Эсийн мембраны бүтэц /молекул биологи/

Бүлэг 8 Эсийн мембраны бүтэц,үйл ажиллагаа

Эсийн мембран  нь ойролцоогоор 5нм зузаан, 2 давхар липидийн молекүлаас тогтдог энгийн бүтэц юм. Эсийн мембран нь эсийн доторх агуулагдахууныг гадаад орчноос хамгаалахаас гадна орчноос тусгаарлах,эсийн амьдрах ,өсөх,үржихэд чухал шаардлагатай тэжээлийн бодисыг дотогш нэвтрүүлэх болон бодисын солилцооны бүтээгдэхүүнийг гадагш ялгаруулах мембраны тээврийн үүрэгтэй .эсийн энэхүү солилцоо нь сонгон нэвтрүүлэх суваг уураг болон шахуурга уургийн тусламжтай явагдана.

      Энгийн бүтэцтэй бактер нь зөвхөн нэг мембрантай байдаг бол эүкариот эсүүд нь эндөплазмын тор ,гольджийн аппарат,митохондр,лизосом зэрэг эсийн дотоод байгууламжийг агуулна.

    Эсийн мембран нь тухайн эсийн байрлал ,хэлбэрээс үл хамааран  липид нүүрс ус ба уургийн молекүлаас тогтсон ерөнхий бүтэцтэй байна.

                 Мембраны липид

Липид нь усанд уусдаггүй ,органик уусгагчид сайн уусдаг. Эсийн мембраны липидын молекүл нь цэнэг бүхий толгой ба цэнэггүй сүүл гэсэн 2 хэсгээс тогтоно.

 Толгой хэсэг нь гидрофиль,харин сүүл хэсэг нь 1-2 хэсэгтэй,гидрофоб шинж чанартай байна. Эсийн мембранд тохиолдох липидийн молекүл нь фосфолипид бөгөөд гидрофиль толгой хэсэг нь холин ,фосфат ба глицеролоос тогтоно.

 Гидрофиль гидрофоб шинж чанар 2ланг нь агуулсан молекүлыг АМФИПАТ/ХОЁРДМОЛ/молекүл гэнэ. Үүнд:стерол ,холестерол эрэг хамаарна..

Цэнэг бүхий толгойн хэсэг нь эсийн гадна ба дотоод орчны эерэг сөрөг молекүлтай харилцан үйлчлэлцэж устөрөгчийн холбоог үүсгэнэ. Харин гидрофоб сүүл хэсгийн бүх атомууд нь цэнэггүй учраас усны молекүлтай холбоо үүсгэх боломжгүй байдаг.

Липидийн хос давхарга дээр ямар нэгэн гэмтэл гарсан тохиолдолд  усны молекүл нэвтрэхээс хамгаалан хос двхаргын молекүлүүд аяндаа дахин эрэмбэлэгдэн шинэ бүтцийг үүсгэдэг.

              Липидийн хос давхарга нь 2 хэмжээст шингэн юм

Эсийн гадна болон доторх шингэн нь эсийн мембраны липидийн молекүлыг тогтоон  барих гол нөхцөл бүрдүүлнэ.

              Липидийн хос давхарга нь урсамтгай чанартай.

 Эсийн биологийн мембран нь урсамтгай шинж чанартай бидаг бөгөөд энэ нь липидийн молекүлын шилжилт хөдөлгөөн болон эсийн мембранаар тэжээлийн бодисууд нэвчих,эсийн мембран дээр төрөл бүрийн урвал явагдах нөхцөл бүрдүүлж өгдөг. Мембраныы урсамтгай чанар нь липидийн хос давхаргын бүтэц,найрлагаас хамаарна.  Фосфолипидийн сүүл хэсэг нь ханаагүй өөхний хүчлээс тогтсон бол өөхний хүчлүүд хоорондоо нягт холбогдож чадахгүй бөгөөд урсамтгай чанар нь нэмэгдэнэ.мембраныг бүрдүүлэгч фосфолипидүүд нь дунджаар 14-24 нүүрс устөрөгчийн атомаас тогтох ба ихэвчлэн 18-20 нүүрс устөрөгчийн атом байдаг.

          

          Биологийн мембраны липидийн бүтэц

Эсийн мембраны хос давхарга нь АСИММЕТРИ шинжтэй ,энэ нь эсийн дотор,гадна мембранд агуулагдах фосфолипид болон гликолипидийн тоо төрөл зэргээс хамаарна.

        Хүний цусны улаан эсийн мембраны хос давхаргын гадна тал фосфатилхолинсфингомиелин байдаг бол дотор давхарга нь фосфатилсерин,фосфатилэтаноламин зэрэг амин бүлэг бүхий бүтэцтэй байна .

    Олигосахарид агуулсан липидийг гликолипид гэнэ .Гликолипидийн молекул нь эсийн мембраны зөвхөн гадна давхаргад байрлана . Гликолипидийн молекүлын сахарын бүлэг нь Гольджийн аппаратад бий болно . Мөн фосфотилинозитол эсийн мембраны дотор давхаргад бага хэмжээтэй агуулагдах ба эсийн гаднаас эсийн дотогш мэдээлэл дамжуулахад гол үүрэг гүйцэтгэнэ .

               Мембраны уураг

         Мембраны уургууд нь липидийн хос давхаргаар тэжээлийн бодис ,бодисын солилцооны бүтээгдэхүүн ,ионыг тээвэрлэхэс гадна бэхэлгээ холбоос төрөл бүрийн мэдээллийг хүлээн авах ,дамжуулах болон эс дээр явагдах өвөрмөц үүрэг гүйцэтгэнэ.   

         Уургийн молекүл эсийн мембраны липидийн хос давхарга  нь :

1.       Трансмембран уураг : Ихэнх уургийн молекүлүүд липидийн хос давхаргыг нэвт ,хөндлөн огтолсон хэлбэрээр байрлана. Эдгээр уураг нь гидрофоб ,гидрофиль хэсгээс тогтдог ба гидрофоб хэсэг нь хос давхаргын гидрофоб буюу липидийн сүүл хэсэгт байрлана.

2.         Мембраны дотор давхаргтын уураг: ЗАрим уургууд эсийн цитоплазмд байрлах ба липидийн хос давхаргын дотор мембраны дээр амфират шинж бүхий хэлбэрийн мушгиа үүссэн байна.

3.       Липидтэй холбогдсон уураг: Цөөн тооны уургууд липидийн тосны хүчилтэй ковалент холбоо үүсгэн мембраны хос давхаргын аль нэг гадаргуу дээр байрлана.

4.          Уургийн молекүлтай холбогдсон уураг: энэ төрлийн уургууд нь трансмембраны уургийн молекүлын өвөрмөц хэсгүүдтэй ковалентийн биш холбоо үүсгэн холбогдоно .

                Трансмембран уураг нь ихэвчлэн нэг мушгиа үүсгэн мембраныг  нэвтэлдэг бөгөөд эдгээр нь рецепторын үүрэг гүйцэтгэнэ. Бусад трансмембран уургууд нь хэд хэдээрээ комплекс болон мембраныг нэвтрэн тусгай нүх үүсгэдэг ба усны молекүлыг сонгомлоор нэвтэлнэ.

 Зарим трансмембран уураг нь липидийн хос давхаргыг задгай төгсгөлтэй ,цилиндр хэлбэртэй хэвтэлдэг бөгөөд торх гэнэ.

Эсийн мембраны зарим уургууд ;

   Уургийн бүтцийг кристаллографийн аргыг ашиглан судалдаг.

   Бактерийн фотосинтезийн урвалын төв уураг нь 4 өөр төрлийн уургаас тогтсон том бүрдэл уураг юм. Үүний 3 нь трансмембраны уураг бөгөөд М болон L  уураг нь хос давхаргыг нэвт шигдэн байрласан мушгианаас тогтдог бол Н уураг нь мембраны дотор талд байрлана.  4дэх /цитохром/ уураг нь мембраны гадна давхаргын трансмембраны уурагтай холбоф=гдож байрлана.

        Мембраны уураг ялгах арга :

Эхний алхам нь : гидрофоб нэгдлүүдийг задлан липидийн хос давхаргыг уусгана. Үүнийг ангижруулагч гэх ба жижиг хэмжээтэй ,амфират/хоёрдмол/гидрофоб,гидрофиль хэсэг бүхий липид маягийн молекүл юм. Ихэвчлэн Х-100, SDS зэрэг ангижруулагчдыг түгээмэл хэрэглэнэ.

Ангижруулагч нь зөвхөн нэг гидрофоб сүүлтэй байдгаараа мембраны фосфолипидээс ялгагдана. Нэг сүүлтэй учраас амархан нугарч,конус хэлбэрийн мицелл үүсгэнэ. Ангижруулагчийн молекүл нь гидрофоб төгсгөлөөрөө трансмембран уургийн өвөрмөц холбох хэсгийн гидрофоб хэсэгтэй холбогдон фосфолипидээс уургийн молекүл тусгаарлагдана. Учир нь ангижруулагчийн молекүлын нөгөө үзүүр гидрофил шинж чанартай тул уургийг усанд уусган уураг-ангижруулагчийн комплекс үүсгэнэ.

        Эсийн бүрхүүл

Эсийн мембран нь маш нимгэн,хэврэг бөгөөд ойролцоогоор 10000 мембраныг давхарлаж байж нэг хуудас цаасны зузаантай тэнцэнэ. Трансмембраны болон бусад мембрантай холбогдох уургуудын тусламжтайгаар эсийн мембран бат бөх байна. Ялангуяа эсийн мембраны дотор гадаргуу дээр байрлах утаслаг гадаргуу дээр байрлах утаслаг уургуудын тусламжтайгаар эсийн хэлбэр болон механик даралтын тэсвэрлэх шинж чанар тодорхойлогдоно. Үүнийг кортекс/бүрхүүл/гэнэ.

       Эс болон эсийн мембраны хэлбэрийг барьж байдаг гол бүрдүүлэгч уураг нь спектрин бөгөөд спектрины молекүл нь

Спектрины сүлжилдсэн уургууд нь өвөрмөц трансмембран уурагтай эсийн дотоод уургаар дамжин холбогддог.

         Мембраны уургийн шилжилт хөдөлгөөн

Эсийн мембран нь 2 хэмжээст шингэн орчин учраас мембран дахь уургууд нь липидтэй нэгэн адил тухайн давхаргадаа чөлөөтэй байралаа сольж ,хажуугийн нэвчилт хийж байдаг.