პლაზმური მემბრანა

პლაზმური მემბრანა

პლაზმური მემბრანა

პლაზმური მემბრანა ბარიერია, რომელიც შედგება ორმაგი ფოსფოლიპიდური შრისგან და შუაში ჩაშენებული ცილის მოლეკულებისგან. ის უჯრედის შიგთავსს მიჯნავს უჯრედგარე სივრცისგან, უზრუნველყოფს ნივთიერებათა ტრანსპორტს, აღიქვას გარემო სიგნალებს და ა.შ

ფოსფოლიპიდების მოლეკულათა ქიმიური ბუნება უზრუნველყოფს ორმაგი გამყოფი შრის წარმოქმნას. ერთი შრის ფოსფოლიპიდის პოლარული (ჰიდროფილური) თავი უჯრედის გარეთ არის მიმართული, ხოლო მეორე შრის – უჯრედის შიგნით. მათი ჰიდროფობური კუდები ერთად თავს კარგად გრძნობენ. ასე მემბრანა ორ წყლიან გარემოსციტოპლაზმასა და ქსოვილურ სითხეს მიჯნავს ერთმანეთისგან. ამ ორმაგ შრეში ცილის მოლეკულები ისე არიან განლაგებულნი, როგორც მოზაიკა. ისინი მდებარეობის მიხედვით განსხვავდებიან:
პერიფერიული ცილები – ისინი ლიპიდურ შრეს გარედან და შიგნიდან უკავშირდებიან.
ინტეგრალური ცილები – ისინი ღრმად არიან ჩაძირული ორმაგ ლიპიდურ შრეში.
ტრანსმემბრანული ცილები – ინტეგრალური ცილები, რომლებიც მთლიანად გაივლის ფოსფოლიპიდურ შრეს.

ფოსფოლიპიდები განუწყვეტლივ მოძრაობენ (ირხევიან) – ხშირად ერთი შრის მეზობელი ფოსფოლიპიდები ადგილს უცვლიან ერთმანეთს, იშვიათად კი ფოსფოლიპიდი ერთი შრიდან მეორეში „ხტება“. ცილის მოლეკულები კიდევ უფრო მეტს მოძრაობენ.ზოგიერთი მათგანი ფუნქციის შესასრულებლად კონდორმაციასაც იცვლის, ან ფოსფოლიპიდების შრეში სხვადასხვა სიღრმეზე იძირება.

ქოლესტერინის მოლეკულები მემბრანის ნორმალურ ფუნქციონირებას განაპირობებს. ის ერთგვარი რეგულატორის ფუნქციას ასრულებს. მაღალ ტემპერატურაზე ფოსფოლიპიდების მოძრაობის სიჩქარე იზრდება და მემბრანა თხევადდება, ხოლო დაბალ ტემპერატურაზე მათი მოძრაობა მცირდება და მემბრანა შედარებით მყარდება. ქოლესტერინის მოლეკულა მაღალ ტემპერატურაზე ხელს უშლის ფოსფოლიპიდების ზედმეტ მოძრაობას და მათ გათხევადებას, ხოლო დაბალ ტემპერატურაზე მათ არ აძლევს საშუალებას, რომ მეზობელი ფოსფოლიპიდის კუდეს მიეწებოს და მემბრანა გამყარდეს.

გლიკოპროტეინები – რთული დატოტვილი ნახშირწყალი, რომელიც ცილას უკავშირდება.
გლიკოლიპიდი – რთული დატოტვილი ნახშირწყალია და ფოსფოლიპიდს უკავშირდება

პლაზმური მემბრანის ძირითადი ფუნქციებია:

  • იგი უჯრედგარე სივრცისგან მიჯნავს და იცავს უჯრედს.
  • ნივთიერებათა ტრანსპორტი: ამ ფუნქციას ორმაგ ლიპიდურ შრეში ჩაშენებული ცილები უზრუნველყოფენ. პლაზმური მემბრანა შერჩევით განვლადია, ანუ ნივთიერებათა განვლადობას სამი ძირითადი მახასიათებელი განსაზღვრავს:
    ზომა – დიდია თუ პატარა მოლეკულა.
    მუხტი – დაუმუხტავია, დადებითადაა დამუხტული თუ უარყოფითად,
    პოლარობა – ჰიდროფილურია (პოლარულია) თუ ჰიდროფობური (არაპოლარული)
  • სასიგნალო/რეცეპტორული: ფუნქცია ზოგიერთ მემბრანულ ცილას აკისრია. ისინი გარკვეული ქიმიური ნივთიერების, მაგალითად, ჰორმონის მოქმედებას კონფორმაციის ცვლილებით პასუხობს, კი უჯრედში გარკვეული რეაქციის ცვლილება მოჰყვება. რეცეპტორსა და ჰორმონს შორის არსებობს ქიმიური შესაბამისობა. ისინი ერთმანეთს ზუსტად ერგებიან. სწორედ ამგვარად ამოიცნობს რეცეპტორი შესაბამის ჰორმონს.
  • უჯრედშორისი კონტაქტი: მემბრანული ცილების საშუალებით უჯრედები თავის მსგავსს ცნობენ. როგორც წესი ამ პროცესში გლიკოპროტეინები მონაწილეობენ. მათი ნახშირწყლოვანი ნაწილი კოდია, რომლის მეშვეობით უჯრედი „თავისინას“ უცხოსგან არჩევს. ნახშირწყლოვანი ნაწილით განსხვავდება არა მხოლოდ სხვადასხვა ორგანიზმის უჯრედები, არამედ ერთი ორგანიზმის სხვადასხვა ორგანოს უჯრედებით. ეს თვისება საფუძვლად უდევს იმუნურ რეაქციებს.
  • მაკოორდინებელი: გარეგან სიგნალებს, მაგალითად, მექანიკურს მემბრანული ცილები – ინტეგრინები – ციოჩონჩხის ელემენტებთან დაკავშირებულ პერიფერიულ ცილებს გადასცემს, რომლებივ სიგანლს ციტოჩონჩხს გადასცემენ. ბოლოს სიგნალი ბირთვამდე აღწევს და მასზე რეაგირებს. ეს ფუნქცია უზრუნველყოფს უჯრედგარე სივრცესა და უჯრედის შორის მუდმივ კავირს, რითაც მონაწილეობს უჯრედის მეტაბოლიზმის რეგულაციაში.

დიფუზია

პლაზმური მემბრანა

დიფუზია

დიფუზია (ლათ. „დიფუზიო“ – გავრცელება) მოლეკულების ან იონების გადასვლაა მაღალი კონცენტრაციის არიდან დაბალი კონცენტრაციის არისკენ. ამ დროს ენერგია არ იხარჯება.

მარტივი დიფუზიის გზით უჯრედში აღწევენ არაპოლარული მოლეკუები: ჟანგბადი (O2), ნახშირორჟანგი (CO2), შედარებით დიდი

პლაზმური მემბრანა

მარტივი დიფუზია

ზომის ჰიდროფობური ნივთიერებები, რადგან ადვილად ატარებენ კონტაქტს ფოსფოლიპიდებთან.
პოლარულ ნივთიერებებს, მაგალითად, წყლის მოლეკულებს ამ ბარიერის გადალახვა მხოლოდ უმცირესი ფორების მეშვეობით შეუძლიათ. ეს ფორები ტრანსმემბრანული ცილებს შიგნით წარმოიქმნება. ცილებს, რომლებიც ამ ფორებს ქმნიან და წყლის მოლეკულების გადაადგილებას უზრუნველყოფენ აქვაპორინები ეწოდება. მიუხედავად იმისა, რომ წყლის მოლეკულა პოლარულ მოლეკულებს მიეკუთვნება, ის იმდენად პატარაა, მემბრანის ოდნავ გათხევადებისას ფოსფოლიპიდების კუდებს შორის ძვრება.

 


ფორების მცირე ზომის გამო 0,5 ზე მეტი დიამეტრის ნაწილაკები გასვლა მხოლოდ მათი ლიპიდებში ხსნადობის შემთხვევაშია შესაძლებელი. 0,5 ზე მეტი

პლაზმური მემბრანა

უჯრედის ციტოპლაზმა

ზომის პოლარული (ჰიდროფილური) მოლეკულები გაადვილებული დიფუზიით გაივლიან მემბრანას. პლაზმური მემბრანა შეიცავს ცილა-გადამტანებს, რომლებიც ფიზიკურად უკავშირდებიან გადასატან მოლეკულას. ამ დროს ცილის კონფორმაცია ისე უცვკება, რომ ნაწილაკი მემბრანის მეორე მხარეს აღმოჩნება. ასე ხვდება უჯრედში ამინომჟავები, ნახშირწყლები (გლუკოზა, ფრუქტოზა) და სხვა ნივთიერებები. მარტივი დიფუზია და გაადვილებული დიფუზია მხოლოდ კონცენტრაციული გრადიენტის მიმართულებით ანუ მაღალი კონცენტრაციიდან დაბალი კონცენტრაციისკენ მიმდინარეობს. არცერთი დიფუზია ენერგიის ანუ ატფ-ს ხარჯვას არ საჭიროებს.

დიდუზიის სამ სხვადასხვა პროცესს საერთო თავისებურება ახასიათებს, კერძოდ, ისინი მხოლოდ კონცენტრაციული გრადიენტის მიმართულებით მიმდინარეობს და ენერგიის ხარჯვას არ საჭიროებს.

 

პლაზმური მემბრანა

კონცენტრაცია

ოსმოსი და პლაზმოლიზი

პლაზმური მემბრანა

გლუკოზა

წყლის დიფუზიას მაღალი კონცენტრაციის არიდან დაბალი კონცენტრაციის არისკენ ოსმოსი ეწოდება. ოსმოსი ისეთი დიფუზიაა, რომლის დროსაც გადაადგილდება მხოლოდ წყლის მოლეკულები, ხოლო მასში გახსნილი ნივთიერებების მოძრაობა მემბრანის გავლით შეზღუდულია.
თუ გლოკოზის წყალხსნარსა და წყალს შორის ნახევრად განვლად მემბრანას მოვათავსებთ, რომელიც შერჩევით ატარებს მხოლოდ წყლის ოატარა მოლეკულებს, გუკოზის დიდი მოლეკულები კი მასში ვერ გატარდება.
წყალი დიფუზიით მისი მაღალი კონცენტრაციის ადგილიდან დაბალი კონცენტრაციისკენ – გლიკოზის წყალხსნარისკენ გადაადგილდება, ამიტომ სითხის დონე მარცხენა მემბრანის მარცხენა ჭურჭელში მოიმატებს. ოსმოსის დროს
ენერგია არ იხარჯება.
ხნარს, რომელშიც ნაკლები ნივთიერებაა გახსნილი ციტოზოლთან შეადრებით ეწოდება ჰიპოტონური ხნარი, ხოლო ხნარს, რომელიც ციტოზოლთან შედარებით გახნილი ნივთიერებების მეტ რაოდენობას შეიცავს ჰიპერტონული ხნარი ეწოდება.

პლაზმური მემბრანა

პლაზმა

 

ერითროციტები სისხლის წითელი უჯრედებია, რომლებიც პლაზმაში არიან მოთავსებული. პლაზმაში უამრავი ნივთიერებაა გახსნილი, მათ შორის მარილები, რომელთა კონცენტრაცია 0,9%-ია.
თუ ერითროციტებს ასეთივე კონცენრაციის ხსნარში
(იზოტონურში) მოვათავსებთ ისინი ფორმას არ შეიცლის. თუ გამოხდილ წყალში მოვათავსებთ (ჰიპოტონური) წყლის კონცენტრაცია უჯრედის გარეთ მეტი იქნება ვიდრე შიგნით, რადგან უჯრედის შიგნით წყლის გარდა სხვა ნივიერებებიცაა გახსნილი, ერითროციტი გაიბერება და გასკდება. თუ ერითროციტებს კონცენტრირებულ (ჰიპერტონულ, სადაც 0,9 ზე მეტი კონცენტრაციაა) ხსნარში მოვათავსებთ, ოსმოსის გამო უჯრედიდან წყალი გამოვა და შეიჭმუხნება.

პლაზმური მემბრანა

პლაზმოლიზი

თუ მცენრაულ უჯრედს ჰიპერტონულ წყალში მოვათავსებთ, ოსმოსის გამო წყალი პლაზმური მემბრანიდან გამოვა ჯერ ციტოპლაზმიდან, ხოლო შემდეგ ცენტრალური ვაკუოლიდან. უჯრედის შიგთავსი შემცირდება, მაგრამ უჯრედის კედელი ფორმას ნაკლებად იცვლის, ამიტომ ცოცხალი შიგთავსი, პლაზმური მემბრანითურთ, უჯრედის კედელს მოსცილდება. ამ მოვლენას პლაზმოლიზი ეწოდება.
პლაზმოლიზი შექცევადი პროცესია, რადგანაც, ამ დროს, თითქმის არ ზიანდება.
თუ ამავე უჯრედს ჰიპოტონურ ხსნარში მოვათავსებთ ოსმოსის გამო წყალი ცოტოპლაზმაში შევა და უჯრედი კვლავს საწყის ფორმას დაივრუნებს. ამ მოვლენას
დეპლაზმოლიზი ქვია.

აქტიური ტრანსპორტი

პლაზმური მემბრანა

აქტიური ტრანსპორტი

უჯრედის შიგთავსის იონური შედგენილობა განსხვავდება გარემომცველი სინთხის იონური შედგენილობისგან, კერძოდ, კალიუმის (K) იონები უჯრედის შიგნით უჯრო მეტია, ხოლო ნატრიუმის (Na) იონები კი უჯრედის გარეთ. ეს შედგენილობა უცლელია სიცოცხლის ბოლომდე და არ თანაბრდება. რატომ? პლაზმური მემბრანა ამ იონებისთვის გაუმტარია?
უჯრედული სუნთქვის შედეგად წარმოქმნილი ატფ-ს ენერგიის ხარჯზე იონების ტრანსპორტი კონცენტრაციული გრადიენტის საწინააღმდეგოდ მიმდინარეობს.
კერძოდ, Na
+-ის იონები აქტიურად გადაიქაჩება უჯრედის გარეთ, ხოლო K+პირიქით. ეს ნატრიუმისა და კალიუმის არსებულ კონცენტრაციას ინარჩუნებს. ამას უზრუნველყოფს
Na+-K+-ის (ნატრიუმ-კალიუმის) ტუმბო. ეს აქტიური ტრანსპორტის თვალსაჩინო მაგალითია.
თუ ძლიერი შხამით (ციადინით) დავთრგუნავთ უჯრედულ სუნთქვას, მაშინ უჯრედის შიგთავსის იონური შედგენილობა თანდათან გაუთანაბრდება უჯრედის გარე სივრცის იონურ შედგენილობას. ეს ფაქტი მიუნიშნებს იმაზე, რომ პლაზმური მემბრანა განვლადია ამ იონებისთვის და მათ შეუძლიათ გადაადგილება დიფუზიის გზით ანუ კონცენტრაციული გრადიენტის მიმართულებით.

ენდოციტოზი და ეგზოციტოზი

პლაზმური მემბრანა

მაკრომოლეკულების (ცილები, მიკრობები, ნუკლ. მჟავა) ტრანსპორტისთვის უჯრედი იყენებს ხერხებს: ენდოციტოზინივთოერებათა ტრანსპორტი უჯრედის შიგნით. ეგზოციტოზიპირიქით, უჯრედის გარეთ.
ენდოციტოზის რამდენიმე სახე არსებობს:
ფაგოციტოზი მემბრანა გამონაზარდებს წარმოქმნის, რომელიც გარს ერტყმის ბაქტერიებს, ვირუსებს, საკვებს და წარმოიქმნება ვაკუოლი, იგი მოწყდება მემბრანას და ციტოპლაზმაში პლაზმური მემბრანაგადაადგილდება.

პინოციტოზის გზით უჯრედში კოლოიდური ხსნარები, სუსპენზიები ხვდებიან. მემბრანა გამონაზარდებს კი არ წარმოქმნის, პირიქით, ჩაიზნიქება ცოტოპლაზმისკენ და წარმოქმნის პატარა ზომის ვაკუოლს და ციტოპლაზმაში გადაადგილდება. პინოციტოზს წყლის სმასაც ადარებენ.
ზოგი მაკრომოლეკულა უჯრეში ისე ვერ შეაღწევს, თუ მას პლაზმურ მემბრანაზე მოთავსებული რეცეპტორები არ ამოიცნობს. პლაზმური მემბრანაამას
რეცეპტორ-დამოკიდებული ენდოციტოზი ეწოდება ამ გზით ხვდება უჯრედში ქოლესტერინი, რკინით დატვირთული ტრანსფერინის მოლეკულების, სხვადასხვა მედიკამენტები.

 

 

 

წყარო: ცუზმერი ანნა გამომცემლობა “თბილისი: განათლება 1982”, ლ.ბურდილაძე “დიოგენე”

მოგვაწოდა რომეო ქებულაძემ

თქვენი online რეპეტიტორი