Мембраналардың негізгі қасиеттері мен функциялары
I.Кіріспе
Мембраналардың негізгі қасиеттері мен функциялары
II.Негізгі бөлім
КЛЕТКАНЫҢ НЕГІЗГІ МЕМБРАНАЛЫҚ
ҚҰРЫЛЫМДАРЫ ЖӘНЕ ОЛАРДЫҢ
МЕМБРАНАЛАР БИОФИЗИКАНЫҢ
Везикулалық тасымалдану
МЕМБРАНА ҚҰРЫЛЫМЫН ЗЕРТТЕУ ӘДІСТЕРІ ЖӘНЕ ОЛАРДЫҢ ДАМУЫ
III.Қорытынды
1.Сәтбай Әбилаев «Молекулалық биология және генетика»
2.www.google.kz
3.www.referattar.kz
1. МЕМБРАНАЛАРДЫҢ
НЕГІЗГІ ҚАСИЕТТЕРІ МЕН ФУНКЦИЯЛАРЫ
Мембраналадың зерттеуімен биофизикадан бастап молекулярлық биологияға дейін түрлі ғылым салалары айналасады.
Жер жүзінде клеткалық емес өмір сүру формалар жоқ. Вирустер мен бактериофагтар есепке алынбайды, өйткені тірі клетканың қасиеттерінің көпшілігінен олар тек қана генетикалық программасың тұқымына беру қасиетіне ие болады.
Биологиялық
физика клеткаларды зерттеу үшін
физикалық тәсілдері дәл
Эукариотикалық және прокариотикалық клеткалардың құрылуында және қызмет атқаруында мембраналардың маңызы аса жоғары. Мембраналар клетка ішіндегі компартменттерді құрайды, олар компартменттердің құрамына кіретін заттарды қоршаған ортадан бөлектейді. Мембраналар компартменттердің сыртқы және ішкі жақтар арасындағы әрекеттесулерді реттейді.
Химиялық метаболизм, синтез, энергияны қорландыру және оны өзгерту, молекулалардың және иондардың алмасуын реттеу мембаналдың аса маңызды физикалық және физикалық-химиялық функцияларына жатады.
Мембраналар функциялары
Клетканың
ішінде түрлі төмен- және жоғарымолекулалық
қосылыстар құрылады. Олар түрлі ферментативтік
реакциялардың нәтижесінде
Клеткалық ашық жүйесінде ағып жатқан процестер, бір жағынан энергияны жұмсайды, бірақ та клетка өзі энергияның қорландыруы мен өндіруіне қатысады. Клетка химиялық энергияны жинайды да /АТФ түрінде/, оны химиялық, электрлік, осмотикалық және механикалық жұмыстарға тросформациялайды. Биоэнергетикалық және биосинтездік функциялар зат алмасуымен байланысты.
Зат алмасуын жүргізумен қатар клетканің ішкі құрылымын сақтау тек қана мембраналардың пайда болуымен байланысты. Мембраналардың пайда болуы /компарментация/ биологиялық эволюцияны жеделдетті.
Клетка
ішіндегі процестер клетканың
Биологиялық мембраналар деп цитоплазманы және клетканы құрайтын көптеген элементтерді шектейтін және каналшалардан, қыртыстардан, қуыстардан тұратын біріктірген жүйені құрайтын бірнеше молекулярлық қабатты функционалды құрылымдарды атайды.
Биологиялық мембраналардың қалыңдығы 10 нм. жоғары болмайды, бірақ та оның құрамында негізгі молекулярлық элементтер /липидтер, ақуыздар/ көп болғандықтан олардың салмағы клетканың салмағының жартысынан көбірек болады.
Биологиялық мембраналар – табиғаттағы ең алғашқы және универсалды молекаүстілік құрылымдар. Олардың екі өлшеудегі ұзындығы қалындығынан едәуір жоғары. Бірақ, мембрананың қызмет атқару қабілеті үшін жауап беретін механизмдер оның қалыңдығымен байланысты.
Мембрананың құрылымы және функциялары ұғымдарына сүйене отырып, олардың құрылымдық және функционалдық әртүрлілігінің молекулярлық-биологиялық негіздерді анықтау негізгі міндет болып табылады.
Мембраналды зерттегенде, көптеген ағзалардың мембраналарың салыстырмалы зерттеудің арқасында табыстарға жетті. Бактериалды клеткалардың сыртқы мембранасы өте қарапайым, оларды модификациялауға болады. Вирустар жануарлардың клеткаларына олардың цитоплазмалық мембранасы арқылы енгізіледі. Вирустық ақуыздардың пісіп-жетілуін зерттеу арқылы мембраналық ақуыздардың биосинтезі процесің түсінуге болады.
2. КЛЕТКАНЫҢ
НЕГІЗГІ МЕМБРАНАЛЫҚ ҚҰРЫЛЫМДАРЫ
ЖӘНЕ ОЛАРДЫҢ ҚЫСҚАША СИПАТТАМАСЫ
1. Плазматикалық
мембрана.Плазматикалық мембрана
клетканысыртқыортаданшектейді. Оныңқұрамынаарнаулыкомпонентте
2. Ядролық мембрана.Интерфазалыққалыптағы
3. Эндоплазмалықретикулум
(ЭР) – цистерна жәнетүтікшетәріздіқұрылымдарды
4. Гольджи аппараты.Бұл органелла жалпақ қаптардан /цистерналардан/ тұрады. Негізгі функция – эндоплазмалық ретикулумда синтездендірілген, гликопротеиндерді посттрансляциялық модификациялау. Олар содан кейін плазмалық мембранаға кіреді және лизосомаларға жеткізіледі. Бұл органеллалардың құрамына гликозидазалар және гликозилтрансферазалар кіреді, олар ақуыз процессингке ұшырағанда, Гольджи аппаратының басынан /цис-облыс/ оның аяғына барады /транс-облыс/
5. Лизосомалар. Бұл органеллалар макромолекулалардың деградациясы үшін жауапты және оның құрамына протеазалар және липазалар сияқты гидролитикалық ферменттер кіреді. Эндоцитозбен және фагоцитозбен алып қалынған заттар лизосомаларға везикулалар арқылы жеткізіледі. Лизосомаларда клеткалық компоненттер ыдырайды.
6. Пероксисомалар. Бұл органеллалардың құрамына тотықтандыратың ферменттер кіреді, олар АМҚ, ксантин және МҚ сияқты кішкене молекулаларды деградацияға ұшыратады. Пероксисомалардың құрамына асқын тотықтарды ыдырататын каталаза кіреді, сондықтан оларды солай атап кеткен.
7. Митохондриялар. Бұл органеллаларда тотықтандыру фосфорлендіру жүзеге асырылады, оның нәтижесінде сукцинат сияқты субстраттың тотықтануының нәтижесінде АТФ пайда болады. Митохондрияларды екі мембрана құрайды, олардың арасында аралық бар. Митохондриялардың ішкі аймаға матрикс деп аталады. Ішкі мембрана кристалар деп аталатын далдаларды құрайды, олар электрондардың алмасуы мен АТФ синтезіне қатысады.
8. Хлоропласттар. Құрамына фотосинтездік аппарат кіреді. Құрамы - екі мембранадан тұратын, сыртқы қабық және ішкі строма. Строманың ішінде тилакоидтік мембраналар орналасады, олар фотосинтез процесі үшін жауапты.
МЕМБРАНАЛАР
БИОФИЗИКАНЫҢ НЕГІЗГІ МӘСЕЛЕЛЕРІ
Мембраналар тек қана жартылай өткізетін, пассивті қабықтар емес, олар клетканың бүкіл маңызды функцияларына қатысады, олар бүкіл органеллалардың құрамына кіреді. Адам ағзасының мембраналырың жалпы ауданы – бірнеше жүз гектар.
Фотосинтездік және тотықтандыру фосфорлендіру, клеткалардың бөлінуі, зат алмасуы, қозу және жүйке импульсын өткізу, сенсорлық рецепция, эмбриогенез және тағы басқа аса маңызды өмір сүру процесстер мембранардың қатысуымен жүзеге асырылады. Цитоплазмалық мембрананың ішкі жағының және цитоқаңқаның арасындағы байланыс клетканың қозғалуын және функционалды белсенділігін қамтамасыз етеді. Мембраналар олигомерлі ферменттердің және полиферментті комплекстердің топографиясын және ішкі құрамын анықтайды, молекулалардың әрекеттесуі арқылы ферменттердің белсенділік және өзіндік деңгейін реттейді.
Плазмалық
және органеллалардың
Мембраналардың кеңістіктік-уақыттық қалыптасуы бірқатар факторлармен байланысты. Мембраналарла құрылымына қарай ерекшеленген, бірақта функционалды біріктірілген матрикстер бар: құрамына интегралды және перифериялық ақуыздар кіретін, липидті биқабат /екі өлшемді құрылым/ және үш өлшемді ақуыздық каркас.
Мембраналардың липидті және ақуызды молекулалардың мембраналардың жазықтығында латеральдік жылжу қабілеті өте жоғары.
Биологиялық
мембраналардың ақуыздары, липидтері
және гликопротеидтері жоғары латеральдық
гетерогендікпен және көлденең симметриямен
сипатталады. Бұнымен функционалды
блоктардың кеңістіктік дарашылдығы,
тасымалдаушы, рецепторлық механохимиялық
комплекстердің кооперациясы, сигналдарды
рецепциялауғанда анық шектеу және тағы
басқа қабілеттер байланысты. Нативті
биомембраналардың липидтері
Биологиялық мембраналар – термодинамикалық тепе-теңдік жүйелер болып қарастырылады, бірақта мұндай көз қарас объектіге адекватты емес.
Клеткалық мембраналар –шекаралық құрылымдар. Олардың қатысуымен затпен және энергиямен алмасу қайтымсыз процестер ағады. Олардытермодинамикалық тепе-теңдіктен алыс «белсенді орта» деп санауға болады. Мұндай тепе-теңсіздік жүйелерде автотолқынды процестер пайда болуы мүмкін. Автотолқындар мембраналарда мембранааралық әрекеттесу үшін да маңызды
Жоғары
ағзалардың мембраналары бірімен-бірі
гормондар мен нейрондардың көмегімен
әрекетке түседі, ал ішкі коммуникацияларды
келістіруші молекулалар /екінші қайтара
мессенджерлер/ қамсыздандырады. Клеткаға
арналған сигналдық молекулалар
рецепторларға түседі, алынған ақпаратты
мембрана өзгертеді да келістіруші
молекулалардың көмегімен клеткалық
процестерді реттейді /мысалы, секреция,
осу немесе метаболизм/. Сигналды молекулаларды
танудың молекулярлы
АТФ синтетазалардағы және ион-тасымалдаушы АТФ-азалардағы электрондонорлы және электронакцепторлы процестерді зерттеу мембраналар биофизиканың маңызды мәселесі болып табылады. Физиканың мембранологияға қосқан үлесі: химиялық және тасымалдау процестердің диссипативсіздік қос кернеулігін қамтамасыз ететін молекулярлық машиналар жайлы ұғым.
Сонымен, мембраналар биофизиканың мәселелері болып келесі мәселелер табылады:
- Мембраналардың молекулярлық құрылымы, функционалдықты анықтайтын, мембраналық құрылымның динамикалық қасиеттері.
- Клеткадан клеткаға заттарды тасымалдаудағы мембраналардың ролі. Белсенді және пассивті тасымалдаудың және мембрананың құрылымының функционалдығын қарастыру. Құрылым мен функция арасындағыбайланыстыанықтау.
- Мембрананыңқозуыныңфизикалықта
биғатынтану. - Мембраналардыңбиоэнергетикасын
зерттеу - Рецепция процестердіңфизикасынзерттеу
Везикулалаық тасымалдану
Заттардың жасушаішілік-везикулалаық тасымалдануының әмбебп және тиімді құралы болып тасымалдау (мембрана) көпіршіктері (липосомалар,мицеллийлар) саналады.
Везикулалық тасымалдануда тасымалданатын ақуыздар мен липидтер көпіршік қабырғасын құрастырады,ал оның қуысында басқа органеллаларға арналған не жасуша сыртына шығарылатын «жүк» молекуласы болады.
Жасушаішілік везикулалық
тасымалдау эндоплазмалық ретикуллум
(ЭПТ) мембранасынан басталады.Бұл
жерде ақуыз молекуласының
Заттардың цитоплазмалық
мембрана арқылы сыртқа
МЕМБРАНАҚҰРЫЛЫМЫНЗЕРТТЕУӘДІСТЕ
Рентгенсәулелердіңдифракциясы
Бұләдісарқылыжоғарыреттелгенкр
Жүйкеталшықтардыңмиелиндікқабы
Электрондықмикроскопия
Зерттелетінпрепараттаросмиймен
Сурет 5.Мембраналардықатыррыпоюәдісі
МЕМБРАНАЛАРДЫ ЗЕРТТЕУ ҮШІН АРНАЛҒАН МОДЕЛЬДІК ЖҮЙЕЛЕР.
Мембраналарды құрайтын липидтердің көбісі, олардың үстіне су қосқанда, ерімей бір қабатқа қатар тұрады. Олардың полярлық топтары суда, ал гидрофобты топтары ауада орналасады, мономолекулярлы қабатты құрып, жайылады.
Жасанды биқабатты мембраналар.
Липосомаларды немесе фосфолипидті везикулаларды липидтерді суға шашырату арқылы алады /Сурет 9/. Табиғатта жиі кездесетін липосомалар - мультиламеллярлық липосомалар.
Сурет 10. Бірқабаттылипосомалардыңқұрылу
Мультиламелярлық липосомалар.
Әрекеттесулердің мінезіне сәйкес не мульти-, не моноламелярлы липосомалар пайда болады /сурет 11/.
Сурет 11. Фосфолипидтіквезикулалардыңқұр
Қарапайыммеханикалықәрекеттесу
Бұлбөліктерделипидтібиқабаттар
Мультиламелярлы липосомалар осмостық белсенді, сыртқы ортаның осмостық қасиеттері өзгергенде олардың көлемі өзгереді.
Моноламеллярлық липосомалар.
Ультрадыбыстың
әсерінен моноламеллярлық везикулалар
/20-40 нм./ пайда болады. Моноламеллярлық
липосомаларды көптеген мидико-биологиялық
зерттеулерде қолданады. Бірақ, олардың
кішкентай көлемі мен осмостық пассивтілігімен
байланысты зерттеулерге кедергі жасайды.
Қазіргі заманда диаметрі 100 нм. астам
үлкен моноламелярлы
Протеолипосомалар.
Көптеген мембраналық ақуыздарды жасанды везикулалық мембраналардың құрамына енгізуге болады. Ондай комбинативті жүйелер протеолипосомалар деп аталады. Ақуыздарды енгізу тиімділігі мембраналардың липидті құрамынан, рН, тұздық құрамынан, температурадан және т.б. тәуелді. Егер де детергенттер қосылса, ақуыз молекулалардың ену тиімділігі өседі.
Медицинада
липосомаларды дәрілерді
Жалпақ биқабатты липидті мембраналар және олардың қалыптасу схемасы.
Жұқа гидрофобты материалдардың кішкене тесіктерінде липидтер биқабатты құрылымдарды /қара пленкаларды/ құрайды. Бұл құбылыс алғашқы рет О. Мюллермен зерттелген. Ол екі су фазаны шектейтін, ауданы0,5-5,0 мм2 тефлондық қалқаның кішкене тесіктерінде мидің фосфолипидтерінен БЛМ алған.
БЛМ
қалыптасу процесі сұйық
Сурет 12. Бимолекулалықлипидтімембранала
Тесікте БЛМ
қалыптастырады /Сурет 13/. Капиллярментесіккефосфолипидті
Сурет 13. БЛМ
тефлоныдыстыңқабырғасындапайда
Пленканыңмінезінанықтайтын бас күштері - (σ) фазааралық /үстінгі/ тұтқырлықжәневан-дер ваальскүштері.
Алғашқыуақытталипидтіпленканың
Сурет 14. БЛП құрылукезеңдері (I-қалың мембрана, II - дөңеслинзатүрлі мембрана, III - БЛМ):
Пленканыңжіңішкеруінжәне
БЛМ
Қарайғаннанкейін,
15-20 минут
Сурет 15. Жалпақ биқабатты липидті мембрананың құрылуы
БЛП-дың
электрлік сипаттамалары және басқа
физикалық-химиялық қасиеттері биологиялық
мембраналардың қасиеттеріне ұқсас. Бірақ
олардың метаболизмдік
Жалпақ липидті мембраналар, липосомалармен қатар мембраналардың электрлік қасиеттерін, өткізгіштігін және басқа қасиеттерін зерттеу үшін қолданады. Модельді мембраналардың көмегімен баръерлік, селетивтік /су үшін жоғары, ал иондар үшін төмен деңгейдегі өткізгіштік/ қасиеттерін зерттеуге болады. Модельдік мембранаға тасымалдаушы-молекулаларды енгізіп, биологиялық тасымалдауды модельдеуге болады.
Мембрананың құрылымының және функцияларының зерттеуі, табыстар мен жетістіктер ең алдымен модельді эксперименттерден алынған мәліметтерде негізделеді.

- Мембрананың қызметі
- Мембрананың өзкізгіштігі
- Мембрананың өткізгіштігі
- Мембранная кровля
- Мембранная энзимология
- Мембранные биореакторы для очистки сточных вод
- Мембранные вентили для чистых процессов и технологий
- Мелочь в сфере экономики
- Мелу Антунеш, Эрнесту Аугусту
- Мельничные устройства для приготовления угольной пыли
- Мембрана арқылы заттардың тасымалдануы
- Мембрана арқылы тасмалданудың негізгі түрлері
- Мембрана клетки
- Мембрана құрылысын зерттеу әдістері. Мембраналардың өтімділігінің механизмі