Membranat biologjike.
Termi "membranë" (latinisht membrana - lëkurë, film) filloi të përdoret më shumë se 100 vjet më parë për të përcaktuar një kufi qelizor që shërben, nga njëra anë, si një pengesë midis përmbajtjes së qelizës dhe mjedisit të jashtëm, dhe nga ana tjetër, si një ndarje gjysmë e përshkueshme përmes së cilës mund të kalojë uji dhe disa substanca. Sidoqoftë, funksionet e membranës nuk kufizohen vetëm në këtë, meqenëse membranat biologjike përbëjnë bazën e organizimit strukturor të qelizës.
Struktura e membranës. Sipas këtij modeli, membrana kryesore është një shtresë e dyfishtë lipidike në të cilën bishtat hidrofobikë të molekulave janë të kthyera nga brenda dhe kokat hidrofile të kthyera nga jashtë. Lipidet përfaqësohen nga fosfolipide - derivate të glicerinës ose sfingosinës. Proteinat janë të lidhura me shtresën lipidike. Proteinat integrale (transmembranore) depërtojnë në membranë përmes dhe lidhen fort me të; ato periferike nuk depërtojnë dhe janë më pak të lidhura fort me membranën. Funksionet e proteinave të membranës: ruajtja e strukturës së membranës, marrja dhe konvertimi i sinjaleve nga mjedisi. mjedisi, transporti i substancave të caktuara, katalizimi i reaksioneve që ndodhin në membrana. Trashësia e membranës varion nga 6 deri në 10 nm.
Karakteristikat e membranës:
1. Fluiditeti. Membrana nuk është një strukturë e ngurtë; shumica e proteinave dhe lipideve të saj mund të lëvizin në rrafshin e membranës.
2. Asimetria. Përbërja e shtresave të jashtme dhe të brendshme të proteinave dhe lipideve është e ndryshme. Përveç kësaj, membranat plazmatike të qelizave shtazore kanë një shtresë glikoproteinash nga jashtë (glikokaliks, i cili kryen funksione sinjalizuese dhe receptore, dhe është gjithashtu i rëndësishëm për bashkimin e qelizave në inde).
3. Polariteti. Ana e jashtme e membranës mbart një ngarkesë pozitive, ndërsa ana e brendshme mbart një ngarkesë negative.
4. Përshkueshmëria selektive. Membranat e qelizave të gjalla, përveç ujit, lejojnë të kalojnë vetëm disa molekula dhe jone të substancave të tretura (Përdorimi i termit "gjysmë-përshkueshmëri" në lidhje me membranat qelizore nuk është plotësisht i saktë, pasi ky koncept nënkupton që. membrana lejon që vetëm molekulat e tretësit të kalojnë, duke mbajtur të gjitha molekulat dhe jonet e substancave të tretura.)
Membrana e jashtme qelizore (plazmalema) është një film ultramikroskopik me trashësi 7,5 nm, i përbërë nga proteina, fosfolipide dhe ujë. Një film elastik që laget mirë nga uji dhe rikthen shpejt integritetin e tij pas dëmtimit. Ka një strukturë universale, tipike për të gjitha membranat biologjike. Pozicioni kufitar i kësaj membrane, pjesëmarrja e saj në proceset e përshkueshmërisë selektive, pinocitozës, fagocitozës, ekskretimit të produkteve ekskretuese dhe sintezës, në ndërveprim me qelizat fqinje dhe mbrojtja e qelizës nga dëmtimet e bën jashtëzakonisht të rëndësishëm rolin e saj. Qelizat e kafshëve jashtë membranës ndonjëherë mbulohen me një shtresë të hollë të përbërë nga polisaharide dhe proteina - glikokaliksi. Në qelizat bimore, jashtë membranës qelizore ka një mur të fortë qelizor që krijon mbështetje të jashtme dhe ruan formën e qelizës. Ai përbëhet nga fibra (celulozë), një polisaharid i patretshëm në ujë.
Qelizë- një njësi strukturore dhe funksionale vetë-rregulluese e indeve dhe organeve. Teoria qelizore e strukturës së organeve dhe indeve u zhvillua nga Schleiden dhe Schwann në 1839. Më pas, me ndihmën e mikroskopisë elektronike dhe ultracentrifugimit, u bë e mundur të sqarohej struktura e të gjitha organeleve kryesore të qelizave shtazore dhe bimore (Fig. 1).
Oriz. 1. Skema e strukturës së një qelize shtazore
Pjesët kryesore të një qelize janë citoplazma dhe bërthama. Çdo qelizë është e rrethuar nga një membranë shumë e hollë që kufizon përmbajtjen e saj.
Membrana qelizore quhet plazma membrana dhe karakterizohet nga përshkueshmëria selektive. Kjo veti lejon që lëndët ushqyese dhe elementët kimikë të nevojshëm të depërtojnë në qelizë dhe produktet e tepërta të largohen prej saj. Membrana plazmatike përbëhet nga dy shtresa të molekulave lipide që përmbajnë proteina specifike. Lipidet kryesore të membranës janë fosfolipidet. Ato përmbajnë fosfor, një kokë polare dhe dy bishta jopolare të acideve yndyrore me zinxhir të gjatë. Lipidet e membranës përfshijnë kolesterolin dhe esteret e kolesterolit. Në përputhje me modelin e strukturës së mozaikut të lëngshëm, membranat përmbajnë përfshirje të molekulave të proteinave dhe lipideve që mund të përzihen në lidhje me shtresën e dyfishtë. Çdo lloj membrane e çdo qelize shtazore ka përbërjen e vet të lipideve relativisht konstante.
Proteinat e membranës sipas strukturës ndahen në dy lloje: integrale dhe periferike. Proteinat periferike mund të hiqen nga membrana pa e shkatërruar atë. Ekzistojnë katër lloje të proteinave të membranës: proteinat transportuese, enzimat, receptorët dhe proteinat strukturore. Disa proteina të membranës kanë aktivitet enzimatik, të tjera lidhin disa substanca dhe lehtësojnë transportin e tyre në qelizë. Proteinat sigurojnë disa rrugë për lëvizjen e substancave nëpër membrana: ato formojnë pore të mëdha të përbëra nga disa nënnjësi proteinash që lejojnë molekulat e ujit dhe jonet të lëvizin midis qelizave; formojnë kanale jonike të specializuara për lëvizjen e disa llojeve të joneve nëpër membranë në kushte të caktuara. Proteinat strukturore lidhen me shtresën e brendshme lipidike dhe sigurojnë citoskeletin e qelizës. Citoskeleti siguron forcë mekanike në membranën qelizore. Në membranat e ndryshme, proteinat përbëjnë nga 20 deri në 80% të masës. Proteinat e membranës mund të lëvizin lirshëm në rrafshin anësor.
Membrana gjithashtu përmban karbohidrate që mund të lidhen në mënyrë kovalente me lipide ose proteina. Ekzistojnë tre lloje të karbohidrateve të membranës: glikolipide (gangliozide), glikoproteina dhe proteoglikane. Shumica e lipideve të membranës janë në gjendje të lëngshme dhe kanë një rrjedhshmëri të caktuar, d.m.th. aftësia për të lëvizur nga një zonë në tjetrën. Në anën e jashtme të membranës ka vende receptore që lidhin hormone të ndryshme. Zona të tjera specifike të membranës nuk mund të njohin dhe lidhin disa proteina dhe komponime të ndryshme biologjikisht aktive që janë të huaja për këto qeliza.
Hapësira e brendshme e qelizës është e mbushur me citoplazmë, në të cilën ndodhin shumica e reaksioneve të metabolizmit qelizor të katalizuara nga enzimat. Citoplazma përbëhet nga dy shtresa: ajo e brendshme, e quajtur endoplazmë, dhe ajo periferike, ektoplazma, e cila ka një viskozitet të lartë dhe nuk ka granula. Citoplazma përmban të gjithë përbërësit e një qelize ose organele. Më të rëndësishmet nga organelet qelizore janë rrjeti endoplazmatik, ribozomet, mitokondritë, aparati Golgi, lizozomet, mikrofilamentet dhe mikrotubulat, peroksizomet.
Retikulumin endoplazmatikështë një sistem kanalesh dhe zgavrash të ndërlidhura që depërtojnë në të gjithë citoplazmën. Siguron transportin e substancave nga mjedisi dhe brenda qelizave. Retikulumi endoplazmatik shërben gjithashtu si një depo për jonet ndërqelizore të Ca 2+ dhe shërben si vendi kryesor i sintezës së lipideve në qelizë.
Ribozomet - grimca sferike mikroskopike me diametër 10-25 nm. Ribozomet janë të vendosura lirisht në citoplazmë ose ngjiten në sipërfaqen e jashtme të membranave të retikulit endoplazmatik dhe membranës bërthamore. Ato ndërveprojnë me ARN-në e dërguar dhe transportuese, dhe në to ndodh sinteza e proteinave. Ata sintetizojnë proteinat që hyjnë në cisterna ose në aparatin Golgi dhe më pas lëshohen jashtë. Ribozomet, të vendosura lirisht në citoplazmë, sintetizojnë proteina për t'u përdorur nga vetë qeliza, dhe ribozomet e lidhur me rrjetin endoplazmatik prodhojnë proteina që ekskretohet nga qeliza. Ribozomet sintetizojnë proteina të ndryshme funksionale: proteinat mbartëse, enzimat, receptorët, proteinat citoskeletore.
Aparat Golgi i formuar nga një sistem tubulash, cisternash dhe vezikulash. Ajo shoqërohet me rrjetin endoplazmatik dhe substancat biologjikisht aktive që hyjnë këtu ruhen në formë të ngjeshur në vezikulat sekretore. Këto të fundit ndahen vazhdimisht nga aparati Golgi, transportohen në membranën qelizore dhe bashkohen me të dhe substancat që përmbajnë vezikulat largohen nga qeliza përmes procesit të ekzocitozës.
Lizozomet - grimca të rrethuara me membranë me përmasa 0,25-0,8 mikron. Ato përmbajnë shumë enzima të përfshira në zbërthimin e proteinave, polisaharideve, yndyrave, acideve nukleike, baktereve dhe qelizave.
Peroksizomet e formuar nga rrjeta endoplazmatike e lëmuar, ngjajnë me lizozomet dhe përmbajnë enzima që katalizojnë dekompozimin e peroksidit të hidrogjenit, i cili zbërthehet nën ndikimin e peroksidazave dhe katalazës.
Mitokondria përmbajnë membrana të jashtme dhe të brendshme dhe janë "stacioni i energjisë" i qelizës. Mitokondritë janë struktura të rrumbullakëta ose të zgjatura me një membranë të dyfishtë. Membrana e brendshme formon palosje që dalin në mitokondri - cristae. Në to ndodh sinteza e ATP, oksidimi i substrateve të ciklit të Krebsit dhe shumë reaksione biokimike. Molekulat ATP të prodhuara në mitokondri shpërndahen në të gjitha pjesët e qelizës. Mitokondria përmban një sasi të vogël të ADN-së, ARN-së dhe ribozomeve dhe me pjesëmarrjen e tyre ndodh rinovimi dhe sinteza e mitokondrive të reja.
Mikrofilamentet Ato janë filamente të holla proteinike të përbëra nga miozina dhe aktina dhe formojnë aparatin kontraktues të qelizës. Mikrofilamentet janë të përfshirë në formimin e palosjeve ose të zgjatjeve të membranës qelizore, si dhe në lëvizjen e strukturave të ndryshme brenda qelizave.
Mikrotubulat formojnë bazën e citoskeletit dhe sigurojnë forcën e tij. Citoskeleti u jep qelizave pamjen dhe formën e tyre karakteristike dhe shërben si vend për ngjitjen e organeleve ndërqelizore dhe trupave të ndryshëm. Në qelizat nervore, tufa mikrotubulash përfshihen në transportin e substancave nga trupi qelizor në skajet e aksoneve. Me pjesëmarrjen e tyre, boshti mitotik funksionon gjatë ndarjes së qelizave. Ata luajnë rolin e elementëve motorikë në villi dhe flagjelës në eukariotët.
Bërthamëështë struktura kryesore e qelizës, merr pjesë në transmetimin e karakteristikave trashëgimore dhe në sintezën e proteinave. Bërthama është e rrethuar nga një membranë bërthamore që përmban shumë pore bërthamore përmes të cilave shkëmbehen substanca të ndryshme midis bërthamës dhe citoplazmës. Brenda saj ka një bërthamë. Është vërtetuar roli i rëndësishëm i bërthamës në sintezën e ARN ribozomale dhe proteinat e histonit. Pjesët e mbetura të bërthamës përmbajnë kromatinë, e përbërë nga ADN, ARN dhe një numër proteinash specifike.
Funksionet e membranës qelizore
Membranat qelizore luajnë një rol vendimtar në rregullimin e metabolizmit ndërqelizor dhe ndërqelizor. Kanë përshkueshmëri selektive. Struktura e tyre specifike u lejon atyre të ofrojnë funksione barriere, transportuese dhe rregullatore.
Funksioni pengues manifestohet në kufizimin e depërtimit të përbërjeve të tretura në ujë përmes membranës. Membrana është e papërshkueshme nga molekulat e mëdha të proteinave dhe anionet organike.
Funksioni rregullator membranat është për të rregulluar metabolizmin ndërqelizor në përgjigje të ndikimeve kimike, biologjike dhe mekanike. Ndikime të ndryshme perceptohen nga receptorët e veçantë të membranës me një ndryshim të mëvonshëm në aktivitetin e enzimës.
Funksioni i transportit përmes membranave biologjike mund të kryhet në mënyrë pasive (difuzion, filtrim, osmozë) ose duke përdorur transport aktiv.
Difuzioni - lëvizja e një gazi ose një lënde të tretshme përgjatë një përqendrimi dhe gradienti elektrokimik. Shpejtësia e difuzionit varet nga përshkueshmëria e membranës qelizore, si dhe nga gradienti i përqendrimit për grimcat e pangarkuara, dhe gradienti elektrik dhe i përqendrimit për grimcat e ngarkuara. Difuzion i thjeshtë ndodh përmes shtresës së dyfishtë lipidike ose përmes kanaleve. Grimcat e ngarkuara lëvizin sipas një gradienti elektrokimik, dhe grimcat e pangarkuara lëvizin sipas një gradienti kimik. Për shembull, oksigjeni, hormonet steroide, ureja, alkooli etj. depërtojnë përmes shtresës lipidike të membranës me difuzion të thjeshtë. Jone dhe grimca të ndryshme lëvizin nëpër kanale. Kanalet jonike formohen nga proteinat dhe ndahen në kanale të mbyllura dhe të pa mbyllura. Në varësi të selektivitetit, bëhet dallimi midis kabllove jon-selektive, të cilat lejojnë të kalojë vetëm një jon, dhe kanaleve që nuk kanë selektivitet. Kanalet kanë një vrimë dhe një filtër selektiv, dhe kanalet e kontrolluara kanë një mekanizëm portash.
Difuzion i lehtësuar - një proces në të cilin substancat transportohen nëpër një membranë duke përdorur proteina të veçanta të transportit të membranës. Në këtë mënyrë, aminoacidet dhe monosakaridet depërtojnë në qelizë. Ky lloj transporti ndodh shumë shpejt.
Osmozë - lëvizja e ujit përmes membranës nga një tretësirë me një më të ulët në një tretësirë me një presion osmotik më të lartë.
Transport aktiv - transporti i substancave kundrejt një gradienti përqendrimi duke përdorur ATPazat transportuese (pompat jonike). Ky transferim ndodh me shpenzimin e energjisë.
Pompat Na + /K + -, Ca 2+ - dhe H + - janë studiuar në një masë më të madhe. Pompat janë të vendosura në membranat qelizore.
Një lloj transporti aktiv është endocitoza Dhe ekzocitoza. Duke përdorur këto mekanizma transportohen substanca më të mëdha (proteina, polisaharide, acide nukleike) që nuk mund të transportohen përmes kanaleve. Ky transport është më i zakonshëm në qelizat epiteliale të zorrëve, tubulat renale dhe endotelin vaskular.
Në Në endocitozë, membranat qelizore formojnë invaginime në qelizë, të cilat, kur lëshohen, kthehen në fshikëza. Gjatë ekzocitozës, vezikulat me përmbajtjen e tyre transferohen në membranën qelizore dhe bashkohen me të, dhe përmbajtja e vezikulave lëshohet në mjedisin jashtëqelizor.
Struktura dhe funksionet e membranës qelizore
Për të kuptuar proceset që sigurojnë ekzistencën e potencialeve elektrike në qelizat e gjalla, së pari duhet të kuptoni strukturën e membranës qelizore dhe vetitë e saj.
Aktualisht, më i pranuari është modeli i mozaikut të lëngshëm të membranës, i propozuar nga S. Singer dhe G. Nicholson në vitin 1972. Membrana bazohet në një shtresë të dyfishtë fosfolipidesh (dyshtresore), fragmentet hidrofobike të molekulës së së cilës janë të zhytura në trashësinë e membranës dhe grupet hidrofile polare janë të orientuara nga jashtë, ato. në mjedisin ujor përreth (Fig. 2).
Proteinat e membranës lokalizohen në sipërfaqen e membranës ose mund të futen në thellësi të ndryshme në zonën hidrofobike. Disa proteina shtrihen në membranë dhe grupe të ndryshme hidrofile të së njëjtës proteinë gjenden në të dy anët e membranës qelizore. Proteinat që gjenden në membranën plazmatike luajnë një rol shumë të rëndësishëm: ato marrin pjesë në formimin e kanaleve jonike, luajnë rolin e pompave membranore dhe transportuesve të substancave të ndryshme dhe gjithashtu mund të kryejnë një funksion receptor.
Funksionet kryesore të membranës qelizore: pengesë, transportuese, rregulluese, katalitike.
Funksioni pengues është të kufizojë shpërndarjen e përbërjeve të tretshme në ujë përmes membranës, e cila është e nevojshme për të mbrojtur qelizat nga substancat e huaja, toksike dhe për të mbajtur një përmbajtje relativisht konstante të substancave të ndryshme brenda qelizave. Kështu, membrana qelizore mund të ngadalësojë difuzionin e substancave të ndryshme me 100,000-10,000,000 herë.
Oriz. 2. Skema tredimensionale e modelit të lëngët-mozaik të membranës Singer-Nicholson
Përshkruhen proteinat integrale globulare të ngulitura në një shtresë të dyfishtë lipidike. Disa proteina janë kanale jonike, të tjerat (glikoproteinat) përmbajnë zinxhirë anësor oligosakaride që janë të përfshirë në njohjen e qelizave midis njëra-tjetrës dhe në indet ndërqelizore. Molekulat e kolesterolit janë afër kokave të fosfolipideve dhe rregullojnë seksionet ngjitur të "bishteve". Seksionet e brendshme të bishtave të molekulës fosfolipide nuk janë të kufizuara në lëvizjen e tyre dhe janë përgjegjëse për rrjedhshmërinë e membranës (Bretscher, 1985).
Membrana përmban kanale nëpër të cilat depërtojnë jonet. Kanalet mund të jenë të varura nga voltazhi ose potencialisht të pavarura. Kanalet e varura nga tensioni hapet kur ndryshimi i potencialit ndryshon, dhe potencial i pavarur(i rregulluar nga hormoni) hapet kur receptorët ndërveprojnë me substancat. Kanalet mund të hapen ose mbyllen falë portave. Dy lloje portash janë ndërtuar në membranë: aktivizimi(thellë në kanal) dhe inaktivizimi(në sipërfaqen e kanalit). Porta mund të jetë në një nga tre gjendjet:
- gjendje e hapur (të dy llojet e portave janë të hapura);
- gjendje e mbyllur (porta e aktivizimit e mbyllur);
- gjendja e inaktivizimit (porta e inaktivizimit e mbyllur).
Një tipar tjetër karakteristik i membranave është aftësia për të transportuar në mënyrë selektive jonet inorganike, lëndë ushqyese dhe produkte të ndryshme metabolike. Ekzistojnë sisteme të transferimit (transportit) pasiv dhe aktiv të substancave. Pasive transporti ndodh përmes kanaleve jonike me ose pa ndihmën e proteinave bartëse dhe forca e tij lëvizëse është ndryshimi në potencialin elektrokimik të joneve ndërmjet hapësirës brenda dhe jashtëqelizore. Selektiviteti i kanaleve jonike përcaktohet nga parametrat e tij gjeometrikë dhe nga natyra kimike e grupeve që rreshtojnë muret e kanalit dhe grykën e tij.
Aktualisht, kanalet më të studiuara janë ato që janë të përshkueshme në mënyrë selektive nga jonet Na + , K + , Ca 2 + dhe gjithashtu nga uji (të ashtuquajturat akuaporina). Diametri i kanaleve jonike, sipas studimeve të ndryshme, është 0,5-0,7 nm. Kapaciteti i kanalit mund të ndryshojë 10 7 - 10 8 jone në sekondë mund të kalojnë nëpër një kanal jonik.
Aktiv transporti ndodh me shpenzimin e energjisë dhe kryhet nga të ashtuquajturat pompa jonike. Pompat jonike janë struktura molekulare proteinike të ngulitura në një membranë që transportojnë jonet drejt një potenciali elektrokimik më të lartë.
Pompat funksionojnë duke përdorur energjinë e hidrolizës ATP. Aktualisht Na+/K+ - ATPaza, Ca 2+ - ATPaza, H + - ATPaza, H + /K + - ATPaza, Mg 2+ - ATPaza, të cilat sigurojnë lëvizjen përkatësisht të joneve Na +, K +, Ca 2+. , janë studiuar mirë, H+, Mg 2+ të izoluar ose të konjuguar (Na+ dhe K+; H+ dhe K+). Mekanizmi molekular i transportit aktiv nuk është kuptuar plotësisht.
Ndër Funksionet kryesore të membranës qelizore mund të dallohen: barriera, transporti, enzimatike dhe receptori.. Membrana qelizore (biologjike) (e njohur edhe si membrana plazmalema, plazma ose citoplazmike) mbron përmbajtjen e qelizës ose organeleve të saj nga mjedisi, siguron përshkueshmëri selektive për substancat, enzimat ndodhen në të, si dhe molekulat që mund të "kapin ” sinjale të ndryshme kimike dhe fizike.
Ky funksionalitet sigurohet nga struktura e veçantë e membranës qelizore.
Në evolucionin e jetës në Tokë, një qelizë në përgjithësi mund të formohej vetëm pas shfaqjes së një membrane, e cila ndante dhe stabilizonte përmbajtjen e brendshme dhe i pengonte ato të shpërbëheshin.
Për sa i përket mbajtjes së homeostazës (vetërregullimi i qëndrueshmërisë relative të mjedisit të brendshëm) funksioni pengues i membranës qelizore është i lidhur ngushtë me transportin.
Molekulat e vogla janë në gjendje të kalojnë nëpër plazmalemë pa asnjë "ndihmues", përgjatë një gradient përqendrimi, d.m.th., nga një zonë me një përqendrim të lartë të një substance të caktuar në një zonë me një përqendrim të ulët. Ky është rasti, për shembull, për gazrat e përfshirë në frymëmarrje. Oksigjeni dhe dioksidi i karbonit shpërndahen nëpër membranën qelizore në drejtimin ku përqendrimi i tyre është aktualisht më i ulët.
Meqenëse membrana është kryesisht hidrofobike (për shkak të shtresës së dyfishtë të lipideve), molekulat polare (hidrofile), madje edhe ato të vogla, shpesh nuk mund të depërtojnë nëpër të. Prandaj, një numër i proteinave të membranës veprojnë si bartës të molekulave të tilla, duke u lidhur me to dhe duke i transportuar ato përmes plazmalemës.
Proteinat integrale (përshkuese në membranë) shpesh veprojnë në parimin e hapjes dhe mbylljes së kanaleve. Kur ndonjë molekulë i afrohet një proteine të tillë, ajo lidhet me të dhe kanali hapet. Kjo substancë ose një tjetër kalon nëpër kanalin e proteinave, pas së cilës ndryshon konformimi i saj dhe kanali mbyllet me këtë substancë, por mund të hapet për të lejuar kalimin e një tjetri. Pompa natrium-kalium funksionon në këtë parim, duke pompuar jonet e kaliumit në qelizë dhe duke pompuar jonet e natriumit jashtë saj.
Funksioni enzimatik i membranës qelizore në masë më të madhe realizohet në membranat e organeleve qelizore. Shumica e proteinave të sintetizuara në qelizë kryejnë një funksion enzimatik. "Të ulur" në membranë në një rend të caktuar, ata organizojnë një transportues kur produkti i reagimit i katalizuar nga një proteinë enzimë kalon në tjetrin. Ky "transportues" stabilizohet nga proteinat sipërfaqësore të plazmalemës.
Përkundër universalitetit të strukturës së të gjitha membranave biologjike (ato janë ndërtuar sipas një parimi të vetëm, ato janë pothuajse identike në të gjithë organizmat dhe në struktura të ndryshme qelizore të membranës), përbërja e tyre kimike ende mund të ndryshojë. Ka më shumë të lëngshme dhe më të ngurta, disa kanë më shumë proteina të caktuara, të tjera kanë më pak. Përveç kësaj, anët e ndryshme (të brendshme dhe të jashtme) të së njëjtës membranë ndryshojnë gjithashtu.
Membrana që rrethon qelizën (citoplazmike) nga jashtë ka shumë zinxhirë karbohidratesh të lidhura me lipide ose proteina (që rezulton në formimin e glikolipideve dhe glikoproteinave). Shumë nga këto karbohidrate shërbejnë funksioni i receptorit, duke qenë i ndjeshëm ndaj disa hormoneve, duke zbuluar ndryshime në treguesit fizikë dhe kimikë në mjedis.
Nëse, për shembull, një hormon lidhet me receptorin e tij qelizor, atëherë pjesa karbohidrate e molekulës së receptorit ndryshon strukturën e saj, e ndjekur nga një ndryshim në strukturën e pjesës së proteinës shoqëruese që depërton në membranë. Në fazën tjetër, reaksione të ndryshme biokimike fillojnë ose pezullohen në qelizë, d.m.th. ndryshon metabolizmi i saj dhe fillon një përgjigje qelizore ndaj "stimulit".
Përveç katër funksioneve të renditura të membranës qelizore, dallohen edhe të tjera: matrica, energjia, shënjimi, formimi i kontakteve ndërqelizore etj. Megjithatë, ato mund të konsiderohen si "nënfunksione" të atyre që janë konsideruar tashmë.
Nuk është sekret që të gjitha qeniet e gjalla në planetin tonë përbëhen nga qeliza, këto lëndë organike të panumërta "". Qelizat, nga ana tjetër, janë të rrethuara nga një guaskë e veçantë mbrojtëse - një membranë, e cila luan një rol shumë të rëndësishëm në jetën e qelizës, dhe funksionet e membranës qelizore nuk kufizohen vetëm në mbrojtjen e qelizës, por përfaqësojnë një kompleks kompleks. mekanizmi i përfshirë në riprodhimin, ushqyerjen dhe rigjenerimin e qelizës.
Çfarë është një membranë qelizore
Vetë fjala "membranë" përkthehet nga latinishtja si "film", megjithëse një membranë nuk është thjesht një lloj filmi në të cilin mbështillet një qelizë, por një kombinim i dy filmave të lidhur me njëri-tjetrin dhe që kanë veti të ndryshme. Në fakt, membrana qelizore është një membranë lipoproteine me tre shtresa (yndyrë-proteinë) që ndan çdo qelizë nga qelizat fqinje dhe mjedisin, dhe kryen shkëmbim të kontrolluar midis qelizave dhe mjedisit, ky është përkufizimi akademik i asaj që është një membranë qelizore. është.
Rëndësia e membranës është thjesht e madhe, sepse ajo jo vetëm që ndan një qelizë nga një tjetër, por gjithashtu siguron ndërveprimin e qelizës me qelizat e tjera dhe mjedisin.
Historia e hulumtimit të membranës qelizore
Një kontribut i rëndësishëm në studimin e membranës qelizore u dha nga dy shkencëtarë gjermanë Gorter dhe Grendel në vitin 1925. Ishte atëherë që ata arritën të kryenin një eksperiment kompleks biologjik në qelizat e kuqe të gjakut - eritrocitet, gjatë të cilit shkencëtarët morën të ashtuquajturat "hije", predha boshe të eritrociteve, të cilat i grumbulluan në një pirg dhe matën sipërfaqen, dhe gjithashtu. llogaritur sasinë e lipideve në to. Në bazë të sasisë së lipideve të përftuara, shkencëtarët arritën në përfundimin se ato janë të mjaftueshme për të mbuluar shtresën e dyfishtë të membranës qelizore.
Në vitin 1935, një palë tjetër studiuesish të membranës qelizore, këtë herë amerikanët Daniel dhe Dawson, pas një sërë eksperimentesh të gjata, vendosën përmbajtjen e proteinave në membranën qelizore. Nuk kishte asnjë mënyrë tjetër për të shpjeguar pse membrana kishte një tension kaq të lartë sipërfaqësor. Shkencëtarët kanë paraqitur me zgjuarsi një model të një membrane qelizore në formën e një sanduiçi, në të cilin rolin e bukës e luajnë shtresa homogjene lipido-proteinike dhe mes tyre, në vend të vajit, ka zbrazëti.
Në vitin 1950, me ardhjen e elektronikës, teoria e Daniel dhe Dawson u konfirmua nga vëzhgimet praktike - në mikrografitë e membranës qelizore, shtresat e kokave të lipideve dhe proteinave dhe gjithashtu hapësira boshe midis tyre ishin qartë të dukshme.
Në vitin 1960, biologu amerikan J. Robertson zhvilloi një teori për strukturën treshtresore të membranave qelizore, e cila për një kohë të gjatë konsiderohej e vetmja e vërtetë, por me zhvillimin e mëtejshëm të shkencës filluan të lindin dyshime për pagabueshmërinë e saj. Kështu, për shembull, nga pikëpamja, do të ishte e vështirë dhe intensive për qelizat të transportonin lëndët ushqyese të nevojshme përmes të gjithë "sanduiçit".
Dhe vetëm në vitin 1972, biologët amerikanë S. Singer dhe G. Nicholson ishin në gjendje të shpjegonin mospërputhjet në teorinë e Robertson duke përdorur një model të ri lëngu-mozaik të membranës qelizore. Në veçanti, ata zbuluan se membrana qelizore nuk është homogjene në përbërjen e saj, për më tepër, ajo është asimetrike dhe e mbushur me lëng. Përveç kësaj, qelizat janë në lëvizje të vazhdueshme. Dhe proteinat famëkeqe që janë pjesë e membranës qelizore kanë struktura dhe funksione të ndryshme.
Vetitë dhe funksionet e membranës qelizore
Tani le të shohim se çfarë funksionesh kryen membrana qelizore:
Funksioni pengues i membranës qelizore është membrana si një roje e vërtetë kufitare, duke qëndruar roje mbi kufijtë e qelizës, duke vonuar dhe duke mos lejuar kalimin e molekulave të dëmshme ose thjesht të papërshtatshme.
Funksioni i transportit të membranës qelizore - membrana nuk është vetëm një roje kufitare në portën e qelisë, por edhe një lloj pikë kontrolli doganor përmes saj shkëmbehen vazhdimisht substanca të dobishme me qelizat e tjera dhe mjedisin;
Funksioni i matricës - është membrana qelizore që përcakton vendndodhjen në lidhje me njëra-tjetrën dhe rregullon ndërveprimin midis tyre.
Funksioni mekanik - është përgjegjës për kufizimin e një qelize nga një tjetër dhe, paralelisht, për lidhjen e saktë të qelizave me njëra-tjetrën, për formimin e tyre në një ind homogjen.
Funksioni mbrojtës i membranës qelizore është baza për ndërtimin e mburojës mbrojtëse të qelizës. Në natyrë, një shembull i këtij funksioni mund të jetë druri i fortë, një lëvozhgë e dendur, një guaskë mbrojtëse, të gjitha për shkak të funksionit mbrojtës të membranës.
Funksioni enzimatik është një tjetër funksion i rëndësishëm i kryer nga disa proteina në qelizë. Për shembull, falë këtij funksioni, sinteza e enzimave tretëse ndodh në epitelin e zorrëve.
Gjithashtu, përveç gjithë kësaj, shkëmbimi qelizor ndodh përmes membranës qelizore, i cili mund të ndodhë në tre reagime të ndryshme:
- Fagocitoza është një shkëmbim qelizor në të cilin qelizat e fagociteve të ngulitura në membranë kapin dhe tresin lëndë të ndryshme ushqyese.
- Pinocitoza është procesi i kapjes nga membrana qelizore e molekulave të lëngshme në kontakt me të. Për ta bërë këtë, në sipërfaqen e membranës formohen tenda të veçanta, të cilat duket se rrethojnë një pikë lëngu, duke formuar një flluskë, e cila më pas "gëlltitet" nga membrana.
- Ekzocitoza është një proces i kundërt kur një qelizë lëshon një lëng funksional sekretor në sipërfaqe përmes membranës.
Struktura e membranës qelizore
Ekzistojnë tre klasa të lipideve në membranën qelizore:
- fosfolipide (të cilat janë një kombinim i yndyrave dhe fosforit),
- glikolipide (një kombinim i yndyrave dhe karbohidrateve),
- kolesterolit.
Fosfolipidet dhe glikolipidet, nga ana tjetër, përbëhen nga një kokë hidrofile, në të cilën shtrihen dy bishta të gjata hidrofobike. Kolesteroli zë hapësirën midis këtyre bishtave, duke i penguar ata të përkulen, në disa raste, membranën e qelizave të caktuara e bën shumë të ngurtë. Përveç gjithë kësaj, molekulat e kolesterolit organizojnë strukturën e membranës qelizore.
Por sido që të jetë, pjesa më e rëndësishme e strukturës së membranës qelizore është proteina, ose më mirë proteina të ndryshme që luajnë role të ndryshme të rëndësishme. Megjithë shumëllojshmërinë e proteinave që përmbahen në membranë, ka diçka që i bashkon ato - lipidet unazore janë të vendosura rreth të gjitha proteinave të membranës. Lipidet unazore janë yndyrna të strukturuara të veçanta që shërbejnë si një lloj guaskë mbrojtëse për proteinat, pa të cilat thjesht nuk do të funksiononin.
Struktura e membranës qelizore ka tre shtresa: baza e membranës qelizore është një shtresë homogjene bilipide e lëngshme. Proteinat e mbulojnë atë nga të dyja anët si një mozaik. Janë proteinat, përveç funksioneve të përshkruara më sipër, ato që luajnë gjithashtu rolin e kanaleve të veçanta përmes të cilave substancat që nuk janë në gjendje të depërtojnë përmes shtresës së lëngshme të membranës kalojnë nëpër membranë. Këto përfshijnë, për shembull, jonet e kaliumit dhe natriumit për depërtimin e tyre përmes membranës, natyra siguron kanale të veçanta jonike në membranat qelizore. Me fjalë të tjera, proteinat sigurojnë përshkueshmërinë e membranave qelizore.
Nëse shikojmë membranën qelizore përmes një mikroskopi, do të shohim një shtresë lipidesh të formuar nga molekula të vogla sferike, mbi të cilat proteinat notojnë si në det. Tani e dini se cilat substanca përbëjnë membranën qelizore.
Video e membranës qelizore
Dhe së fundi, një video edukative për membranën qelizore.
