Hüceyrə planetimizdəki bütün həyatın struktur vahidi və açıq sistemdir. Bu o deməkdir ki, onun həyatı ətraf mühitlə daimi maddə və enerji mübadiləsini tələb edir. Bu mübadilə membran vasitəsilə həyata keçirilir - hüceyrənin əsas sərhədi, onun bütövlüyünü qorumaq üçün nəzərdə tutulmuşdur. Məhz membran vasitəsilə hüceyrə mübadiləsi aparılır və o, ya maddənin konsentrasiya qradiyenti boyunca, ya da ona qarşı gedir. Sitoplazmatik membran vasitəsilə aktiv daşınma mürəkkəb və enerji tutumlu prosesdir.
Membran - maneə və şlüz
Sitoplazmatik membran bir çox hüceyrə orqanellələrinin, plastidlərin və daxilolmaların bir hissəsidir. Müasir elm membran quruluşunun maye mozaika modelinə əsaslanır. Onun sayəsində maddələrin membrandan aktiv şəkildə daşınması mümkündürxüsusi bina. Membranların əsasını lipid ikiqatlı - əsasən hidrofilik-hidrofobik xüsusiyyətlərinə uyğun düzülmüş fosfolipidlər təşkil edir. Lipid iki qatının əsas xüsusiyyətləri axıcılıq (saytları yerləşdirmək və itirmək qabiliyyəti), özünü montaj və asimmetriyadır. Membranların ikinci komponenti zülallardır. Onların funksiyaları müxtəlifdir: aktiv nəql, qəbul, fermentasiya, tanınma.
Zülallar həm membranların səthində, həm də içərisində yerləşir və bəziləri onu bir neçə dəfə nüfuz edir. Membrandakı zülalların xüsusiyyəti membranın bir tərəfindən digərinə keçmək qabiliyyətidir ("flip-flop" sıçrayışı). Və sonuncu komponent membranların səthində karbohidratların saxarid və polisaxarid zəncirləridir. Onların funksiyaları bu gün də mübahisəlidir.
Maddələrin membrandan aktiv daşınmasının növləri
Aktiv olan maddələrin hüceyrə membranı vasitəsilə idarə olunan, enerji xərcləri ilə baş verən və konsentrasiya qradientinin əksinə gedən (maddələr aşağı konsentrasiyalı bir sahədən bir sahəyə köçürülməsi) belə bir transferi olacaq. yüksək konsentrasiya). Hansı enerji mənbəyindən istifadə olunduğundan asılı olaraq aşağıdakı nəqliyyat növləri fərqləndirilir:
- İlkin aktiv (enerji mənbəyi - adenozin trifosfor turşusu ATP-nin adenozin difosfor turşusu ADP-yə hidrolizi).
- İkinci aktiv (maddələrin ilkin aktiv daşınması mexanizmləri nəticəsində yaranan ikincili enerji ilə təmin edilir).
Zülallar-köməkçilər
Həm birinci, həm də ikinci hallarda daşıyıcı zülallar olmadan nəql mümkün deyil. Bu daşıyıcı zülallar çox spesifikdir və müəyyən molekulları, bəzən hətta müəyyən növ molekulları daşımaq üçün nəzərdə tutulub. Bu, mutasiyaya uğramış bakterial genlər üzərində eksperimental olaraq sübut edilmişdir ki, bu da müəyyən bir karbohidratın membranından aktiv daşınmanın qeyri-mümkünlüyünə səbəb olmuşdur. Transmembran daşıyıcı zülallar öz-özünə daşıyıcı (molekullarla qarşılıqlı əlaqədə olur və onları birbaşa membrandan keçirir) və ya kanal əmələ gətirən (xüsusi maddələrə açıq olan membranlarda məsamələr əmələ gətirir) ola bilər.
Natrium və kalium nasosu
Maddələrin membrandan ilkin aktiv daşınmasının ən çox öyrənilmiş nümunəsi Na+ -, K+ -nasosudur. Bu mexanizm membranın hər iki tərəfində Na+ və K+ ionlarının konsentrasiyalarının fərqini təmin edir ki, bu da hüceyrədə və digər metabolik proseslərdə osmotik təzyiqi saxlamaq üçün zəruridir. Transmembran daşıyıcı zülal, natrium-kalium ATPaz üç hissədən ibarətdir:
- Zülal membranının xarici tərəfində kalium ionları üçün iki reseptor var.
- Membranın daxili hissəsində üç natrium ionu reseptoru var.
- Zülalın daxili hissəsi ATP aktivliyinə malikdir.
İki kalium ionu və üç natrium ionu membranın hər iki tərəfindəki zülal reseptorlarına bağlandıqda, ATP aktivliyi işə salınır. ATP molekulu kalium ionlarının daşınmasına sərf olunan enerjinin ayrılması ilə ADP-yə hidroliz olunur.içərisində, natrium ionları isə sitoplazmatik membrandan kənarda. Belə bir nasosun səmərəliliyinin 90%-dən çox olduğu təxmin edilir ki, bu da özlüyündə olduqca heyrətamizdir.
İstinad üçün: Daxili yanma mühərrikinin səmərəliliyi təxminən 40%, elektrik - 80%-ə qədərdir. Maraqlıdır ki, nasos həm də əks istiqamətdə işləyə və ATP sintezi üçün fosfat donoru kimi xidmət edə bilər. Bəzi hüceyrələr (məsələn, neyronlar) üçün bütün enerjinin 70% -ə qədəri natriumun hüceyrədən çıxarılmasına və ona kalium ionlarının vurulmasına sərf olunur. Kalsium, xlor, hidrogen və bəzi digər kationlar (müsbət yüklü ionlar) üçün nasoslar eyni aktiv daşıma prinsipi ilə işləyir. Anionlar (mənfi yüklü ionlar) üçün belə nasoslar tapılmamışdır.
Karbohidratların və amin turşularının birgə daşınması
İkinci dərəcəli aktiv nəqlə misal olaraq qlükoza, amin turşuları, yod, dəmir və sidik turşusunun hüceyrələrə köçürülməsi ola bilər. Kalium-natrium nasosunun işləməsi nəticəsində natrium konsentrasiyalarının gradienti yaranır: konsentrasiya xaricdə yüksək, içəridə isə aşağıdır (bəzən 10-20 dəfə). Natrium hüceyrəyə yayılmağa meyllidir və bu diffuziyanın enerjisi maddələri daşımaq üçün istifadə edilə bilər. Bu mexanizm kotransport və ya birləşdirilmiş aktiv nəqliyyat adlanır. Bu halda daşıyıcı zülalın xaricdə iki reseptor mərkəzi var: biri natrium, digəri isə daşınan element üçün. Yalnız hər iki reseptorun aktivləşməsindən sonra zülal konformasiya dəyişikliklərinə məruz qalır və diffuziya enerjisinatrium konsentrasiya gradientinə qarşı daşınan maddəni hüceyrəyə daxil edir.
Hüceyrə üçün aktiv nəqlin dəyəri
Maddələrin membran vasitəsilə adi diffuziyası ixtiyari olaraq uzun müddət davam etsəydi, onların hüceyrə xaricində və daxilində konsentrasiyaları bərabərləşərdi. Və bu hüceyrələr üçün ölümdür. Axı, bütün biokimyəvi proseslər elektrik potensialı fərqi mühitində getməlidir. Aktiv, konsentrasiya gradientinə qarşı maddələrin daşınması olmadan neyronlar sinir impulsunu ötürə bilməzdi. Və əzələ hüceyrələri büzülmə qabiliyyətini itirəcək. Hüceyrə osmotik təzyiqi saxlaya bilməyəcək və çökəcək. Və maddələr mübadiləsinin məhsulları xaricə çıxmazdı. Və hormonlar heç vaxt qan dövranına daxil olmazdı. Axı hətta amöba da enerji sərf edir və eyni ion nasoslarından istifadə edərək membranında potensial fərq yaradır.
