TURINYS
Įvadas…………………………………………………………………………………………………………………..2
Membranų sandara…………………………………………………………………………………………………3
Membranų funkcijos………………………………………………………………………………………………5
Medžiagų pernaša per ląstelių membranas………………………………………………………………..6
Skirtingų ląstelės kompartmentų membranų struktūros ir funkcijos ypatumai……………….8
Išvados ………………………………………………………………………………………………………………16
Literatūra…………………………………………………………………………………………………………….18
ĮVADAS
Prieš pradedant nagrinėti ląstelės organoidus, vertėtų žinoti pagrindinius ląstelę apimančius teiginius. Visų pirma, ląstelė – tai visų organizmų sandaros ir vystymosi vienetas ir kartu mažiausias gyvo organizmo vienetas. Pagal sandarą jos yra skirstomos į dvi grupes: prokariotus ir eukariotus.
Visų gyvųjų organizmų išskirtinis bruožas yra specifinė ir, daugeliu atveju, jiems būdinga cheminė sudėtis: baltymai, nukleorūgštys, fermentai, lipidai ir angliavandeniai. Visų šių medžiagų tarpusavio sąveika sukuria gyvybę užtikrinančias struktūras. Susidaro makromolėkulės. Jos nuolat sintetinamos ir skaidomos, t.y. vyksta nuolatinė medžiagų apykaita, kuri yra reguliojama biologinės katalizės būdu. Chemine sudėtimi besiskiriančių biologiškai aktyvių cheminių junginių apykaitos reakcijų greitis gali skirtis. Tačiau ir paprastos molėkulės ir makromolėkulės visada būna vienodos cheminės struktūros, tos pačios prigimties, pasižymi panašiomis cheminėmis ir fizikinėmis savybėmis. Šiuos procesus reguliuoja kiekvienoje gyvoje ląstelėje esantys biologiškai aktyvūs, genetinę informaciją nešantys junginiai.
Šio darbo tiklai yra aptarti biologinių membranų sandarą, svarbiausias jų funkcijas, skirtingų ląstelės kompartmentų membranų struktūros ir funkcijos ypatumus, taip pat biloginių membranų reikšmę priimant signalus, juos perduodant ir realizuojant gautą informaciją.
MEMBRANŲ SANDARA
Tiriant plazmolemos bei organoidų membranų sudėtį, jų sandarą bei funkcijas, buvo nustatyta, kad jų svarbiausieji dariniai yra baltymai ir poliniai lipidai (J.Kagava, 1985).
Membranų lipidai ir jų sandara. Pagrindinė biomembranų struktūrų sudedamoji dalis yra poliniai lipidai. Jie skirstomi į fosfolipidus (jie savo sudėtyje turi fosforo rūgšties liekanas) ir glikolipidus (jie savo sudėtyje turi kai kurių angliavandenių (sacharidų) liekanas). Fosfolipidų yra dvi grupės: glicerofosfolipidai ir sfingofosfolipidai. Glikolipidų taip pat yra dvi grupės: galaktozildiacigliceroliai ir cerebrozidai. Į membranų struktūras, be šių lipidų, įeina jiems artimos cheminės sandaros junginiai – steroidai. Labiausiai paplitusi steroidinė medžiaga yra cholesterinas (tai būtina kiekvienos gyvūnų ląstelės membranų strūktūrinė medžiaga, kuri dažniausiai reguliuoja fosfolipidų išsidėstymą).
Fosfolipidai ir glikolipidai yra nedidelės molėkulinės masės organiniai junginiai – netirpūs vandenyje, tirpstantys organiniuose tirpikliuose. Šiuos lipidus hirolizuoja fermentai fosfolipazės.
Į fosfolipidų sudėtį įeina dvi riebiųjų rūgščių liekanos, glicerolio hidroksilinės grupės, fosforo rūgšties liekana, aminorūgšties serino arba kurio nors alkoholio liekana, nulemianti junginio pavadinimą. Į glikolipidų sudėtį, be glicerolio ir riebiųjų rūgščių, įeina viena ar kelios cukrų – sacharidų liekanos.
Membranų struktūruose tiek fosfolipidai, tiek glikolipidai yra išsidėstę griežta poliška tvarka: hidrofilinė dalis ( polinė „galvutė“) būna visada orientuota į vandens fazę, o hidrofobinė (nepolinės „uodegėlės“) – į baltymų fazę.
Membraninių lipidų struktūrą lemia jų cheminė prigimtis, koncentracija, temperatūrą, aplinkos hidrofiliškumas, audiniuose esančių detergentų koncentracija ir kt.
Membranų baltymai, jų sandara ir funkcijos. Baltymai yra visų gyvųjų ląstelių struktūros pagrindinis organinis junginys. Jie nepaprastai svarbūs funkcijos atžvilgiu, nes pasižymi katalitinėmis savybėmis ir sudaro atskirą fermentų grupę. Tai – polimerinės molėkulės, o jų monomerai – aminorūgštys, kurios, kaip amfoteriniai elektrolitai, turi turi karboksilo ir amino- grupes.
Į biomembranų sudėtį dažniausiai įeina globulinų tipo baltymai, turintys tretinę arba ketvitinę struktūrą.
Pagal išsidėstymą bei funkciją, membraniniai baltymai skisrtomi į dvi grupes: integralinius bei periferinius. Integraliniai baltymai glūdi giliai membranoje tarp fosfolipidų sluoksnių arba juos perskrodžia skersai. Periferiniai baltymai yra adsorbuoti membranų lipidinių sluoksnių paviršiuje ir sujungti su jais tik elektrostatinių jėgų.
Membraniniai baltymai atlieka visą eilę funkcijų: katalitinę, transportinę, mechaninę – cheminę, receptorinę ir informacijos perdavimo, struktūrinę.
MEMBRANŲ FUNKCIJOS
Membranos atlieka daug gyvybiškai svarbių
funkcijų:
• Erdvėskyra. Vientisa plazminė membrana skiria citoplazmą nuo išorinės aplinkos, o vidinės ląstelės membranos sudaro ląstelės vidaus skyrius – kompartmentus.
• Membranos sudaro atrankiai laidžią užtvarą (barjerą), nes pro membraną laisvai gali prasiskverbti tik mažos nepolinės medžiagų molėkulės. Taip plazminė ir ląstelės vidaus membranos lemia ląstelės ir organėlių vidinės terpės savitumą, skirtumą nuo aplinkos.
• Savitosios plazminės ir ląstelės vidaus membranų medžiagų pernašos sistemos valdo vidiniuoseerdvės skyriuose esančių medžiagų mainus su aplinka. Taip ląstelė gauna reikalingų medžiagų ir šalina apykaitos produktus. Aktyvūs pernašos baltymai lemia ląstelių gebėjimą kaupti ar išskirti medžiagas taip pat palaikyti energetiškai svarbius membraninius jonų gradientus, būtinus savitoms funkcijoms atlikti.
• Plazminė ląstlės membrana lemia ląstelės atsaką į įšorinius dirgiklius. Ji yra esminė signalo perdavimo struktūra. Plazminės membranos išoriniame paviršiuje yra saviti baltymai receptoriai, jungiantys tam tikras medžiagas: hormonus, augimo veiksnius, nervinio signalo tarpininkus ir pan. Taip šios medžiagos sukelia atsaką nepatekdamos į citoplazmą. Susijungdami su receptoriais, ligandai aktyvina savituosius plazminės membranos baltymus, kurie signalą perduoda į ląstelės vidų ir sukelia susijusių metabolinių procesų pokyčius (aktyvinimą ir slopinimą).
• Daugialąsčių organizmų ląstelės sąveikauja vienos su kitomis plazminės membranos paviršiais. Todėl ląstelių atpažinimo procesams svarbi unikali plazminės membranos paviršiaus sudėtis.
MEDŽIAGŲ PERNAŠA PER LĄSTELIŲ MEMBRANAS
Viena pagrindinių biomembranų funkcijų yra sudaryti medžiagų laidumo barjerus, ribojančius jų difuziją, kad tam tikros medžiagos negalėtų iš ląstelės išeiti, o kitos – į ją patekti iš aplinkos. Membranų sistemos, gaubiančios daugelį organoidų ar net įeinančios į jų vidų, palaiko savarankišką, kryptingą, tikslų įvairių metabolitinių reakcijų vyksmą.
Iš aplinkos į ląstelę ir jos organoidus patenka specifiniai substratai: vanduo, druskos, neorganinių medžiagų jonai, aminorūgštys, cukrūs, baltymai bei kiti įvairūs mažos bei didelės molėkulinės masės junginiai. Tokiu būdu, membranos vienu metu atlieka dvi, tarsi viena kitai prieštaraujančias funkcijas: apsauginę, t.y. neleidžia patekti į ląstelės vidų svetimoms, kenksmingoms mediagoms (taip pat virusams, toksinams) ir transportinę, kuri užtikrina reikalingų medžiagų patekimą į ląstelę bei metabolizmo produktų išnešimą iš jos.
Galima išskirti keletą biologinės medžiagų pernašos atmainų:
• Ląstelė keičiasi medžiagomis su ją supančia aplinka (būtinų junginių ir jonų patekimas ir nereikalingų medžiagų šalinimas).