Қ ожа Ахмет Ясауи aнда ғ ы Халы қ аралы қ қ аза қ – т ү рік университеті Тақырыбы : Жасушаның биологиялық мембранасының молекулалық құрылымы мен қызметі Орындаған : Қанибай Н. Қ. Қабылдаған : Нуридинов Н. Тобы : ЖМ -111 Түркістан қаласы, 2016 жыл

Мембрананы ң адам организміндегі ма ң ыздылы ғ ы неде?

Жасушаны ң құ рылымы мен қ ызметін аудитория ғ а т ү сіндіру ж ә не тал қ ылау.

КІРІСПЕ НЕГІЗГІ Б Ө ЛІМ Мембрана дегеніміз не? Құ рылымы Қ ызметі Қ ОРЫТЫНДЫ ПАЙДАЛАНЫЛ Ғ АН Ә ДЕБИЕТТЕР

«Мембрана» термині ХІХ ғ асырды ң орта б ө лігінде пайда болды ж ә не б ұ л ар қ ылы жасушаны қ орша ғ ан ортадан б ө ліп т ұ р ғ ан, жартылай ө ткізгішік қ асиеті бар ж ұқ а қ абатты ата ғ ан жылы физиолог Х.Моль ө сімдік жасушасы плазмолизін зерттеп, оны ң қ абыр ғ асыны ң мембрана ғ а т ә н қ асиеті бар екендігін аны қ та ғ ан жылы ботаник К.Негели жасушаны ң толы қ қ анды ө мір с ү руіне мембрананы ң жартылай ө ткізгіштік қ асиетіні ң ма ң ызды екендігін, осы ар қ ылы жасуша ішінде осмосты қ қ ысымы ң қ алыпты жа ғ дайда болатынды ғ ын м ә лімдеді.

1890 жылы неміс зерттеушісі В.Пфеффер ал ғ аш рет «жасуша немесе плазмалы қ мембрана» терминін енгізді. ХІХ ғ асырда электронды қ микроскопты ң болмауы себепті тірі организмдегі мембрана қ абатын к ө ру ә лі м ү мкін емес еді. Осы себепті биологиялы қ мембрана құ рылысы мен оны ң к ө птеген қ асиеттерін аны қ тау ХХ ғ асырды ң еншісіне тиді. Биологиялы қ мембрананы ң ал ғ аш қ ы ү лгісі 1902 жылы ұ сыныл ғ ан болатын. В.Пфеффер ж К.Негели

1935 жылы Дж.Даниэлли мен Г.Давсон биологиялы қ мембрананы ң «бутерброд» т ә різді мембрананы ң модельін ұ сынды. Ол ү ш қ абаттан, я ғ ни ортасында екі қ атар (би қ атар) болып липидтер орналас қ ан, б ұ л қ абатты ң екі жа ғ ына а қ уыздар жабысып орналас қ ан. 1-сурет. Бутерброд модельі 1.А қ уыз компаненттері, 2.Фосфолипидті би қ атыры

Қ азіргі уа қ ытта 1972 жылы Никольсон мен Сингер ұ сын ғ ан, 1981 жылы Сингер одан ары жетілдірген биомембрананы ң «с ұ йы қ -мозайкалы» моделі қ олданылуда. Б ұ л моделге с ә йкес биологиялы қ мембрананы ң негізі - липидтер, олар бір біріне перпендикуляр т ү рде, екі қ атар болып орналас қ ан, ал а қ уыздарды ң кейбірі липид қ абатына жабысып, кейбірі о ғ ан батып немесе оны толы ғ ымен тесіп орналас қ ан. 2-сурет

Биологиялы қ мембрана жасушаны ң ж ә не жасуша ішіндегі б ө лшектерді ң (ядро, митохондрии, хлоропластар, пластидтер) бетінде орналас қ ан молекулалы қ м ө лшердегі ( қ алы ң ды ғ ы 5 10 нм), а қ уызды-липидтік құ рылымды ж ұқ а қ абы қ ша. Адам а ғ засында ғ ы к ө птеген ү рдістер биологиялы қ мембрана ар қ ылы ж ү реді ж ә не іске асады. Биологиялы қ мембрана ө ткізгіштік қ асиетіне байланысты жасушада т ұ здарды ң, қ антты ң, амин қ ыш қ ылдарыны ң, иондарды ң, т.б. заттарды ң алмасу ө німдеріні ң концентрациясын, оларды ң тасымалын ж ә не алмасуын реттейді. Клетканы ң протоплазмасын қ оршап т ұ р ғ ан биологиялы қ мембрана жасушалы қ мембрана деп аталады. Клеткалы қ мембрана қ ос қ абатты а қ уызды-липидті молекулалардан т ұ рады.

1925 жылы Гортер мен Грендель гемолизденген эритроциттен ацетон ар қ ылы липидті б ө ліп ал ғ ан. Алын ғ ан ертіндіні суды ң бетіне құ й ғ ан, булану н ә тижесінде су бетінде пайда бол ғ ан липид молекулаларыны ң алып жат қ ан айма ғ ыны ң ауданы, т ә жірибе басында алын ғ ан эритроциттерді ң ауданынан екі есе к ө п бол ғ ан. Осыны ң негізінде мембранада ғ ы липидтер екі қ абат болып орналас қ ан деген қ орытынды жасалды. Жалпы липидтер ү ш т ү рде: фософолипид, гликолипид ж ә не стероид т ү рінде кездеседі. Б ұ ларды ң ішінде фосфолипидтерді ң ү лесі басым, я ғ ни к ө птеген денелерді ң мембрана қ абаты фосфолипид молекуласынан құ рал ғ ан деп санау ғ а болады.

Биологиялы қ мембранада ғ ы фосфолипид молекулалары екі б ө ліктен: полярлы бастан ж ә не полярсыз құ йры қ тан т ұ рады. Полярлы бас 3- сурет Полярсыз құйрық «Бас» (фосфат, холин) тобы «Мойын» (глицерин, ортофосфор қышқылы) «Құйрық» (көмірсутегіден тұратын екі тармақ)

Фосфолипдті ң физика-химиялы қ қ асиетіні ң е ң ма ң ыздысы ретінде, оны ң басыны ң гидрофильді, құ йры қ шасыны ң гидрофобты болып келуін ата ғ ан ж ө н. Осындай қ асиетке с ә йкес ж ә не кей шарттарды са қ та ғ ан жа ғ дайда, сулы ортада фосфолипид молекулалары ө з беттерінше сфера т ү рінде жиналады. Н ә тижесінде, фосфолипид молекулалары бір біріне паралелль екі қ атар(би қ атар) болып орналасады ж ә не ә р қ атарда ғ ы (моно қ атар) молекула полярлы басымен сырт қ ы орта ғ а қ арай, қ ыш қ ылды құ йры қ шалары ішкі орта ғ а қ арай ба ғ ытталып орналасады. Осылайша, динамикалы қ жа ғ ынан т ұ ра қ ты болатын фосфолипидті би қ абат құ рылады ж ә не ол биологиялы қ мембрананы ң негізгі қ а ңқ асы болып саналады.

Мембранада ғ ы фосфолипид молекулаларыны ң ты ғ ыз орналасуына холестеринні ң ә сері бар екендігі аны қ талды. Холестерин фосфолипид би қ абатына еніп, оны ң ты ғ ызды ғ ын артырады. Сонды қ тан, холестерині к ө п тама қ ты ү немі пайдалану жасушаны ң қ аттылы ғ ын арттырып, оны ң заттарды ө ткізу қ абілетін т ө мендетеді. Биологиялы қ мембрананы құ райтын гликолипид молекуласы қ атар жат қ ан жасушаларды ң бір біріне жабысып қ алмауын қ амтамасыз етеді.

Мембрана липидтері Жануар жасушасыны ң мембранасы Е.coli бактериясыны ң мембранасы миелинді қ абы қ ша Эритроцит- ті ң плазмо- леммасы ішкі митохон- дриа мембрансы Холестерин25 50 Фосфатидилэтанол амин Фосфатидилсерин71100 Фосфатидилхолин Фосфатидилин озитил 0280 Сфингомиелин61800 Цереброзид21000 Биологиялы қ мембрананы ң липид құ рамы,%

Температура т ө мендегенде биомембрананы ң фосфолипидтік қ абаты ө з құ рылымын са қ тай отырып қ атты кристалл к ү йге к ө шеді. Температура т ө мендегенде мембрана с ұ йы қ кристалл к ү йден гель т ә різді к ү йге ауысады. Б ұ л кезде мембрана ө зіні ң толы қ құ рылымын са қ тайды, фосфолипид құ йрыш қ алары т ү зуленіп, бір біріне параллель орналасады ж ә не оларды ң тербелісі шектеледі. 0,48 нм 2 3,9 нм 4,7 нм С ұ йы қ кристалл к ү й 0,58 нм 2 Т 0 С т ө мендеу Т 0 С жо ғ арылау Гель к ү й 4-сурет

Биомембрана кабатыны ң с ұ йы қ кристалл к ү йден гель к ү йге к ө шуі кезінде би қ абатта радиусы 1-3 нм болатын порлар(са ң лау) пайда болады. Б ұ л порлар ар қ ылы иондар мен т ө менгі молекулалы қ осылыста ғ ы заттар тасымалданады, я ғ ни фазалы қ ө згеріс мембраныны ң ионды қ ө ткізгіштігін жо ғ арылатады. М ұ ндай қ асиетті ң ар қ асында, я ғ ни дене температурасыны ң т ө мендеуі кезінде мембраналарды ң за қ ымдалуы болмайды, ө йткені су ж ә не т ұ здарды ң мембрана ар қ ылы ө туі жо ғ арылап, оларды ң жасуша ішінде кристаллдануына жол берілмейді, біра қ м ұ ндай к ү йде липид молекулаларыны ң қ оз ғ ал ғ ышты ғ ы т ө мендейді.

Биологиялы қ мембрана мынандай қ ызметтер ат қ арады: Механикалы қ - б ұ л ар қ ылы жасуша ө зін қ орша ғ ан ортадан о қ шауланады, оны ң дербес болуына ж ә не тиісті қ ызмет етуіне м ү мкіндік береді; Тос қ ауылды қ - б ұ л ар қ ылы жасуша ө зін қ орша ғ ан ортамен тал ғ ампазды қ (селективті) т ү рде пассивті ж ә не активті зат тасымалдау ғ а қ ол жеткізеді;

Матрицалы қ - б ұ л ар қ ылы биологиялы қ мембранада а қ уыздар мен ферменттерді ң болуы қ амтамасыз етіледі. Энергетикалы қ - б ұ л ар қ ылы биолгиялы қ мембранада АТФ синтезделуі, биопотенциалдарды ң пайда болуына м ү мкіндік алады. Рецепторлы қ - м ұ ндай қ ызмет ар қ ылы мембрана бас қ а жасушаларды, сырт қ ы тітіркендіргіштерді ң ә серін сезуге, заттарды танып білуге м ү мкіндік алады.

БМ ар қ ылы зат тасымалдауды транспорт деп те атайды, ол екі т ү рге б ө лінеді: 1. Пассивті тасымалдау (транспорт) 2. Активті тасымалдау (транспорт). Пассивті тасымалдау (ПТ) деп, зарядсыз б ө лшектерді (заттарды) концентрациясы к ө п С 1 ортадан концентрациясы аз С 2 орта ғ а қ арай тасымалдауды атайды.

Пассивті тасымалдау (транспорт) Жеңілдетілген диффузия Осмос Фильтрация Қарапайым диффузия Диффузия Пассивті тасымалдау мынадай т ү рлерге б ө лінеді:

Дифффузия деп, зат молекулаларыны ң жылулы қ қ оз ғ алысы н ә тижесінде, ө з беттерінше концентрациясы к ө п ортадан аз орта ғ а қ арай тасымалдануын айтамыз. 1. Қ арапайым диффузия липидтік қ абат ар қ ылы ж ү реді. М ұ ндай тасымалдаулар ар қ ылы жасуша ғ а оттегі, к ө міртегі газы, д ә рілік заттар жеткізіледі. Біра қ қ арапайым тасымалдау ө те баяу ж ү ретіндіктен жасушаны қ ажетті қ оректік заттармен толы қ қ амтамасыз ете алмайды.

2.Же ң ілдетілген диффузия. Тасымалдауды ң б ұ л т ү рі мембранада ғ ы арнаулы а қ уыздар- тасымалда ғ ыштар ар қ ылы іске асады. Олар мембрана ар қ ылы таби ғ аты гидрофильді болатын, ө з беттерінше мембрана ар қ ылы ө туі ө те т ө мен заттарды тасымалдайды. М ұ дай тасымалда ғ ыштар мембрана қ абаты ар қ ылы кейбір амин қ ыш қ ылдарын, к ө мірсуларды, пуриндік ж ә не пиримидтік негіздерді, нуклезоидтарды тасымалдайды. Тама қ ты қ заттарды ң ішекте сорылуы, б ү йректегі реабсорбция ж ә не т.б. процесстер осы тасымалдаушылар ар қ ылы ж ү реді. Эстафеталы қ тасымалдау. Мембрана қ абатында орналас қ ан тасмалдаушы а қ уыздар тасымалданатын затты бір біріне жеткізу ар қ ылы іске асырады.

4. Осмос. Жасуша мембранасыны ң жартылай ө ткізгіштік, я ғ ни кей заттарды ө ткізетін, мысалы су молекуласын, ал кей заттарды ө ткізбейтін қ асиеті бар. Осмос деп су молекуласыны ң концентрациясы к ө п ортадан (б ұ л ортада еріген зат концентрациясы аз) аз орта ғ а (еріген зат концентрациясы к ө п) қ арай мембрананы ң жартылай ө ткізгіштік қ асиеті н ә тижесінде тасымалдануын атайды. 5. Фильтация (с ү зу,с ү згі) деп гидростатикалы қ қ ысым градиенті есебінен су молекулаларыны ң мембрана порлары ар қ ылы тасымалдануын атайды.

Активті тасымалдау (АТ). Егер мембранада тасмалдау тек пассивті т ү рде ж ү ретін болса, онда мембрананы ң ішкі ж ә не сырты ортада ғ ы иондар концентрациясы те ң есер еді, б ұ л жасуша ү шін ө те қ ауіпті жа ғ дай, сонды қ тан мембрана орталарында ғ ы иондарды ң концентрацияларын ә р т ү рлі болуын қ амтамасыз ететін механизм де болуы тиіс. Ол активті тасымалдау н ә тижесінде іске асады ж ә не заттар концентрациясы аз ортадан концентрациясы к ө п орта ғ а қ арай, я ғ ни градиентке қ арсы ба ғ ытта тасымалданады, ә рине м ұ ндай тасымалдану ғ а энергия қ ажет. Осы ма қ сатта ғ ы энергия к ө зі болып аденозин трифосфат қ ыш қ ылы молекуласыны ң (АТФ) ыдырау кезінде б ө лінетін энергиясы қ олданылады.

К+К+ Na Na+ K+K+ 5-сурет 3Na + 2K + Ғ ылыми т ә жірибе негізінде АТФ бір молекуласы ыдыра ғ анда б ө лінетін энергия ар қ ылы сырт қ ы орта ғ а 3 натрии ионын, ішкі орта ғ а 2 калии ионын тасымалдау ғ а жететіндігін к ө рсетті.

Тасымалда ғ ыш а қ уыз АТФ молекуласынан б ө лінген энергияны ң есебінен бір жа ғ ымен сырт қ ы ортадан 2 калии ионын, ішкі ортадан 3 натрии ионын қ осып алып, мембрана қ абатында б ұ рылып, натрии ионын сырт қ ы орта ғ а, калии ионын ішкі орта ғ а жеткізеді, онан со ң а қ уыз қ айта ө з орнына келеді. АТФ энергиясы ар қ ылы зат тасымалдайтын осындай а қ уыздарды ионды қ насостар деп атайды. Қ азіргі кезде толы қ зерттелген осындай ү ш т ү рлі электрогенды насостар белгілі, олар: калии-натрии насосы (3 натрии ионын сырт қ а, 2 кали ионын ішке), кальции насосы (2 кальци ионын сырт қ а) ж ә не протон насосы (2 протонды сырт қ а).

Осындай тасымалдау ар қ ылы жасуша ішкі ортада калий ионыны ң концентрациясын жо ғ ары де ң гейде, ал натрии ионынын т ө мен де ң гейде ұ стап т ұ рады. Активті тасымалдау кезінде мембрананы ң тал ғ ампазды қ (селективті) қ асиеті са қ талады. 6-сурет. Ионды қ насостар

Адам организміні ң құ рлымды қ бірлігі жасуша болса, жасушаны ң құ рылымды қ бірлігі мембрана болып табылады. Мембрана жасушаны қ оректік заттармен, иондармен ж ә не т.б. заттармен қ амтамасыз етеді. Мембарананы ң адам организмі ү шін ма ң ызы зор.

Биологиялық _ мембрана Биологиялық _ мембрана Байзак У., Байзакова Б. МЕДБИОФИЗИКА лекциялар жинағы. Түркістан, 2015 ж.