უჯრედის მემბრანის სტუქტურა

მხოლოდ ძალიან თხელი, მოქნილი ბარიერი გამოყოფს უჯრედის შინაარსს მისი გარემოსგან. უჯრედის მემბრანის ფუნქცია შერჩევით საშუალებას აძლევს გარკვეული მოლეკულების გაცვლას და გავლას არასასურველი ნივთიერებების გარეთ შენარჩუნებისას. უჯრედის მემბრანის ნაწილები საშუალებას აძლევს უჯრედს დაუკავშირდეს სხვა უჯრედებსა და მის გარშემო არსებულ გარემოს. როგორც მცენარეები, ასევე ცხოველები ფლობენ უჯრედულ მემბრანებს, მაგრამ განსხვავდება მათი უჯრედული მემბრანის სტრუქტურა და ორგანიზაცია მცენარეებს, საფუარებსა და ბაქტერიებს აქვთ მყარი უჯრედის კედელი გარსის გარეთ დამატებითი საყრდენი და სტრუქტურა. უჯრედის მემბრანის უნიკალური ფუნქციები კარნახობს მის სტრუქტურასა და თვისებებს.

სპეციალური ლიპიდური მოლეკულების ორი შრის სტრუქტურა, რომელსაც ფოსფოლიპიდები ეწოდება, წარმოადგენს უჯრედის მემბრანს. თითოეულ ფოსფოლიპიდს აქვს ორი ცხიმმჟავას ჯაჭვი, რომლებიც ერთვის ფოსფატ-გლიცერინის სათავეს. ცხიმოვანი მჟავები არის ჰიდროფობიური (წყლის მოძულე), რადგან ფოსფატის თავი ჰიდროფილურია (წყლის მოყვარული). ფოსფოლიპიდების ორი ფენა თავს ისე ათავსებს, რომ ცხიმოვანი მჟავები ფენების ან ბროშურების შიგნით არის. "კარნეგი-მელონის: უჯრედის მემბრანის სტრუქტურა და ფუნქცია" თანახმად, როდესაც დენის ფენის მემბრანა მოდის წყალთან შეხებისას, ფოსფოლიპიდის მოლეკულები თავს იყრიან ცხიმოვანი მჟავის კუდებისგან შორს წყალი

უჯრედის მემბრანაში მიმოფანტულია ორი სახის ცილა: განუყოფელი ცილები და პერიფერიული ცილები. ინტეგრალური ცილები, ამინომჟავების გრძელი ჯაჭვებისგან, მთელ გარსში გადის. ცილის ზოგიერთი ნაწილი ურთიერთქმედებს გარე გარემოში და სხვა ნაწილები ურთიერთქმედებს უჯრედის ინტერიერთან. აქედან გამომდინარე, ინტეგრალურ ცილებს ტრანსმემბრანული ცილებიც ეწოდება. ინტეგრალურ ცილებს ორი ძირითადი ფუნქცია აქვთ. ისინი მოქმედებენ როგორც პორები, რომლებიც გარკვეულ "იონებს ან საკვებს უჯრედში უშვებს" და ისინი "გადასცემენ სიგნალებს უჯრედში და გარეთ", - ნათქვამია ჯეიმს ბურნეტ III- ზე კარნეგი-მელონის სტატიაში.

ამის საპირისპიროდ, პერიფერიული ცილები ემაგრება მხოლოდ მემბრანის ზედაპირს და ემსახურება ციტოსკლეტის ან უჯრედუჯრედოვანი ბოჭკოების წამყვანებს.

ნახშირწყლების საფარი, რომელიც გლიკოკალიქსის სახელითაა ცნობილი, ფარავს უჯრედის ზედაპირს. გლიკოკალიქსი მზადდება მოკლე ოლიგოსაქარიდებისგან, რომლებიც ერთვის გარკვეულ ტიპებზე ტრანსმემბრანულ ცილებს. "უჯრედისი: პლაზმური მემბრანის სტრუქტურა" -ს თანახმად, გლიკოკალიქსი უზრუნველყოფს უჯრედის იდენტურობას. ეს ძირითადად უზრუნველყოფს მარკერების ერთობლიობას, რომლითაც შეიძლება განასხვავონ იდენტური უჯრედები და უცხო ან შემოჭრილი უჯრედები. გლიკოკალიქსი ასევე ემსახურება უჯრედის ზედაპირის დაცვას.

ქოლესტერინები კიდევ ერთი ტიპის ლიპიდებია, რომლებიც გვხვდება უჯრედის მემბრანაზე. ცხიმოვანი მჟავების შიგნით მიმოფანტული ქოლესტერინები ხელს უშლის კუდების ძალიან მჭიდრო შეფუთვას და ხელს უწყობს გარსის სითხის შენარჩუნებას.

სინგერისა და ნიკოლსონის მიერ (”მეცნიერება”, 1972 წლის 18 თებერვალი) პირველად შემოთავაზებული იქნა როგორც სითხის მოზაიკის მოდელი, უჯრედის მემბრანს აქვს ორი მნიშვნელოვანი თვისება, რაც მას საშუალებას აძლევს შეასრულოს თავისი ფუნქციები. პირველი, უჯრედის მემბრანა წარმოადგენს სხვადასხვა მოლეკულების მოზაიკურ სტრუქტურას. მრავალუჯრედიან და ერთუჯრედიან ორგანიზმებში უჯრედების თითოეულ ტიპს ექნება ცილების, ნახშირწყლებისა და ლიპიდების უნიკალური კოლექცია და კომბინაცია. მაგალითად, კარნეგი-მელონის ბურნეტი აღნიშნავს, რომ სისხლის წითელი უჯრედების მემბრანას აქვს 50-ზე მეტი სახის ცილა.

უჯრედის მემბრანის მეორე თვისებაა მისი სითხე. ფოსფოლიპიდები თავისუფლად გადაადგილდებიან და თავსდებიან მემბრანის თითოეულ ფენაში, მაგრამ ისინი იშვიათად გადაკვეთენ ჰიდროფობიურ რეგიონს და გადადიან მოპირდაპირე ფენაში, ბურნეტის თანახმად. ჰიდროფილური თავები ყოველთვის გარეთა პერიფერიაზეა და ჰიდროფობიური კუდები რჩება ორშრიანი ფენის ბირთვში.

მემბრანის სითხის თვისება იწვევს ასიმეტრიულ ორშრიან ფენებს. ბურნეტი აღწერს, რომ საკნების შიგნით და გარეთ გარემოს შეცვლის ან განსხვავებული ტემპერატურის საპასუხოდ, შეიძლება მეტი იყოს ცილები ან ნახშირწყლების მოლეკულები თითოეულ ფენაზე ერთდროულად, რაც საშუალებას აძლევს მოლეკულების და იონების შერჩევით გავლას გარსი

უჯრედის მემბრანის სითხის მოზაიკის თვისებების ილუსტრაცია მოცემულია "კარნეგი-მელონში: უჯრედის მემბრანის სტრუქტურა და ფუნქცია".