Активті және пассивті тасымалдардың ұқсастығы мен айырмашылығы. Жасуша мембранасы арқылы тасымалдану. Белсенді тасымалдану кезіндегі энергияның жұмсалуы. Биология, 10 сынып, дидактикалық материал.

Биологиялық мембрана – клетканы қоршаған ортадан бөліп тұрады және клетканың ішкі аймақтарын (бөліктерге) компартменттерге бөледі. Компартменттерде химиялық реакциялар және метаболизм процестері жүреді. Клеткада, кейбір химиялық процестер тек қана мембраналарда жүреді.

Мембрана құрылысының бірнеше модельдері бар. Қазіргі кезде Сингера және Николсонның «сұйық - мозайкалы» моделі қолданылуда. Бұл ғалымдардың айтуынша мембранадағы липид молекуласы биқабат түзеді. Түзілген липидті биқабатта белок молекуласы жүзіп жүреді. Белок молекуласының әр түрлі деңгейде енуі нәтижесінде, ерекще мозайка түзіледі, сондықтан модельдің аталуы осыған байланысты

Биологиялық мембрананың келесі қағидалары белгілі:

Клетка мембранасының қалыңдығы 5 – 10 нм.

2. Мембрана – бұл липопротеинді құрылым, липидтердің және белоктардың сыртқы жағына көмірсу компоненттері бекінеді.

3. Липидтер спонтанды биқабат түзеді және олардың полярлы басы мен полярсыз құйрықтары болады.

4. Мембраналық белоктар әртүрлі қызметтерді атқарады.

5. Көмірсу компоненттері, мембрана үстінде комплекс түзеді, олар гликокаликс деп аталады және сезіну механизміне қатысады

Диффузия – бұл заттардың мөлшері көп жағынан аз жағына қарай, яғни мөлшерлік айырмашылығына сәйкес өтуі. Мембрана арқылы оттек және көмірқышқыл газы осы тәсілмен өтеді. Иондар, глюкоза мен амин қышқылдары, майлар баяу өтеді. Диффузия ағынының бағыты иондардың мөлшеріне және электрохимиялық зарядына байланысты болады. Олардың таралысы қарама қарсы зарядқа және аз мөлшерлік бағытта жүреді. Диффузия енжар, жеңілдетілген тәсілдер мен осмос және сүзіліс түрінде болады. Енжар тасымал заттарды өткізу кезінде зат алмасу энергиясын жұмсамайды. Бұл мембрананың екі жағында заттардың мөлшері бірдей болып теңескенге дейін жүреді. Судан сескенетін заттар липид қабатында еріп барып өтеді. Су және онда жақсы еритін заттар мембрана саңылауы немесе уақытша болатын ақуыздар арқылы кіреді. Еріген заттар мембранадан өте алмаған жағдайда, су олардың көп жағына қарай итерме күшке сәйкес жайылады.

Жеңілденген диффузия – бұл кезде клеткаға мембраналық барьер арқылы заттардың өтуіне, арнайы тасымалдаушы белоктар немесе өткізгіш белоктар көмектеседі. Бұл процесс электрохимиялық градиентпен жүреді. Өткізгіш белок, мембрананың бір жағында заттармен бірігеді де, екінші жағында оны береді. Мысалы: эритроциттерге глюкозаны тасымалдау. Тасымалдаушы белоктардың жұмыс істеу принциптері. Белок молекуласында конформациялық қозғаушыға байланысты канал түзіледі немесе «понг – пинг» механизмі деп аталады. Понг кезінде тасымалдаушы белок қосылатын бөлік сыртқа ашылады, ал ПИНГ кезінде белоктың конформациялық өзгеруіне байланысты бөлік жабылады және клетканың ішіне ашылады.

Осмос. Мембрананың жартылай өткізгіштік қабілеті болады. Өйткені ол өзі арқылы суды оңай, ал басқа заттарды баяу өткізеді. Осмос мембрана арқалы су молекуласы заттардың аз мөлшерлі жағынан көп шоғырланысуы жағына қарай ығысуы. Еріткіштің мұндай қозғалысын жасайтын күш осмостық итерме қысым деп аталады. Бұл қысым еріген заттардың мөлшеріне, қасиеттеріне және температураға байланысты болады.

Осмос. Жасушалық мембрана кейбір заттарды, мысалы суды жақсы өткізсе, кейбір заттарды нашар өткізеді. Осындай мембрананы жартылай өткізетін мембрана дейді. Жартылай өткізетін мембранадан су, негізінен, осмос арқылы өтеді. Осмос деп жартылай өткізетін мембрана арқылы еріген заттың аз орнынан таралымы көп орнына қарай қозғалған су молекулаларын айтады. Осы қозғалысқа келтретін күшті осмостық қысым дейді.

Белсенсіз тасымалданудың басқа түрі (енжар) – градиентті концентрациялы диффузия болып саналады, яғни жоғары концентрация аймағынан төменгі концентрация аймағына. Осы тасымалдану түрімен клеткаға кіші молекулалар (салмағы 150 Да дан көп емес) енеді, және де оттегі, көмірқышқыл газ және азот енеді. Бұл заттар туннелді мембраналық белоктар арқылы өтеді. Мұндай молекулаларда арнайы типті заттарды өткізетін канал болады. Белсенсіз диффузия зарядсыз иондар немесе молекулаларға тән қасиет. Белсенсіз диффузияның тағы бір түрі липидті биқабатта заттардың ыдырауы болып саналады. Клеткаға осылай спирттер глицерол енеді. Жасушаның екі жағындағы зат таралымының өзгерісі (градиенті) диффузия құбылысымен түсіндіріледі. Диффузия деп молекулалардың хаостық жылулық қозғалысының әсерінен заттың таралымы көп орыннан таралымы аз орынына қарай өздігінен өтуін айтады.

Активті транспорт арнайы тасымалдағыш ақуыздар арқылы жүзеге асады. Бұл ақуыздардың жеңілденген диффузиядағы ақуызздардан айырмашылығы энергияны көп қажет етеді. Плазмалық мембрананың көп бөлігінде жасуша ішінен натрийді шығаратын натрий Na⁺ насосы орналасады. Жануар жасушасында натрий насосымен қатар К+ ионын сырттан ішке қарай өткізетін калий насосы болады. Бұл екеуі бірігіп калий- натрий насосы деп аталады. Осы насос арқылы жасушаға 2 К⁺ кірсе 3 Na⁺ ионы шығып отырады.Натрий –калий насосы калий және натрий иондарын тасымалдау жағдайында жұмыс жасайды.Егер де сыртқы қабатта калий ионы болмаса, жасушадан натрий иондарының белсенді тасмалдануы болмайды Каналдардың аса маңызды қасиеті - оның селективтілігі - талғап өткізгіштігі. Әр канал негізінен тек бір заттың ғана иондарын өткізеді, мысалы, натрий каналдары тек натрий иондарын, ал калий каналдары тек калий иондарын өткізеді.Канал өткізгіштігінің талғампаздығы тасымалданатын ион радиусымен және ионның химиялық құрылысымен анықталады. Натрий –калий насосының маңызы: Жасушадағы осмостық реттелуді қамтамасыз етеді.

Егер жасушаның ішінде натрийдің концентрациясы көбейсе осмостық күштердің әсерінен жасушада көп су жиналып жасуша ісініп жарылып кетуі мүмкін. Мыс: эритоцит жасушалар. Жасуша қабырғалары қатты болып келетін саңырауқұлақ , бактериялар және өсімдіктерде мұндай насос қажет емес. Ал жануарлар жасушасы үшін жүйке және бұлшықет жасушаларында электрлік белсенділікті қамтамасыз етеді.