If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Егер веб фильтрлерін қолдансаң, *.kastatic.org мен *.kasandbox.org домендері бұғатталмағанын тексер.

Негізгі бет

Плазмалық мембрананың құрылысы

Плазмалық мембрананың сұйық-мозайкалы моделі. Протеин, липид, және мембрананың көмірсутекті компоненттері.

Кіріспе

Cіздің денеңіздің әр жасушасы кішкентай мембрана көпіршігінде орналасқан. Бұл мембрананың консистенциясы... өсімдік майына ұқсасstart superscript, 1, end superscript. Мен бұл ақпаратты алғаш оқығанда, ол маған сенімді болып көрінбеді! Өсімдік майы жасуша мен бүкіл әлем арасында орналасу үшін өте нәзік шекара сияқты. Бақытымызға орай, плазмалық мембрана өз жұмысына өте жақсы бейімделген.
Оның жұмысы қандай? Плазмалық мембрана жасушаның шекарасын анықтап қана қоймайды, сонымен қатар жасушаның қоршаған ортамен бақыланатын түрде әрекеттесуіне мүмкіндік береді. Жасушалар белгілі бір мөлшерде әртүрлі заттарды алып тастауға, сіңіруге және шығаруға қабілетті болуы керек. Бұдан бөлек, олар өздерін анықтау және ақпаратпен алмасу арқылы басқа жасушалармен байланыса алуы керек.
Бұл функцияларды орындау үшін плазмалық мембрана жасуша мен қоршаған орта арасында жартылай өткізгіш тосқауыл түзетін липидтерді қажет етеді. Сондай-ақ, оған мембранааралық тасымалдау мен жасушалық байланысқа қатысатын ақуыздар, ақуыздарды да, липидтерді де безендіретін және жасушаларға бір-бірін тануға көмектесетін көмірсулар (қант пен қант тізбегі) қажет.
Мұнда біз плазмалық мембрананың әртүрлі компоненттерін егжей-тегжейлі қарастырамыз, олардың рөлін, әртүрлілігін және жасуша айналасында икемді, сезімтал және қауіпсіз шекараны құру үшін қалай жұмыс істейтінін зерттейміз.

Сұйық мозаика моделі

Сұйық мозаика моделі деп аталатын плазмалық мембрана құрылымының қазіргі үлгісі алғаш рет 1972 жылы ұсынылды. Бұл модель уақыт өте келе дамыды, бірақ ол әлі де көптеген жасушалардағы мембраналардың құрылымы мен іс-әрекетінің негізіне жақсы сипаттама береді.
Сұйық мозаика моделіне сәйкес плазмалық мембрана бұл компоненттердің мозаикасы—ең алдымен фосфолипидтер, холестерин және ақуыздар—олар мембрана жазықтығында еркін және бірсарынды қозғалады. Басқаша айтқанда, мембраналық схема (төменде көрсетілгендей) - бұл фосфолипидтер мен ақуыздар бір-бірінен үнемі өтіп тұратын динамикалық процестің суреті.
Бір қызығы, бұл сұйықтық дегеніміз, егер сіз жасушаға өте жұқа инені енгізсеңіз, мембрана инені орап алу үшін жай бөлінеді; ине алынып тасталғаннан кейін мембрана біртіндеп қайта ағып, бірігіп кетеді.
Перифериялық және интегралды мембрана ақуыздары, гликопротеиндер (көмірсулар қосылған ақуыздар), гликолипидтер (көмірсулар қосылған липидтер) және холестерин молекулалары бар фосфолипид қос қабатын көрсететін плазмалық мембрананың суреті.
Сурет OpenStax Biology дереккөзінен алынған.
Плазма мембранасының негізгі компоненттері- липидтер (фосфолипидтер мен холестерин), ақуыздар мен көмірсулар топтары, соңғылары кейбір липидтер мен ақуыздарға қосылады.
  • Фосфолипид- бұл глицериннен, май қышқылдарының екі құйрығынан және фосфаты бар бас тобынан құралған липид. Биологиялық мембраналарға әдетте фосфолипидтердің екі қабаты кіреді, фосфолипидтің қос қабаты деп аталатын орналасуы бойынша олардың құйрықтары ішке қарай бағытталған.
  • Холестерин, төрт біріктірілген көміртегі сақинасынан тұратын тағы бір липидтің түрі. Ол мембранадағы фосфолипидтердің жанында орналасқан.
  • Мембраналық ақуыздар плазмалық мембранаға ішінара еніп, мембранадан толығымен өтіп немесе оның ішкі, не сыртқы бетіне еркін қосыла алады.
  • Көмірсу топтары тек плазмалық мембрананың сыртқы бетінде болады және олар ақуыздарға қосылып, гликопротеиндерді құрайды, немесе липидтермен бірге гликолипидтерді түзеді.
Плазма мембранасындағы ақуыздардың, липидтердің және көмірсулардың мөлшері әр жасушада әр түрлі болады. Алайда адамның әдеттегі жасушасында ақуыздар массаның шамамен 50% құрайды, липидтер (барлық түрлері) шамамен 40%, ал қалған 10% - көмірсулар.

Фосфолипидтер

Қос қабатта орналасқан фосфолипидтер плазмалық мембрананың негізгі тінін құрайды. Олар бұл рөлге жақсы сәйкес келеді, өйткені олар амфипатикалық, яғни гидрофильді және гидрофобты аймақтарға ие.
Фосфолипидтің гидрофильді басы мен гидрофобты құйрықтарын көрсететін химиялық құрылымы.
Сурет OpenStax Biology дереккөзінен алынған.
Фосфолипидтің гидрофильді немесе "су сүйгіш" бөлігі оның басы болып табылады, оның құрамында теріс зарядталған фосфат тобы, сонымен қатар зарядталған немесе полярлы болуы мүмкін қосымша шағын тобы (әр түрлі сәйкестілік, диаграммада сол жақтағы "R") бар. Мембраналық қос қабаттағы фосфолипидтердің гидрофильді бастары сыртқа қарап, жасуша ішінде де, сыртында да сулы сұйықтықпен байланысады. Су полярлы молекула болғандықтан, ол фосфолипидті бастармен электростатикалық (зарядқа негізделген) әрекеттесуді оңай құрайды.
Фосфолипидтің гидрофобты немесе "судан қорқатын" бөлігі оның май қышқылдарының ұзын полярлы емес қалдықтарынан тұрады. Май қышқылдарының құйрықтары басқа полярлы емес молекулалармен оңай әрекеттесе алады, бірақ олар сумен жақсы әрекеттеспейді. Осыған байланысты фосфолипидтерге өз май қышқылының құйрықтарын қоршаған судан қорғалған мембрананың ішінде жасыру тиімдірек. Осы өзара әрекеттесулерден пайда болған фосфолипидті қос қабат жасушаның ішкі және сыртқы бөліктері арасында жақсы тосқауылды құрайды, себебі су және басқа полярлы немесе зарядталған заттар мембрананың гидрофобты бөлігінен оңай өте алмайды.
Липосома мен мицелланың суреті.
Сурет: OpenStax Biology дереккөзінен алынған, Mariana Ruiz Villareal түпнұсқалық жұмысы.
Фосфолипидтер амфипатикалық табиғаты арқасында тек жай ғана мембраналық қос қабатының пайда болуына сәйкес келмейді. Оның онына, бұл - олар дұрыс жағдайда өздігінен жасайтын нәрсе! Суда немесе сулы ерітіндіде фосфолипидтер әдетте олардың гидрофобты құйрықтары бір-біріне, ал гидрофильді бастары сыртқа қарай орналасады. Егер фосфолипидтердің кішкентай құйрықтары болса, олар мицелла (кішкентай бір қабатты сфера) түзе алады, ал егер олардың үлкен құйрықтары болса, олар липосома (екі қабатты мембрананың қуыс тамшысы)squared құрай алады.

Ақуыздар

Ақуыздар- плазмалық мембраналардың екінші негізгі компоненті. Мембраналық ақуыздардың екі негізгі санаты бар: интегралды және перифериялық.
Бір қабықшалы альфа спиралімен бір қабатты трансмембраналық ақуыздың және үш қабатты альфа спиралімен үш өткізгішті трансмембраналық ақуыздың суреті.
Сурет: OpenStax Biology дереккөзінен алынған, түпнұсқасы Foobar/Wikimedia Commons тиесілі.
Интегралды мембраналық ақуыздар, олардың аты айтып тұрғандай, бұл ақуыздар мембранаға біріктірілген: оларда фосфолипидті қос қабаттың гидрофобты бөлігіне бекітетін кем дегенде бір гидрофобты аймақ бар. Кейбіреулер мембранаға тек біршама жабысады, ал басқалары мембрананың бір жағынан екінші жағына созылып, екі жағында да ашық боладыstart superscript, 1, end superscript. Бүкіл мембранадан өтетін ақуыздар трансмембраналық ақуыздар деп аталады.
Мембрана ішінде кездесетін интегралды мембраналық ақуыздың бөліктері гидрофобты, ал цитоплазмаға немесе жасушадан тыс сұйықтыққа ұшырағандар гидрофильді болады. Трансмембраналық ақуыздар мембрана арқылы бір-ақ рет өтуі мүмкін немесе мембрананы қамтитын он екі түрлі аймақтарға ие болуы мүмкін. Әдеттегі мембрананы қамтитын сегмент альфа спиралінде орналасқан 20-25 гидрофобты аминқышқылдарынан тұрады, дегенмен барлық трансмембраналық ақуыздар осы модельге сәйкес келмейді. Кейбір интегралды мембраналық ақуыздар төменде көрсетілгендей иондардың немесе басқа ұсақ молекулалардың өтуіне мүмкіндік беретін арнаны құрайды.
_Сурет: "Құрамдас бөліктер және құрылым: Сурет 1," OpenStax College, Biology дереккөзінен алынған (CC BY 3.0)._
Перифериялық мембраналық ақуыздар интегралды ақуыздарға немесе фосфолипидтерге бекітіліп, мембраналардың сыртқы және ішкі беттерінде орналасады. Интегралды мембраналық ақуыздардан айырмашылығы, перифериялық мембраналық ақуыздар мембрананың гидрофобты бөлігіне жабыспайды және әдетте еркін түрде бекітіледі.

Көмірсулар

Көмірсулар плазмалық мембраналардың үшінші негізгі компоненті болып табылады. Олар әдетте жасушалардың сыртқы бетінде болады және олар ақуыздармен (гликопротеиндер) немесе липидтермен (гликолипидтер) байланысады. Бұл көмірсулар тізбегі 2-60 моносахарид бірліктерінен тұруы және түзу немесе тармақталған болуы мүмкін.
Бұл көмірсулар мембраналық ақуыздармен қатар жасушалардың бір-бірін тануға мүмкіндік беретін молекулалық сәйкестендіру белгішелерінің бір түрін құрайды. Бұл маркерлер иммундық жүйеде өте маңызды, олар иммундық жасушаларға шабуыл жасамауы керек дене жасушалардың және шабуыл жасауы керек бөгде жасушалардың немесе ұлпалардың өзгешеленуіне мүмкіндік береді.

Мембраналық аққыштық

Фосфолипидтердің май қышқылының құйрықтарының құрылымы мембрананың қасиеттерін, атап айтқанда оның қаншалықты сұйық екенін анықтауы үшін маңызды.
Қаныққан май қышқылдарының қос байланысы болмайды (олар сутектермен қаныққан), сондықтан олар салыстырмалы түрде түзу. Екінші жағынан, қанықпаған май қышқылдарының құрамында бір немесе бірнеше қос байланыс болады, бұл көбінесе иілуге әкеледі. (Сіз осы мақалада алдында көрсетілген фосфолипидтер құрылымының диаграммасында қисық қанықпаған құйрықтың мысалын көре аласыз.) Фосфолипидтердің қаныққан және қанықпаған май қышқылдарының құйрықтары температура төмендеген кезде әр түрлі әрекет етеді:
  • Төменгі температурада қаныққан май қышқылдарының түзу құйрықтары бір-бірімен жақын орналасып, тығыз және қатты мембрананы түзе алады.
  • Қанықпаған май қышқылдарының құйрықтарына ие фосфолипидтер сол құйрықтардың қисық құрылымына байланысты жақын буынып-түйіле алмайды. Осыған байланысты қанықпаған фосфолипидтерден тұратын мембрана қаныққан мембранаға қарағанда төмен температурада сұйық болып қалады.
Жасуша мембраналары көпшілігінде фосфолипидтердің қоспаларынан тұрады, олардың кейбіреулері екі қаныққан (түзу) құйрыққа ие болса, ал басқалары бір қаныққан және бір қанықпаған (иілген) құйрыққа ие болуы мүмкін. Көптеген организмдер—мысалы, балықтар—олардың мембраналарында қанықпаған май қышқылдарының үлесін өзгерту арқасында физиологиялық тұрғыдан суық жағдайларға бейімделе алады. Қаныққан және қанықпаған май қышқылдары туралы қосымша ақпарат алу үшін липидтер мақаласын қараңыз.
Фосфолипидтерден басқа, жануарларда аққыштықты сақтауға көмектесетін қосымша мембраналық компонент бар. Холестерин, мембраналық фосфолипидтерге енетін липидтердің тағы бір түрі. Ол температураның аққыштыққа тигізетін әсерін азайтуға көмектеседі.
Сурет: "Холестерин," түпнұсқасы BorisTM тиесілі (қоғамдық домен).
Төмен температурада холестерин фосфолипидтердің тығыз байланысын болдырмау арқылы аққыштықты арттырады, ал жоғары температурада ол аққыштықты азайтадыstart superscript, 3, comma, 4, end superscript. Осылайша, холестерин мембрананың функционалдық, сау аққыштығын сақтайтын температура диапазонын кеңейтеді.

Плазмалық мембрана компоненттері

КомпонентОрналасуы
ФосфолипидтерМембрананың негізгі тіні
ХолестеринМембраналық фосфолипидтердің гидрофобты құйрықтары арасында орналасқан
Интегралды ақуыздарФосфолипидті қос қабатпен біріктірілген; екі қабаттан өтуі немесе өтпеуі мүмкін
Перифериялық ақуыздарФосфолипидті қос қабаттың ішкі немесе сыртқы бетінде, бірақ оның гидрофобты аймағына енбеген
КөмірсуларМембрананың жасушадан тыс жағындағы ақуыздарға немесе липидтерге бекітілген (гликопротеиндер мен гликолипидтер түзеді)
Кесте OpenStax Biology-ден өзгертіліп алынған.