අවයවීභූත ප්‍රෝටීන (INTEGRAL PROTEINS)

Integral යන්නට නියම සිංහල යෙදුම 'අවයවීභූත' යන්නද කියා මම නොදනිමි.ඊට වඩා හොද අර්ථ දැක්වීමක් තිබේ නම් මටත් කියන්න.කලින් ලිපියේ සදහන් කළ ප්‍රෝටීන වර්ග 3න් විශාලම හා ප්‍රධානම ප්‍රෝටීන වර්ගය මෙයයි.මීට අවයවීභූත කියා කියන්නේ මෙම ප්‍රෝටීන, ලිපිඩ ද්වි-ස්ථරයත් (lipid bilayer) සමග ඉතා තදින් බද්ධ වී ඇති නිසාය.මෙම ප්‍රෝටීන වල ප්‍රධාන ව්‍යුහමය කොටස් 2කි.

1. මෙම ප්‍රෝටීනයක එක් කොටසක් ද්වි-ස්ථරයේ අන්තඃසෛලීය (intracellular) හෝ බහිෂ්සෛලීය (extracellular) මුහුණත් 2න් ඕනෑම මුහුණතකට නිරාවරණය වී ඇත.මෙම කොටස ජලීය පරිසරයකට මුහුණ දිය යුතු බැවින් එය ධ්‍රැවීය(ජලකාමී) ස්වභාවයක් ගනී.
2. ප්‍රෝටීනයේ තවත් කොටසක් ලිපිඩ ද්වි-ස්ථරයේ ගිලී ඇත.මෙම කොටස ලිපිඩමය පරිසරයකට මුහුණ දිය යුතු බැවින් එය නිර්ධ්‍රැවීය ස්වභාවයක් ගනී.මෙහිදී ප්‍රෝටීන සහ ලිපිඩ, ජලභීතික (hydrophobic) සහ වැන්ඩර්වාල්ස් (Van der Waals) බන්ධන මගින් එකට සම්බන්ධ වී ඇත.

ඇතැම් විට මෙම ප්‍රෝටීනයක් ලිපිඩ ද්වි-ස්ථරයේ එක් මුහුණතකින් පටන් ගෙන, ද්වි-ස්ථරය හරහා ගොස් අනෙක් මුහුණතින් මතු වේ.මෙහිදී ප්‍රෝටීනයේ දෙකෙළවරින් ධ්‍රැවීය ස්වභාවයක්ද, මැදින් නිර්ධ්‍රැවීය ස්වභාවයක්ද ගනී.මෙවැනි ප්‍රෝටීනයක් පටල-විනිවිදි ප්‍රෝටීනයක් ලෙස විශේෂ නමකින් හැදින්වේ.

පටල-විනිවිදි ප්‍රෝටීන (TRANSMEMBRANE PROTEINS)

මෙම ප්‍රෝටීන, එහි පොලිපෙප්ටයිඩ දාමය ලිපිඩ ද්වි-ස්ථරය හරහා කී වරක් ගමන් කර ඇත්දැයි යන කාරණාව මත ප්‍රධාන කොටස් 2කට බෙදා ඇත.එය පහත රූපය මගින් තවදුරටත් පැහැදිලි වනු ඇත.

• ඒක-විනිවිදි ප්‍රෝටීන (single-pass protein)
  

මෙහිදී පොලිපෙප්ටයිඩ දාමය (polypeptide chain) ලිපිඩ ද්වි-ස්ථරය හරහා එක් වරක් පමණක් ගමන් කර ඇත.

• බහු-විනිවිදි ප්‍රෝටීන (multi-pass protein)
  

මෙහිදී පොලිපෙප්ටයිඩ දාමය ලිපිඩ ද්වි-ස්ථරය හරහා එක් වරකට වඩා වැඩි වාර ගණනක් ගමන් කර ඇත.





මෙහිදී ලිපිඩ ද්වි-ස්ථරය හරහා ගමන් කරන පොලිපෙප්ටයිඩ දාම

• ඇල්ෆා හෙලික්ස (alpha helix) සහ
• බීටා බැරල (beta barrel)
  

ලෙස ද්විතීයික ප්‍රෝටීන ව්‍යුහ (secondary protein structures) බවට සංවිධානය වී ඇත.

නැතුවම බැරි - පටල ප්‍රෝටීන හැදින්වීම (INTRODUCTION TO MEMBRANE PROTEINS)

ජීව විද්‍යාත්මක පටල වල ලිපිඩ ගැන අපි පසුගිය ලිපි වලින් කතා කළා.අද කතා කරන්නේ එහි ඇති ප්‍රෝටීන පිළිබදවයි.පසුගිය ලිපි වලින් කතා කළා වගේම මෙම ප්‍රෝටීන වල එක් කාර්යයක් වෙන්නේ ලිපිඩ වල චාලකතාවය අඩු කරලා පටලයේ ස්ථායිතාවය (stability of the membrane) වැඩි කරන එක‍යි.ඊට අමතරව මෙම ප්‍රෝටීන වල තවත් කාර්යයන් රැසක්ම තියනවා

1. එන්සයිම (enzymes) ලෙස ක්‍රියා කරමින් සෛලයේ විවිධ රසායනික ප්‍රතික්‍රියා උත්ප්‍රේරණය (catalyze) කිරීම
2. සෛලයෙන් ඉවතට සහ ඇතුළට පෝෂක ද්‍රව්‍ය (nutrients) පරිවහනය කිරීම
3. සෛලයෙන් ඉවතට අප ද්‍රව්‍ය (waste products) පරිවහනය කිරීම
4. බාහිරින් පැමිණෙන (extracellular) ද්‍රව්‍ය හදුනාගැනීමට සෛලයට ආධාර වීම

මින් ප්‍රධානයි.මෙසේ ක්‍රියාකිරීමට මෙම ප්‍රෝටීන, ජීව විද්‍යාත්මක පටල වල ලිපිඩ ද්වි-ස්ථරය (lipid bilayer) සමග විවිධාකාරයෙන් අන්තර්ක්‍රියා කළ යුතුයි.මෙසේ සිදුකරන අන්තර්ක්‍රියා අනුව පටල ප්‍රෝටීන ප්‍රධාන කාණ්ඩ 3කට වර්ග කරනු ලබනවා.ඒවානම්

1. අවයවීභූත ප්‍රෝටීන (integral proteins)
   
2. පර්යන්ත ප්‍රෝටීන (peripheral proteins)
   
3. ලිපිඩ සබැදි ප්‍රෝටීන (lipid anchored proteins)
   

මෙම ප්‍රෝටීන පිළිබද ඊළග ලිපියේ සිට වෙන වෙනම සවිස්තරාත්මකව කතා කරමු.

එයාලටත් එහෙ මෙහෙ යන්න පුලුවන් - ජීව විද්‍යාත්මක පටල වල ලිපිඩ චාලකතාවය (LIPID MOBILITY OF BIOLOGICAL MEMBRANES)

ජීව විද්‍යාත්මක පටල වල ප්‍රෝටීන ගැන කතා කරන්න කලින් ලිපිඩ ගැන තව ටිකක් කතා කරන්න හිතුවා.කලින් ලිපියේ කිව්වා වගේම ජීව විද්‍යාත්මක පටලයක් කියන්නේ චාලක පටලයකටයි (dynamic membrane). ඊට හේතුව ඒවායේ ඇති ෆොස්ෆොලිපිඩ (phospholipids) චාලක වීමයි.(ස්ෆින්ගොලිපිඩද චාලක වුවත් ඒවා සුලුතරයක් පමණක් ඇති නිසා ෆොස්ෆොලිපිඩ ගැන පමණක් කතා කරමු).චාලක වීම යනු තැනින් තැනට ගමන් කිරීමට ඇති හැකියාවයි.ෆොස්ෆොලිපිඩ, පටලයේ තැනින් තැනට ගමන් කිරීමට ප්‍රධාන ක්‍රම 2ක් ඇත.

• තීර්යක් විසරණය හෙවත් ෆ්ලිප්-ෆ්ලොප් වීම (transverse diffusion aka flip-flop)
  
• පාර්ශ්වික විසරණය (lateral diffusion)
  

දැන් මෙම කරුණු ගැන වෙන වෙනම බලමු

• තීර්යක් විසරණය හෙවත් ෆ්ලිප්-ෆ්ලොප් වීම

‍

තීර්යක් විසරණය හෙවත් ෆ්ලිප්-ෆ්ලොප් වීම යනු ඉහත රූපයේ දක්වා ඇති ආකාරයට යම් ෆොස්ෆොලිපිඩ අණුවක් ද්වි-පටලයේ (bilayer) එක් මුහුණතක සිට අනෙක් මුහුණතට ගමන් කිරීමයි.මෙහිදී ෆොස්ෆොලිපිඩ අණුවේ ධ්‍රැවීය හිස (polar head) එක් මුහුණතක සිට, නිර්ධ්‍රැවීය වලිග (non-polar tails) සහිත ප්‍රදේශය හරහා අනෙක් මුහුණතට ගමන් කළ යුතු නිසා මෙම ක්‍රියාවලිය සිදුවීමේ සම්භාවිතාව සාපේක්ෂව අඩුය.මෙවැනි අපහසු ක්‍රියාවලියක් සිදුවන්නේ කෙසේද?

මේ සදහා ක්‍රම 2ක් පවතී

1. ෆ්ලිපේස් එන්සයිමය (flipase enzyme) මගින් - මෙහිදී ශක්තිය වැය නොකරමින් ෆොස්ෆොලිපිඩ අණු ද්වි-පටලයේ වැඩි සාන්ද්‍රණයක් ඇති මුහුණතේ සිට අඩු සාන්ද්‍රණයක් ඇති අනෙක් මුහුණතට ගමන් කරයි.එනම් සරල විසරණයකි (simple diffusion).මෙය සිදු කරන්නේ ෆ්ලපේස් එන්සයිමය මගිනි.
2. ෆොස්ෆොලිපිඩ පරිසංක්‍රමක ප්‍රෝටීනය (phospholipid translocator protein) මගින් - මෙහිදී ATP ශක්තිය වැය කරමින් ෆොස්ෆොලිපිඩ අණු ද්වි-පටලයේ අඩු සාන්ද්‍රණයක් ඇති මුහුණතේ සිට වැඩි සාන්ද්‍රණයක් ඇති අනෙක් මුහුණතට ගමන් කරයි.එනම් සක්‍රිය පරිවහනයකි (active transport).

• පාර්ශ්වික විසරණය

පාර්ශ්වික විසරණය යනු ඉහත රූපයේ දක්වා ඇති ආකාරයට යම් ෆොස්ෆොලිපිඩ අණුවක් ද්වි-පටලයේ එක් මුහුණතක සිට එම මුහුණතේම වෙනත් ස්ථානයකට ගමන් කිරීමයි.මෙම ක්‍රියාවලිය සිදුවීමේ සම්භාවිතාව සාපේක්ෂව වැඩිය.මෙහිදී සිදු වන්නේ සරල විසරණයකි.

මෙම චාලකතාවය රදා පවතින්නේ ජීව විද්‍යාත්මක පටල වල තරලමය බව (fluidity) මතයි.පටල වල තරලමය බව රදා පවතින්නේ පහත සාධක මතයි

• උෂ්ණත්වය (temperature) - උෂ්ණත්වය වැඩිවූ විට තරලමය බව වැඩිවේ.උෂ්ණත්වය අඩුවූ විට තරලමය බව අඩුවේ.
• පටලයේ කොලෙස්ටෙරෝල් සහ ප්‍රෝටීන සංයුතිය (cholesterol & protein composition) - කොලෙස්ටෙරෝල් සහ ප්‍රෝටීන සංයුතිය වැඩිවූ විට තරලමය බව අඩුවේ .කොලෙස්ටෙරෝල් සහ ප්‍රෝටීන සංයුතිය අඩුවූ විට තරලමය බව වැඩිවේ.
• ෆොස්ෆොලිපිඩ අණුවේ නිර්ධ්‍රැවීය වලිගයේ දිග - ෆොස්ෆොලිපිඩ අණුවේ වලිගයේ දිග වැඩිවූ විට තරලමය බව අඩුවේ.ෆොස්ෆොලිපිඩ අණුවේ වලිගයේ දිග අඩුවූ විට තරලමය බව වැඩිවේ.

තරලමය බව අඩු වන විට පටලයේ ද්‍රවාංකය (melting point) (ද්‍රව වීම සදහා ලබා දිය යුතු උෂ්ණත්වය) වැඩිවේ.

අ‍පේ වැදගත්ම ආවරණය - සෛල ප්ලාස්ම පටලය හා අනෙකුත් ජීව විද්‍යාත්මක පටල (CELL PLASMA MEMBRANE & OTHER BIOLOGICAL MEMBRANES)

සජීවී ප්‍රාක් ප්ලාස්මයේ අනෙකුත් කොටස් ආවරණය වී ඇත්තේ සෛල ප්ලාස්ම පටලයෙනි.එමෙන්ම ඇතැම් ඉන්ද්‍රියිකාද (organelles) , ඉන්ද්‍රියිකා ප්ලාස්ම පටලයකින් ආවරණය වී ඇත.පොදුවේ ගත් විට මෙම දෙවර්ගයම එකම සංවිධානාත්මක රටාවක් පෙන්නුම් කරයි.(ඉන්ද්‍රියිකාවෙන් ඉන්ද්‍රියිකාවට මෙම සංවිධානාත්මක රටාව සුලු වශයෙන් වෙනස් වේ).එමනිසා මේවා ජීව විද්‍යාත්මක පටල (biological membranes) ලෙස පොදුවේ හැදින්වේ.(ඉහත රූපය බලන්න)

ජීව විද්‍යාත්මක පටලවල අන්තර්ගතය

1. ලිපිඩ (lipids) (ප්‍රධාන)
2. ප්‍රෝටීන (proteins)
   
3. කාබෝහයිඩ්‍රේට (carbohydrates) (සුලු වශයෙනි)

• ‍ලිපිඩ

ජීව විද්‍යාත්මක පටලවල අන්තර්ගතය ප්‍රධාන වශයෙන් ලිපිඩ වේ.මෙහිදී අපට ලිපිඩ වර්ග 3 ක් හමුවේ.

1. ෆොස්ෆොලිපිඩ (phospholipids) - ෆොස්ෆැටිඩිල්කෝලීන් (phosphatidylcholine), ෆොස්ෆැටිඩිල්සෙරීන් (phosphatidylserine), ෆොස්ෆැටිඩිල්එතනෝල්ඇමීන් (phosphatidylethanolamine) ආදිය
2. ස්ෆින්ගොලිපිඩ (sphingolipids) - ස්ෆින්ගොමයලීන් (sphingomyelin) ආදිය
3. කොලෙස්ටෙරෝල් (cholesterol)
   

පහත රූපයේ ආකාරයට ෆොස්ෆොලිපිඩ එක්වී ස්ථර 2ක් (lipid bilayer) සාදයි.ස්ෆින්ගොලිපිඩ සුලු ප්‍රමාණයක්ද මේ අතර ඇත.‍
ෆොස්ෆොලිපිඩ සහ ස්ෆින්ගොලිපිඩ වල ජලකාමී ධ්‍රැවීය හිසක් (hydrophilic polar head) (රතු පාට) සහ ජලභීතික නිර්ධ්‍රැවීය වලිගයක් (hydrophobic non-polar tail) ඇත.ඉහත සැකැස්ම මගින් ජලකාමී ධ්‍රැවීය හිස ධ්‍රැවීය ජලය සමග ප්‍රතික්‍රියා කරන අතර(සෛලයෙන් ඇතුළත හා පිටත) ජලභීතික නිර්ධ්‍රැවීය වලිග ජලභීතික අන්තර්ක්‍රියා (hydrophobic interactions) මගින් එකට ප්‍රතික්‍රියා කරයි.එමනිසා ඉහත සැකැස්ම මගින් ධ්‍රැවීය හෝ අයනික සංයෝග වලට සෛලයෙන් හෝ ඉන්ද්‍රියිකාවෙන් ඇතුළට හෝ පිටට ගමන් කිරීම වළක්වයි.මෙසේ වන්නේ ධ්‍රැවීය හෝ අයනික සංයෝග වලට නිර්ධ්‍රැවීය කොටසක් හරහා යාමට විශාල ශක්තියක් වැයවන බැවිනි (highly energy consuming process).

නමුත් ෆොස්ෆොලිපිඩ සහ ස්ෆින්ගොලිපිඩ අණු නිතරම චලනය වෙමින් පවතින ගලා යන සුලු අණුය.එමනිසා ඉහත සැකැස්ම අස්ථායී වේ.මෙය වැළැක්වීමට කොලෙස්ටෙරෝල් අණු සහ ප්‍රෝටීන ෆොස්ෆොලිපිඩ සහ ස්ෆින්ගොලිපිඩ අණු අතර ගිලී පහත රූපයේ ආකාරයට ඇත.

මෙසේ කොලෙස්ටෙරෝල් අණු සහ ප්‍රෝටීන පැවතීමෙන් සෛලයට වාසි රැසක් සැලසේ

1. ජීව විද්‍යාත්මක පටලවල ස්ථායීතාවය වාඩිවේ.
2. පටලවල ද්‍රවාංකය වැඩිවේ
3. පටලවල හිමාංකය අඩුවේ

මේ අනුව කොලෙස්ටෙරෝල් ශරීරයට අත්‍යාවශ්‍ය පෝෂකයක් වන අතර එය භයානක වන්නේ ඹ්නෑවට වඩා ලබාගත් විටදීය.

ජීව විද්‍යාත්මක පටලවල අන්තර්ගත ප්‍රෝටීන සහ කාබෝහයිඩ්‍රේට සහ ජීව විද්‍යාත්මක පටලවල කාර්යයන් පිළිබද මීලග ළිපියෙන් අවධානය යොමු කරමු


‍

සෛල ප්ලාස්මය (CYTOPLASM)

අපි දැන් ප්‍රාක් ප්ලාස්මයේ කොටස් එකින් එක බලමු.මුලින්ම අවධානය යොමු කරන්නේ සෛල ප්ලාස්මයටයි.සෛල ප්ලාස්මය යනු ප්ලාස්ම පටලයට ඇතුලතින් පිහිටි ජලීය කොටසයි.න්‍යෂ්ටිය සහ අනෙකුත් ඉන්ද්‍රියිකා මෙහි ගිලී පවතී.

මෙහි තෙත් බර අනුව සුලබම සංයෝගය ජලය වේ.වියළි බර අනුව සුලබම සංයෝගය වන්නේ ප්‍රෝටීනයි.

සෛල ප්ලාස්මයේ භෞතික ගුණ

1. අවර්ණ සහ පාරදෘශ්‍ය වේ (colourless & transparent).
2. කණිකාමය වේ.එනම් එහි විවිධ කුඩා කොටස් (particles) දියවී ඇත.
   
3. දුස්‍රාවී (viscous) වේ.එනම් උකු සහ ගලා යා හැකිය.
4. ප්‍රාක් ප්ලාස්මීය වක්සරණය දක්වයි.එනම් සෛල ප්ලාස්මය රිද්මයානුකූලව සංසරණය වේ.

සෛල ප්ලාස්මය තුළ එකිනෙකට වෙනස් ජෛවරසායනික ප්‍රතික්‍රියා (biochemical reactions) රාශියක් සිදුවේ.

• ශ්වසනය (cellular respiration)
  
• ප්‍රභාසංස්ලේෂණය (photosynthesis)
  
• ප්‍රෝටීන සංස්ලේෂණය (protein synthesis)
  

මින් කිහිපයක් පමණි.
මෙවිට ප්‍රධාන ගැටලුවක් පැන නැගේ.එක් ප්‍රතික්‍රියාවක් සඳහා සහභාගි වන ප්‍රතික්‍රියක හෝ එහි ඵල තවත් ප්‍රතික්‍රියාවක් සඳහා සහභාගි වන ප්‍රතික්‍රියක හෝ එහි ඵල සමග ක්‍රියාකර ප්‍රතික්‍රියා 2 ටම බාධා සිදුවිය හැකිය.සෛල ප්ලාස්මය තුළ ප්‍රතික්‍රියා රාශියක් සිදුවන බැවින් මෙසේ වුනොත් මුලු සෛලයම අවුල් ජාලයක් බවට පත්විය හැක.

මෙය වළක්වන්නේ කෙසේද?

විවිධ ජෛවරසායනික ප්‍රතික්‍රියා බාධාවකින් තොරව සිදුවීමට ඒවා සෛල ප්ලාස්මයේ විශේෂණය වූ ප්‍රදේශ වලට සීමා වී ඇත (compartmentalization).මෙම විශේෂණය වූ ප්‍රදේශ ඉන්ද්‍රියිකා (organelles) නමින් හැඳින්වේ.

සෛල ප්ලාස්මයේ ඇති ඉන්ද්‍රියිකා සහ ඒවායේ කාර්යයන්

• මයිටකොන්ඩ්‍රියා (mitochondria) - සෛලීය ශ්වසනය හා ශක්තිය නිපදවීම
  
• හරිතලව (chloroplasts)- ආහාර නිපදවීම
  
• පිෂ්ටලව (amyloplasts)- පිෂ්ටය ගබඩා කිරීම
  
• රයිබසෝම (ribosomes)- ප්‍රෝටීන සංස්ලේෂණය
• න්‍යෂ්ටිය (nucleus)- ප්‍රවේණික ද්‍රව්‍ය ගබඩා කිරීම සහ සෛලයේ කාර්යයන් පාලනය කිරීම
  
• ලයිසොසෝම (lisosomes)- ජීරක එන්සයිම ගබඩා කිරීම
• පක්ෂ්ම සහ කෂිකා (cilia & flagella)- සෛලීය චලනයට ආධාර වීම
  
• අන්තඃප්ලාස්ම ජාලිකා (endoplasmic reticulum)- සෛලය තුළ ලිපිඩ සහ ප්‍රෝටීන අභ්‍යන්තරව පරිවහනය කිරීම
  
• ගොල්ජි දේහ (golgi bodies)- සෛලීය ස්‍රාවයන් සංස්ලේෂණය සහ ඇසිරීම
  

කුඩාම කෙනා තවදුරටත් බෙදමු - PARTS OF A CELL

සෛලය සහ එහි ක්‍රියාකාරිත්වය පිළිබදව අප මීට පෙර කතා කළා ඔබට මතක ඇති.අද අපි සූදානම් වන්නේ එය තව දුරටත් කොටස් වලට බෙදා වෙන් කිරීමටයි.සාමාන්‍ය සෛලයක් ප්‍රධාන වශයෙන් කොටස් 3 කට බෙදා වෙන් කළ හැකිය.

1. සජීවී ප්‍රාක් ප්ලාස්මය (protoplasm)
2. අජීවී සෛල ආවරණය
   
3. අජීවී සෛල ද්‍රව්‍ය

සජීවී ප්‍රාක් ප්ලාස්මයට අයත් වන්නේ

• න්‍යෂ්ටිය (nucleus)
  
• සෛල ප්ලාස්මය (cytoplasm) සහ
• ප්ලාස්ම පටලයයි. (plasma membrane)
  

අජීවී සෛල ආවරණය යනු සජීවී ප්‍රාක් ප්ලාස්මයට පිටතින් ඇති ආවරණයයි.මෙය ඇතැම් විට සෛල බිත්තියක් (cell wall) ලෙස සංවිධානය වී ඇත.

අජීවී සෛල ද්‍රව්‍ය යනු සෛල ප්ලාස්මය තුළ ගිලී ඇති

• පිෂ්ට කණිකා (amyloplasts)
  
• ලිපිඩ කණිකා ආදියයි.

(මෙම කොටස් පිළිබඳව පසුව වෙන වෙනම සාකච්ඡා කරනු ලැබේ)