Ի՞նչ գործառույթներ է կատարում արտաքին բջջային թաղանթը: Արտաքին բջջային մեմբրանի կառուցվածքը. Բջջային մեմբրանի հիմնական գործառույթներն ու կառուցվածքային առանձնահատկությունները

Սահմանազատող ( արգելք) - առանձնացնել բջջային պարունակությունը արտաքին միջավայր;

Կարգավորել բջջի և շրջակա միջավայրի միջև փոխանակումը.

Նրանք բջիջները բաժանում են բաժանմունքների կամ բաժանմունքների, որոնք նախատեսված են որոշակի մասնագիտացված նյութափոխանակության ուղիների համար ( բաժանելով);

Այն որոշ քիմիական ռեակցիաների վայր է (քլորոպլաստներում ֆոտոսինթեզի լուսային ռեակցիաներ, միտոքոնդրիայում շնչառության ժամանակ օքսիդատիվ ֆոսֆորիլացում);

Ապահովել հաղորդակցություն բազմաբջիջ օրգանիզմների հյուսվածքների բջիջների միջև.

Տրանսպորտ- իրականացնում է տրանսմեմբրանային տրանսպորտ.

Ընդունիչ- ընկալիչների տեղակայման վայրերն են, որոնք ճանաչում են արտաքին գրգռիչները:

Նյութերի փոխադրումթաղանթի միջոցով՝ մեմբրանի առաջատար գործառույթներից մեկը՝ ապահովելով նյութերի փոխանակումը բջջի և արտաքին միջավայրի միջև։ Կախված նյութերի փոխանցման էներգիայի սպառումից, դրանք առանձնանում են.

պասիվ տրանսպորտ կամ հեշտացված դիֆուզիոն;

ակտիվ (սելեկտիվ) տրանսպորտ՝ ATP-ի և ֆերմենտների մասնակցությամբ։

փոխադրում մեմբրանի փաթեթավորման մեջ: Կան էնդոցիտոզ (բջջի մեջ) և էկզոցիտոզ (բջջից դուրս) - մեխանիզմներ, որոնք մեծ մասնիկներ և մակրոմոլեկուլներ են տեղափոխում թաղանթով: Էնդոցիտոզի ժամանակ պլազմային թաղանթը ձևավորում է ինվագինացիա, դրա եզրերը միաձուլվում են, և ցիտոպլազմում բացվում է վեզիկուլ։ Վեզիկուլը ցիտոպլազմայից սահմանազատված է մեկ թաղանթով, որը արտաքին ցիտոպլազմային թաղանթի մի մասն է։ Տարբերում են ֆագոցիտոզ և պինոցիտոզ։ Ֆագոցիտոզը խոշոր մասնիկների կլանումն է, որոնք բավականին կոշտ են: Օրինակ՝ լիմֆոցիտների, նախակենդանիների ֆագոցիտոզը և այլն։ Պինոցիտոզը հեղուկի կաթիլներ որսալու և դրանում լուծված նյութերով ներծծելու գործընթացն է։

Էկզոցիտոզը բջջից տարբեր նյութերի հեռացման գործընթաց է: Էկզոցիտոզի ժամանակ վեզիկուլայի կամ վակուոլի թաղանթը միաձուլվում է արտաքին ցիտոպլազմային թաղանթի հետ։ Վեզիկուլի պարունակությունը հեռացվում է բջջի մակերեսից այն կողմ, իսկ թաղանթը մտնում է արտաքին ցիտոպլազմային թաղանթում։

Հիմնականում պասիվչլիցքավորված մոլեկուլների տեղափոխումը ջրածնի և լիցքերի կոնցենտրացիաների տարբերության մեջ է, այսինքն. էլեկտրաքիմիական գրադիենտ. Նյութերը կտեղափոխվեն ավելի բարձր գրադիենտ ունեցող տարածքից դեպի ավելի ցածր տարածք: Տրանսպորտի արագությունը կախված է գրադիենտների տարբերությունից:

Պարզ դիֆուզիան նյութերի տեղափոխումն է ուղղակիորեն լիպիդային երկշերտով: Բնութագրական գազերի, ոչ բևեռային կամ փոքր չլիցքավորված բևեռային մոլեկուլների, ճարպերում լուծվող։ Ջուրն արագ թափանցում է երկշերտ, քանի որ նրա մոլեկուլը փոքր է և էլեկտրականորեն չեզոք: Թաղանթների միջով ջրի տարածումը կոչվում է օսմոզ:

Մեմբրանի ալիքների միջոցով դիֆուզիան լիցքավորված մոլեկուլների և իոնների (Na, K, Ca, Cl) տեղափոխումն է, որոնք ներթափանցում են մեմբրանի միջով հատուկ ալիք ձևավորող սպիտակուցների առկայության պատճառով, որոնք ձևավորում են ջրի ծակոտիները:

Հեշտացված դիֆուզիոն նյութերի տեղափոխումն է՝ օգտագործելով հատուկ տրանսպորտային սպիտակուցներ: Յուրաքանչյուր սպիտակուց պատասխանատու է խիստ սահմանված մոլեկուլի կամ հարակից մոլեկուլների խմբի համար, փոխազդում է նրա հետ և շարժվում թաղանթով։ Օրինակ՝ շաքարներ, ամինաթթուներ, նուկլեոտիդներ և այլ բևեռային մոլեկուլներ։

Ակտիվ տրանսպորտիրականացվում է կրող սպիտակուցներով (ATPase) էլեկտրաքիմիական գրադիենտի դեմ՝ էներգիայի սպառմամբ: Դրա աղբյուրը ATP մոլեկուլներն են։ Օրինակ, նատրիումը կալիումի պոմպ է:

Բջջի ներսում կալիումի կոնցենտրացիան շատ ավելի բարձր է, քան դրանից դուրս, իսկ նատրիումը՝ հակառակը։ Հետևաբար, կալիումի և նատրիումի կատիոնները պասիվորեն ցրվում են մեմբրանի ջրային ծակոտիներով կոնցենտրացիայի գրադիենտով: Դա բացատրվում է նրանով, որ մեմբրանի թափանցելիությունը կալիումի իոնների համար ավելի բարձր է, քան նատրիումի իոնների համար։ Համապատասխանաբար, կալիումը բջջից դուրս է ցրվում ավելի արագ, քան նատրիումը դեպի բջիջ: Այնուամենայնիվ, բջիջների նորմալ գործելու համար անհրաժեշտ է 3 կալիումի և 2 նատրիումի իոնների որոշակի հարաբերակցություն: Հետեւաբար, թաղանթում կա նատրիում-կալիումի պոմպ, որն ակտիվորեն մղում է նատրիումը բջջից, իսկ կալիումը բջիջ: Այս պոմպը տրանսմեմբրանային թաղանթային սպիտակուց է, որն ընդունակ է կոնֆորմացիոն վերադասավորումների: Հետևաբար, այն կարող է ինքն իրեն կցել ինչպես կալիումի, այնպես էլ նատրիումի իոնները (հակապորտ): Գործընթացը էներգատար է.

ՀԵՏ ներսումթաղանթները, նատրիումի իոնները և ATP մոլեկուլը մտնում են պոմպի սպիտակուցը, իսկ կալիումի իոնները գալիս են արտաքին թաղանթից:

Նատրիումի իոնները միանում են սպիտակուցի մոլեկուլ, և սպիտակուցը ձեռք է բերում ATPase ակտիվություն, այսինքն. ATP հիդրոլիզ առաջացնելու ունակությունը, որն ուղեկցվում է էներգիայի արտազատմամբ, որը մղում է պոմպը:

ATP հիդրոլիզի ժամանակ թողարկված ֆոսֆատը կցվում է սպիտակուցին, այսինքն. ֆոսֆորիլացնում է սպիտակուցը.

Ֆոսֆորիլացումը առաջացնում է սպիտակուցի կոնֆորմացիոն փոփոխություններ, այն չի կարողանում պահել նատրիումի իոնները: Նրանք ազատվում են և շարժվում են խցից դուրս։

Սպիտակուցի նոր կոնֆորմացիան նպաստում է դրան կալիումի իոնների կցմանը։

Կալիումի իոնների ավելացումը առաջացնում է սպիտակուցի դեֆոսֆորիլացում։ Այն կրկին փոխում է իր կոնֆորմացիան:

Սպիտակուցի կոնֆորմացիայի փոփոխությունը հանգեցնում է բջջի ներսում կալիումի իոնների արտազատմանը:

Սպիտակուցը կրկին պատրաստ է ինքն իրեն կցել նատրիումի իոնները։

Գործողության մեկ ցիկլում պոմպը բջջից դուրս է մղում նատրիումի 3 իոն և 2 կալիումի իոններ մղում:

Ցիտոպլազմ– բջջի պարտադիր բաղադրիչ, որը գտնվում է բջջի մակերեսային ապարատի և միջուկի միջև։ Սա բարդ տարասեռ կառուցվածքային համալիր է, որը բաղկացած է.

հիալոպլազմա

օրգանելներ (ցիտոպլազմայի մշտական ​​բաղադրիչներ)

ընդգրկումները ցիտոպլազմայի ժամանակավոր բաղադրիչներն են:

Ցիտոպլազմիկ մատրիցա(հյալոպլազմ) բջջի ներքին պարունակությունն է՝ անգույն, հաստ և թափանցիկ կոլոիդային լուծույթ։ Ցիտոպլազմային մատրիցի բաղադրիչները բջջում իրականացնում են կենսասինթեզի գործընթացներ և պարունակում են էներգիայի արտադրության համար անհրաժեշտ ֆերմենտներ՝ հիմնականում անաէրոբ գլիկոլիզով։

Ցիտոպլազմային մատրիցայի հիմնական հատկությունները.

Որոշում է բջջի կոլոիդային հատկությունները: Վակուոլային համակարգի ներբջջային թաղանթների հետ միասին այն կարելի է համարել խիստ տարասեռ կամ բազմաֆազ կոլոիդային համակարգ։

Ապահովում է ցիտոպլազմայի մածուցիկության փոփոխություն, անցում գելից (ավելի հաստ) sol (ավելի հեղուկ), որը տեղի է ունենում արտաքին և ներքին գործոնների ազդեցության տակ։

Ապահովում է ցիկլոզ, ամեբոիդ շարժում, բջիջների բաժանում և պիգմենտի շարժում քրոմատոֆորներում:

Որոշում է ներբջջային բաղադրիչների տեղակայման բևեռականությունը:

Ապահովում է բջիջների մեխանիկական հատկություններ՝ առաձգականություն, միաձուլվելու ունակություն, կոշտություն։

Օրգանելներ– մշտական ​​բջջային կառուցվածքներ, որոնք ապահովում են բջիջի հատուկ գործառույթների կատարումը: Կախված կառուցվածքային առանձնահատկություններից, դրանք առանձնանում են.

թաղանթային օրգանելներ - ունեն թաղանթային կառուցվածք: Կարող են լինել միաթաղանթ (ER, Golgi ապարատ, լիզոսոմներ, բույսերի բջիջների վակուոլներ)։ Կրկնակի թաղանթ (միտոքոնդրիա, պլաստիդներ, միջուկ):

Ոչ թաղանթային օրգանելներ - չունեն թաղանթային կառուցվածք (քրոմոսոմներ, ռիբոսոմներ, բջջային կենտրոն, ցիտոկմախք):

Ընդհանուր նշանակության օրգանելները բնորոշ են բոլոր բջիջներին՝ միջուկ, միտոքոնդրիա, բջիջների կենտրոն, Գոլջիի ապարատ, ռիբոսոմներ, EPS, լիզոսոմներ։ Երբ օրգանելները բնորոշ են որոշակի բջիջների տեսակներին, դրանք կոչվում են հատուկ օրգանելներ (օրինակ՝ միոֆիբրիլներ, որոնք կծկվում են մկանային մանրաթելերը):

Էնդոպլազմիկ ցանց- մեկ շարունակական կառույց, որի թաղանթը ձևավորում է բազմաթիվ ինվագինացիաներ և ծալքեր, որոնք նման են խողովակների, միկրովակուոլների և մեծ ջրամբարների: EPS մեմբրանները մի կողմից կապված են բջջային ցիտոպլազմիկ թաղանթին, իսկ մյուս կողմից՝ արտաքին ծածկույթմիջուկային թաղանթ.

EPS-ի երկու տեսակ կա՝ կոպիտ և հարթ:

Կոպիտ կամ հատիկավոր ER-ում ցիստեռնները և խողովակները կապված են ռիբոսոմների հետ: թաղանթի արտաքին կողմն է Հարթ կամ ագրանուլային ER-ը կապ չունի ռիբոսոմների հետ։ Սա մեմբրանի ներքին կողմն է:

Կենսաբանական թաղանթներ.
«Թաղանթ» տերմինը (լատիներեն թաղանթ՝ մաշկ, թաղանթ) սկսեց օգտագործվել ավելի քան 100 տարի առաջ՝ նշանակելու բջիջների սահմանը, որը ծառայում է մի կողմից՝ որպես խոչընդոտ բջջի պարունակության և արտաքին միջավայրի միջև, և մյուս կողմից՝ որպես կիսաթափանց միջնորմ, որի միջով կարող է անցնել ջուրը և որոշ նյութեր։ Այնուամենայնիվ, մեմբրանի գործառույթները սրանով չեն սահմանափակվում.քանի որ կենսաբանական թաղանթները կազմում են բջջի կառուցվածքային կազմակերպման հիմքը։
Մեմբրանի կառուցվածքը. Ըստ այս մոդելի՝ հիմնական թաղանթը լիպիդային երկշերտ է, որտեղ մոլեկուլների հիդրոֆոբ պոչերը ուղղված են դեպի ներս, իսկ հիդրոֆիլ գլուխները՝ դեպի դուրս։ Լիպիդները ներկայացված են ֆոսֆոլիպիդներով՝ գլիցերինի կամ սֆինգոզինի ածանցյալներով: Սպիտակուցները կապված են լիպիդային շերտի հետ։ Ինտեգրալ (տրանսմեմբրանային) սպիտակուցները թափանցում են թաղանթ և ամուր կապված են դրա հետ. ծայրամասայինները չեն թափանցում և ավելի քիչ ամուր կապված են թաղանթին։ Թաղանթային սպիտակուցների գործառույթները՝ մեմբրանի կառուցվածքի պահպանում, շրջակա միջավայրից ազդանշանների ստացում և փոխակերպում: միջավայր, որոշակի նյութերի տեղափոխում, թաղանթների վրա տեղի ունեցող ռեակցիաների կատալիզացիա։ Մեմբրանի հաստությունը տատանվում է 6-ից 10 նմ:

Մեմբրանի հատկությունները.
1. Հեղուկություն. Մեմբրանը կոշտ կառուցվածք չէ, նրա բաղկացուցիչ սպիտակուցների և լիպիդների մեծ մասը կարող է շարժվել թաղանթի հարթությունում:
2. Ասիմետրիա. Կազմը արտաքին և ներքին շերտերըինչպես սպիտակուցները, այնպես էլ լիպիդները տարբեր են: Բացի այդ, պլազմային թաղանթներկենդանական բջիջները դրսից ունեն գլիկոպրոտեինների շերտ (գլիկոկալիքս, որն իրականացնում է ազդանշանային և ընկալիչի գործառույթներ, ինչպես նաև կարևոր է բջիջները հյուսվածքների մեջ միավորելու համար):
3. Բեւեռականություն. Մեմբրանի արտաքին կողմը կրում է դրական լիցք, իսկ ներքին կողմը կրում է բացասական լիցք:
4. Ընտրովի թափանցելիություն. Կենդանի բջիջների թաղանթները, բացի ջրից, թույլ են տալիս անցնել միայն լուծված նյութերի որոշ մոլեկուլների և իոնների միջով: թաղանթը թույլ է տալիս անցնել միայն լուծիչի մոլեկուլներին՝ միաժամանակ պահպանելով լուծված նյութերի բոլոր մոլեկուլները և իոնները։)

Արտաքին բջջային թաղանթը (պլազմալեմա) 7,5 նմ հաստությամբ ուլտրամիկրոսկոպիկ թաղանթ է՝ բաղկացած սպիտակուցներից, ֆոսֆոլիպիդներից և ջրից։ Էլաստիկ թաղանթ, որը լավ թրջվում է ջրով և արագ վերականգնում է իր ամբողջականությունը վնասվելուց հետո: Այն ունի ունիվերսալ կառուցվածք՝ բնորոշ բոլոր կենսաբանական թաղանթներին։ Այս թաղանթի սահմանային դիրքը, նրա մասնակցությունը ընտրովի թափանցելիության, պինոցիտոզի, ֆագոցիտոզի, արտազատվող արտադրանքների արտազատման և սինթեզի գործընթացներին, հարևան բջիջների հետ փոխազդեցության և բջիջի վնասումից պաշտպանելու գործընթացներին չափազանց կարևոր է դարձնում նրա դերը: Թաղանթից դուրս գտնվող կենդանական բջիջները երբեմն ծածկված են բարակ շերտով, որը բաղկացած է պոլիսախարիդներից և սպիտակուցներից՝ գլիկոկալիքսից: Բույսերի բջիջների արտաքին մասում Բջջային թաղանթկա ամուր բջջային պատ, որը ստեղծում է արտաքին աջակցություն և պահպանում է բջջի ձևը: Այն բաղկացած է մանրաթելից (ցելյուլոզա)՝ ջրում չլուծվող պոլիսախարիդից։

Պլազմային թաղանթ , կամ պլազմալեմա,- բոլոր բջիջների համար առավել մշտական, հիմնական, ունիվերսալ թաղանթ: Այն բարակ (մոտ 10 նմ) ​​թաղանթ է, որը ծածկում է ամբողջ բջիջը: Պլազմալեման բաղկացած է սպիտակուցի մոլեկուլներից և ֆոսֆոլիպիդներից (նկ. 1.6):

Ֆոսֆոլիպիդների մոլեկուլները դասավորված են երկու շարքով՝ հիդրոֆոբ ծայրերով դեպի ներս, հիդրոֆիլ գլուխներով դեպի ներքին և արտաքին ջրային միջավայր։ Որոշ տեղերում ֆոսֆոլիպիդների երկշերտ (կրկնակի շերտ) ներթափանցվում է սպիտակուցի մոլեկուլների միջով և միջով (ինտեգրալ սպիտակուցներ): Նման սպիտակուցային մոլեկուլների ներսում կան ալիքներ՝ ծակոտիներ, որոնց միջով անցնում են ջրում լուծվող նյութերը։ Սպիտակուցի այլ մոլեկուլները մի կողմից կամ մյուս կողմից կիսով չափ թափանցում են լիպիդային երկշերտ (կիսաինտեգրալ սպիտակուցներ): Էուկարիոտիկ բջիջների թաղանթների մակերեսին կան ծայրամասային սպիտակուցներ։ Լիպիդների և սպիտակուցների մոլեկուլները միասին են պահվում հիդրոֆիլ-հիդրոֆոբ փոխազդեցությունների պատճառով:

Մեմբրանների հատկությունները և գործառույթները.Բոլոր բջջային մեմբրանները շարժական հեղուկ կառուցվածքներ են, քանի որ լիպիդային և սպիտակուցային մոլեկուլները փոխկապակցված չեն կովալենտային կապերով և ունակ են բավականին արագ շարժվել մեմբրանի հարթությունում: Դրա շնորհիվ թաղանթները կարող են փոխել իրենց կոնֆիգուրացիան, այսինքն՝ ունեն հեղուկություն։

Մեմբրանները շատ դինամիկ կառույցներ են: Նրանք արագ վերականգնվում են վնասից, ինչպես նաև ձգվում և կծկվում են բջջային շարժումներով:

Տարբեր տեսակի բջիջների թաղանթները էապես տարբերվում են ինչպես քիմիական բաղադրությամբ, այնպես էլ դրանցում առկա սպիտակուցների, գլիկոպրոտեինների, լիպիդների հարաբերական պարունակությամբ և, հետևաբար, դրանցում պարունակվող ընկալիչների բնույթով։ Հետևաբար, յուրաքանչյուր բջիջի տեսակը բնութագրվում է անհատականությամբ, որը որոշվում է հիմնականում գլիկոպրոտեիններ.Ներառված են բջջային թաղանթից դուրս ցցված ճյուղավորված շղթայական գլիկոպրոտեիններ գործոնի ճանաչումարտաքին միջավայրը, ինչպես նաև հարակից բջիջների փոխադարձ ճանաչման գործում: Օրինակ, ձվաբջիջը և սերմնահեղուկը ճանաչում են միմյանց բջջի մակերեսի գլիկոպրոտեիններով, որոնք տեղավորվում են որպես ամբողջ կառուցվածքի առանձին տարրեր: Նման փոխադարձ ճանաչումը բեղմնավորմանը նախորդող անհրաժեշտ փուլ է։

Նմանատիպ երեւույթ նկատվում է հյուսվածքների տարբերակման գործընթացում։ Այս դեպքում կառուցվածքով նման բջիջները, պլազմալեմայի ճանաչման տարածքների օգնությամբ, ճիշտ են կողմնորոշվում միմյանց նկատմամբ՝ դրանով իսկ ապահովելով դրանց կպչունությունը և հյուսվածքների ձևավորումը։ Կապված ճանաչման հետ տրանսպորտի կարգավորումմոլեկուլներ և իոններ մեմբրանի միջով, ինչպես նաև իմունոլոգիական արձագանք, որում գլիկոպրոտեինները խաղում են անտիգենների դերը: Այսպիսով, շաքարները կարող են գործել որպես տեղեկատվական մոլեկուլներ (օրինակ՝ սպիտակուցներ և նուկլեինաթթուներ): Մեմբրանները պարունակում են նաև հատուկ ընկալիչներ, էլեկտրոնային կրիչներ, էներգիայի փոխարկիչներ և ֆերմենտային սպիտակուցներ։ Սպիտակուցները ներգրավված են որոշակի մոլեկուլների տեղափոխումը բջիջ կամ դուրս, ապահովում են կառուցվածքային կապ ցիտոկմախքի և բջջային մեմբրանների միջև կամ ծառայում են որպես ընկալիչներ՝ շրջակա միջավայրից քիմիական ազդանշաններ ստանալու և փոխակերպելու համար:

Մեմբրանի ամենակարեւոր հատկությունն է նաեւ ընտրովի թափանցելիություն.Սա նշանակում է, որ դրա միջով անցնում են մոլեկուլներ և իոններ տարբեր արագություններով, և որքան մեծ են մոլեկուլների չափերը, այնքան ցածր է մեմբրանի միջով դրանց անցման արագությունը։ Այս հատկությունը սահմանում է պլազմային թաղանթը որպես osmotic արգելքը.Ջուրն ու դրա մեջ լուծված գազերն ունեն առավելագույն թափանցելիություն. Իոնները մեմբրանի միջով շատ ավելի դանդաղ են անցնում։ Ջրի տարածումը թաղանթով կոչվում է օսմոզով:

Գոյություն ունեն թաղանթով նյութերի տեղափոխման մի քանի մեխանիզմներ:

Դիֆուզիոն- նյութերի ներթափանցում մեմբրանի միջոցով կոնցենտրացիայի գրադիենտի երկայնքով (այն տարածքից, որտեղ դրանց կոնցենտրացիան ավելի բարձր է, մինչև այն տարածքը, որտեղ դրանց կոնցենտրացիան ավելի ցածր է): Նյութերի (ջուր, իոններ) ցրված փոխադրումն իրականացվում է թաղանթային սպիտակուցների մասնակցությամբ, որոնք ունեն մոլեկուլային ծակոտիներ, կամ լիպիդային փուլի մասնակցությամբ (ճարպ լուծվող նյութերի համար)։

Հեշտացված դիֆուզիոնովհատուկ թաղանթային տրանսպորտային սպիտակուցները ընտրողաբար կապվում են այս կամ այն ​​իոնի կամ մոլեկուլի հետ և տեղափոխում դրանք մեմբրանի վրայով կոնցենտրացիայի գրադիենտով:

Ակտիվ տրանսպորտներառում է էներգիայի ծախսեր և ծառայում է նյութերի տեղափոխմանը` հակառակ դրանց կոնցենտրացիայի գրադիենտին: Նաիրականացվում է հատուկ կրող սպիտակուցներով, որոնք կազմում են այսպես կոչված իոնային պոմպեր.Ամենաշատ ուսումնասիրվածը Na-/K- պոմպն է կենդանիների բջիջներում, որն ակտիվորեն դուրս է մղում Na + իոնները՝ միաժամանակ կլանելով K-իոնները: Դրա շնորհիվ բջիջում պահպանվում է K-ի ավելի բարձր կոնցենտրացիան և Na +-ի ավելի ցածր կոնցենտրացիան՝ համեմատած շրջակա միջավայրի հետ: Այս գործընթացը պահանջում է ATP էներգիա:

Բջջում թաղանթային պոմպի միջոցով ակտիվ փոխադրման արդյունքում կարգավորվում է նաև Mg 2- և Ca 2+ կոնցենտրացիան։

Բջջ իոնների ակտիվ տեղափոխման գործընթացում ցիտոպլազմային թաղանթով ներթափանցում են տարբեր շաքարներ, նուկլեոտիդներ, ամինաթթուներ։

Սպիտակուցների, նուկլեինաթթուների, պոլիսաքարիդների, լիպոպրոտեինային կոմպլեքսների մակրոմոլեկուլները և այլն, ի տարբերություն իոնների և մոնոմերների, չեն անցնում բջջային թաղանթներով։ Մակրոմոլեկուլների, դրանց բարդույթների և մասնիկների տեղափոխումը բջիջ տեղի է ունենում բոլորովին այլ կերպ՝ էնդոցիտոզով։ ժամը էնդոցիտոզ (էնդո...- ներս) պլազմալեմայի որոշակի տարածք գրավում է և, ինչպես որ ասես, պարուրում է արտաբջջային նյութը՝ այն պարփակելով թաղանթային վակուոլում, որն առաջանում է մեմբրանի ներխուժման հետևանքով։ Հետագայում նման վակուոլը կապվում է լիզոսոմի հետ, որի ֆերմենտները մակրոմոլեկուլները բաժանում են մոնոմերների։

Էնդոցիտոզի հակառակ ընթացքն է էկզոցիտոզ (էկզո...- դուրս): Դրա շնորհիվ բջիջը հեռացնում է ներբջջային արտադրանքները կամ չմարսված մնացորդները, որոնք փակված են վակուոլներում կամ պու-

zyryki. Վեզիկուլը մոտենում է ցիտոպլազմային թաղանթին, միաձուլվում նրա հետ, և դրա պարունակությունը արտանետվում է շրջակա միջավայր։ Այսպես են հեռացնում մարսողական ֆերմենտները, հորմոնները, կիսելյուլոզը և այլն։

Այսպիսով, կենսաբանական թաղանթները, որպես բջջի հիմնական կառուցվածքային տարրեր, ծառայում են ոչ միայն որպես ֆիզիկական սահմաններ, այլև դինամիկ ֆունկցիոնալ մակերեսներ: Օրգանելների թաղանթների վրա տեղի են ունենում բազմաթիվ կենսաքիմիական գործընթացներ, ինչպիսիք են նյութերի ակտիվ կլանումը, էներգիայի փոխակերպումը, ATP-ի սինթեզը և այլն։

Կենսաբանական թաղանթների գործառույթներըհետևյալը.

Նրանք սահմանազատում են բջջի պարունակությունը արտաքին միջավայրից, իսկ օրգանելների պարունակությունը՝ ցիտոպլազմայից։

Նրանք ապահովում են նյութերի տեղափոխումը բջիջ և դուրս՝ ցիտոպլազմից դեպի օրգանելներ և հակառակը։

Նրանք հանդես են գալիս որպես ընկալիչներ (միջավայրից քիմիական նյութերի ընդունում և փոխակերպում, բջջային նյութերի ճանաչում և այլն):

Կատալիզատորներ են (ապահովում են մոտ թաղանթային քիմիական պրոցեսներ)։

Մասնակցեք էներգիայի փոխակերպմանը:

Հիմնական կառուցվածքային միավորկենդանի օրգանիզմ՝ բջիջ, որը ցիտոպլազմայի տարբերակված հատվածն է՝ շրջապատված բջջային թաղանթով։ Շնորհիվ այն բանի, որ բջիջը կատարում է բազմաթիվ կարևոր գործառույթներ, ինչպիսիք են վերարտադրությունը, սնուցումը, շարժումը, թաղանթը պետք է լինի պլաստիկ և խիտ:

Բջջային թաղանթի հայտնաբերման և հետազոտության պատմությունը

1925 թվականին Գրենդելը և Գորդերը բեմադրեցին հաջող փորձբացահայտել արյան կարմիր բջիջների «ստվերները» կամ դատարկ թաղանթները: Չնայած մի քանի լուրջ սխալներին՝ գիտնականները հայտնաբերել են լիպիդային երկշերտը։ Նրանց աշխատանքը շարունակեցին Դանիելլին, Դոուսոնը 1935 թվականին և Ռոբերտսոնը 1960 թվականին։ Երկար տարիների աշխատանքի և փաստարկների կուտակման արդյունքում 1972 թվականին Սինգերը և Նիկոլսոնը ստեղծեցին թաղանթային կառուցվածքի հեղուկ-մոզաիկ մոդելը։ Հետագա փորձերն ու ուսումնասիրությունները հաստատեցին գիտնականների աշխատանքները։

Իմաստը

Ի՞նչ է բջջային թաղանթը: Այս բառը սկսել է օգտագործվել ավելի քան հարյուր տարի առաջ, լատիներենից թարգմանաբար նշանակում է «ֆիլմ», «մաշկ»։ Այսպես է նշանակվում բջիջների սահմանը, որը բնական արգելք է ներքին պարունակության և արտաքին միջավայրի միջև: Բջջաթաղանթի կառուցվածքը ենթադրում է կիսաթափանցելիություն, որի շնորհիվ խոնավությունն ու սննդանյութերև տարրալուծման արտադրանքները կարող են ազատորեն անցնել դրա միջով: Այս կեղևը կարելի է անվանել բջջային կազմակերպության հիմնական կառուցվածքային բաղադրիչ:

Դիտարկենք բջջային թաղանթի հիմնական գործառույթները

1. Առանձնացնում է բջջի ներքին պարունակությունը և արտաքին միջավայրի բաղադրիչները:

2. Օգնում է պահպանել բջջի մշտական ​​քիմիական կազմը:

3. Կարգավորում է ճիշտ նյութափոխանակությունը։

4. Ապահովում է բջիջների միջեւ հաղորդակցություն:

5. Ճանաչում է ազդանշանները.

6. Պաշտպանության գործառույթ:

«Պլազմային կեղև»

Արտաքին բջջի թաղանթը, որը նաև կոչվում է պլազմային թաղանթ, ուլտրամիկրոսկոպիկ թաղանթ է, որի հաստությունը տատանվում է հինգից յոթ նանոմիլիմետր: Այն բաղկացած է հիմնականում սպիտակուցային միացություններից, ֆոսֆոլիդներից և ջրից։ Ֆիլմը առաձգական է, հեշտությամբ կլանում է ջուրը և վնասվելուց հետո արագ վերականգնում է իր ամբողջականությունը:

Այն ունի ունիվերսալ կառուցվածք։ Այս թաղանթը զբաղեցնում է սահմանային դիրք, մասնակցում է սելեկտիվ թափանցելիության, քայքայվող մթերքների հեռացման գործընթացին և սինթեզում դրանք։ Հարևանների հետ հարաբերությունները և հուսալի պաշտպանությունվնասից առաջացած ներքին պարունակությունը այն դարձնում է կարևոր բաղադրիչ այնպիսի հարցում, ինչպիսին է բջջի կառուցվածքը: Կենդանական օրգանիզմների բջջային թաղանթը երբեմն ծածկված է բարակ շերտով՝ գլիկոկալիքսով, որը ներառում է սպիտակուցներ և պոլիսախարիդներ։ Բույսերի բջիջները թաղանթից դուրս պաշտպանված են բջջային պատով, որը ծառայում է որպես հենարան և պահպանում է ձևը: Նրա բաղադրության հիմնական բաղադրիչը մանրաթելն է (ցելյուլոզա)՝ պոլիսախարիդ, որը ջրի մեջ անլուծելի է:

Այսպիսով, արտաքին բջջաթաղանթը ունի վերանորոգման, պաշտպանության և այլ բջիջների հետ փոխազդեցության գործառույթ:

Բջջային թաղանթի կառուցվածքը

Այս շարժական պատյանի հաստությունը տատանվում է վեցից տասը նանոմիլիմետր: Բջջի բջջային թաղանթն ունի հատուկ կազմ, որի հիմքը լիպիդային երկշերտ է։ Ջրի նկատմամբ իներտ հիդրոֆոբ պոչերը գտնվում են ներսից, իսկ հիդրոֆիլ գլուխները, որոնք փոխազդում են ջրի հետ, ուղղված են դեպի դուրս: Յուրաքանչյուր լիպիդը ֆոսֆոլիպիդ է, որը հանդիսանում է այնպիսի նյութերի փոխազդեցության արդյունք, ինչպիսիք են գլիցերինը և սֆինգոզինը: Լիպիդային շրջանակը սերտորեն շրջապատված է սպիտակուցներով, որոնք դասավորված են ոչ շարունակական շերտով։ Դրանց մի մասը ընկղմվում է լիպիդային շերտի մեջ, մնացածն անցնում է դրա միջով։ Արդյունքում առաջանում են ջրի համար թափանցելի տարածքներ։ Այս սպիտակուցների կատարած գործառույթները տարբեր են։ Դրանցից մի քանիսը ֆերմենտներ են, մնացածը՝ տրանսպորտային սպիտակուցներ, որոնք արտաքին միջավայրից տարբեր նյութեր են տեղափոխում ցիտոպլազմա և ետ։

Բջջային թաղանթը ներթափանցված է ինտեգրալ սպիտակուցների միջով և սերտորեն կապված է դրանցով, իսկ ծայրամասայինների հետ կապն ավելի քիչ ուժեղ է։ Այս սպիտակուցները կատարում են կարևոր գործառույթ, այն է՝ պահպանել մեմբրանի կառուցվածքը, ստանալ և փոխակերպել շրջակա միջավայրի ազդանշանները, տեղափոխել նյութեր և կատալիզացնել ռեակցիաները, որոնք տեղի են ունենում թաղանթների վրա։

Բաղադրյալ

Բջջային թաղանթի հիմքը երկմոլեկուլային շերտն է։ Իր շարունակականության շնորհիվ բջիջն ունի պատնեշային և մեխանիկական հատկություններ։ Կյանքի տարբեր փուլերում այս երկշերտը կարող է խաթարվել: Արդյունքում ձևավորվում են հիդրոֆիլ ծակոտիների կառուցվածքային թերություններ։ Այս դեպքում կարող են փոխվել այնպիսի բաղադրիչի բացարձակապես բոլոր գործառույթները, ինչպիսին է բջջային թաղանթը: Միջուկը կարող է տուժել արտաքին ազդեցություններից։

Հատկություններ

Բջջի բջջային թաղանթն ունի հետաքրքիր առանձնահատկություններ. Իր հեղուկության շնորհիվ այս թաղանթը կոշտ կառուցվածք չէ, և այն կազմող սպիտակուցների և լիպիդների հիմնական մասը ազատորեն շարժվում է թաղանթի հարթության վրա:

Ընդհանուր առմամբ, բջջային թաղանթն ասիմետրիկ է, ուստի սպիտակուցային և լիպիդային շերտերի բաղադրությունը տարբերվում է: Կենդանական բջիջների պլազմային թաղանթները, իրենց արտաքին կողմում, ունեն գլիկոպրոտեինային շերտ, որը կատարում է ընկալիչների և ազդանշանային գործառույթներ, ինչպես նաև մեծ դեր է խաղում բջիջները հյուսվածքի մեջ միավորելու գործընթացում: Բջջաթաղանթը բևեռային է, այսինքն՝ դրսի լիցքը դրական է, իսկ ներսի լիցքը՝ բացասական։ Բացի վերը նշված բոլորից, բջջային թաղանթն ունի ընտրովի պատկերացում:

Սա նշանակում է, որ, բացի ջրից, բջջի մեջ թույլատրվում է միայն որոշակի խումբ մոլեկուլներ և լուծված նյութերի իոններ։ Բջիջների մեծ մասում նատրիումի նման նյութի կոնցենտրացիան շատ ավելի ցածր է, քան արտաքին միջավայրում: Կալիումի իոններն ունեն այլ հարաբերակցություն՝ դրանց քանակությունը բջջում շատ ավելի մեծ է, քան ներսում միջավայրը. Այս առումով նատրիումի իոնները հակված են ներթափանցել բջջային թաղանթ, իսկ կալիումի իոնները հակված են արտազատվել դրսում: Այս պայմաններում թաղանթն ակտիվացնում է հատուկ համակարգ, որը խաղում է «պոմպային» դեր՝ հարթեցնելով նյութերի կոնցենտրացիան՝ նատրիումի իոնները մղվում են բջջի մակերես, իսկ կալիումի իոնները՝ ներս: Այս հատկանիշըմեջ ներառված էական գործառույթներԲջջային թաղանթ.

Նատրիումի և կալիումի իոնների՝ մակերեսից դեպի ներս շարժվելու այս միտումը մեծ դեր է խաղում շաքարի և ամինաթթուների բջիջ տեղափոխելու գործում։ Բջջից նատրիումի իոնների ակտիվ հեռացման գործընթացում թաղանթը պայմաններ է ստեղծում ներսում գլյուկոզայի և ամինաթթուների նոր ընդունման համար: Ընդհակառակը, կալիումի իոնները բջիջ տեղափոխելու գործընթացում համալրվում է քայքայված արտադրանքի «փոխադրողների» թիվը բջջի ներսից դեպի արտաքին միջավայր։

Ինչպե՞ս է բջիջների սնուցումը տեղի ունենում բջջային թաղանթի միջոցով:

Շատ բջիջներ նյութեր են ընդունում այնպիսի գործընթացների միջոցով, ինչպիսիք են ֆագոցիտոզը և պինոցիտոզը: Առաջին տարբերակում ճկուն արտաքին թաղանթը ստեղծում է փոքրիկ իջվածք, որում հայտնվում է գրավված մասնիկը: Խորքի տրամագիծն այնուհետև դառնում է ավելի մեծ, մինչև փակ մասնիկը մտնում է բջջային ցիտոպլազմա: Ֆագոցիտոզով սնվում են որոշ նախակենդանիներ, օրինակ՝ ամեոբաները, ինչպես նաև արյան բջիջները՝ լեյկոցիտները և ֆագոցիտները։ Նմանապես, բջիջները կլանում են հեղուկը, որը պարունակում է անհրաժեշտ սննդանյութեր: Այս երեւույթը կոչվում է պինոցիտոզ:

Արտաքին թաղանթը սերտորեն կապված է բջջի էնդոպլազմիկ ցանցի հետ։

Հիմնական հյուսվածքային բաղադրիչների շատ տեսակներ թաղանթի մակերեսին ունեն ելուստներ, ծալքեր և միկրովիլիներ։ Բուսական բջիջներԱյս կեղևի արտաքին մասը ծածկված է մեկ այլ, հաստ և հստակ տեսանելի մանրադիտակով: Մանրաթելը, որից դրանք կազմված են, օգնում է հյուսվածքների աջակցության ձևավորմանը բուսական ծագում, օրինակ՝ փայտ։ Կենդանական բջիջները նույնպես ունեն մի շարք արտաքին կառույցներ, որոնք գտնվում են բջջային թաղանթի վերևում։ Նրանք ունեն բացառապես պաշտպանիչ բնույթ, դրա օրինակ է պարունակվող քիտինը ծածկող բջիջներըմիջատներ

Բջջային թաղանթից բացի կա ներբջջային թաղանթ։ Նրա գործառույթն է բջիջը բաժանել մի քանի մասնագիտացված փակ բաժանմունքների՝ խցիկների կամ օրգանելների, որտեղ պետք է պահպանվի որոշակի միջավայր։

Այսպիսով, անհնար է գերագնահատել կենդանի օրգանիզմի հիմնական միավորի այնպիսի բաղադրիչի դերը, ինչպիսին բջջային թաղանթն է։ Կառուցվածքը և գործառույթները ենթադրում են բջիջների ընդհանուր մակերեսի զգալի ընդլայնում, բարելավում նյութափոխանակության գործընթացները. Այս մոլեկուլային կառուցվածքը բաղկացած է սպիտակուցներից և լիպիդներից։ Բջիջն առանձնացնելով արտաքին միջավայրից՝ թաղանթն ապահովում է դրա ամբողջականությունը։ Նրա օգնությամբ միջբջջային կապերը պահպանվում են բավականին ամուր մակարդակում՝ ձևավորելով հյուսվածքներ։ Այս առումով կարելի է եզրակացնել, որ մեկը քննադատական ​​դերերԲջջային թաղանթը բջջում դեր է խաղում: Նրա կատարած կառուցվածքն ու գործառույթները տարբեր բջիջներում արմատապես տարբերվում են՝ կախված դրանց նպատակից։ Այս հատկանիշների միջոցով ձեռք է բերվում բջջային թաղանթների մի շարք ֆիզիոլոգիական գործունեությունը և դրանց դերը բջիջների և հյուսվածքների գոյության մեջ:

Թաղանթը չափազանց նուրբ կառուցվածք է, որը կազմում է օրգանելների և բջիջի մակերեսները որպես ամբողջություն: Բոլոր թաղանթները ունեն նմանատիպ կառուցվածք և միացված են մեկ համակարգի:

Քիմիական բաղադրությունը

Բջջային թաղանթները քիմիապես միատարր են և բաղկացած են տարբեր խմբերի սպիտակուցներից և լիպիդներից.

• ֆոսֆոլիպիդներ;
• գալակտոլիպիդներ;
• սուլֆոլիպիդներ.

Դրանք պարունակում են նաև նուկլեինաթթուներ, պոլիսախարիդներ և այլ նյութեր։

Ֆիզիկական հատկություններ

ժամը նորմալ ջերմաստիճանԹաղանթները գտնվում են հեղուկ բյուրեղային վիճակում և անընդհատ տատանվում են։ Նրանց մածուցիկությունը մոտ է բուսական յուղի մածուցիկությանը։

Մեմբրանը վերականգնվող է, դիմացկուն, առաձգական և ծակոտկեն: Մեմբրանի հաստությունը 7-14 նմ է:

ԹՈՓ 4 հոդվածներովքեր կարդում են սրա հետ մեկտեղ

Թաղանթն անթափանց է խոշոր մոլեկուլների համար։ Փոքր մոլեկուլները և իոնները կարող են անցնել ծակոտիներով և բուն թաղանթով՝ մեմբրանի տարբեր կողմերում կոնցենտրացիայի տարբերությունների ազդեցության տակ, ինչպես նաև տրանսպորտային սպիտակուցների օգնությամբ։

Մոդել

Սովորաբար, թաղանթների կառուցվածքը նկարագրվում է հեղուկ խճանկարի մոդելի միջոցով: Թաղանթն ունի շրջանակ՝ երկու շարք լիպիդային մոլեկուլներ՝ միմյանց ամուր կից, աղյուսների նման:

Բրինձ. 1. Սենդվիչ տեսակի կենսաբանական թաղանթ.

Երկու կողմից էլ լիպիդների մակերեսը ծածկված է սպիտակուցներով։ Մոզաիկայի նախշը ձևավորվում է մեմբրանի մակերեսին անհավասարաչափ բաշխված սպիտակուցային մոլեկուլներով։

Ըստ բիլիպիդային շերտում ընկղմման աստիճանի՝ սպիտակուցի մոլեկուլները բաժանվում են երեք խումբ.

• տրանսմեմբրանային;
• ընկղմված;
• մակերեսային.

Սպիտակուցներն ապահովում են թաղանթի հիմնական հատկությունը՝ նրա ընտրովի թափանցելիությունը տարբեր նյութերի նկատմամբ:

Մեմբրանի տեսակները

Բոլոր բջջային թաղանթները, ըստ տեղայնացման, կարելի է բաժանել հետևյալ տեսակները.

• արտաքին;
• միջուկային;
• organelle մեմբրաններ.

Արտաքին ցիտոպլազմիկ թաղանթը կամ պլազմոլեմման բջջի սահմանն է։ Կապվելով ցիտոկմախքի տարրերի հետ՝ այն պահպանում է իր ձևն ու չափը։

Բրինձ. 2. Բջջային կմախք.

Միջուկային թաղանթը կամ կարիոլեմման միջուկային պարունակության սահմանն է: Այն կառուցված է երկու թաղանթից, որոնք շատ նման են արտաքինին։ Միջուկի արտաքին թաղանթը կապված է թաղանթների հետ էնդոպլազմիկ ցանց(EPS) և ծակոտիների միջով ներքին թաղանթով:

ER մեմբրանները թափանցում են ամբողջ ցիտոպլազմա՝ ձևավորելով մակերեսներ, որոնց վրա տեղի է ունենում տարբեր նյութերի, այդ թվում՝ թաղանթային սպիտակուցների սինթեզը։

Օրգանելային թաղանթներ

Օրգանելների մեծ մասն ունեն թաղանթային կառուցվածք։

Պատերը կառուցված են մեկ թաղանթից.

• Գոլգի համալիր;
• վակուոլներ;
• լիզոսոմներ

Պլաստիդները և միտոքոնդրիումները կառուցված են թաղանթների երկու շերտերից։ Նրանց արտաքին թաղանթը հարթ է, իսկ ներքինը բազմաթիվ ծալքեր է կազմում։

Քլորոպլաստների ֆոտոսինթետիկ թաղանթների առանձնահատկությունները ներկառուցված քլորոֆիլի մոլեկուլներն են:

Կենդանական բջիջները իրենց արտաքին թաղանթի մակերեսին ունեն ածխաջրային շերտ, որը կոչվում է գլիկոկալիքս:

Բրինձ. 3. Գլիկոկալիքս.

Գլիկոկալիքսն առավել զարգացած է աղիքային էպիթելի բջիջներում, որտեղ պայմաններ է ստեղծում մարսողության համար և պաշտպանում է պլազմալեման։

Աղյուսակ «Բջջային թաղանթի կառուցվածքը»

Ի՞նչ ենք մենք սովորել:

Մենք ուսումնասիրեցինք բջջային թաղանթի կառուցվածքը և գործառույթները: Մեմբրանը բջիջի, միջուկի և օրգանելների ընտրովի (ընտրովի) պատնեշ է։ Բջջային թաղանթի կառուցվածքը նկարագրված է հեղուկ խճանկարի մոդելով: Ըստ այս մոդելի՝ սպիտակուցի մոլեկուլները կառուցված են մածուցիկ լիպիդների երկշերտում։

Թեստ թեմայի շուրջ

Հաշվետվության գնահատում

միջին վարկանիշ: 4.5. Ստացված ընդհանուր գնահատականները՝ 270։