Биологиялық мембраналар туралы түсінік

   I. Биологиялық мембраналар туралы түсінік

    Жасуша   мембраналарының   (плазмалемма,   мембраналы   органоидтар ядролық мембрана)  молекулалық құрылысы ұқсас.

   Олардың құрылымдық негізін үш түрлі липидтер (фосфолипид,холестерол, гликолипид) мен ақуыз молекулаларының комплексі (кешені) – биологиялық мембраналар қалыптастырады(3-;4-;5-тараулар). Сұйықтың-мозаикалық моделъге (үлгіге) сәйкес (3.4-сурет), биологиялық мембрана негізін қалыңдығы 4-5 нм үздіксіз сұйық фосфолипидтік биқабат (қос қабат) құрайды.Оның ішінде мозащад түрде аңуыз молекулалары   орналасқан. Фосфолипид (май)  молекулалары полярлы гидрофилъді(заршталғш - дәрменді, су тартатын) ұшы - "басынан" және полярлы емес гидрофобты (заряды жоқ - дәрменсіз, су тартпайтын) үшы - "қуйрыгынан" тұрады (3.3-сурет). 
 
 
 
 

    3.4-сурет. Сұйықтық - мозаикалық модель бойынша жасуша мембра-насының кішкене бөлігінің үш өлшемді үлгісі. Гликопротеидтер мен гликолипидтер мембрананың тек қана сыртқы бетімен байланысады.

   Сулы  фазада фосфолипид молекулалары өздігінен (спонтанды) бір-біріне гидрофобты "құйрықтарымен" тартылып, жақындасып, биологиялық мембрананың биқабатты қаңқасын құрайды. Осы қасиетінің арқасында жасуша мембраналарының бүлінген бөліктері өздігінен бастапқы қалпына келіп "құйады" Соньшен' мембрана құрамындағы фосфолипид молекулаларының құйрықтары» биқабаттың  ішіне қарай, ал, олардың "бастары" – сыртына қарай орналасқан {33-3.5-суретгер).Электрондық микроскоп арқылы көрсеткенде,биологиялық мембрана үш қабатты структура (құрылым) түрде көрінеді: ішкі және сыртқы гидрофильді қабаттары - элекгронды тығыз, ал, ортаңғы гидрофобты қабаты - ақшыл. Липидтік биқабаттың гидрофобты ортасы суда еритін көптеген молекулалардың өтуіне тосқауыл жасайды.

   Биологиялык мембраналардың нақтылы түрінің (мысалы, митохондрияларды, Гольджи аппаратын, т.б.құрайтын) спецификалық (өзіндік) қасиеттері мен функциялары көбінесе оның белоктық құрамына және молшеріне байланысты. Мысалы, қарапайым плазмалық мембранада ақуыз оның массасының 50%-ын, нерв талшықтарын оқшауландыратын миелинді мембраналарда - 25%-ын, ал, энергия түзетін митохондрияларда -75%-ын құрайды. Ақуыздардың да молекулаларында липидтердің гидрофобты ұштарымен әрекеттесетін гидрофобтық ұиипары бар. Ал, олардың гидрофильді ұштары биқабаттың бір жағындағы немесе екі жағындағы сулы фазасына бағыттап орналасқан. Осындай әрекеттесу түрлері мембраналық ақуыздардың липидтік биқабат бойында жайғасу сипатын анықтайды (3.4-сурет):

   а) интегралды (трансмембраналық) белоктар - липидті биқабатты тесіп өтіп, гидрофильді "бастары" биқабаттын екі жағынан да шығып, су фазаларына батып тұратын молекулалар;

   о) жартылай интегралды белоктар - липидті биқабатқа жарым-жартылай енген молекулалар, олардың гидрофобты ұштары биқабат ішінде липидтердің гидрофобты ұштарымен әрекеттеседі;

   п) перифернялық мембраналық белоктар - липидтік биқабаттың бір жағына (сыртқы немесе ішкі) жанасып орналасқан молекулалар.

   Ақуыздар  мембраналардың әртүрлі функцияларын орындайды:

   а) біреулері (пермеазалар) - белгілі молекулаларды жасуша ішіне немесе сыртына тасымалдайды: б) екіншілері - ферменттер ретінде мембраналармен ассоциацияланған (іліктескен) реакцияларды катализдейді); в) үшіншілері - сырттан және іштен түскен әртурлі химиялық сигналдарды қабылдап, олардың түрін өзгертіп, жасуша ішіне жеткізеді, яғни спецификалык рецепторлар (қабылдағыш) қызметін; г) ал, төртіншілері - мембрананың қүрылымдық құрамдасы (структуралық компонент) рөлін атқарады.

   Биологиялық мембраналардың құрылысына ассиметриялық қасиет тән. Сырткы және ішкі сыңар қабаттарының липидтік және ақуыздық та құрамдары әртүрлі. Бұл жағдай мембрана беттерінің функциялық айырмашылықтарын анықтайды.

   Бейнеленген биологиялық мембраналар плазмалық (плазмалемма), ядролық (кариолемма) қабықтарды және мембраналы органоидтарды құрайды.

   4. Плазмалық мембрана (плазмалемма)

   Плазмалың мембрана (плазмалемма, цитолемма, жасушаның сыртқы мембранасы) цитоплазманы сыртқы ортадан айырып та, және байла-ныстырып та тұрады. Яғни, оған жоғары дәрежелі талғамды өткізгіштік қасиет тән: плазмалемманың екі бетіндегі иондар концентрацияларының айырымын (градиент) сүйемелдеу, қоректік заттарды жасуша ішіне кедергісіз ендіру, ал, шығарылатын өнімдерді - сыртқа бөліп отыру. Әрине, плазмалемманың бұл және де басқа қасиеттері мен атқаратын қызметтері оның құрылысына байлапысты.

   4,1.Платалық мембринаның құрылысы. Плазмалемма - жасуша мембраналарының ең қалың түрі. Бірақ сонда да оның қалыңдығы (7,5-11 нм) жай микроскоптың айқындағыш қабілетінен едәуір төмен, сондықтан, жарық микроскобымен плазмалемма көрінбейді. Плазмалық мембрананың негізін липопротеиндер кешені - биологиялық мембрана (3-тарау, 3) құрайды. Электрондық микроскоп арқылы плазмалемма үш қабатты құрылым (арасында ақшыл қабат орналаскан екі электрон тығызды қара қабаттар) түрде көрінеді (3-тарау, 3). Мұндай көрініс контраст жасау үшін колданылған осмий тетраоксидінің жасушаның сыртына және ішіне қараған липидті сыңарларының гидрофилъді бастарымен әрекеттесуіне байланысты.

   Эукариотты  жасушалар плазмалеммаларының ерекшелігі - құрамында липидтердің үш түрлерінің бірі - холестеролдың көбірек болуы (3-тарау, 4.2: ЗЛО-сурет). Ол сұйық биқабаттың аққыштығын және механикалық беріктігін реттеп отырады.

   Басқа   мембраналармен   салыстырғанда, плазмалемманың     ассиметриялығы артығырақ. Бұл ерекшелік, әсіресе, көмірсулардың (олигоса-харидтердің) орналасуына байланысты (3.5-сурет). Эукариотты жасушалар плазмалеммасының сыртқы бетінде гликокаликс деп   аталатын   қабат   орналасқан   (3.5-сурет).

   3.5-сурет.  Эукариотты жасушалар плазмалеммасынын  сыртында орналасқан, көмірсуларға (олигосахаридтерге) мол қабық - гликокаликс. Оны   кұрайтын гликопротеиндер, протеоглиандар және гликолипидтер - плазмалемма құрамындағы ақуыздар мен липидтердің көмірсулармен (олигосахаридтермен) біріккен комплекстері. Нәтижесінде, плазмалық мембрананың сыртқы бетінің үстінде, көмірсу топтарынан (олигосахаридтер) тұратын қабат қалыптасады Электрондық микроскоп арқылы зерттеу үшін рутенийлі қызыл деген затпен арнайы өңделінген препаратта, глиокаликс орташа дәрежелі электронтығыз, плазмалемма үстінде орналасқан нәзік        (3-40 нм), борпылдақ қабат түрінде көрінеді.Гликокаликс құрамында тіндер үйлесімділігін қамтамасыз ететін, гормондар және нейромедиаторларды қабылдайтын рецепторлар, жасуша ішінде түзіліп, абсорбцияланған кейбір ферменттер орналасады.Плазмалемма бетінде көмірсулар концентрациясының мұндай жоғары деңгейде болуы,олардың қызметтік маныздылығын көрсетеді.

   Нерв    талшықтарының    миелинді    қабықтары    құрамындағы    кейбір гликолипидтердің,   мысалы    сфинголипидтердің    алмасуы  бұзылған жағдайда,  церебральді (лат.сегеЬгат  -  ми)  сфинголипидоздар деп  аталатын тұқым қуалайтын аурулар тобы дамиды.

   3.6-сурет. Әртүрлі класты молекулалар үшін липидті биқабаттың  талғамды өткізгіштігі.