უჯრედის მემბრანა - უჯრედის სტრუქტურული ელემენტი, რომელიც იცავს მას გარე გარემოსგან. მისი დახმარებით ის ურთიერთქმედებს უჯრედშორის სივრცესთან და ბიოლოგიური სისტემის ნაწილია. მის გარსს აქვს სპეციალური სტრუქტურა, რომელიც შედგება ლიპიდური ორშრისგან, ინტეგრალური და ნახევრად ინტეგრალური ცილებისგან. ეს უკანასკნელი არის დიდი მოლეკულები, რომლებიც ასრულებენ სხვადასხვა ფუნქციებს. ყველაზე ხშირად ისინი მონაწილეობენ სპეციალური ნივთიერებების ტრანსპორტირებაში, რომელთა კონცენტრაცია მემბრანის სხვადასხვა მხარეს საგულდაგულოდ რეგულირდება.
უჯრედული მემბრანის სტრუქტურის ზოგადი გეგმა
პლაზმური მემბრანა არის ცხიმებისა და რთული ცილების მოლეკულების ერთობლიობა. მისი ფოსფოლიპიდები, მათი ჰიდროფილური ნარჩენებით, განლაგებულია მემბრანის მოპირდაპირე მხარეს, ქმნიან ლიპიდურ ორშრს. მაგრამ მათი ჰიდროფობიური უბნები, რომელიც შედგება ცხიმოვანი მჟავების ნარჩენებისგან, შიგნითაა მიმართული. ეს საშუალებას გაძლევთ შექმნათ თხევადი თხევად-კრისტალური სტრუქტურა, რომელსაც შეუძლია მუდმივად შეცვალოს ფორმა და იმყოფება დინამიურ წონასწორობაში.
სტრუქტურის ეს თვისება საშუალებას გაძლევთ შეზღუდოთ უჯრედი უჯრედშორისი სივრციდან, რადგან მემბრანა ჩვეულებრივ გაუვალია წყლისა და მასში გახსნილი ყველა ნივთიერების მიმართ. ზოგიერთი რთული ინტეგრალური ცილა, ნახევრად ინტეგრალური და ზედაპირული მოლეკულა ჩაეფლო მემბრანის სისქეში. მათი მეშვეობით უჯრედი ურთიერთქმედებს გარე სამყაროსთან, ინარჩუნებს ჰომეოსტაზს და ქმნის ინტეგრალურ ბიოლოგიურ ქსოვილებს.
პლაზმის მემბრანის ცილები
პროტეინის ყველა მოლეკულა, რომელიც მდებარეობს პლაზმური მემბრანის ზედაპირზე ან სისქეში, იყოფა ტიპებად მათი წარმოქმნის სიღრმის მიხედვით. არსებობს ინტეგრალური ცილები, რომლებიც შეაღწევენ ლიპიდურ ორ შრეში, ნახევრად ინტეგრალური ცილები, რომლებიც წარმოიქმნება მემბრანის ჰიდროფილურ რეგიონში და გადის გარეთ, ასევე ზედაპირული ცილები, რომლებიც მდებარეობს მემბრანის გარე არეში. ინტეგრალური ცილის მოლეკულები პლაზმალემაში სპეციალური გზით გადის და შეიძლება დაუკავშირდეს რეცეპტორულ აპარატს. ამ მოლეკულებიდან ბევრი გადის მთელ მემბრანაში და ეწოდება ტრანსმემბრანული. დანარჩენები მიმაგრებულია მემბრანის ჰიდროფობიურ ნაწილში და გამოდიან შიდა ან გარე ზედაპირზე.
უჯრედული იონური არხები
ყველაზე ხშირად, იონური არხები მოქმედებენ როგორც ინტეგრალური კომპლექსური ცილები. ეს სტრუქტურები პასუხისმგებელნი არიან გარკვეული ნივთიერებების აქტიურ ტრანსპორტირებაზე უჯრედში ან მის გარეთ. ისინი შედგება რამდენიმე ცილის ქვედანაყოფისა და აქტიური ადგილისგან. როდესაც ექვემდებარება კონკრეტულ ლიგანდს აქტიურ ცენტრში, წარმოდგენილი კონკრეტული ნაკრებითამინომჟავები, ხდება იონური არხის კონფორმაციის ცვლილება. ასეთი პროცესი საშუალებას გაძლევთ გახსნათ ან დახუროთ არხი, რითაც დაიწყოთ ან შეაჩეროთ ნივთიერებების აქტიური ტრანსპორტი.
ზოგიერთი იონური არხი უმეტესად ღიაა, მაგრამ როდესაც სიგნალი მიიღება რეცეპტორის ცილისგან ან როდესაც მიმაგრებულია კონკრეტული ლიგანდი, ისინი შეიძლება დაიხუროს, რაც აჩერებს იონურ დენს. მოქმედების ეს პრინციპი ემყარება იმ ფაქტს, რომ სანამ რეცეპტორი ან ჰუმორული სიგნალი მიიღება გარკვეული ნივთიერების აქტიური ტრანსპორტირების შესაჩერებლად, ის განხორციელდება. სიგნალის მიღებისთანავე ტრანსპორტი უნდა შეწყდეს.
ინტეგრალური ცილების უმეტესობა, რომლებიც მოქმედებს როგორც იონური არხები, აფერხებენ ტრანსპორტირებას, სანამ კონკრეტული ლიგანდი არ მიმაგრდება აქტიურ ადგილზე. შემდეგ გააქტიურდება იონის ტრანსპორტი, რაც მემბრანის დატენვის საშუალებას მისცემს. იონური არხების მოქმედების ეს ალგორითმი ტიპიურია ადამიანის აგზნებადი ქსოვილების უჯრედებისთვის.
ჩაშენებული ცილების ტიპები
მემბრანის ყველა ცილა (ინტეგრალი, ნახევრად ინტეგრალური და ზედაპირული) ასრულებს მნიშვნელოვან ფუნქციებს. სწორედ უჯრედის ცხოვრებაში მათი განსაკუთრებული როლის გამო, მათ აქვთ გარკვეული ტიპის ინტეგრაცია ფოსფოლიპიდურ მემბრანაში. ზოგიერთმა პროტეინმა, უფრო ხშირად ეს არის იონური არხები, მთლიანად უნდა თრგუნოს პლაზმალემა, რათა განახორციელოს თავისი ფუნქციები. შემდეგ მათ უწოდებენ პოლიტოპიურს, ანუ ტრანსმემბრანულს. სხვები ლოკალიზებულია მათი ანკერის ადგილით ფოსფოლიპიდური ორშრის ჰიდროფობიურ ადგილას, ხოლო აქტიური ადგილი ვრცელდება მხოლოდ შიდა ან მხოლოდ გარეზე.უჯრედის მემბრანის ზედაპირი. შემდეგ მათ მონოტოპიურს უწოდებენ. უფრო ხშირად ისინი არიან რეცეპტორული მოლეკულები, რომლებიც იღებენ სიგნალს მემბრანის ზედაპირიდან და გადასცემენ მას სპეციალურ „შუამავალს“.
ინტეგრალური ცილების განახლება
ყველა ინტეგრალური მოლეკულა მთლიანად აღწევს ჰიდროფობიურ ზონაში და ფიქსირდება მასში ისე, რომ მათი მოძრაობა დასაშვებია მხოლოდ მემბრანის გასწვრივ. თუმცა, ცილის შეღწევა უჯრედში, ისევე როგორც ციტოლემისგან ცილის მოლეკულის სპონტანური გამოყოფა, შეუძლებელია. არსებობს ვარიანტი, რომლის დროსაც მემბრანის ინტეგრალური ცილები შედიან ციტოპლაზმაში. ის ასოცირდება პინოციტოზთან ან ფაგოციტოზთან, ანუ როდესაც უჯრედი იჭერს მყარ ან თხევადს და გარს აკრავს მას გარსით. შემდეგ მასში ჩაყრილ ცილებთან ერთად იწევა შიგნით.
რა თქმა უნდა, ეს არ არის უჯრედში ენერგიის გაცვლის ყველაზე ეფექტური გზა, რადგან ყველა ცილა, რომელიც ადრე რეცეპტორებად ან იონურ არხებად მსახურობდა, ლიზოსომა შეიწოვება. ამას დასჭირდება მათი ახალი სინთეზი, რისთვისაც დაიხარჯება მაკროერგების ენერგეტიკული რეზერვების მნიშვნელოვანი ნაწილი. თუმცა, "ექსპლუატაციის" დროს, იონური არხების ან რეცეპტორების მოლეკულები ხშირად ზიანდება, მოლეკულის მონაკვეთების მოწყვეტამდე. ეს ასევე მოითხოვს მათ ხელახალი სინთეზს. მაშასადამე, ფაგოციტოზი, თუნდაც ის მოხდეს მისივე რეცეპტორების მოლეკულების გაყოფით, ასევე მათი მუდმივი განახლების გზაა.
ინტეგრალური ცილების ჰიდროფობიური ურთიერთქმედება
როგორც იყოზემოთ აღწერილი, ინტეგრალური მემბრანის ცილები რთული მოლეკულებია, რომლებიც, როგორც ჩანს, ჩარჩენილია ციტოპლაზმურ მემბრანაში. ამავდროულად, მასში თავისუფლად შეუძლიათ ბანაობა, მოძრაობენ პლაზმალემის გასწვრივ, მაგრამ არ შეუძლიათ მისგან დაშორება და უჯრედშორის სივრცეში შესვლა. ეს რეალიზებულია მემბრანულ ფოსფოლიპიდებთან ინტეგრალური ცილების ჰიდროფობიური ურთიერთქმედების თავისებურებების გამო.
ინტეგრალური ცილების აქტიური ცენტრები განლაგებულია ლიპიდური ორშრის შიდა ან გარე ზედაპირზე. და მაკრომოლეკულის ის ფრაგმენტი, რომელიც პასუხისმგებელია მჭიდრო ფიქსაციაზე, ყოველთვის მდებარეობს ფოსფოლიპიდების ჰიდროფობიურ რეგიონებს შორის. მათთან ურთიერთქმედების გამო ყველა ტრანსმემბრანული ცილა ყოველთვის რჩება უჯრედის მემბრანის სისქეში.
ინტეგრალური მაკრომოლეკულების ფუნქციები
ნებისმიერ ინტეგრალურ მემბრანულ ცილას აქვს წამყვანი ადგილი, რომელიც მდებარეობს ფოსფოლიპიდების ჰიდროფობიურ ნარჩენებს შორის და აქტიური ცენტრი. ზოგიერთ მოლეკულას აქვს მხოლოდ ერთი აქტიური ცენტრი და განლაგებულია მემბრანის შიდა ან გარე ზედაპირზე. ასევე არსებობს მოლეკულები მრავალი აქტიური ადგილით. ეს ყველაფერი დამოკიდებულია ინტეგრალური და პერიფერიული ცილების ფუნქციებზე. მათი პირველი ფუნქცია აქტიური ტრანსპორტია.
პროტეინის მაკრომოლეკულები, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან იონების გავლაზე, შედგება რამდენიმე ქვედანაყოფისგან და არეგულირებს იონურ დენს. ჩვეულებრივ, პლაზმური მემბრანა ვერ გადის დატენიანებულ იონებს, რადგან ის ბუნებით ლიპიდურია. იონური არხების არსებობა, რომლებიც განუყოფელი პროტეინებია, იონებს საშუალებას აძლევს შეაღწიონ ციტოპლაზმაში და შეავსონ უჯრედის მემბრანა.ეს არის აგზნებადი ქსოვილის უჯრედების მემბრანული პოტენციალის წარმოქმნის მთავარი მექანიზმი.
რეცეპტორის მოლეკულები
ინტეგრალური მოლეკულების მეორე ფუნქციაა რეცეპტორების ფუნქცია. მემბრანის ერთი ლიპიდური ორშრე ახორციელებს დამცავ ფუნქციას და მთლიანად ზღუდავს უჯრედს გარე გარემოდან. თუმცა, რეცეპტორების მოლეკულების არსებობის გამო, რომლებიც წარმოდგენილია ინტეგრალური ცილებით, უჯრედს შეუძლია მიიღოს სიგნალები გარემოდან და ურთიერთქმედება მასთან. მაგალითად არის კარდიომიოციტური თირკმელზედა ჯირკვლის რეცეპტორი, უჯრედის ადჰეზიური ცილა, ინსულინის რეცეპტორი. რეცეპტორული ცილის კონკრეტული მაგალითია ბაქტერიოროდოფსინი, სპეციალური მემბრანული ცილა, რომელიც გვხვდება ზოგიერთ ბაქტერიაში, რომელიც საშუალებას აძლევს მათ რეაგირება მოახდინონ სინათლეზე.
უჯრედთაშორისი ურთიერთქმედების ცილები
ინტეგრალური ცილების ფუნქციების მესამე ჯგუფი არის უჯრედშორისი კონტაქტების განხორციელება. მათი წყალობით, ერთ უჯრედს შეუძლია შეუერთდეს მეორეს, რითაც შეიქმნება ინფორმაციის გადაცემის ჯაჭვი. ნექსუსები მუშაობენ ამ მექანიზმის მიხედვით - კარდიომიოციტებს შორის უფსკრული შეერთება, რომლის მეშვეობითაც ხდება გულის რითმის გადაცემა. მოქმედების იგივე პრინციპი შეინიშნება სინაფსებში, რომლის მეშვეობითაც იმპულსი გადადის ნერვულ ქსოვილებში.
ინტეგრალური ცილების საშუალებით უჯრედებს შეუძლიათ აგრეთვე შექმნან მექანიკური კავშირი, რაც მნიშვნელოვანია ინტეგრალური ბიოლოგიური ქსოვილის ფორმირებაში. ასევე, ინტეგრალურ პროტეინებს შეუძლიათ შეასრულონ მემბრანული ფერმენტების როლი და მონაწილეობა მიიღონ ენერგიის გადაცემაში, მათ შორის ნერვული იმპულსების ჩათვლით.
