1972 թվականին առաջ քաշվեց այն տեսությունը, որ մասնակի թափանցելի թաղանթը շրջապատում է բջիջը և կատարում մի շարք կենսական խնդիրներ, իսկ բջջային թաղանթների կառուցվածքն ու գործառույթը կարևոր խնդիրներ են՝ կապված մարմնի բոլոր բջիջների պատշաճ գործունեության հետ։. Բջջային տեսությունը լայն տարածում գտավ 17-րդ դարում՝ մանրադիտակի գյուտի հետ մեկտեղ։ Հայտնի է դարձել, որ բույսերի և կենդանական հյուսվածքները կազմված են բջիջներից, սակայն սարքի ցածր թույլտվության պատճառով անհնար է եղել կենդանական բջիջի շուրջ որևէ խոչընդոտ տեսնել։ 20-րդ դարում մեմբրանի քիմիական բնույթն ավելի մանրամասն ուսումնասիրվել է, պարզվել է, որ դրա հիմքը լիպիդներն են։
Բջջային թաղանթների կառուցվածքը և գործառույթը
Բջջաթաղանթը շրջապատում է կենդանի բջիջների ցիտոպլազմը՝ ֆիզիկապես առանձնացնելով ներբջջային բաղադրիչները արտաքին միջավայրից։ Սնկերը, բակտերիաները և բույսերը ունեն նաև բջջային պատեր, որոնք ապահովում են պաշտպանություն և կանխում մեծ մոլեկուլների անցումը։ Բջջային թաղանթները նույնպես դեր են խաղումցիտոկմախքի ձևավորում և միացում այլ կենսական մասնիկների արտաբջջային մատրիցին: Դա անհրաժեշտ է, որպեսզի դրանք միասին պահեն՝ ձևավորելով մարմնի հյուսվածքներն ու օրգանները։ Բջջային թաղանթի կառուցվածքային առանձնահատկությունները ներառում են թափանցելիությունը: Հիմնական գործառույթը պաշտպանությունն է: Մեմբրանը բաղկացած է ֆոսֆոլիպիդային շերտից՝ ներկառուցված սպիտակուցներով։ Այս հատվածը ներգրավված է այնպիսի գործընթացներում, ինչպիսիք են բջջային կպչունությունը, իոնային հաղորդումը և ազդանշանային համակարգերը և ծառայում է որպես մի քանի արտաբջջային կառուցվածքների, ներառյալ պատի, գլիկոկալիքսի և ներքին ցիտոկմախքի կցման մակերեսը: Մեմբրանը նաև պահպանում է բջջի ներուժը՝ հանդես գալով որպես ընտրովի զտիչ։ Այն ընտրողաբար թափանցելի է իոնների և օրգանական մոլեկուլների համար և վերահսկում է մասնիկների շարժումը։
Բջջային թաղանթը ներգրավող կենսաբանական մեխանիզմներ
1. Պասիվ դիֆուզիա. որոշ նյութեր (փոքր մոլեկուլներ, իոններ), ինչպիսիք են ածխաթթու գազը (CO2) և թթվածինը (O2), կարող են ցրվել պլազմային թաղանթով: Կեղևը գործում է որպես խոչընդոտ որոշ մոլեկուլների և իոնների համար, որոնք կարող են կենտրոնանալ երկու կողմերում:
2. Անդրմեմբրանային ալիք և փոխադրող սպիտակուց. Սնուցիչները, ինչպիսիք են գլյուկոզան կամ ամինաթթուները, պետք է ներթափանցեն բջիջ, և որոշ նյութափոխանակության արտադրանք պետք է դուրս գան:
3: Էնդոցիտոզը մոլեկուլների ընդունման գործընթացն է: Պլազմային թաղանթում ստեղծվում է թեթև դեֆորմացիա (ինվագինացիա), որում կուլ է տրվում տեղափոխվող նյութը։ Դա պահանջում էէներգիա և, հետևաբար, ակտիվ տրանսպորտի ձև է։
4. Էկզոցիտոզ. առաջանում է տարբեր բջիջներում՝ էնդոցիտոզով բերված նյութերի չմարսված մնացորդները հեռացնելու համար, որպեսզի արտազատվեն այնպիսի նյութեր, ինչպիսիք են հորմոնները և ֆերմենտները և նյութը ամբողջությամբ տեղափոխեն բջջային պատնեշով:
:
Մոլեկուլային կառուցվածք
Բջջաթաղանթը կենսաբանական թաղանթ է, որը բաղկացած է հիմնականում ֆոսֆոլիպիդներից և անջատում է ամբողջ բջջի պարունակությունը արտաքին միջավայրից։ Նորմալ պայմաններում ձևավորման գործընթացը տեղի է ունենում ինքնաբերաբար: Այս գործընթացը հասկանալու և բջջային թաղանթների կառուցվածքն ու գործառույթները, ինչպես նաև հատկությունները ճիշտ նկարագրելու համար անհրաժեշտ է գնահատել ֆոսֆոլիպիդային կառուցվածքների բնույթը, որոնք բնութագրվում են կառուցվածքային բևեռացմամբ: Երբ ցիտոպլազմայի ջրային միջավայրում ֆոսֆոլիպիդները հասնում են կրիտիկական կոնցենտրացիայի, դրանք միավորվում են միցելների մեջ, որոնք ավելի կայուն են ջրային միջավայրում:
Մեմբրանի հատկություններ
- Կայունություն. Սա նշանակում է, որ թաղանթի ձևավորումից հետո հազիվ թե փլուզվի։
- Ուժ. Լիպիդային թաղանթը բավականաչափ հուսալի է, որպեսզի կանխի բևեռային նյութի անցումը. և՛ լուծված նյութերը (իոններ, գլյուկոզա, ամինաթթուներ), և՛ շատ ավելի մեծ մոլեկուլները (սպիտակուցներ) չեն կարող անցնել ձևավորված սահմանով:
- Դինամիկ կերպար։ Սա, թերևս, ամենակարևոր հատկությունն է, երբ դիտարկվում է բջջի կառուցվածքը: Բջջային թաղանթը կարող էենթակա է տարբեր դեֆորմացիաների, կարող է ծալվել և թեքվել՝ առանց փլվելու։ Հատուկ հանգամանքներում, ինչպիսիք են վեզիկուլների միաձուլումը կամ բողբոջումը, այն կարող է կոտրվել, բայց միայն ժամանակավոր: Սենյակային ջերմաստիճանում նրա լիպիդային բաղադրամասերը մշտական, քաոսային շարժման մեջ են՝ ձևավորելով հեղուկի կայուն սահման:
Հեղուկ մոզաիկի մոդել
Խոսելով բջջային թաղանթների կառուցվածքի և գործառույթների մասին՝ կարևոր է նշել, որ ժամանակակից տեսակետում թաղանթը որպես հեղուկ խճանկարային մոդել դիտարկվել է 1972 թվականին գիտնականներ Սինգերի և Նիկոլսոնի կողմից։ Նրանց տեսությունն արտացոլում է թաղանթային կառուցվածքի երեք հիմնական առանձնահատկությունները. Ինտեգրալ թաղանթային սպիտակուցները մեմբրանի համար ապահովում են խճանկարային ձևանմուշ, և նրանք ունակ են կողային հարթության մեջ շարժվելու՝ լիպիդային կազմակերպման փոփոխական բնույթի պատճառով: Տրանսմեմբրանային սպիտակուցները նույնպես պոտենցիալ շարժունակ են: Մեմբրանի կառուցվածքի կարևոր առանձնահատկությունը նրա անհամաչափությունն է։ Ինչպիսի՞ն է բջիջի կառուցվածքը: Բջջային թաղանթ, միջուկ, սպիտակուցներ և այլն: Բջիջը կյանքի հիմնական միավորն է, և բոլոր օրգանիզմները կազմված են մեկ կամ մի քանի բջիջներից, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի բնական պատնեշ, որը բաժանում է այն իր միջավայրից: Բջջի այս արտաքին սահմանը կոչվում է նաև պլազմային թաղանթ: Այն բաղկացած է չորս տարբեր տեսակի մոլեկուլներից՝ ֆոսֆոլիպիդներից, խոլեստերինից, սպիտակուցներից և ածխաջրերից։ Հեղուկ խճանկարային մոդելը նկարագրում է բջջային թաղանթի կառուցվածքը հետևյալ կերպ՝ ճկուն և առաձգական, հետևողականությամբ նման է բուսական յուղին, որպեսզի ամեն ինչԱռանձին մոլեկուլները պարզապես լողում են հեղուկ միջավայրում, և նրանք բոլորն ունակ են շարժվել դեպի կողք այդ թաղանթում: Խճանկարը մի բան է, որը պարունակում է շատ տարբեր մանրամասներ: Պլազմային թաղանթում այն ներկայացված է ֆոսֆոլիպիդներով, խոլեստերինի մոլեկուլներով, սպիտակուցներով և ածխաջրերով։
ֆոսֆոլիպիդներ
Ֆոսֆոլիպիդները կազմում են բջջային թաղանթի հիմնական կառուցվածքը: Այս մոլեկուլներն ունեն երկու տարբեր ծայրեր՝ գլուխ և պոչ: Գլխի ծայրը պարունակում է ֆոսֆատային խումբ և հիդրոֆիլ է։ Սա նշանակում է, որ այն ձգվում է ջրի մոլեկուլներով։ Պոչը կազմված է ջրածնի և ածխածնի ատոմներից, որոնք կոչվում են ճարպաթթուների շղթաներ։ Այս շղթաները հիդրոֆոբ են, նրանք չեն սիրում խառնվել ջրի մոլեկուլների հետ։ Այս գործընթացը նման է նրան, ինչ տեղի է ունենում, երբ բուսական յուղը լցնում եք ջրի մեջ, այսինքն՝ այն չի լուծվում դրա մեջ։ Բջջային թաղանթի կառուցվածքային առանձնահատկությունները կապված են այսպես կոչված լիպիդային երկշերտի հետ, որը բաղկացած է ֆոսֆոլիպիդներից։ Հիդրոֆիլ ֆոսֆատի գլուխները միշտ գտնվում են այնտեղ, որտեղ ջուր կա ներբջջային և արտաբջջային հեղուկի տեսքով: Թաղանթում ֆոսֆոլիպիդների հիդրոֆոբ պոչերը կազմակերպված են այնպես, որ դրանք հեռու են պահում ջրից։
Խոլեստերին, սպիտակուցներ և ածխաջրեր
Երբ մարդիկ լսում են «խոլեստերին» բառը, մարդիկ սովորաբար մտածում են, որ դա վատ է: Այնուամենայնիվ, խոլեստերինը իրականում բջջային թաղանթների շատ կարևոր բաղադրիչ է: Նրա մոլեկուլները բաղկացած են ջրածնի և ածխածնի ատոմների չորս օղակներից։ Նրանք հիդրոֆոբ են և առաջանում են լիպիդային երկշերտի հիդրոֆոբ պոչերի միջև: Դրանց կարևորությունը կայանում է նրանումպահպանելով հետևողականությունը՝ դրանք ամրացնում են թաղանթները՝ կանխելով խաչմերուկը: Խոլեստերինի մոլեկուլները նաև թույլ չեն տալիս, որ ֆոսֆոլիպիդային պոչերը շփվեն և կարծրանան: Սա երաշխավորում է հեղուկություն և ճկունություն: Մեմբրանի սպիտակուցները գործում են որպես ֆերմենտներ՝ արագացնելու քիմիական ռեակցիաները, գործում են որպես հատուկ մոլեկուլների ընկալիչներ կամ նյութեր տեղափոխում բջջային թաղանթով:
Ածխաջրերը կամ սախարիդները հայտնաբերված են միայն բջջային թաղանթի արտաբջջային կողմում: Նրանք միասին կազմում են գլիկոկալիքսը: Այն ապահովում է պլազմային մեմբրանի ամորտիզացիա և պաշտպանություն: Ելնելով գլիկոկալիքսի ածխաջրերի կառուցվածքից և տեսակից՝ մարմինը կարող է ճանաչել բջիջները և որոշել՝ դրանք պետք է լինեն այնտեղ, թե ոչ:
Թաղանթային սպիտակուցներ
Կենդանական բջջի բջջային թաղանթի կառուցվածքը հնարավոր չէ պատկերացնել առանց այնպիսի նշանակալի բաղադրիչի, ինչպիսին սպիտակուցն է: Չնայած դրան, դրանք չափերով կարող են զգալիորեն զիջել մեկ այլ կարևոր բաղադրիչին՝ լիպիդներին։ Կան երեք հիմնական թաղանթային սպիտակուցներ:
- Ինտեգրալ. Նրանք ամբողջությամբ ծածկում են երկշերտը, ցիտոպլազմը և արտաբջջային միջավայրը։ Նրանք կատարում են տրանսպորտային և ազդանշանային գործառույթ։
- Ծայրամասային. Սպիտակուցները թաղանթին կցվում են էլեկտրաստատիկ կամ ջրածնային կապերով՝ իրենց ցիտոպլազմային կամ արտաբջջային մակերեսներով։ Դրանք հիմնականում ներգրավված են որպես ինտեգրալ սպիտակուցների կցման միջոց:
- Թաղանթային. Նրանք կատարում են ֆերմենտային և ազդանշանային գործառույթներ, ինչպես նաև մոդուլավորում են մեմբրանի լիպիդային երկշերտի հիմնական կառուցվածքը:
Կենսաբանական թաղանթների գործառույթները
Հիդրոֆոբ էֆեկտը, որը կարգավորում է ածխաջրածինների վարքը ջրում, վերահսկում է թաղանթային լիպիդներից և թաղանթային սպիտակուցներից ձևավորված կառուցվածքները: Թաղանթների շատ հատկություններ շնորհվում են լիպիդային երկշերտների կրիչներով, որոնք կազմում են բոլոր կենսաբանական թաղանթների հիմնական կառուցվածքը: Ինտեգրալ թաղանթային սպիտակուցները մասամբ թաքնված են լիպիդային երկշերտում։ Տրանսմեմբրանային սպիտակուցներն ունեն ամինաթթուների մասնագիտացված կազմակերպում իրենց առաջնային հաջորդականությամբ:
Ծայրամասային թաղանթային սպիտակուցները շատ նման են լուծվողներին, սակայն դրանք նաև կապված են թաղանթով: Մասնագիտացված բջջային թաղանթները ունեն հատուկ բջջային գործառույթներ: Ինչպե՞ս են բջջային թաղանթների կառուցվածքը և գործառույթները ազդում մարմնի վրա: Ամբողջ օրգանիզմի ֆունկցիոնալությունը կախված է նրանից, թե ինչպես են դասավորված կենսաբանական թաղանթները։ Ներբջջային օրգանելներից, թաղանթների արտաբջջային և միջբջջային փոխազդեցություններից ստեղծվում են կենսաբանական ֆունկցիաների կազմակերպման և կատարման համար անհրաժեշտ կառուցվածքները։ Շատ կառուցվածքային և ֆունկցիոնալ առանձնահատկություններ բնորոշ են բակտերիաներին, էուկարիոտիկ բջիջներին և ծածկված վիրուսներին: Բոլոր կենսաբանական թաղանթները կառուցված են լիպիդային երկշերտի վրա, որը որոշում է մի շարք ընդհանուր բնութագրերի առկայությունը։ Մեմբրանի սպիտակուցներն ունեն բազմաթիվ հատուկ գործառույթներ:
- Վերահսկողություն. Բջիջների պլազմային թաղանթները սահմանում են բջիջի փոխազդեցության սահմանները շրջակա միջավայրի հետ:
- Տրանսպորտ. Բջիջների ներբջջային թաղանթները բաժանված են մի քանի ֆունկցիոնալ բլոկների՝ տարբերներքին կազմը, որոնցից յուրաքանչյուրն ապահովված է անհրաժեշտ տրանսպորտային ֆունկցիայով՝ վերահսկման թափանցելիության հետ համատեղ։
- Ազդանշանի փոխանցում. Մեմբրանի միաձուլումը ապահովում է ներբջջային վեզիկուլյար ծանուցման մեխանիզմ և կանխում է տարբեր տեսակի վիրուսների ազատ ներթափանցումը բջիջ:
Իմաստ և եզրակացություններ
Արտաքին բջջային թաղանթի կառուցվածքը ազդում է ամբողջ մարմնի վրա: Այն կարևոր դեր է խաղում ամբողջականությունը պաշտպանելու գործում՝ թույլ տալով միայն ընտրված նյութերի ներթափանցումը: Այն նաև լավ հիմք է ցիտոկմախքի և բջջային պատի ամրացման համար, որն օգնում է պահպանել բջջի ձևը: Լիպիդները կազմում են բջիջների մեծ մասի թաղանթային զանգվածի մոտ 50%-ը, թեև դա տատանվում է՝ կախված թաղանթի տեսակից: Կաթնասունների արտաքին բջջային թաղանթի կառուցվածքն ավելի բարդ է, այն պարունակում է չորս հիմնական ֆոսֆոլիպիդներ։ Լիպիդային երկշերտերի կարևոր հատկությունն այն է, որ նրանք իրենց պահում են ինչպես երկչափ հեղուկ, որի մեջ առանձին մոլեկուլները կարող են ազատորեն պտտվել և շարժվել կողային: Նման հեղուկությունը թաղանթների կարևոր հատկությունն է, որը որոշվում է կախված ջերմաստիճանից և լիպիդային կազմից։ Ածխաջրածնային օղակի կառուցվածքի շնորհիվ խոլեստերինը դեր է խաղում թաղանթների հեղուկության որոշման գործում: Կենսաբանական թաղանթների ընտրովի թափանցելիությունը փոքր մոլեկուլների նկատմամբ թույլ է տալիս բջիջին վերահսկել և պահպանել իր ներքին կառուցվածքը:
Հաշվի առնելով բջջի կառուցվածքը (բջջաթաղանթ, միջուկ և այլն), կարող ենք եզրակացնել.որ մարմինը ինքնակարգավորվող համակարգ է, որը չի կարող վնասել իրեն առանց արտաքին օգնության և միշտ ուղիներ է փնտրելու յուրաքանչյուր բջիջը վերականգնելու, պաշտպանելու և պատշաճ կերպով գործելու համար։
