Ma `lumot

7.5: Nima uchun bu muhim - Hujayra membranalari - Biologiya


Nima uchun membranalarning tuzilishi va funksiyasini tavsiflash va tushuntirish kerak?

Kistik fibroz (KF) genetik kasallik bo'lib, asosan o'pka, shuningdek oshqozon osti bezi, jigar va ichaklarga ta'sir qiladi. Semptomlar ko'pincha chaqaloqlik va bolalik davrida paydo bo'ladi, masalan, yangi tug'ilgan chaqaloqlarda ichak tutilishi.

CF ning eng jiddiy belgilari nafas olish qiyinlishuvi va tez-tez o'pka infektsiyalari. Ko'pincha, o'pka transplantatsiyasi oxir-oqibatda zarur bo'ladi, chunki CF yomonlashadi. Boshqa alomatlar, jumladan sinus infektsiyalari, zaif o'sish va bepushtlik tananing boshqa qismlariga ta'sir qiladi.

Kistik fibroz bitta membranani tashuvchining noto'g'ri ishlashidan kelib chiqadi. Membranani tashishdagi bu xato qanday qilib bunday kasallikka olib kelishi mumkin?

Ta'lim natijalari

  • Membranalar, ayniqsa fosfolipid ikki qavatining tuzilishi va funksiyasini aytib bering
  • Passiv va faol transportni farqlash; moddalarning to'g'ridan-to'g'ri membrana orqali qanday o'tishini tushuntiring
  • Hujayralarning makromolekulalarni import va eksport qilishning asosiy mexanizmlarini tavsiflab bering
  • Signal uzatish yo'lining asosiy komponentlarini aniqlang

Hujayra membranasi: tuzilishi, tarkibi va vazifalari.

Hujayralar hujayraning ishlashi uchun muhim bo'lgan bir nechta organellalar va tuzilmalarga ega, ammo ulardan biri asosiy va hayotiy bo'lsa, hujayra membranasi plazma membranasi deb ham ataladi.

Hujayra membranasining yorilishi bir necha soniya ichida hujayraning o'limiga olib keladi, chunki u hujayraning ichki qismini tashqi tomondan ajratib turadigan jismoniy to'siq vazifasini bajaradi. Ushbu muhim funktsiya tufayli plazma membranasi o'z-o'zini davolash mexanizmlariga ega, garchi ular hujayra duch kelishi mumkin bo'lgan barcha muammolarni hal qilmasa ham.

Hujayrani tashqi tomondan o'rab turgan membranadan tashqari boshqa plazma membranalari ham mavjud: ular organoidlarni tashkil etuvchi va hujayra yadrosini o'rab turgan membranalardir.

Biroq, bu uning vazifalaridan biri emas, lekin biz uni keyinroq ishlab chiqamiz. Biz hujayra membranasining ta'rifi, tarkibi va tuzilishi bilan boshlaymiz.

  • Hujayra membranasi nima?
    • Membrananing ta'rifi nima?
    • Lipidlar
      • Fosfolipidlar
      • Hujayra membranasidagi boshqa lipidlar
      • Sterollar
      • Glikolipidlar
      • Integral membrana oqsillari
      • Periferik membrana oqsillari
      • Ikki qatlamli lipid
      • Suyuq mozaik membrana modeli
        • Bibliografiya

        Hujayraning molekulyar biologiyasi. 4-nashr.

        Yordamchi T hujayralari adaptiv immunitetning eng muhim hujayralaridir, chunki ular deyarli barcha adaptiv immun javoblar uchun zarurdir. Ular nafaqat yutilgan mikroblarni yo'q qilish uchun antikorlar va makrofaglarni ajratish uchun B hujayralarini faollashtirishga yordam beradi, balki ular infektsiyalangan maqsadli hujayralarni o'ldirish uchun sitotoksik T hujayralarini faollashtirishga yordam beradi. OITS bilan kasallangan bemorlarda aniq ko'rinib turibdiki, yordamchi T hujayralari bo'lmasa, biz odatda zararsiz bo'lgan ko'plab mikroblardan ham o'zimizni himoya qila olmaymiz.

        Yordamchi T hujayralarining o'zi esa faqat faollashganda effektor hujayralar bo'lish uchun harakat qila oladi. Ular infektsiya bilan qo'zg'atilgan tug'ma immunitet reaktsiyalari paytida etuk bo'lgan antigen taqdim qiluvchi hujayralar yuzasida faollashadi. Tug'ma reaktsiyalar, shuningdek, yordamchi T hujayraning qanday effektor hujayraga aylanishini belgilaydi va shu bilan paydo bo'lgan adaptiv immun javobning tabiatini aniqlaydi.

        Ushbu yakuniy bo'limda biz T-hujayrani faollashtirishga yordam beradigan bir nechta signallarni va effektor hujayra bo'lish uchun faollashtirilgan yordamchi T-hujayra qanday qilib boshqa hujayralarni faollashtirishga yordam berishini muhokama qilamiz. Shuningdek, biz tug'ma immun javoblar yordamchi T hujayralarini T ga differensiatsiyasini rag'batlantirish orqali adaptiv javoblarning tabiatini qanday aniqlashini ko'rib chiqamiz.H1 yoki TH2 ta effektor hujayra.


        7.5: Nima uchun bu muhim - Hujayra membranalari - Biologiya

        Ushbu bo'limda siz quyidagi savollarni o'rganasiz:

        • Tirik tizimlarda energiyani uzatishda elektronlarning ahamiyati nimada?
        • ATP hujayra tomonidan energiya manbai sifatida qanday ishlatiladi?

        AP ® kurslariga ulanish

        Oldingi boblarda bilib olganimizdek, tirik organizmlar o'sish, ko'payish, harakat va faol transport kabi hayotiy jarayonlarni quvvatlantirish uchun bo'sh energiya talab qiladi. ATP (adenozin trifosfat) hujayralar uchun energiya valyutasi sifatida ishlaydi. Bu hujayralarga energiyani saqlash va uni hujayralar ichida o'tkazish, o'sish, harakat va faol transport kabi hujayra jarayonlarini energiya bilan ta'minlashga imkon beradi. ATP molekulasi riboza shakar va uchta fosfat biriktirilgan adenin asosidan iborat. ATP gidrolizida bir yoki ikkita fosfat guruhi ajratilganda erkin energiya ta'minlanadi va ADP (adenozin difosfat) yoki AMP (adenozin monofosfat) hosil bo'ladi. Glyukoza metabolizmidan olingan energiya hujayrali nafas olish jarayonida ADP ni ATP ga aylantirish uchun ishlatiladi. Hujayra nafasini o'rganar ekanmiz, ATP ning hujayra tomonidan qayta tiklanishining ikki yo'li substrat darajasidagi fosforillanish va oksidlovchi fosforlanish deb ataladi.

        Jadvalda ko'rsatilganidek, AP ® Biologiya o'quv dasturi doirasidagi Katta g'oya 2 va Katta g'oya 4 da bayon etilgan tushunchalar va ta'lim maqsadlari bo'limida keltirilgan ma'lumotlar va ta'kidlangan misollar. O'quv rejasida sanab o'tilgan o'quv maqsadlari AP ® Biologiya kursi, so'rovga asoslangan laboratoriya tajribasi, o'quv faoliyati va AP ® imtihon savollari uchun shaffof asosni ta'minlaydi. O'quv maqsadi kerakli tarkibni yettita fan amaliyotidan biri yoki bir nechtasi bilan birlashtiradi.

        Katta g'oya 2 Biologik tizimlar erkin energiya va molekulyar qurilish bloklaridan o'sish, ko'payish va dinamik gomeostazni saqlash uchun foydalanadi.
        Bardoshli tushunish 2.A Tirik tizimlarning o'sishi, ko'payishi va saqlanishi erkin energiya va moddalarni talab qiladi.
        Muhim bilim 2.A.2 Organizmlar biologik jarayonlarda foydalanish uchun bo'sh energiyani ushlaydi va saqlaydi.
        Ilmiy amaliyot 1.4 Talaba vaziyatlarni tahlil qilish yoki muammolarni sifat va miqdoriy jihatdan hal qilish uchun tasvirlar va modellardan foydalanishi mumkin.
        Ilmiy amaliyot 3.1 Talaba ilmiy savollar berishi mumkin.
        O'quv maqsadi 2.4 Talaba organizmlarga erkin energiyani ushlash, saqlash va ulardan foydalanishga qanday mexanizmlar va strukturaviy xususiyatlar imkon berishi haqida ilmiy savollar berish uchun tasvirlardan foydalana oladi.
        Muhim bilim 2.A.2 Organizmlar biologik jarayonlarda foydalanish uchun bo'sh energiyani ushlaydi va saqlaydi.
        Ilmiy amaliyot 6.2 Talaba ilmiy amaliyotlar yordamida olingan dalillarga asoslanib, hodisalarning tushuntirishlarini tuzishi mumkin.
        O'quv maqsadi 2.5 Talaba organizmlarga bo'sh energiyani qo'lga kiritish, saqlash yoki ishlatish imkonini beradigan hujayralarning mexanizmlari va strukturaviy xususiyatlari haqida tushuntirishlarni qurishga qodir.

        Ilmiy amaliyotga oid savollar ushbu bo'lim uchun AP imtihoniga tayyorgarlik ko'rishga yordam beradigan qo'shimcha test savollarini o'z ichiga oladi. Bu savollar quyidagi standartlarga javob beradi:
        [APLO 2.5][APLO 2.16]

        Hujayra ichida energiya ishlab chiqarish ko'plab muvofiqlashtirilgan kimyoviy yo'llarni o'z ichiga oladi. Ushbu yo'llarning aksariyati oksidlanish va qaytarilish reaktsiyalarining kombinatsiyasi. Oksidlanish va qaytarilish tandemda sodir bo'ladi. Oksidlanish reaktsiyasi birikmadagi atomdan elektronni ajratib oladi va bu elektronning boshqa birikmaga qo'shilishi qaytarilish reaktsiyasidir. Oksidlanish va qaytarilish odatda birga sodir bo'lganligi sababli, bu juft reaktsiyalar oksidlanishni qaytarilish reaktsiyalari yoki oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalari deb ataladi.

        Elektron va energiya

        Molekuladan elektronni olib tashlash, uni oksidlash oksidlangan birikmada potentsial energiyaning pasayishiga olib keladi. Elektron (ba'zida vodorod atomining bir qismi sifatida) hujayraning sitoplazmasida bog'lanmagan holda qolmaydi. Aksincha, elektron ikkinchi birikmaga o'tadi va ikkinchi birikmani kamaytiradi. Elektronning bir birikmadan ikkinchisiga o'tishi birinchi birikmaning (oksidlangan birikmaning) ba'zi potentsial energiyasini olib tashlaydi va ikkinchi birikmaning (qaytarilgan birikmaning) potentsial energiyasini oshiradi. Elektronlarning molekulalar o'rtasida o'tkazilishi muhim ahamiyatga ega, chunki atomlarda saqlanadigan va hujayra funktsiyalarini ta'minlash uchun ishlatiladigan energiyaning katta qismi yuqori energiyali elektronlar shaklida bo'ladi. Energiyaning elektron ko'rinishidagi uzatilishi hujayradagi energiyani asta -sekinlik bilan - vayronkor portlashda emas, balki kichik paketlarda o'tkazishga va ishlatishga imkon beradi. Ushbu bob oziq-ovqatdan energiya olishga qaratilgan bo'lib, siz uzatish yo'lini kuzatib borganingizda, siz metabolik yo'llar orqali harakatlanadigan elektronlar yo'lini kuzatayotganingizni ko'rasiz.

        Elektron tashuvchilar

        Tirik tizimlarda kichik birikmalar sinfi elektronlar vazifasini bajaradi: ular yo'llardagi birikmalar orasidagi yuqori energiyali elektronlarni bog'laydi va olib yuradi. Biz ko'rib chiqadigan asosiy elektron tashuvchilar B vitaminlari guruhidan olingan va nukleotidlarning hosilalaridir. Bu birikmalarni osonlik bilan kamaytirish mumkin (ya'ni, ular elektronlarni qabul qiladi) yoki oksidlanadi (elektronlarni yo'qotadi). Nikotinamid adenin dinukleotid (NAD) (7.2-rasm) vitamin B3, niatsindan olingan. NAD + molekulasining oksidlangan shakli NADH molekula ikki elektron va protonni qabul qilgandan so'ng (ular birgalikda qo'shimcha elektronga ega bo'lgan vodorod atomining ekvivalenti) molekulaning qisqargan shaklidir.

        NAD + umumiy tenglama bo'yicha organik molekuladan elektronlarni qabul qilishi mumkin:

        Elektronlar birikmaga qo'shilsa, ular kamayadi. Boshqasini kamaytiradigan birikmani qaytaruvchi vosita deyiladi. Yuqoridagi tenglamada RH qaytaruvchi vositadir va NAD + NADH ga qaytariladi. Elektronlar birikmadan chiqarilganda u oksidlanadi. Boshqasini oksidlovchi birikma oksidlovchi deb ataladi. Yuqoridagi tenglamada NAD + oksidlovchi moddadir, RH esa R ga oksidlanadi.

        Xuddi shunday, flavin adenin dinukleotid (FAD +) vitamin B dan olinadi2, shuningdek riboflavin deb ham ataladi. Uning qisqartirilgan shakli - FADH2. NADning ikkinchi varianti NADP qo'shimcha fosfat guruhini o'z ichiga oladi. Ikkala NAD + va FAD + shakarlardan energiya olishda keng qo'llaniladi va NADP anabolik reaktsiyalar va fotosintezda muhim rol o'ynaydi.

        Tirik tizimlarda ATP

        Tirik hujayra katta miqdordagi bo'sh energiyani saqlay olmaydi. Haddan tashqari bo'sh energiya hujayradagi issiqlikning ko'payishiga olib keladi, bu esa hujayraga zarar etkazishi va keyinchalik yo'q qilinishi mumkin bo'lgan haddan tashqari termal harakatga olib keladi. Aksincha, hujayra bu energiyani hujayraga energiyani xavfsiz saqlash va uni faqat kerak bo'lganda ishlatishga imkon beradigan tarzda boshqarishi kerak. Tirik hujayralar buni adenozin trifosfat birikmasi (ATP) yordamida amalga oshiradilar. ATP ko'pincha hujayraning "energiya valyutasi" deb ataladi va valyuta kabi bu ko'p qirrali birikma hujayraning har qanday energiya ehtiyojini to'ldirish uchun ishlatilishi mumkin. Qanaqasiga? U qayta zaryadlanuvchi batareyaga o'xshash ishlaydi.

        ATP parchalanganda, odatda uning terminal fosfat guruhini olib tashlash natijasida energiya chiqariladi. Energiya hujayraning ishini bajarish uchun ishlatiladi, odatda chiqarilgan fosfat boshqa molekula bilan bog'lanib, uni faollashtiradi. Masalan, mushaklar qisqarishining mexanik ishida ATP qisqaruvchi mushak oqsillarini harakatlantirish uchun energiya beradi. Natriy-kaliy nasosining hujayra membranalarida faol transport ishini eslang. ATP nasos vazifasini bajaradigan integral oqsilning tuzilishini o'zgartiradi, uning natriy va kaliyga yaqinligini o'zgartiradi. Shunday qilib, hujayra ionlarni elektrokimyoviy gradientlariga qarshi haydab, ish bajaradi.

        ATP tuzilishi va funktsiyasi

        ATP ning markazida riboza molekulasi va bitta fosfat guruhi bilan bog'langan adenin molekulasidan tashkil topgan adenozin monofosfat (AMF) molekulasi joylashgan (7.3-rasm). Bu yadro molekulasiga ikkinchi fosfat guruhining qo'shilishi natijasida adenozin di fosfat (ADP) hosil bo'ladi, uchinchi fosfat guruhining qo'shilishi esa adenozin tri fosfat (ATP) hosil qiladi.

        Molekulaga fosfat guruhining qo'shilishi energiya talab qiladi. Fosfat guruhlari manfiy zaryadlangan, shuning uchun ular ADP va ATPda bo'lgani kabi ketma -ket joylashganda bir -birlarini qaytaradilar. Bu qaytarilish ADP va ATP molekulalarini beqaror qiladi. ATP dan bir yoki ikkita fosfat guruhining ajralib chiqishi, bu defosforilatsiya deb ataladigan jarayon, energiyani chiqaradi.

        ATP dan energiya

        Gidroliz - bu murakkab makromolekulalarni parchalash jarayoni. Gidroliz jarayonida suv bo'linadi yoki parchalanadi va hosil bo'lgan vodorod atomi (H + ) va gidroksil guruhi (OH - ) kattaroq molekulaga qo'shiladi. ATP gidrolizi noorganik fosfat ioni (P) bilan birgalikda ADP hosil qiladi.i) va erkin energiyaning chiqishi. Hayotiy jarayonlarni amalga oshirish uchun ATP doimiy ravishda ADP ga bo'linadi va qayta zaryadlanuvchi batareya kabi, ADP doimiy ravishda uchinchi fosfat guruhining qayta biriktirilishi orqali ATP ga qayta tiklanadi. ATP gidrolizi jarayonida vodorod atomiga va gidroksil guruhiga bo'lingan suv ADP molekulasiga uchinchi fosfat qo'shilganda qayta tiklanadi va ATPni isloh qiladi.

        Shubhasiz, ATPni qayta tiklash uchun tizimga energiya kiritilishi kerak. Bu energiya qayerdan keladi? Er yuzidagi deyarli barcha tirik mavjudotlarda energiya glyukoza almashinuvidan kelib chiqadi. Shunday qilib, ATP glyukoza katabolizmining cheklangan ekzergonik yo'llari va tirik hujayralarni quvvatlaydigan ko'plab endergonik yo'llar o'rtasidagi bevosita bog'liqlikdir.

        Fosforlanish

        Eslatib o'tamiz, ba'zi kimyoviy reaksiyalarda fermentlar fermentda bir-biri bilan reaksiyaga kirishib, oraliq kompleks hosil qiluvchi bir nechta substratlarga bog'lanishi mumkin. Oraliq kompleks - bu vaqtinchalik tuzilma bo'lib, u substratlardan biriga (ATP kabi) va reaktivlarga ATP ishtirokidagi reaktsiyalarda bir -biri bilan osonroq reaksiyaga kirishga imkon beradi, ATP - substratlardan biri, ADP esa mahsulotdir. Endergonik kimyoviy reaktsiya paytida ATP reaksiyada substrat va ferment bilan oraliq kompleks hosil qiladi. Bu oraliq kompleks ATPga o'zining uchinchi fosfat guruhini energiyasi bilan substratga o'tkazish imkonini beradi, bu jarayon fosforillanish deb ataladi. Fosforlanish deganda fosfat qo'shilishi tushuniladi (

        P). Bu quyidagi umumiy reaktsiya bilan ko'rsatilgan:

        Oraliq kompleks parchalanganda, energiya substratni o'zgartirish va uni reaktsiya mahsulotiga aylantirish uchun sarflanadi. ADP molekulasi va erkin fosfat ioni muhitga chiqariladi va hujayra metabolizmi orqali qayta ishlash uchun mavjud.

        Substrat fosforlanishi

        ATP glyukozaning parchalanishi paytida ikkita mexanizm orqali hosil bo'ladi. Katabolik yo'llarda sodir bo'ladigan kimyoviy reaktsiyalar natijasida bir nechta ATP molekulalari hosil bo'ladi (ya'ni ADP dan qayta tiklanadi). Fosfat guruhi yo'lda oraliq reaktivdan chiqariladi va reaksiyaning bo'sh energiyasi uchinchi fosfatni mavjud ADP molekulasiga qo'shish uchun sarflanadi va ATP hosil qiladi (7.4-rasm). Ushbu to'g'ridan-to'g'ri fosforlanish usuli substrat darajasidagi fosforlanish deb ataladi.

        Oksidlovchi fosforillanish

        Glyukoza katabolizmi jarayonida hosil boʻlgan ATPning koʻp qismi eukaryotik hujayra yoki prokaryotik hujayraning plazma membranasi ichidagi mitoxondriyalarda (/7.5-rasm) sodir boʻladigan ancha murakkab jarayon – xemiosmozdan hosil boʻladi. Xemiosmoz, hujayra metabolizmida ATP ishlab chiqarish jarayoni, glyukoza katabolizmi paytida hosil bo'lgan ATPning 90 foizini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi va shuningdek, quyosh nuri energiyasidan foydalanish uchun fotosintezning yorug'lik reaktsiyalarida qo'llaniladigan usuldir. Xemiosmoz jarayoni yordamida ATP ishlab chiqarish oksidlovchi fosforlanish deb ataladi, chunki bu jarayonda kislorod ishtirok etadi.

        AP® KURSLARI UCHUN FAN AMALI ULANISHI

        O'YLAB KO'R

        Nega hujayralar energiyani to'g'ridan-to'g'ri uglevodlar birikmasidan emas, balki ATP dan olishlari metabolik jihatdan samaraliroq ekanligini tushuntiring.


        KIRISH:

        MAQSAD: Tajribaning maqsadi dializ trubkasining glyukoza, kraxmal va yodga o'tkazuvchanligini tekshirish edi.

        Tirik hujayralar o'z muhitidan ozuqa moddalarini olishlari va atrofdagi chiqindilardan xalos bo'lishlari kerak. Hujayra va uning atrofidagi moddalarning bu almashinuvi uning mavjudligi uchun juda muhimdir. Hujayralar oqsillar bilan biriktirilgan fosfolipid ikki qavatidan iborat membranalarga ega.

        Bu hujayra membranasi turli moddalarni ajrata oladi, boshqa moddalarning harakatini sekinlashtiradi yoki to'sqinlik qiladi va boshqalarga osongina o'tishga imkon beradi. Hujayraning bu xususiyati selektiv o'tkazuvchanlik sifatida tanilgan (Ramlingam, 2008).

        Selektiv o'tkazuvchanlik - hujayra membranasining xususiyati bo'lib, u membrananing teshiklari orqali qaysi molekulalarning o'tishini (hujayra ichiga va tashqarisiga harakat qilish) boshqarish imkonini beradi. Selektiv o'tkazuvchan membranalar faqat glyukoza, aminokislotalar kabi kichik molekulalarning osongina o'tishiga imkon beradi va oqsil, kraxmal kabi katta molekulalarning u orqali o'tishiga to'sqinlik qiladi.

        Dializ trubkasi - bu ajratish texnikasi va diffuziya, osmoz va molekulalarning cheklovchi membrana bo'ylab harakatlanishini namoyish qilishda ishlatiladigan yarim o'tkazuvchan membrana trubkasi (Todd, 2012). U eritmada turli molekulyar o'lchamdagi erigan moddalarni ajratib turadi va moddalarning ba'zilari membrananing teshiklaridan osongina o'tishi mumkin, boshqalari esa istisno qilinadi. Dializ trubkasi tsellyuloza tolalaridan iborat. Bu tekis trubkada shakllangan.

        Ushbu tajribada dializ trubasining glyukoza, kraxmal va yodga (kaliy yodid) selektiv o'tkazuvchanligi tekshiriladi. Ushbu tajriba ikkita testdan iborat: kraxmal va shakarni kamaytirish uchun test. Kraxmal bo'lgan eritmaga yod (kaliy yodid) qo'shilsa, eritma ko'k-qora yoki binafsha rangga aylanadi, aks holda u sariq-qahrabo bo'lib qoladi.

        Va Benedikt reagentini qaytaruvchi shakar mavjud bo'lgan eritmaga qo'shilsa va u suv hammomida qizdirilsa, eritma yashil, sariq, to'q sariq, qizil, so'ngra g'isht qizil yoki jigarrang (shakarning yuqori konsentratsiyasi bilan) bo'ladi. Aks holda, eritma ko'k bo'lib qoladi.

        Glyukoza, kraxmal va yod (kaliy yodid) dializ trubkasi teshiklaridan osongina o'tadimi?


        Videoni tomosha qiling: Строение клеточных мембран (Dekabr 2021).