртқы (ішек люменіне қараған) жағында орналасқан глюкоза тасымалдаушысын жүзеге асырады. Бұл ақуыз бір уақытта глюкоза молекуласы мен натрий ионын ұстап алады және конформациясын өзгерте отырып, екі затты да жасушаға өткізеді. Бұл электрохимиялық градиенттің энергиясын пайдаланады, ол өз кезегінде натрий-калий АТФаза арқылы АТФ гидролизі есебінен жасалады.

Антипортмысалы, натрий-калий ATPase (немесе натрийге тәуелді АТФаза) арқылы жүзеге асырылады. Ол калий иондарын жасушаға тасымалдайды. ал жасушадан – натрий иондары.

Натрий-калий АТФазасының жұмысы антипорт пен белсенді тасымалдаудың мысалы ретінде

Бастапқыда бұл тасымалдаушы мембрананың ішкі жағына үш ионды бекітеді. Бұл иондар АТФазаның белсенді аймағының конформациясын өзгертеді. Осындай активтенуден кейін АТФаза бір АТФ молекуласын гидролиздеуге қабілетті, ал фосфат ионы мембрананың ішкі жағындағы тасымалдаушының бетінде бекітіледі.

Бөлінген энергия АТФаза конформациясын өзгертуге жұмсалады, одан кейін үш ион N a + (\displaystyle Na^(+))ал ион (фосфат) мембрананың сыртында аяқталады. Мұнда иондар N a + (\displaystyle Na^(+))бөлінеді, және P O 4 3 − (\displaystyle PO_(4)^(3-))екі ионмен ауыстырылады. Содан кейін тасымалдаушы конформациясы бастапқыға өзгереді, ал иондар K + (\displaystyle K^(+))мембрананың ішкі жағында пайда болады. Мұнда иондар K + (\displaystyle K^(+))бөлініп, тасымалдаушы қайтадан жұмыс істеуге дайын.

Қысқаша айтқанда, ATPase әрекеттерін келесідей сипаттауға болады:

Нәтижесінде жасушадан тыс ортада иондардың жоғары концентрациясы пайда болады N a + (\displaystyle Na^(+)), ал жасушаның ішінде жоғары концентрация болады K + (\displaystyle K^(+)). Жұмыс N a + (\displaystyle Na^(+)), K + (\displaystyle K^(+))- ATPase тек концентрация айырмашылығын ғана емес, сонымен қатар заряд айырмашылығын да тудырады (ол электрогендік сорғы сияқты жұмыс істейді). Мембрананың сыртқы жағында оң заряд, ал ішкі жағында теріс заряд пайда болады.

Заттардың белсенді тасымалдануы жалпы (жалпыланған) градиентке қарсы жүреді. Бұл заттың электрохимиялық потенциалының мәні төмен жерлерден мәні жоғары орындарға ауысатынын білдіреді.

Белсенді тасымалдау өздігінен жүруі мүмкін емес, тек аденозин үшфосфор қышқылының (АТФ) гидролизі процесімен бірге, яғни АТФ молекуласының жоғары энергиялық байланыстарында жинақталған энергияның жұмсалуына байланысты.

Биологиялық мембраналар арқылы заттардың белсенді тасымалдануының маңызы зор. Белсенді тасымалдаудың арқасында организмде тіршілік процестерін қамтамасыз ететін концентрация градиенттері, электрлік потенциал градиенттері, қысым градиенттері және т.б. құрылады, яғни термодинамика тұрғысынан белсенді тасымалдау денені тепе-теңдік емес күйде ұстайды, өмірлік процестердің қалыпты жүруін қамтамасыз ету.

Белсенді тасымалдауды жүзеге асыру үшін энергия көзінен басқа, белгілі бір құрылымдардың болуы қажет. Заманауи түсініктерге сәйкес, биологиялық мембраналар АТФ гидролизінің энергиясын немесе белок кешендерімен ұсынылған тасымалдау АТФазалары деп аталатын иондық сорғыларды қамтиды.

Қазіргі уақытта мембрана арқылы иондарды белсенді тасымалдайтын электрогендік иондық сорғылардың үш түрі белгілі. Олар цитоплазмалық мембраналардағы K + -Na + -АТФаза (K + -Na + -сорғы), Са 2+ - АТФаза (Ca 2+ -сорғы) және митохондриялардың энергияны біріктіретін мембраналарындағы H + - АТФаза (H +) - сорғы немесе протонды сорғы).

Тасымалдаушы АТФазалар арқылы иондардың тасымалдануы тасымалдау процестерінің химиялық реакциялармен қосылуы, жасуша алмасуының энергиясы есебінен жүреді.

K + -Na + -ATPase жұмыс істегенде, әрбір АТФ молекуласының гидролизі кезінде бөлінетін энергияның арқасында екі калий иондары жасушаға ауысады және бір мезгілде үш натрий иондары жасушадан сорылады. Бұл жасуша аралық ортамен салыстырғанда жасушада калий иондарының жоғары концентрациясын және үлкен физиологиялық маңызы бар натрий концентрациясының төмендеуін тудырады.

АТФ гидролизінің энергиясы есебінен екі кальций ионы Са 2+ -АТФазаға, ал екі протон Н+ сорғысына ауысады.

Иондық АТФазалардың әрекет етуінің молекулалық механизмі толық зерттелмеген. Дегенмен, бұл күрделі ферменттік процестің негізгі кезеңдерін байқауға болады. K + -Na + -ATPase жағдайында (қысқалық үшін оны Е деп белгілейік) АТФ гидролизімен байланысты ион алмасудың жеті сатысы бар. E 1 және E 2 белгілеулері мембрананың ішкі және сыртқы беттеріндегі ферменттің белсенді орталығының орналасуына сәйкес келеді (АДФ-аденозиндифосфат, Р - бейорганикалық фосфат, жұлдызша белсендірілген кешенді көрсетеді):

1) E + ATP à E*ATP,

2) E*ATP + 3Naà [E*ATP]*Na 3,

3) [E*ATP]*Nа 3 à *Na 3 + ADP,

4) *Na 3 à *Na 3 ,

5) *Na 3 + 2K à *K 2 + 3Na,

6) *K 2 à *K 2,

7) *K 2 à E + P + 2K.

Диаграмма ферменттің негізгі кезеңдері болып табылатынын көрсетеді: 1) мембрананың ішкі бетінде АТФ бар фермент кешенінің түзілуі (бұл реакция магний иондарымен белсендіріледі); 2) үш натрий ионының комплекспен байланысуы; 3) аденозиндифосфат түзе отырып, ферменттің фосфорлануы; 4) мембрана ішіндегі фермент конформациясының өзгеруі; 5) мембрананың сыртқы бетінде болатын натрийдің калийге ион алмасу реакциясы; 6) калий иондарының жасушаға өтуімен ферменттік кешен конформациясының кері өзгеруі және 7) калий иондары мен бейорганикалық фосфаттың бөлінуімен ферменттің бастапқы қалпына келуі. Осылайша, толық цикл кезінде жасушадан үш натрий иондары бөлініп, цитоплазма екі калий ионымен байып, бір АТФ молекуласының гидролизі жүреді.

Жоғарыда қарастырылған иондық сорғылардан басқа, заттардың жинақталуы АТФ гидролизімен емес, тотығу-тотықсыздану ферменттерінің немесе фотосинтездің жұмысымен байланысты ұқсас жүйелер белгілі. Заттардың тасымалдануы бұл жағдайда мембрана потенциалы және (немесе) мембранадағы спецификалық тасымалдаушылар болған кезде ион концентрациясының градиенті арқылы жүзеге асырылатын қайталама болып табылады. Бұл тасымалдау механизмі екіншілік белсенді тасымалдау деп аталады. Тірі жасушалардың плазмалық және субклеткалық мембраналарында бастапқы және қайталама белсенді тасымалдаудың бір мезгілде жұмыс істеуі мүмкін. Бұл тасымалдау механизмі сорғылары (қант, аминқышқылдары) жоқ метаболиттер үшін әсіресе маңызды.

Екі учаскелік тасымалдаушының қатысуымен иондардың бірлескен бір бағытты тасымалдануы симпорт деп аталады. Мембранада катион және анион бар комплексті тасымалдаушы және бос тасымалдаушы болуы мүмкін деп болжанады. Мұндай тасымалдау схемасында мембраналық потенциал өзгермейтіндіктен, тасымалдау иондардың біреуінің концентрациясының айырмашылығынан туындауы мүмкін. Симпорт схемасы аминқышқылдарын жасушаларда жинақтау үшін қолданылады деп есептеледі.

Қорытындылар мен қорытындылар.

Тіршілік барысында жасуша шекараларын ағындары тиімді реттелетін әртүрлі заттар кесіп өтеді. Бұл тапсырма иондық сорғыларды, тасымалдаушы молекулалар жүйесін және жоғары селективті иондық арналарды қоса алғанда, тасымалдау жүйелері бар жасуша мембранасы арқылы орындалады.

Бір қарағанда, тасымалдау жүйелерінің мұндай көптігі қажетсіз болып көрінеді, өйткені тек иондық сорғылардың жұмысы биологиялық тасымалдауға тән белгілерді қамтамасыз етуге мүмкіндік береді: жоғары селективтілігі, диффузиялық және электр өрісінің күштеріне қарсы заттардың тасымалдануы. Парадокс, алайда, реттелетін ағындар саны шексіз үлкен, ал тек үш сорғы бар. Бұл жағдайда диффузиялық процестер маңызды рөл атқаратын екіншілік белсенді тасымалдау деп аталатын иондық конъюгация механизмдері ерекше маңызға ие болады. Сонымен, заттардың белсенді тасымалдануының жасуша мембранасындағы диффузиялық тасымалдану құбылыстарымен үйлесуі жасушаның тіршілік әрекетін қамтамасыз ететін негіз болып табылады.

Әзірлеуші ​​биологиялық және медициналық физика кафедрасының меңгерушісі, физика-математика ғылымдарының кандидаты, доцент Новикова Н.Г.