Biomembranalar, membrana retseptorlari xujayralarga singanlarini o'tkazish yo'llari

biomembranalar, membrana retseptorlari xujayralarga singanlarini o'tkazish yo'llari

Barcha hujayralar va ularning organoidlari membrana bilano‘ralgandir. Ularning umumiy miqdori hujayra massasini 80% gachatashkil qilishi mumkin. Barcha membranalar polyardir, ya’ni tashqi vaichki tomonlari tuzilishida farq bordir

Membrana oqsillariMembrana oqsillarining asosiy qismi fermentlardir. Shuning uchunmembranalarning fermentativ faoliyati qanchalik xilma-xil bo‘lsa,shunga ko‘ra undagi oqsillar miqdori ham shuncha ko‘p bo‘ladi. Miyelintarkibida 20% oqsil bo‘ladi. Fermentativ faoliyati juda yuqori bo‘lganmitoxondriyaning ichki membranasi tarkibida 75% ga qadar oqsilbo‘ladi. Fermentativ faoliyati bo‘lmagan bironta xil membranabo‘lmaydi. Membrana fermentlari esa lipidlar mavjudligidagina faoldir.Har qanday sitoplazmatik membranada adenozintrifosfatni (ATF)parchalovchi adenozintrifosfataza fermenti (ATF-aza) mavjuddir. Uhujayra ichida natriy (Na) konsentratsiyasi ko‘payganda faollashadi yokikaliy (K) konsentratsiyasining hujayra tashqarisida ortganida faollashadi46-rasm. Membrana tarkibi.

Biomembranalar quyidagi funksiyalarni bajaradi:1. Hujayra va hujayra organoidlarini o‘rab turadi va ajratadi.Jumladan, hujayrani tashqi gardish muhitidan plazmatik membranaajratadi va uning mexanik hamda kimyoviy ta’sirlardan himoya qiladi.Shu bilan birga plazmatik membrana hujayra ichi va tashqi muhitio‘rtasida metabolitlar va anorganik ionlar konsentratsiyasining farqinisaqlaydi (45-rasm).2. Hujayra ichiga metabolitlar va ionlar tashilishini boshqaradi vagomeostazni saqlashda muhim vazifani bajaradi.3. Hujayra tashqarisidagi signallarni qabul qilish va hujayra ichigauzatish.4. Fermentativ kataliz. Jumladan, mitoxondrial membranalardajoylashgan nafas zanjiri fermentlarining energiya almashinuvida,endoplazmatik turdagi ferment tizimlar ksenobiotiklarnidetoksikatsiyasida, yog‘lar biosintezida qatnashadi.5. Hujayralararo matriks va boshqa hujayralar bilan bog‘lanish vata’sirlanish, hujayralarning qo‘shilishida va to‘qimalar hosil qilishidaishtirok etadi.6. Hujayra va organellalar shaklini va harakatini ta’minlash,sitoskeletni hosil qilish.Biomembranalar yog‘lar, oqsillar va karbon suvlardan tashkiltopgan. Membrana komponentlari nokovalent bog‘lar bilan bog‘langan,bu esa ularning nisbiy harakatchanligini belgilaydi. Membrananingsuyuq holati ulardagi to‘yinmagan yog‘ kislotalariga bog‘liqdir.Membrana oqsilalari ham harakatchandir. Agar ular membrana ichigachuqur kirmagan bo‘lsa, lipid qavatida suzib yurishadi. Shuning uchunbiomembranalar suyuq-mozaik shaklga egadir (46-rasm).Yog‘lar, oqsillar va karbon suvlar nisbati biomembranalar turigabog‘liq.Masalan: miyelinning ¾ qismi yog‘lardir, mitoxondriyalarning ichkimembranasida esa oqsillar ko‘p, plazmatik membranalar tashqi qavatidaesa karbon suvlar mavjud. Membranalarda lipidlar tarkibi ularninghujayra va to‘qima spetsifikligi bilan bog‘liq. Ularning asosinifosfolipidlar (fosfatidilholin, fosfatidiletanolamin, fosfatidilserin,kardiolipin, sfingomiyelin) hosil qiladi, so‘ng glikolipidlar va xolesterintashkil qiladi. Membrana minor komponentlariga mitoxondrialmembranalardagi ubixinon, tokoferollar kiradi.

Membrana uglevodlari: glikoproteinlar, glikolipidlarBiomembranalarda uglevodlar erkin holda bo‘lmaydi. Ular lipidlarbilan birikkan – glikolipid, yoki oqsillar bilan birikkan – glikoproteidholatida uchraydi. Glikoproteidlarning uglevod qismi hujayraning sirtidajoylashgan bo‘lib glikokaliksni hosil qiladi. Glikokaliks hujayralarningo‘zaro ta’sirini, ularning agregatsiyasini, hujayra ichiga kimyoviyaxborotlarni uzatish kabi muhim vazifalarni bajaradi. Glikolipidlardako‘pincha oligosaxarid zanjiri sfingozinning gidroksil guruhi, galaktozayoki fukoza orqali glikozid bog‘i orqali bog‘langan bo‘ladi. Glikolipidlarmolekulasida bitta oligosaxarid zanjiri bo‘ladi, glikoproteidlarda esabunday zanjirlar bir nechtadir. Ular oqsil molekulasi bilan besh xilmonosaxaridning birontasi orqali birikishi mumkin. Glikoprotoidmolekulasidagi oligosaxaridlarning joylashish tartibi Golji apparatidamavjud bo‘lgan glikoziltransferazalar faoliyati bilan bog‘liq. Membranaglikolipid va glikoproteidlarining mohiyati katta. Ular gormonlar,mediatorlar, viruslar, toksinlar va ko‘pgina fiziologik faol moddalaruchun retseptor vazifasini o‘tab, immunitetda ishtirok etadi. Eritrotsitmembranasidagi glikolipid glikoproteidlari qon guruhini belgilaydi.Hujayra sirtining harakatchanligi ham uning tarkibidagi glikoproteinlarxususiyati bilan bog‘liq.Membranalardagi lipid qo‘shqavatFosfolipidlar bilan glikolipidlar molekulalarining xarakterlixususiyati ularning amfifilligidir. Molekulasining gidrofob uchini yog‘kislotalari va sfingozinning uglevodorodli radikallari tashkil etadi: bumolekula uchi uzunligining 3\4 qismini tashkil etadi. Glikolipidlarmolekulasi gidrofil uchi uglevod qismidan, fosfolipidlarning gidrofiluchi xolin, etanolamin yoki serinni biriktirib olgan fosfat qoldig‘idanhosil bo‘ladi. Tuzilishi va fizik-kimyoviy xususiyatining mana shuxossasi fosfolipidlar bilan glikolipidlarning biologik membranalartuzilishidagi o‘rnini belgilab beradi; membraning asosiy qismini lipidqo‘sh- qavati tashkil etadi.Biomembranalar tuzilishini tasvirlovchi bir necha xil modellartavsiya etilgan: Birinchi model Daniyel va Davson (1931) taklif etgan«buterbrod» modelidir; unga ko‘ra membrana lipid qo‘shqavatidantarkib topgan bo‘lib, lipidlar gidrofob qismi membrana o‘rtasida, oqsilqismlari esa lipid qavatning har ikki tomoniga joylashgan.Ikkinchi model bo‘yicha lipidlarning gidrofob dum qismi va oqsillargilam iplari kabi bir-biri bilan chirmashib ketgan va ularning turg‘unligi
175elektrostatik kuch hisobiga emas, balki gidrofob bog‘lar evazigata’minlanadi. Uchinchi xil model bo‘yicha («mozaik») membranalaroqsil molekulalaridan tarkib topgan bo‘lib, ularning orasidagi bo‘shliqlarlipidlar bilan qoplangan.Membranalarning umumiy xossalariga suyuqlik tabiati,ko‘ndalang asimmetriyasi, moddalarni tanlab o‘tkazishi kiradi. Lipidqo‘shqavati suyuq kristallik tuzilishiga egadir. Lipid molekulalari qavatdoirasida membrana yuzasiga parallel ravishda diffuziyalanish xossasigaega (lateral diffuziya). Oqsil molekulalari ham lipid qavatida gg‘yo suzibyuradi. Membranalarda ko‘ndalang diffuziya cheklangan holda sodirbo‘ladi. Membranalarning ikkinchi umumiy xossasi komponentlariningasimmetrik joylashishidir. Jumladan periferik va integral oqsillar o‘zaroasimmetrik joylashgan. Plazmatik membrananing ichki yuzasida asosanfermentlar joylashgan bo‘lsa, membrana sirtida hujayraning boshqahujayralar bilan aloqasini ta’minlovchi, tashqi signallarni qabul qiluvchioqsillar joylashgan, faqat oqsillar emas balki fosfolipidlar molekulasiham asimmetrik joylashgan. Membranalarning uchinchi muhimxususiyati – moddalarni tanlab o‘tkazishidir.Moddalarning membranalar orqali o‘tkazilishiMembranalar orqali moddalar o‘tishining uchta usuli – oddiydiffuziya, yengillashgan diffuziya va faol transport usullari tafovutqilinadi.47-rasm.Yengillashgan diffuziya
176Oddiy diffuziya. H2O, CO2, O2 tipidagi kichik neytral molekulalar,shuningdek past molekulali gidrofob organik moddalar konsentratsiyasiko‘p tomondan konsenratsiyasi past tomonga o‘tadi. Oddiy diffuziyayo‘li bilan o‘tadi, oddiy diffuziya usuli deb shunga aytiladi.Yengillashgan diffuziyada ham moddalar konsentratsiya gradiyentitufayli, ammo maxsus membrana tashuvchi oqsillari (translokaza,permeaza) yordamida membranalardan o‘tadi. Bu oqsillarning ornigidrofil moddalarni membrananing gidrofob qatlami orqali o‘tkazibberishidan iborat. Bu jarayonning mexanizmi 3-rasmda ko‘rsatilgan.Aktiv transport. Bu jarayonda oddiy va yengillashgan diffuziyadanfarqli ravishda moddalar konsentratsiyasi past tomondankonsentratsiyasi yuqori tomonga ATF energiyasi sarflanishi hisobigatashib o‘tiladi. Masalan: ko‘pgina mineral moddalar hujayralararosuyuqlikdan hujayraga yoki teskari tomonga o‘tishi, aminokislotalarningichak bo‘shlig‘idan ichak hujayralariga o‘tishi, glyukozaning birlamchisiydikdan buyrak kanalchalari hujayralari orqali qonga o‘tishi. Aktivtransportning ikki xili tafovut qilinadi. Moddaning tashilishida energiyamanbai ATF gidrolizida ajralgan energiya bo‘lsa, birlamchi faol transportdeyiladi; o‘z konsentratsiyasi gradiyenti bo‘yicha harakatlanibborayotgan modda yo‘l-yo‘lakay (bir yo‘la) boshqa bir moddaningkonsentratsiya gradiyentiga qarshi tomonga olib o‘tishi – ikkilamchifaol transport deyiladi (48-rasm).Ba’zi mineral ionlarning faol transporti transport ATF-azalar yokiion nasoslari ishtirokida ATF energiyasi hisobiga yuzaga chiqadi. Ionnasoslari olib o‘tilayotganda ionni tanlab turib biriktirib oladi; ATFgidrolizi energiyasi membrananing ikkala tomonidagi ionlarkonsentratsiyasi farqining energiyasiga aylanadi. ATF-azaga 3 ta Na+ionlari birikishi fermentni faollashtiradi va uATFning parchalanishini katalizlaydi. Shu bilan birga fosfat qoldig‘iATF-azaga birikadi. Natijada ferment konformatsiyasi o‘zgaradi: ionkanali membrananing ichki tomonidan yopilib tashqi tomondan ochiladi.Shu bilan birga biriktirish markazlarining Na+ ionlariga yaqinligi 10marta kamayadi; Na+ ionlari fermentni tashlab chiqadi, fermentga esaK+ ionlari birikadi, K+ ionlari fermentni shu tariqa o‘zgartiradiki, fosfatqoldig‘i gidrolitik yo‘l bilan fermentdan ajralib ketadi. Natijadakonformatsiyasi yana o‘zgarib qoladi, ion kanali tashqi tomonidanyopilib, ichki tomondan ochiladi. K+ionlariga yaqinlik kamayib, ularsitozolga ajralib chiqadi. Nasosning to‘la bir siklidagi ishi tufaylihujayralar orasidagi moddaga uchta Na+ioni, teskari tomonga ikkita K+
177ioni o‘tadi. Natriy-kaliy nasosi organizmdagi barcha hujayralarsitoplazmatik membranasida mavjud. Shu nasosning ishi tufayli sitozolbilan hujayralararo suyuqlik o‘rtasida ionlar konsentratsiyalarining farqiyuzaga keladi. Na+, K+ ionlari oddiy diffuziya yo‘li bilan hammembranadan birmuncha o‘ta oladi. Bu konsentratsiyalar farqiningkamayishiga olib keladi. Natriy nasosi nerv impulsini o‘tkazish uchunzarur bo‘lgan ionlar konsentratsiyasi gradiyentini yuzaga keltirishihamda Na+ va K+ ionlaridan tashqari yana boshqa moddalarni hammembrana orqali o‘tkazishda ishtirok etadi (simport, atiport yo‘li bilan).48-rasm. Na, K-ATFaza ta‘sirining molekula mexanizmi.
178Ca-ATF-aza – ko‘pgina hujayralarninig membranalarida Ca+ionlarni ATF energiyasi hisobiga konsentratsiya gradiyenti qarshisigaolib o‘tadigan Ca-ATF-aza mavjud. Sarko‘plazmatik retikulumda Ca-ATF-aza membrananing barcha oqsillarining yarmidan ko‘ra ko‘prog‘initashkil etadi, u muskul tolasi qisqarishi – bo‘shashuvi siklini idora etibturadigan mexanizmining bir qismidir. H+-ATF-azalar, vodorod ionlarinimembrana orqali haydab o‘tkazib beradi. Ayni vaqtda protonlarkonsentratsiyalari farqi (Ph – farqi) ham, elektr potensiallari farqi hamyuzaga keladi. Ular jam bo‘lib proton elektrokimyoviy potensialini hosilqiladi. H+-ATF-aza ishi hisobiga hujayraning ba’zi bo‘limlarida kislotalimuhit yuzaga keladi (masalan: lizosomalarda, buyrak usti bezlari miyaqismida xromofin hujayralarning sekretor granulalarida).Simport va antiport. Moddalar boshqa modda konsentratsiyasigradiyentining energiyasi hisobiga membrana orqali faol ravishda o‘tibturishi mumkin. Bu holda ularning tashuvchisi shu ikkala moddanibiriktirib oladigan maxsus markazlarga ega bo‘ladi. Agar «X» moddakonsentratsiyasi tashqarida ichkaridagidan ko‘ra katta bo‘lsa, bu moddayengillashgan diffuziya yo‘li bilan o‘tib borishi mumkin. Tashuvchidabir yo‘la «X» modda bilan o‘tib boradigan «Y» modda uchun hambiriktirish markazi bo‘ladi («simport»), shu bilan birga «Y» modda o‘zkonsentratsiyasi gradiyentining teskarisiga qarab tashilishi ham mumkin.Moddalarning o‘z konsentratsiyasi gradiyentiga qarshi, boshqa moddaniuning o‘z konsentratsiyasi gradiyenti bo‘ylab qilayotgan harakatigateskari yo‘nalishida o‘tib borishi – antiport ham xuddi shunga o‘xshashtarzda yuzaga keladi.Simport va antiport Na+ ionlari konsentratsiyasi gradiyenti energiyasihisobiga bo‘lib turishi mumkin. Masalan: aminokislotalarning ichakdanva glyukozaning birlamchi siydikdan so‘rilishi shu yo‘l bilan boradi.Demak, bunday hollarda birlamchi energiyasi manbai bo‘lib ATF xizmatqiladi: ATF energiyasi avval transmembrana Na+ konsentratsiyasigradiyenti energiyasiga aylanadi, keyin esa shu gradiyenti energiyasiaminokislotalar yoki glyukozaning so‘rilib o‘tishi uchun sarflanadi(ikklamchi faol transport).Buyrak usti bezlari miya moddasining xromoffin hujayralarida,maxsus sekretor granulalarida adrenalin va noradrenalin gormonlarito‘planib boradi. Granulalar membranasida protonlarni sitozoldangranula ichiga olib o‘tkazadigan N+-ATF-aza bo‘ladi. Uning ta’siridaproton elektrokimyoviy potensialini yuzaga keltiradi. So‘ngraelektrokimyoviy potensial energiyasi hisobiga gormonlar o‘tib oladi:
179granuladan o‘z konsentratsiyasi gradiyenti bo‘yicha chiqib keladiganikkita protonga sitozoldan granula ichiga bitta gormon molekulasi o‘zkonsentratsiyasi gradiyentining qarshisiga o‘tib oladi (antiport).EndotsitozEndotsitoz hujayralarning juda keng tarqalgan funksiyasi bo‘lib, ularmembrana pufakchalari hosil qilish yo‘li bilan hujayraga muhitdanplazmatik membrana qismi bilan birga moddalarni olib o‘tkazishdaniborat. Erigan moddalar ham (erituvchining tomchilari bilan birga),erimaydigan moddalar (zarrachalar) ham hujayralarga ana shu yo‘l bilano‘tadi (49-rasm).49-rasm.Endotsitoz mexanizmi.Erigan moddalarni hujayralarga, o‘tishi pinositoz, erimaydiganmoddalarning o‘tishi fagositoz deb ataladi. Leykotsitlar, makrofaglarkapillyarlar endoteliysining hujayralari shu jihatdan ayniqsa, faolbo‘ladilar, masalan, gepatotsitlar plazmatik membranasida joylashgan
180retseptorlar qon plazmasining talaygina glikoproteoidlarini ushlab oladi.Keyin esa bu oqsillar Endotsitozlanadi. Endotsitoz jarayonida bir nechaxil maxsus oqsillar ishtirok etadi. Bunda ATF energiyasi sarflanadi.Endotsitoz natijasida hujayra o‘zini talaygina plazmatik membranasiniyutadi.Hujayra membranasidagi retseptorlarHujayra tashqi membranasining asosiy vazifasi hujayra ichkimuhitini saqlash, hujayralararo kontaktni ta’minlash. Hujayra sirtiningqurilishi va uning boshqa qo‘shni hujayralarni topib ular bilan kontakti,hujayra faoliyatiga ta’sir etuvchi turli taassurotlarni qabul qilinishi,avvalo, tashqi membrana tarkibiga kiradigan glikoproteidlar bilanbog‘liq. Ular oqsil va D-glyukoza, D-galaktoza, D-mannoza, L-fruktoza,N-atsetil-D-galaktazamin, N-atsetil-D-glyukozamin, L-arabinoza, D-ksiloza, N-atsetil neyramin kislotalardan tarkib topgan. Hujayramembranasiga xos funksiyalarni bajaruvchi glikoproteidlar o‘zarouglevod qismining tarkibi va tuzilishi jihatidan farq qiladi.Membrananing barcha funksiyalari, shuningdek, ABO guruhspetsifikligi, organizmga yot bo‘lgan hujayralarni tanib oluvchi to‘qimaantigenlari, organizmga tushgan turli ksenobiotiklar yoki organizmningo‘ziga mansub turli gormonlar va boshqa birikmalarni ushlab oluvchimaxsus retseptorlar hammasi uglevod kompanentining tarkibi vatuzilishi jihatidan farq qiluvchi maxsus glikoproteinlar guruhigamansubdir. Ularning tarkibiga kiruvchi monosaxarid komponentlarima’lum tartibda joylashgan va bunday qurilish Goldji apparatidagiglikozil-transferaza faoliyati bilan bog‘liq. Shuning uchun glikozil-transferazalar sintezini boshqaruvchi genlarning birontasida sodirbo‘ladigan mutatsiya membrana funksiyasining tug‘ma buzilishi bilanbog‘liq bo‘lgan turli xastaliklar kuzatiladi. Masalan: tungigemoglobinuriya kasalligi biologik membranalar tug‘mapatologiyasining bir ko‘rinishidir. Membrananing orttirilgan kasalliklariham ko‘p va xilma-xil. Hujayra membranasini jarohatlovchi eng kuchliomillardan biri erkin radikallar bo‘lib, ular organizmda ko‘proqionlashtiruvchi yoki ultrafiolet nurlar hamda sun’iy polimerlar ta’siridako‘p hosil bo‘ladi. Erkin radikallar patogen ta’siri ularning atomiqurilishi bilan bog‘liq. Odatda kimyoviy moddalar orbitasida juftelektronlar mavjud, erkin radikallar tashqi orbitasida birgina elektron