Жасуша қабықшасы – жасушаның сыртқы ортадан қорғайтын құрылымдық элементі. Оның көмегімен ол жасушааралық кеңістікпен әрекеттеседі және биологиялық жүйенің бір бөлігі болып табылады. Оның мембранасы липидті қос қабатты, интегралды және жартылай интегралдық белоктардан тұратын ерекше құрылымға ие. Соңғылары әртүрлі функцияларды орындайтын үлкен молекулалар. Көбінесе олар арнайы заттарды тасымалдауға қатысады, олардың концентрациясы мембрананың әртүрлі жағында мұқият реттеледі.
Жасуша мембрана құрылымының жалпы жоспары
Плазматикалық мембрана – майлар мен күрделі белоктар молекулаларының жиынтығы. Оның фосфолипидтері гидрофильді қалдықтарымен бірге мембрананың қарама-қарсы жағында орналасып, липидті қос қабатты құрайды. Бірақ олардың май қышқылдарының қалдықтарынан тұратын гидрофобты аймақтары ішке қарай бұрылады. Бұл пішінін үнемі өзгерте алатын және динамикалық тепе-теңдікте болатын сұйық сұйық-кристалды құрылымды жасауға мүмкіндік береді.
Құрылымның бұл ерекшелігі жасушаны жасушааралық кеңістіктен шектеуге мүмкіндік береді, өйткені мембрана қалыпты жағдайда суды және онда еріген барлық заттарды өткізбейді. Кейбір күрделі интегралдық ақуыздар, жартылай интегралдық және беттік молекулалар мембрананың қалыңдығына батырылады. Олар арқылы жасуша сыртқы әлеммен әрекеттеседі, гомеостазды сақтайды және интегралды биологиялық тіндерді құрайды.
Плазмалық мембрана ақуыздары
Плазмалық мембрананың бетінде немесе қалыңдығында орналасқан барлық ақуыз молекулалары пайда болу тереңдігіне қарай түрлерге бөлінеді. Липидті қос қабатқа енетін интегралды белоктар, мембрананың гидрофильді аймағынан пайда болып, сыртқа шығатын жартылай интегралдық белоктар, сонымен қатар мембрананың сыртқы аймағында орналасқан беткі белоктар бар. Интегралды ақуыз молекулалары плазмалемманы ерекше түрде өтеді және рецепторлық аппаратпен байланыса алады. Бұл молекулалардың көпшілігі бүкіл мембранадан өтеді және трансмембраналық деп аталады. Қалғандары мембрананың гидрофобты бөлігінде бекітіліп, ішкі немесе сыртқы бетіне шығады.
Жасуша иондық арналары
Көбінесе иондық арналар интегралды күрделі ақуыздар ретінде әрекет етеді. Бұл құрылымдар белгілі бір заттардың жасуша ішіне немесе одан тыс белсенді тасымалдануына жауап береді. Олар бірнеше ақуыз суббірліктерінен және белсенді учаскеден тұрады. Белгілі бір жиынтықпен ұсынылған белсенді орталықта белгілі бір лигандқа әсер еткендеаминқышқылдары, иондық арна конформациясының өзгеруі байқалады. Мұндай процесс арнаны ашуға немесе жабуға, сол арқылы заттардың белсенді тасымалдануын бастауға немесе тоқтатуға мүмкіндік береді.
Кейбір иондық арналар көп жағдайда ашық, бірақ рецепторлық ақуыздан сигнал қабылданғанда немесе белгілі бір лиганд қосылғанда, олар жабылып, иондық токты тоқтата алады. Бұл әрекет принципі белгілі бір заттың белсенді тасымалдануын тоқтату үшін рецепторлық немесе гуморальдық сигнал алынғанша орындалатынына дейін жетеді. Сигнал алғаннан кейін тасымалдауды тоқтату керек.
Иондық арналар ретінде әрекет ететін интегралды ақуыздардың көпшілігі белсенді аймаққа белгілі бір лиганд қосылғанша тасымалдауды тежеу үшін жұмыс істейді. Содан кейін иондарды тасымалдау белсендіріледі, бұл мембрананы қайта зарядтауға мүмкіндік береді. Бұл иондық арналардың жұмыс істеу алгоритмі адамның қозғыш тіндерінің жасушаларына тән.
Енгізілген белоктардың түрлері
Барлық мембраналық ақуыздар (интегралдық, жартылай интегралдық және беттік) маңызды функцияларды орындайды. Нақ олардың жасуша тіршілігіндегі ерекше рөліне байланысты фосфолипидті мембранаға белгілі бір интеграция түріне ие. Кейбір белоктар, көбінесе бұл иондық арналар, өз функцияларын жүзеге асыру үшін плазмалемманы толығымен басуы керек. Содан кейін олар политоптық, яғни трансмембраналық деп аталады. Басқалары фосфолипидті қос қабаттың гидрофобты орнында өздерінің анкерлік орнымен локализацияланған, ал белсенді аймақ тек ішкі немесе тек сыртқы жағына таралады.жасуша мембранасының беті. Содан кейін олар монотопиялық деп аталады. Көбінесе олар мембрана бетінен сигнал қабылдайтын және оны арнайы «делдалға» жіберетін рецепторлық молекулалар.
Интегралды белоктардың жаңаруы
Барлық интегралдық молекулалар гидрофобты аймаққа толығымен еніп, онда олардың қозғалысы тек мембрана бойымен рұқсат етілетіндей бекітіледі. Бірақ белок молекуласының цитолеммадан өздігінен ажырауы сияқты ақуыздың жасушаға енуі мүмкін емес. Мембрананың интегралды белоктары цитоплазмаға енетін нұсқасы бар. Ол пиноцитоз немесе фагоцитозбен байланысты, яғни жасуша қатты немесе сұйық затты ұстап алып, оны мембранамен қоршайды. Содан кейін ол ендірілген ақуыздармен бірге ішке тартылады.
Әрине, бұл жасушадағы энергия алмасудың ең тиімді жолы емес, өйткені бұрын рецепторлар немесе иондық арналар қызметін атқарған барлық белоктар лизосома арқылы қорытылады. Бұл олардың жаңа синтезін қажет етеді, ол үшін макроэргтердің энергия қорының едәуір бөлігі жұмсалады. Дегенмен, молекулаларды «қандау» кезінде иондық арналар немесе рецепторлар жиі зақымдалады, молекуланың бөлімдерінің ажырауына дейін. Бұл да олардың ресинтезін талап етеді. Сондықтан фагоцитоз, тіпті егер ол өзінің рецепторлық молекулаларының ыдырауымен жүрсе де, олардың тұрақты жаңару тәсілі болып табылады.
Интегралдық ақуыздардың гидрофобты әрекеттесуі
Бұрынғыдайжоғарыда сипатталған, интегралдық мембраналық ақуыздар цитоплазмалық мембранада тұрып қалған сияқты күрделі молекулалар болып табылады. Сонымен бірге олар плазмалемма бойымен қозғала отырып, онда еркін жүзе алады, бірақ олар одан бөлініп, жасушааралық кеңістікке кіре алмайды. Бұл интегралдық ақуыздардың мембраналық фосфолипидтермен гидрофобты әрекеттесу ерекшеліктеріне байланысты жүзеге асады.
Интегралды белоктардың белсенді орталықтары липидті қос қабаттың ішкі немесе сыртқы бетінде орналасқан. Ал макромолекуланың тығыз бекітуге жауапты сол фрагменті әрқашан фосфолипидтердің гидрофобты аймақтарының арасында орналасады. Олармен өзара әрекеттесуіне байланысты барлық трансмембраналық ақуыздар әрқашан жасуша мембранасының қалыңдығында қалады.
Интегралдық макромолекулалардың функциялары
Кез келген интегралды мембраналық ақуыздың фосфолипидтердің гидрофобты қалдықтарының арасында орналасқан якорь орны және белсенді орталығы болады. Кейбір молекулалардың бір ғана белсенді орталығы бар және мембрананың ішкі немесе сыртқы бетінде орналасады. Сондай-ақ бірнеше белсенді учаскелері бар молекулалар бар. Мұның бәрі интегралдық және шеткергі белоктардың атқаратын қызметтеріне байланысты. Олардың бірінші функциясы белсенді тасымалдау.
Иондардың өтуіне жауапты белок макромолекулалары бірнеше суббірліктерден тұрады және иондық токты реттейді. Әдетте плазмалық мембрана гидратталған иондарды өткізе алмайды, өйткені ол табиғаты бойынша липид. Интегралды белоктар болып табылатын иондық арналардың болуы иондардың цитоплазмаға енуіне және жасуша мембранасын қайта зарядтауға мүмкіндік береді. Бұл қозғыш тін жасушаларының мембраналық потенциалының пайда болуының негізгі механизмі.
рецепторлық молекулалар
Интегралдық молекулалардың екінші қызметі – рецепторлық қызмет. Мембрананың бір липидті қос қабаты қорғаныс қызметін жүзеге асырады және жасушаны сыртқы ортадан толығымен шектейді. Бірақ интегралды белоктармен ұсынылған рецепторлық молекулалардың болуына байланысты жасуша қоршаған ортадан сигналдарды қабылдап, онымен әрекеттесе алады. Мысал ретінде кардиомиоциттік бүйрек үсті безінің рецепторы, жасуша адгезиясының ақуызы, инсулин рецепторы жатады. Рецепторлық ақуыздың ерекше мысалы - кейбір бактерияларда кездесетін, жарыққа жауап беруге мүмкіндік беретін арнайы мембраналық ақуыз - бактериорходопсин.
Жасушааралық әрекеттесу ақуыздары
Интегралды белоктардың қызметтерінің үшінші тобы – жасушааралық байланыстарды жүзеге асыру. Олардың арқасында бір ұяшық екіншісіне қосыла алады, осылайша ақпаратты тасымалдау тізбегін жасайды. Нексустар осы механизм бойынша жұмыс істейді - кардиомиоциттер арасындағы саңылаулар, олар арқылы жүрек ырғағы беріледі. Дәл осындай жұмыс принципі жүйке тіндерінде импульс берілетін синапстарда байқалады.
Интегралды белоктар арқылы жасушалар сонымен қатар интегралды биологиялық тіннің қалыптасуында маңызды механикалық байланыс жасай алады. Сондай-ақ интегралды белоктар мембраналық ферменттердің рөлін атқарып, энергияны, соның ішінде жүйке импульстарын тасымалдауға қатыса алады.
