கலச்சவ்வு மற்றும் பாயும் பல்லறை மாதிரி
ஏன் இது முக்கியம்? உங்கள் ஒவ்வொரு செல்லையும் சுற்றியுள்ள சவ்வு வெறும் பைக்கவசம் அல்ல — அது ஒரு தீவிர செயலில் உள்ள கட்டமைப்பு, பொருட்களை கட்டுப்படுத்தி உள்ளே அனுமதிக்கும், வெளியே தள்ளும், சமிக்கஞைகளை கேட்கும். Singer மற்றும் Nicolson 1972 இல் இதை 'பாயும் பல்லறை மாதிரி' என்று விவரித்தனர்.
பொஸ்போலிப்பிட் இரட்டை அடுக்கில் புரதங்கள் நீரில் ஐஸ்கட்டியில் மிதக்கும் திட்டுகளைப் போல் — சுதந்திரமாக நகரவல்லவை. இந்த 'பாயும்' தன்மையே செல்லை தட்டத்திற்கு பதிலாக மீட்பான நெகிழ்வான கட்டமைப்பாக்குகிறது.
- முதலுருமென்சவ்வின் (plasma membrane) கட்டமைப்பைப் பாயும் பல்லறை மாதிரி (fluid mosaic model) அடிப்படையில் விபரித்தல்.
- பொஸ்போலிப்பிட் இரட்டைப்படை, புரதங்கள், கொலஸ்திரோல், கிளைக்கோப்புரதங்கள் ஆகியவற்றின் இடம் மற்றும் பங்கைக் கூறுதல்.
- முதலுருமென்சவ்வின் தொழில்களை விளக்குதல்.
1. பாயும் பல்லறை மாதிரி (Fluid Mosaic Model)
Fluid mosaic model — cell membrane
Wikipedia → · CC
முதலுருமென்சவ்வு (plasma membrane) குழியவுருவின் (cytoplasm) வெளிப்புற எல்லையாகும். எல்லாக் கலமென்சவ்வுகளும் (cellular membranes) முதலுருமென்சவ்வின் நுண்கட்டமைப்பையே ஒத்திருக்கின்றன. 1972 ஆம் ஆண்டு Singer மற்றும் Nicolson ஆகியோர் கலமென்சவ்வின் பாயும் பல்லறை மாதிரியை (fluid mosaic model) முன்வைத்தனர். இது பிரதானமாகப் பொஸ்போலிப்பிட்டுகளாலும் (phospholipids — முதலுருமென்சவ்வில் மிக அதிகமாகக் காணப்படும் இலிப்பிட் வகை) புரதங்களாலும் (proteins) ஆனது.
2. பொஸ்போலிப்பிட் இரட்டைப்படை (Phospholipid Bilayer)
Phospholipid structure
Wikipedia → · CC
முதலுருமென்சவ்வு பிரதானமாகப் பொஸ்போலிப்பிட்டின் இரு படைகளால் (phospholipid bilayer) ஆனது. பொஸ்போலிப்பிட்டுகள் இருதன்மை (amphipathic) மூலக்கூறுகள் — நீரீர்ப்புப் பிரதேசத்தையும் (hydrophilic) நீரொதுக்கும் பிரதேசத்தையும் (hydrophobic) கொண்டவை. பொஸ்போலிப்பிட்டுகளின் நீரீர்ப்புத் தலைகள் (hydrophilic heads) கலத்துக்கு உள்ளேயும் வெளியேயும் உள்ள நீர்ச் சூழலை நோக்கி வெளிப்புறமாக அமைகின்றன. நீரொதுக்கும் ஐதரோகாபன் வால்கள் (hydrophobic hydrocarbon tails) உள்நோக்கி அமைந்து நீரொதுக்கும் உள்ளகத்தை (hydrophobic interior) உருவாக்குகின்றன.
பொஸ்போலிப்பிட் மூலக்கூறுகள் அசையக்கூடியதாக இருப்பதால் அவை மென்சவ்வுக்குப் பாயித்தன்மையை (fluid nature) வழங்குகின்றன — இதுவே மாதிரியின் "பாயும்" (fluid) தன்மை.
3. புரதங்கள் — பல்லறை (Mosaic) தன்மை
Transmembrane protein
Wikipedia → · CC
புரத மூலக்கூறுகள் மென்சவ்வில் எழுந்தமானதாகப் (randomly) புதைந்து அதன் பல்லறை / சித்திர வடிவத் தன்மையில் (mosaic nature) பங்கெடுக்கின்றன.
- ஒருங்கிணைந்த புரதங்கள் (Integral proteins) — இலிப்பிட் இரட்டைப்படையினுள் புதைந்தவை. சில புரதங்கள் மென்சவ்வினூடாக அதன் முழுப் பகுதியையும் ஊடுருவும் — இவை மென்சவ்வுக்குக் குறுக்கான புரதங்கள் (transmembrane proteins). மற்றைய சில ஓரளவே ஊடுருவிக் காணப்படும். பெரும்பாலான ஒருங்கிணைந்த புரதங்கள் குறுக்கான புரதங்களாகும்; இவற்றில் நீரீர்ப்புக் கால்வாய்கள் (hydrophilic channels) உள்ளன — இவை துளைகளாகச் செயற்பட்டு அயன்களையும் சில துருவ மூலக்கூறுகளையும் கடத்துகின்றன.
- சுற்றயலுக்குரிய புரதங்கள் (Peripheral proteins) — இலிப்பிட் இரட்டைப்படையினுள் புதைக்கப்படாது மென்சவ்வு மேற்பரப்பில் தளர்வாகப் பிணைக்கப்பட்டவை.
4. கிளைக்கோப்புரதம் மற்றும் கிளைக்கோலிப்பிட் (Glycoprotein & Glycolipid)
சில புரதங்களும் சில இலிப்பிட்டுகளும் உணர்கொம்பு போன்ற குறுகிய, கிளைத்த காபோவைதரேற் சங்கிலிகளைக் (short branching carbohydrate chains) கொண்டுள்ளன — இவை முறையே கிளைக்கோப்புரதம் (glycoprotein) மற்றும் கிளைக்கோலிப்பிட் (glycolipid) எனப்படும். இவை கலத்துக்கு வெளிப்புறப் பக்கத்தில் அமைந்து கல அடையாளங்காணலில் (cell recognition) பங்கெடுக்கின்றன.
5. கொலஸ்திரோல் (Cholesterol)
Cholesterol structure
Wikipedia → · CC
விலங்குக் கலமென்சவ்வு இலிப்பிட் இரட்டைப்படையினுள் எழுந்தமானதாக ஒருங்கிணைந்துள்ள சில கொலஸ்திரோல் (cholesterol) மூலக்கூறுகளைக் கொண்டிருக்கலாம். இவை மென்சவ்வுக்கு உறுதியையும் (rigidity) நிலைப்புத்தன்மையையும் (stability) வழங்குகின்றன; குறைந்த வெப்பநிலையில் மென்சவ்வு திண்மமாகுதலைத் தடுத்து, பாயித்தன்மையைச் சமனப்படுத்துகின்றன.
6. முதலுருமென்சவ்வின் தொழில்கள் (Functions)
- வாழும் கலத்தின் குழியவுருவைச் சூழ்ந்து, உட்கல கூறுகளை வெளிக்கல சூழலில் இருந்து உடல்ரீதியாகப் பிரித்தல்.
- தேர்ந்து ஊடுபுகவிடும் (selectively permeable) — பிழைப்புக்குத் தேவையான பதார்த்தங்களின் பரிமாற்றத்தை ஒழுங்காக்குதல்.
- புதைந்துள்ள புரதங்கள் கலத்தை இனம்கண்டு, அருகிலுள்ள கலங்கள் ஒன்றுடன் ஒன்று தொடர்பாட உதவுதல் (கல அடையாளங்காணல்).
- சில புரதங்கள் ஓமோன்கள், நரம்புக்கடத்திகள், நிர்ப்பீடனப் புரதங்கள் போன்ற உயிரிரசாயனப் பொருள்களுடன் இடைத்தாக்கமுறும் வாங்கி மூலக்கூறுகளாகச் (receptor molecules) செயற்படுதல்.
- சில புரதங்கள் குழியவன்கூட்டு நார்களுடன் (cytoskeletal fibres) இணைந்து கல வடிவத்தைப் பேணுதல்.
- சில புரதங்கள் நொதியங்களாகச் (enzymes) செயற்படுதல் (உ+ம்: குடலின் சில பகுதிகளிலுள்ள நுண்சடைமுளையின் மேலணிக் கலங்களின் மேற்பரப்பு மென்சவ்வில் சமிபாட்டு நொதியங்கள்).
Inside the Cell Membrane
Amoeba Sisters
- Watson & Crick
- Singer & Nicolson
- Schleiden & Schwann
- Robert Hooke
- Lynn Margulis
பதில் / Answer
- 1665
- 1838
- 1953
- 1972
- 1983
பதில் / Answer
- 0.7 nm
- 7 nm
- 70 nm
- 7 µm
- 0.7 µm
பதில் / Answer
- கொலஸ்திரோல் / Cholesterol
- பொஸ்போலிப்பிட் / Phospholipid
- ஸ்ரிரோயிட் / Steroid
- கொழுப்பு / Fat
- கிளைக்கோலிப்பிட் / Glycolipid
பதில் / Answer
- பொஸ்போலிப்பிட் + புரதம் / Phospholipid + protein
- DNA + RNA
- செல்லுலோஸ் + லிக்னின் / Cellulose + lignin
- மாப்பொருள் + சர்க்கரை / Starch + sugar
- கொலாஜென் + பெக்டின் / Collagen + pectin
பதில் / Answer
- நீரீர்ப்பு மட்டும் / Only hydrophilic part
- நீரொதுக்கும் மட்டும் / Only hydrophobic part
- நீரீர்ப்பு + நீரொதுக்கும் இரு பகுதிகள் / Both hydrophilic and hydrophobic parts
- மின்னேற்றம் இல்லை / No charge at all
- கார்போஹைட்ரேட் சங்கிலி / A carbohydrate chain
பதில் / Answer
- நீரொதுக்கும் உள்ளகம் நோக்கி / Towards the hydrophobic interior
- நீர்ச் சூழலை நோக்கி வெளிப்புறமாக / Outwards into the aqueous environment
- ஒன்றையொன்று நோக்கி / Towards each other
- கொலஸ்திரோல் நோக்கி / Towards cholesterol
- எங்கும் இல்லை / Nowhere
பதில் / Answer
- வெளிப்புறமாக / Outwards
- உள்நோக்கி, நீரொதுக்கும் உள்ளகம் உருவாக்கி / Inwards, forming a hydrophobic interior
- மேற்பரப்பில் / On the surface
- கால்வாய்கள் நோக்கி / Into channels
- தலைகளுடன் / With the heads
பதில் / Answer
- நிலையான புரதங்கள் / Fixed proteins
- அசையக்கூடிய பொஸ்போலிப்பிட் மூலக்கூறுகள் / Moveable phospholipid molecules
- கிளைக்கோப்புரதம் / Glycoprotein
- கால்வாய்கள் / Channels
- கருவுறை / Nuclear envelope
பதில் / Answer
- எழுந்தமானதாகப் புதைந்த புரதங்கள் / Randomly embedded proteins
- கொலஸ்திரோல் / Cholesterol
- நீர் மூலக்கூறுகள் / Water molecules
- மாப்பொருள் / Starch
- DNA
பதில் / Answer
- சுற்றயலுக்குரிய புரதங்கள் / Peripheral proteins
- ஒருங்கிணைந்த புரதங்கள் / Integral proteins
- கிளைக்கோப்புரதம் / Glycoproteins
- நார் புரதங்கள் / Fibrous proteins
- சேமிப்புப் புரதம் / Storage proteins
பதில் / Answer
- சுற்றயல் புரதங்கள் / Peripheral proteins
- மென்சவ்வுக்குக் குறுக்கான புரதங்கள் / Transmembrane proteins
- கிளைக்கோலிப்பிட் / Glycolipids
- கொலஸ்திரோல் / Cholesterol
- சேமிப்புப் புரதம் / Storage protein
பதில் / Answer
- சுற்றயல் புரதங்கள் / Peripheral proteins
- குறுக்கான (transmembrane) புரதங்கள் / Transmembrane proteins
- கிளைக்கோலிப்பிட் / Glycolipids
- நொதியம் அல்லாதவை / Non-enzymes
- கொலஸ்திரோல் / Cholesterol
பதில் / Answer
- சக்தி சேமிப்பு / Energy stores
- அயன்/துருவ மூலக்கூறு கடந்து செல்லும் துளைகள் / Pores for ions and polar molecules
- ஒளி உறிஞ்சல் / Light absorption
- DNA தொகுப்பு / DNA synthesis
- கல வடிவம் மட்டும் / Shape only
பதில் / Answer
- ஒருங்கிணைந்த புரதங்கள் / Integral proteins
- சுற்றயலுக்குரிய புரதங்கள் / Peripheral proteins
- குறுக்கான புரதங்கள் / Transmembrane proteins
- கிளைக்கோப்புரதம் / Glycoproteins
- கொலஸ்திரோல் / Cholesterol
பதில் / Answer
- கிளைக்கோப்புரதம் / Glycoprotein
- சுற்றயல் புரதம் / Peripheral protein
- நார்ப் புரதம் / Fibrous protein
- கொலாஜென் / Collagen
- ஊக்கி / Catalyst
பதில் / Answer
- கிளைக்கோப்புரதம் / Glycoprotein
- கிளைக்கோலிப்பிட் / Glycolipid
- பொஸ்போலிப்பிட் / Phospholipid
- கொலஸ்திரோல் / Cholesterol
- ஸ்ரிரோயிட் / Steroid
பதில் / Answer
- ATP தொகுப்பு / ATP synthesis
- கல அடையாளங்காணல் / Cell recognition
- ஒளிச்சேர்க்கை / Photosynthesis
- DNA பகர்ப்பு / DNA replication
- நீர் சேமிப்பு / Water storage
பதில் / Answer
- தாவரக் கலம் / Plant cells
- விலங்குக் கலம் / Animal cells
- பாக்டீரியா / Bacteria
- வைரஸ் / Viruses
- பங்கசு / Fungi
பதில் / Answer
- ATP உற்பத்தி / Produce ATP
- மென்சவ்வுக்கு உறுதி + நிலைப்பு வழங்கல் / Provide rigidity and stability
- ஒளி உறிஞ்சல் / Absorb light
- புரதம் தொகுத்தல் / Synthesise protein
- DNA சேமிப்பு / Store DNA
பதில் / Answer
- மென்சவ்வைத் திண்மமாக்கும் / Solidifies the membrane
- மென்சவ்வு திண்மமாகுதலைத் தடுக்கும் / Prevents the membrane from solidifying
- மென்சவ்வைக் கரைக்கும் / Dissolves the membrane
- எதுவும் இல்லை / Does nothing
- மென்சவ்வை வெடிக்கச் செய்யும் / Bursts the membrane
பதில் / Answer
- முழுச் செல்லாமை / Impermeability
- தேர்ந்து ஊடுபுகவிடல் (selective permeability) / Selective permeability
- முழு ஊடுபுகவிடல் / Full permeability
- செயலான கடத்தல் மட்டும் / Active transport only
- பாயித்தன்மை / Fluidity
பதில் / Answer
- உட்கல சூழலை வெளிக்கல சூழலில் இருந்து பிரித்தல் / Separate intracellular from extracellular
- ஒளிச்சேர்க்கை / Photosynthesis
- DNA பகர்ப்பு / DNA replication
- மாப்பொருள் சேமிப்பு / Starch storage
- ATP தொகுப்பு / ATP synthesis
பதில் / Answer
- வாங்கி (receptor) மூலக்கூறு / Receptor molecule
- கடத்து நுண்பை / Transport vesicle
- ஒளித்தொகுதி / Photosystem
- குரோமற்றின் / Chromatin
- தைலகாய்டு / Thylakoid
பதில் / Answer
- குழியவன்கூட்டு நார்கள் (cytoskeletal fibres) / Cytoskeletal fibres
- தைலகாய்டு / Thylakoids
- கிறிஸ்ரே / Cristae
- கருத்துளை / Nuclear pores
- ரைபோசோம் / Ribosomes
பதில் / Answer
- வாங்கிகள் / Receptors
- சமிபாட்டு நொதியங்கள் (digestive enzymes) / Digestive enzymes
- கடத்திகள் மட்டும் / Carriers only
- கிளைக்கோலிப்பிட் / Glycolipids
- கொலஸ்திரோல் / Cholesterol
பதில் / Answer
- இரண்டும் ஒரேமாதிரியானவை / Both are identical
- கூற்று + தொழிலில் வேறுபடலாம் / May differ in composition and function
- புரதம் இல்லை / Have no protein
- கொலஸ்திரோல் இல்லை / Have no cholesterol
- நீர் இல்லை / Have no water
பதில் / Answer
- கருவுறை / Nuclear envelope
- முதலுருமென்சவ்வு / Plasma membrane
- கலச்சுவர் / Cell wall
- தைலகாய்டு / Thylakoid
- கோல்கி / Golgi
பதில் / Answer
- ஐதரோகாபன் வால் / Hydrocarbon tail
- பொஸ்பேட்டுக் கூட்டம் / Phosphate group
- கிளிசரோல் / Glycerol
- கொழுப்பமிலம் / Fatty acid
- கொலஸ்திரோல் / Cholesterol
பதில் / Answer
- புரத ஒற்றைப்படை / Single protein layer
- பொஸ்போலிப்பிட் இரட்டைப்படை / Phospholipid bilayer
- செல்லுலோஸ் சுவர் / Cellulose wall
- மாப்பொருள் படை / Starch layer
- DNA இழை / DNA strand
பதில் / Answer
- பாயும் பல்லறை மாதிரியை முன்வைத்தவர்களையும் ஆண்டையும், மென்சவ்வின் தடிப்பையும் கூறுக. / State who proposed the fluid mosaic model, the year, and the membrane thickness. (2)
- பொஸ்போலிப்பிட் "இருதன்மை" (amphipathic) மூலக்கூறு எவ்வாறு இரட்டைப்படையில் அமைகிறது என்பதை விளக்குக. / Explain how an amphipathic phospholipid arranges itself in the bilayer. (3)
- ஒருங்கிணைந்த புரதம், சுற்றயல் புரதம் ஆகியவற்றை வேறுபடுத்துக. / Distinguish between an integral protein and a peripheral protein. (2)
- விலங்குக் கலமென்சவ்வில் கொலஸ்திரோலின் முக்கியத்துவம் என்ன? / What is the importance of cholesterol in the animal cell membrane? (3)
மாதிரி விடை / Model answer
(ஆ) நீரீர்ப்புத் தலைகள் (hydrophilic) உள்/வெளி நீர்ச் சூழலை நோக்கி வெளிப்புறமாக; நீரொதுக்கும் ஐதரோகாபன் வால்கள் (hydrophobic) உள்நோக்கி → நீரொதுக்கும் உள்ளகம். (3)
(இ) ஒருங்கிணைந்த — இரட்டைப்படையினுள் புதைந்தது (பல குறுக்கான/transmembrane); சுற்றயல் — புதைக்கப்படாது மேற்பரப்பில் தளர்வாகப் பிணைந்தது. (2)
(ஈ) மென்சவ்வுக்கு உறுதி + நிலைப்புத்தன்மை வழங்கும்; குறைந்த வெப்பநிலையில் திண்மமாகுதலைத் தடுத்து பாயித்தன்மையைச் சமனப்படுத்தும். (3)
முதலுருமென்சவ்வின் பாயும் பல்லறை மாதிரியை அதன் கூறுகளுடன் (பொஸ்போலிப்பிட், புரதங்கள், கொலஸ்திரோல், கிளைக்கோப்புரதம்) விபரித்து, மென்சவ்வின் தொழில்களைக் கூறுக. / Describe the fluid mosaic model of the plasma membrane with its components (phospholipids, proteins, cholesterol, glycoproteins) and state its functions.
விடைக் குறிப்புகள் / Answer outline
• பொஸ்போலிப்பிட் இரட்டைப்படை — இருதன்மை; நீரீர்ப்புத் தலை வெளியே, நீரொதுக்கும் வால் உள்ளே; அசையக்கூடியது → பாயித்தன்மை.
• புரதம் (பல்லறை) — ஒருங்கிணைந்த (குறுக்கான + நீரீர்ப்புக் கால்வாய்), சுற்றயல்.
• கிளைக்கோப்புரதம்/கிளைக்கோலிப்பிட் — கல அடையாளங்காணல்; கொலஸ்திரோல் (விலங்கு) — உறுதி + நிலைப்பு.
• தொழில்கள் — பிரித்தல், தேர்ந்து ஊடுபுகவிடல், அடையாளங்காணல், வாங்கி, கல வடிவம், நொதியம்.
பதில் / Show answer
- பாயும் பல்லறை மாதிரி (Singer–Nicolson).
- பொசுபோலிப்பிட்டு இரட்டையடுக்கு + ஒருங்கிணைந்த / புற புரதங்கள்.
- தெரிவுட்புகுபடித்திறன் — சில மூலக்கூறுகளே கடக்கும்.