Элементы физики биомембран
Мембраналардың қызметтері
жүктеу/скачать 1,2 Mb.
|
Жасуша биофизикасы
| Мембраналардың қызметтері
М ембраналардың негізгі қызметтері (функциялары) ақуыздармен байланысты. Мембранадағы ақуыздардың маңызды қызметі – тасымалдау. Майда еритін қосылыстар, майға бай қосылыстар (мысалы, стероидты гормондар) липидті биқабатқа оңай енеді. Бірақ көптеген басқа қосылыстарды (соның ішінде аминқышқылдары, қант) және органикалық емес иондарды липид қабаты өткізбейді. Осы мақсатта ерекше (айрықша) мембраналық ақуыздар қолданылады. Олар заттардың белсенді (энергияны жұмсауды қажет ететін) және пассивті (концентрация градиенті есебінен) тасымалдануын қамтамасыз етеді. Ерекше ақуыздар- иондық сорғылар (Na/K-сорғы, насос) жасуша мембранасының екі жағында Na+, K+ және Ca2+ иондарының асимметриялық таралуына жауап береді. Мұндай асимметрия тіршіліктің әртүрлі көріністерін қамтамасыз етеді (электрлік қозғыштық, осмостық тұрақтылық). Мембранадағы аквапорин ақуыздары (жасуша мембраналарында қуыс саңылаулар түзеді) мембранада су молекулаларының жасушаға енуін реттейтін арнайы арналарды (каналдар) түзеді. Жасушаның сыртқы ортамен өзара әрекеттесуі, жасушаішілік процестердің реттелуі рецепторлық ақуыздардың (рецепторлардың) көмегімен жүзеге асырылады. Олар фото -, термо -, механо - және хеморецепцияға жауап береді (организмдердің қоршаған ортада немесе ағзаның ішкі ортасында химиялық ынталандыруды (стимулды) қабылдау және оларға жауап беру қабілеті). Биомембрананың бөгеттік (барьерлік) функциясы жасушаның белгілі бір құрамы мен оны құрайтын заттардың концентрациясын сақтауды, сондай-ақ әртүрлі жат факторлар мен токсиндердің әсерінен қорғауды қамтамасыз етеді. Биомембрананың арқасында жасушалардың ішінде бір-бірімен үйлеспейтін көптеген реакциялар бір мезгілде жүруі мүмкін. Гликопротеиндермен қатар гликолипидтер жасушааралық адгезия құбылыстарында маңызды рөл атқарады (жасушалардың бір-біріне және әртүрлі субстраттарға жабысу қабілеті), иммундық реакцияларға қатысады. Шындығында, тірі жасушаның құрылымын құрайтын- ол мембраналар (цитоскелетпен бірге) болып табылады. Жасушалық немесе цитоплазмалық мембрана әр жасушаны қоршап жатады. Ядро екі ядролық мембранамен қоршалған: сыртқы және ішкі. Барлық жасушаішілік құрылымдар: митохондрия, эндоплазмалық ретикулум, Гольджи аппараты, лизосомалар, пероксисомалар, фагосомалар, синаптосомалар және т.б. тұйықталған (жабық) мембраналық везикулалар (көпіршіктер) болып табылады. Мембраналардың әр типінде ерекше ақуыздар жиынтығы, яғни рецепторлар мен ферменттер және кез келген мембрананың негізі болып табылатын липидтердің бимолекулалық қабаты (липидті қос қабат) бар. Липидтік биқабат кез келген мембранада екі негізгі қызметті орындайды: иондар мен молекулаларға, рецепторлар мен ферменттердің жұмыс істеуі үшін құрылымдық негізге (матрица) тосқауыл (барьер) болады. А қуыздар мен липидтер арасындағы (қызметтердің) функциялардың үлестірілуі. Жануарлар мен өсімдіктер жасушаларында цитоплазмалық мембраналар осы түрдегі жасушалардың мамандануына байланысты қызметтер атқарады. Нейрондардың мембраналары электр импульстарын (әрекет, әсер ету потенциалын) тудырады, ал аксондардың мембраналары оларды жүйке талшығының бойымен өткізеді. Бұлшықет жасушаларының мембраналары келген жүйке импульсінің әсерінен бұлшықеттің жиырылуына жауап береді және т.б. Жасушаішілік құрылымдардың да қызметтері әртүрлі. Митохондрияның ішкі мембранасы субстраттардың тотығу энергиясын АТФ энергиясына түрлендіреді. Бұлшықет жасушаларының саркоплазмалық ретикулумының мембраналары бұлшықет босаңсыған кезде жасуша шырынынан кальцийді алып тастайды, ал жиырылу кезінде оның шығарылуын жүзеге асырады. Бауыр жасушаларының эндоплазмалық ретикулумының мембраналары бөтен қосылыстардың, соның ішінде дәрі-дәрмектер мен өнеркәсіптік ластанудың және т.б. тотығуын жүзеге асырады. Барлық осы мамандандырылған қызметтер әртүрлі мембраналарда әртүрлі болатын мамандандырылған мембраналық ақуыздардың жұмысына байланысты жүзеге асырылады. Липид қабаты құрамы жағынан күрделі және әртүрлі мембраналық құрылымдарда түрліше болғанымен, липид қабаты бірдей екі негізгі қызметті орындайды: иондар мен суда еритін молекулаларға тосқауыл және мембраналық ақуыздар мен гликолипидтер үшін құрылымдық негізге ("матрица") тосқауыл болады. Суда еритін иондар мен полярлы молекулаларды іс жүзінде өткізбейтін липидті молекулалардың тұтастай қос қабатының болуына байланысты брлық тірі жасушалардағы биологиялық мембраналар жасушаны қоршаған ортадан бөлетін және жасушаның ішкі көлемін салыстырмалы түрде оқшауланған "бөліктерге" бөлетін бөгеттік (тосқауыл) қызметін атқарады ("отсеки", компартменттер). Осы липидті бикабатқа көптеген ақуыз молекулалары мен молекулалық кешендер енеді. Олардың кейбіреулері иондар мен молекулалар үшін таңдамалы (селективті) каналдардың қасиеттеріне ие, ал басқалары мембрана арқылы иондарды белсенді түрде сорып алатын сорғылардың қасиетіне ие. Мембраналардың бөгеттік (тосқауылдық) қасиеттері мен мембраналық сорғылардың жұмысы жасуша мен жасушаның сыртқы ортасы арасында иондардың тепе-тең таралмауын тудырады. Бұл жасушаішілік реттеу және жасушалар арасындағы сигнал беру процестерінің негізі (соның ішінде электр импульсі түрінде) болып табылады. Барлық мембраналарға ортақ, екінші қызметі- матрицалық немесе «жинау тақтасы» (монтажная плата). Осында ақуыздар мен ақуыз ансамбльдері белгілі бір тәртіппен орналасады. Осы ақуыздар электронды тасымалдау жүйесін, энергияны АТФ түрінде жинақтайтын жүйені құрайды. Сонымен қатар осы ақуыздар сырттан және жасушаішілік медиаторлармен келетін гормондармен жасушаішілік процестерді реттейтін, басқа жасушалар және бөтен ақуыздарды тану жүйелерін, жарық пен механикалық әсерлерді қабылдау және т.б. жүйелерін құрайды. Иілгіш және серпімді қабықша болып табылатын барлық мембраналар белгілі бір механикалық қызметті де орындайды, яғни қалыпты механикалық жүктемелер, жасуша мен қоршаған орта арасындағы осмостық тепе – теңдіктің бұзылысы кезінде жасушаның тұтастылығын сақтайды. Сонымен, биологиялық мембраналардың негізгі үш қызметі бар: жүктеу/скачать 1,2 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|