Hujayra membranalarida ionlar almashinuvi mexanizmi

HUJAYRANING XIMIYAVIY XARAKTERISTIKASI VA

FIZIK-XIMIYAVIY XOSSALARI
Ximiyaviy analiz orqali hujayra tarkibida atmosfera va yer mobig`ida keng tarqalgan moddalar borligi aniqlangan. Odam tanasining 96% 4 elementdan: uglerod, vodorod, kislorod va azotdan tashkil topgandir. Kaltsiy, fosfor, kaliy va oltingugurt esa odam tanasining 3% ini tashkil qiladi.

Oz miqdorda natriy, xlor, yod, temir, magniy bo`ladi. Mis, marganets, kobalt, rux va boshqa mikroelementlar esa ulardan ham kam bo`ladi.

Hujayraning hayotiy xususiyatlari tarkibidagi oqsilga bog`liq. Modda almashinuvi, hujayra moddalarining yangitdan hosil bo`lib turishi - hujayradagi hayotiy jarayonning asosini tashkil qiladi. Bu: assimilyatsiya yoki oraliq muhitdagi moddalarning sitoplazmaga aylanishi (tabiiy sintez), dissimilyatsiya - sitoplazmadagi moddalarning hujayra ehtiyoji uchun energiya hosil qilib parchalanishi; o`sish - hujayraning ma’lum qismlarining kattalashuvi va yangitdan paydo bo`lishi natijasida sitoplazma massasining oshishi: differentsirovka - yangi funktsional xususiyatlarning hosil bo`lishi bilan hujayra tuzilishining murakkablashishi, harakatlanish hujayraning muhitda siljishi; irsiyat - biologik belgilarning saqlanishi va nasldan naslga o`tishi kabi murakkab jarayonlardan iborat.

Hujayra quyidagi ximiyaviy komponentlardan tuzilgan.

Oqsil. Oqsil tarkibida uglerod, vodorod, kislorod, azot va oz miqdorda oltingugurt va fosfor bo`ladi. Oqsillar aminokislotalardan tashkil topgan. Aminokislotalarda kislotali (kar-boksil) gruppa - COOH va ishqoriy (amin) gruppa NH<sub>2</sub> mavjud. Kislota va ishqoriy gruppalarning bo`lishi aminokislotalarga amfotermik xususiyat beradi. Aminokislotalar polipeptid bog`lar orqali birlashib uzun polipeptid zanjirlarni hosil qiladi. Aminokislotalarning birlashish tartibi har bir hayvon oqsil molekulalarining maxsusligini belgilaydi.

Aminokislotalarning o`zaro polipeptid zanjirlar hosil qilib birlashishi hamda ularning yon zanjirlarining o`zaro reaktsiyaga kirisha olishi oqsil molekulalarining murakkab tuzilishini belgilaydi. Hozirgi vaqtda oqsil molekulasining birlamchi, ikkilamchi, uchlamchi va ko`pincha to`rtlamchi strukturasi farqlanadi. Birlamchi struktura aminokislotalarning oqsil zanjirida ketma-ketligi bilan belgilanadi. Oqsilning ikkilamchi strukturasi alfa-spiral va beta-struktura ko`rinishida bo`lishi mumkin. Birinchisi - globulyar oqsillar uchun, ikkinchisi molekulalari bir-biriga parallel yotuvchi fibrillyar oqsillar uchun xarakterlidir. Oqsilning uchlamchi strukturasi spiral shakldagi polipeptid zanjirning dumaloq bo`lib o`ralishidan hosil bo`ladi. Bu struktura vodorod, gidrofob va ion bog`lar bilan ushlanib turadi. Oqsilning to`rtlamchi strukturasi - uchlamchi strukturalarining yig`indisidan iborat. Bir necha noaktiv uchlamchi strukturalar birlashib bitta funksional aktiv to`rtlamchi struktura hosil qiladi.

Oqsillar faqat aminokislotalardan tashkil topgan bo`lsa, oddiy oqsillar yoki proteinlar deyiladi. Oddiy oqsillarga hayvon hujayrasi yadrolarida uchraydigan p r o t e i n va gistonlar, hujayra sitoplazmasi va qon plazmasidagi albumin va globulinlar, mushak tolasidagi m i o z i n va boshqalar misol bo`la oladi.

Murakkab oqsil yoki proteidlar oqsil va oqsil bo`lmagan modda – prostetik gruppadan tashkil topgan. Prostetik gruppa turiga qarab quyidagi murakkab oqsillar farq qilinadi.

Glyukoproteidlar - karbonsuv birikmasini ushlovchi murakkab oqsillar. Bularga ovqat hazm qilish yo`lidagi shilliq bezlar sekretida uchraydigan mutsin va boshqalar kiradi.

Lipoproteidlar - yog`simon moddalar, lipoidlar bilan birikkan oqsillar. Bu gruppaga kiruvchi fosfolipidlar hayvon hujayralari membranasining asosini tashkil qiladi.

Nukleoproteidlar - prostetik gruppasi nuklein kislotalardan tashkil topgan. Nukleoproteidlar sitoplazmaning doimiy komponenti hisoblanadi. Sitoplazmaning oqsil sintez qilish funktsiyasi nukleoproteidlarga bog`liq. Ikki turdagi nuklein kislotalar mavjud: ribonuklein (RNK) va dezoksiribonuklein (DNK). RNK asosan yadrochada, hujayra sitoplazmasida, ayniqsa, ribosomalarda, DNK esa asosan yadro ichidagi xromatinda (xromosomalarda) uchraydi. DNK hayvon hujayrasi organellalaridan mitoxondriyada ham topilgan.

Xromoproteidlar - murakkab oqsil bo`lib, prostetik gruppasi bo`yovchi moddalardan tashkil topgan. Misol qilib, tarkibida temir ushlovchi gemin gruppasi bo`lgan nafas pigmenti gemoglobinni, teriga rang beruvchi melanin va boshqalarnn olish mumkin.

Fermentlar - oqsil tabiatiga ega bo`lib, hujayradagi ximiyaviy protsesslarni tezlashtiradi. Fermentlar faqat ma’lum reaksiyalarni katalizatsiya qiladi. Quyidagi ferment gruppalarnni ajratnsh mumkin:

- gidrolazalar - molekulalararo bog`larni suvni biriktirish yo`li bilan parchalaydi. Gidrolazalarga peptidaza, fosfotaza, esteraza va boshqalar kiradi;

- transferazalar - atomlarni yoki atom to`plamlarini va radikallarni bir molekuladan ikkinchisiga o`tkazuvchi katalizatorlar;

- oksidoreduktazalar - oksidlanish va qaytarilish reaktsiyalarini tezlashtiruvchi fermentlar. Bularga degidrogenazalar, flavin fermentlar, elektron o`tkazuvchi zanjirdagi fermentlar va boshqalar kiradi;

- izomerazalar - har xil izomer o`zgarishlarda ishtirok etuvchi fermentlar.

- sintetazalar - ATF va boshqa makroergik bog`larning parchalanishi natijasida hosil bo`lgan energiya yordamida kechadigan sintetik reaktsiyalarni katalizatsiya qiladi.

- liazalar - nogidrolitik yo`l bilan substratdan u yoki bu gruppani ajratuvchi fermentlar.

Yog`lar - neytral yog`lar va yog`simon modda - lipoidlardan tashkil topgan. Neytral yog`lar hujayra sitoplazmasida tomchilar shaklida bo`lib, oziq modda rolini o`ynaydi. Lipoidlarga fosfatidlar gruppasiga kiruvchi - letsitin, kefalin va boshqalar misol bo`la oladi. Keng tarqalgan lipoidlar steroidlardir. Xolesterin, vitamin D va E, jinsiy gormonlar, buyrak usti bezi gormonlari va boshqalar biologik aktiv birikmalar sanaladi.

Karbonsuvlar (uglevodlar). Hujayrada bu birikmalar asosan energiya manbai sifatida ishlatiladi. Oddiy va murakkab karbonsuvlar farqlanadi. Oddiy karbonsuvlar monosaxaridlar - riboza, dezoksiriboza. Glyukoza asosiy energiya manbai bo`lib, uning oksidlanishi natijasida hosil bo`lgan energiya hujayradagi sintetik jarayonlarda ishlatiladi. Murakkab karbonsuvlar - polisaxaridlar bir necha monosaxaridlardan hosil bo`ladi. Keng tarqalgan murakkab karbonsuv glikogen deb ataladi. Glikogen sitoplazmada zapas energetik modda hisoblanadi.

Murakkab karbonsuvlar gruppasiga kiruvchi glikozaminoglikanlar biriktiruvchi to`qimaning hujayra oraliq moddasini, organizmdagi bezlar sekretining asosiy qismini tashkil qiladi. Glikozaminoglikanlarga geparin, gialuron kislota va xondriotin sulfat kislota kiradi.

Suv va noorganik tuzlar. Hujayraning hayot kechirishi uchun suv va unda erigan tuzlar va boshtsalarning bo`lishi shart. Suv va tuzlar sitoplazmaning fizik-ximiyaviy xususiiyatlarini, ya’ni osmotik bosimni va ionli muhitning muqarrarligi va boshqalarni belgilaydi. Suv molekulasi dipol tuzilishga ega bo`lib, boshqa molekulalar bilan tezda birikmalar hosil qiladi. Bu birikmalar hosil qilgan muhitda esa, sitoplazma va yadroda bo`ladigan hamma murakkab ximiyaviy reaksiyalar kechadi.

Hujayrada suvning miqdori kishi ulg`ayishi bilan kamayadi. Bu esa modda almashinuvining o`zgarishiga sabab bo`ladi. Yadro va sitoplazmada bo`lgan moddalarning ko`p qismi suvda eriydi. Suv oksidlanish va gidroliz kabi muhim jarayonlarda ishtirok etadi.

Hujayraning fizik-ximiyaviy xossalari. Hujayra kolloid sistema bo`lib, suv va unda muallaq suzib yuruvchi 1 dan 150 nm kattalikdagi moddalardan (dispers faza) tashkil topgan.

Kolloid moddalar doimiy harakat qilib turadi. Ular bir xildagi elektrik zaryad tutganligi uchun cho`kmaga tushmaydi. Ammo fiksatorlar ta’sirida ular o`zaro yopishib cho`kma hosil qiladi. Bu jarayon koagulyatsiya deyilib, ko`pincha orqaga qaytmaydi.

Gidrofil kolloidlarda kolloid modda atrofida suv qavat 'bo`lib, uni erituvchi moddaning solvat qobig`i deb nomlanadi (tayoqchasimon jismlar uch qismlari atrofida solvat qobiq yo`q). Elektrik zaryad yo`qolganda mayda kolloid (zol) qismlar o`zaro birlashib to`rsimon tuzilmani hosil qiladi. Zol holatidan gel holatiga o`tishni jelatina moddasining qotishi misolida ko`rishimiz mumkin. Tirik hujayrada kolloid sistema doimo zoldan gelga va geldan zolga o`tib turadi. Sun’iy yo`l bilan bu holatni hujayraga turln xilda ta’sir qilish davomida (mexanik, ximik) kuzatish mumkin. Agar amyoba orqali elektr toki o`tkazilganda uning sitoplazmasi yopishqoqlashsa, Broun, harakati keskin sekinlashadi. Elektr toki o`tkazish to`xtatilganda esa sitoplazma yana o`z holiga qaytadi. Shunday qilib, hujayra murakkab ximiyaviy tuzilishga, fizik-ximiyaviy xususiyatlarga ega. Hujayra tarkibidagi moddalar doimiy harakatda bo`lib, bu harakat uning modda almashinuvi bilan belgilanadi.
SITOPLAZMA

Hujayra tashqi muhitdan sitoplazmatik parda (hujayra qobig`i) bilan ajralib turadi. Yadrodan tashqari hujayra ichidagi tuzilmalarning hammasi sitoplazma deb nomlanadi. Eukariotik hujayralar sitoplazmasining tuzilishi va tarkibi turlicha bo`lib, gialoplazma, hujayra organellalari va kiritmalardan tuzilgan.

Sitoplazmaning gialoplazma, organellalar va kiritmalar kabi tarkibiy qismlarga bo`linishi shartli bo`lib, ularning hammasi bir-biri bilan bog`liq kelishib ishlaydigan tuzilmalar yig`indisidir.
BIOLOGIK MEMBRANALAR VA HUJAYRA QOBIG’I
BIOLOGIK MEMBRANALAR

Bu membranalar murakkab va o`ta spetsifik tuzilmalar bo`lib, hujayraning hayotiy jarayonini belgilab turadi. Membranalar hujayraga moddalarning kirishi va chiqishini, membranalar bilan bog`liq bo`lgan bioximik jarayonlarni va membranalarda joylashgan fermentlar orqali hujayrada moddalar almashinuvi (metabolizm)ni boshqarib turadi. Membranalar chegaralash funksiyasini bajaradi. Turli modda molekulalari (masalan, oqsillar) spetsifik xususiyatlarga faqatgina ma’lum tartibda joylashishi va o`zaro munosabati natijasida ega bo`ladi. Moddalarning bunday munosabati biologik membranalarda kuzatiladi.

Ma’lumki, hozirgi vaqtda hujayraviy tuzilishning ikki turi ajratiladi: prokariot va eukariotlar. Prokariot hujayralar yadro qobig`i bo`lmagan va DNK sitoplazmada erkin yotuvchi hujayralardir. Prokariot hujayralarga ba’zi bakteriyalar va suv o`tlari kiradi. Asosiy ko`pchilik tirik organizm hujayralari eukariot hujayralar bo`lib, ularda yadro shakllangandir, bu hujayralarda murakkab tuzilgan yadro qobigp xro mosomalarni sitoplazmadan ajratib turadi. Eukariot hujayralar membrana tuzilmalariga boy bo`lib, bu membranalar turli funktsiyalarni bajaradi. Hujayraning tashqi qavatni hosil qiluvchi plazmatik membrana hujayrani tashqi muhit bilan aloqasini belgilaydi. Hujayra ichidagi membranalar (sitomembranalar) ATF sintezlovchi mitoxondriyani, ma’lum moddalarni parchalovchi lizosomalarni, oqsil, yog`, karbonsuv va hujayra uchun kerakli ximiyaviy moddalarni sintezlovchi endoplazmatik to`rni, plastinkasimon kompleksni, yadro qobig`ini va boshqa tuzilmalarni hosil qiladi.

Biologik membranalar hujayra qobig`i, hujayraning membranali organellalarini va yadro qobig`ini hosil qilib, qalinligi 6-10 nm bo`lgan lipoproteid tuzilmadir. Biologik membranalarning taxminan 40% lipiddan, 60% oqsillardan tashkil topgan. Lipidlar turlicha bo`lib, ularning ichida fosfolipidlar (glitserofosfatlar), sfingomiyelin alohida o`rin tutadi.

Lipid molekulalari ikki qavat bir-biriga parallel joylashib, ularning gidrofil (polyar) qismlari tashqariga, gidrofob (nopolyar) qismlari esa bir-biriga qarab yotadi.

Biologik membranalarda oqsillar lipid molekulalari orasida joylashgan. Obrazli qilib aytganda «oqsil molekulalari lipid ko`llarida suzib yuradi» (5-rasm).

Biologik membranalar oqsil, lipiddan tashqari, uglevod, noorganik ionlar va suv tutadi. Membrana tarkibiga kiruvchi oqsillar struktur retseptor va globulyar oqsillardir. Globulyar oqsillar fermentlarni hosil qilib, moddalarning membrana orqali transportida muhim ahamiyatga ega.

Biologik membranalarning metabolik funksiyasi ularda joylashgan fermentlar bilan bog`liq. Biologik membranalar o`ziga xos baryerlardir, chunki ular hujayrani tashqi muhitdan, hujayra organellalarini sitoplazmatik matriksdan ajratib turadi. Ular ma’lum qattiqlikka ega bo`lsa ham, shu bilan birga elastikdir.

Biologik membranalar orqali hujayra organellalarining metabolizm bilan bog`liq bo`lgan moddalari o`tadi. Agar bu moddalar kontsentratsiyasi past bo`lgan tomonga yo`nalsa va bu transport energiyaning ishtirokisiz bo`lsa, bunday transport passiv transport (diffuziya) deyiladi. Moddalarning bunday transporti shu moddaning ximiyaviy gradiyentiga bog`liq.

Diffuziya yo`li bilan transport maxsus o`tkazuvchan moddalar bilan ham bog`liq bo`lishi mumkin. Bu moddalar oqsil tabiatiga ega bo`lib, membrana orqali o`tuvchi moddaga (substratga) nisbatan spetsifikdir. Bu moddalar substrat bilan komplekslar hosil qilib, moddalarni tezrok, membrana orqali o`tishini ta’minlaydi.

Aktiv transport oqsil tabiatiga ega bo`lgan yetkazuvchi moddalar bilan bog`liq bo`lib, unda albatta energiya sarf bo`ladi. Aktiv transportda molekula kontsentratsiya gradiyentiga qarshi harakat qiladi. Aktiv transport membranalar bilan o`ralgan turli strukturalarda malum moddalarning yetarli miqdorda to`planishini ta’minlaydi. Aktiv transport hujayra membranalarida hosil bo`luvchi elektrik potentsiallar asosida yotadi.
HUJAYRA QOBIG’I

(plazmolemma, sitolemma)
Hujayrani tashqi tarafdan o`rab turuvchi sitoplazma qobig`i biologik membrananing o`zidan iborat bo`lishi mumkin. Lekin, ko`pincha, hujayra murakkab tuzilgan 3 zonadan: tashqi, o`rta za ichki zonalardan tashkil topgan hujayra (sitoplazma) qobig`i bilan o`ralgan (6-rasm).

Sitoplazma qobig`ining t a s h q i z o n a c i glikokaliks deb nomlanib oqsil va karbonsuvlardan hosil bo`lgan. U elektron mikroskop ostida uzluksiz struktura holida ko`rinadi. Glikokaliks tashqi qavat bo`lgani uchun hujayraning tashqi muhit bilan aloqasida muhim rol o`ynaydi. Glikokaliks zonasining ximiyaviy tarkibi turli hujayralarda farqlanadi. Ba’zi bir hujayralarda glikokaliks moddalarni parchalovchi fermentlarga boybo`lsa, boshqa xujayralardagi glikokaliksni hosil qiluvchi glikoproteidlar immunologik xususiyatga ega. Bu esa shu zonaning immunologik jarayonlarda muhim o`rin tutishini belgilaydi. Ichak epitelial hujayrasining (enterotsit) mikrovorsinkalari ustidagi glikokaliks moddalar parchalanishida, so`rilishida muhim rol o`ynaydi. U hujayra mikrovorsinkalarini apikal qismining mustahkamligini belgilab, ximiyaviy moddalar va ba’zi bir mikroblar ta’siridan enterotsit hujayralarini saqlaydi.