Эсийн мембран: тэдгээрийн бүтэц, үүрэг

Мембран нь маш наалдамхай бөгөөд нэгэн зэрэг бүх амьд эсийг хүрээлдэг хуванцар бүтэц юм. Эсийн мембраны үүрэг:

1. Плазмын мембран нь эсийн гаднах болон доторх орчны янз бүрийн найрлагыг хадгалж байдаг хаалт юм.

2.Мембранууд нь эсийн доторх тусгай тасалгаануудыг үүсгэдэг, i.e. олон тооны органеллууд - митохондри, лизосом, Гольджи цогцолбор, эндоплазмын тор, цөмийн мембран.

3. Исэлдэлтийн фосфоржилт, фотосинтез зэрэг процессуудад энерги хувиргахад оролцдог ферментүүд нь мембранд байршдаг.

Мембран бүтэц

1972 онд Сингер, Николсон нар мембран бүтцийн шингэн мозайк загварыг санал болгосон. Энэ загварын дагуу ажиллаж буй мембранууд нь шингэн фосфолипидын матрицад ууссан бөмбөрцөг хэлбэрийн интеграл уургийн хоёр хэмжээст уусмал юм. Тиймээс мембраны үндэс нь молекулуудын эмх цэгцтэй зохион байгуулалттай хоёр молекул липидийн давхарга юм.

Энэ тохиолдолд гидрофиль давхарга нь фосфолипидын туйлын толгой (холин, этаноламин эсвэл серин агуулсан фосфатын үлдэгдэл), түүнчлэн гликолипидын нүүрсустөрөгчийн хэсгээс үүсдэг. Мөн гидрофобик давхарга нь өөх тосны хүчил ба сфингозин, фосфолипид, гликолипид зэрэг нүүрсустөрөгчийн радикалуудаас бүрддэг.

Мембраны шинж чанар:

1. Сонгомол нэвчилт. Хаалттай давхар давхарга нь мембраны үндсэн шинж чанаруудын нэгийг хангадаг: энэ нь ихэнх усанд уусдаг молекулуудыг нэвчихгүй, учир нь тэдгээр нь гидрофобик цөмд уусдаггүй. Хүчилтөрөгч, CO 2, азот зэрэг хий нь молекулын хэмжээ бага, уусгагчтай харьцах чадвар сул тул эсэд амархан нэвтрэх чадвартай байдаг. Стероид гормон зэрэг липидийн шинж чанартай молекулууд давхар давхаргад амархан нэвтэрдэг.

2. Хөрвөх чадвар. Липидийн давхар давхарга нь шингэн талст бүтэцтэй, учир нь липидийн давхарга нь ерөнхийдөө шингэн боловч талст бүтэцтэй төстэй хатуурах хэсгүүдтэй байдаг. Хэдийгээр липидийн молекулуудын байрлал эмх цэгцтэй байдаг ч тэдгээр нь хөдлөх чадвараа хадгалдаг. Фосфолипидын хоёр төрлийн хөдөлгөөн боломжтой: сальто (шинжлэх ухааны уран зохиолд "флип-флоп" гэж нэрлэдэг) ба хажуугийн тархалт. Эхний тохиолдолд бимолекулын давхаргад бие биенээ эсэргүүцдэг фосфолипидын молекулууд бие бие рүүгээ (эсвэл сальто) эргэж, мембран дахь байраа өөрчилдөг, өөрөөр хэлбэл. гадна тал нь дотор болон эсрэгээр болдог. Ийм үсрэлт нь эрчим хүчний зарцуулалттай холбоотой бөгөөд маш ховор тохиолддог. Ихэнхдээ тэнхлэгийн эргэн тойрон дахь эргэлт (эргэлт) ба хажуугийн тархалт ажиглагдаж байна - мембраны гадаргуутай зэрэгцээ давхарга доторх хөдөлгөөн.

3. Мембраны тэгш бус байдал. Нэг мембраны гадаргуу нь липид, уураг, нүүрс усны найрлагад ялгаатай байдаг (хөндлөн тэгш бус байдал). Жишээлбэл, гадна давхаргад фосфатидилхолин давамгайлж, дотоод давхаргад фосфатидилетаноламин, фосфатидилсерин давамгайлдаг. Гликопротейн ба гликолипидын нүүрсустөрөгчийн бүрэлдэхүүн хэсэг нь гадна гадаргуу дээр гарч, гликокаликс гэж нэрлэгддэг тасралтгүй бүтцийг бүрдүүлдэг. Дотор гадаргуу дээр нүүрс ус байдаггүй. Уургууд - гормоны рецепторууд нь плазмын мембраны гаднах гадаргуу дээр байрладаг бөгөөд тэдгээрийн зохицуулдаг ферментүүд - аденилат циклаза, фосфолипаза С - дотоод гадаргуу дээр гэх мэт.

Мембран уураг

Мембран фосфолипидууд нь мембраны уургийн уусгагч болж, сүүлийнх нь ажиллах боломжтой бичил орчныг бүрдүүлдэг. Мембран дахь янз бүрийн уургийн тоо нь саркоплазмын торонд 6-8, плазмын мембранд 100-аас дээш байдаг. Эдгээр нь ферментүүд, тээврийн уураг, бүтцийн уураг, эсрэгтөрөгч, түүний дотор гистокомпатын үндсэн системийн эсрэгтөрөгч, янз бүрийн молекулуудын рецепторууд юм.

Мембран дахь байршлаас хамааран уураг нь салшгүй (хэсэгчилсэн буюу бүрэн мембранд дүрэгдсэн) ба захын (түүний гадаргуу дээр байрладаг) хуваагддаг. Зарим нэгдмэл уураг нь мембраныг олон удаа оёдог. Жишээлбэл, торлог бүрхэвчийн фоторецептор ба β 2-адренерг рецептор хоёр давхаргыг 7 удаа гаталдаг.

Мембранаар бодис, мэдээллийг дамжуулах

Эсийн мембран нь нягт хаалттай хуваалт биш юм. Мембраны үндсэн үүргүүдийн нэг бол бодис, мэдээлэл дамжуулах зохицуулалт юм. Жижиг молекулуудын мембраны шилжилт хөдөлгөөн нь 1) тархалт, идэвхгүй эсвэл хөнгөвчлөх, 2) идэвхтэй тээвэрлэлтээр явагддаг. Том молекулуудын трансмембран хөдөлгөөнийг 1) эндоцитоз, 2) экзоцитозоор гүйцэтгэдэг. Мембрагаар дамжих дохиог плазмын мембраны гаднах гадаргуу дээр байрлах рецепторуудыг ашиглан гүйцэтгэдэг. Энэ тохиолдолд дохио нь хувиргадаг (жишээлбэл, глюкагон cAMP), эсвэл эндоцитозтой (жишээлбэл, LDL - LDL рецептор) хамт дотооддоо ордог.

Энгийн тархалт нь цахилгаан химийн градиентийн дагуу эсэд бодис нэвтрэн орох явдал юм. Энэ тохиолдолд эрчим хүчний зардал шаардагдахгүй. Энгийн тархалтын хурдыг 1) бодисын трансмембран концентрацийн градиент ба 2) мембраны гидрофобик давхаргад уусах чадвараар тодорхойлно.

Хөнгөвчлөх диффузийн тусламжтайгаар бодисууд нь энерги зарцуулалгүйгээр, харин тусгай мембран зөөгч уургийн тусламжтайгаар концентрацийн градиентийн дагуу мембранаар дамждаг. Иймээс хөнгөвчилсөн тархалт нь идэвхгүй тархалтаас хэд хэдэн үзүүлэлтээр ялгагдана: 1) хялбаршуулсан тархалт нь өндөр сонгомол шинж чанартай байдаг, учир нь тээвэрлэгч уураг нь тээвэрлэж буй бодисыг нэмэлт идэвхтэй төвтэй; 2) хөнгөвчлөх тархалтын хурд нь өндөрлөгт хүрч чаддаг, учир нь тээвэрлэгч молекулуудын тоо хязгаарлагдмал.

Зарим зөөвөрлөх уураг нь мембраны нэг талаас нөгөө рүү нь бодисыг зүгээр л шилжүүлдэг. Энэхүү энгийн дамжуулалтыг идэвхгүй uniport гэж нэрлэдэг. Uniport-ийн жишээ бол GLUT - глюкозыг эсийн мембранаар дамжуулдаг глюкозын тээвэрлэгч юм. Бусад уургууд нь нэг бодисыг нэг чиглэлд эсвэл идэвхгүй симпорт гэж нэрлэдэг эсрэг чиглэлд эсвэл идэвхгүй антипорт гэж нэрлэгддэг нөгөө бодисыг нэгэн зэрэг эсвэл дараалан тээвэрлэхээс хамаардаг хамтран тээвэрлэх системийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Дотоод митохондрийн мембраны транслоказууд, ялангуяа ADP/ATP транслоказ нь идэвхгүй антипорт механизмаар ажилладаг.

Идэвхтэй тээвэрлэлтийн үед бодисыг шилжүүлэх нь концентрацийн градиентийн эсрэг явагддаг тул эрчим хүчний зардалтай холбоотой байдаг. Хэрэв лигандын мембранаар дамжих нь ATP энергийн зарцуулалттай холбоотой бол ийм дамжуулалтыг анхдагч идэвхтэй тээвэрлэлт гэж нэрлэдэг. Жишээ нь хүний ​​эсийн плазмын мембранд байрлах Na + K + -ATPase ба Ca 2+ -ATPase, ходоодны салст бүрхүүлийн H + ,K + -ATPase юм.

Хоёрдогч идэвхтэй тээвэрлэлт. Зарим бодисын концентрацийн градиентийн эсрэг тээвэрлэлт нь концентрацийн градиентийн дагуу Na + (натрийн ион) -ийн нэгэн зэрэг буюу дараалсан тээвэрлэлтээс хамаарна. Түүнээс гадна, хэрэв лиганд нь Na + -тэй ижил чиглэлд шилжсэн бол процессыг идэвхтэй симпорт гэж нэрлэдэг. Идэвхтэй симпортын механизмын дагуу глюкоз нь түүний концентраци бага байдаг гэдэсний хөндийгөөс шингэдэг. Хэрэв лиганд нь натрийн ионуудын эсрэг чиглэлд шилждэг бол энэ процессыг идэвхтэй антипорт гэж нэрлэдэг. Үүний жишээ бол плазмын мембраны Na +, Ca 2+ солилцуур юм.

Эсийн мембран.

Эсийн мембран нь аливаа эсийн агуулгыг гадаад орчноос тусгаарлаж, түүний бүрэн бүтэн байдлыг хангадаг; эс ба хүрээлэн буй орчны хоорондын солилцоог зохицуулдаг; эсийн доторх мембранууд нь эсийг хүрээлэн буй орчны тодорхой нөхцлийг хадгалдаг тусгай хаалттай тасалгаанууд - тасалгаанууд эсвэл органеллуудад хуваадаг.

Бүтэц.

Эсийн мембран нь липидийн (өөх тос) ангиллын молекулуудын давхар давхарга (хоёр давхарга) бөгөөд тэдгээрийн ихэнх нь нарийн төвөгтэй липидүүд - фосфолипидууд юм. Липидийн молекулууд нь гидрофиль (толгой) ба гидрофобик (сүүл) хэсэгтэй. Мембран үүсэх үед молекулуудын гидрофобик бүсүүд дотогшоо, гидрофиль бүсүүд гадагшаа эргэдэг. Мембран нь өөр өөр организмд маш төстэй бүтэц юм. Мембраны зузаан нь 7-8 нм байна. (10−9 метр)

Гидрофиль чанар- бодисыг усаар норгох чадвар.
Гидрофобик чанар- бодисыг усаар норгох чадваргүй байх.

Биологийн мембран нь янз бүрийн уураг агуулдаг.
- интеграл (мембранаар дамжин)
- хагас интеграл (нэг төгсгөлд липидийн гаднах эсвэл дотоод давхаргад дүрэгдсэн)
- өнгөц (мембрангийн гадна талд эсвэл дотор талын хажууд байрладаг).
Зарим уураг нь эсийн доторх эсийн мембран ба эсийн араг яс, гадна талын эсийн хана (хэрэв байгаа бол) хоорондын холбоо барих цэг юм.

Цитоскелет- эсийн доторх эсийн хүрээ.

Функцүүд.

1) саад тотгор- хүрээлэн буй орчны зохицуулалттай, сонгомол, идэвхгүй, идэвхтэй бодисын солилцоог хангадаг.

2) Тээвэрлэлт- эсийн доторх болон гадагшлах бодисыг зөөвөрлөх нь матрицаар дамждаг - мембраны уургийн тодорхой харьцангуй байрлал, чиг баримжаа, тэдгээрийн оновчтой харилцан үйлчлэлийг хангадаг.

3) Механик- эсийн бие даасан байдал, түүний эсийн доторх бүтэц, түүнчлэн бусад эсүүдтэй холбоо тогтоох (эд эс хоорондын бодис) нь механик үйл ажиллагааг хангахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

4) рецептор- мембранд байрлах зарим уураг нь рецептор (эс нь тодорхой дохиог хүлээн авдаг молекулууд) юм.

Жишээлбэл, цусанд эргэлдэж буй гормонууд нь зөвхөн эдгээр даавартай тохирох рецептортой зорилтот эсүүдэд үйлчилдэг. Нейротрансмиттер (мэдрэлийн импульсийн дамжуулалтыг хангадаг химийн бодисууд) мөн зорилтот эсүүдийн тусгай рецепторын уурагтай холбогддог.

Гормонууд- биологийн идэвхит дохионы химийн бодис.

5) Ферментийн- мембраны уураг нь ихэвчлэн фермент байдаг. Жишээлбэл, гэдэсний хучуур эдийн эсийн сийвэнгийн мембран нь хоол боловсруулах ферментийг агуулдаг.

6) Биопотенциал үүсгэх, дамжуулах үйл ажиллагааг хэрэгжүүлэх.
Мембраны тусламжтайгаар эсэд ионуудын тогтмол концентрацийг хадгалдаг: эсийн доторх K+ ионы концентраци нь гаднахаас хамаагүй өндөр, Na + -ийн концентраци хамаагүй бага байдаг нь маш чухал, учир нь энэ нь эсийн доторх ионуудын агууламжийг баталгаажуулдаг. мембран дээрх боломжит зөрүүг хадгалах, мэдрэлийн импульс үүсгэх.

Мэдрэлийн импульс – мэдрэлийн ширхэгийн дагуу дамждаг өдөөх долгион.

7) Нүдний тэмдэглэгээ- мембран дээр маркерын үүрэг гүйцэтгэдэг эсрэгтөрөгч байдаг - эсийг тодорхойлох боломжийг олгодог "шошго". Эдгээр нь "антен" үүрэг гүйцэтгэдэг гликопротейн (өөрөөр хэлбэл салаалсан олигосахаридын хажуугийн гинж бүхий уураг) юм. Хажуугийн гинжин хэлхээний тоо томшгүй олон тохиргоотой тул эсийн төрөл бүрт тусгай тэмдэглэгээ хийх боломжтой. Тэмдэглэгээний тусламжтайгаар эсүүд бусад эсийг таньж, тэдэнтэй хамтран ажилладаг, тухайлбал, эрхтэн, эд эсийг үүсгэдэг. Энэ нь мөн дархлааны системд гадны эсрэгтөрөгчийг таних боломжийг олгодог.

Нэвчилтийн шинж чанар.

Эсийн мембранууд нь сонгомол нэвчилттэй байдаг: тэдгээр нь янз бүрийн аргаар аажмаар нэвтэрдэг.

• Глюкоз бол эрчим хүчний гол эх үүсвэр юм.
• Амин хүчил нь биеийн бүх уургийг бүрдүүлдэг барилгын материал юм.
• Өөх тосны хүчлүүд - бүтцийн, энергийн болон бусад үүрэг гүйцэтгэдэг.
• Глицерол нь бие махбодид ус хуримтлуулж, шээсний ялгаралтыг бууруулдаг.
• Ионууд нь урвалын фермент юм.

Түүнээс гадна мембранууд өөрсдөө тодорхой хэмжээгээр энэ үйл явцыг идэвхтэй зохицуулдаг - зарим бодисууд дамжин өнгөрдөг бол зарим нь тийм биш юм. Бодисыг эсэд оруулах эсвэл эсээс гадагшлуулах дөрвөн үндсэн механизм байдаг.

Идэвхгүй нэвтрүүлэх механизмууд:

1) тархалт.

Энэ механизмын нэг хувилбар нь хөнгөвчлөх тархалт бөгөөд тодорхой молекул нь бодисыг мембранаар нэвтрүүлэхэд тусалдаг. Энэ молекул нь зөвхөн нэг төрлийн бодисыг нэвтрүүлэх сувагтай байж болно.

Тархалт-нэг бодисын молекулууд нөгөө бодисын молекулуудын хооронд харилцан нэвтрэх үйл явц.

Осмос– уусгагч молекулын хагас нэвчимхий мембранаар ууссан бодисын өндөр концентраци руу нэг талын тархах үйл явц.

Цусны хэвийн эсийг тойрсон мембран нь зөвхөн ус, хүчилтөрөгч, цусанд ууссан зарим шим тэжээлийн молекулууд, эсийн хаягдал бүтээгдэхүүнийг нэвчүүлдэг.

Идэвхтэй ус нэвтрүүлэх механизмууд:

1) Идэвхтэй тээвэрлэлт.

Идэвхтэй тээвэрлэлт– бодисыг бага концентрацитай газраас өндөр концентрацитай газар руу шилжүүлэх.

Идэвхтэй тээвэрлэлт нь бага агууламжтай газраас өндөр агууламжтай газар хүртэл явагддаг тул эрчим хүч шаарддаг. Мембран дээр калийн ионуудыг (K+) эсэд идэвхтэй шахаж, натрийн ионыг (Na+) шахаж, ATP-ийг энерги болгон ашигладаг тусгай шахуургын уураг байдаг.

ATP– биохимийн бүх үйл явцын эрчим хүчний бүх нийтийн эх үүсвэр. .(дараа нь илүү)

2) Эндоцитоз.

Зарим шалтгааны улмаас эсийн мембраныг давж чаддаггүй боловч эсэд зайлшгүй шаардлагатай хэсгүүд нь эндоцитозоор мембраныг нэвтэлж чаддаг.

Эндоцитоз– эсийн гаднах материалыг авах үйл явц.

Идэвхгүй тээвэрлэлтийн үед мембраны сонгомол нэвчилт нь тусгай сувгууд - салшгүй уурагуудаас үүдэлтэй байдаг. Тэд мембран руу шууд нэвтэрч, нэг төрлийн гарц үүсгэдэг. K, Na, Cl элементүүд нь өөрийн гэсэн сувагтай. Концентрацийн градиенттай харьцуулахад эдгээр элементийн молекулууд эсийн дотор болон гадагш хөдөлдөг. Цочрох үед натрийн ионы суваг нээгдэж, натрийн ионууд эс рүү гэнэт орж ирдэг. Энэ тохиолдолд мембраны потенциалын тэнцвэргүй байдал үүсдэг. Үүний дараа мембраны потенциал сэргээгддэг. Калийн сувгууд үргэлж нээлттэй байдаг тул калийн ионууд эсэд аажмаар орох боломжийг олгодог.

Мембран бүтэц

Ус нэвтрүүлэх чадвар

Идэвхтэй тээвэрлэлт

Осмос

Эндоцитоз

Дэлхий дээр амьдардаг организмын дийлэнх нь химийн найрлага, бүтэц, амин чухал үйл ажиллагаагаараа ижил төстэй эсүүдээс бүрддэг. Бодисын солилцоо, энергийн хувирал нь эс бүрт тохиолддог. Организмын өсөлт, нөхөн үржихүйн үйл явцын үндэс нь эсийн хуваагдал юм. Тиймээс эс нь организмын бүтэц, хөгжил, нөхөн үржихүйн нэгж юм.

Эс нь зөвхөн салшгүй систем, хэсгүүдэд хуваагддаггүй. Эсийн бүрэн бүтэн байдлыг биологийн мембранаар хангадаг. Эс бол дээд зэрэглэлийн системийн элемент - организм юм. Нарийн төвөгтэй молекулуудаас бүрдэх эсийн хэсэг ба органеллууд нь доод түвшний салшгүй системийг төлөөлдөг.

Эс бол бодисын солилцоо, эрчим хүчээр хүрээлэн буй орчинтой холбогдсон нээлттэй систем юм. Энэ нь молекул бүр тодорхой үүрэг гүйцэтгэдэг функциональ систем юм. Эс нь тогтвортой байдал, өөрийгөө зохицуулах, өөрийгөө нөхөн үржих чадвартай байдаг.

Эс нь өөрөө өөрийгөө удирдах систем юм. Эсийн хяналтын генетик системийг нарийн төвөгтэй макромолекулууд - нуклейн хүчлүүд (ДНХ ба РНХ) төлөөлдөг.

1838-1839 онд Германы биологич М.Шлейден, Т.Шванн нар эсийн тухай мэдлэгийг нэгтгэн дүгнэж, эсийн онолын үндсэн байр суурийг томъёолсон бөгөөд түүний мөн чанар нь ургамал, амьтны бүх организм эсээс тогтдог.

1859 онд Р.Вирхов эсийн хуваагдлын үйл явцыг тодорхойлж, эсийн онолын хамгийн чухал заалтуудын нэг болох "Эс бүр өөр эсээс үүсдэг" гэж томьёолжээ. Өмнө нь бодож байсан шиг эсийн бус бодисоос биш эх эсийн хуваагдлын үр дүнд шинэ эсүүд үүсдэг.

Оросын эрдэмтэн К.Баер 1826 онд хөхтөн амьтдын өндөгийг нээсэн нь олон эст организмын хөгжлийн үндэс нь эс байдаг гэсэн дүгнэлтэд хүргэжээ.

Орчин үеийн эсийн онол нь дараахь заалтуудыг агуулдаг.

1) эс - бүх организмын бүтэц, хөгжлийн нэгж;

2) амьд байгалийн янз бүрийн хаант улсуудын организмын эсүүд нь бүтэц, химийн найрлага, бодисын солилцоо, амьдралын үйл ажиллагааны үндсэн илрэлүүдээр ижил төстэй байдаг;

3) эх эсийн хуваагдлын үр дүнд шинэ эсүүд үүсдэг;

4) олон эсийн организмд эсүүд эд эсийг үүсгэдэг;

5) эрхтнүүд нь эд эсээс бүрддэг.

Биологийн шинжлэх ухаанд орчин үеийн биологи, физик, химийн судалгааны аргууд нэвтэрснээр эсийн янз бүрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн бүтэц, үйл ажиллагааг судлах боломжтой болсон. Эсийг судлах аргуудын нэг нь микроскоп. Орчин үеийн гэрлийн микроскоп нь объектыг 3000 дахин томруулж, эсийн хамгийн том органеллуудыг харах, цитоплазмын хөдөлгөөн, эсийн хуваагдлыг ажиглах боломжийг олгодог.

40-өөд онд зохион бүтээсэн. XX зуун Электрон микроскоп нь хэдэн арван, хэдэн зуун мянга дахин томруулдаг. Электрон микроскоп нь гэрлийн оронд электрон урсгалыг, линзний оронд цахилгаан соронзон орныг ашигладаг. Тиймээс электрон микроскоп нь илүү өндөр өсгөлтөөр тодорхой дүрсийг гаргадаг. Ийм микроскоп ашиглан эсийн органеллуудын бүтцийг судлах боломжтой байв.

Уг аргыг ашиглан эсийн органеллуудын бүтэц, найрлагыг судалдаг төвөөс зугтах. Эвдэрсэн эсийн мембран бүхий жижиглэсэн эдийг туршилтын хоолойд хийж, центрифугт өндөр хурдтайгаар эргүүлнэ. Энэ арга нь янз бүрийн эсийн органоидууд өөр өөр масс, нягтралтай байдагт суурилдаг. Илүү нягт органеллуудыг туршилтын хоолойд бага центрифугийн хурдаар, бага нягттай нь өндөр хурдтайгаар хадгалдаг. Эдгээр давхаргыг тусад нь судалдаг.

Өргөн хэрэглэгддэг эс ба эдийн өсгөвөрлөх арга, энэ нь тусгай тэжээллэг орчинд нэг буюу хэд хэдэн эсээс ижил төрлийн амьтан эсвэл ургамлын эсийн бүлгийг олж авах, тэр ч байтугай бүхэл бүтэн ургамлыг ургуулж чаддагт оршино. Энэ аргыг ашигласнаар биеийн янз бүрийн эд, эрхтэнүүд нэг эсээс хэрхэн үүсдэг вэ гэсэн асуултын хариултыг авах боломжтой.

Эсийн онолын үндсэн зарчмуудыг анх М.Шлейден, Т.Шванн нар томъёолсон. Эс нь бүх амьд организмын бүтэц, амин чухал үйл ажиллагаа, нөхөн үржихүй, хөгжлийн нэгж юм. Эсийг судлахын тулд микроскоп, центрифуг хийх, эс, эдийн өсгөвөрлөх гэх мэт аргыг ашигладаг.

Мөөгөнцөр, ургамал, амьтны эсүүд нь зөвхөн химийн найрлагаараа төдийгүй бүтцээрээ ижил төстэй байдаг. Микроскопоор эсийг шалгаж үзэхэд дотор нь янз бүрийн бүтэц харагдаж байна - органоидууд. Органелл бүр тодорхой үүргийг гүйцэтгэдэг. Эсэд плазмын мембран, цөм, цитоплазм гэсэн гурван үндсэн хэсэг байдаг (Зураг 1).

Плазмын мембранэс болон түүний агуулгыг хүрээлэн буй орчноос тусгаарладаг. Зураг 2-т та харж байна: мембран нь липидийн хоёр давхаргаар үүсдэг бөгөөд уургийн молекулууд нь мембраны зузаан руу нэвтэрдэг.

Плазмын мембраны үндсэн үүрэг тээвэрлэлт. Энэ нь эсэд шим тэжээлийн урсгалыг хангаж, үүнээс бодисын солилцооны бүтээгдэхүүнийг зайлуулах боломжийг олгодог.

Мембраны чухал шинж чанар нь сонгомол нэвчилт, эсвэл хагас нэвчилт нь эсийг хүрээлэн буй орчинтой харьцах боломжийг олгодог: зөвхөн тодорхой бодисууд орж, тэндээс зайлуулдаг. Усны жижиг молекулууд болон бусад зарим бодисууд нь эсэд тархах замаар хэсэгчлэн мембраны нүх сүвээр нэвтэрдэг.

Элсэн чихэр, органик хүчил, давс нь ургамлын эсийн вакуолын эсийн шүүс болох цитоплазмд уусдаг. Түүнээс гадна тэдний эс дэх концентраци нь хүрээлэн буй орчинтой харьцуулахад хамаагүй өндөр байдаг. Эдгээр бодисуудын концентраци их байх тусам эсэд ус шингэдэг. Усыг эс байнга хэрэглэдэг нь мэдэгдэж байгаа бөгөөд үүний улмаас эсийн шүүсний концентраци нэмэгдэж, ус дахин эсэд ордог.

Илүү том молекулууд (глюкоз, амин хүчил) эсэд нэвтрэх нь зөөвөрлөгдсөн бодисын молекулуудтай нийлж, мембранаар дамждаг мембран тээвэрлэх уургуудаар хангадаг. Энэ үйл явцад ATP задалдаг ферментүүд оролцдог.

Зураг 1. Эукариот эсийн бүтцийн ерөнхий бүдүүвч.
(зураг томруулах бол зураг дээр дарна уу)

Зураг 2. Плазмын мембраны бүтэц.
1 - цоолох уураг, 2 - живсэн уураг, 3 - гадаад уураг

Зураг 3. Пиноцитоз ба фагоцитозын диаграмм.

Илүү том молекулууд уураг ба полисахаридын эсэд фагоцитозоор ордог (Грек хэлнээс. фагос- залгих ба китос- сав, эс), шингэний дусал - пиноцитозоор (Грек хэлнээс. пинот- Би ууж байна китос) (Зураг 3).

Амьтны эс нь ургамлын эсээс ялгаатай нь полисахаридын молекулуудаас бүрдсэн зөөлөн, уян хатан "хүрхэвч" -ээр хүрээлэгдсэн байдаг бөгөөд тэдгээр нь мембраны зарим уураг, липидүүдтэй нэгдэж, эсийг гаднаас нь хүрээлдэг. Полисахаридын найрлага нь янз бүрийн эдэд өвөрмөц байдаг тул эсүүд бие биенээ "таниж", бие биетэйгээ холбогддог.

Ургамлын эсэд ийм "цув" байдаггүй. Тэдний дээр нүх сүвээр дүүрсэн плазмын мембран байдаг. эсийн мембран, гол төлөв целлюлозоос бүрддэг. Нүх сүвээр дамжин цитоплазмын утаснууд эсээс эс рүү сунаж, эсийг хооронд нь холбодог. Ингэснээр эс хоорондын харилцаа холбоо үүсч, биеийн бүрэн бүтэн байдал бий болдог.

Ургамлын эсийн мембран нь хүчтэй араг ясны үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд эсийг гэмтлээс хамгаалдаг.

Ихэнх бактери, бүх мөөгөнцөр нь эсийн мембрантай байдаг, зөвхөн химийн найрлага нь өөр байдаг. Мөөгөнцөрт энэ нь хитинтэй төстэй бодисоос бүрддэг.

Мөөгөнцөр, ургамал, амьтны эсүүд ижил төстэй бүтэцтэй байдаг. Эс нь цөм, цитоплазм, плазмын мембран гэсэн гурван үндсэн хэсэгтэй. Плазмын мембран нь липид ба уурагуудаас тогтдог. Энэ нь эсэд бодис орж, эсээс ялгарах боломжийг олгодог. Ургамал, мөөгөнцөр, ихэнх бактерийн эсүүдэд плазмын мембранаас дээш эсийн мембран байдаг. Энэ нь хамгаалалтын функцийг гүйцэтгэдэг бөгөөд араг ясны үүргийг гүйцэтгэдэг. Ургамлын эсийн хана нь целлюлозоос бүрддэг ба мөөгөнцөр нь хитинтэй төстэй бодисоос бүрддэг. Амьтны эсүүд полисахаридаар бүрхэгдсэн байдаг бөгөөд энэ нь нэг эд эсийн хоорондын холбоог хангадаг.

Эсийн гол хэсэг нь гэдгийг та мэдэх үү цитоплазм. Энэ нь ус, амин хүчил, уураг, нүүрс ус, ATP, органик бус бодисын ионуудаас бүрдэнэ. Цитоплазм нь эсийн цөм ба органеллуудыг агуулдаг. Үүний дотор бодисууд эсийн нэг хэсгээс нөгөөд шилждэг. Цитоплазм нь бүх эрхтэний харилцан үйлчлэлийг хангадаг. Химийн урвалууд энд явагддаг.

Цитоплазм бүхэлдээ нимгэн уургийн микротубулуудаар нэвчсэн байдаг эсийн эсийн араг яс, үүний ачаар энэ нь тогтмол хэлбэрийг хадгалж байдаг. Микротубулууд байрлалаа өөрчилж, нэг төгсгөлөөс хөдөлж, нөгөө талаас богиносдог тул эсийн цитоскелетон нь уян хатан байдаг. Төрөл бүрийн бодисууд эсэд ордог. Тэд торонд юу тохиолдох вэ?

Лизосомд - жижиг дугуй мембраны цэврүүт (1-р зургийг үз) нарийн төвөгтэй органик бодисын молекулууд нь гидролизийн ферментийн тусламжтайгаар энгийн молекулуудад задардаг. Жишээлбэл, уураг нь амин хүчлүүд, полисахаридууд нь моносахаридууд, өөх тос нь глицирин, тосны хүчлүүд болон задардаг. Энэ үйл ажиллагааны хувьд лизосомыг ихэвчлэн эсийн "хоол боловсруулах станц" гэж нэрлэдэг.

Хэрэв лизосомын мембран устгагдсан бол тэдгээрт агуулагдах ферментүүд эсийг өөрөө шингээж чаддаг. Тиймээс лизосомыг заримдаа "эсийг устгах зэвсэг" гэж нэрлэдэг.

Лизосомд үүссэн амин хүчил, моносахарид, өөхний хүчил, спиртийн жижиг молекулуудыг нүүрстөрөгчийн давхар исэл, ус болгон ферментийн исэлдэлт нь цитоплазмаас эхэлж, бусад органеллд төгсдөг. митохондри. Митохондри нь цитоплазмаас хоёр мембранаар тусгаарлагдсан саваа хэлбэртэй, утас хэлбэртэй эсвэл бөмбөрцөг хэлбэртэй органелл юм (Зураг 4). Гаднах мембран нь гөлгөр, дотор нь атираа үүсгэдэг - Кристас, энэ нь түүний гадаргууг нэмэгдүүлдэг. Дотоод мембран нь органик бодисыг нүүрстөрөгчийн давхар исэл, ус руу исэлдүүлэхэд оролцдог ферментүүдийг агуулдаг. Энэ нь ATP молекулуудад эсэд хуримтлагдсан энергийг ялгаруулдаг. Тиймээс митохондрийг эсийн "цахилгаан станц" гэж нэрлэдэг.

Эсийн дотор органик бодисууд исэлдэхээс гадна нийлэгждэг. Липид ба нүүрс усны нийлэгжилтийг эндоплазмын торлог бүрхэвч - EPS (Зураг 5), уураг - рибосом дээр гүйцэтгэдэг. EPS гэж юу вэ? Энэ бол гуурсан хоолой, цистернүүдийн систем бөгөөд тэдгээрийн хана нь мембранаар бүрддэг. Тэд цитоплазмыг бүхэлд нь нэвчүүлдэг. Бодисууд ER сувгаар эсийн янз бүрийн хэсэгт шилждэг.

Гөлгөр, барзгар EPS байдаг. Гөлгөр ER-ийн гадаргуу дээр нүүрс ус, липидүүд ферментийн оролцоотойгоор нийлэгждэг. ER-ийн барзгар байдлыг түүн дээр байрлах жижиг дугуй биетүүд өгдөг. рибосомууд(1-р зургийг үз), уургийн нийлэгжилтэнд оролцдог.

Органик бодисын нийлэгжилт нь мөн тохиолддог пластидууд, зөвхөн ургамлын эсэд байдаг.

Цагаан будаа. 4. Митохондрийн бүтцийн схем.
1.- гадна мембран; 2.- дотоод мембран; 3.- дотоод мембраны атираа - cristae.

Цагаан будаа. 5. Барзгар EPS-ийн бүтцийн схем.

Цагаан будаа. 6. Хлоропластын бүтцийн диаграмм.
1.- гадна мембран; 2.- дотоод мембран; 3.- хлоропластын дотоод агууламж; 4.- дотоод мембраны атираа, "овоолгуудад" цуглуулж, мөхлөг үүсгэдэг.

Өнгөгүй пластидуудад - лейкопластууд(Грек хэлнээс лейкоз- цагаан ба пластос- үүсгэсэн) цардуул хуримтлагддаг. Төмсний булцуу нь лейкопластаар маш баялаг. Шар, улбар шар, улаан өнгийг жимс, цэцэгт өгдөг. хромопластууд(Грек хэлнээс хром- өнгө ба пластос). Тэд фотосинтезд оролцдог пигментүүдийг нэгтгэдэг. каротиноидууд. Ургамлын амьдралд энэ нь ялангуяа чухал юм хлоропласт(Грек хэлнээс хлор- ногоон өнгөтэй ба пластос) - ногоон пластидууд. Зураг 6-д хлоропластууд нь гадна болон дотор гэсэн хоёр мембранаар бүрхэгдсэн болохыг харж байна. Дотоод мембран нь атираа үүсгэдэг; Атирааны хооронд бөмбөлгүүд бөөгнөрсөн байдаг - үр тариа. Грана нь фотосинтезд оролцдог хлорофилл молекулуудыг агуулдаг. Хлоропласт бүр нь даамын самбарт байрлуулсан 50 орчим ширхэгтэй байдаг. Энэхүү зохицуулалт нь нүүр бүрийг хамгийн их гэрэлтүүлэх боломжийг олгодог.

Цитоплазмд уураг, өөх тос, нүүрс ус нь үр тариа, талст, дусал хэлбэрээр хуримтлагддаг. Эдгээр оруулах- эсэд шаардлагатай шим тэжээлийг нөөцлөх.

Ургамлын эсэд зарим нөөц шим тэжээл, түүнчлэн задралын бүтээгдэхүүн нь вакуолуудын эсийн шүүсэнд хуримтлагддаг (1-р зургийг үз). Тэд ургамлын эсийн эзлэхүүний 90 хүртэлх хувийг эзэлдэг. Амьтны эсүүд эзэлхүүнийхээ 5% -иас илүүгүй түр зуурын вакуолуудтай байдаг.

Цагаан будаа. 7. Голги цогцолборын бүтцийн схем.

Зураг 7-д та мембранаар хүрээлэгдсэн хөндийн системийг харж байна. Энэ Голги цогцолбор, эсэд янз бүрийн функцийг гүйцэтгэдэг: бодисыг хуримтлуулах, тээвэрлэх, эсээс зайлуулах, лизосом, эсийн мембран үүсэхэд оролцдог. Жишээлбэл, целлюлозын молекулууд нь Гольджи цогцолборын хөндийд ордог бөгөөд энэ нь цэврүүтүүдийг ашиглан эсийн гадаргуу руу шилжиж, эсийн мембранд ордог.

Ихэнх эсүүд хуваагдах замаар үрждэг. Энэ үйл явцад оролцох эсийн төв. Энэ нь нягт цитоплазмаар хүрээлэгдсэн хоёр центриолоос бүрдэнэ (1-р зургийг үз). Хуваалтын эхэн үед центриолууд эсийн туйл руу шилждэг. Тэднээс уургийн утаснууд гарч ирдэг бөгөөд энэ нь хромосомтой холбогдож, хоёр охин эсийн хооронд жигд тархалтыг баталгаажуулдаг.

Бүх эсийн органеллууд хоорондоо нягт холбоотой байдаг. Жишээлбэл, уургийн молекулууд рибосомд нийлэгжиж, ER сувгаар дамжин эсийн янз бүрийн хэсэгт дамждаг, уураг нь лизосомд устдаг. Шинээр нийлэгжсэн молекулууд нь эсийн бүтцийг бий болгох, эсвэл цитоплазм болон вакуольд нөөц тэжээл болгон хуримтлагдахад ашиглагддаг.

Эс нь цитоплазмаар дүүрэн байдаг. Цитоплазм нь цөм болон янз бүрийн органеллуудыг агуулдаг: лизосом, митохондри, пластид, вакуоль, ER, эсийн төв, Гольджи цогцолбор. Тэд бүтэц, чиг үүргээрээ ялгаатай. Цитоплазмын бүх органеллууд бие биетэйгээ харилцан үйлчилж, эсийн хэвийн үйл ажиллагааг хангадаг.

Хүснэгт 1. ЭСИЙН БҮТЭЦ

Мөөгөнцөр, ургамал, амьтдын амьдралын үйл ажиллагаа, эсийн хуваагдал дахь хамгийн чухал үүрэг нь цөм, түүний дотор байрлах хромосомд хамаардаг. Эдгээр организмын ихэнх эсүүд нэг цөмтэй байдаг ч булчингийн эс гэх мэт олон цөмт эсүүд байдаг. Цөм нь цитоплазмд байрладаг бөгөөд дугуй эсвэл зууван хэлбэртэй байдаг. Энэ нь хоёр мембранаас бүрдсэн бүрхүүлээр хучигдсан байдаг. Цөмийн бүрхүүл нь цөм ба цитоплазмын хооронд бодисын солилцоо явагддаг нүхтэй байдаг. Цөм нь цөм, хромосомууд байрладаг цөмийн шүүсээр дүүрдэг.

Нуклеоли- эдгээр нь цөмд үүссэн рибосомын РНХ болон цитоплазмд нийлэгжсэн уурагуудаас бүрддэг рибосомын "үйлдвэрлэлийн цехүүд" юм.

Цөмийн гол үүрэг нь удамшлын мэдээллийг хадгалах, дамжуулах явдал юм хромосомууд. Организмын төрөл бүр өөрийн гэсэн хромосомтой байдаг: тодорхой тоо, хэлбэр, хэмжээ.

Бэлгийн эсээс бусад биеийн бүх эсийг нэрлэдэг соматик(Грек хэлнээс сома- бие). Нэг зүйлийн организмын эсүүд ижил хромосомын багцыг агуулдаг. Жишээлбэл, хүний ​​биеийн эс бүрт 46 хромосом, жимсний ялаа Drosophila-д 8 хромосом байдаг.

Соматик эсүүд нь дүрмээр бол давхар хромосомтой байдаг. гэж нэрлэдэг диплоидба 2-оор тэмдэглэгдсэн байна n. Тэгэхээр хүн 23 хос хромосомтой, өөрөөр хэлбэл 2 n= 46. Бэлгийн эсүүд нь хромосомын хагасыг агуулдаг. Ганц бие үү, эсвэл гаплоид, иж бүрдэл. Хүн 1-тэй n = 23.

Соматик эсийн бүх хромосомууд нь үр хөврөлийн эсийн хромосомоос ялгаатай нь хосолсон байдаг. Нэг хосыг бүрдүүлдэг хромосомууд нь бие биетэйгээ адилхан байдаг. Хосолсон хромосомууд гэж нэрлэдэг гомолог. Янз бүрийн хосуудад хамаарах, хэлбэр, хэмжээгээрээ ялгаатай хромосомуудыг нэрлэдэг гомолог бус(Зураг 8).

Зарим зүйлд хромосомын тоо ижил байж болно. Жишээлбэл, улаан хошоонгор, вандуй нь 2 байна n= 14. Гэсэн хэдий ч тэдгээрийн хромосомууд нь ДНХ молекулуудын хэлбэр, хэмжээ, нуклеотидын найрлагаар ялгаатай байдаг.

Цагаан будаа. 8. Дрозофила эсийн хромосомын багц.

Цагаан будаа. 9. Хромосомын бүтэц.

Удамшлын мэдээллийг дамжуулахад хромосомын үүргийг ойлгохын тулд тэдгээрийн бүтэц, химийн найрлагатай танилцах шаардлагатай.

Хуваагддаггүй эсийн хромосомууд нь урт нимгэн утас шиг харагддаг. Эс хуваагдахаас өмнө хромосом бүр нь хоёр ижил хэлхээнээс тогтдог. хроматид, бүсэлхийн бүсэлхийн хооронд холбогдсон байдаг - (Зураг 9).

Хромосомууд нь ДНХ ба уурагуудаас бүрддэг. ДНХ-ийн нуклеотидын найрлага нь төрөл зүйлээс хамаарч өөр өөр байдаг тул хромосомын найрлага нь төрөл зүйл бүрт өвөрмөц байдаг.

Бактерийн эсээс бусад эс бүр цөм, хромосом байрладаг цөмтэй байдаг. Төрөл бүр нь тодорхой хромосомын багцаар тодорхойлогддог: тоо, хэлбэр, хэмжээ. Ихэнх организмын соматик эсүүдэд хромосомын багц нь диплоид, бэлгийн эсүүдэд гаплоид байдаг. Хосолсон хромосомыг гомолог гэж нэрлэдэг. Хромосомууд нь ДНХ ба уурагуудаас бүрддэг. ДНХ-ийн молекулууд нь удамшлын мэдээллийг эсээс эс, организмаас организмд хадгалах, дамжуулахыг баталгаажуулдаг.

Эдгээр сэдвүүдийг судалсны дараа та дараахь зүйлийг хийх чадвартай байх ёстой.

1. Ямар тохиолдолд гэрлийн микроскоп (бүтэц) эсвэл дамжуулагч электрон микроскоп хэрэглэхийг тайлбарла.
2. Эсийн мембраны бүтцийг тодорхойлж, мембраны бүтэц, эс ​​ба хүрээлэн буй орчны хооронд бодис солилцох чадвар хоорондын хамаарлыг тайлбарлана уу.
3. Процессуудыг тодорхойлно уу: тархалт, хөнгөвчлөх тархалт, идэвхтэй тээвэрлэлт, эндоцитоз, экзоцитоз, осмос. Эдгээр процессуудын ялгааг заана уу.
4. Бүтцийн үүргийг нэрлэж, тэдгээрийн аль эс (ургамал, амьтан эсвэл прокариот) байрлаж байгааг заана уу: цөм, цөмийн мембран, нуклеоплазм, хромосом, плазмын мембран, рибосом, митохондри, эсийн хана, хлоропласт, вакуоль, лизосом, гөлгөр эндоплазмын тор. (агран) ба барзгар (мөхлөгт), эсийн төв, Голги аппарат, цилиум, туг, мезосома, пили эсвэл фимбриа.
5. Ургамлын эсийг амьтны эсээс ялгаж болох дор хаяж гурван шинж тэмдгийг нэрлэ.
6. Прокариот ба эукариот эсийн хамгийн чухал ялгааг жагсаа.

Иванова Т.В., Калинова Г.С., Мягкова А.Н. "Ерөнхий биологи". Москва, "Гэгээрэл", 2000 он

• Сэдэв 1. "плазмын мембран." §1, §8 хуудас 5;20
• Сэдэв 2. "Тор." §8-10 хуудас 20-30
• Сэдэв 3. "Прокариот эс. Вирус." §11 хуудас 31-34

Бүх амьд организмыг эсийн бүтцээс хамааран гурван бүлэгт хуваадаг (1-р зургийг үз).

1. Прокариотууд (цөмийн бус)

2. Эукариотууд (цөмийн)

3. Вирус (эсийн бус)

Цагаан будаа. 1. Амьд организм

Энэ хичээлээр бид ургамал, мөөгөнцөр, амьтан зэрэг эукариот организмын эсийн бүтцийг судалж эхэлнэ. Тэдний эсүүд нь прокариотуудын эсүүдтэй харьцуулахад хамгийн том бөгөөд бүтэц нь илүү төвөгтэй байдаг.

Мэдэгдэж байгаагаар эсүүд бие даасан үйл ажиллагаа явуулах чадвартай байдаг. Тэд хүрээлэн буй орчинтой бодис, энерги солилцож, өсөж, үржиж чаддаг тул эсийн дотоод бүтэц нь маш нарийн төвөгтэй бөгөөд юуны түрүүнд эс олон эсийн организмд гүйцэтгэдэг функцээс хамаардаг.

Бүх эсийг бүтээх зарчим ижил байна. Эукариот эс бүрт дараахь үндсэн хэсгүүдийг ялгаж болно (2-р зургийг үз).

1. Эсийн агуулгыг гадаад орчноос тусгаарладаг гаднах мембран.

2. Органеллуудтай цитоплазм.

Цагаан будаа. 2. Эукариот эсийн үндсэн хэсгүүд

"Мембран" гэсэн нэр томъёог зуу орчим жилийн өмнө эсийн хил хязгаарыг хэлэхийг санал болгосон боловч электрон микроскопийн тусламжтайгаар эсийн мембран нь эсийн бүтцийн элементүүдийн нэг хэсэг болох нь тодорхой болсон.

1959 онд Ж.Д.Робертсон анхан шатны мембраны бүтцийн тухай таамаглал дэвшүүлсэн бөгөөд үүний дагуу амьтан, ургамлын эсийн мембраныг ижил төрлийн дагуу бүтээдэг.

1972 онд Сингер, Николсон нар үүнийг санал болгосон нь одоо нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдөж байна. Энэ загварын дагуу аливаа мембраны үндэс нь фосфолипидын хоёр давхарга юм.

Фосфолипид (фосфатын бүлэг агуулсан нэгдлүүд) нь туйлын толгой ба хоёр туйлшгүй сүүлээс бүрдсэн молекулуудтай байдаг (Зураг 3-ыг үз).

Цагаан будаа. 3. Фосфолипид

Фосфолипидын давхар давхаргад гидрофобын тосны хүчлийн үлдэгдэл дотогшоо, гидрофилик толгойнууд, түүний дотор фосфорын хүчлийн үлдэгдэл нь гадагшаа (4-р зургийг үз).

Цагаан будаа. 4. Фосфолипидын хос давхарга

Фосфолипидын давхар давхарга нь липидүүд байр сууриа өөрчилдөг динамик бүтэцтэй байдаг.

Давхар липидийн давхарга нь мембраны хамгаалалтын функцийг хангаж, эсийн агуулгыг тархахаас сэргийлж, хорт бодисыг эсэд нэвтрүүлэхээс сэргийлдэг.

Эс болон хүрээлэн буй орчны хоорондох хилийн мембран байгаа нь электрон микроскоп гарч ирэхээс өмнө мэдэгдэж байсан. Физик химичүүд плазмын мембран байдаг гэдгийг үгүйсгэж, амьд коллоид агууламж ба хүрээлэн буй орчны хооронд интерфэйс байдаг гэж үздэг байсан ч Пфеффер (Германы ургамал судлаач, ургамлын физиологич) 1890 онд үүнийг баталжээ.

Өнгөрсөн зууны эхээр Овертон (Их Британийн физиологич, биологич) олон бодисыг цусны улаан эсэд нэвтрүүлэх хурд нь липид дэх уусах чадвартай шууд пропорциональ болохыг олж мэдсэн. Үүнтэй холбогдуулан эрдэмтэн мембран нь их хэмжээний липид, бодис агуулдаг бөгөөд түүгээр уусч, түүгээр дамжин өнгөрч, мембраны нөгөө талд дуусдаг.

1925 онд Гортер, Грендел (Америкийн биологичид) цусны улаан эсийн эсийн мембранаас липидийг тусгаарласан. Тэд үүссэн липидийг нэг молекул зузаантай усны гадаргуу дээр тараажээ. Липидийн давхарга эзэлдэг гадаргуугийн талбай нь цусны улаан эсийн талбайгаас хоёр дахин их байна. Иймээс эдгээр эрдэмтэд эсийн мембран нь нэг биш, хоёр давхар липидээс тогтдог гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн байна.

1935 онд Доусон, Даниелли (Англи биологичид) эсийн мембран дахь липидийн бимолекул давхарга нь уургийн молекулын хоёр давхаргын хооронд хавчуулагдсан байдаг (5-р зургийг үз).

Цагаан будаа. 5. Доусон, Даниэли нарын санал болгосон мембран загвар

Электрон микроскоп гарч ирснээр мембраны бүтэцтэй танилцах боломж нээгдэж, улмаар амьтан, ургамлын эсийн мембран нь гурван давхаргат бүтэцтэй төстэй болохыг олж мэдсэн (6-р зургийг үз).

Цагаан будаа. 6. Микроскопоор эсийн мембран

1959 онд биологич Ж.Д.Робертсон тухайн үед байгаа өгөгдлүүдийг нэгтгэн "элементар мембран"-ын бүтцийн тухай таамаглал дэвшүүлж, бүх биологийн мембранд нийтлэг бүтцийг дэвшүүлжээ.

Робертсоны "элементар мембран" бүтцийн талаархи үзэл баримтлалууд

1. Бүх мембран нь ойролцоогоор 7.5 нм зузаантай.

2. Электрон микроскопоор тэдгээр нь бүгд гурван давхаргатай харагддаг.

3. Мембраны гурван давхаргат дүр төрх нь Доусон ба Даниэли нарын загварт заасан уураг ба туйлын липидийн яг зохицуулалтын үр дүн юм - төв липидийн давхар давхарга нь уургийн хоёр давхаргын хооронд хавчуулагдсан байдаг.

"Элементар мембран" -ын бүтцийн талаархи энэхүү таамаглал нь янз бүрийн өөрчлөлтөд орсон бөгөөд 1972 онд үүнийг дэвшүүлсэн. шингэн мозайк мембран загвар(7-р зургийг үз), үүнийг одоо нийтээр хүлээн зөвшөөрсөн.

Цагаан будаа. 7. Шингэн-мозайк мембраны загвар

Уургийн молекулууд нь мембраны липидийн давхар давхаргад дүрж, хөдөлгөөнт мозайк үүсгэдэг; Мембран дахь байрлал, липидийн давхар давхаргатай харилцан үйлчлэх аргаас хамааран уурагуудыг дараахь байдлаар хувааж болно.

- өнгөц (эсвэл захын)липидийн давхаргын гидрофилик гадаргуутай холбоотой мембраны уураг;

- салшгүй хэсэг (мембран)хос давхаргын гидрофобик бүсэд шингэсэн уургууд.

Интеграл уургууд нь давхар давхаргын гидрофобик бүсэд шингэсэн байдлаараа ялгаатай байдаг. Тэд бүрэн живж болно ( интеграл) эсвэл хэсэгчлэн живсэн ( хагас интеграл), мөн мембранаар дамжин нэвтэрч болно ( трансмембран).

Мембран уургуудыг үйл ажиллагааны дагуу хоёр бүлэгт хувааж болно.

- бүтцийнуураг. Тэд эсийн мембраны нэг хэсэг бөгөөд тэдгээрийн бүтцийг хадгалахад оролцдог.

- динамикуураг. Тэд мембран дээр байрладаг бөгөөд үүн дээр тохиолддог үйл явцад оролцдог.

Динамик уургийн гурван ангилал байдаг.

1. Хүлээн авагч. Эдгээр уургийн тусламжтайгаар эс нь гадаргуу дээрх янз бүрийн нөлөөллийг мэдэрдэг. Өөрөөр хэлбэл тэдгээр нь мембраны гадна талд гормон, нейротрансмиттер, хорт бодис зэрэг нэгдлүүдийг тусгайлан холбодог бөгөөд энэ нь эс эсвэл мембран доторх янз бүрийн процессыг өөрчлөх дохио болдог.

2. Тээвэрлэлт. Эдгээр уургууд нь мембранаар тодорхой бодисыг зөөвөрлөхөөс гадна янз бүрийн ионуудыг эс дотор болон гадагшлуулах суваг үүсгэдэг.

3. Ферментийн. Эдгээр нь мембранд байрладаг ферментийн уураг бөгөөд янз бүрийн химийн процесст оролцдог.

Мембранаар бодисыг тээвэрлэх

Липидийн давхар давхарга нь олон бодисыг нэвчүүлдэггүй тул бодисыг мембранаар зөөвөрлөхөд их хэмжээний энерги шаардагдах бөгөөд янз бүрийн бүтэц үүсэх шаардлагатай.

Идэвхгүй, идэвхтэй гэсэн хоёр төрлийн тээвэрлэлт байдаг.

Идэвхгүй тээвэрлэлт

Идэвхгүй тээвэрлэлт нь концентрацийн градиент дагуу молекулуудыг шилжүүлэх явдал юм. Өөрөөр хэлбэл, энэ нь зөвхөн мембраны эсрэг талд шилжүүлсэн бодисын концентрацийн зөрүүгээр тодорхойлогддог бөгөөд эрчим хүчний зарцуулалтгүйгээр хийгддэг.

Идэвхгүй тээврийн хоёр төрөл байдаг.

- энгийн тархалт(8-р зургийг үз), энэ нь мембраны уургийн оролцоогүйгээр үүсдэг. Энгийн тархалтын механизм нь хий (хүчилтөрөгч ба нүүрстөрөгчийн давхар исэл), ус болон зарим энгийн органик ионуудын мембран дамжуулалтыг гүйцэтгэдэг. Энгийн тархалт нь бага хурдтай байдаг.

Цагаан будаа. 8. Энгийн тархалт

- тархалтыг хөнгөвчилсөн(9-р зургийг үз) нь тээвэрлэгч уургийн оролцоотойгоор явагддагаараа энгийн нэгээс ялгаатай. Энэ процесс нь өвөрмөц бөгөөд энгийн тархалтаас илүү өндөр хурдтай явагддаг.

Цагаан будаа. 9. Хөнгөвчлөх тархалт

Мембраны тээвэрлэлтийн хоёр төрлийн уураг байдаг: тээвэрлэгч уураг (транслоказ) ба суваг үүсгэгч уураг. Тээврийн уураг нь тодорхой бодисыг холбож, тэдгээрийн концентрацийн градиентийн дагуу мембранаар дамжуулдаг тул энгийн тархалтын нэгэн адил энэ үйл явц нь ATP энерги зарцуулах шаардлагагүй юм.

Хоолны хэсгүүд нь мембранаар дамжин өнгөрч чадахгүй, эсэд эндоцитозоор ордог (10-р зургийг үз). Эндоцитозын үед сийвэнгийн мембран нь нэвчдэс, төсөөлөл үүсгэж, хатуу хүнсний хэсгүүдийг барьж авдаг. Хоолны болюсын эргэн тойронд вакуоль (эсвэл весикул) үүсч, дараа нь плазмын мембранаас салж, вакуоль дахь хатуу тоосонцор нь эсийн дотор төгсдөг.

Цагаан будаа. 10. Эндоцитоз

Эндоцитозын хоёр төрөл байдаг.

1. Фагоцитоз- хатуу хэсгүүдийн шингээлт. Фагоцитозыг явуулдаг тусгай эсүүд гэж нэрлэгддэг фагоцитууд.

2. Пиноцитоз- шингэн материалыг шингээх (уусмал, коллоид уусмал, суспенз).

Экзоцитоз(11-р зургийг үз) нь эндоцитозын урвуу үйл явц юм. Гормон зэрэг эсэд нийлэгжсэн бодисууд нь эсийн мембранд багтах мембраны цэврүүт савлаж, дотор нь шингэж, эсээс цэврүүний агуулгыг гадагшлуулдаг. Үүнтэй адилаар эс нь хэрэгцээгүй хаягдал бүтээгдэхүүнээс салж чадна.

Цагаан будаа. 11. Экзоцитоз

Идэвхтэй тээвэрлэлт

Хялбар тархалтаас ялгаатай нь идэвхтэй тээвэрлэлт нь бодисын концентрацийн градиентийн эсрэг хөдөлгөөн юм. Энэ тохиолдолд бодис бага концентрацитай газраас өндөр агууламжтай газар руу шилждэг. Энэ хөдөлгөөн нь хэвийн тархалтын эсрэг чиглэлд явагддаг тул эс үйл явцад энерги зарцуулах ёстой.

Идэвхтэй тээврийн жишээнүүдийн дотроос хамгийн сайн судлагдсан нь натри-калийн шахуурга юм. Энэ шахуурга нь ATP-ийн энергийг ашиглан натрийн ионыг эсээс гаргаж, калийн ионыг эс рүү шахдаг.

1. Бүтцийн (эсийн мембран нь эсийг хүрээлэн буй орчноос тусгаарладаг).

2. Тээвэрлэлт (бодисууд нь эсийн мембранаар дамждаг бөгөөд эсийн мембран нь маш сонгомол шүүлтүүр юм).

3. Хүлээн авагч (мембрангийн гадаргуу дээр байрлах рецепторууд нь гадны нөлөөллийг мэдэрч, энэ мэдээллийг эсийн дотор дамжуулж, хүрээлэн буй орчны өөрчлөлтөд хурдан хариу үйлдэл үзүүлэх боломжийг олгодог).

Дээрхээс гадна мембран нь бодисын солилцоо, энерги хувиргах функцийг гүйцэтгэдэг.

Бодисын солилцооны үйл ажиллагаа

Биологийн мембранууд нь эсийн доторх бодисын солилцооны үйл явцад шууд болон шууд бусаар оролцдог, учир нь ихэнх ферментүүд мембрантай холбоотой байдаг.

Мембран дахь ферментийн липидийн орчин нь тэдгээрийн ажиллах тодорхой нөхцлийг бүрдүүлж, мембраны уургийн үйл ажиллагаанд хязгаарлалт тавьж, улмаар бодисын солилцооны үйл явцад зохицуулалтын нөлөө үзүүлдэг.

Эрчим хүч хувиргах функц

Олон биомембрануудын хамгийн чухал үүрэг бол энергийн нэг хэлбэрийг нөгөөд хувиргах явдал юм.

Эрчим хүч хувиргах мембранд митохондрийн дотоод мембранууд ба хлоропластын тилакоидууд орно (12-р зургийг үз).

Цагаан будаа. 12. Митохондри ба хлоропласт

Ном зүй

1. Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. Ерөнхий биологи 10-11 анги тоодог, 2005 он.
2. Биологи. 10-р анги. Ерөнхий биологи. Үндсэн түвшин / P.V. Ижевский, О.А. Корнилова, Т.Е. Лощилина болон бусад - 2-р хэвлэл, шинэчилсэн. - Вентана-Граф, 2010. - 224 х.
3. Беляев Д.К. Биологи 10-11 анги. Ерөнхий биологи. Үндсэн түвшин. - 11-р хэвлэл, хэвшмэл ойлголт. - М.: Боловсрол, 2012. - 304 х.
4. Агафонова И.Б., Захарова Е.Т., Сивоглазов В.И. Биологи 10-11 анги. Ерөнхий биологи. Үндсэн түвшин. - 6-р хэвлэл, нэмэх. - тоодог, 2010. - 384 х.

1. Ayzdorov.ru ().
2. Youtube.com().
3. Doctor-v.ru ().
4. Animals-world.ru ().

Гэрийн даалгавар

1. Эсийн мембран ямар бүтэцтэй вэ?
2. Липидүүд ямар шинж чанараараа мембран үүсгэх чадвартай байдаг вэ?
3. Уургууд нь ямар үүрэг гүйцэтгэдэг тул бодисыг мембранаар дамжуулахад оролцдог вэ?
4. Плазмын мембраны үүргийг жагсаа.
5. Мембранаар дамжих идэвхгүй тээвэрлэлт хэрхэн явагддаг вэ?
6. Мембранаар идэвхтэй тээвэрлэлт хэрхэн явагддаг вэ?
7. Натри-калийн насос ямар үүрэгтэй вэ?
8. Фагоцитоз, пиноцитоз гэж юу вэ?

Эс- энэ нь зөвхөн шингэн, фермент болон бусад бодисууд төдийгүй эсийн доторх органелл гэж нэрлэгддэг өндөр зохион байгуулалттай бүтэц юм. Эсийн эрхтэнүүд нь түүний химийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс багагүй чухал юм. Тиймээс митохондри зэрэг эрхтэн байхгүй үед шим тэжээлээс гаргаж авсан энергийн нийлүүлэлт тэр даруй 95% -иар буурна.

Эсийн ихэнх эрхтэнүүд бүрхэгдсэн байдаг мембрануудголчлон липид, уурагаас бүрддэг. Эсийн мембран, эндоплазмын торлог бүрхэвч, митохондри, лизосом, Гольджи аппаратууд байдаг.

Липидүүдусанд уусдаггүй тул ус, усанд уусдаг бодисыг нэг тасалгаанаас нөгөөд шилжүүлэхээс сэргийлж эсэд саад үүсгэдэг. Уургийн молекулууд нь нүх гэж нэрлэгддэг тусгай бүтцээр дамжуулан мембраныг янз бүрийн бодисыг нэвтрүүлэх чадвартай болгодог. Бусад олон мембраны уураг нь олон тооны химийн урвалыг хурдасгадаг ферментүүд бөгөөд эдгээрийг дараагийн бүлгүүдэд авч үзэх болно.

Эсийн (эсвэл плазмын) мембраннь ердөө 7.5-10 нм зузаантай нимгэн, уян хатан, уян хатан бүтэц юм. Энэ нь голчлон уураг, липидээс бүрддэг. Түүний бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн ойролцоо харьцаа нь дараах байдалтай байна: уураг - 55%, фосфолипид - 25%, холестерин - 13%, бусад липидүүд - 4%, нүүрс ус - 3%.

Эсийн мембраны липидийн давхаргаус нэвтрэхээс сэргийлнэ. Мембраны үндэс нь липидийн давхар давхарга юм - хоёр нэг давхаргаас бүрдсэн нимгэн липидийн хальс бөгөөд эсийг бүрэн бүрхдэг. Уургууд нь том бөмбөрцөг хэлбэрээр мембран даяар байрладаг.

Липидийн давхар давхаргагол төлөв фосфолипидын молекулуудаас бүрддэг. Ийм молекулын нэг төгсгөл нь гидрофил, i.e. усанд уусдаг (фосфатын бүлэг нь үүн дээр байрладаг), нөгөө нь гидрофобик, өөрөөр хэлбэл. зөвхөн өөхөнд уусдаг (энэ нь өөхний хүчил агуулдаг).

Учир нь молекулын гидрофобик хэсэг фосфолипидусыг няцаах боловч ижил молекулуудын ижил төстэй хэсгүүдэд татагддаг, фосфолипидууд нь зурагт үзүүлсэн шиг мембраны зузаанаар бие биедээ наалддаг байгалийн шинж чанартай байдаг. 2-3. Фосфатын бүлэгтэй гидрофил хэсэг нь мембраны хоёр гадаргууг үүсгэдэг: гаднах нь эсийн гаднах шингэнтэй харьцдаг, дотор нь эсийн доторх шингэнтэй харьцдаг.

Липидийн давхаргын дунд хэсэгглюкоз ба мочевины ион ба усан уусмалд үл нэвтрэх. Хүчилтөрөгч, нүүрстөрөгчийн давхар исэл, архи зэрэг өөхөнд уусдаг бодисууд нь эсрэгээрээ мембраны энэ хэсэгт амархан нэвтэрдэг.

Молекулуудмембраны нэг хэсэг болох холестерол нь мөн чанараараа липидэд хамаардаг, учир нь тэдгээрийн стероид бүлэг нь өөхөнд маш сайн уусдаг. Эдгээр молекулууд нь липидийн давхар давхаргад ууссан мэт санагддаг. Тэдний гол зорилго нь биеийн шингэний усанд уусдаг бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн мембраны нэвчилтийг (эсвэл ус үл нэвтрэх) зохицуулах явдал юм. Үүнээс гадна холестерол нь мембраны зуурамтгай чанарыг гол зохицуулагч юм.

Эсийн мембраны уураг. Зураг дээр бөмбөрцөг хэлбэртэй хэсгүүд нь липидийн давхар давхаргад харагдаж байна - эдгээр нь мембраны уураг бөгөөд ихэнх нь гликопротейн юм. Хоёр төрлийн мембран уураг байдаг: (1) интеграл, мембранаар дамжин нэвтэрдэг; (2) захын, зөвхөн нэг гадаргуугаас дээш цухуйж, нөгөөд нь хүрэхгүй.

Олон тооны салшгүй уурагус ба усанд уусдаг бодисууд, ялангуяа ионууд эсийн доторх болон гаднах шингэн рүү тархах суваг (эсвэл нүх) үүсгэдэг. Сувгуудын сонгомол байдлаас шалтгаалан зарим бодисууд бусдаас илүү сайн тархдаг.

Бусад салшгүй уураглипидийн давхар давхарга нь нэвчдэггүй бодисыг зөөвөрлөх уургийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Заримдаа тээвэрлэгч уураг тархалтын эсрэг чиглэлд үйлчилдэг ийм тээвэрлэлтийг идэвхтэй тээвэрлэлт гэж нэрлэдэг. Зарим нэгдмэл уураг нь фермент юм.

Интеграл мембран уурагУсанд уусдаг бодис, түүний дотор пептидийн гормоны рецептор болж чаддаг, учир нь мембран нь тэдгээрийг нэвчдэггүй. Рецепторын уургийн тодорхой лигандтай харилцан үйлчлэлцэх нь уургийн молекул дахь конформацийн өөрчлөлтөд хүргэдэг бөгөөд энэ нь уургийн молекулын эсийн доторх сегментийн ферментийн идэвхийг идэвхжүүлдэг эсвэл рецептороос эс рүү дохио дамжуулдаг. хоёр дахь элч. Тиймээс эсийн мембранд шингэсэн нэгдмэл уураг нь түүнийг гадаад орчны талаарх мэдээллийг эсэд дамжуулах үйл явцад оролцуулдаг.

Захын мембраны уургийн молекулуудихэвчлэн нэгдмэл уурагтай холбоотой байдаг. Ихэнх захын уургууд нь фермент эсвэл мембраны нүхээр дамжуулан бодисыг зөөвөрлөх үүргийг гүйцэтгэдэг.