პლაზმური მემბრანა არის ლიპიდური ორშრე, რომლის სისქეში ჩაშენებულია ცილები, იონური არხები და რეცეპტორების მოლეკულები. ეს არის მექანიკური ბარიერი, რომელიც გამოყოფს უჯრედის ციტოპლაზმას პერიუჯრედული სივრცისგან, ამავდროულად არის ერთადერთი კავშირი გარე გარემოსთან. მაშასადამე, პლაზმოლემა არის უჯრედის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი სტრუქტურა და მისი ფუნქციები საშუალებას აძლევს მას არსებობდეს და ურთიერთქმედდეს სხვა უჯრედულ ჯგუფებთან.
ციტოლემის ფუნქციების მიმოხილვა
პლაზმური მემბრანა იმ ფორმით, რომელშიც ის იმყოფება ცხოველურ უჯრედში, დამახასიათებელია სხვადასხვა სამეფოს მრავალი ორგანიზმისთვის. ბაქტერიებსა და პროტოზოებს, რომელთა ორგანიზმები წარმოდგენილია ერთი უჯრედით, აქვთ ციტოპლაზმური მემბრანა. ცხოველებმა, სოკოებმა და მცენარეებმა, როგორც მრავალუჯრედიანმა ორგანიზმებმა, არ დაკარგეს იგი ევოლუციის პროცესში. თუმცა ცოცხალი ორგანიზმების სხვადასხვა სამეფოებშიციტოლემა გარკვეულწილად განსხვავებულია, თუმცა მისი ფუნქციები მაინც იგივეა. ისინი შეიძლება დაიყოს სამ ჯგუფად: დელიმიტაცია, ტრანსპორტი და კომუნიკაცია.
განმსაზღვრელი ფუნქციების ჯგუფში შედის უჯრედის მექანიკური დაცვა, მისი ფორმის შენარჩუნება, უჯრედგარე გარემოსგან დაცვა. მემბრანა ასრულებს ფუნქციების სატრანსპორტო ჯგუფს სპეციფიკური ცილების, იონური არხების და გარკვეული ნივთიერებების მატარებლების არსებობის გამო. ციტოლემის საკომუნიკაციო ფუნქციები მოიცავს რეცეპტორების ფუნქციას. მემბრანის ზედაპირზე არის რეცეპტორული კომპლექსების ნაკრები, რომლის მეშვეობითაც უჯრედი მონაწილეობს ჰუმორული ინფორმაციის გადაცემის მექანიზმებში. ამასთან, მნიშვნელოვანია ისიც, რომ პლაზმოლემა გარს აკრავს არა მხოლოდ უჯრედს, არამედ მის მემბრანულ ორგანელებსაც. მათში ის იგივე როლს ასრულებს, როგორც მთელი უჯრედის შემთხვევაში.
ბარიერი ფუნქცია
პლაზმური მემბრანის ბარიერული ფუნქციები მრავალჯერადია. ის იცავს უჯრედის შიდა გარემოს ქიმიკატების გაბატონებული კონცენტრაციით მისი ცვლილებისგან. დიფუზია ხდება ხსნარებში, ანუ კონცენტრაციის თვითგათანაბრება მედიას შორის გარკვეული ნივთიერებების სხვადასხვა შემცველობით. პლაზმალემა უბრალოდ ბლოკავს დიფუზიას სითხისა და იონების ნებისმიერი მიმართულებით ნაკადის შეფერხებით. ამრიგად, მემბრანა ზღუდავს ციტოპლაზმას პერიუჯრედული გარემოდან ელექტროლიტების გარკვეული კონცენტრაციით.
პლაზმური მემბრანის ბარიერული ფუნქციის მეორე გამოვლინება არის დაცვა ძლიერი მჟავე და ძლიერი ტუტე გარემოსგან. აგებულია პლაზმური მემბრანაისე, რომ ლიპიდური მოლეკულების ჰიდროფობიური ბოლოები მიმართულია გარედან. ამიტომ, ის ხშირად განასხვავებს უჯრედშიდა და უჯრედგარე გარემოს სხვადასხვა pH მნიშვნელობებით. ის აუცილებელია უჯრედული სიცოცხლისთვის.
ორგანული მემბრანების ბარიერული ფუნქცია
პლაზმური მემბრანის ბარიერული ფუნქციები ასევე განსხვავებულია, რადგან ისინი დამოკიდებულია მის მდებარეობაზე. კერძოდ, კარიოლემა, ანუ ბირთვის ლიპიდური ორფენა, იცავს მას მექანიკური დაზიანებისგან და გამოყოფს ბირთვულ გარემოს ციტოპლაზმურისგან. უფრო მეტიც, ითვლება, რომ კარიოლემა განუყოფლად არის დაკავშირებული ენდოპლაზმური ბადის მემბრანასთან. ამრიგად, მთელი სისტემა განიხილება, როგორც მემკვიდრეობითი ინფორმაციის ერთიან საცავი, ცილის სინთეზირების სისტემა და ცილის მოლეკულების შემდგომი ტრანსლაციური მოდიფიკაციის კლასტერი. ენდოპლაზმური ბადის მემბრანა აუცილებელია უჯრედშიდა სატრანსპორტო არხების ფორმის შესანარჩუნებლად, რომლებშიც მოძრაობენ ცილების, ლიპიდების და ნახშირწყლების მოლეკულები.
მიტოქონდრიული მემბრანა იცავს მიტოქონდრიას, ხოლო პლასტიდური მემბრანა იცავს ქლოროპლასტებს. ლიზოსომური მემბრანა ასევე ასრულებს ბარიერის როლს: ლიზოსომის შიგნით არის აგრესიული pH გარემო და რეაქტიული ჟანგბადის სახეობები, რომლებსაც შეუძლიათ დააზიანონ უჯრედის შიგნით არსებული სტრუქტურები იქ შეღწევის შემთხვევაში. მეორეს მხრივ, მემბრანა არის უნივერსალური ბარიერი, რომელიც ლიზოსომებს აძლევს მყარი ნაწილაკების „მონელების“საშუალებას და ზღუდავს ფერმენტების მოქმედების ადგილს.
პლაზმური მემბრანის მექანიკური ფუნქცია
პლაზმური მემბრანის მექანიკური ფუნქციები ასევე ჰეტეროგენულია. პირველ რიგში, პლაზმური მემბრანა მხარს უჭერსფიჭური ფორმა. მეორეც, ის ზღუდავს უჯრედის დეფორმაციულობას, მაგრამ ხელს არ უშლის ფორმისა და სითხის შეცვლას. ამ შემთხვევაში შესაძლებელია გარსის გამაგრებაც. ეს ხდება უჯრედის კედლის ფორმირების გამო პროტისტების, ბაქტერიების, მცენარეებისა და სოკოების მიერ. ცხოველებში, მათ შორის ადამიანის სახეობებში, უჯრედის კედელი ყველაზე მარტივია და წარმოდგენილია მხოლოდ გლიკოკალიქსით.
ბაქტერიებში ეს არის გლიკოპროტეინი, მცენარეებში - ცელულოზა, სოკოებში - ქიტინური. დიატომები კი აერთიანებენ სილიციუმს (სილიციუმის ოქსიდს) უჯრედის კედელში, რაც მნიშვნელოვნად ზრდის უჯრედის სიმტკიცეს და მექანიკურ წინააღმდეგობას. და ამისთვის ყველა ორგანიზმს სჭირდება უჯრედის კედელი. და თავად პლაზმოლემას აქვს გაცილებით დაბალი სიძლიერე, ვიდრე პროტეოგლიკანების, ცელულოზის ან ქიტინის ფენა. ეჭვგარეშეა, რომ ციტოლემა მექანიკურ როლს ასრულებს.
ასევე, პლაზმური მემბრანის მექანიკური ფუნქციები საშუალებას აძლევს მიტოქონდრიებს, ქლოროპლასტებს, ლიზოსომებს, ბირთვს და ენდოპლაზმურ რეტიკულუმს იმოქმედონ უჯრედის შიგნით და დაიცვან თავი ქვეზღურბლის დაზიანებისგან. ეს დამახასიათებელია ნებისმიერი უჯრედისთვის, რომელსაც აქვს ეს მემბრანული ორგანელები. უფრო მეტიც, პლაზმურ მემბრანას აქვს ციტოპლაზმური გამონაყარი, რომლის მეშვეობითაც იქმნება უჯრედშორისი კონტაქტები. ეს არის პლაზმური მემბრანის მექანიკური ფუნქციის განხორციელების მაგალითი. მემბრანის დამცავ როლს ასევე უზრუნველყოფს ლიპიდური ორშრის ბუნებრივი წინააღმდეგობა და სითხე.
ციტოპლაზმური მემბრანის კომუნიკაციური ფუნქცია
ტრანსპორტი და მიღება საკომუნიკაციო ფუნქციებს შორისაა. ესენიორივე თვისება დამახასიათებელია პლაზმური მემბრანისთვის და კარიოლემისთვის. ორგანელების მემბრანას ყოველთვის არ აქვს რეცეპტორები ან გაჟღენთილია სატრანსპორტო არხებით, მაგრამ კარიოლემასა და ციტოლემას აქვს ეს წარმონაქმნები. სწორედ მათი მეშვეობით ხორციელდება ეს საკომუნიკაციო ფუნქციები.
ტრანსპორტი ხორციელდება ორი შესაძლო მექანიზმით: ენერგიის ხარჯვით, ანუ აქტიური გზით და ხარჯვის გარეშე, მარტივი დიფუზიით. თუმცა, უჯრედს ასევე შეუძლია ნივთიერებების ტრანსპორტირება ფაგოციტოზის ან პინოციტოზის გზით. ეს რეალიზებულია თხევადი ან მყარი ნაწილაკების ღრუბლის დაჭერით ციტოპლაზმის პროტრუზიებით. შემდეგ უჯრედი, თითქოს თავისი ხელებით, იჭერს ნაწილაკს ან სითხის წვეთს, იზიდავს მას და ქმნის ციტოპლაზმურ ფენას მის გარშემო.
აქტიური ტრანსპორტი, დიფუზია
აქტიური ტრანსპორტი არის ელექტროლიტების ან ნუტრიენტების შერჩევითი შეწოვის მაგალითი. სპეციფიური არხებით, რომლებიც წარმოდგენილია რამდენიმე ქვედანაყოფისგან შემდგარი ცილის მოლეკულებით, ნივთიერება ან ჰიდრატირებული იონი აღწევს ციტოპლაზმაში. იონები ცვლის პოტენციალს და ნუტრიენტები ჩაშენებულია მეტაბოლურ წრეებში. და უჯრედში არსებული პლაზმური მემბრანის ყველა ეს ფუნქცია აქტიურად უწყობს ხელს მის ზრდას და განვითარებას.
ლიპიდური ხსნადობა
მაღალი დიფერენცირებული უჯრედები, როგორიცაა ნერვული, ენდოკრინული ან კუნთოვანი უჯრედები, იყენებენ ამ იონურ არხებს დასვენებისა და მოქმედების პოტენციალის შესაქმნელად. წარმოიქმნება ოსმოსური და ელექტროქიმიური სხვაობის გამო და ქსოვილები იძენენ შეკუმშვის უნარს.წარმოქმნის ან ატარებს იმპულსს, პასუხობს სიგნალებს ან გადასცემს მათ. ეს არის უჯრედებს შორის ინფორმაციის გაცვლის მნიშვნელოვანი მექანიზმი, რომელიც საფუძვლად უდევს მთელი ორგანიზმის ფუნქციების ნერვულ რეგულაციას. ცხოველური უჯრედის პლაზმური მემბრანის ეს ფუნქციები უზრუნველყოფს მთელი ორგანიზმის სასიცოცხლო აქტივობის რეგულირებას, დაცვას და მოძრაობას.
ზოგიერთ ნივთიერებას შეუძლია მემბრანაშიც კი შეაღწიოს, მაგრამ ეს დამახასიათებელია მხოლოდ ლიპოფილური ცხიმში ხსნადი მოლეკულების მოლეკულებისთვის. ისინი უბრალოდ იხსნება მემბრანის ორ ფენაში და ადვილად შედიან ციტოპლაზმაში. ეს სატრანსპორტო მექანიზმი ტიპიურია სტეროიდული ჰორმონებისთვის. ხოლო პეპტიდური სტრუქტურის ჰორმონები ვერ ახერხებენ მემბრანაში შეღწევას, თუმცა ინფორმაციასაც გადასცემენ უჯრედს. ეს მიიღწევა პლაზმალემის ზედაპირზე რეცეპტორული (ინტეგრალი) მოლეკულების არსებობის გამო. ბირთვში სიგნალის გადაცემის ასოცირებული ბიოქიმიური მექანიზმები, მემბრანის მეშვეობით ლიპიდური ნივთიერებების უშუალო შეღწევის მექანიზმთან ერთად, წარმოადგენს ჰუმორული რეგულირების უფრო მარტივ სისტემას. და პლაზმური მემბრანის ინტეგრალური ცილების ყველა ეს ფუნქცია საჭიროა არა მხოლოდ ერთ უჯრედს, არამედ მთელ ორგანიზმს.
ციტოპლაზმური მემბრანის ფუნქციების ცხრილი
პლაზმური მემბრანის ფუნქციების ხაზგასმის ყველაზე ვიზუალური გზა არის ცხრილი, რომელიც მიუთითებს მის ბიოლოგიურ როლზე მთლიანად უჯრედისთვის.
| სტრუქტურა | ფუნქცია | ბიოლოგიური როლი |
| ციტოპლაზმური მემბრანა ლიპიდური ორშრის სახითგარეგნულად განლაგებული ჰიდროფობიური ბოლოები, აღჭურვილია ინტეგრალური და ზედაპირული ცილების რეცეპტორული კომპლექსებით | მექანიკური | ინარჩუნებს უჯრედულ ფორმას, იცავს მექანიკური ზღურბლის ზემოქმედებისგან, ინარჩუნებს უჯრედულ მთლიანობას |
| ტრანსპორტი | გადააქვს თხევადი წვეთები, მყარი ნაწილაკები, მაკრომოლეკულები და დატენიანებული იონები უჯრედში ენერგიის დახარჯვით ან მის გარეშე | |
| რეცეპტორი | მას ზედაპირზე აქვს რეცეპტორების მოლეკულები, რომლებიც ემსახურებიან ინფორმაციის გადაცემას ბირთვში | |
| წებოვანი | ციტოპლაზმის გამონაყარის გამო, მეზობელი უჯრედები ქმნიან კონტაქტებს ერთმანეთთან | |
| ელექტროგენური | უზრუნველყოფს პირობებს აგზნებადი ქსოვილების მოქმედების პოტენციალის და დასვენების პოტენციალის წარმოქმნისთვის |
ეს ცხრილი ნათლად აჩვენებს, თუ რა ფუნქციებს ასრულებს პლაზმური მემბრანა. თუმცა, მხოლოდ უჯრედის მემბრანა, ანუ ლიპიდური ორშრე, რომელიც მთელ უჯრედს აკრავს, ასრულებს ამ როლებს. მის შიგნით არის ორგანელები, რომლებსაც ასევე აქვთ გარსები. მათი როლები უნდა გამოიკვეთოს.
პლაზმური მემბრანის ფუნქციები: სქემა
უჯრედში მემბრანების არსებობით განსხვავდება შემდეგი ორგანელები: ბირთვი, უხეში და გლუვი ენდოპლაზმური ბადე, გოლჯის კომპლექსი, მიტოქონდრია, ქლოროპლასტები, ლიზოსომები. თითოეულშიამ ორგანელებში მემბრანა გადამწყვეტ როლს ასრულებს. შეგიძლიათ განიხილოთ ის ტაბულური სქემის მაგალითის გამოყენებით.
| ორგანელა და მემბრანა | ფუნქცია | ბიოლოგიური როლი |
| ბირთვი, ბირთვული მემბრანა | მექანიკური | ბირთვის ციტოპლაზმის პლაზმური მემბრანის მექანიკური ფუნქციები საშუალებას აძლევს მას შეინარჩუნოს ფორმა, თავიდან აიცილოს სტრუქტურული დაზიანება |
| ბარიერი | ნუკლეოპლაზმისა და ციტოპლაზმის გამოყოფა | |
| ტრანსპორტი | აქვს სატრანსპორტო ფორები ბირთვიდან რიბოზომებისა და მესინჯერი რნმ-ის გასასვლელად და საკვები ნივთიერებების, ამინომჟავების და აზოტოვანი ფუძეების შიგნით შესაყვანად | |
| მიტოქონდრიონი, მიტოქონდრიული მემბრანა | მექანიკური | მიტოქონდრიის ფორმის შენარჩუნება, მექანიკური დაზიანების თავიდან აცილება |
| ტრანსპორტი | იონები და ენერგიის სუბსტრატები გადადის მემბრანის მეშვეობით | |
| ელექტროგენური | უზრუნველყოფს ტრანსმემბრანული პოტენციალის წარმოქმნას, რომელიც წარმოადგენს უჯრედში ენერგიის წარმოების საფუძველს | |
| ქლოროპლასტები, პლასტიდური მემბრანა | მექანიკური | მხარს უჭერს პლასტიდების ფორმას, ხელს უშლის მათ მექანიკურ დაზიანებას |
| ტრანსპორტი | უზრუნველყოფს ნივთიერებების ტრანსპორტირებას | |
| ენდოპლაზმური ბადე, ქსელის მემბრანა | მექანიკური და გარემოს ფორმირება | უზრუნველყოფს ღრუს არსებობას, სადაც მიმდინარეობს ცილის სინთეზის პროცესები და მათი ტრანსლაციური მოდიფიკაცია |
| გოლჯის აპარატი, ვეზიკულებისა და ცისტერნების მემბრანა | მექანიკური და გარემოს ფორმირება | როლი იხილეთ ზემოთ |
| ლიზოსომები, ლიზოსომური მემბრანა |
მექანიკური ბარიერი |
ლიზოსომის ფორმის შენარჩუნება, მექანიკური დაზიანების თავიდან აცილება და ციტოპლაზმაში ფერმენტების გამოყოფა, ლიტური კომპლექსების შეზღუდვა |
ცხოველის უჯრედის მემბრანა
ეს არის პლაზმური მემბრანის ფუნქციები უჯრედში, სადაც ის მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ყველა ორგანელისთვის. უფრო მეტიც, მთელი რიგი ფუნქციები უნდა გაერთიანდეს ერთში - დამცავში. კერძოდ, ბარიერი და მექანიკური ფუნქციები გაერთიანებულია დამცავში. უფრო მეტიც, პლაზმური მემბრანის ფუნქციები მცენარეულ უჯრედში თითქმის იდენტურია ცხოველური და ბაქტერიული უჯრედების ფუნქციებისა.
ცხოველური უჯრედი ყველაზე რთული და დიფერენცირებულია. აქ ბევრად უფრო ინტეგრალური, ნახევრად ინტეგრალური და ზედაპირული ცილებია განთავსებული. ზოგადად, მრავალუჯრედულ ორგანიზმებში მემბრანის სტრუქტურა ყოველთვის უფრო რთულია, ვიდრე ერთუჯრედულებში. და რა ფუნქციებს ასრულებს კონკრეტული უჯრედის პლაზმური მემბრანა, განსაზღვრავს, კლასიფიცირდება როგორც ეპითელური, შემაერთებელი ანაგზნებადი ქსოვილი.
