04-тақырып Цитология · зертханалық 3D виртуалды жұмыс
Плазматикалық мембрана
Жасушаның ақылды шекарасы
Сұйық-мозаикалық модель, мембрана белоктары, тасымал түрлері және жасушааралық байланыстар
🧱 Липидтік қос қабат🚪 Тасымал📱 3 QR-тапсырма
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
02 Сабақ құрылымы
Оқу нәтижелері және жоспар
🎯 Мақсаты
Плазмалық мембрананың молекулалық құрылысын 3D модель арқылы талдап, құрылыс ерекшеліктерін таңдамалы өткізгіштік және тасымалдау механизмдерімен байланыстыру.
Сабақ соңында студент:
- сұйық-мозаикалық модельдің негізгі құрамдас бөліктерін сипаттайды;
- мембрана белоктарын орналасуы мен қызметі бойынша жіктейді;
- пассивті және белсенді тасымалды, эндо- және экзоцитозды салыстырады;
- Na⁺/K⁺-АТФазаның жұмыс механизмін және мембраналық потенциалды түсіндіреді;
- жасушааралық байланыс түрлерін (тығыз, десмосома, саңылаулы) ажыратады.
⏱ Жоспар · 80 минут
5′Мотивация: проблемалық сұрақ
10′Алдыңғы білімді белсендіру
30′Жаңа тақырып: 3D модельдермен түсіндіру
10′3D-препарат: тақтада тану
15′QR-зертхана: 3 тапсырма
10′Кейс · бағалау · рефлексия
Проблемалық сұрақМембрана тек 7–10 нм қалың, бірақ O₂ еркін өтеді, ал Na⁺ ионы — өтпейді. Неге?
3D-визуализацияКейс-стадиФормативті бағалау
03 Негізгі ұғымдар
Терминдер мен анықтамалар
Плазмалемма (плазматикалық мембрана)Жасушаны сыртқы ортадан бөліп тұратын, қалыңдығы 7–10 нм, липидтер мен белоктардан тұратын жартылай өткізгіш биологиялық мембрана.
Биологиялық мембранаЛипидтердің қос қабаты мен оған батқан белоктардан тұратын, жасуша мен органоидтарды шектейтін, таңдамалы өткізгіш құрылым.
ФосфолипидГлицерин, екі май қышқылы (гидрофобты «құйрық») және фосфат тобы бар «бас» (гидрофильді) тұратын амфифильді молекула; мембрананың негізі.
АмфифильділікМолекуланың бір бөлігі суды «жақсы көретін» (гидрофильді), екінші бөлігі судан «қашатын» (гидрофобты) қасиеті; суда өздігінен қос қабат түзеді.
Сұйық-мозаикалық модельМембрана — сұйық липид қос қабаты, оның ішінде белоктар «мозаика» сияқты орналасып, бүйір бағытта еркін қозғалады (С. Сингер, Г. Николсон, 1972).
Интегралды белоктарЛипид қабатына терең батқан немесе оны тесіп өтетін (трансмембраналы) белоктар; каналдар, тасымалдаушылар, рецепторлар.
Перифериялық белоктарМембрана бетінде орналасып, интегралды белоктармен немесе липид бастарымен әлсіз байланысқан белоктар; ферменттер, цитоқаңқа бекітушілері.
Таңдамалы өткізгіштікМембрананың кейбір заттарды өткізіп, басқаларын өткізбеу қасиеті; ұсақ полярсыз молекулалар (O₂, CO₂) оңай өтеді, иондар — тек белоктар арқылы.
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
04 Негізгі ұғымдар
Анықтамалар · жалғасы
Пассивті тасымалЗаттың концентрация (электрохимиялық) градиенті бойынша, АТФ жұмсамай өтуі: қарапайым диффузия, жеңілдетілген диффузия, осмос.
Белсенді тасымалЗаттың концентрация градиентіне қарсы, АТФ энергиясы немесе басқа заттың градиенті есебінен тасымалдануы (Na⁺/K⁺-АТФаза, симпорт, антипорт).
ОсмосСудың жартылай өткізгіш мембрана арқылы еріген заттың концентрациясы төмен жақтан жоғары жаққа диффузиясы; аквапориндер жылдамдатады.
Мембраналық потенциалМембрананың ішкі және сыртқы беттері арасындағы электр зарядының айырмасы; тыныштық кезінде ≈ –70 мВ (іші теріс).
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
05 Зерттелу тарихы
Ашылу тарихы
1895Ч. Овертон — майда еритін заттар жасушаға оңай енеді: мембрана липидті
1925Э. Гортер, Ф. Грендел — эритроцит липидтері беттің екі есе ауданын жабады: қос қабат
1935Дж. Даниелли, Г. Давсон — «сэндвич» моделі: белок–липид–белок
1957Дж. Робертсон — ТЭМ-де «үш қабатты» элементар мембрана (7,5 нм)
1957Й. Скоу — Na⁺/K⁺-АТФазаны ашты (Нобель 1997)
1972С. Сингер, Г. Николсон — сұйық-мозаикалық модель
1992П. Агре — аквапориндер (су каналдары) ашылды (Нобель 2003)
1997К. Симонс — липидтік «салдар» (rafts) гипотезасы
Мембрана қызметтерінің жиынтығы
- Шекаралық (барьерлік) — ішкі ортаны тұрақты ұстау (гомеостаз)
- Тасымалдық — заттарды таңдап өткізу
- Рецепторлық — гормондар мен сигналдарды тану
- Байланыстырушы — жасушааралық түйіспелер, ферменттік, электр потенциалын түзу
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
06 Модель
Сұйық-мозаикалық модель
Құрылысы · Сингер–Николсон, 1972
- Фосфолипидтік қос қабат: гидрофильді «бас» (фосфат) + гидрофобты «құйрық» (май қышқылдары)
- Холестерин — тұтқырлықты тұрақтандырады
- Белоктар «теңіздегі айсбергтер» сияқты
- Гликокаликс — тек сыртқы бетте (асимметрия)
Сұйықтығы
Липидтер латеральді диффузия жасайды (≈ 1 мкм/с), флип-флоп сирек (флиппаза ферменті). Қанықпаған май қышқылдары сұйықтықты арттырады.
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
07 Белоктар
Мембрана белоктары
ИнтегралдыҚос қабатты тесіп өтеді: каналдар, тасымалдаушылар, рецепторлар
Жартылай интегралдыБір қабатқа енген
ПерифериялықБетінде, иондық байланыспен: ферменттер, цитоскелет бекітпелері
ГликопротеиндерАнтигендер (АВ0), гормон рецепторлары
Мембрана қызметтері
- Тосқауыл және таңдамалы өткізгіштік
- Тасымал, рецепция және сигнал беру
- Жасушааралық байланыс, ферменттік
- Мембраналық потенциал (−70 мВ)
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
08 Тасымал
Заттар мембранадан қалай өтеді?
| Түрі | Бағыты | Энергия | Мысал |
|---|---|---|---|
| Жай диффузия | Градиент бойымен | Жоқ | O₂, CO₂, этанол |
| Жеңілдетілген | Градиент бойымен | Жоқ | Глюкоза (GLUT), иондар (канал) |
| Осмос | Су | Жоқ | Аквапориндер |
| Біріншілік белсенді | Градиентке қарсы | АТФ | Na⁺/K⁺-АТФаза |
| Екіншілік белсенді | Градиентке қарсы | Na⁺ градиенті | Na⁺-глюкоза симпорты |
Na⁺/K⁺-АТФаза: 3 Na⁺ сыртқа ⟷ 2 K⁺ ішке + 1 АТФ
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
09 Везикулалық тасымал
Эндоцитоз және экзоцитоз
ФагоцитозІрі бөлшектер, бактериялар (макрофаг, нейтрофил)
ПиноцитозСұйықтық тамшылары
Рецептор-тәуелдіКлатринді шұңқырлар: ЛТП-холестерин, темір
ЭкзоцитозСекреция: инсулин, медиаторлар, ферменттер
ТрансцитозАна IgG антиденелері плацента арқылы ұрыққа көпіршіктермен өтеді
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
10 Байланыстар
Жасушааралық байланыстар
Тығыз байланысОкклюдин, клаудин; жасушааралық кеңістікті жабады (ішек, гематоэнцефал. тосқауыл)
ДесмосомаКадгериндер + кератин; механикалық беріктік (тері, жүрек)
Саңылаулы (нексус)Коннексондар; иондар мен сигнал өтеді (жүрек, тегіс ет)
СинапсЖүйке импульсін беру
МодельдеСол жақта лизосома фагоцитоз арқылы бактерияны қорытады; H⁺-сорғы — белсенді тасымал мысалы
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
11 Мембрана липидтері
Липидтердің түрлері және асимметрия
| Липид | Үлесі | Қызметі |
|---|---|---|
| Фосфатидилхолин, сфингомиелин | Сыртқы қабатта көп | Қос қабаттың негізі |
| Фосфатидилсерин, фосфатидилэтаноламин | Ішкі қабатта | Серин сыртқа шықса — апоптоз белгісі («мені же») |
| Холестерин | ≈ 25–40% липид | Сұйықтықты реттеу: қатуға да, тым сұйылуға да кедергі |
| Гликолипидтер | Тек сыртқы қабат | Гликокаликс, қан топтары (AB0) |
| Фосфатидилинозитол | Ішкі қабат | Сигнал беру (ИФ₃, ДАГ) |
Мембрананың сұйықтығы
- Қанықпаған май қышқылдары (қос байланыс, «иін») сұйықтықты арттырады
- Липидтер бүйірге секундына ~ 1 мкм қозғалады; бір қабаттан екіншісіне «флип-флоп» өте сирек — флиппазалар қажет
- Суықта өсімдіктер мен бактериялар қанықпаған липидтер үлесін көбейтеді
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
12 Тасымал белоктары
Каналдар, тасымалдаушылар, сорғылар
Ион каналдарыСу толы тесік; секундына 10⁶–10⁸ ион. Потенциалға тәуелді (Na⁺, K⁺, Ca²⁺), лигандқа тәуелді (ацетилхолин рецепторы), механосезімтал
Тасымалдаушылар (пермеазалар)Затты байланыстырып, пішінін өзгертеді; баяу. GLUT1 — глюкоза (жеңілдетілген диффузия)
Біріншілік белсендіТікелей АТФ: Na⁺/K⁺-АТФаза (3 Na⁺ шығады, 2 K⁺ кіреді), Ca²⁺-АТФаза, H⁺-АТФаза
Екіншілік белсендіNa⁺ градиенті есебінен: SGLT1 (Na⁺ + глюкоза симпорт, ішек), Na⁺/Ca²⁺ антипорт (жүрек)
Na⁺/K⁺-АТФаза: 3 Na⁺ ↑ + 2 K⁺ ↓ + 1 АТФ — жасуша энергиясының 25–40%
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
13 Рецепция
Мембраналық рецепторлар және сигнал
Рецептор дегеніміз не?
Рецептор — белгілі бір сигналдық молекуланы (лиганд: гормон, нейромедиатор, цитокин) жоғары ерекшелікпен байланыстырып, жасуша ішіне хабар беретін белок. Липидте еритін гормондар (стероидтар) мембранадан өтіп, ішкі рецепторларға қосылады.
| Рецептор түрі | Мысал | Нәтиже |
|---|---|---|
| G-белокпен байланысқан | Адреналин β-рецепторы | цАМФ ↑, протеинкиназа А |
| Тирозинкиназалық | Инсулин рецепторы | GLUT4 мембранаға шығады |
| Ион каналы | Н-холинорецептор | Na⁺ кіріп, деполяризация |
| Ішкі (ядролық) | Кортизол, тестостерон | Ген транскрипциясы |
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
14 Мембраналық потенциал
Тыныштық потенциалы және әрекет потенциалы
Тыныштық потенциалы (–70 мВ)
- Жасуша ішінде K⁺ көп, сыртта Na⁺ мен Cl⁻ көп
- Тыныштықта K⁺ каналдары ашық — K⁺ сыртқа шығып, іште теріс заряд қалады
- Na⁺/K⁺-АТФаза градиентті үнемі қалпына келтіреді
Әрекет потенциалы (нейрон, бұлшық ет)
- Деполяризация: Na⁺ каналдары ашылып, Na⁺ кіреді → +30 мВ
- Реполяризация: Na⁺ каналдары жабылып, K⁺ каналдары ашылады
- Гиперполяризация және рефрактерлік кезең
МедицинадаЖергілікті анестетиктер (лидокаин) Na⁺ каналдарын бөгейді; тетродотоксин (фугу балығы) — Na⁺ каналының уы.
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
15 Мембрана патологиясы
Мембраналық аурулар
МуковисцидозCFTR Cl⁻-каналының мутациясы (ΔF508) → қою шырыш: өкпе, ұйқы безі, тер хлориді ↑
ХолераТоксин G-белокты тұрақты белсендіреді → цАМФ ↑ → Cl⁻ мен су ішекке → диарея
Отбасылық гиперхолестеринемияЛТП-рецепторының ақауы → холестерин эндоцитозы бұзылады → ерте атеросклероз
ЦистинурияАминқышқыл тасымалдаушысының ақауы → бүйректе тас
МиастенияАцетилхолин рецепторларына аутоантиденелер → бұлшық ет әлсіздігі
Жүрек гликозидтеріДигоксин Na⁺/K⁺-АТФазаны тежейді → Ca²⁺ ↑ → жүрек жиырылуы күшейеді
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
16 Қорытынды
Тақырыптың негізгі түйіндері
- Плазмалемма — 7–10 нм липид қос қабаты + белоктар + гликокаликс; құрылысы сұйық-мозаикалық модельмен сипатталады.
- Фосфолипидтер амфифильді; холестерин сұйықтықты тұрақтандырады; қабаттар асимметриялы.
- Интегралды белоктар қабатты тесіп өтеді (каналдар, тасымалдаушылар, рецепторлар); перифериялық белоктар бетте жатады.
- Пассивті тасымал градиент бойынша, АТФ-сыз (диффузия, жеңілдетілген диффузия, осмос); белсенді — градиентке қарсы.
- Na⁺/K⁺-АТФаза мембраналық потенциал мен көлемді сақтайды; оның градиенті екіншілік белсенді тасымалды жүргізеді.
- Ірі бөлшектер эндоцитоз (фаго-, пиноцитоз, рецепторлық) және экзоцитоз арқылы тасымалданады.
- Рецепторлар жасушаға сыртқы сигналдарды жеткізеді; гормондар мен дәрілердің көбі мембраналық рецепторларға әсер етеді.
- Каналдар мен тасымалдаушылардың мутациясы — муковисцидоз, гиперхолестеринемия сияқты «каналопатиялардың» себебі.
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
17 Өзін-өзі тексеру
Сұрақ — жауап
1.Неге фосфолипидтер суда өздігінен қос қабат түзеді?
👆 жауабын көру үшін бас
Амфифильді: гидрофобты құйрықтар судан қашып, бір-біріне қарай жиналады, гидрофильді бастар суға қарайды — энергетикалық тиімді күй.
2.Жеңілдетілген диффузия мен белсенді тасымалдың айырмашылығы?
👆 жауабын көру үшін бас
Екеуі де белок арқылы жүреді. Жеңілдетілген — градиент бойынша, АТФ-сыз; белсенді — градиентке қарсы, АТФ немесе басқа градиент энергиясы жұмсалады.
3.Na⁺/K⁺-АТФаза тоқтаса, жасушаға не болады?
👆 жауабын көру үшін бас
Na⁺ іште жиналып, су кіреді → ісінеді; мембраналық потенциал жойылады; екіншілік белсенді тасымал (глюкоза сіңіру) тоқтайды.
4.Холестерин мембранада қандай рөл атқарады?
👆 жауабын көру үшін бас
Жоғары температурада сұйықтықты азайтып, төменде қатуға кедергі жасайды — «буфер»; салдарлардың құрамында.
5.Неге стероидты гормондардың рецепторлары жасуша ішінде?
👆 жауабын көру үшін бас
Стероидтар липофильді — мембранадан еркін өтеді; рецепторлары цитоплазмада немесе ядрода, генге тікелей әсер етеді.
6.Муковисцидозда тердегі хлорид неге жоғары?
👆 жауабын көру үшін бас
CFTR каналы жұмыс істемей, тер безі өзегінде Cl⁻ кері сіңірілмейді → терде NaCl көп; бұл диагностикалық тест.
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
18 3D-препарат · тақтада
Нөмірді ата, басып тексер
👆 Қалай ойнаймыз
- Студент тақтаға шығып, нөмірді атайды және құрылымның қызметін айтады
- Сары нөмірді басса — дұрыс жауап ашылады
- Модельді айналдырып, барлық нөмірді тап
Талқылауға
- Холестерин мембранаға қандай қасиет береді?
- Неге Na⁺ липидтік қабаттан өтпейді?
- Гликокаликс қай жақта және не үшін?
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
19 QR-зертхана · телефонмен
Үш виртуалды тапсырма
🔬 1 · 3D-препарат
3D модельде белгіленген құрылымды тап. 10 раунд.
20 балл🧬 2 · Тасымал шебері
Сорғы циклі, тест және тасымал түрлерін сұрыптау
20 балл🩺 3 · Кейс-тест
10 сұрақ: құрылыс → қызмет → патология. Жауаптар тексергеннен кейін ашылады.
20 баллКодсыз ашылады · аты-жөніңді жаз · соңғы экранның скриншотын жұмыс парағына тірке
20 Клиникалық / зерттеу кейсі
Білімді қолдан
Кейс 1 · Тырысқақ
Науқаста тәулігіне 10–15 л сұйық нәжіс, сусыздану. Ауызша регидратациялық ерітінді (глюкоза + NaCl) тағайындалды.
Сұрақ: Токсин мембранада не өзгертеді? Неге ерітіндіде глюкоза мен Na⁺ бірге болуы маңызды?
Кейс 2 · Муковисцидоз
Баланың тері тері тұзды, жиі пневмония, ұйқы безі жетіспеушілігі. CFTR генінде ΔF508 мутациясы.
Сұрақ: CFTR белогы мембранаға неге жетпейді? Шырыштың қоюлануын түсіндір.
Кейс 3 · Гиперхолестеринемия
12 жастағы балада ксантомалар, ЛТП 15 ммоль/л.
Сұрақ: Рецептор-тәуелді эндоцитоз кезеңдерін сипаттап, ақаудың орнын көрсет.
Топпен талқылау 5 минут · жауапты жұмыс парағына жаз
21 Бағалау · Рефлексия
Не білдім, не үйрендім?
📊 Бағалау · 100 балл
| Жұмыс түрі | Балл |
|---|---|
| QR-1 «3D-препарат» | 20 |
| QR-2 «Тасымал шебері» | 20 |
| QR-3 «Кейс-тест» | 20 |
| Жұмыс парағы | 30 |
| 3D-препарат, кейс талқылау | 10 |
90–100 «өте жақсы» · 75–89 «жақсы» · 50–74 «қанағаттанарлық»
🪞 Рефлексия «3–2–1»
- 3 — бүгін түсінген ұғым
- 2 — құрылыс пен қызмет байланысының мысалы
- 1 — әлі де сұрағым келетін сұрақ
🏠 Өздік жұмыс (СӨЖ)
- Пияз қабықшасында плазмолиз–деплазмолиз тәжірибесін жасап, бейнеге түсір
- Келесі тақырып: Жасушаның химиялық құрамы