Բջջաթաղանթ՝ բջջի կառուցվածքային տարր, որը պաշտպանում է այն արտաքին միջավայրից։ Նրա օգնությամբ այն փոխազդում է միջբջջային տարածության հետ և մտնում է կենսաբանական համակարգի մեջ։ Նրա թաղանթն ունի հատուկ կառուցվածք՝ բաղկացած լիպիդային երկշերտից, ինտեգրալ և կիսաինտեգրալ սպիտակուցներից։ Վերջիններս խոշոր մոլեկուլներ են, որոնք կատարում են տարբեր գործառույթներ։ Ամենից հաճախ նրանք մասնակցում են հատուկ նյութերի տեղափոխմանը, որոնց կոնցենտրացիան մեմբրանի տարբեր կողմերում խնամքով կարգավորվում է։
Բջջաթաղանթի կառուցվածքի ընդհանուր պլան
Պլազմային թաղանթը ճարպերի և բարդ սպիտակուցների մոլեկուլների հավաքածու է: Նրա ֆոսֆոլիպիդներն իրենց հիդրոֆիլ մնացորդներով գտնվում են թաղանթի հակառակ կողմերում՝ կազմելով լիպիդային երկշերտ։ Բայց դրանց հիդրոֆոբ տարածքները, որոնք բաղկացած են ճարպաթթուների մնացորդներից, շրջված են դեպի ներս: Սա թույլ է տալիս ստեղծել հեղուկ-բյուրեղային հեղուկ կառուցվածք, որը կարող է անընդհատ փոխել ձևը և գտնվում է դինամիկ հավասարակշռության մեջ:
Կառուցվածքի այս հատկանիշը թույլ է տալիս սահմանափակել բջիջը միջբջջային տարածությունից, քանի որ թաղանթը սովորաբար անթափանց է ջրի և դրա մեջ լուծված բոլոր նյութերի համար: Որոշ բարդ ինտեգրալ սպիտակուցներ, կիսաինտեգրալ և մակերեսային մոլեկուլներ ընկղմված են թաղանթի հաստության մեջ։ Դրանց միջոցով բջիջը փոխազդում է արտաքին աշխարհի հետ՝ պահպանելով հոմեոստազը և ձևավորելով ինտեգրալ կենսաբանական հյուսվածքներ։
Պլազմային մեմբրանի սպիտակուցներ
Բոլոր սպիտակուցային մոլեկուլները, որոնք գտնվում են պլազմային թաղանթի մակերեսին կամ հաստության մեջ, բաժանվում են տեսակների՝ կախված դրանց առաջացման խորությունից: Կան լիպիդային երկշերտ ներթափանցող ինտեգրալ սպիտակուցներ, կիսաինտեգրալ սպիտակուցներ, որոնք առաջանում են մեմբրանի հիդրոֆիլ շրջանից և դուրս են գալիս, ինչպես նաև մակերևութային սպիտակուցներ, որոնք գտնվում են մեմբրանի արտաքին հատվածում։ Ինտեգրալ սպիտակուցի մոլեկուլները թափանցում են պլազմալեմա հատուկ ձևով և կարող են միացվել ընկալիչի ապարատին։ Այս մոլեկուլներից շատերը թափանցում են ամբողջ թաղանթը և կոչվում են տրանսմեմբրանային: Մնացածը խարսխված է թաղանթի հիդրոֆոբ հատվածում և դուրս է գալիս ներքին կամ արտաքին մակերես:
Բջջային իոնային ալիքներ
Ամենից հաճախ իոնային ուղիները գործում են որպես ինտեգրալ բարդ սպիտակուցներ: Այս կառույցները պատասխանատու են որոշակի նյութերի ակտիվ տեղափոխման համար բջիջ կամ դուրս: Նրանք բաղկացած են մի քանի սպիտակուցային ենթամիավորներից և ակտիվ վայրից։ Երբ ենթարկվում է կոնկրետ լիգանդի ակտիվ կենտրոնի վրա, որը ներկայացված է կոնկրետ հավաքածուովամինաթթուներ, իոնային ալիքի կոնֆորմացիայի փոփոխություն կա: Նման գործընթացը թույլ է տալիս բացել կամ փակել ալիքը՝ դրանով իսկ սկսելով կամ դադարեցնելով նյութերի ակտիվ տեղափոխումը։
Որոշ իոնային ալիքներ հիմնականում բաց են, բայց երբ ազդանշան է ստացվում ընկալիչի սպիտակուցից կամ երբ կցվում է հատուկ լիգանդ, դրանք կարող են փակվել՝ դադարեցնելով իոնային հոսանքը: Գործողության այս սկզբունքը հանգում է նրան, որ քանի դեռ ընկալիչ կամ հումորային ազդանշան չի ստացել որոշակի նյութի ակտիվ փոխադրումը դադարեցնելու համար, այն կիրականացվի: Ազդանշանը ստանալուն պես տրանսպորտը պետք է դադարեցվի։
Ինտեգրալ սպիտակուցների մեծ մասը, որոնք գործում են որպես իոնային ալիքներ, աշխատում են արգելակելու փոխադրումը այնքան ժամանակ, մինչև ակտիվ տեղամասին կցվի հատուկ լիգանդ: Այնուհետեւ կակտիվանա իոնային տրանսպորտը, որը թույլ կտա մեմբրանի վերալիցքավորումը։ Իոնային ալիքների աշխատանքի այս ալգորիթմը բնորոշ է մարդու գրգռված հյուսվածքների բջիջներին։
Ներկառուցված սպիտակուցների տեսակները
Մեմբրանի բոլոր սպիտակուցները (ինտեգրալ, կիսաինտեգրալ և մակերեսային) կատարում են կարևոր գործառույթներ։ Հենց բջջի կյանքում նրանց հատուկ դերի պատճառով է, որ նրանք ունեն որոշակի տեսակի ինտեգրում ֆոսֆոլիպիդային թաղանթին: Որոշ սպիտակուցներ, ավելի հաճախ դրանք իոնային ալիքներ են, պետք է ամբողջությամբ ճնշեն պլազմալեման՝ իրենց գործառույթներն իրականացնելու համար: Այնուհետեւ դրանք կոչվում են պոլիտոպիկ, այսինքն՝ տրանսմեմբրանային։ Մյուսները տեղայնացված են իրենց խարիսխի տեղանքով ֆոսֆոլիպիդային երկշերտի հիդրոֆոբ տեղում, իսկ ակտիվ տեղանքը տարածվում է միայն ներքին կամ միայն արտաքին:բջջային մեմբրանի մակերեսը. Այնուհետեւ դրանք կոչվում են մոնոտոպիկ: Ավելի հաճախ դրանք ընկալիչի մոլեկուլներ են, որոնք ազդանշան են ստանում թաղանթի մակերեւույթից և այն փոխանցում հատուկ «միջնորդին»:
Ինտեգրալ սպիտակուցների նորացում
Բոլոր ինտեգրալ մոլեկուլներն ամբողջությամբ թափանցում են հիդրոֆոբ տարածք և ամրագրվում այնտեղ այնպես, որ դրանց շարժումը թույլատրվում է միայն թաղանթի երկայնքով։ Այնուամենայնիվ, սպիտակուցի ներթափանցումը բջիջ, ինչպես սպիտակուցի մոլեկուլի ինքնաբուխ անջատումը ցիտոլեմմայից, անհնար է։ Կա տարբերակ, որի դեպքում թաղանթի ինտեգրալ սպիտակուցները մտնում են ցիտոպլազմա։ Այն կապված է պինոցիտոզի կամ ֆագոցիտոզի հետ, այսինքն՝ երբ բջիջը գրավում է պինդ կամ հեղուկ նյութը և այն շրջապատում թաղանթով։ Այնուհետև այն ներս է քաշվում դրա մեջ ներկառուցված սպիտակուցների հետ միասին:
Իհարկե, սա բջջում էներգիա փոխանակելու ամենաարդյունավետ միջոցը չէ, քանի որ բոլոր սպիտակուցները, որոնք նախկինում ծառայել են որպես ընկալիչներ կամ իոնային ուղիներ, կմարսվեն լիզոսոմի կողմից: Դրա համար կպահանջվի դրանց նոր սինթեզը, որի համար կծախսվի մակրոէներգետիկ պաշարների զգալի մասը։ Սակայն «շահագործման» ընթացքում իոնային ալիքների կամ ընկալիչների մոլեկուլները հաճախ վնասվում են՝ ընդհուպ մինչև մոլեկուլի հատվածների անջատումը։ Սա նույնպես պահանջում է դրանց վերասինթեզ: Հետևաբար, ֆագոցիտոզը, նույնիսկ եթե այն տեղի է ունենում սեփական ընկալիչի մոլեկուլների պառակտմամբ, նույնպես դրանց մշտական նորացման միջոց է։
Ինտեգրալ սպիտակուցների հիդրոֆոբ փոխազդեցություն
Ինչպես եղել էվերը նկարագրված, ինտեգրալ թաղանթային սպիտակուցները բարդ մոլեկուլներ են, որոնք կարծես խրված են ցիտոպլազմային թաղանթում: Միևնույն ժամանակ նրանք կարող են ազատորեն լողալ դրա մեջ՝ շարժվելով պլազմալեմայի երկայնքով, բայց չեն կարող պոկվել դրանից և մտնել միջբջջային տարածություն։ Սա իրականացվում է թաղանթային ֆոսֆոլիպիդների հետ ինտեգրալ սպիտակուցների հիդրոֆոբ փոխազդեցության առանձնահատկությունների շնորհիվ։
Ինտեգրալ սպիտակուցների ակտիվ կենտրոնները գտնվում են լիպիդային երկշերտի ներքին կամ արտաքին մակերեսին: Իսկ մակրոմոլեկուլի այդ հատվածը, որը պատասխանատու է ամուր ամրացման համար, միշտ գտնվում է ֆոսֆոլիպիդների հիդրոֆոբ շրջանների մեջ։ Նրանց հետ փոխազդեցության շնորհիվ բոլոր տրանսմեմբրանային սպիտակուցները միշտ մնում են բջջաթաղանթի հաստության մեջ։
Ինտեգրալ մակրոմոլեկուլների ֆունկցիաները
Ցանկացած ինտեգրալ թաղանթային սպիտակուց ունի խարիսխի տեղ, որը գտնվում է ֆոսֆոլիպիդների հիդրոֆոբ մնացորդների միջև և ակտիվ կենտրոն: Որոշ մոլեկուլներ ունեն միայն մեկ ակտիվ կենտրոն և գտնվում են թաղանթի ներքին կամ արտաքին մակերեսին։ Կան նաև մոլեկուլներ բազմաթիվ ակտիվ տեղամասերով: Այս ամենը կախված է ինտեգրալ և ծայրամասային սպիտակուցների կատարած գործառույթներից։ Նրանց առաջին գործառույթը ակտիվ տրանսպորտն է։
Սպիտակուցային մակրոմոլեկուլները, որոնք պատասխանատու են իոնների անցման համար, կազմված են մի քանի ենթամիավորներից և կարգավորում են իոնային հոսանքը։ Սովորաբար, պլազմային թաղանթը չի կարող անցնել հիդրացված իոններ, քանի որ այն իր բնույթով լիպիդ է: Իոնային ուղիների առկայությունը, որոնք անբաժանելի սպիտակուցներ են, թույլ են տալիս իոններին ներթափանցել ցիտոպլազմա և վերալիցքավորել բջջային թաղանթը։Սա գրգռելի հյուսվածքի բջիջների թաղանթային ներուժի առաջացման հիմնական մեխանիզմն է։
Ռեցեպտորների մոլեկուլներ
Ինտեգրալ մոլեկուլների երկրորդ ֆունկցիան ընկալիչների ֆունկցիան է: Մեմբրանի մեկ լիպիդային երկշերտը կատարում է պաշտպանիչ գործառույթ և ամբողջովին սահմանափակում է բջիջը արտաքին միջավայրից: Այնուամենայնիվ, ընկալիչի մոլեկուլների առկայության պատճառով, որոնք ներկայացված են ինտեգրալ սպիտակուցներով, բջիջը կարող է ազդանշաններ ստանալ շրջակա միջավայրից և փոխազդել դրա հետ: Օրինակ՝ կարդիոմիոցիտային վերերիկամային ընկալիչը, բջիջների կպչուն սպիտակուցը, ինսուլինի ընկալիչը: Ռեցեպտորային սպիտակուցի հատուկ օրինակ է բակտերիորոդոպսինը՝ հատուկ թաղանթային սպիտակուց, որը հայտնաբերված է որոշ բակտերիաներում, որը թույլ է տալիս նրանց արձագանքել լույսին:
Միջբջջային փոխազդեցության սպիտակուցներ
Ինտեգրալ սպիտակուցների ֆունկցիաների երրորդ խումբը միջբջջային շփումների իրականացումն է։ Դրանց շնորհիվ մի բջիջը կարող է միանալ մյուսին, այդպիսով ստեղծելով տեղեկատվության փոխանցման շղթա։ Նեքսուսները աշխատում են այս մեխանիզմի համաձայն՝ կարդիոմիոցիտների միջև բաց միացումներ, որոնց միջոցով փոխանցվում է սրտի ռիթմը: Գործողության նույն սկզբունքը դիտվում է սինապսներում, որոնց միջոցով իմպուլս է փոխանցվում նյարդային հյուսվածքներում։
Ինտեգրալ սպիտակուցների միջոցով բջիջները կարող են ստեղծել նաև մեխանիկական կապ, ինչը կարևոր է ինտեգրալ կենսաբանական հյուսվածքի ձևավորման համար: Նաև անբաժանելի սպիտակուցները կարող են խաղալ թաղանթային ֆերմենտների դեր և մասնակցել էներգիայի փոխանցմանը, ներառյալ նյարդային ազդակները:
