Մեմբրանների կառուցվածքը և գործառույթները: Բջջային մեմբրանի հիմնական գործառույթներն ու կառուցվածքային առանձնահատկությունները

Կենդանի օրգանիզմի հիմնական կառուցվածքային միավորը բջիջն է, որը ցիտոպլազմայի տարբերակված հատվածն է՝ շրջապատված բջջային թաղանթով։ Շնորհիվ այն բանի, որ բջիջը կատարում է բազմաթիվ կարևոր գործառույթներ, ինչպիսիք են վերարտադրությունը, սնուցումը, շարժումը, թաղանթը պետք է լինի պլաստիկ և խիտ:

Բջջային թաղանթի հայտնաբերման և հետազոտության պատմությունը

1925-ին Գրենդելը և Գորդերը հաջող փորձ կատարեցին՝ բացահայտելու արյան կարմիր բջիջների կամ դատարկ թաղանթների «ստվերները»։ Չնայած մի քանի լուրջ սխալներին՝ գիտնականները հայտնաբերել են լիպիդային երկշերտը։ Նրանց աշխատանքը շարունակեցին Դանիելլին, Դոուսոնը 1935 թվականին և Ռոբերտսոնը 1960 թվականին։ Երկար տարիների աշխատանքի և փաստարկների կուտակման արդյունքում 1972 թվականին Սինգերը և Նիկոլսոնը ստեղծեցին թաղանթային կառուցվածքի հեղուկ-մոզաիկ մոդելը։ Հետագա փորձերն ու ուսումնասիրությունները հաստատեցին գիտնականների աշխատանքները։

Իմաստը

Ի՞նչ է բջջային թաղանթը: Այս բառը սկսել է օգտագործվել ավելի քան հարյուր տարի առաջ, լատիներենից թարգմանաբար նշանակում է «ֆիլմ», «մաշկ»։ Այսպես է նշանակվում բջիջների սահմանը, որը բնական արգելք է ներքին պարունակության և արտաքին միջավայրի միջև: Բջջաթաղանթի կառուցվածքը ենթադրում է կիսաթափանցելիություն, որի շնորհիվ խոնավությունը և սնուցիչները և քայքայման արտադրանքը կարող են ազատորեն անցնել դրա միջով։ Այս կեղևը կարելի է անվանել բջջային կազմակերպության հիմնական կառուցվածքային բաղադրիչ:

Դիտարկենք բջջային թաղանթի հիմնական գործառույթները

1. Առանձնացնում է բջջի ներքին պարունակությունը և արտաքին միջավայրի բաղադրիչները:

2. Օգնում է պահպանել բջջի մշտական ​​քիմիական կազմը:

3. Կարգավորում է ճիշտ նյութափոխանակությունը։

4. Ապահովում է բջիջների միջեւ հաղորդակցություն:

5. Ճանաչում է ազդանշանները.

6. Պաշտպանության գործառույթ:

«Պլազմային կեղև»

Արտաքին բջջի թաղանթը, որը նաև կոչվում է պլազմային թաղանթ, ուլտրամիկրոսկոպիկ թաղանթ է, որի հաստությունը տատանվում է հինգից յոթ նանոմիլիմետր: Այն բաղկացած է հիմնականում սպիտակուցային միացություններից, ֆոսֆոլիդներից և ջրից։ Ֆիլմը առաձգական է, հեշտությամբ կլանում է ջուրը և վնասվելուց հետո արագ վերականգնում է իր ամբողջականությունը:

Այն ունի ունիվերսալ կառուցվածք։ Այս թաղանթը զբաղեցնում է սահմանային դիրք, մասնակցում է սելեկտիվ թափանցելիության, քայքայվող մթերքների հեռացման գործընթացին և սինթեզում դրանք։ Իր «հարևանների» հետ հարաբերությունները և ներքին բովանդակության հուսալի պաշտպանությունը վնասից դարձնում են այն կարևոր բաղադրիչ այնպիսի հարցում, ինչպիսին է բջջի կառուցվածքը: Կենդանական օրգանիզմների բջջային թաղանթը երբեմն ծածկված է բարակ շերտով՝ գլիկոկալիքսով, որը ներառում է սպիտակուցներ և պոլիսախարիդներ։ Բույսերի բջիջները թաղանթից դուրս պաշտպանված են բջջային պատով, որը ծառայում է որպես հենարան և պահպանում է ձևը: Նրա բաղադրության հիմնական բաղադրիչը մանրաթելն է (ցելյուլոզա)՝ պոլիսախարիդ, որը ջրի մեջ անլուծելի է:

Այսպիսով, արտաքին բջջաթաղանթը ունի վերանորոգման, պաշտպանության և այլ բջիջների հետ փոխազդեցության գործառույթ:

Բջջային թաղանթի կառուցվածքը

Այս շարժական պատյանի հաստությունը տատանվում է վեցից տասը նանոմիլիմետր: Բջջի բջջային թաղանթն ունի հատուկ բաղադրություն, որի հիմքը լիպիդային երկշերտ է։ Ջրի նկատմամբ իներտ հիդրոֆոբ պոչերը գտնվում են ներսից, իսկ հիդրոֆիլ գլուխները, որոնք փոխազդում են ջրի հետ, ուղղված են դեպի դուրս: Յուրաքանչյուր լիպիդը ֆոսֆոլիպիդ է, որը հանդիսանում է այնպիսի նյութերի փոխազդեցության արդյունք, ինչպիսիք են գլիցերինը և սֆինգոզինը: Լիպիդային շրջանակը սերտորեն շրջապատված է սպիտակուցներով, որոնք դասավորված են ոչ շարունակական շերտով։ Դրանց մի մասը ընկղմվում է լիպիդային շերտի մեջ, մնացածն անցնում է դրա միջով։ Արդյունքում առաջանում են ջրի համար թափանցելի տարածքներ։ Այս սպիտակուցների կատարած գործառույթները տարբեր են։ Դրանցից մի քանիսը ֆերմենտներ են, մնացածը՝ տրանսպորտային սպիտակուցներ, որոնք արտաքին միջավայրից տարբեր նյութեր են տեղափոխում ցիտոպլազմա և ետ։

Բջջային թաղանթը ներթափանցված է ինտեգրալ սպիտակուցների միջով և սերտորեն կապված է դրանցով, իսկ ծայրամասայինների հետ կապն ավելի քիչ ուժեղ է։ Այս սպիտակուցները կատարում են կարևոր գործառույթ, այն է՝ պահպանել մեմբրանի կառուցվածքը, ստանալ և փոխակերպել շրջակա միջավայրի ազդանշանները, տեղափոխել նյութեր և կատալիզացնել ռեակցիաները, որոնք տեղի են ունենում թաղանթների վրա։

Բաղադրյալ

Բջջային թաղանթի հիմքը երկմոլեկուլային շերտն է։ Իր շարունակականության շնորհիվ բջիջն ունի պատնեշային և մեխանիկական հատկություններ։ Կյանքի տարբեր փուլերում այս երկշերտը կարող է խաթարվել: Արդյունքում ձևավորվում են հիդրոֆիլ ծակոտիների կառուցվածքային թերություններ։ Այս դեպքում կարող են փոխվել այնպիսի բաղադրիչի բացարձակապես բոլոր գործառույթները, ինչպիսին է բջջային թաղանթը: Միջուկը կարող է տուժել արտաքին ազդեցություններից։

Հատկություններ

Բջջի բջջային թաղանթը հետաքրքիր առանձնահատկություններ ունի. Իր հեղուկության շնորհիվ այս թաղանթը կոշտ կառուցվածք չէ, և այն կազմող սպիտակուցների և լիպիդների հիմնական մասը ազատորեն շարժվում է թաղանթի հարթության վրա:

Ընդհանուր առմամբ, բջջային թաղանթն ասիմետրիկ է, ուստի սպիտակուցային և լիպիդային շերտերի բաղադրությունը տարբերվում է: Կենդանական բջիջների պլազմային թաղանթները, իրենց արտաքին կողմում, ունեն գլիկոպրոտեինային շերտ, որը կատարում է ընկալիչների և ազդանշանային գործառույթներ, ինչպես նաև մեծ դեր է խաղում բջիջները հյուսվածքի մեջ միավորելու գործընթացում: Բջջաթաղանթը բևեռային է, այսինքն՝ դրսի լիցքը դրական է, իսկ ներսի լիցքը՝ բացասական։ Բացի վերը նշված բոլորից, բջջային թաղանթն ունի ընտրովի պատկերացում:

Սա նշանակում է, որ, բացի ջրից, բջջի մեջ թույլատրվում է միայն որոշակի խումբ մոլեկուլներ և լուծված նյութերի իոններ։ Բջիջների մեծ մասում նատրիումի նման նյութի կոնցենտրացիան շատ ավելի ցածր է, քան արտաքին միջավայրում: Կալիումի իոններն ունեն այլ հարաբերակցություն՝ դրանց քանակությունը բջջում շատ ավելի մեծ է, քան շրջակա միջավայրում։ Այս առումով նատրիումի իոնները հակված են ներթափանցել բջջային թաղանթ, իսկ կալիումի իոնները հակված են արտազատվել դրսում: Այս պայմաններում թաղանթն ակտիվացնում է հատուկ համակարգ, որը խաղում է «պոմպային» դեր՝ հարթեցնելով նյութերի կոնցենտրացիան՝ նատրիումի իոնները մղվում են բջջի մակերես, իսկ կալիումի իոնները՝ ներս: Այս հատկանիշը բջջային մեմբրանի ամենակարեւոր գործառույթներից մեկն է:

Նատրիումի և կալիումի իոնների՝ մակերեսից դեպի ներս շարժվելու այս միտումը մեծ դեր է խաղում շաքարի և ամինաթթուների բջիջ տեղափոխելու գործում։ Բջջից նատրիումի իոնների ակտիվ հեռացման գործընթացում թաղանթը պայմաններ է ստեղծում ներսում գլյուկոզայի և ամինաթթուների նոր ընդունման համար: Ընդհակառակը, կալիումի իոնները բջիջ տեղափոխելու գործընթացում համալրվում է քայքայված արտադրանքի «փոխադրողների» թիվը բջջի ներսից դեպի արտաքին միջավայր։

Ինչպե՞ս է բջիջների սնուցումը տեղի ունենում բջջային թաղանթի միջոցով:

Շատ բջիջներ նյութեր են ընդունում այնպիսի գործընթացների միջոցով, ինչպիսիք են ֆագոցիտոզը և պինոցիտոզը: Առաջին տարբերակում ճկուն արտաքին թաղանթը ստեղծում է փոքրիկ իջվածք, որում հայտնվում է գրավված մասնիկը: Խորքի տրամագիծն այնուհետև դառնում է ավելի մեծ, մինչև փակ մասնիկը մտնում է բջջային ցիտոպլազմա: Ֆագոցիտոզով սնվում են որոշ նախակենդանիներ, օրինակ՝ ամեոբաները, ինչպես նաև արյան բջիջները՝ լեյկոցիտները և ֆագոցիտները։ Նմանապես, բջիջները կլանում են հեղուկը, որը պարունակում է անհրաժեշտ սննդանյութեր: Այս երեւույթը կոչվում է պինոցիտոզ:

Արտաքին թաղանթը սերտորեն կապված է բջջի էնդոպլազմիկ ցանցի հետ։

Հիմնական հյուսվածքային բաղադրիչների շատ տեսակներ թաղանթի մակերեսին ունեն ելուստներ, ծալքեր և միկրովիլիներ։ Բուսական բջիջները այս կեղևի արտաքին մասում ծածկված են մեկ այլ հաստությամբ և մանրադիտակի տակ հստակ տեսանելի: Մանրաթելը, որից նրանք պատրաստված են, օգնում են բույսերի հյուսվածքներին, օրինակ՝ փայտին, աջակցություն ձևավորել: Կենդանական բջիջներն ունեն նաև մի շարք արտաքին կառուցվածքներ, որոնք նստած են բջջային թաղանթի վերևում։ Դրանք բացառապես պաշտպանիչ բնույթ ունեն, դրա օրինակն է միջատների միջատների բջիջներում պարունակվող խիտինը։

Բջջային թաղանթից բացի կա ներբջջային թաղանթ։ Նրա գործառույթն է բջիջը բաժանել մի քանի մասնագիտացված փակ բաժանմունքների՝ խցիկների կամ օրգանելների, որտեղ պետք է պահպանվի որոշակի միջավայր։

Այսպիսով, անհնար է գերագնահատել կենդանի օրգանիզմի հիմնական միավորի այնպիսի բաղադրիչի դերը, ինչպիսին բջջային թաղանթն է։ Կառուցվածքը և գործառույթները ենթադրում են բջջի ընդհանուր մակերեսի զգալի ընդլայնում և նյութափոխանակության գործընթացների բարելավում: Այս մոլեկուլային կառուցվածքը բաղկացած է սպիտակուցներից և լիպիդներից։ Բջիջն առանձնացնելով արտաքին միջավայրից՝ թաղանթն ապահովում է դրա ամբողջականությունը։ Նրա օգնությամբ միջբջջային կապերը պահպանվում են բավականին ամուր մակարդակում՝ ձևավորելով հյուսվածքներ։ Այս առումով կարելի է եզրակացնել, որ բջջաթաղանթը բջջում խաղում է ամենակարեւոր դերերից մեկը։ Նրա կատարած կառուցվածքն ու գործառույթները տարբեր բջիջներում արմատապես տարբերվում են՝ կախված դրանց նպատակից։ Այս հատկանիշների միջոցով ձեռք է բերվում բջջային թաղանթների մի շարք ֆիզիոլոգիական գործունեությունը և դրանց դերը բջիջների և հյուսվածքների գոյության մեջ:

Մեմբրանները չափազանց մածուցիկ և միևնույն ժամանակ պլաստիկ կառուցվածքներ են, որոնք շրջապատում են բոլոր կենդանի բջիջները: Գործառույթներբջջային մեմբրաններ.

1. Պլազմային թաղանթը պատնեշ է, որը պահպանում է արտաբջջային և ներբջջային միջավայրի տարբեր կազմը։

2. Մեմբրանները բջջի ներսում մասնագիտացված բաժանմունքներ են կազմում, այսինքն. բազմաթիվ օրգանելներ՝ միտոքոնդրիաներ, լիզոսոմներ, Գոլջիի համալիր, էնդոպլազմիկ ցանց, միջուկային թաղանթներ:

3. Ֆերմենտները, որոնք մասնակցում են էներգիայի փոխակերպմանը այնպիսի գործընթացներում, ինչպիսիք են օքսիդատիվ ֆոսֆորիլացումը և ֆոտոսինթեզը, տեղայնացված են թաղանթներում:

Մեմբրանների կառուցվածքը և կազմը

Մեմբրանի հիմքը կրկնակի լիպիդային շերտն է, որի առաջացումը ներառում է ֆոսֆոլիպիդներ և գլիկոլիպիդներ։ Լիպիդային երկշերտը ձևավորվում է լիպիդների երկու շարքով, որոնց հիդրոֆոբ ռադիկալները թաքնված են դեպի ներս, իսկ հիդրոֆիլ խմբերը ուղղված են դեպի դուրս և շփվում են ջրային միջավայրի հետ։ Սպիտակուցի մոլեկուլները, ասես, «լուծված» են լիպիդային երկշերտում:

Մեմբրանային լիպիդների կառուցվածքը

Մեմբրանի լիպիդները ամֆիֆիլային մոլեկուլներ են, քանի որ մոլեկուլն ունի և՛ հիդրոֆիլ շրջան (բևեռային գլուխներ), և՛ հիդրոֆոբ շրջան, որը ներկայացված է ճարպաթթուների ածխաջրածնային ռադիկալներով, որոնք ինքնաբերաբար կազմում են երկշերտ: Մեմբրանները պարունակում են երեք հիմնական տեսակի լիպիդներ՝ ֆոսֆոլիպիդներ, գլիկոլիպիդներ և խոլեստերին:

Լիպիդային կազմը տարբեր է. Որոշակի լիպիդի պարունակությունը, ըստ երևույթին, որոշվում է թաղանթներում այդ լիպիդների կատարած գործառույթների բազմազանությամբ:

Ֆոսֆոլիպիդներ. Բոլոր ֆոսֆոլիպիդները կարելի է բաժանել երկու խմբի՝ գլիցերոֆոսֆոլիպիդներ և սֆինգոֆոսֆոլիպիդներ: Գլիցերոֆոսֆոլիպիդները դասակարգվում են որպես ֆոսֆատիդաթթվի ածանցյալներ: Ամենատարածված գլիցերոֆոսֆոլիպիդներն են ֆոսֆատիդիլքոլինները և ֆոսֆատիդիլեթանոլամինները: Սֆինգոֆոսֆոլիպիդները հիմնված են ամինալոկոլի սֆինգոզինի վրա։

Գլիկոլիպիդներ. Գլիկոլիպիդներում հիդրոֆոբ մասը ներկայացված է սպիրտային կերամիդով, իսկ հիդրոֆիլ մասը՝ ածխաջրային մնացորդով։ Կախված ածխաջրային մասի երկարությունից և կառուցվածքից՝ առանձնանում են ցերեբրոզիդները և գանգլիոզիդները։ Գլիկոլիպիդների բևեռային «գլուխները» գտնվում են պլազմային թաղանթների արտաքին մակերեսին։

Խոլեստերին (CS): CS առկա է կենդանական բջիջների բոլոր թաղանթներում: Նրա մոլեկուլը բաղկացած է կոշտ հիդրոֆոբ միջուկից և ճկուն ածխաջրածնային շղթայից։ Մեկ հիդրօքսիլ խումբը 3 դիրքում «բևեռային գլուխն» է: Կենդանական բջջի համար խոլեստերին/ֆոսֆոլիպիդների միջին մոլային հարաբերակցությունը 0,3-0,4 է, սակայն պլազմային թաղանթում այդ հարաբերակցությունը շատ ավելի բարձր է (0,8-0,9): Թաղանթներում խոլեստերինի առկայությունը նվազեցնում է ճարպաթթուների շարժունակությունը, նվազեցնում է լիպիդների կողային դիֆուզիան և, հետևաբար, կարող է ազդել թաղանթային սպիտակուցների գործառույթների վրա:

Մեմբրանի հատկությունները:

1. Ընտրովի թափանցելիություն. Փակ երկշերտը ապահովում է մեմբրանի հիմնական հատկություններից մեկը. այն անթափանց է ջրում լուծվող մոլեկուլների մեծ մասի համար, քանի որ դրանք չեն լուծվում նրա հիդրոֆոբ միջուկում: Գազերը, ինչպիսիք են թթվածինը, CO 2-ը և ազոտը, ունեն բջիջներ հեշտությամբ ներթափանցելու հատկություն՝ շնորհիվ իրենց մոլեկուլների փոքր չափի և լուծիչների հետ թույլ փոխազդեցության: Լիպիդային բնույթի մոլեկուլները, ինչպիսիք են ստերոիդ հորմոնները, նույնպես հեշտությամբ թափանցում են երկշերտ:

2. Իրացվելիություն. Մեմբրանները բնութագրվում են իրացվելիությամբ (հեղուկությամբ), լիպիդների և սպիտակուցների շարժվելու կարողությամբ։ Հնարավոր է ֆոսֆոլիպիդային շարժումների երկու տեսակ՝ սալտո (գիտական ​​գրականության մեջ կոչվում է «ֆլիպ-ֆլոպ») և կողային դիֆուզիոն։ Առաջին դեպքում, երկմոլեկուլային շերտում միմյանց հակադիր ֆոսֆոլիպիդային մոլեկուլները շրջվում են (կամ սալտո) դեպի միմյանց և փոխում տեղերը թաղանթում, այսինքն. արտաքինը դառնում է ներս և հակառակը: Նման թռիչքները կապված են էներգիայի սպառման հետ։ Ավելի հաճախ նկատվում են առանցքի շուրջ պտույտներ (պտույտ) և կողային դիֆուզիոն՝ շարժում թաղանթի մակերեսին զուգահեռ շերտի ներսում։ Մոլեկուլների շարժման արագությունը կախված է թաղանթների միկրոմածուցիկությունից, որն, իր հերթին, որոշվում է լիպիդային բաղադրության մեջ հագեցած և չհագեցած ճարպաթթուների հարաբերական պարունակությամբ։ Միկրովիսկոզիտը ավելի ցածր է, եթե լիպիդային բաղադրության մեջ գերակշռում են չհագեցած ճարպաթթուները, և ավելի բարձր, եթե հագեցած ճարպաթթուների պարունակությունը բարձր է:

3. Մեմբրանի անհամաչափություն. Նույն թաղանթի մակերեսները տարբերվում են լիպիդների, սպիտակուցների և ածխաջրերի բաղադրությամբ (լայնակի անհամաչափություն)։ Օրինակ՝ արտաքին շերտում գերակշռում են ֆոսֆատիդիլխոլինները, իսկ ներքին շերտում՝ ֆոսֆատիդիլեթանոլամիններն ու ֆոսֆատիդիլսերինները։ Գլիկոպրոտեինների և գլիկոլիպիդների ածխաջրային բաղադրիչները դուրս են գալիս արտաքին մակերես՝ ձևավորելով շարունակական կառուցվածք, որը կոչվում է գլիկոկալիքս։ Ներքին մակերեսին ածխաջրեր չկան։ Սպիտակուցներ՝ հորմոնային ընկալիչները տեղակայված են պլազմային թաղանթի արտաքին մակերեսին, իսկ նրանց կողմից կարգավորվող ֆերմենտները՝ ադենիլատ ցիկլազ, ֆոսֆոլիպազ C՝ ներքին մակերեսին և այլն։

Մեմբրանի սպիտակուցներ

Մեմբրանի ֆոսֆոլիպիդները թաղանթային սպիտակուցների լուծիչ են՝ ստեղծելով միկրոմիջավայր, որտեղ վերջիններս կարող են գործել։ Սպիտակուցները կազմում են թաղանթների զանգվածի 30-70%-ը: Մեմբրանի տարբեր սպիտակուցների թիվը տատանվում է 6-8-ից սարկոպլազմիկ ցանցում մինչև 100-ից ավելի պլազմային թաղանթում: Սրանք ֆերմենտներ են, տրանսպորտային սպիտակուցներ, կառուցվածքային սպիտակուցներ, անտիգեններ, ներառյալ հիմնական հիստոմատատիլության համակարգի անտիգենները, տարբեր մոլեկուլների ընկալիչները:

Ելնելով թաղանթում դրանց տեղայնացման վրա՝ սպիտակուցները բաժանվում են ինտեգրալային (մասամբ կամ ամբողջությամբ ընկղմված թաղանթում) և ծայրամասային (գտնվում են դրա մակերեսին)։ Որոշ անբաժանելի սպիտակուցներ մեկ անգամ անցնում են թաղանթը (գլիկոֆորին), մյուսները՝ բազմիցս։ Օրինակ, ցանցաթաղանթի ֆոտոընկալիչը և β 2-ադրեներգիկ ընկալիչը 7 անգամ անցնում են երկշերտով:

Ծայրամասային սպիտակուցները և ինտեգրալ սպիտակուցների տիրույթները, որոնք տեղակայված են բոլոր թաղանթների արտաքին մակերեսին, գրեթե միշտ գլիկոզիլացված են: Օլիգոսաքարիդների մնացորդները պաշտպանում են սպիտակուցը պրոտեոլիզից և մասնակցում են նաև լիգանդի ճանաչմանը կամ կպչմանը:

1972 թվականին առաջ քաշվեց այն տեսությունը, որ մասնակի թափանցելի թաղանթը շրջապատում է բջիջը և կատարում մի շարք կենսական խնդիրներ, իսկ բջջային թաղանթների կառուցվածքն ու գործառույթը կարևոր խնդիրներ են մարմնի բոլոր բջիջների պատշաճ գործունեության վերաբերյալ: լայն տարածում գտավ 17-րդ դարում՝ մանրադիտակի գյուտի հետ մեկտեղ։ Հայտնի է դարձել, որ բույսերի և կենդանական հյուսվածքները բաղկացած են բջիջներից, սակայն սարքի ցածր թույլտվության պատճառով անհնար է եղել կենդանական բջիջի շուրջ որևէ խոչընդոտ տեսնել։ 20-րդ դարում մեմբրանի քիմիական բնույթն ավելի մանրամասն ուսումնասիրվել է, և պարզվել է, որ այն հիմնված է լիպիդների վրա։

Բջջային թաղանթների կառուցվածքը և գործառույթները

Բջջային թաղանթը շրջապատում է կենդանի բջիջների ցիտոպլազմը՝ ֆիզիկապես առանձնացնելով ներբջջային բաղադրիչները արտաքին միջավայրից։ Սնկերը, բակտերիաները և բույսերը նույնպես ունեն բջջային պատեր, որոնք ապահովում են պաշտպանություն և կանխում մեծ մոլեկուլների անցումը: Բջջային թաղանթները նաև դեր են խաղում ցիտոկմախքի ձևավորման և այլ կենսական մասնիկների արտաբջջային մատրիցին միացնելու գործում: Սա անհրաժեշտ է, որպեսզի դրանք միասին պահեն՝ ձևավորելով մարմնի հյուսվածքներն ու օրգանները։ Բջջային մեմբրանի կառուցվածքի առանձնահատկությունները ներառում են թափանցելիությունը: Հիմնական գործառույթը պաշտպանությունն է: Մեմբրանը բաղկացած է ֆոսֆոլիպիդային շերտից՝ ներկառուցված սպիտակուցներով։ Այս հատվածը ներգրավված է այնպիսի գործընթացներում, ինչպիսիք են բջջային կպչունությունը, իոնային հաղորդունակությունը և ազդանշանային համակարգերը և ծառայում է որպես մի քանի արտաբջջային կառուցվածքների, ներառյալ պատի, գլիկոկալիքսի և ներքին ցիտոկմախքի կցման մակերեսը: Մեմբրանը նաև պահպանում է բջիջների ներուժը՝ հանդես գալով որպես ընտրովի զտիչ։ Այն ընտրողաբար թափանցելի է իոնների և օրգանական մոլեկուլների համար և վերահսկում է մասնիկների շարժումը:

Կենսաբանական մեխանիզմներ, որոնք ներառում են բջջային թաղանթը

1. Պասիվ դիֆուզիա. որոշ նյութեր (փոքր մոլեկուլներ, իոններ), ինչպիսիք են ածխաթթու գազը (CO2) և թթվածինը (O2), կարող են թափանցել պլազմային թաղանթ դիֆուզիայի միջոցով: Կեղևը գործում է որպես խոչընդոտ որոշ մոլեկուլների և իոնների համար, նրանք կարող են կենտրոնանալ երկու կողմերում:

2. Անդրմեմբրանային ալիք և փոխադրող սպիտակուց. Սնուցիչները, ինչպիսիք են գլյուկոզան կամ ամինաթթուները, պետք է ներթափանցեն բջիջ, և որոշ նյութափոխանակության արտադրանք պետք է դուրս գան բջիջից:

3. Էնդոցիտոզը մոլեկուլների ընդունման գործընթացն է: Պլազմային թաղանթում ստեղծվում է թեթև դեֆորմացիա (ինվագինացիա), որով կլանվում է տեղափոխվող նյութը։ Սա էներգիա է պահանջում և, հետևաբար, ակտիվ տրանսպորտի ձև է:

4. Էկզոցիտոզ. առաջանում է տարբեր բջիջներում՝ հեռացնելու էնդոցիտոզով բերված նյութերի չմարսված մնացորդները, որոնք արտազատում են այնպիսի նյութեր, ինչպիսիք են հորմոնները և ֆերմենտները, և նյութն ամբողջությամբ տեղափոխում է բջջային պատնեշով:

Մոլեկուլային կառուցվածքը

Բջջային թաղանթը կենսաբանական թաղանթ է, որը բաղկացած է հիմնականում ֆոսֆոլիպիդներից և բաժանում է ամբողջ բջջի պարունակությունը արտաքին միջավայրից: Նորմալ պայմաններում ձևավորման գործընթացը տեղի է ունենում ինքնաբերաբար: Այս գործընթացը հասկանալու և բջջային թաղանթների կառուցվածքն ու գործառույթները, ինչպես նաև հատկությունները ճիշտ նկարագրելու համար անհրաժեշտ է գնահատել ֆոսֆոլիպիդային կառուցվածքների բնույթը, որոնք բնութագրվում են կառուցվածքային բևեռացմամբ: Երբ ցիտոպլազմայի ջրային միջավայրում ֆոսֆոլիպիդները հասնում են կրիտիկական կոնցենտրացիայի, դրանք միավորվում են միցելների մեջ, որոնք ավելի կայուն են ջրային միջավայրում։

Մեմբրանի հատկությունները

• Կայունություն. Սա նշանակում է, որ երբ ձևավորվել է, մեմբրանի քայքայումը քիչ հավանական է:
• Ուժ. Լիպիդային թաղանթը բավականաչափ հուսալի է, որպեսզի կանխի բևեռային նյութի անցումը, և՛ լուծված նյութերը (իոններ, գլյուկոզա, ամինաթթուներ), և՛ շատ ավելի մեծ մոլեկուլները (սպիտակուցներ) չեն կարող անցնել ձևավորված սահմանով:
• Դինամիկ բնույթ. Սա, թերևս, ամենակարևոր հատկությունն է, երբ դիտարկվում է բջջի կառուցվածքը: Բջջաթաղանթը կարող է ենթարկվել տարբեր դեֆորմացիաների, կարող է ծալվել ու ծալվել՝ չոչնչանալով։ Հատուկ հանգամանքներում, օրինակ, վեզիկուլների միաձուլման կամ բողբոջման ժամանակ, այն կարող է խաթարվել, բայց միայն ժամանակավոր: Սենյակային ջերմաստիճանում նրա լիպիդային բաղադրիչները մշտական, քաոսային շարժման մեջ են՝ ձևավորելով հեղուկի կայուն սահման:

Հեղուկ խճանկարի մոդել

Խոսելով բջջային թաղանթների կառուցվածքի և գործառույթների մասին՝ կարևոր է նշել, որ ժամանակակից հայեցակարգում թաղանթը որպես հեղուկ խճանկարային մոդել դիտարկվել է 1972 թվականին գիտնականներ Սինգերի և Նիկոլսոնի կողմից։ Նրանց տեսությունը արտացոլում է մեմբրանի կառուցվածքի երեք հիմնական առանձնահատկությունները. Ինտեգրալները նպաստում են մեմբրանի համար խճանկարային ձևավորմանը, և նրանք ի վիճակի են կողային շարժվել հարթության մեջ՝ պայմանավորված լիպիդային կազմակերպման փոփոխական բնույթով: Տրանսմեմբրանային սպիտակուցները նույնպես պոտենցիալ շարժունակ են: Մեմբրանի կառուցվածքի կարևոր առանձնահատկությունն անհամաչափությունն է։ Ինչպիսի՞ն է բջիջի կառուցվածքը: Բջջային թաղանթ, միջուկ, սպիտակուցներ և այլն: Բջիջը կյանքի հիմնական միավորն է, և բոլոր օրգանիզմները կազմված են մեկ կամ մի քանի բջիջներից, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի բնական պատնեշ, որը բաժանում է այն իր միջավայրից: Բջջի այս արտաքին սահմանը կոչվում է նաև պլազմային թաղանթ: Այն բաղկացած է չորս տարբեր տեսակի մոլեկուլներից՝ ֆոսֆոլիպիդներից, խոլեստերինից, սպիտակուցներից և ածխաջրերից: Հեղուկ խճանկարային մոդելը նկարագրում է բջջային մեմբրանի կառուցվածքը հետևյալ կերպ՝ ճկուն և առաձգական, բուսական յուղի նման հետևողականությամբ, այնպես որ բոլոր առանձին մոլեկուլները պարզապես լողում են հեղուկ միջավայրում, և նրանք բոլորն ունակ են շարժվել կողային այս թաղանթում: Խճանկարը մի բան է, որը պարունակում է բազմաթիվ տարբեր կտորներ: Պլազմային թաղանթում այն ​​ներկայացված է ֆոսֆոլիպիդներով, խոլեստերինի մոլեկուլներով, սպիտակուցներով և ածխաջրերով։

Ֆոսֆոլիպիդներ

Ֆոսֆոլիպիդները կազմում են բջջային մեմբրանի հիմնական կառուցվածքը: Այս մոլեկուլներն ունեն երկու տարբեր ծայրեր՝ գլուխ և պոչ: Գլխի ծայրը պարունակում է ֆոսֆատային խումբ և հիդրոֆիլ է։ Սա նշանակում է, որ այն ձգվում է ջրի մոլեկուլներով։ Պոչը կազմված է ջրածնի և ածխածնի ատոմներից, որոնք կոչվում են ճարպաթթուների շղթաներ։ Այս շղթաները հիդրոֆոբ են, նրանք չեն սիրում խառնվել ջրի մոլեկուլների հետ։ Այս գործընթացը նման է նրան, ինչ տեղի է ունենում, երբ բուսական յուղը լցնում եք ջրի մեջ, այսինքն՝ այն չի լուծվում դրա մեջ։ Բջջային թաղանթի կառուցվածքային առանձնահատկությունները կապված են այսպես կոչված լիպիդային երկշերտի հետ, որը բաղկացած է ֆոսֆոլիպիդներից։ Հիդրոֆիլ ֆոսֆատի գլուխները միշտ գտնվում են այնտեղ, որտեղ ջուր կա ներբջջային և արտաբջջային հեղուկի տեսքով։ Մեմբրանի մեջ ֆոսֆոլիպիդների հիդրոֆոբ պոչերը կազմակերպված են այնպես, որ դրանք հեռու են պահում ջրից։

Խոլեստերին, սպիտակուցներ և ածխաջրեր

Երբ մարդիկ լսում են խոլեստերին բառը, նրանք սովորաբար մտածում են, որ դա վատ է: Այնուամենայնիվ, խոլեստերինը իրականում բջջային թաղանթների շատ կարևոր բաղադրիչ է: Նրա մոլեկուլները բաղկացած են չորս ջրածնի օղակներից և ածխածնի ատոմներից։ Դրանք հիդրոֆոբ են և առաջանում են լիպիդային երկշերտի հիդրոֆոբ պոչերի միջև: Նրանց կարևորությունը հետևողականության պահպանման մեջ է, նրանք ամրացնում են թաղանթները՝ կանխելով հատումը: Խոլեստերինի մոլեկուլները նաև թույլ չեն տալիս, որ ֆոսֆոլիպիդային պոչերը շփվեն և կարծրանան: Սա ապահովում է հեղուկություն և ճկունություն: Մեմբրանի սպիտակուցները գործում են որպես ֆերմենտներ՝ արագացնելու քիմիական ռեակցիաները, գործում են որպես հատուկ մոլեկուլների ընկալիչներ կամ նյութեր տեղափոխում բջջային թաղանթով։

Ածխաջրերը կամ սախարիդները հայտնաբերվում են միայն բջջային թաղանթի արտաբջջային կողմում։ Նրանք միասին կազմում են գլիկոկալիքսը: Այն ապահովում է պլազմային մեմբրանի ամորտիզացում և պաշտպանություն: Ելնելով գլիկոկալիքսում ածխաջրերի կառուցվածքից և տեսակից՝ մարմինը կարող է ճանաչել բջիջները և որոշել՝ դրանք պետք է լինեն այնտեղ, թե ոչ:

Մեմբրանի սպիտակուցներ

Բջջային թաղանթի կառուցվածքը հնարավոր չէ պատկերացնել առանց այնպիսի կարևոր բաղադրիչի, ինչպիսին սպիտակուցն է։ Չնայած դրան, դրանք կարող են զգալիորեն փոքր լինել մեկ այլ կարևոր բաղադրիչից՝ լիպիդներից: Կան երեք տեսակի հիմնական թաղանթային սպիտակուցներ.

• Անբաժանելի. Նրանք ամբողջությամբ ծածկում են երկշերտը, ցիտոպլազմը և արտաբջջային միջավայրը։ Նրանք կատարում են տրանսպորտային և ազդանշանային գործառույթներ։
• Ծայրամասային. Սպիտակուցները թաղանթին կցվում են էլեկտրաստատիկ կամ ջրածնային կապերով իրենց ցիտոպլազմային կամ արտաբջջային մակերեսների վրա։ Դրանք ներգրավված են հիմնականում որպես ինտեգրալ սպիտակուցների կցման միջոց։
• Տրանսմեմբրանային. Նրանք կատարում են ֆերմենտային և ազդանշանային գործառույթներ, ինչպես նաև կարգավորում են մեմբրանի լիպիդային երկշերտի հիմնական կառուցվածքը։

Կենսաբանական թաղանթների գործառույթները

Հիդրոֆոբ էֆեկտը, որը կարգավորում է ածխաջրածինների վարքը ջրում, վերահսկում է թաղանթային լիպիդների և թաղանթային սպիտակուցների կողմից ձևավորված կառուցվածքները։ Շատ թաղանթային հատկություններ շնորհվում են կրող լիպիդային երկշերտներով, որոնք կազմում են բոլոր կենսաբանական թաղանթների հիմնական կառուցվածքը: Ինտեգրալ թաղանթային սպիտակուցները մասամբ թաքնված են լիպիդային երկշերտում։ Տրանսմեմբրանային սպիտակուցներն ունեն ամինաթթուների մասնագիտացված կազմակերպում իրենց առաջնային հաջորդականությամբ։

Ծայրամասային թաղանթների սպիտակուցները շատ նման են լուծվող սպիտակուցներին, բայց դրանք նաև կապված են թաղանթով: Մասնագիտացված բջջային թաղանթները ունեն հատուկ բջջային գործառույթներ: Ինչպե՞ս են բջջային թաղանթների կառուցվածքը և գործառույթները ազդում մարմնի վրա: Ամբողջ օրգանիզմի ֆունկցիոնալությունը կախված է նրանից, թե ինչպես են կառուցված կենսաբանական թաղանթները: Ներբջջային օրգանելներից ստեղծվում են թաղանթների արտաբջջային և միջբջջային փոխազդեցությունները, կենսաբանական ֆունկցիաների կազմակերպման և կատարման համար անհրաժեշտ կառույցներ։ Կառուցվածքային և ֆունկցիոնալ շատ առանձնահատկություններ բնորոշ են բակտերիաների և ծածկված վիրուսների համար: Բոլոր կենսաբանական թաղանթները կառուցված են լիպիդային երկշերտի վրա, ինչը հանգեցնում է մի շարք ընդհանուր բնութագրերի: Մեմբրանի սպիտակուցներն ունեն բազմաթիվ հատուկ գործառույթներ:

• Վերահսկողություն. Բջիջների պլազմային թաղանթները որոշում են բջջի և շրջակա միջավայրի փոխազդեցության սահմանները:
• Տրանսպորտ. Բջիջների ներբջջային թաղանթները բաժանված են մի քանի ֆունկցիոնալ միավորների՝ տարբեր ներքին բաղադրությամբ, որոնցից յուրաքանչյուրն ապահովվում է անհրաժեշտ տրանսպորտային ֆունկցիայով՝ թափանցելիության վերահսկման հետ համատեղ:
• Ազդանշանի փոխանցում. Մեմբրանի միաձուլումը ապահովում է ներբջջային վեզիկուլյար ազդանշանի մեխանիզմ և կանխում է տարբեր տեսակի վիրուսների ազատ ներթափանցումը բջիջ:

Նշանակություն և եզրակացություններ

Արտաքին բջջային մեմբրանի կառուցվածքը ազդում է ամբողջ մարմնի վրա: Այն կարևոր դեր է խաղում ամբողջականությունը պաշտպանելու գործում՝ թույլ տալով միայն ընտրված նյութերի ներթափանցումը: Այն նաև լավ հիմք է ցիտոկմախքի և բջջային պատի ամրացման համար, որն օգնում է պահպանել բջջի ձևը: Լիպիդները կազմում են բջիջների մեծ մասի թաղանթային զանգվածի մոտ 50%-ը, թեև դա տատանվում է՝ կախված թաղանթի տեսակից: Կաթնասունների արտաքին բջջաթաղանթի կառուցվածքն ավելի բարդ է՝ պարունակում է չորս հիմնական ֆոսֆոլիպիդներ։ Լիպիդային երկշերտերի կարևոր հատկությունն այն է, որ նրանք վարվում են որպես երկչափ հեղուկներ, որոնցում առանձին մոլեկուլները կարող են ազատորեն պտտվել և շարժվել կողային: Նման հեղուկությունը թաղանթների կարևոր հատկությունն է, որը որոշվում է կախված ջերմաստիճանից և լիպիդային կազմից։ Իր ածխաջրածնային օղակի կառուցվածքի շնորհիվ խոլեստերինը դեր է խաղում մեմբրանի հեղուկության որոշման գործում: Փոքր մոլեկուլների համար կենսաբանական թաղանթները թույլ են տալիս բջիջին վերահսկել և պահպանել իր ներքին կառուցվածքը:

Հաշվի առնելով բջջի կառուցվածքը (բջջաթաղանթ, միջուկ և այլն), կարող ենք եզրակացնել, որ մարմինը ինքնակարգավորվող համակարգ է, որն առանց արտաքին օգնության չի կարող վնասել ինքն իրեն և միշտ ուղիներ է փնտրելու վերականգնելու, պաշտպանելու և պատշաճ կերպով: գործում է յուրաքանչյուր բջիջ:

Թաղանթը չափազանց նուրբ կառուցվածք է, որը կազմում է օրգանելների և բջիջի մակերեսները որպես ամբողջություն: Բոլոր թաղանթները ունեն նմանատիպ կառուցվածք և միացված են մեկ համակարգի:

Քիմիական բաղադրությունը

Բջջային թաղանթները քիմիապես միատարր են և բաղկացած են տարբեր խմբերի սպիտակուցներից և լիպիդներից.

• ֆոսֆոլիպիդներ;
• գալակտոլիպիդներ;
• սուլֆոլիպիդներ.

Դրանք պարունակում են նաև նուկլեինաթթուներ, պոլիսախարիդներ և այլ նյութեր։

Ֆիզիկական հատկություններ

Նորմալ ջերմաստիճանում թաղանթները գտնվում են հեղուկ բյուրեղային վիճակում և անընդհատ տատանվում են։ Նրանց մածուցիկությունը մոտ է բուսական յուղի մածուցիկությանը։

Մեմբրանը վերականգնվող է, դիմացկուն, առաձգական և ծակոտկեն: Մեմբրանի հաստությունը 7-14 նմ է:

ԹՈՓ 4 հոդվածներովքեր կարդում են սրա հետ մեկտեղ

Թաղանթն անթափանց է խոշոր մոլեկուլների համար։ Փոքր մոլեկուլները և իոնները կարող են անցնել ծակոտիներով և բուն թաղանթով՝ մեմբրանի տարբեր կողմերում կոնցենտրացիայի տարբերությունների ազդեցության տակ, ինչպես նաև տրանսպորտային սպիտակուցների օգնությամբ։

Մոդել

Սովորաբար, թաղանթների կառուցվածքը նկարագրվում է հեղուկ խճանկարի մոդելի միջոցով: Թաղանթն ունի շրջանակ՝ երկու շարք լիպիդային մոլեկուլներ՝ միմյանց ամուր կից, աղյուսների նման:

Բրինձ. 1. Սենդվիչ տեսակի կենսաբանական թաղանթ.

Երկու կողմից էլ լիպիդների մակերեսը ծածկված է սպիտակուցներով։ Մոզաիկայի նախշը ձևավորվում է մեմբրանի մակերեսին անհավասարաչափ բաշխված սպիտակուցային մոլեկուլներով։

Ըստ բիլիպիդային շերտում ընկղմման աստիճանի՝ սպիտակուցի մոլեկուլները բաժանվում են երեք խումբ.

• տրանսմեմբրանային;
• ընկղմված;
• մակերեսային.

Սպիտակուցներն ապահովում են թաղանթի հիմնական հատկությունը՝ նրա ընտրովի թափանցելիությունը տարբեր նյութերի նկատմամբ:

Մեմբրանի տեսակները

Բոլոր բջջային թաղանթները, ըստ տեղայնացման, կարելի է բաժանել հետևյալ տեսակները.

• արտաքին;
• միջուկային;
• organelle մեմբրաններ.

Արտաքին ցիտոպլազմիկ թաղանթը կամ պլազմոլեմման բջջի սահմանն է։ Կապվելով ցիտոկմախքի տարրերի հետ՝ այն պահպանում է իր ձևն ու չափը։

Բրինձ. 2. Բջջային կմախք.

Միջուկային թաղանթը կամ կարիոլեմման միջուկային պարունակության սահմանն է: Այն կառուցված է երկու թաղանթից, որոնք շատ նման են արտաքինին։ Միջուկի արտաքին թաղանթը միացված է էնդոպլազմիկ ցանցի (ԷՀ) թաղանթներին, իսկ ծակոտիների միջոցով՝ ներքին թաղանթին։

ER մեմբրանները թափանցում են ամբողջ ցիտոպլազմա՝ ձևավորելով մակերեսներ, որոնց վրա տեղի է ունենում տարբեր նյութերի, այդ թվում՝ թաղանթային սպիտակուցների սինթեզը։

Օրգանելային թաղանթներ

Օրգանելների մեծ մասն ունեն թաղանթային կառուցվածք։

Պատերը կառուցված են մեկ թաղանթից.

• Գոլգի համալիր;
• վակուոլներ;
• լիզոսոմներ

Պլաստիդները և միտոքոնդրիումները կառուցված են թաղանթների երկու շերտերից։ Նրանց արտաքին թաղանթը հարթ է, իսկ ներքինը բազմաթիվ ծալքեր է կազմում։

Քլորոպլաստների ֆոտոսինթետիկ թաղանթների առանձնահատկությունները ներկառուցված քլորոֆիլի մոլեկուլներն են:

Կենդանական բջիջները իրենց արտաքին թաղանթի մակերեսին ունեն ածխաջրային շերտ, որը կոչվում է գլիկոկալիքս:

Բրինձ. 3. Գլիկոկալիքս.

Գլիկոկալիքսն առավել զարգացած է աղիքային էպիթելի բջիջներում, որտեղ պայմաններ է ստեղծում մարսողության համար և պաշտպանում է պլազմալեման։

Աղյուսակ «Բջջային թաղանթի կառուցվածքը»

Ի՞նչ ենք մենք սովորել:

Մենք ուսումնասիրեցինք բջջային թաղանթի կառուցվածքը և գործառույթները: Մեմբրանը բջիջի, միջուկի և օրգանելների ընտրովի (ընտրովի) պատնեշ է։ Բջջային թաղանթի կառուցվածքը նկարագրված է հեղուկ խճանկարի մոդելով: Ըստ այս մոդելի՝ սպիտակուցի մոլեկուլները կառուցված են մածուցիկ լիպիդների երկշերտում։

Թեստ թեմայի շուրջ

Հաշվետվության գնահատում

Միջին գնահատականը: 4.5. Ստացված ընդհանուր գնահատականները՝ 109։