Բջջային թաղանթը բջջի կամ բջջային օրգանելի մակերեսի վրա գերբարակ թաղանթ է, որը բաղկացած է լիպիդների երկմոլեկուլային շերտից՝ ներկառուցված սպիտակուցներով և պոլիսախարիդներով:

Մեմբրանի գործառույթները.

• · Արգելք - ապահովում է կարգավորվող, ընտրովի, պասիվ և ակտիվ նյութափոխանակությունը շրջակա միջավայրի հետ: Օրինակ, պերօքսիզոմային թաղանթը պաշտպանում է ցիտոպլազմը բջջի համար վտանգավոր պերօքսիդներից։ Ընտրովի թափանցելիությունը նշանակում է, որ մեմբրանի թափանցելիությունը տարբեր ատոմների կամ մոլեկուլների նկատմամբ կախված է դրանց չափից, էլեկտրական լիցքավորումԵվ քիմիական հատկություններ. Ընտրովի թափանցելիությունը ապահովում է, որ բջջային և բջջային բաժանմունքները առանձնացված են շրջակա միջավայրից և մատակարարվում են անհրաժեշտ նյութերով:
• · Տրանսպորտ - նյութերի տեղափոխումը բջիջ և դուրս է գալիս թաղանթով: Թաղանթների միջոցով փոխադրումն ապահովում է սննդանյութերի առաքում, նյութափոխանակության վերջնական արտադրանքի հեռացում, սեկրեցիա տարբեր նյութեր, ստեղծելով իոնային գրադիենտներ, պահպանելով բջիջում օպտիմալ pH և իոնային կոնցենտրացիաներ, որոնք անհրաժեշտ են բջջային ֆերմենտների աշխատանքի համար։ Մասնիկներ, որոնք որևէ պատճառով չեն կարողանում հատել ֆոսֆոլիպիդային երկշերտը (օրինակ՝ հիդրոֆիլ հատկությունների պատճառով, քանի որ ներսում թաղանթը հիդրոֆոբ է և թույլ չի տալիս հիդրոֆիլ նյութերի միջով անցնել, կամ դրանց մեծ չափերի պատճառով), բայց անհրաժեշտ է բջջի համար։ , կարող է թափանցել թաղանթ հատուկ կրող սպիտակուցների (փոխադրողների) և ալիքային սպիտակուցների միջոցով կամ էնդոցիտոզով։ Պասիվ փոխադրման ժամանակ նյութերը անցնում են լիպիդային երկշերտով՝ առանց դիֆուզիայի միջոցով էներգիա ծախսելու կոնցենտրացիայի գրադիենտի երկայնքով: Այս մեխանիզմի տարբերակն է հեշտացված դիֆուզիան, որի դեպքում կոնկրետ մոլեկուլն օգնում է նյութին անցնել թաղանթով: Այս մոլեկուլը կարող է ունենալ ալիք, որը թույլ է տալիս անցնել միայն մեկ տեսակի նյութի միջով: Ակտիվ տրանսպորտը էներգիա է պահանջում, քանի որ այն տեղի է ունենում համակենտրոնացման գրադիենտի դեմ: Մեմբրանի վրա կան հատուկ պոմպային սպիտակուցներ, այդ թվում՝ ATPase, որն ակտիվորեն մղում է կալիումի իոնները (K +) դեպի բջիջ և դուրս մղում նատրիումի իոնները (Na +):
• · մատրիցա - ապահովում է թաղանթային սպիտակուցների որոշակի հարաբերական դիրքը և կողմնորոշումը, դրանց օպտիմալ փոխազդեցությունը:
• · մեխանիկական - ապահովում է բջջի, նրա ներբջջային կառուցվածքների ինքնավարությունը, ինչպես նաև կապը այլ բջիջների հետ (հյուսվածքներում): Բջջային պատերը մեծ դեր են խաղում մեխանիկական ֆունկցիայի ապահովման գործում, իսկ կենդանիների մոտ՝ միջբջջային նյութը։
• · էներգիա - քլորոպլաստներում ֆոտոսինթեզի և միտոքոնդրիում բջջային շնչառության ժամանակ նրանց թաղանթներում գործում են էներգիայի փոխանցման համակարգեր, որոնցում մասնակցում են նաև սպիտակուցները.
• · ընկալիչ - թաղանթում տեղակայված որոշ սպիտակուցներ ընկալիչներ են (մոլեկուլներ, որոնց օգնությամբ բջիջն ընկալում է որոշակի ազդանշաններ): Օրինակ՝ արյան մեջ շրջանառվող հորմոնները գործում են միայն թիրախային բջիջների վրա, որոնք ունեն այդ հորմոններին համապատասխան ընկալիչներ։ Նեյրոհաղորդիչներ ( քիմիական նյութեր, ապահովելով նյարդային ազդակների փոխանցումը) նաև կապվում են թիրախային բջիջների հատուկ ընկալիչների սպիտակուցների հետ։
• · ֆերմենտային - թաղանթային սպիտակուցները հաճախ ֆերմենտներ են: Օրինակ՝ աղիքային էպիթելի բջիջների պլազմային թաղանթները պարունակում են մարսողական ֆերմենտներ։
• · կենսապոտենցիալների առաջացման և անցկացման իրականացում: Մեմբրանի օգնությամբ բջջում պահպանվում է իոնների մշտական ​​կոնցենտրացիան. բջջի ներսում K + իոնի կոնցենտրացիան շատ ավելի բարձր է, քան դրսում, իսկ Na + կոնցենտրացիան շատ ավելի ցածր է, ինչը շատ կարևոր է, քանի որ սա. ապահովում է մեմբրանի վրա պոտենցիալ տարբերության պահպանումը և նյարդային իմպուլսի առաջացումը:
• · Բջջի նշագրում - թաղանթի վրա կան անտիգեններ, որոնք հանդես են գալիս որպես մարկերներ՝ «պիտակներ», որոնք թույլ են տալիս նույնականացնել բջիջը: Սրանք գլիկոպրոտեիններ են (այսինքն՝ սպիտակուցներ, որոնց վրա կցված են ճյուղավորված օլիգոսաքարիդային կողային շղթաներ), որոնք խաղում են «ալեհավաքների» դերը։ Կողային շղթաների անհամար կոնֆիգուրացիաների պատճառով հնարավոր է յուրաքանչյուր բջջի տեսակի համար հատուկ մարկեր պատրաստել: Մարկերների օգնությամբ բջիջները կարող են ճանաչել այլ բջիջներ և գործել դրանց հետ համատեղ, օրինակ՝ օրգանների և հյուսվածքների ձևավորման գործում։ Սա նույնպես թույլ է տալիս իմունային համակարգճանաչել օտար անտիգենները.

Որոշ սպիտակուցային մոլեկուլներ ազատորեն ցրվում են լիպիդային շերտի հարթությունում. նորմալ վիճակում, բջջային մեմբրանի տարբեր կողմերում առաջացող սպիտակուցային մոլեկուլների մասերը չեն փոխում իրենց դիրքը:

Բջջային թաղանթների հատուկ մորֆոլոգիան որոշում է դրանց էլեկտրական բնութագրերը, որոնցից առավել կարևոր են տարողունակությունը և հաղորդունակությունը։

Հզորային հատկությունները հիմնականում որոշվում են ֆոսֆոլիպիդային երկշերտով, որն անթափանց է հիդրատացված իոնների համար և միևնույն ժամանակ բավականաչափ բարակ է (մոտ 5 նմ) ապահովելու լիցքի արդյունավետ տարանջատում և պահպանում, ինչպես նաև կատիոնների և անիոնների էլեկտրաստատիկ փոխազդեցություն: Բացի այդ, բջջային թաղանթների կոնդենսիվ հատկությունները պատճառներից մեկն են, որոնք որոշում են ժամանակի բնութագրերը էլեկտրական գործընթացներհոսում է բջջային թաղանթների վրա:

Հաղորդունակություն (g) -- փոխադարձ էլեկտրական դիմադրությունև հավասար է տվյալ իոնի ընդհանուր տրանսմեմբրանային հոսանքի հարաբերությանը այն արժեքին, որը որոշել է նրա տրանսմեմբրանային պոտենցիալ տարբերությունը:

Տարբեր նյութեր կարող են ցրվել ֆոսֆոլիպիդային երկշերտով, և թափանցելիության աստիճանը (P), այսինքն՝ բջջային մեմբրանի այդ նյութերն անցնելու ունակությունը, կախված է մեմբրանի երկու կողմերում ցրող նյութի կոնցենտրացիաների տարբերությունից, դրա լուծելիությունից։ լիպիդներում և բջջային թաղանթի հատկությունները: Մեմբրանի մշտական ​​դաշտի պայմաններում լիցքավորված իոնների դիֆուզիայի արագությունը որոշվում է իոնների շարժունակությամբ, թաղանթի հաստությամբ և թաղանթում իոնների բաշխմամբ։ Ոչ էլեկտրոլիտների համար մեմբրանի թափանցելիությունը չի ազդում դրա հաղորդունակության վրա, քանի որ ոչ էլեկտրոլիտները լիցքեր չեն կրում, այսինքն՝ նրանք չեն կարող էլեկտրական հոսանք կրել:

Մեմբրանի հաղորդունակությունը նրա իոնային թափանցելիության չափանիշն է։ Հաղորդունակության աճը ցույց է տալիս թաղանթով անցնող իոնների քանակի ավելացումը:

Կենսաբանական թաղանթների կարևոր հատկությունը հեղուկությունն է։ Բոլոր բջջային մեմբրանները շարժական հեղուկ կառուցվածքներ են. դրանց բաղկացուցիչ լիպիդային և սպիտակուցային մոլեկուլների մեծ մասն ունակ է բավականին արագ շարժվել մեմբրանի հարթությունում:

Գաղտնիք չէ, որ մեր մոլորակի բոլոր կենդանի էակները կազմված են բջիջներից՝ այս անթիվ «» օրգանական նյութերից։ Բջիջներն, իրենց հերթին, շրջապատված են հատուկ պաշտպանիչ թաղանթով, որը շատ կարևոր դեր է խաղում բջջի կյանքում, իսկ բջջային մեմբրանի գործառույթները չեն սահմանափակվում միայն բջիջը պաշտպանելով, այլ ներկայացնում են. չափազանց բարդ մեխանիզմ, ներգրավված է վերարտադրության, սնուցման և բջիջների վերածննդի մեջ։

Ինչ է բջջային թաղանթը

«Թաղանթ» բառն ինքնին լատիներենից թարգմանվում է որպես «ֆիլմ», թեև թաղանթը պարզապես ֆիլմի մի տեսակ չէ, որի մեջ բջիջը փաթաթված է, այլ երկու ֆիլմերի հավաքածու, որոնք կապված են միմյանց և ունեն: տարբեր հատկություններ. Իրականում, բջջային թաղանթը եռաշերտ լիպոպրոտեինային (ճարպ-սպիտակուց) թաղանթ է, որը բաժանում է յուրաքանչյուր բջիջ հարևան բջիջներից և շրջակա միջավայրից և իրականացնում է վերահսկվող փոխանակում բջիջների և շրջակա միջավայրի միջև: Սա բջջաթաղանթի ակադեմիական սահմանումն է: է.

Մեմբրանի կարևորությունը պարզապես հսկայական է, քանի որ այն ոչ միայն բաժանում է մի բջիջը մյուսից, այլև ապահովում է բջիջի փոխազդեցությունը ինչպես մյուս բջիջների, այնպես էլ շրջակա միջավայրի հետ:

Բջջային թաղանթների հետազոտության պատմություն

Բջջային թաղանթի ուսումնասիրության մեջ կարևոր ներդրում են ունեցել երկու գերմանացի գիտնականներ Գորտերը և Գրենդելը դեռևս 1925 թվականին։ Հենց այդ ժամանակ նրանց հաջողվեց իրականացնել բարդ կենսաբանական փորձ արյան կարմիր բջիջների՝ էրիթրոցիտների վրա, որի ընթացքում գիտնականները ստացան այսպես կոչված «ստվերները», էրիթրոցիտների դատարկ թաղանթները, որոնք նրանք դրեցին մեկ կույտի մեջ և չափեցին մակերեսը, ինչպես նաև. հաշվարկել է դրանցում լիպիդների քանակը: Ստացված լիպիդների քանակի հիման վրա գիտնականները եկել են այն եզրակացության, որ դրանք բավական են բջջային թաղանթի կրկնակի շերտը ծածկելու համար։

1935 թվականին բջջային թաղանթների մեկ այլ զույգ հետազոտողներ՝ այս անգամ ամերիկացիներ Դենիելն ու Դոուսոնը, մի շարք երկար փորձարկումներից հետո պարզեցին բջջային թաղանթում սպիտակուցի պարունակությունը։ Այլ կերպ հնարավոր չէր բացատրել, թե ինչու է թաղանթն այդքան բարձր մակերեսային լարվածություն ունեցել։ Գիտնականները խելամտորեն ներկայացրել են սենդվիչի տեսքով բջջային թաղանթի մոդելը, որում հացի դերը խաղում են միատարր լիպիդային-սպիտակուցային շերտերը, իսկ դրանց միջև նավթի փոխարեն դատարկություն է։

1950 թվականին, էլեկտրոնիկայի գալուստով, Դանիելի և Դոուսոնի տեսությունը հաստատվեց գործնական դիտարկումներով. բջջային մեմբրանի միկրոգրաֆիաներում հստակ երևում էին լիպիդային և սպիտակուցային գլուխների շերտերը, ինչպես նաև նրանց միջև եղած դատարկ տարածությունը:

1960 թվականին ամերիկացի կենսաբան Ջ.Ռոբերթսոնը մշակեց տեսություն բջջային թաղանթների եռաշերտ կառուցվածքի մասին, որը. երկար ժամանակհամարվում էր միակ ճշմարիտը, սակայն գիտության հետագա զարգացման հետ սկսեցին կասկածներ առաջանալ դրա անսխալականության վերաբերյալ։ Այսպիսով, օրինակ, տեսանկյունից, բջիջների համար դժվար և աշխատատար կլինի անհրաժեշտ սնուցիչները տեղափոխել ամբողջ «սենդվիչի» միջով:

Եվ միայն 1972 թվականին ամերիկացի կենսաբաններ Ս. Սինգերը և Գ. Նիքոլսոնը կարողացան բացատրել Ռոբերտսոնի տեսության անհամապատասխանությունները՝ օգտագործելով բջջային թաղանթի նոր հեղուկ-մոզաիկ մոդելը: Մասնավորապես, նրանք պարզել են, որ բջջային թաղանթն իր կազմով միատարր չէ, ավելին, այն ասիմետրիկ է և լցված հեղուկով։ Բացի այդ, բջիջները մշտական ​​շարժման մեջ են: Իսկ տխրահռչակ սպիտակուցները, որոնք բջջային թաղանթի մաս են կազմում, ունեն տարբեր կառուցվածքներ և գործառույթներ։

Բջջային թաղանթի հատկությունները և գործառույթները

Հիմա եկեք տեսնենք, թե ինչ գործառույթներ է կատարում բջջային թաղանթը.

Բջջային թաղանթի պատնեշային ֆունկցիան թաղանթն է՝ որպես իրական սահմանապահ, որը պահակ է կանգնում բջջի սահմանների վրա՝ հետաձգելով և թույլ չտալով վնասակար կամ պարզապես անպատշաճ մոլեկուլների անցումը:

Բջջային մեմբրանի տրանսպորտային գործառույթը օգտակար նյութերայլ բջիջների և շրջակա միջավայրի հետ:

Մատրիցային ֆունկցիա - դա բջջային թաղանթն է, որը որոշում է միմյանց նկատմամբ գտնվելու վայրը և կարգավորում նրանց միջև փոխազդեցությունը:

Մեխանիկական ֆունկցիա - պատասխանատու է մեկ բջիջը մյուսից սահմանափակելու և, զուգահեռաբար, բջիջները միմյանց հետ ճիշտ միացնելու, դրանք միատարր հյուսվածքի ձևավորման համար:

Բջջաթաղանթի պաշտպանիչ գործառույթը հիմք է հանդիսանում բջջի պաշտպանիչ վահանի կառուցման համար: Բնության մեջ այս ֆունկցիայի օրինակ կարող է լինել կոշտ փայտը, խիտ կեղևը, պաշտպանիչ պատյանը, այս ամենը մեմբրանի պաշտպանիչ ֆունկցիայի շնորհիվ:

Ֆերմենտային ֆունկցիան ևս մեկ կարևոր գործառույթ է, որը կատարում են բջջի որոշ սպիտակուցներ: Օրինակ, այս ֆունկցիայի շնորհիվ աղիքային էպիթելում տեղի է ունենում մարսողական ֆերմենտների սինթեզ։

Բացի այդ, այս ամենից բացի, բջջային մեմբրանի միջոցով տեղի է ունենում բջջային փոխանակում, որը կարող է տեղի ունենալ երեք տարբեր ռեակցիաներով.

• Ֆագոցիտոզը բջջային փոխանակում է, որի ընթացքում մեմբրանի մեջ ներկառուցված ֆագոցիտային բջիջները գրավում և մարսում են տարբեր սննդանյութեր.
• Պինոցիտոզը բջջային թաղանթի կողմից հեղուկ մոլեկուլների գրավման գործընթացն է, որը շփվում է դրա հետ: Դա անելու համար թաղանթի մակերեսին ձևավորվում են հատուկ ճյուղեր, որոնք, կարծես, շրջապատում են հեղուկի մի կաթիլ՝ ձևավորելով պղպջակ, որը հետագայում «կուլ է տալիս» թաղանթը։
• Էկզոցիտոզն է հակադարձ գործընթացերբ բջիջը թաղանթի միջոցով արտազատում է արտազատող ֆունկցիոնալ հեղուկ դեպի մակերես:

Բջջային թաղանթի կառուցվածքը

Բջջային թաղանթում կան երեք դասի լիպիդներ.

• ֆոսֆոլիպիդներ (որոնք ճարպերի և ֆոսֆորի համակցություն են),
• գլիկոլիպիդներ (ճարպերի և ածխաջրերի համակցություն),
• խոլեստերին

Ֆոսֆոլիպիդներն ու գլիկոլիպիդներն իրենց հերթին կազմված են հիդրոֆիլ գլխիկից, որի մեջ ձգվում են երկու երկար հիդրոֆոբ պոչեր։ Խոլեստերինը զբաղեցնում է այս պոչերի միջև ընկած տարածությունը՝ թույլ չտալով նրանց ծռվել, որոշ դեպքերում որոշակի բջիջների թաղանթը շատ կոշտ է դարձնում։ Բացի այս ամենից, խոլեստերինի մոլեկուլները կազմակերպում են բջջային թաղանթի կառուցվածքը։

Բայց այդպես էլ լինի, բջջային թաղանթի կառուցվածքի ամենակարևոր մասը սպիտակուցն է, ավելի ճիշտ՝ տարբեր սպիտակուցներ, որոնք տարբեր կարևոր դերեր են խաղում: Չնայած թաղանթում պարունակվող սպիտակուցների բազմազանությանը, կա մի բան, որը միավորում է դրանք՝ օղակաձև լիպիդները տեղակայված են թաղանթային բոլոր սպիտակուցների շուրջ: Օղակաձև լիպիդները հատուկ կառուցվածքային ճարպեր են, որոնք ծառայում են որպես սպիտակուցների մի տեսակ պաշտպանիչ պատյան, առանց որի նրանք պարզապես չէին աշխատի:

Բջջաթաղանթի կառուցվածքն ունի երեք շերտ՝ բջջաթաղանթի հիմքը միատարր հեղուկ բիլիպիդային շերտն է։ Սպիտակուցները խճանկարի նման ծածկում են այն երկու կողմից։ Հենց սպիտակուցներն են, ի լրումն վերը նկարագրված գործառույթների, որոնք խաղում են նաև յուրահատուկ ալիքների դեր, որոնց միջոցով թաղանթով անցնում են այն նյութերը, որոնք չեն կարողանում ներթափանցել թաղանթի հեղուկ շերտով։ Դրանք ներառում են, օրինակ, կալիումի և նատրիումի իոնները մեմբրանի միջոցով դրանց ներթափանցման համար, բնությունը ապահովում է հատուկ իոնային ալիքներ բջջային թաղանթներում: Այսինքն՝ սպիտակուցներն ապահովում են բջջային թաղանթների թափանցելիությունը։

Եթե ​​մանրադիտակով նայենք բջջային թաղանթին, ապա կտեսնենք լիպիդների շերտ, որը ձևավորվել է փոքր գնդաձև մոլեկուլներից, որոնց վրա սպիտակուցները լողում են, կարծես ծովի վրա: Այժմ դուք գիտեք, թե ինչ նյութեր են կազմում բջջային թաղանթը:

Բջջային թաղանթի տեսանյութ

Եվ վերջում ուսուցողական տեսանյութ բջջային թաղանթի մասին։

9.5.1. Մեմբրանների հիմնական գործառույթներից մեկը նյութերի տեղափոխմանը մասնակցելն է։ Այս գործընթացն իրականացվում է երեք հիմնական մեխանիզմների միջոցով՝ պարզ դիֆուզիոն, հեշտացված դիֆուզիոն և ակտիվ տրանսպորտ (Նկար 9.10): Հիշիր ամենակարեւոր հատկանիշներըայս մեխանիզմներից և յուրաքանչյուր դեպքում տեղափոխվող նյութերի օրինակներից:

Նկար 9.10.Մեմբրանի միջով մոլեկուլների տեղափոխման մեխանիզմները

Պարզ դիֆուզիոն- նյութերի տեղափոխում մեմբրանի միջոցով առանց մասնակցության հատուկ մեխանիզմներ. Տրանսպորտը տեղի է ունենում կոնցենտրացիայի գրադիենտի երկայնքով՝ առանց էներգիայի սպառման: Պարզ դիֆուզիոնով տեղափոխվում են փոքր կենսամոլեկուլներ՝ H2O, CO2, O2, միզանյութ, հիդրոֆոբ ցածր մոլեկուլային նյութեր։ Պարզ դիֆուզիայի արագությունը համամասնական է կոնցենտրացիայի գրադիենտին:

Հեշտացված դիֆուզիոն- նյութերի տեղափոխում մեմբրանի միջով` օգտագործելով սպիտակուցային ալիքներ կամ հատուկ կրող սպիտակուցներ: Այն իրականացվում է առանց էներգիայի սպառման կոնցենտրացիայի գրադիենտի երկայնքով: Տեղափոխվում են մոնոսաքարիդներ, ամինաթթուներ, նուկլեոտիդներ, գլիցերին և որոշ իոններ։ Հագեցվածության կինետիկան բնորոշ է. տեղափոխվող նյութի որոշակի (հագեցնող) կոնցենտրացիայի դեպքում կրիչի բոլոր մոլեկուլները մասնակցում են փոխանցմանը, և փոխադրման արագությունը հասնում է առավելագույն արժեքի:

Ակտիվ տրանսպորտ- նաև պահանջում է հատուկ տրանսպորտային սպիտակուցների մասնակցություն, սակայն փոխադրումը տեղի է ունենում կոնցենտրացիայի գրադիենտի հակառակ և հետևաբար պահանջում է էներգիայի ծախս: Օգտագործելով այս մեխանիզմը՝ Na+, K+, Ca2+, Mg2+ իոնները տեղափոխվում են բջջային թաղանթով, իսկ պրոտոնները՝ միտոքոնդրիումային թաղանթով։ Նյութերի ակտիվ փոխադրումը բնութագրվում է հագեցվածության կինետիկայով:

9.5.2. Տրանսպորտային համակարգի օրինակ, որն իրականացնում է իոնների ակտիվ տեղափոխում, Na+,K+-ադենոզինտրիֆոսֆատազն է (Na+,K+-ATPase կամ Na+,K+-պոմպ): Այս սպիտակուցը գտնվում է պլազմային թաղանթի խորքում և ունակ է կատալիզացնելու ATP հիդրոլիզի ռեակցիան։ 1 ATP մոլեկուլի հիդրոլիզի ժամանակ արձակված էներգիան օգտագործվում է 3 Na+ իոն բջջից դեպի արտաբջջային տարածություն և 2 K+ իոն հակառակ ուղղությամբ տեղափոխելու համար (Նկար 9.11): Na+,K+-ATPase-ի գործողության արդյունքում բջջի ցիտոզոլի և արտաբջջային հեղուկի միջև առաջանում է կոնցենտրացիայի տարբերություն։ Քանի որ իոնների փոխանցումը համարժեք չէ, տարբերություն է առաջանում էլեկտրական պոտենցիալները. Այսպիսով, առաջանում է էլեկտրաքիմիական պոտենցիալ, որը բաղկացած է Δφ էլեկտրական պոտենցիալների տարբերության էներգիայից և մեմբրանի երկու կողմերում ΔC նյութերի կոնցենտրացիաների տարբերության էներգիայից։

Նկար 9.11. Na+, K+ պոմպի դիագրամ:

9.5.3. Մասնիկների և բարձր մոլեկուլային քաշի միացությունների տեղափոխում թաղանթներով

Օրգանական նյութերի և իոնների տեղափոխման հետ մեկտեղ, որն իրականացվում է կրիչների կողմից, բջիջում կա մի շատ հատուկ մեխանիզմ, որը նախատեսված է բարձր մոլեկուլային միացությունները բջիջ կլանելու և դրանից բարձր մոլեկուլային միացությունները հեռացնելու համար՝ փոխելով կենսամեմբրանի ձևը: Այս մեխանիզմը կոչվում է վեզիկուլյար տրանսպորտ.

Նկար 9.12.Վեզիկուլյար տրանսպորտի տեսակները` 1 - էնդոցիտոզ; 2 - էկզոցիտոզ.

Մակրոմոլեկուլների տեղափոխման ժամանակ տեղի է ունենում թաղանթով շրջապատված վեզիկուլների (վեզիկուլների) հաջորդական ձևավորում և միաձուլում։ Տրանսպորտի ուղղությունից և տեղափոխվող նյութերի բնույթից ելնելով առանձնացնում են վեզիկուլյար տրանսպորտի հետևյալ տեսակները.

Էնդոցիտոզ(Նկար 9.12, 1) - նյութերի տեղափոխում բջիջ: Կախված ստացված վեզիկուլների չափից, դրանք առանձնանում են.

Ա) պինոցիտոզ - հեղուկ և լուծված մակրոմոլեկուլների (սպիտակուցներ, պոլիսախարիդներ, նուկլեինաթթուներ) կլանումը փոքր փուչիկների միջոցով (150 նմ տրամագծով);

բ) ֆագոցիտոզ - խոշոր մասնիկների կլանումը, ինչպիսիք են միկրոօրգանիզմները կամ բջջային մնացորդները: Այս դեպքում առաջանում են 250 նմ-ից ավելի տրամագծով խոշոր վեզիկուլներ, որոնք կոչվում են ֆագոսոմներ։

Պինոցիտոզը բնորոշ է էուկարիոտ բջիջների մեծամասնությանը, մինչդեռ խոշոր մասնիկները կլանում են մասնագիտացված բջիջները՝ լեյկոցիտները և մակրոֆագները: Էնդոցիտոզի առաջին փուլում նյութերը կամ մասնիկները ներծծվում են մեմբրանի մակերեսին, այս գործընթացը տեղի է ունենում առանց էներգիայի սպառման. Հաջորդ փուլում ներծծվող նյութով թաղանթը խորանում է ցիտոպլազմայի մեջ. արդյունքում առաջացող պլազմային մեմբրանի տեղային ներխուժումները անջատվում են բջջի մակերեսից՝ ձևավորելով վեզիկուլներ, որոնք այնուհետև տեղափոխվում են բջիջ: Այս գործընթացը կապված է միկրոթելերի համակարգով և կախված է էներգիայից։ Վեզիկուլները և ֆագոսոմները, որոնք մտնում են բջիջ, կարող են միաձուլվել լիզոսոմների հետ: Լիզոսոմներում պարունակվող ֆերմենտները քայքայում են վեզիկուլներում և ֆագոսոմներում պարունակվող նյութերը ցածր մոլեկուլային քաշի արտադրանքի (ամինաթթուներ, մոնոսաքարիդներ, նուկլեոտիդներ), որոնք տեղափոխվում են ցիտոզոլ, որտեղ դրանք կարող են օգտագործվել բջջի կողմից:

Էկզոցիտոզ(Նկար 9.12, 2) - մասնիկների և խոշոր միացությունների փոխանցում բջիջից: Այս գործընթացը, ինչպես էնդոցիտոզը, տեղի է ունենում էներգիայի կլանմամբ: Էկզոցիտոզի հիմնական տեսակներն են.

Ա) սեկրեցիա - ջրում լուծվող միացությունների բջիջից հեռացում, որոնք օգտագործվում են կամ ազդում մարմնի այլ բջիջների վրա: Կարող է իրականացվել ինչպես ոչ մասնագիտացված բջիջների, այնպես էլ էնդոկրին գեղձերի, լորձաթաղանթների բջիջների կողմից ստամոքս-աղիքային տրակտը, հարմարեցված են իրենց կողմից արտադրվող նյութերի (հորմոններ, նյարդային հաղորդիչներ, պրոֆերմենտներ) սեկրեցիայի համար՝ կախված օրգանիզմի հատուկ կարիքներից։

Գաղտնի սպիտակուցները սինթեզվում են կոպիտ էնդոպլազմիկ ցանցի թաղանթների հետ կապված ռիբոսոմների վրա։ Այնուհետև այդ սպիտակուցները տեղափոխվում են Գոլջիի ապարատ, որտեղ դրանք ձևափոխվում, խտացվում, տեսակավորվում և փաթեթավորվում են վեզիկուլների մեջ, որոնք ազատվում են ցիտոզոլի մեջ և այնուհետև միաձուլվում պլազմային մեմբրանի հետ այնպես, որ վեզիկուլների պարունակությունը գտնվում է բջիջից դուրս:

Ի տարբերություն մակրոմոլեկուլների, փոքր արտազատվող մասնիկները, ինչպիսիք են պրոտոնները, տեղափոխվում են բջջից դուրս՝ օգտագործելով հեշտացված դիֆուզիայի և ակտիվ փոխադրման մեխանիզմներ:

բ) արտազատում - բջիջից հեռացնել այն նյութերը, որոնք չեն կարող օգտագործվել (օրինակ, էրիթրոպոեզի ժամանակ, ցանցային նյութի ցանցաթաղանթներից հեռացում, որը օրգանելների ագրեգացված մնացորդներ է): Արտազատման մեխանիզմը, ըստ երևույթին, կայանում է նրանում, որ արտազատվող մասնիկները սկզբում թակարդում են ցիտոպլազմիկ վեզիկուլում, որն այնուհետև միաձուլվում է պլազմային թաղանթի հետ:

Երկրի վրա ապրող օրգանիզմների ճնշող մեծամասնությունը բաղկացած է բջիջներից, որոնք հիմնականում նման են իրենց քիմիական կազմով, կառուցվածքով և կենսական գործառույթներով: Յուրաքանչյուր բջիջում տեղի է ունենում նյութափոխանակություն և էներգիայի փոխակերպում: Բջիջների բաժանումը ընկած է օրգանիզմների աճի և վերարտադրության գործընթացների հիմքում։ Այսպիսով, բջիջը օրգանիզմների կառուցվածքի, զարգացման և վերարտադրության միավոր է։

Բջիջը կարող է գոյություն ունենալ միայն որպես ինտեգրալ համակարգ՝ մասերի անբաժանելի։ Բջիջների ամբողջականությունն ապահովվում է կենսաբանական թաղանթներով։ Բջիջը ավելի բարձր աստիճանի համակարգի տարր է՝ օրգանիզմ։ Բարդ մոլեկուլներից կազմված բջջի մասերն ու օրգանելներն են ամբողջական համակարգերցածր կոչում.

Վանդակ - բաց համակարգ, կապված շրջակա միջավայրի, նյութափոխանակության և էներգիայի հետ: Այն ֆունկցիոնալ համակարգ է, որտեղ յուրաքանչյուր մոլեկուլ կատարում է հատուկ գործառույթներ: Բջիջն ունի կայունություն, ինքնակարգավորվելու և ինքնավերարտադրվելու կարողություն։

Բջիջը ինքնակառավարվող համակարգ է։ Բջջի վերահսկիչ գենետիկ համակարգը ներկայացված է բարդ մակրոմոլեկուլներով. նուկլեինաթթուներ(ԴՆԹ և ՌՆԹ):

1838-1839 թթ Գերմանացի կենսաբաններ Մ. Շլայդենը և Թ.

1859 թվականին Ռ.Վիրխովը նկարագրեց բջիջների բաժանման գործընթացը և ձևակերպեց բջիջների տեսության ամենակարևոր դրույթներից մեկը. «Յուրաքանչյուր բջիջ գալիս է մեկ այլ բջիջից»։ Նոր բջիջները ձևավորվում են մայր բջիջի բաժանման արդյունքում, այլ ոչ թե ոչ բջջային նյութից, ինչպես նախկինում ենթադրվում էր։

1826 թվականին ռուս գիտնական Կ.Բաերի կողմից կաթնասունների ձվերի հայտնաբերումը հանգեցրեց այն եզրակացության, որ բջիջը ընկած է բազմաբջիջ օրգանիզմների զարգացման հիմքում:

Բջջային ժամանակակից տեսությունը ներառում է հետևյալ դրույթները.

1) բջիջ - բոլոր օրգանիզմների կառուցվածքի և զարգացման միավորը.

2) կենդանի բնության տարբեր թագավորությունների օրգանիզմների բջիջները կառուցվածքով, քիմիական կազմով, նյութափոխանակությամբ և կենսագործունեության հիմնական դրսևորումներով նման են.

3) մայր բջջի բաժանման արդյունքում ձևավորվում են նոր բջիջներ.

4) բազմաբջիջ օրգանիզմում բջիջները կազմում են հյուսվածքներ.

5) օրգանները կազմված են հյուսվածքներից.

Կենսաբանության մեջ ժամանակակից կենսաբանական, ֆիզիկական և քիմիական մեթոդներՀետազոտությունները հնարավորություն են տվել ուսումնասիրել բջիջների տարբեր բաղադրիչների կառուցվածքն ու գործունեությունը: Բջիջների ուսումնասիրման մեթոդներից է մանրադիտակ. Ժամանակակից լուսային մանրադիտակը մեծացնում է առարկաները 3000 անգամ և թույլ է տալիս տեսնել ամենամեծ բջջային օրգանելները, դիտարկել ցիտոպլազմայի շարժումը և բջիջների բաժանումը:

Հորինված է 40-ականներին։ XX դար Էլեկտրոնային մանրադիտակը տալիս է տասնյակ և հարյուր հազարավոր անգամների խոշորացում։ Էլեկտրոնային մանրադիտակը լույսի փոխարեն օգտագործում է էլեկտրոնների հոսք, իսկ ոսպնյակների փոխարեն՝ էլեկտրամագնիսական դաշտեր. Հետևաբար, էլեկտրոնային մանրադիտակը շատ ավելի մեծ խոշորացումներով հստակ պատկերներ է ստեղծում: Նման մանրադիտակի միջոցով հնարավոր է եղել ուսումնասիրել բջջի օրգանելների կառուցվածքը։

Մեթոդով ուսումնասիրվում է բջջի օրգանելների կառուցվածքն ու կազմը ցենտրիֆուգացիա. Քանդված բջջային թաղանթներով մանրացված հյուսվածքները տեղադրվում են փորձանոթներում և մեծ արագությամբ պտտվում ցենտրիֆուգում: Մեթոդը հիմնված է այն փաստի վրա, որ տարբեր բջջային օրգանոիդներ ունեն տարբեր զանգված և խտություն։ Ավելի խիտ օրգանելները նստում են փորձանոթի մեջ ցածր ցենտրիֆուգման արագությամբ, ավելի քիչ խիտերը՝ բարձր արագությամբ: Այս շերտերն ուսումնասիրվում են առանձին։

Լայնորեն օգտագործվում է բջիջների և հյուսվածքների մշակման մեթոդ, որը բաղկացած է նրանից, որ հատուկ սննդային միջավայրի մեկ կամ մի քանի բջիջներից կարելի է ձեռք բերել նույն տեսակի կենդանական կամ բուսական բջիջների խումբ և նույնիսկ աճեցնել մի ամբողջ բույս: Օգտագործելով այս մեթոդը, դուք կարող եք պատասխան ստանալ այն հարցին, թե ինչպես են մեկ բջջից ձևավորվում մարմնի տարբեր հյուսվածքներ և օրգաններ:

Բջջային տեսության հիմնական սկզբունքներն առաջին անգամ ձևակերպվել են Մ. Շլայդենի և Թ. Շվանի կողմից: Բջիջը բոլոր կենդանի օրգանիզմների կառուցվածքի, կենսագործունեության, վերարտադրության և զարգացման միավորն է։ Բջիջները ուսումնասիրելու համար օգտագործվում են մանրադիտակի, ցենտրիֆուգման, բջիջների և հյուսվածքների կուլտուրայի մեթոդներ և այլն։

Սնկերի, բույսերի և կենդանիների բջիջները շատ ընդհանրություններ ունեն ոչ միայն քիմիական կազմով, այլև կառուցվածքով։ Մանրադիտակի տակ բջիջը հետազոտելիս դրանում տեսանելի են տարբեր կառուցվածքներ. օրգանոիդներ. Յուրաքանչյուր օրգանել կատարում է հատուկ գործառույթներ: Բջջում կան երեք հիմնական մասեր՝ պլազմային թաղանթ, միջուկ և ցիտոպլազմա (Նկար 1):

Պլազմային թաղանթառանձնացնում է բջիջը և դրա պարունակությունը շրջակա միջավայրից: Նկար 2-ում տեսնում եք. թաղանթը ձևավորվում է լիպիդների երկու շերտերով, և սպիտակուցի մոլեկուլները թափանցում են թաղանթի հաստությունը:

Պլազմային մեմբրանի հիմնական գործառույթը տրանսպորտ. Այն ապահովում է սննդանյութերի հոսքը բջիջ և նյութափոխանակության արտադրանքի հեռացում դրանից։

Մեմբրանի կարևոր հատկությունն է ընտրովի թափանցելիություն, կամ կիսաթափանցելիությունը, թույլ է տալիս բջիջին փոխազդել շրջակա միջավայրի հետ. միայն որոշակի նյութեր են մտնում և հեռացվում դրանից: Ջրի և որոշ այլ նյութերի փոքր մոլեկուլները բջջ են թափանցում դիֆուզիայի միջոցով, մասամբ՝ թաղանթի ծակոտիներով։

Շաքարները, օրգանական թթուները և աղերը լուծվում են ցիտոպլազմում՝ բուսական բջջի վակուոլների բջիջների հյութում։ Ավելին, դրանց կոնցենտրացիան բջջում զգալիորեն ավելի բարձր է, քան բջիջում միջավայրը. Որքան բարձր է այդ նյութերի կոնցենտրացիան բջջում, այնքան ավելի շատ ջուր է այն կլանում: Հայտնի է, որ ջուրն անընդհատ սպառվում է բջջի կողմից, ինչի պատճառով բջջի հյութի կոնցենտրացիան մեծանում է, և ջուրը նորից մտնում է բջիջ։

Ավելի մեծ մոլեկուլների (գլյուկոզա, ամինաթթուներ) մուտքը բջջ ապահովվում է թաղանթափոխադրող սպիտակուցներով, որոնք, միանալով տեղափոխվող նյութերի մոլեկուլներին, տեղափոխում են դրանք թաղանթով։ Այս գործընթացը ներառում է ATP-ն քայքայող ֆերմենտներ:

Նկար 1. Էուկարիոտիկ բջջի կառուցվածքի ընդհանրացված դիագրամ:
(պատկերը մեծացնելու համար սեղմեք նկարի վրա)

Նկար 2. Պլազմային մեմբրանի կառուցվածքը:
1 - ծակող սպիտակուցներ, 2 - ընկղմված սպիտակուցներ, 3 - արտաքին սպիտակուցներ

Նկար 3. Պինոցիտոզի և ֆագոցիտոզի դիագրամ:

Սպիտակուցների և պոլիսախարիդների նույնիսկ ավելի մեծ մոլեկուլները բջիջ են մտնում ֆագոցիտոզով (հունարենից. ֆագոսներ- լափող եւ կիտոներ- անոթ, բջիջ), և հեղուկի կաթիլներ՝ պինոցիտոզով (հունարենից. պինոտ-Խմում եմ և կիտոներ) (Նկար 3):

Կենդանական բջիջները, ի տարբերություն բույսերի բջիջների, շրջապատված են փափուկ և ճկուն «վերարկուով», որը ձևավորվում է հիմնականում պոլիսախարիդային մոլեկուլներով, որոնք, միանալով որոշ թաղանթային սպիտակուցների և լիպիդների, շրջապատում են բջիջը դրսից։ Պոլիսաքարիդների բաղադրությունը հատուկ է տարբեր հյուսվածքներին, ինչի շնորհիվ բջիջները «ճանաչում» են միմյանց և կապվում միմյանց հետ։

Բուսական բջիջները նման «վերարկու» չունեն։ Նրանք ունեն ծակոտիներով պատված պլազմային թաղանթ իրենց վերևում: բջջային թաղանթ, որը հիմնականում բաղկացած է ցելյուլոզից։ Ծակոտիների միջով բջջից բջիջ ձգվում են ցիտոպլազմայի թելերը՝ միացնելով բջիջները միմյանց։ Այսպես է ձեռք բերվում բջիջների միջև հաղորդակցությունը և ձեռք է բերվում մարմնի ամբողջականությունը։

Բույսերի բջջային թաղանթը խաղում է ամուր կմախքի դեր և պաշտպանում է բջիջը վնասից։

Բակտերիաների մեծ մասը և բոլոր սնկերը ունեն բջջային թաղանթ, միայն դրա քիմիական բաղադրությունը տարբեր է: Սնկերի մեջ այն կազմված է քիտինանման նյութից։

Նմանատիպ կառուցվածք ունեն սնկերի, բույսերի և կենդանիների բջիջները։ Բջիջն ունի երեք հիմնական մաս՝ միջուկ, ցիտոպլազմա և պլազմային թաղանթ։ Պլազմային թաղանթը կազմված է լիպիդներից և սպիտակուցներից։ Այն ապահովում է նյութերի մուտքը բջջ և դրանց ազատումը բջջից։ Բույսերի, սնկերի և բակտերիաների մեծ մասի բջիջներում պլազմային թաղանթից վեր կա բջջային թաղանթ: Այն կատարում է պաշտպանիչ ֆունկցիա և կատարում է կմախքի դեր։ Բույսերում բջջային պատը կազմված է ցելյուլոզից, իսկ սնկերի մոտ՝ խիտինանման նյութից։ Կենդանական բջիջները ծածկված են պոլիսախարիդներով, որոնք ապահովում են շփումները նույն հյուսվածքի բջիջների միջև։

Գիտե՞ք, որ բջջի հիմնական մասն է ցիտոպլազմ. Այն բաղկացած է ջրից, ամինաթթուներից, սպիտակուցներից, ածխաջրերից, ATP-ից և անօրգանական նյութերի իոններից։ Ցիտոպլազմը պարունակում է բջջի միջուկը և օրգանելները։ Դրանում նյութերը շարժվում են բջջի մի մասից մյուսը։ Ցիտոպլազմն ապահովում է բոլոր օրգանելների փոխազդեցությունը։ Այստեղ տեղի են ունենում քիմիական ռեակցիաներ։

Ամբողջ ցիտոպլազմը ներթափանցված է բարակ սպիտակուցային միկրոխողովակներով, որոնք ձևավորվում են բջջային ցիտոկմախք, որի շնորհիվ այն պահպանում է մշտական ​​ձևը։ Բջջային ցիտոկմախքը ճկուն է, քանի որ միկրոխողովակները կարող են փոխել իրենց դիրքը, շարժվել մի ծայրից և կրճատվել մյուսից: Բջիջ են մտնում տարբեր նյութեր. Ի՞նչ է պատահում նրանց վանդակում:

Լիզոսոմներում՝ փոքր կլոր թաղանթային վեզիկուլներ (տես նկ. 1) բարդ օրգանական նյութերի մոլեկուլները հիդրոլիտիկ ֆերմենտների օգնությամբ տրոհվում են ավելի պարզ մոլեկուլների։ Օրինակ՝ սպիտակուցները բաժանվում են ամինաթթուների, պոլիսախարիդները՝ մոնոսաքարիդների, ճարպերը՝ գլիցիրինի և ճարպաթթուների։ Այս ֆունկցիայի համար լիզոսոմները հաճախ կոչվում են բջջի «մարսողական կայաններ»:

Եթե ​​լիզոսոմների թաղանթը քայքայվում է, ապա դրանցում պարունակվող ֆերմենտները կարող են մարսել բջիջն ինքնին։ Հետևաբար, լիզոսոմները երբեմն կոչվում են «բջիջները սպանող զենքեր»։

Լիզոսոմներում ձևավորված ամինաթթուների, մոնոսաքարիդների փոքր մոլեկուլների ֆերմենտային օքսիդացում, ճարպաթթուներիսկ սպիրտները ածխածնի, թթվային գազի և ջրի մեջ սկսվում են ցիտոպլազմայում և ավարտվում այլ օրգանելներով. միտոքոնդրիաներ. Միտոքոնդրիաները ձողաձև, թելիկ կամ գնդաձև օրգանելներ են, որոնք ցիտոպլազմից սահմանափակված են երկու թաղանթով (նկ. 4): Արտաքին թաղանթը հարթ է, իսկ ներքինը ծալքեր է կազմում. cristas, որոնք մեծացնում են նրա մակերեսը։ Ներքին թաղանթը պարունակում է ֆերմենտներ, որոնք մասնակցում են օրգանական նյութերի օքսիդացման ռեակցիաներին ածխածնի երկօքսիդև ջուր. Սա ազատում է էներգիան, որը պահվում է բջիջի կողմից ATP մոլեկուլներում: Հետևաբար, միտոքոնդրիումները կոչվում են բջջի «էլեկտրակայաններ»:

Բջջում օրգանական նյութերը ոչ միայն օքսիդանում են, այլեւ սինթեզվում։ Լիպիդների և ածխաջրերի սինթեզն իրականացվում է էնդոպլազմիկ ցանցի վրա՝ EPS (նկ. 5), իսկ սպիտակուցները՝ ռիբոսոմների վրա։ Ի՞նչ է EPS-ը: Սա խողովակների և ցիստեռնների համակարգ է, որոնց պատերը ձևավորվում են թաղանթով։ Նրանք ներթափանցում են ամբողջ ցիտոպլազմը: Նյութերը ER ալիքներով շարժվում են դեպի բջջի տարբեր մասեր:

Կա հարթ և կոպիտ EPS: Հարթ ER-ի մակերեսին ֆերմենտների մասնակցությամբ սինթեզվում են ածխաջրեր և լիպիդներ։ ER-ի կոպտությունը տրվում է դրա վրա տեղակայված փոքր կլոր մարմիններով. ռիբոսոմներ(տես նկ. 1), որոնք մասնակցում են սպիտակուցի սինթեզին։

Օրգանական նյութերի սինթեզը տեղի է ունենում նաև պլաստիդներ, որոնք հանդիպում են միայն բույսերի բջիջներում։

Բրինձ. 4. Միտոքոնդրիաների կառուցվածքի սխեման.
1.- արտաքին թաղանթ; 2.- ներքին թաղանթ; 3.- ներքին թաղանթի ծալքեր՝ cristae.

Բրինձ. 5. Կոպիտ EPS-ի կառուցվածքի սխեման.

Բրինձ. 6. Քլորոպլաստի կառուցվածքի դիագրամ.
1.- արտաքին թաղանթ; 2.- ներքին թաղանթ; 3.- քլորոպլաստի ներքին պարունակությունը; 4.- ներքին թաղանթի ծալքեր՝ հավաքված «կույտերի» մեջ և ձևավորելով գրանա։

Անգույն պլաստիդներում - լեյկոպլաստներ(հունարենից լեյկոզ- սպիտակ և պլաստոս- ստեղծվել է) օսլա կուտակվում է. Կարտոֆիլի պալարները շատ հարուստ են լեյկոպլաստներով։ Մրգերին և ծաղիկներին տրվում են դեղին, նարնջագույն և կարմիր գույներ։ քրոմոպլաստներ(հունարենից քրոմ- գույն և պլաստոս). Նրանք սինթեզում են ֆոտոսինթեզի մեջ ներգրավված պիգմենտներ. կարոտինոիդներ. Բույսերի կյանքում դա հատկապես կարևոր է քլորոպլաստներ(հունարենից քլոր- կանաչավուն և պլաստոս) - կանաչ պլաստիդներ: Նկար 6-ում տեսնում եք, որ քլորոպլաստները ծածկված են երկու թաղանթով՝ արտաքին և ներքին: Ներքին թաղանթը ծալքեր է ստեղծում; ծալքերի միջև կան փուչիկներ, որոնք դասավորված են կույտերով. հատիկներ. Գրանները պարունակում են քլորոֆիլի մոլեկուլներ, որոնք մասնակցում են ֆոտոսինթեզի գործընթացին։ Յուրաքանչյուր քլորոպլաստ ունի մոտ 50 հատիկներ՝ դասավորված շաշկի ձևով: Այս դասավորությունը ապահովում է յուրաքանչյուր դեմքի առավելագույն լուսավորությունը:

Ցիտոպլազմայում սպիտակուցները, լիպիդները և ածխաջրերը կարող են կուտակվել հատիկների, բյուրեղների և կաթիլների տեսքով։ Սրանք ներառումը- պահուստային սննդանյութեր, որոնք բջիջը սպառում է ըստ անհրաժեշտության:

Բուսական բջիջներում պահուստային սննդանյութերի մի մասը, ինչպես նաև տարրալուծման արտադրանքները, կուտակվում են վակուոլների բջիջների հյութում (տես նկ. 1): Նրանք կարող են կազմել բույսերի բջջի ծավալի մինչև 90%-ը: Կենդանական բջիջներն ունեն ժամանակավոր վակուոլներ, որոնք զբաղեցնում են դրանց ծավալի 5%-ից ոչ ավելին։

Բրինձ. 7. Գոլջի համալիրի կառուցվածքի սխեման.

Նկար 7-ում դուք տեսնում եք խոռոչների համակարգ, որը շրջապատված է թաղանթով: Սա Գոլջի համալիր, որը բջջում կատարում է տարբեր գործառույթներ՝ մասնակցում է նյութերի կուտակմանը և տեղափոխմանը, բջջից դրանց հեռացմանը, լիզոսոմների և բջջաթաղանթի առաջացմանը։ Օրինակ, ցելյուլոզայի մոլեկուլները մտնում են Golgi համալիրի խոռոչ, որոնք, օգտագործելով vesicles, շարժվում են դեպի բջջի մակերես և ընդգրկվում են բջջային թաղանթում:

Բջիջների մեծ մասը վերարտադրվում է բաժանման միջոցով: Այս գործընթացին մասնակցելը բջջային կենտրոն. Այն բաղկացած է երկու ցենտրիոլներից, որոնք շրջապատված են խիտ ցիտոպլազմայով (տես նկ. 1): Բաժանման սկզբում ցենտրիոլները շարժվում են դեպի բջջի բևեռները։ Դրանցից բխում են սպիտակուցային թելեր, որոնք միանում են քրոմոսոմներին և ապահովում դրանց միատեսակ բաշխումը երկու դուստր բջիջների միջև։

Բոլոր բջջային օրգանելները սերտորեն փոխկապակցված են: Օրինակ, սպիտակուցի մոլեկուլները սինթեզվում են ռիբոսոմներում, և դրանք տեղափոխվում են ER ալիքներով դեպի տարբեր մասերբջիջները, իսկ լիզոսոմներում սպիտակուցները ոչնչացվում են։ Նոր սինթեզված մոլեկուլները օգտագործվում են բջիջների կառուցվածքներ կառուցելու կամ ցիտոպլազմում և վակուոլներում կուտակվելու համար որպես պահուստային սննդանյութեր։

Բջիջը լցված է ցիտոպլազմով։ Ցիտոպլազմը պարունակում է միջուկ և տարբեր օրգանելներ՝ լիզոսոմներ, միտոքոնդրիաներ, պլաստիդներ, վակուոլներ, ԷՀ, բջջային կենտրոն, Գոլջիի բարդույթ։ Նրանք տարբերվում են իրենց կառուցվածքով և գործառույթներով: Ցիտոպլազմայի բոլոր օրգանելները փոխազդում են միմյանց հետ՝ ապահովելով բջջի բնականոն գործունեությունը։

Աղյուսակ 1. ԲՋՋԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ

Սնկերի, բույսերի և կենդանիների բջիջների կենսագործունեության և բաժանման մեջ ամենակարևոր դերը պատկանում է միջուկին և դրանում գտնվող քրոմոսոմներին։ Այս օրգանիզմների բջիջների մեծ մասն ունի մեկ միջուկ, սակայն կան նաև բազմամիջուկային բջիջներ, ինչպիսիք են մկանային բջիջները։ Միջուկը գտնվում է ցիտոպլազմայում և ունի կլոր կամ օվալաձև ձև։ Այն պատված է երկու թաղանթից բաղկացած պատյանով։ Միջուկային ծրարն ունի ծակոտիներ, որոնց միջոցով տեղի է ունենում նյութերի փոխանակում միջուկի և ցիտոպլազմայի միջև: Միջուկը լցված է միջուկային հյութով, որի մեջ գտնվում են միջուկները և քրոմոսոմները։

Նուկլեոլներ- դրանք ռիբոսոմների արտադրության «սեմինարներ» են, որոնք ձևավորվում են միջուկում ձևավորված ռիբոսոմային ՌՆԹ-ներից և ցիտոպլազմայում սինթեզված սպիտակուցներից:

Միջուկի հիմնական գործառույթը՝ ժառանգական տեղեկատվության պահպանումն ու փոխանցումը, կապված է քրոմոսոմներ. Օրգանիզմների յուրաքանչյուր տեսակ ունի իր քրոմոսոմների հավաքածուն՝ որոշակի քանակ, ձև և չափ:

Մարմնի բոլոր բջիջները, բացի սեռական բջիջներից, կոչվում են սոմատիկ(հունարենից սոմա- մարմին): Նույն տեսակի օրգանիզմի բջիջները պարունակում են քրոմոսոմների նույն խումբը։ Օրինակ՝ մարդկանց մոտ մարմնի յուրաքանչյուր բջիջ պարունակում է 46 քրոմոսոմ, մրգային ճանճում՝ Drosophila-ում՝ 8 քրոմոսոմ։

Սոմատիկ բջիջները, որպես կանոն, ունեն քրոմոսոմների կրկնակի հավաքածու։ Այն կոչվում է դիպլոիդև նշանակվում է 2-ով n. Այսպիսով, մարդն ունի 23 զույգ քրոմոսոմ, այսինքն՝ 2 n= 46. Սեռական բջիջները պարունակում են կիսով չափ քրոմոսոմներ: Միայնակ է, թե՞ հապլոիդ, հավաքածու. Անձն ունի 1 n = 23.

Սոմատիկ բջիջների բոլոր քրոմոսոմները, ի տարբերություն սեռական բջիջների քրոմոսոմների, զույգ են: Մեկ զույգ կազմող քրոմոսոմները նույնական են միմյանց հետ։ Զուգակցված քրոմոսոմները կոչվում են հոմոլոգ. Քրոմոսոմները, որոնք պատկանում են տարբեր զույգերև տարբերվում են ձևով և չափերով, կոչվում են ոչ հոմոլոգ(նկ. 8):

Որոշ տեսակների մոտ քրոմոսոմների թիվը կարող է նույնը լինել։ Օրինակ՝ կարմիր երեքնուկն ու ոլոռը ունեն 2 n= 14. Այնուամենայնիվ, նրանց քրոմոսոմները տարբերվում են ձևով, չափերով և ԴՆԹ-ի մոլեկուլների նուկլեոտիդային կազմով:

Բրինձ. 8. Քրոմոսոմների հավաքածու Drosophila բջիջներում:

Բրինձ. 9. Քրոմոսոմի կառուցվածքը.

Ժառանգական տեղեկատվության փոխանցման գործում քրոմոսոմների դերը հասկանալու համար անհրաժեշտ է ծանոթանալ դրանց կառուցվածքին և քիմիական բաղադրությանը։

Չբաժանվող բջջի քրոմոսոմները նման են երկար, բարակ թելերի։ Բջիջների բաժանումից առաջ յուրաքանչյուր քրոմոսոմ բաղկացած է երկու նույնական թելերից. քրոմատիդ, որոնք կապված են գոտկատեղի գոտկատեղերի միջեւ - (նկ. 9):

Քրոմոսոմները կազմված են ԴՆԹ-ից և սպիտակուցներից։ Քանի որ ԴՆԹ-ի նուկլեոտիդային կազմը տարբերվում է տարբեր տեսակներ, քրոմոսոմի կազմը յուրահատուկ է յուրաքանչյուր տեսակի համար։

Յուրաքանչյուր բջիջ, բացի բակտերիալ բջիջներից, ունի միջուկ, որում տեղակայված են միջուկները և քրոմոսոմները: Յուրաքանչյուր տեսակին բնորոշ է քրոմոսոմների որոշակի հավաքածու՝ թվով, ձևով և չափով: Օրգանիզմների մեծ մասի սոմատիկ բջիջներում քրոմոսոմների բազմությունը դիպլոիդ է, սեռական բջիջներում՝ հապլոիդ։ Զուգակցված քրոմոսոմները կոչվում են հոմոլոգ: Քրոմոսոմները կազմված են ԴՆԹ-ից և սպիտակուցներից։ ԴՆԹ-ի մոլեկուլներն ապահովում են ժառանգական տեղեկատվության պահպանումն ու փոխանցումը բջիջից բջիջ և օրգանիզմից օրգանիզմ։

Աշխատելով այս թեմաներով, դուք պետք է կարողանաք.

1. Բացատրեք, թե ինչ դեպքերում պետք է օգտագործել լուսային մանրադիտակ (կառուցվածք) կամ փոխանցող էլեկտրոնային մանրադիտակ:
2. Նկարագրեք բջջային թաղանթի կառուցվածքը և բացատրեք մեմբրանի կառուցվածքի և բջջի և շրջակա միջավայրի միջև նյութեր փոխանակելու ունակության միջև կապը:
3. Սահմանեք գործընթացները՝ դիֆուզիա, հեշտացված դիֆուզիա, ակտիվ տրանսպորտ, էնդոցիտոզ, էկզոցիտոզ և օսմոզ: Նշեք այս գործընթացների միջև եղած տարբերությունները:
4. Անվանեք կառուցվածքների գործառույթները և նշեք, թե որ բջիջներում (բուսական, կենդանական կամ պրոկարիոտ) են դրանք գտնվում՝ միջուկ, միջուկային թաղանթ, նուկլեոպլազմա, քրոմոսոմներ, պլազմային թաղանթ, ռիբոսոմ, միտոքոնդրիոն, բջջային պատ, քլորոպլաստ, վակուոլ, լիզոսոմ, հարթ էնդոպլազմային ցանց։ (ագրանուլյար) և կոպիտ (հատիկավոր), բջիջների կենտրոն, Գոլջիի ապարատ, թարթիչ, դրոշակ, մեսոսոմա, պիլի կամ ֆիմբրիա:
5. Նշե՛ք առնվազն երեք նշան, որոնցով կարելի է տարբերակել բույսի բջիջը կենդանական բջիջից:
6. Թվարկե՛ք պրոկարիոտ և էուկարիոտ բջիջների միջև ամենակարևոր տարբերությունները:

Իվանովա Տ.Վ., Կալինովա Գ.Ս., Մյակովա Ա.Ն. «Ընդհանուր կենսաբանություն». Մոսկվա, «Լուսավորություն», 2000 թ

• Թեմա 1. «Պլազմային թաղանթ». §1, §8 էջ 5;20
• Թեմա 2. «Վանդակ». §8-10 էջ 20-30
• Թեմա 3. «Պրոկարիոտիկ բջիջ. վիրուսներ». §11 էջ 31-34

Բջջային թաղանթներ

Բջջի կառուցվածքային կազմակերպումը հիմնված է կառուցվածքի թաղանթային սկզբունքի վրա, այսինքն՝ բջիջը հիմնականում կառուցված է թաղանթներից։ Բոլոր կենսաբանական թաղանթները ընդհանուր են կառուցվածքային առանձնահատկություններև հատկությունները։

Ներկայումս ընդհանուր ընդունված է թաղանթային կառուցվածքի հեղուկ-մոզաիկ մոդելը։

Մեմբրանը հիմնված է հիմնականում ձևավորված լիպիդային երկշերտի վրա ֆոսֆոլիպիդներ. Լիպիդները կազմում են միջինը ≈40% քիմիական կազմըթաղանթներ. Երկշերտում թաղանթի մոլեկուլների պոչերը դեմ են առնում, իսկ բևեռային գլուխները՝ դեպի դուրս, ուստի մեմբրանի մակերեսը հիդրոֆիլ է։ Լիպիդները որոշում են թաղանթների հիմնական հատկությունները:

Բացի լիպիդներից, թաղանթը պարունակում է սպիտակուցներ (միջինում ≈60%)։ Նրանք որոշում են մեմբրանի հատուկ գործառույթների մեծ մասը: Սպիտակուցի մոլեկուլները շարունակական շերտ չեն կազմում (նկ. 280): Կախված թաղանթում տեղայնացումից, առանձնանում են.

© ծայրամասային սպիտակուցներ- սպիտակուցներ, որոնք գտնվում են արտաքին կամ ներքին մակերեսըլիպիդային երկշերտ;

© կիսաինտեգրալ սպիտակուցներ- սպիտակուցներ, որոնք ընկղմված են լիպիդային երկշերտում տարբեր խորություններում.

© ինտեգրալ, կամ տրանսմեմբրանային սպիտակուցներ -սպիտակուցներ, որոնք թափանցում են թաղանթ՝ շփվելով բջջի և՛ արտաքին, և՛ ներքին միջավայրի հետ:

Մեմբրանի սպիտակուցները կարող են կատարել տարբեր գործառույթներ.

© որոշակի մոլեկուլների տեղափոխում;

© մեմբրանների վրա տեղի ունեցող ռեակցիաների կատալիզացում;

© մեմբրանի կառուցվածքի պահպանում;

© շրջակա միջավայրից ազդանշանների ընդունում և փոխակերպում:

Մեմբրանը կարող է պարունակել 2-ից 10% ածխաջրեր: Մեմբրանների ածխաջրային բաղադրիչը սովորաբար ներկայացված է օլիգոսաքարիդային կամ պոլիսախարիդային շղթաներով, որոնք կապված են սպիտակուցի մոլեկուլների (գլիկոպրոտեինների) կամ լիպիդների (գլիկոլիպիդների) հետ: Ածխաջրերը հիմնականում գտնվում են վրա արտաքին մակերեսըթաղանթներ. Բջջաթաղանթում ածխաջրերի գործառույթները լիովին պարզված չեն, բայց կարելի է ասել, որ դրանք ապահովում են թաղանթի ընկալիչի գործառույթները։

Կենդանական բջիջներում գլիկոպրոտեինները ձևավորում են վերթաղանթային համալիր. գլիկոկալիքս, ունենալով մի քանի տասնյակ նանոմետր հաստություն։ Դրանում տեղի է ունենում արտաբջջային մարսողություն, տեղակայված են բազմաթիվ բջջային ընկալիչներ, և, ըստ երևույթին, դրա օգնությամբ տեղի է ունենում բջիջների կպչում։

Սպիտակուցների և լիպիդների մոլեկուլները շարժուն են և կարող են շարժվել , հիմնականում թաղանթի հարթությունում։ Մեմբրանները ասիմետրիկ են , այսինքն՝ տարբեր է թաղանթի արտաքին և ներքին մակերեսի լիպիդային և սպիտակուցային բաղադրությունը։

Պլազմային թաղանթի հաստությունը միջինում 7,5 նմ է։

Մեմբրանի հիմնական գործառույթներից մեկը տրանսպորտն է՝ ապահովելով նյութերի փոխանակումը բջջի և արտաքին միջավայրի միջև։ Մեմբրաններն ունեն ընտրովի թափանցելիության հատկություն, այսինքն՝ լավ թափանցելի են որոշ նյութերի կամ մոլեկուլների համար, իսկ վատ թափանցելի (կամ ամբողջովին անթափանց) մյուսների համար։ Մեմբրանի թափանցելիությունը համար տարբեր նյութերկախված է ինչպես դրանց մոլեկուլների հատկություններից (բևեռականություն, չափ և այլն), այնպես էլ թաղանթների բնութագրերից (լիպիդային շերտի ներքին մասը հիդրոֆոբ է)։

Գոյություն ունեն թաղանթով նյութերի տեղափոխման տարբեր մեխանիզմներ (նկ. 281): Կախված նյութերի տեղափոխման համար էներգիա օգտագործելու անհրաժեշտությունից՝ առանձնանում են.

© պասիվ տրանսպորտ- նյութերի տեղափոխում առանց էներգիայի սպառման.

© ակտիվ տրանսպորտ- տրանսպորտ, որը սպառում է էներգիա.

Պասիվ տրանսպորտը հիմնված է կոնցենտրացիաների և լիցքերի տարբերության վրա: Պասիվ տրանսպորտում նյութերը միշտ տեղափոխվում են ավելի բարձր կոնցենտրացիայի տարածքից դեպի ավելի ցածր կոնցենտրացիայի տարածք, այսինքն՝ համակենտրոնացման գրադիենտի երկայնքով: Եթե ​​մոլեկուլը լիցքավորված է, ապա դրա փոխադրման վրա ազդում է նաև էլեկտրական գրադիենտը։ Հետեւաբար, մարդիկ հաճախ խոսում են էլեկտրաքիմիական գրադիենտի մասին՝ համատեղելով երկու գրադիենտները միասին։ Տրանսպորտի արագությունը կախված է գրադիենտի մեծությունից:

Պասիվ տրանսպորտի երեք հիմնական մեխանիզմ կա.

© Պարզ դիֆուզիոն- նյութերի տեղափոխում ուղղակիորեն լիպիդային երկշերտով. Դրա միջով հեշտությամբ անցնում են գազերը, ոչ բևեռային կամ փոքր չլիցքավորված բևեռային մոլեկուլները։ Որքան փոքր է մոլեկուլը և որքան ճարպային լուծելի է այն, այնքան ավելի արագ է այն թափանցում թաղանթ: Հետաքրքիր է, որ ջուրը, չնայած ճարպերի մեջ համեմատաբար անլուծելի լինելուն, շատ արագ թափանցում է լիպիդային երկշերտ: Դա բացատրվում է նրանով, որ նրա մոլեկուլը փոքր է և էլեկտրականորեն չեզոք։ Ջրի տարածումը թաղանթների միջով կոչվում է օսմոզով.

© Հեշտացված դիֆուզիոն- նյութերի տեղափոխում հատուկ

տրանսպորտային սպիտակուցներ, որոնցից յուրաքանչյուրը պատասխանատու է հատուկ մոլեկուլների կամ հարակից մոլեկուլների խմբերի տեղափոխման համար: Նրանք փոխազդում են տեղափոխվող նյութի մոլեկուլի հետ և ինչ-որ կերպ այն տեղափոխում են թաղանթով։ Այս կերպ շաքարները, ամինաթթուները, նուկլեոտիդները և շատ այլ բևեռային մոլեկուլներ տեղափոխվում են բջիջ:

Ակտիվ փոխադրման անհրաժեշտությունն առաջանում է այն ժամանակ, երբ անհրաժեշտ է ապահովել մոլեկուլների տեղափոխումը մեմբրանի միջով էլեկտրաքիմիական գրադիենտի դեմ: Այս փոխադրումն իրականացվում է կրող սպիտակուցներով, որոնց գործունեության համար անհրաժեշտ է էներգիա։ Էներգիայի աղբյուրը ATP մոլեկուլներն են։

Առավել ուսումնասիրված ակտիվ տրանսպորտային համակարգերից մեկը նատրիում-կալիումական պոմպն է: Կ–ի կոնցենտրացիան բջջի ներսում շատ ավելի մեծ է, քան դրսում, իսկ Na–ը՝ հակառակը։ Հետևաբար, K-ն մեմբրանի ջրային ծակոտիներով պասիվորեն դուրս է ցրվում բջջից, իսկ Na-ը՝ բջիջ: Միևնույն ժամանակ, բջջի բնականոն գործունեության համար կարևոր է պահպանել K և Na իոնների որոշակի հարաբերակցությունը ցիտոպլազմայում և արտաքին միջավայր. Դա հնարավոր է, քանի որ թաղանթը (Na + K) պոմպի առկայության շնորհիվ ակտիվորեն դուրս է մղում Na-ը բջջից, իսկ K-ը՝ բջիջ: (Na + K) պոմպի աշխատանքը սպառում է բջջի կյանքի համար անհրաժեշտ ընդհանուր էներգիայի գրեթե մեկ երրորդը:

Պոմպը հատուկ տրանսմեմբրանային թաղանթային սպիտակուց է, որն ընդունակ է կոնֆորմացիոն փոփոխությունների, որի շնորհիվ կարող է կցել ինչպես K, այնպես էլ Na իոններ։ (Na + K) պոմպի աշխատանքային ցիկլը բաղկացած է մի քանի փուլից (նկ. 282).

© Na իոնները և ATP մոլեկուլը մտնում են պոմպի սպիտակուցը մեմբրանի ներսից, իսկ K իոնները՝ դրսից;

© Na իոնները միավորվում են սպիտակուցի մոլեկուլի հետ, և սպիտակուցը ձեռք է բերում ATPase ակտիվություն, այսինքն՝ այն ձեռք է բերում ATP հիդրոլիզ առաջացնելու հատկություն, որն ուղեկցվում է էներգիայի արտազատմամբ, որը մղում է պոմպը.

© ATP հիդրոլիզի ժամանակ թողարկված ֆոսֆատը կցվում է սպիտակուցին, այսինքն՝ տեղի է ունենում սպիտակուցի ֆոսֆորիլացում;

© ֆոսֆորիլացումն առաջացնում է կոնֆորմացիոն փոփոխություններ սպիտակուցի մեջ, այն դառնում է անկարող է պահել Na իոնները. դրանք ազատվում են և հեռանում բջիջից;

© սպիտակուցի նոր կոնֆորմացիան այնպիսին է, որ հնարավոր է դառնում, որ K իոնները կցվեն դրան.

© K իոնների ավելացումը առաջացնում է սպիտակուցի դեֆոսֆորիլացում, որի արդյունքում այն ​​կրկին փոխում է իր կոնֆորմացիան;

© սպիտակուցի կոնֆորմացիայի փոփոխությունը հանգեցնում է բջջի ներսում K իոնների արտազատմանը.

© այժմ սպիտակուցը կրկին պատրաստ է ինքն իրեն կցել Na իոնները:

Գործողության մեկ ցիկլում պոմպը բջիջից դուրս է մղում 3 Na իոններ և մղում է 2 K իոններ։ իոններ. Համապատասխանաբար, K-ն պասիվորեն դուրս է ցրվում բջջից ավելի արագ, քան Na-ը դեպի բջիջ։

© պինոցիտոզը հեղուկի կաթիլները նրանում լուծված նյութերով որսալու և կլանելու գործընթացն է։

Էկզոցիտոզ- բջիջից տարբեր նյութերի հեռացման գործընթացը. Էկզոցիտոզի ժամանակ վեզիկուլի (կամ վակուոլի) թաղանթը արտաքին ցիտոպլազմիկ թաղանթի հետ շփվելիս միաձուլվում է նրա հետ։ Վեզիկուլի պարունակությունը հանվում է անցքից դուրս, և դրա թաղանթը մտնում է արտաքին ցիտոպլազմային թաղանթում։