Режа Мембрананинг структурал мозаикаси. Мембрана компонентлари-нинг функциялари

Ҳозирги вақтда қўзғалувчан тўқималарда содир бўладиган электр ҳодисаларини ўрганиш учун микроэлектродлардан фойдаланилади. Микроэлектрод ток ўтказувчи эритмага тўлдирил-гани учун жуда ингичка (0,5 мкм) шиша пипетка бўлиб, якка нерв ҳужайраси ёки якка нерв ва мускул толалари ичига киритилиши мумкин. Бу объектларда мавжуд бўлган ёки таъсирланганда юзага чиқадиган электр потенциаллар электр кучайтиргичлар ёрдамида кўп марта кучайтирилиб, осцеллографларда кузатилади ва ёзиб олинади.
Тинчлик ҳолатида ҳужайранинг ташқи юзаси билан цитоплазма ўртасида 60-90 милливольт (мв) чамасида потенциаллар фарқи бор. Бу мембрананинг тинчлик потенциали (МТП) дейилади.
Ҳужайра мембранасининг қутбланиш сабаблари аниқланган. Буни тушуниш учун мембрана тузилишини, баъзи бир хоссаларини ва ҳужайра ичидаги ҳамда ташқарисидаги суюқликларнинг ион таркибини билиш керак.
Электрон микроскоп ёрдамида олинган маълумотларга кўра, ҳужайра мембранаси жуда юпқа, бироқ етарли даражада мустаҳкам парда. Қалинлиги 5-10нм, липидлар, оқсиллар, мукополисахаридлардан тузилган. Мембрана пардасининг икки қавати липид молекулалари, ўртадаги бир қаватини оқсил молекулалари ташкил қилади. Липид қаватнинг ташқи юзасида жойлашган мукополисахаридлар рецепторлар (муайян моддаларни «таниб», улар билан бирикишга ихтисослашган молекулалар) ролини бажаради. Тўхтовсиз янгиланиш жараёнида мембраналарининг баъзи бир хоссалари ўзгариши мумкин.
Ҳужайра мембранаси анча юқори электр қаршиликка ва сиғимга эга. Унинг электр қаршилиги ион каналларининг очиқ ёки ёпиқлигига боғлиқ.
Ёғда эрувчи моддалар мембраналарнинг липид асосида эриб, ундан осонлик билан ўтади. Сув ва сувда эрувчи диаметри кичик ионлар мембранадаги каналлардан ҳар икки томонга ўта олади. Сувда эрувчи йирик моддалар, масалан, органик кислоталарнинг анионлари мембраналардан ўта олмайди. Уларнинг ҳужайрадан чиқиши ёки ичига кириши учун махсус механизмлар ишга тушиши зарур.
Тинчлик потенциалини тушунтириш учун турли назариялар таклиф этилган. Бу муаммо хақида биринчи тасаввурларни рус олими В.Ю. Чаговец яратди. У 1896 йилда талабалик вақтидаёқ биоэлектрик жараёнларнинг ион табиати хақида фикрини баён қилди ва шу потенциалларнинг келиб чиқишини изоҳлашга уриниб кўрди. Кейинчалик 1902 йилда О.Ю. Бернштейн мембрана ион назариясини олдинга сурди, бу назарияни 1952 йилда А. Ходжкин ва А. Хексли тажрибада асослаб берди. Мембрана ион назариясига биноан, биоэлектрик потенциаллар ҳужайранинг ичида ва сиртида K, Na, Cl, ионлар концентрациясининг ҳар хиллигидан ва ташқи мембрана бу ионларни турлича ўтказганлигидан келиб чиқади, деб исботлашди.
Қўзғалувчан тўқималар фаолияти учун уларнинг мембраналарида Na, K, Cl^-, Ca² ионларни ўтказувчи махсус каналлар бўлиши катта аҳамиятга эга. Улар танлаб ўтказувчи (селектив), ўзига хос (специфик) ва ўзига хос бўлмаган (носпецифик) каналларга бўлинади. Танлаб ўтказувчи каналдан шу ионлардан фақат биттаси ўтиши мумкин, ҳар қайси ионннинг ўз канали бор. Бу каналлар очилиб-ёпиладиган дарвоза механизмига эга. Тинч ҳолатда мембранадаги натрий каналларнинг ҳаммаси ёпиқ, калий каналларнинг аксарияти очиқ бўлади.
Носпецифик каналлар доим очиқ турар, уларнинг ҳар биридан K^, Ca²K, Cl^- , ионлари икки тарафлама ўтиши мумкин.
Ҳужайра ичидаги ва ташқарисидаги суюқликларда ионлар миқдоридаги фарқ мембрана тинчлик потенциали ҳосил бўлишининг асосий сабаби бўлади. Бу суюқликларда энг кўп фарқ бўлган катион калий катионидир. ҳужайра ичидаги 100.000 К ^ катионига тўқима суюқлигида ҳаммаси бўлиб 200 калий катиони тўғри келади. Демак, цитоплазма суюқлигида калий миқдори ташқаридаги суюқликлардан 50 марта кўп. Натрий миқдоридаги фарқ бунинг акси: ҳужайра ичидаги 10.000 Na^ га ташқаридаги суюқликда 108000 Na^ тўғри келади. Демак, ҳужайралараро суюқликда натрий катионлари сони ҳужайра ичидагидан 11 марта кўп.
Хлор анионининг мембрананинг икки тарафига тақсимланиши ҳам К^ тақсимланишнинг аксидир. Cl^- ҳужайра ичидаги миқдори ташқаридагидан 20-100 марта кам. ҳар хил ионларнинг ҳужайра ичи ва ташқи суюқликларида тенг тақсимланмаганлиги мембрана тинчлик потенциали мавжудлигининг ва сақланишининг асосий сабабидир. Мембрана калий каналларининг кўп қисми одатда очиқ. Улар орқали К^ маълум миқдорда ўзи кўп бўлган ҳужайра ичидаги суюқликдан диффузияланиб ташқарига чиқади. Мембрананинг ташқи юзасида мусбат зараядлар миқдори ортади. Тинчлик потенциалининг ҳосил бўлишининг асосан калий катионига боғлиқ бўлиши кальмарнинг гигант аксонида ўтказган тажрибалар яққол кўрсатган. 1962 йилда Ходжкин ва унинг ҳамкасблари кальмар деган молюсканинг жуда йўғон, диаметри тахминан 1 мм келадиган аксондаги протоплазмани сиқиб чиқариб, ўрнига таркиби ҳар хил бўлган эритмаларни киритади. Потенциаллар эса оддий ингичка сим электродлар ёрдамида қайд қилинади. Агар гигант аксоннинг протоплазмаси ўрнига миқдори протоплазмадагича калийга эга бўлган эритма киритилса, одатдаги тинчлик потенциали борлиги кузатилади. Аксонни калийсиз эритма билан тўлдирилса, потенциал йўқолади.
Калий ионларидан ташқари мембрана тинчлик потенциали миқдорига Na^ ва Cl^- ионларининг диффузия йўли билан ҳужайра ичига ўтиши ҳам таъсир қилади. Na^ камайтирилса, Cl^-(хлор) уни кўпайтиради. Мембрана потенциалининг аҳамияти катта. У мембрана атрофида сезиларли тарангликка эга бўлган электр майдон ҳосил қилади. Мембрана потенциали ҳужайра мембранаси орқали моддалар алмашинувига таъсир қилади.