Кіріспе
Организмдерде селективті жартылай өткізгіш кедергі ретінде қызмет ететін, қоршауға немесе бөлуге арналған мембраналар. Организмдердегі әртүрлі мембраналар. Биологиялық мембрана, биомембрана немесе жасушалық мембрана – жасушаның ішкі ортасын сыртқы ортадан бөлетін немесе жасушаның бір бөлігі мен екінші бөлігі арасындағы шекара қызметін атқарып, жасуша ішіндегі бөлімдерді құрайтын селективті өткізгіш мембрана. Биологиялық мембраналар, эукариоттық жасуша мембраналары түрінде, фосфолипидтік екі қабаттан тұрады, оған химиялық заттар мен иондарды байланыс және тасымалдау үшін пайдаланылатын енгізілген, интегралды және перифериялық ақуыздар кіреді. Жасуша мембранасындағы липидтердің көп бөлігі физиологиялық қызмет үшін ақуыздардың айналуы мен бүйірлік таралуына қажетті сұйық ортаны қамтамасыз етеді. Ақуыздар липидтік екі қабаттың жоғары мембраналық сұйықтық ортасына бейімделген, олардың бетіне тығыз байланысқан липид молекулаларынан тұратын сақина тәрізді липид қабығының болуымен. Жасушалық мембраналар, мысалы, шырышты қабықтар, негіздік қабықтар және сероздық қабықтар сияқты жасуша қабаттарынан құралған оқшаулағыш тіндерден ерекшеленеді.
various membranes in organisms
A biological membrane, biomembrane or cell membrane is a selectively permeable membrane that separates the interior of a cell from the external environment or creates intracellular compartments by serving as a boundary between one part of the cell and another. Biological membranes, in the form of eukaryotic cell membranes, consist of a phospholipid bilayer with embedded, integral and peripheral proteins used in communication and transportation of chemicals and ions. The bulk of lipids in a cell membrane provides a fluid matrix for proteins to rotate and laterally diffuse for physiological functioning. Proteins are adapted to high membrane fluidity environment of the lipid bilayer with the presence of an annular lipid shell, consisting of lipid molecules bound tightly to the surface of integral membrane proteins. The cell membranes are different from the isolating tissues formed by layers of cells, such as mucous membranes, basement membranes, and serous membranes.
Құрылу
Фосфолипидтік қос қабат мембраналық липидтердің сулы ерітінділерде жиналуынан қалыптасады. Липидтердің өзара әрекеттесуі, әсіресе гидрофобтық тізбектері, сұйықтық сияқты липидтік қос қабаттың физикалық қасиеттерін анықтайды. Жасушалардағы мембраналар әдетте жасушалардың сыртқы ортадан өзгеше химиялық немесе биохимиялық ортасын сақтайтын жабық кеңістіктерді немесе бөлімдерді құрайды. Мысалы, пероксисомалардың айналасындағы мембрана жасушаның қалған бөлігін пероксидтерден – жасушаға зиян келтіруі мүмкін химиялық заттардан қорғайды, ал жасуша мембранасы жасушаны оның қоршаған ортасынан бөліп тұрады. Пероксисомалар – жасушадағы химиялық реакциялардың қосалқы өнімдерін сақтайтын вакуольдің бір түрі. Көптеген органеллалар осындай мембраналармен шектелген және мембранаға байланысқан органеллалар деп аталады.
Селективті өткізгіштігі
Биомембрананың ең маңызды ерекшелігі – оның таңдаулы өткізгіштік қасиеті. Бұл, атомдар мен молекулалардың мөлшері, заряды және басқа да химиялық ерекшеліктері олардың одан өту мүмкіндігін анықтайды деген сөз. Таңдаулы өткізгіштік – жасушаны немесе органелланы қоршаған ортадан тиімді бөлу үшін қажетті жағдай. Биологиялық мембраналар сонымен қатар, қажеттілікке сәйкес пішінін өзгертуге және қозғалуға мүмкіндік беретін механикалық немесе серпімді қасиеттерге ие. Әдетте, кішкентай гидрофобты молекулалар фосфолипидтік екі қабатты қарапайым диффузия арқылы оңай кесіп өте алады. Жасушалық функция үшін қажет болса да, мембрана арқылы еркін таралмайтын бөлшектер мембраналық тасымалдау ақуыздары арқылы еніп, немесе эндоцитоз жолымен қабылданады, онда мембрана вакуольмен бірігіп, оның ішкі мазмұнын жасушаға итереді. Көптеген мамандандырылған плазмалық мембраналар жасушаны сыртқы ортадан бөліп тұрады: апикалды, базалатералды, пресинаптикалық және постсинаптикалық, кірпікшелер мен жұқа қабықшалардың, микровилл, филоподия және ламеллиподия мембраналары, бұлшықет жасушаларының сарколемасы, сондай-ақ нейрондардың мамандандырылған миелин және дендриттік тікше мембраналары. Плазмалық мембраналар түрлі "супрамембраналық" құрылымдарды – мысалы, пещераларды, постсинаптикалық тығыздықты, подсомаларды, инвазоподиумдарды, десмосомаларды, гемидесмосомаларды, фокус жабысуларын және жасушалық қосылыстарды құрай алады. Бұл мембраналардың түрлері липидтік және ақуыздық құрамымен ерекшеленеді. Мембраналардың әртүрлі түрлері ішкі жасуша органеллаларын да құрайды: эндосома; тегіс және зердәлі эндоплазмалық тор; саркоплазмалық тор; Гольджи аппараты; лизосома; митохондрия (ішкі және сыртқы мембраналар); ядро (ішкі және сыртқы мембраналар); пероксисома; вакуоль; цитоплазмалық гранулалар; жасушалық көпіршіктер (фагосома, автофагосома, клатринмен қапталған көпіршіктер, COPI және COPII қапталған көпіршіктер) және секреторлық көпіршіктер (синаптосома, акросома, меланосома және хромафинді гранулалар кіреді). Биологиялық мембраналардың әртүрлі түрлері әртүрлі липидтік және ақуыздық құрамға ие. Мембрананың құрамы оның физикалық және биологиялық қасиеттерін анықтайды. Мембрананың кейбір компоненттері медицинада маңызды рөл атқарады, мысалы, жасушадан дәрілерді шығарып тастайтын эффлюкс насостары.
Сұйықтығы
Фосфолипидтік қос қабаттың гидрофобтық өзегі липидтік құйрықтардың байланыстарының айналуынан туындаған қозғалысқа үнемі түседі. Гидрофобтық құйрықтар қос қабатта иіліп, бір-бірімен бекітіледі. Дегенмен, сумен сутектік байланыс жасау арқасында гидрофильді бас топтары азырақ қозғалады, себебі олардың айналуы мен жылжу мүмкіндігі шектеледі. Өту температурасы липидтік қос қабаттың компоненттеріне, мысалы, көмірсутектік тізбектің ұзындығына және оның май қышқылдарының қанықтығына байланысты. Температураға тәуелді сұйықтық бактериялар мен қанды жылы организмдер үшін маңызды физиологиялық қасиет болып табылады. Бұл организмдер мембраналық липидтік май қышқылдарының құрамын әртүрлі температураларға сәйкес өзгерту арқылы тұрақты сұйықтықты сақтайды. Барлық жасушалар үшін мембрананың сұйықтығы көптеген себептермен маңызды. Ол мембраналық белоктардың қос қабаттың жазықтығында жылдам таралуына және бір-бірімен өзара әрекеттесуіне мүмкіндік береді, мысалы, жасуша сигналдауындағыдай. Ол мембраналық липидтер мен белоктардың синтезденгеннен кейін қос қабатқа енгізілген жерлерден жасушаның басқа аймақтарына таралуына мүмкіндік береді. Ол мембраналардың бірігуіне және олардың молекулаларының араласуына, сондай-ақ жасуша бөлінген кезде мембрана молекулаларының қыз жасушалар арасында тең таралуын қамтамасыз етеді. Егер биологиялық мембраналар сұйық болмағанда, жасушалардың қалай тіршілік ететінін, өсіп-дамуын және көбейетінін көзге елестету қиын. Сұйықтық қасиеті Хелфрих моделінің негізінде жатыр, ол мембрананың серпімді деформациясының энергиялық шығындарын есептеуге мүмкіндік береді.