Membrana transporti

Hujayra biologiyasida membrana transporti biologik membranalar orqali ionlar va kichik molekulalarni o'tishini tartibga soluvchi mexanizmlar to'plamini anglatadi.^[1] Hujayraning ikki qavat fosfolipidlari orasida oqsillarning joylashuvi, hujayra orqali ba`zi moddalarni o'tkazuvchan boshqalarini o'tishiga esa to'sqinlik qiladi. Hujayra membranasi orqali moddalarning tashilishi, asosan, 3 turda boʻlishi mumkin:

Passiv transport
Aktiv transport
Vezikular transport

Passiv transport

Oʻz navbatida osmos va diffuziya jarayonlarini qamrab oladi. Passiv transportda energiya talab etilmaydi, moddalar konsentratsiyasi yuqori tomonda konsentratsiyasi past tomonga qarab harakatlanadi.^[2] (konsentratsiya gradiyenti boʻylab). Osmos – bu membrana orqali erituvchi molekulalarining oʻtishi hisoblanadi. Diffuziya jarayoni esa oʻz navbatida yana ikkiga: oddiy (oson) hamda osonlashtirilgan turlarga boʻlinadi. Baʼzi yogʻda eruvchan (lipofil), zaryadsiz, kichik molekulalar membrana orqali konsentratsiya gradienti boʻylab harakatlanadi. Bunga oddiy diffuziyaning birinchi turi deyiladi. Suvda eruvchan moddalar va ionlar esa bifosfolipid qavatdan oʻtishi uchun maxsus yoʻllar yaʼni ion kanallarini talab qiladi, bu esa oddiy diffuziyaning ikkinchi turi hisoblanadi.^[3]

Ion kanallari turlari

sizib oʻtuvchi
ligand darvozali
voltaj darvozali
mexanik darvozali
termik darvozali

Diffuziyaning ikkinchi turi – osonlashgan diffuziya maxsus tashuvchi oqsillar orqali “tashib qoʻyish” mexanizmida boradi. Tashuvchi (carrier) oqsillar suvda eruvchan kichik molekularni oʻtkazadi. Ular juda selektiv boʻlib, molekulalarning faqat bir turini tashiydi. Tashiluvchi molekula bilan bogʻlangan tashuvchi oqsil konformatsiyasini oʻzgartirib molekulani qarama qarshi tomonga olib oʻtadi. (masalan, translokazalar).^[4]

Aktiv transport

Moddalarning konsentratsiya gradiyentiga qarshi harakatlanishi boʻlib, energiya sarfi orqali amalga oshadi. Aktiv transport qanday energiyadan foydalanilishiga qarab ikki turga: birlamchi aktiv transport va ikkilamchi aktiv transportga boʻlinadi. Aktiv transport asosan nasoslar va maxsus tashuvchi oqsillar orqali amalga oshadi. Agar modda ATF energiyasi hisobiga tashilsa birlamchi aktiv transport (K/Na ion nasoslari) deyiladi. Bunda ATF energiyasi hisobiga 3ta natriy hujayra tashqarisiga, 2ta kaliy hujayra ichkarisiga yaʼni konsentratsiya gradiyentiga qarshi tashiladi. Ion nasoslar alfa va betta subbirliklardan tuzilgan boʻlib, deyarli barcha muhim qismlar alfa subbirligida joylashadi. Bir modda boshqa moddaning energiyasi hisobiga tashilsa ikkilamchi aktiv transport deyiladi. Ikkilamchi aktiv transportda – konsentratsiya gradiyenti boʻyicha harakatlanuvchi moddaning harakat energiyasi hisobiga boshqa modda harakatlanadi. Bu transport oʻz navbatida kotransport (simport) hamda kontratransport (antiport) shaklida boʻladi. Simport mexanizmda aktiv tashiluvchi modda, gradiyent boʻyicha harakatlanuvchi modda bilan bir xil yoʻnalishda harakatlansa, antiport mexanizmda teskari yoʻnalishda harakatlanadi.^[5]

Vezikular transport

Vezikular transportda – hujayra membranasining butunligi saqlangan holatda moddalar tashilishi yuzaga keladi. Bu transport usulida moddalarning hujayraga kirishi yoki chiqarilishi vezikula deb nomlangan pufakchalar orqali boradi. Bu pufakchalar hujayra membranasi yoki hujayraning boshqa qismlaridan hosil boʻladi. Vezikular transport oʻz ichiga endositoz hamda exzositoz deb nomlangan jarayonlarni qamraydi. Endositoz – vezikulalar orqali turli moddalarning hujayra ichiga kirishi boʻlib, oziqlanish, signallarni qabul qilish va hujayraning shaklini oʻzgarishda muhim ahamiyat kasb etadi. Ekzositoz – moddalarning vezikula orqali hujayradan chiqarilishi boʻlib, vezikulalar organellalardan hosil boʻladi va membrana bilan qoʻshilib chiqariladi. Ekzositoz bezlar sekretsiyasi, ayirish va signallarni uzatish jarayonlarida muhim ahmiyat kasb etadi.^[4]

Endositoz

Endositoz davomida suyuqlikni va makromalekulalarni oʻzlashtirish turli 3 yoʻnalishda boradi. Baʼzi endositoz mexanizmlarida vezikulaning shakllanishi uchun oqsillar kerak boʻladi, eng ko’p oʻrganilgan (tarqalgan) oqsil bu membranaga bogʻlangan klatrin (clathrin) oqsili. Bundan tashqari erkin oqsillar (kamroq) caveolin va flotillinlar ham qatnashadi. Shu sababli, endositozni klassifikatsiyalash mumkin: klatringa bogʻliq va klatringa bogʻliq boʻlmagan. Hujayrada endositozning 3 mexanizmi e`tirof etiladi:^[5]

Pinotsitoz

Pinotsitoz (hujayraning ichishi) odatda 150 nm dan kichik diametrga ega vezikulalar orqali suyuqliklar hamda kichik oqsillarni nomaxsus hujayraga yutilishi hisoblanadi. Organizmning deyarli har bir hujayrasida pinositozni koʻrish mumkin. Pinositozda vezikulalarning hosil boʻlish mexanizmi lipid sollarida (lipid rafts) joylashgan kaveolin va flotillin oqsillari bilan bogʻliq. Kaveolin-1 va 2 barcha muskul boʻlmagan hujayralardan (neyron va oq qon tanachalaridan tashqari), kaveolin-3 faqat muskul hujayralaridan topilgan. Flotillin-1 va 2 turli vezikuladan topilgan. Shuningdek, mexanoenzimlar, masalan GTFaza (Dinamin) pinositotik vezikula hosil boʻlishida qatnashadi. Pinositotik vezikulalarni TEM orqali koʻrish mumkin va ular silliq yuzaga ega. Bunday silliq vezikulalar ayniqsa tomirlarning endoteliysi va silliq mushak hujayralarida koʻp uchraydi. Pinositozni klatringa bogʻliq boʻlmagan endositoz deb atash mumkin.^[5]

Fagotsitoz

Fagotsitoz (hujayraning oziqlanishi) taxminan 250 nm oʻlchamdagi vezikulalar orqali yirik zarralar: hujayra qoldiqlari, bakteriyalar va boshqa mahsulotlarni hujayra ichiga yutilishi. Bunda vezikulalarning hosil boʻlishi hujayradan chiqqan pseudopodiylar orqali kechadi va hosil boʻlgan vezikula Fagosoma deyiladi. Pinositozdan farqli ravishda Fagositoz faqat MFS (mononuklear fagositar sistema) hujayralari tomonidan amalga oshiriladi. Fagositoz retseptorlar orqali amalga oshiriladigan jarayon bo'lib, hujayralar yuzasida antitanachalar orqali antigenlar (bakteriya) bilan bogʻlanuvchi Fc-retseptorlari joylashadi. Fagositoz odatda hujayralardagi “Toll-like receptors” (TLRs) orqali patogen yuzasidagi “pathogen associated molecular patterns” (PAMPs) larni sezishdan boshlanadi. PAMPs ning tanilishi “Nuclear factor kappa B” (NF-kB) ya’ni transkripsion faktorning aktivlanishiga olib keladi. (NF-kB ning aktivlanishi yadro ichidagi Fagositozga javob beruvchi genlarning “aktivlanishiga” olib keladi). Ammo, biologik boʻlmagan materiallar: uglerod zarralari, changlar, asbest tolalari, yalligʻlangan yoki oʻlgan hujayra qoldiqlari Fc-retseptorsiz MFS hujayralari tomonidan parchalanadi. Fagosomalar membrananing pseudopodiylar hosil qilishi orqali shakllanadi, bu pseudopodiylar hosil qilinishi esa sitoskelet aktin molekulalarining polimerlanishi orqali taʼminlanadi. Shu sabab Fagositoz ham Klatrindan mustaqil ammo aktinga bogʻliq endositoz hisoblanadi.^[5]

Retseptor vositachiligidagi endositoz

Retseptor vositachiligidagi endositoz hujayra ichiga faqat maxsus molekulalarning kirishiga ruxsat beradi. Maxsus molekulalar uchun hujayrada retseptorlar boʻlib ular “yuk” (cargo) retseptorlar deyiladi. Bu retseptorlar hujayra membranasining aniq qismlarida toʻplanib joylashadi. Bu sohalar lipid sollari (raft) boʻlib, oxir oqibat qoplamali chuqurchaga (coated pits) aylanadi. Chuqurchalarning paydo boʻlishi membrananing ichki sohasida, lipid sollar sohasida joylashgan klatrin molekulalari hisobiga kelib chiqadi. "Yuk retseptor"lari maxsus molekulalarni taniydi va ular bilan bogʻlanadi. Klatrin molekulalari keyinchalik shu sohada yigʻiladi va savatsimon invaginatsiya hosil qiladi. Klatrin kargo retseptorlari bilan boshqa bir oqsil – adaptin orqali bogʻlanadi, shundan soʻng kargo oqsillar va retseptorlari membranani tashqi qismini ichkariga yaʼni vezikula ichiga tortadi. Ogʻirligi 100kDa boʻlgan mexanoenzim GTFaza yaʼni Dinamin yordamida klatrin bilan qoplangan (himoyalangan) vezikula membranadan ajraladi. Shundan keyin qoplovchi (adaptin, klazrin) oqsillari plazma membranasiga qaytishi, hosil boʻlgan qoplanmagan vezikulalar kerakli qismga borishi mumkin.^[5]

Ekzositoz

Ekzositoz bu vezikulalarning sitoplazmadan membranaga koʻchishi va vezikuladagi mahsulotlarni hujayra tashqarisiga chiqarishdir. Eksport uchun ishlangan turli molekulalar dastlab golji majmuasiga boradi, shundan keyin saralanadi va mahsulotlar vezikulalarga joylanadi. Vezikula membrana tomon harakatlanadi va membranaga birikib eriydi, mahsulotini tashqariga chiqaradi. Ushbu vezikulalarning hujayra ichidagi harakati maxsus oqsillar: COP-1 va COP- 2 tomonidan taʼminlanadi. Ekzositozning ikki yoʻli (turi) farqlanadi. (prakariot organizmlarda uchinchi tur ham aniqlangan)

Konstitutiv yo'l

Konstitutiv yoʻlda eksport uchun moʻljallangan moddalar doimiy ravishda vezikulalarda membranaga yetkaziladi. Sintezlangan moddalar golji majmuasida vezikulaga oʻralib tezda membrana orqali chiqariladi. Bu ekzositoz deyarli barcha hujayralar tomonidan amalga oshiriladi, asosan oqsillar transporti uchun xizmat qiladi.

Regulatsiya qilingan ekzositoz

Regulatsiya qilingan ekzositozda tashqaridan keladigan stimul muhim ahamiyat kasb etadi, bundan tashqari pufakchalar harakati uchun Ca miqdori shuningdek klatrin oqsili muhim ahamiyat kasb etadi. Bu ekzositoz juda muhim boʻlib neyronlar va boshqa hujayralar hosil qilgan sinapslar aynan shu mezanizm boʻyicha ish olib boradi. (vezikula va uning mahsuloti oldindan sintezlangan boʻlib, qachonki stimul kelsa ajralish yaʼni ekzositoz yuzaga keladi) sinapslardan tashqari bu jarayonni sekretsiya bezlarida ham uchratish mumkin. Sekretsiya hujayralari garmon, neyrotransmitter, hazm fermentlari saqlaydi. Garmonlar sekretsiyasida pufakchalar garmon ajratish vaqtida faqat membrana bilan qoʻshiladi va mahsulotni chiqargandan soʻng sitoplazmaga qaytadi. Vezikulani aniq qismga yetkazilishi docking oqsillar orqali boshqariladi va SNARE oqsillar kerakli soha bilan aloqani taʼminlanadi. Donor membranadan (h.membranasi yoki golji) hosil boʻlgan yangi vezikulalar nishon membrana bilan birlashib eriydi. Bu uchun hosil boʻlgan vezikula clatrin qobigʻini tashlaydi, soʻngra kerakli qismga boradi. Bu katta shahardagi taxi haydovchisining pasajirni aytilgan manzilga yetkazishiga oʻxshaydi. Hujayrada manzil vezikula membranasiga bogʻlangan Rab-GTFaza orqali topiladi. Rab-GTFaza nishon membranada joylashgan “arqon” (tethering proteins) bilan bogʻlanadi. Bu birikish kuchsiz boʻlib, faqatgina vezikulaning tanilishi uchun kifoya qiladi. Shundan soʻng Rab-GTFaza nishon membranada joylashgan RabGTFaza retseptorlariga birikadi va mustahkam tutashgan komplex (docking komplex) hosil boʻladi. Bu jarayon oʻz navbatida nishon membranada joylashgan maxsus t-SNARE va vezikulada joylashgan vSNARE oqsillari oʻzaro birikib, sis-SNARE kompleks hosil boʻlishiga olib keladi. Sis-SNARE kompleks natijasida membranalarning qoʻshilgan qismlari eriydi va mahsulot vezikuladan chiqariladi. Shundan keyin NSF va a-SNAP proteinlar kompleksi sis-SNARE kompleksning uzilishiga olib keladi va boʻsh vezikula, uning membranasi oqsillari yangi vezikula sintezi uchun qaytariladi. Ekzositozga biz uchun muhim ahamiyatga ega jarayonlardan hisoblangan meʼda osti bezidan ajraladigan insulin va glukagonni misol keltirish mumkin. Orolchalarning betta hujayralarida tayyor holdagi vezikulalarida insulin, alfa hujayralarida tayyor holdagi vezikulalarda glukagon boʻladi. Qachonki mos stimul kelsa, ulardan biri ekzositoz usulida ajralishi kuzatiladi. Bundan tashqari ovqat hazm fermentlari ham xuddi shu usulda ajraladi.

Sinapsdagi ekzositoz

Kimyoviy turdagi sinapslar ekzositoz jarayonlari orqali impluslarni bir hujayradan ikkinchisiga oʻtkazadi. Nerv tolasi boʻylab oʻtkazilgan qoʻzgʻalish nerv oxirida – sinaptik kengaymada depolyarizatsiyaga olib keladi. Bu jarayon hisobiga Ca kanallari ochilib, hujayraga koʻp miqdorda Ca kirishi yuzaga keladi… Aynan shu nerv oxirlarida yaʼni presinaptik membranada joylashgan vezikuladagi 3 muhim birlik jarayonlarni tushunishimiz uchun juda kerak boʻladi: 1)VMAT (katexolamin mediatorlari saqlovchi vezikulalarda) kabi transporterlar. Bu transporterlar vazifasi sitoplazmada hosil boʻlgan neyrotransmitterni vezikulaga oʻtqazish. 2)sinaptotagmin (Ca sensori) 3)v-SNARE (vesicle-specific membrane protein) vazifasi: nishon membranadagi t-SNARE bilan birikib sis-SNARE kompleks hosil qilish. Soʻng hujayraga kirgan Ca sinaptotagmin bilan bogʻlanadi, oqibatida vezikula presinaptik membrana tomon harakatlanadi. Aktiv markazlar sohasidagi t-SNARE bilan bogʻlanishi oqibatida SNARE kompleks yuzaga keladi, membranalar erib ekzositoz jarayoni – mediatorni sinaptik boʻshliqqa quyish jarayoni boshlanadi. Jarayonga kirgan Ca boshqa tomondan colmodulin bilan birikib Protein Kinaza-2 ni aktivlaydi. PK-2 boʻlsa vezikulaga birikib turgan sinapsinni aktivlaydi, sinapsin vezikuladan ajralishi hisobiga vezikula membrana tomon harakatlanadi. Oxir oqibat vezikula erib sinaptik boʻshliqqa mahsulotini toʻkadi.^[4]

Transitoz

Transitoz vezikular transportning bir turi boʻlib, oʻz ichiga endo va ekzositozni qamraydi. Agar vezikula oʻzi hosil boʻlgan qismdan qarama qarshi tomonga yetib borsa transitoz deyiladi. M: tomir endoteliy hujayralarida^[5]

Qo'shimcha

https://uz.khanacademy.org/science/biology/membranes-and-transport/active-transport/a/active-transport#:~:text=Hajmli%20transport-,Aktiv%C2%A0transport,-Elektrokimyoviy%20gradiyentlar%20va

Manbalar

↑ Lodish; et al. (2005). Biología celular y molecular (Buenos Aires: Médica Panamericana ed.).
↑ Mathews C. K.; Van Holde, K.E; Ahern, K.G (2003). Bioquímica (3rd ed.).
↑ Artur Guyton, John Hall: Textbook of medical physiology; 14th edition, 2020.
↑ ^4,0 ^4,1 ^4,2 Linda Costanzo: Medical physiology; 6th edition, 2018.
↑ ^5,0 ^5,1 ^5,2 ^5,3 ^5,4 ^5,5 Indu Khurana, Arushi Khurana: Textbook of medical physiology; 2nd edition, 2009.

[1] Lodish; et al. (2005). Biología celular y molecular (Buenos Aires: Médica Panamericana ed.).

[2] Mathews C. K.; Van Holde, K.E; Ahern, K.G (2003). Bioquímica (3rd ed.).

[3] Artur Guyton, John Hall: Textbook of medical physiology; 14th edition, 2020.

[:0-4] 4,0 ^4,1 ^4,2 Linda Costanzo: Medical physiology; 6th edition, 2018.

[:1-5] 5,0 ^5,1 ^5,2 ^5,3 ^5,4 ^5,5 Indu Khurana, Arushi Khurana: Textbook of medical physiology; 2nd edition, 2009.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]