Mnamo 1972, nadharia iliwekwa mbele kwamba utando unaoweza kupenyeza kwa kiasi huizunguka seli na kufanya kazi kadhaa muhimu, na muundo na utendakazi wa membrane za seli ni masuala muhimu kuhusu utendakazi mzuri wa seli zote mwilini.. Nadharia ya seli ilienea katika karne ya 17, pamoja na uvumbuzi wa darubini. Ilijulikana kuwa tishu za mimea na wanyama zinajumuishwa na seli, lakini kutokana na azimio la chini la kifaa, haikuwezekana kuona vikwazo vyovyote karibu na kiini cha wanyama. Katika karne ya 20, asili ya kemikali ya utando ilichunguzwa kwa undani zaidi, iligunduliwa kuwa lipids ndio msingi wake.
Muundo na utendakazi wa membrane za seli
Membrane ya seli huzunguka saitoplazimu ya seli hai, ikitenganisha kihalisi vijenzi vya ndani ya seli kutoka kwa mazingira ya nje. Kuvu, bakteria na mimea pia zina kuta za seli ambazo hutoa ulinzi na kuzuia kupita kwa molekuli kubwa. Utando wa seli pia una jukumu katikauundaji wa cytoskeleton na kushikamana kwa matrix ya ziada ya chembe nyingine muhimu. Hii ni muhimu ili kuwaweka pamoja, kutengeneza tishu na viungo vya mwili. Vipengele vya kimuundo vya membrane ya seli ni pamoja na upenyezaji. Kazi kuu ni ulinzi. Utando una safu ya phospholipid na protini zilizowekwa. Sehemu hii inahusika katika michakato kama vile kushikamana kwa seli, upitishaji wa ioni, na mifumo ya kuashiria na hutumika kama sehemu ya kiambatisho kwa miundo kadhaa ya nje ya seli, ikijumuisha ukuta, glycocalyx, na saitoskeletoni ya ndani. Utando pia hudumisha uwezo wa seli kwa kutenda kama kichujio cha kuchagua. Inaweza kupenyeza kwa urahisi kwa ayoni na molekuli za kikaboni na kudhibiti msogeo wa chembe.
Taratibu za kibayolojia zinazohusisha utando wa seli
1. Usambazaji tulivu: Baadhi ya vitu (molekuli ndogo, ayoni), kama vile kaboni dioksidi (CO2) na oksijeni (O2), vinaweza kuenea kupitia kwa membrane ya plazima. Ganda hufanya kama kizuizi kwa molekuli na ayoni fulani ambazo zinaweza kujilimbikizia kila upande.
2. Chaneli ya Transmembrane na protini ya kisafirishaji: Virutubisho kama vile glukosi au asidi ya amino lazima iingie kwenye seli, na baadhi ya bidhaa za kimetaboliki lazima ziondoke.
3. Endocytosis ni mchakato ambao molekuli huchukuliwa. Uharibifu mdogo (uvamizi) huundwa katika utando wa plasma, ambayo dutu inayosafirishwa humezwa. Inahitajinishati na hivyo ni aina ya usafiri amilifu.
4. Exocytosis: hutokea katika seli mbalimbali ili kuondoa mabaki ambayo hayajameng'enywa ya vitu vinavyoletwa na endocytosis ili kutoa vitu kama vile homoni na vimeng'enya na kusafirisha dutu hiyo kabisa kupitia kizuizi cha seli.
Muundo wa molekuli
Utando wa seli ni utando wa kibayolojia, unaojumuisha hasa phospholipids na kutenganisha yaliyomo ya seli nzima na mazingira ya nje. Mchakato wa malezi hutokea kwa hiari chini ya hali ya kawaida. Ili kuelewa mchakato huu na kuelezea kwa usahihi muundo na kazi za membrane za seli, pamoja na mali, ni muhimu kutathmini asili ya miundo ya phospholipid, ambayo ina sifa ya polarization ya miundo. Wakati phospholipids katika mazingira ya majini ya saitoplazimu hufikia mkusanyiko muhimu, huchanganyika na kuwa miseli, ambayo ni thabiti zaidi katika mazingira ya majini.
Sifa za utando
- Utulivu. Hii ina maana kwamba baada ya kutengenezwa kwa membrane kuna uwezekano wa kuanguka.
- Nguvu. Utando wa lipid unategemewa vya kutosha kuzuia kupita kwa dutu ya polar; vitu vilivyoyeyushwa (iyoni, glukosi, amino asidi) na molekuli kubwa zaidi (protini) haziwezi kupita kwenye mpaka ulioundwa.
- Mhusika Inayobadilika. Hii labda ni mali muhimu zaidi wakati wa kuzingatia muundo wa seli. Utando wa seli unawezakuwa chini ya deformations mbalimbali, inaweza kukunjwa na bent bila kuanguka. Chini ya hali maalum, kama vile kuunganishwa kwa vesicles au budding, inaweza kuvunjwa, lakini kwa muda tu. Katika halijoto ya kawaida, viambajengo vyake vya lipid viko katika mwendo usiobadilika, wa mkanganyiko, na kutengeneza mpaka thabiti wa umajimaji.
Muundo wa Musa wa Kioevu
Kuzungumza kuhusu muundo na kazi za utando wa seli, ni muhimu kutambua kwamba katika mtazamo wa kisasa, utando kama mfano wa mosai ya kioevu ulizingatiwa mwaka wa 1972 na wanasayansi Singer na Nicholson. Nadharia yao inaonyesha sifa tatu kuu za muundo wa membrane. Protini za utando muhimu hutoa kiolezo cha mosai kwa utando, na zina uwezo wa kusonga mbele ndani ya ndege kutokana na hali ya kutofautiana ya shirika la lipid. Protini za Transmembrane pia zinaweza kuhama. Kipengele muhimu cha muundo wa membrane ni asymmetry yake. Muundo wa seli ni nini? Utando wa seli, kiini, protini na kadhalika. Seli ni kitengo cha msingi cha uhai, na viumbe vyote vinajumuisha seli moja au zaidi, kila moja ikiwa na kizuizi cha asili kinachoitenganisha na mazingira yake. Mpaka huu wa nje wa seli pia huitwa utando wa plasma. Inaundwa na aina nne tofauti za molekuli: phospholipids, cholesterol, protini, na wanga. Mfano wa mosaic ya kioevu inaelezea muundo wa membrane ya seli kama ifuatavyo: kubadilika na elastic, sawa na msimamo wa mafuta ya mboga, ili kila kitu.molekuli za kibinafsi huelea kwa urahisi katika njia ya kioevu, na zote zina uwezo wa kusonga kando ndani ya ganda hilo. Mosaic ni kitu ambacho kina maelezo mengi tofauti. Katika utando wa plazima, inawakilishwa na phospholipids, molekuli za kolesteroli, protini na wanga.
Phospholipids
Phospholipids huunda muundo msingi wa membrane ya seli. Molekuli hizi zina ncha mbili tofauti: kichwa na mkia. Mwisho wa kichwa una kundi la phosphate na ni hydrophilic. Hii ina maana kwamba inavutiwa na molekuli za maji. Mkia huo umeundwa na atomi za hidrojeni na kaboni zinazoitwa minyororo ya asidi ya mafuta. Minyororo hii ni hydrophobic, haipendi kuchanganya na molekuli za maji. Utaratibu huu ni sawa na kile kinachotokea unapomwaga mafuta ya mboga ndani ya maji, yaani, haina kufuta ndani yake. Vipengele vya kimuundo vya membrane ya seli vinahusishwa na kinachojulikana kama lipid bilayer, ambayo inajumuisha phospholipids. Vichwa vya phosphate ya hydrophilic daima ziko ambapo kuna maji kwa namna ya maji ya intracellular na extracellular. Mikia ya hydrophobic ya phospholipids kwenye membrane imepangwa kwa njia ambayo inaiweka mbali na maji.
Cholesterol, protini na wanga
Watu wanaposikia neno "cholesterol", kwa kawaida watu hufikiri ni mbaya. Walakini, cholesterol ni sehemu muhimu sana ya utando wa seli. Molekuli zake zinajumuisha pete nne za atomi za hidrojeni na kaboni. Wao ni haidrofobu na hutokea kati ya mikia ya hydrophobic katika bilayer ya lipid. Umuhimu wao upo ndanikudumisha msimamo, wao huimarisha utando, kuzuia crossover. Molekuli za cholesterol pia huzuia mikia ya phospholipid isigusane na kuwa migumu. Hii inahakikisha unyevu na kubadilika. Protini za utando hufanya kazi kama vimeng'enya ili kuharakisha athari za kemikali, hufanya kama vipokezi vya molekuli mahususi, au kusafirisha vitu kwenye membrane ya seli.
Kabohaidreti, au sakharidi, hupatikana tu kwenye upande wa ziada wa seli ya utando wa seli. Kwa pamoja huunda glycocalyx. Inatoa mto na ulinzi kwa membrane ya plasma. Kulingana na muundo na aina ya kabohaidreti katika glycocalyx, mwili unaweza kutambua seli na kubaini iwapo zinapaswa kuwepo au la.
Protini za utando
Muundo wa membrane ya seli ya seli ya mnyama hauwezi kufikiria bila kijenzi muhimu kama vile protini. Pamoja na hili, wanaweza kuwa duni kwa ukubwa kwa sehemu nyingine muhimu - lipids. Kuna protini kuu tatu za utando.
- Muhimu. Wanafunika kabisa safu-mbili, saitoplazimu na mazingira ya nje ya seli. Hufanya kazi ya usafiri na kuashiria.
- Pembeni. Protini huunganishwa kwenye utando kwa vifungo vya umeme au hidrojeni kwenye nyuso zao za cytoplasmic au extracellular. Zinahusika kimsingi kama njia ya kuambatanisha na protini muhimu.
- Transmembrane. Hufanya kazi za enzymatic na za kuashiria, na pia kurekebisha muundo wa msingi wa safu-mbili ya lipid ya utando.
Utendaji wa utando wa kibayolojia
Athari ya haidrofobu, ambayo hudhibiti tabia ya hidrokaboni ndani ya maji, hudhibiti miundo inayoundwa na lipidi za utando na protini za utando. Sifa nyingi za utando hutolewa na wabebaji wa bilayers za lipid, ambazo huunda muundo wa msingi kwa membrane zote za kibaolojia. Protini za utando muhimu zimefichwa kwa sehemu kwenye bilayer ya lipid. Protini za Transmembrane zina mpangilio maalum wa asidi ya amino katika mlolongo wao msingi.
Protini za utando wa pembeni hufanana sana na zile zinazoyeyuka, lakini pia hufungamana na utando. Utando wa seli maalum una kazi maalum za seli. Muundo na kazi za membrane za seli huathirije mwili? Utendaji kazi wa kiumbe kizima hutegemea jinsi utando wa kibayolojia umepangwa. Kutoka kwa organelles za intracellular, mwingiliano wa nje wa seli na mwingiliano wa membrane, miundo muhimu kwa shirika na utendaji wa kazi za kibaolojia huundwa. Vipengele vingi vya kimuundo na kazi ni vya kawaida kwa bakteria, seli za yukariyoti, na virusi vilivyofunikwa. Utando wote wa kibaolojia hujengwa kwenye bilayer ya lipid, ambayo huamua kuwepo kwa idadi ya sifa za kawaida. Protini za membrane zina kazi nyingi mahususi.
- Inadhibiti. Utando wa plasma wa seli hufafanua mipaka ya mwingiliano wa seli na mazingira.
- Usafiri. Utando wa intracellular wa seli umegawanywa katika vitalu kadhaa vya kazi na tofautimuundo wa ndani, ambao kila moja inaauniwa na utendaji unaohitajika wa usafiri pamoja na upenyezaji wa udhibiti.
- Utafsiri wa mawimbi. Muunganisho wa utando hutoa utaratibu wa arifa ya vesicular ya ndani ya seli na kuzuia aina mbalimbali za virusi kuingia kwa uhuru kwenye seli.
Maana na hitimisho
Muundo wa membrane ya seli ya nje huathiri mwili mzima. Ina jukumu muhimu katika kulinda uadilifu kwa kuruhusu tu vitu vilivyochaguliwa kupenya. Pia ni msingi mzuri wa kuimarisha cytoskeleton na ukuta wa seli, ambayo husaidia katika kudumisha sura ya seli. Lipids hufanya takriban 50% ya molekuli ya membrane ya seli nyingi, ingawa hii inatofautiana kulingana na aina ya membrane. Muundo wa membrane ya seli ya nje ya mamalia ni ngumu zaidi, ina phospholipids kuu nne. Sifa muhimu ya chembechembe za lipid ni kwamba zina tabia kama giligili ya pande mbili ambamo molekuli za kibinafsi zinaweza kuzunguka kwa uhuru na kusonga kando. Fluji kama hiyo ni mali muhimu ya utando, ambayo imedhamiriwa kulingana na hali ya joto na muundo wa lipid. Kwa sababu ya muundo wa pete ya hidrokaboni, cholesterol ina jukumu katika kuamua ugiligili wa membrane. Upenyezaji maalum wa membrane za kibaolojia kwa molekuli ndogo huruhusu seli kudhibiti na kudumisha muundo wake wa ndani.
Kwa kuzingatia muundo wa seli (membrane ya seli, kiini, na kadhalika), tunaweza kuhitimisha kuwakwamba mwili ni mfumo unaojidhibiti ambao hauwezi kujidhuru wenyewe bila msaada kutoka nje na daima utatafuta njia za kurejesha, kulinda na kufanya kazi ipasavyo kila seli.
