1972 онд хэсэгчлэн нэвчдэг мембран нь эсийг хүрээлж, хэд хэдэн амин чухал үүргийг гүйцэтгэдэг гэсэн онолыг дэвшүүлсэн бөгөөд эсийн мембраны бүтэц, үйл ажиллагаа нь биеийн бүх эсийн хэвийн үйл ажиллагаанд чухал ач холбогдолтой асуудал юм.. 17-р зуунд микроскопыг зохион бүтээснээр эсийн онол өргөн тархсан. Ургамал, амьтны эд эсээс бүрддэг нь мэдэгдэж байсан ч төхөөрөмжийн нягтрал багатай тул амьтны эсийн эргэн тойронд ямар нэгэн саад тотгор харагдах боломжгүй байв. 20-р зуунд мембраны химийн шинж чанарыг илүү нарийвчлан судалж, түүний үндэс нь липидүүд болох нь тогтоогджээ.
Эсийн мембраны бүтэц, үйл ажиллагаа
Эсийн мембран нь амьд эсийн цитоплазмыг хүрээлж, эсийн доторх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг гадаад орчноос физик байдлаар тусгаарладаг. Мөөгөнцөр, бактери, ургамлууд нь эсийн ханыг хамгаалж, том молекулуудыг нэвтрүүлэхээс сэргийлдэг. Эсийн мембранууд нь бас үүрэг гүйцэтгэдэгцитоскелетон үүсэх ба бусад амин чухал хэсгүүдийн эсийн гаднах матрицад наалддаг. Энэ нь бие махбодын эд, эрхтнүүдийг бүрдүүлж, тэдгээрийг нэгтгэхэд зайлшгүй шаардлагатай. Эсийн мембраны бүтцийн онцлог нь нэвчилтийг агуулдаг. Гол үүрэг нь хамгаалалт юм. Мембран нь уураг агуулсан фосфолипидын давхаргаас бүрдэнэ. Энэ хэсэг нь эсийн наалдац, ион дамжуулалт, дохиоллын систем зэрэг үйл явцад оролцдог бөгөөд хана, гликокаликс, дотоод цитоскелетон зэрэг хэд хэдэн эсийн гаднах бүтцийг холбох гадаргуу болж үйлчилдэг. Мөн мембран нь сонгомол шүүлтүүрийн үүргийг гүйцэтгэж эсийн потенциалыг хадгалж байдаг. Энэ нь ион ба органик молекулуудыг сонгон нэвчүүлэх чадвартай бөгөөд бөөмсийн хөдөлгөөнийг хянадаг.
Эсийн мембрантай холбоотой биологийн механизмууд
1. Идэвхгүй тархалт: Нүүрстөрөгчийн давхар исэл (CO2) ба хүчилтөрөгч (O2) зэрэг зарим бодисууд (жижиг молекулууд, ионууд) плазмын мембранаар дамжин тархаж чаддаг. Бүрхүүл нь аль аль талдаа төвлөрч болох зарим молекул, ионуудад саад болдог.
2. Трансмембран суваг ба тээвэрлэгч уураг: Глюкоз эсвэл амин хүчил зэрэг шим тэжээл нь эсэд орж, бодисын солилцооны зарим бүтээгдэхүүн гадагшлах ёстой.
3. Эндоцитоз гэдэг нь молекулуудыг шингээх үйл явц юм. Плазмын мембранд бага зэрэг деформаци (инвагинаци) үүсдэг бөгөөд үүнд тээвэрлэх бодисыг залгидаг. Энэ нь шаарддагэрчим хүч нь идэвхтэй тээвэрлэлтийн нэг хэлбэр юм.
4. Экзоцитоз: Эндоцитозын үр дүнд авчирсан бодисуудын шингээгүй үлдэгдлийг зайлуулж, гормон, фермент зэрэг бодисыг ялгаруулж, эсийн саадаар бодисыг бүрэн тээвэрлэх зорилгоор янз бүрийн эсүүдэд үүсдэг.
Молекулын бүтэц
Эсийн мембран нь биологийн мембран бөгөөд гол төлөв фосфолипидээс бүрдэх ба бүхэл эсийн агуулгыг гадаад орчноос тусгаарладаг. Үүсэх үйл явц нь хэвийн нөхцөлд аяндаа явагддаг. Энэ үйл явцыг ойлгож, эсийн мембраны бүтэц, үйл ажиллагаа, мөн шинж чанарыг зөв тайлбарлахын тулд бүтцийн туйлшралаар тодорхойлогддог фосфолипидын бүтцийн мөн чанарыг үнэлэх шаардлагатай. Цитоплазмын усан орчин дахь фосфолипидууд чухал концентрацид хүрэх үед усны орчинд илүү тогтвортой байдаг мицеллүүд болж нийлдэг.
Мембран шинж чанар
- Тогтвортой байдал. Энэ нь мембран үүссэний дараа нурах магадлал багатай гэсэн үг юм.
- Хүч чадал. Липидийн мембран нь туйлшралын бодисыг нэвтрүүлэхэд хангалттай найдвартай бөгөөд ууссан бодис (ион, глюкоз, амин хүчил) болон илүү том молекулууд (уураг) хоёулаа үүссэн хилээр нэвтэрч чадахгүй.
- Динамик тэмдэгт. Энэ нь эсийн бүтцийг авч үзэхэд хамгийн чухал шинж чанар байж магадгүй юм. Эсийн мембран чаднаянз бүрийн хэв гажилтанд өртөх, нурахгүйгээр нугалж, нугалж болно. Цэврүүтэх, нахиалах гэх мэт онцгой нөхцөл байдалд энэ нь эвдэрч болох боловч түр зуурынх болно. Өрөөний температурт түүний липидийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд тогтмол эмх замбараагүй хөдөлгөөнд орж тогтвортой шингэний хилийг бүрдүүлдэг.
Шингэн мозайк загвар
Эсийн мембраны бүтэц, үүргийн талаар ярихад орчин үеийн үзэл баримтлалд мембраныг шингэн мозайк загвар гэж 1972 онд Сингер, Николсон нар эрдэмтэд авч үзсэнийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Тэдний онол нь мембраны бүтцийн гурван үндсэн шинж чанарыг тусгасан байдаг. Интеграл мембраны уургууд нь мембраны мозайк загвар болж өгдөг бөгөөд липидийн зохион байгуулалтын хувьсах шинж чанараас шалтгаалан тэдгээр нь хажуугийн хавтгайд хөдөлгөөн хийх чадвартай байдаг. Трансмембран уургууд нь бас хөдөлгөөнтэй байдаг. Мембраны бүтцийн чухал шинж чанар нь түүний тэгш бус байдал юм. Эсийн бүтэц ямар байдаг вэ? Эсийн мембран, цөм, уураг гэх мэт. Эс бол амьдралын үндсэн нэгж бөгөөд бүх организм нь нэг буюу хэд хэдэн эсээс бүрддэг бөгөөд тус бүр нь хүрээлэн буй орчноос нь тусгаарладаг байгалийн саадтай байдаг. Энэ эсийн гаднах хилийг плазмын мембран гэж бас нэрлэдэг. Энэ нь фосфолипид, холестерол, уураг, нүүрс ус гэсэн дөрвөн төрлийн молекулаас бүрддэг. Шингэн мозайк загвар нь эсийн мембраны бүтцийг дараах байдлаар тодорхойлдог: уян хатан, уян хатан, ургамлын тостой төстэй тууштай, ингэснээр бүх зүйлбие даасан молекулууд нь зүгээр л шингэн орчинд хөвдөг бөгөөд тэдгээр нь бүгд тэр бүрхүүл дотор хажуу тийшээ хөдөлж чаддаг. Мозайк бол олон янзын нарийн ширийн зүйлийг агуулсан зүйл юм. Плазмын мембранд энэ нь фосфолипид, холестерины молекул, уураг, нүүрс усаар илэрхийлэгддэг.
Фосфолипид
Фосфолипидууд нь эсийн мембраны үндсэн бүтцийг бүрдүүлдэг. Эдгээр молекулууд нь толгой ба сүүл гэсэн хоёр ялгаатай төгсгөлтэй. Толгойн төгсгөл нь фосфатын бүлэгт агуулагддаг бөгөөд гидрофил юм. Энэ нь усны молекулуудад татагддаг гэсэн үг юм. Сүүл нь өөх тосны хүчлийн хэлхээ гэж нэрлэгддэг устөрөгч ба нүүрстөрөгчийн атомуудаас тогтдог. Эдгээр гинж нь гидрофобик бөгөөд усны молекулуудтай холилдоход дургүй байдаг. Энэ үйл явц нь ургамлын тосыг усанд асгахад тохиолддог зүйлтэй төстэй бөгөөд өөрөөр хэлбэл энэ нь уусдаггүй. Эсийн мембраны бүтцийн онцлог нь фосфолипидээс бүрддэг липидийн давхар давхаргатай холбоотой байдаг. Гидрофиль фосфатын толгой нь эсийн доторх болон эсийн гаднах шингэн хэлбэрээр ус байгаа газарт үргэлж байрладаг. Мембран дахь фосфолипидын гидрофоб сүүл нь уснаас хол байхаар зохион байгуулагдсан.
Холестерин, уураг, нүүрс ус
Хүмүүс "холестерин" гэдэг үгийг сонсохдоо ихэвчлэн муу гэж боддог. Гэсэн хэдий ч холестерин нь үнэндээ эсийн мембраны маш чухал бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Түүний молекулууд нь устөрөгч ба нүүрстөрөгчийн атомын дөрвөн цагирагаас бүрдэнэ. Эдгээр нь гидрофобик бөгөөд липидийн давхар давхарга дахь гидрофобик сүүлүүдийн дунд үүсдэг. Тэдний ач холбогдол нь үүнд оршдогтууштай байдлыг хадгалахын зэрэгцээ тэдгээр нь мембраныг бэхжүүлж, кроссовер үүсэхээс сэргийлдэг. Холестерины молекулууд нь фосфолипидын сүүлийг хавьтах, хатууруулахаас хамгаалдаг. Энэ нь уян хатан байдал, уян хатан байдлыг баталгаажуулдаг. Мембран уураг нь химийн урвалыг хурдасгах ферментийн үүрэг гүйцэтгэдэг, тодорхой молекулуудыг хүлээн авагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг эсвэл эсийн мембранаар бодисыг зөөдөг.
Нүүрс ус буюу сахарид нь зөвхөн эсийн мембраны эсийн гадна талд байдаг. Тэд хамтдаа гликокаликс үүсгэдэг. Энэ нь плазмын мембраныг зөөлрүүлж, хамгаална. Гликокаликс дахь нүүрс усны бүтэц, төрлөөс хамааран бие махбодь эсийг таньж, тэнд байх ёстой эсэхийг тодорхойлох боломжтой.
Мембран уураг
Амьтны эсийн эсийн мембраны бүтцийг уураг гэх мэт чухал бүрэлдэхүүн хэсэггүйгээр төсөөлөхийн аргагүй. Гэсэн хэдий ч тэдгээр нь өөр нэг чухал бүрэлдэхүүн хэсэг болох липидийн хэмжээнээс хамаагүй доогуур байж болно. Гурван үндсэн мембран уураг байдаг.
- Интеграл. Тэд хоёр давхарга, цитоплазм, эсийн гаднах орчныг бүрэн бүрхдэг. Тэд тээвэрлэлт болон дохиоллын функцийг гүйцэтгэдэг.
- Захын төхөөрөмж. Уургууд нь цитоплазм эсвэл эсийн гаднах гадаргуу дээр электростатик эсвэл устөрөгчийн холбоогоор мембрантай холбогддог. Тэдгээр нь үндсэндээ нэгдмэл уургийг холбох хэрэгсэл болгон оролцдог.
- Трансмембран. Эдгээр нь ферментийн болон дохиоллын функцийг гүйцэтгэхээс гадна мембраны липидийн хоёр давхаргын үндсэн бүтцийг зохицуулдаг.
Биологийн мембраны үүрэг
Усан дахь нүүрсустөрөгчийн үйл ажиллагааг зохицуулдаг гидрофобик нөлөө нь мембраны липид болон мембраны уургуудаас бүрдсэн бүтцийг хянадаг. Мембраны олон шинж чанарыг бүх биологийн мембраны үндсэн бүтцийг бүрдүүлдэг липидийн давхар давхаргын тээвэрлэгчид өгдөг. Интеграл мембраны уургууд нь липидийн давхар давхаргад хэсэгчлэн нуугддаг. Трансмембран уураг нь үндсэн дарааллаар нь амин хүчлүүдийн тусгай зохион байгуулалттай байдаг.
Захын мембраны уургууд нь уусдаг уурагтай маш төстэй боловч мембранаар холбогддог. Мэргэшсэн эсийн мембранууд нь эсийн тусгай функцтэй байдаг. Эсийн мембраны бүтэц, үйл ажиллагаа нь биед хэрхэн нөлөөлдөг вэ? Бүхэл бүтэн организмын үйл ажиллагаа нь биологийн мембран хэрхэн зохион байгуулагдсанаас хамаарна. Эс доторх органелл, мембраны эсийн гаднах болон эс хоорондын харилцан үйлчлэлээс биологийн үйл ажиллагааг зохион байгуулах, гүйцэтгэхэд шаардлагатай бүтцийг бий болгодог. Бактери, эукариот эс, дугтуйтай вируст олон бүтэц, үйл ажиллагааны шинж чанарууд нийтлэг байдаг. Бүх биологийн мембранууд нь липидийн давхар давхарга дээр суурилагдсан бөгөөд энэ нь хэд хэдэн нийтлэг шинж чанаруудтай болохыг тодорхойлдог. Мембран уураг нь олон тусгай үүрэгтэй.
- Хянаж байна. Эсийн сийвэнгийн мембран нь эсийн хүрээлэн буй орчинтой харилцах харилцааны хил хязгаарыг тодорхойлдог.
- Тээвэр. Эсийн доторх мембранууд нь янз бүрийн функциональ блокуудад хуваагддагдотоод найрлага, тус бүр нь хяналтын нэвчилттэй хослуулан шаардлагатай тээвэрлэлтийн функцээр дэмжигддэг.
- Дохио дамжуулалт. Мембран хайлуулах нь эсийн доторх цэврүүт мэдэгдлийн механизмыг хангаж, янз бүрийн төрлийн вирус эсэд чөлөөтэй нэвтрэхээс сэргийлдэг.
Утга, дүгнэлт
Гадна эсийн мембраны бүтэц нь бүх биед нөлөөлдөг. Энэ нь зөвхөн сонгосон бодисыг нэвтрүүлэх замаар бүрэн бүтэн байдлыг хамгаалахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ нь мөн эсийн хэлбэрийг хадгалахад тусалдаг цитоскелетон болон эсийн ханыг бэхлэх сайн суурь юм. Липидүүд нь ихэнх эсийн мембраны массын 50 орчим хувийг эзэлдэг ч энэ нь мембраны төрлөөс хамаарч өөр өөр байдаг. Хөхтөн амьтдын гаднах эсийн мембраны бүтэц нь илүү төвөгтэй бөгөөд дөрвөн үндсэн фосфолипид агуулдаг. Липидийн давхар давхаргын чухал шинж чанар нь бие даасан молекулууд чөлөөтэй эргэлдэж, хажуу тийшээ хөдөлж чаддаг хоёр хэмжээст шингэн шиг ажилладаг явдал юм. Ийм шингэн чанар нь температур, липидийн найрлагаас хамаарч тодорхойлогддог мембраны чухал шинж чанар юм. Холестерол нь нүүрсустөрөгчийн цагирагийн бүтэцтэй тул мембраны шингэнийг тодорхойлоход чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Биологийн мембраны жижиг молекулуудыг сонгон нэвчүүлэх чадвар нь эсийн дотоод бүтцийг хянах, хадгалах боломжийг олгодог.
Эсийн бүтцийг (эсийн мембран, цөм гэх мэт) авч үзвэл бид ийм дүгнэлт хийж болно. Бие бол гадны тусламжгүйгээр өөртөө хор хөнөөл учруулахгүй өөрийгөө зохицуулах систем бөгөөд эс бүрийг нөхөн сэргээх, хамгаалах, зөв ажиллуулах арга замыг үргэлж эрэлхийлдэг.
