أغشية بيولوجية.
بدأ استخدام مصطلح "غشاء" (غشاء خطي - جلد ، فيلم) منذ أكثر من 100 عام للإشارة إلى حدود الخلية ، حيث يعمل ، من ناحية ، كحاجز بين محتويات الخلية والبيئة الخارجية ، ومن ناحية أخرى ، كقسم شبه نافذ يمكن من خلاله أن تمر المياه وبعض المواد. ومع ذلك ، لا يتم استنفاد وظائف الغشاء ،لأن الأغشية البيولوجية تشكل أساس التنظيم الهيكلي للخلية.
هيكل الغشاء. وفقًا لهذا النموذج ، فإن الغشاء الرئيسي عبارة عن طبقة ثنائية للدهون ، حيث يتم تحويل ذيول الجزيئات الكارهة للماء إلى الداخل ويتم قلب الرؤوس المحبة للماء إلى الخارج. يتم تمثيل الدهون بواسطة الفسفوليبيدات - مشتقات الجلسرين أو السفينجوزين. ترتبط البروتينات بطبقة الدهون. تخترق البروتينات المتكاملة (الغشائية) الغشاء وترتبط به بقوة ؛ الطرفية لا تخترق وترتبط مع الغشاء بشكل أقل تماسكًا. وظائف بروتينات الغشاء: الحفاظ على بنية الأغشية ، استقبال وتحويل الإشارات من البيئة. البيئة ، نقل بعض المواد ، تحفيز التفاعلات التي تحدث على الأغشية. سمك الغشاء من 6 إلى 10 نانومتر.
خصائص الغشاء:
1. السيولة. الغشاء ليس بنية صلبة ؛ معظم البروتينات والدهون الموجودة فيه يمكن أن تتحرك في مستوى الأغشية.
2. عدم التماثل. يختلف تكوين الطبقات الخارجية والداخلية لكل من البروتينات والدهون. بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي أغشية البلازما في الخلايا الحيوانية على طبقة من البروتينات السكرية من الخارج (غليكوكاليكس يؤدي وظائف الإشارة والمستقبلات ، وهو مهم أيضًا لتوحيد الخلايا في الأنسجة)
3. القطبية. يحمل الجزء الخارجي من الغشاء شحنة موجبة ، بينما يحمل الداخل شحنة سالبة.
4. نفاذية انتقائية. تمر أغشية الخلايا الحية ، بالإضافة إلى الماء ، فقط جزيئات وأيونات معينة من المواد المذابة. (استخدام مصطلح "شبه نفاذية" فيما يتعلق بأغشية الخلايا ليس صحيحًا تمامًا ، لأن هذا المفهوم يعني أن الغشاء يمر فقط بالمذيب الجزيئات ، مع الاحتفاظ بجميع الجزيئات والأيونات المذابة.)
غشاء الخلية الخارجي (البلازما) عبارة عن غشاء فائق الميكروسكوب بسمك 7.5 نانومتر ، ويتكون من البروتينات والفوسفوليبيدات والماء. فيلم مرن ، مبلل جيدًا بالماء ويستعيد سلامته بسرعة بعد التلف. لها هيكل عالمي ، نموذجي لجميع الأغشية البيولوجية. إن الموقع الحدودي لهذا الغشاء ، ومشاركته في عمليات النفاذية الانتقائية ، والتضخم ، والبلعمة ، وإفراز المنتجات والتوليف ، جنبًا إلى جنب مع الخلايا المجاورة وحماية الخلية من التلف ، يجعل دوره مهمًا للغاية. أحيانًا يتم تغطية الخلايا الحيوانية خارج الغشاء بطبقة رقيقة تتكون من السكريات والبروتينات - glycocalyx. تحتوي الخلايا النباتية الموجودة خارج غشاء الخلية على جدار خلوي قوي يخلق دعماً خارجياً ويحافظ على شكل الخلية. وهو يتألف من الألياف (السليلوز) ، وهو عديد السكاريد غير القابل للذوبان في الماء.
غشاء الخلية
صورة غشاء الخلية. تتوافق الكرات الصغيرة الزرقاء والبيضاء مع "رؤوس" الفوسفوليبيدات الكارهة للماء ، وتتوافق الخطوط المرتبطة بها مع "ذيول" المحبة للماء. يوضح الشكل البروتينات الغشائية المتكاملة فقط (الكريات الحمراء واللوالب الصفراء). نقاط بيضاوية صفراء داخل الغشاء - جزيئات الكوليسترول سلاسل خرز صفراء وخضراء على السطح الخارجي للغشاء - سلاسل قليلة السكاريد التي تشكل غليكوكلوكس
يشتمل الغشاء البيولوجي أيضًا على بروتينات مختلفة: متكامل (يخترق الغشاء) ، شبه متكامل (مغمور في أحد طرفيه في الطبقة الخارجية أو الداخلية للدهون) ، السطح (الموجود في الخارج أو المجاور للجوانب الداخلية للغشاء). بعض البروتينات هي نقاط التلامس بين غشاء الخلية والهيكل الخلوي داخل الخلية وجدار الخلية (إن وجد) بالخارج. تعمل بعض البروتينات المتكاملة كقنوات أيونية وناقلات ومستقبلات مختلفة.
المهام
- الحاجز - يوفر التمثيل الغذائي المنظم والانتقائي والسلبي والنشط مع البيئة. على سبيل المثال ، يحمي غشاء البيروكسيسوم السيتوبلازم من البيروكسيدات الخطرة على الخلية. تعني النفاذية الانتقائية أن نفاذية الغشاء إلى ذرات أو جزيئات مختلفة تعتمد على حجمها وشحنتها الكهربائية وخصائصها الكيميائية. تضمن النفاذية الانتقائية فصل الأجزاء الخلوية والخلوية عن البيئة وتزويدها بالمواد الضرورية.
- النقل - يتم نقل المواد من خلال الغشاء إلى الخلية وخارجها. يوفر النقل عبر الأغشية: توصيل العناصر الغذائية ، وإزالة المنتجات النهائية لعملية التمثيل الغذائي ، وإفراز مواد مختلفة ، وإنشاء التدرجات الأيونية ، والحفاظ على التركيز الأمثل للأيونات في الخلية ، والتي تعتبر ضرورية لعمل الانزيمات الخلوية.
الجسيمات التي لا تستطيع ، لسبب ما ، عبور طبقة ثنائية الفوسفوليبيد (على سبيل المثال ، بسبب الخصائص المحبة للماء ، نظرًا لأن الغشاء كاره للماء من الداخل ولا يسمح بمرور المواد المحبة للماء ، أو بسبب حجمها الكبير) ، ولكنها ضرورية للخلية ، يمكن أن تخترق الغشاء من خلال بروتينات حاملة خاصة (ناقلات) وبروتينات قناة أو عن طريق الالتقام الخلوي.
في النقل السلبي ، تعبر المواد طبقة ثنائية الدهون دون إنفاق الطاقة على طول تدرج التركيز عن طريق الانتشار. أحد أشكال هذه الآلية هو الانتشار الميسر ، حيث يساعد جزيء معين مادة ما على المرور عبر الغشاء. قد يحتوي هذا الجزيء على قناة تسمح فقط بنوع واحد من المواد بالمرور.
يتطلب النقل النشط طاقة ، لأنها تحدث مقابل تدرج تركيز. توجد بروتينات مضخة خاصة على الغشاء ، بما في ذلك ATPase ، والتي تضخ بنشاط أيونات البوتاسيوم (K +) في الخلية وتضخ أيونات الصوديوم (Na +) خارجها. - المصفوفة - توفر موقعًا نسبيًا واتجاهًا معينًا لبروتينات الغشاء ، وتفاعلها الأمثل.
- ميكانيكي - يضمن استقلالية الخلية وتركيباتها داخل الخلايا ، وكذلك الاتصال بالخلايا الأخرى (في الأنسجة). تلعب جدران الخلايا دورًا مهمًا في توفير الوظيفة الميكانيكية ، وفي الحيوانات - مادة بين الخلايا.
- الطاقة - أثناء عملية التمثيل الضوئي في البلاستيدات الخضراء والتنفس الخلوي في الميتوكوندريا ، تعمل أنظمة نقل الطاقة في أغشيتها ، والتي تشارك فيها البروتينات أيضًا ؛
- مستقبلات - بعض البروتينات الموجودة في الغشاء هي مستقبلات (جزيئات تستقبل بها الخلية إشارات معينة).
على سبيل المثال ، تعمل الهرمونات المنتشرة في الدم فقط على الخلايا المستهدفة التي لها مستقبلات مقابلة لهذه الهرمونات. ترتبط الناقلات العصبية (المواد الكيميائية التي تنقل النبضات العصبية) أيضًا ببروتينات مستقبلات معينة على الخلايا المستهدفة. - الأنزيمية - البروتينات الغشائية غالبًا ما تكون إنزيمات. على سبيل المثال ، تحتوي أغشية البلازما للخلايا الظهارية المعوية على إنزيمات هضمية.
- تنفيذ توليد وتوصيل القدرات الحيوية.
بمساعدة الغشاء ، يتم الحفاظ على تركيز ثابت للأيونات في الخلية: تركيز أيون K + داخل الخلية أعلى بكثير من تركيزه في الخارج ، وتركيز Na أقل بكثير ، وهو أمر مهم للغاية ، لأن هذا يحافظ على فرق الجهد عبر الغشاء ويولد نبضة عصبية. - وسم الخلية - توجد مستضدات على الغشاء تعمل كواسمات - "ملصقات" تسمح بتحديد الخلية. هذه هي البروتينات السكرية (أي البروتينات ذات السلاسل الجانبية قليلة السكاريد المتفرعة المرتبطة بها) التي تلعب دور "الهوائيات". نظرًا لعدد لا يحصى من تكوينات السلسلة الجانبية ، فمن الممكن عمل علامة محددة لكل نوع خلية. بمساعدة الواسمات ، يمكن للخلايا التعرف على الخلايا الأخرى والعمل بالتنسيق معها ، على سبيل المثال ، عند تكوين الأعضاء والأنسجة. كما يسمح للجهاز المناعي بالتعرف على المستضدات الأجنبية.
هيكل وتكوين الأغشية الحيوية
تتكون الأغشية من ثلاث فئات من الدهون: الفوسفوليبيدات ، الجليكوليبيدات ، والكوليسترول. تتكون الفسفوليبيدات والجليكوليبيدات (دهون مع كربوهيدرات مرتبطة بها) من "ذيول" هيدروكربونية طويلة مسعورة مرتبطة "برأس" محبة للماء. يعمل الكوليسترول على تقوية الغشاء عن طريق احتلال المساحة الخالية بين ذيول الدهون الكارهة للماء ومنعها من الانحناء. لذلك ، فإن الأغشية التي تحتوي على نسبة منخفضة من الكوليسترول تكون أكثر مرونة ، في حين أن الأغشية التي تحتوي على نسبة عالية من الكوليسترول تكون أكثر صلابة وهشاشة. يعمل الكوليسترول أيضًا بمثابة "سدادة" تمنع حركة الجزيئات القطبية من وإلى الخلية. يتكون جزء مهم من الغشاء من بروتينات تخترقه ومسؤولة عن الخصائص المختلفة للأغشية. يختلف تكوينها واتجاهها في أغشية مختلفة.
غالبًا ما تكون أغشية الخلايا غير متماثلة ، أي أن الطبقات تختلف في تكوين الدهون ، وانتقال جزيء فردي من طبقة إلى أخرى (ما يسمى نعال الشاطئ) صعب.
عضيات الغشاء
هذه هي أقسام مفردة أو مترابطة من السيتوبلازم ، مفصولة عن الهيالوبلازم بواسطة الأغشية. تشمل العضيات أحادية الغشاء الشبكة الإندوبلازمية ، وجهاز جولجي ، والجسيمات الحالة ، والفجوات ، والبيروكسيسومات ؛ إلى غشاءين - النواة ، الميتوكوندريا ، البلاستيدات. يختلف هيكل أغشية العضيات المختلفة في تكوين الدهون وبروتينات الغشاء.
النفاذية الاختيارية
تتمتع أغشية الخلايا بنفاذية انتقائية: الجلوكوز والأحماض الأمينية والأحماض الدهنية والجليسرول والأيونات تنتشر ببطء من خلالها ، وتنظم الأغشية نفسها هذه العملية بنشاط إلى حد معين - تمر بعض المواد من خلالها بينما لا يمر البعض الآخر. هناك أربع آليات رئيسية لدخول المواد إلى الخلية أو إزالتها من الخلية إلى الخارج: الانتشار ، والتناضح ، والنقل النشط ، والخروج أو الالتقام الخلوي. العمليتان الأوليان غير فاعليتين بطبيعتهما ، أي أنهما لا يحتاجان إلى طاقة ؛ الأخيرتان هما عمليتان نشطتان مرتبطة باستهلاك الطاقة.
ترجع النفاذية الانتقائية للغشاء أثناء النقل السلبي إلى قنوات خاصة - بروتينات متكاملة. تخترق الغشاء من خلاله وتشكل نوعًا من الممر. العناصر K و Na و Cl لها قنواتها الخاصة. فيما يتعلق بتدرج التركيز ، تتحرك جزيئات هذه العناصر داخل وخارج الخلية. عندما تتهيج ، تنفتح قنوات أيون الصوديوم ، ويحدث تدفق حاد لأيونات الصوديوم إلى الخلية. ينتج عن هذا عدم توازن في إمكانات الغشاء. بعد ذلك ، تتم استعادة إمكانات الغشاء. تكون قنوات البوتاسيوم مفتوحة دائمًا ، والتي من خلالها تدخل أيونات البوتاسيوم الخلية ببطء.
أنظر أيضا
المؤلفات
- أنتونوف ف. ، سميرنوفا إي ن. ، شيفتشينكو إي في.الأغشية الدهنية أثناء التحولات الطورية. - م: نوكا ، 1994.
- جينيس ر.الأغشية الحيوية. التركيب والوظائف الجزيئية: الترجمة من اللغة الإنجليزية. = الأغشية الحيوية. التركيب الجزيئي والوظيفة (بواسطة روبرت ب. جينيس). - الطبعة الأولى. - م: مير ، 1997. - ISBN 5-03-002419-0
- إيفانوف ف.ج. ، بيرستوفسكي ت. ن.طبقة ثنائية الدهون من الأغشية البيولوجية. - م: نوكا ، 1982.
- روبن أ.الفيزياء الحيوية ، كتاب مدرسي في مجلدين. - الطبعة الثالثة منقحة وموسعة. - م: مطبعة جامعة موسكو ، 2004. - ISBN 5-211-06109-8
- بروس ألبرتس وآخرون.
غشاء الخلية عبارة عن فيلم رقيق للغاية على سطح خلية أو عضية خلوية ، يتكون من طبقة ثنائية الجزيئية من الدهون مع بروتينات وعديدات سكريات مدمجة.
وظائف الغشاء:
- · الحاجز - يوفر التمثيل الغذائي المنظم والانتقائي والسلبي والنشط مع البيئة. على سبيل المثال ، يحمي غشاء البيروكسيسوم السيتوبلازم من البيروكسيدات التي تشكل خطورة على الخلية. تعني النفاذية الانتقائية أن نفاذية الغشاء إلى ذرات أو جزيئات مختلفة تعتمد على حجمها وشحنتها الكهربائية وخصائصها الكيميائية. تضمن النفاذية الانتقائية فصل الأجزاء الخلوية والخلوية عن البيئة وتزويدها بالمواد الضرورية.
- · النقل - يتم نقل المواد من خلال الغشاء إلى الخلية وخارجها. يوفر النقل عبر الأغشية: توصيل العناصر الغذائية ، وإزالة المنتجات النهائية لعملية التمثيل الغذائي ، وإفراز مواد مختلفة ، وإنشاء التدرجات الأيونية ، والحفاظ على درجة الحموضة المثلى في الخلية وتركيز الأيونات اللازمة لعمل الانزيمات الخلوية. الجسيمات التي لا تستطيع ، لسبب ما ، عبور طبقة ثنائية الفوسفوليبيد (على سبيل المثال ، بسبب الخصائص المحبة للماء ، نظرًا لأن الغشاء كاره للماء من الداخل ولا يسمح بمرور المواد المحبة للماء ، أو بسبب حجمها الكبير) ، ولكنها ضرورية للخلية ، يمكن أن تخترق الغشاء من خلال بروتينات حاملة خاصة (ناقلات) وبروتينات قناة أو عن طريق الالتقام الخلوي. في النقل السلبي ، تعبر المواد طبقة ثنائية الدهون دون إنفاق الطاقة على طول تدرج التركيز عن طريق الانتشار. أحد أشكال هذه الآلية هو الانتشار الميسر ، حيث يساعد جزيء معين مادة ما على المرور عبر الغشاء. قد يحتوي هذا الجزيء على قناة تسمح فقط بنوع واحد من المواد بالمرور. يتطلب النقل النشط طاقة ، لأنها تحدث مقابل تدرج تركيز. توجد بروتينات مضخة خاصة على الغشاء ، بما في ذلك ATPase ، والتي تضخ بنشاط أيونات البوتاسيوم (K +) في الخلية وتضخ أيونات الصوديوم (Na +) خارجها.
- · المصفوفة - توفر موقعًا نسبيًا واتجاهًا معينًا لبروتينات الغشاء وتفاعلها الأمثل.
- ميكانيكي - يضمن استقلالية الخلية وتركيباتها داخل الخلايا وكذلك الاتصال بالخلايا الأخرى (في الأنسجة). تلعب جدران الخلايا دورًا مهمًا في توفير الوظيفة الميكانيكية ، وفي الحيوانات - مادة بين الخلايا.
- الطاقة - أثناء عملية التمثيل الضوئي في البلاستيدات الخضراء والتنفس الخلوي في الميتوكوندريا ، تعمل أنظمة نقل الطاقة في أغشيتها ، والتي تشارك فيها البروتينات أيضًا ؛
- مستقبلات - بعض البروتينات الموجودة في الغشاء هي مستقبلات (جزيئات تستقبل بها الخلية إشارات معينة). على سبيل المثال ، تعمل الهرمونات المنتشرة في الدم فقط على الخلايا المستهدفة التي لها مستقبلات مقابلة لتلك الهرمونات. ترتبط الناقلات العصبية (المواد الكيميائية التي تنقل النبضات العصبية) أيضًا ببروتينات مستقبلات معينة على الخلايا المستهدفة.
- الأنزيمية - غالبًا ما تكون بروتينات الغشاء إنزيمات. على سبيل المثال ، تحتوي أغشية البلازما للخلايا الظهارية المعوية على إنزيمات هضمية.
- · تنفيذ توليد وتوصيل القدرات الحيوية. بمساعدة الغشاء ، يتم الحفاظ على تركيز ثابت للأيونات في الخلية: تركيز أيون K + داخل الخلية أعلى بكثير من تركيزه في الخارج ، وتركيز Na أقل بكثير ، وهو أمر مهم للغاية ، لأن هذا يحافظ على فرق الجهد عبر الغشاء ويولد نبضة عصبية.
- وسم الخلية - توجد مستضدات على الغشاء تعمل كواسمات - "علامات" تسمح بتحديد الخلية. هذه هي البروتينات السكرية (أي البروتينات ذات السلاسل الجانبية قليلة السكاريد المتفرعة المرتبطة بها) التي تلعب دور "الهوائيات". نظرًا لعدد لا يحصى من تكوينات السلسلة الجانبية ، فمن الممكن عمل علامة محددة لكل نوع خلية. بمساعدة الواسمات ، يمكن للخلايا التعرف على الخلايا الأخرى والعمل بالتنسيق معها ، على سبيل المثال ، عند تكوين الأعضاء والأنسجة. كما يسمح للجهاز المناعي بالتعرف على المستضدات الأجنبية.
تنتشر بعض جزيئات البروتين بحرية في مستوى الطبقة الدهنية ؛ في الحالة الطبيعية ، لا تغير أجزاء من جزيئات البروتين التي تظهر على جوانب متقابلة من غشاء الخلية موقعها.
يحدد الشكل الخاص لأغشية الخلايا خصائصها الكهربائية ، ومن أهمها السعة والتوصيل.
يتم تحديد خصائص السعة بشكل أساسي بواسطة طبقة ثنائية الفسفوليبيد ، وهي غير منفذة للأيونات المائية وفي نفس الوقت رقيقة بدرجة كافية (حوالي 5 نانومتر) لتوفير فصل فعال وتراكم للشحنات ، والتفاعل الكهروستاتيكي للكاتيونات والأنيونات. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الخصائص السعوية لأغشية الخلايا هي أحد الأسباب التي تحدد الخصائص الزمنية للعمليات الكهربائية التي تحدث على أغشية الخلايا.
الموصلية (g) هي عكس المقاومة الكهربائية وتساوي نسبة التيار الغشائي الكلي لأيون معين إلى القيمة التي تسببت في اختلاف جهد الغشاء.
يمكن أن تنتشر المواد المختلفة من خلال طبقة ثنائية الفسفوليبيد ، وتعتمد درجة النفاذية (P) ، أي قدرة غشاء الخلية على تمرير هذه المواد ، على الاختلاف في تركيزات المادة المنتشرة على جانبي الغشاء ، وقابليتها للذوبان في الدهون ، وخصائص غشاء الخلية. يتم تحديد معدل انتشار الأيونات المشحونة في حقل ثابت في الغشاء من خلال حركة الأيونات وسماكة الغشاء وتوزيع الأيونات في الغشاء. بالنسبة لغير المنحل بالكهرباء ، لا تؤثر نفاذية الغشاء على الموصلية ، حيث لا تحمل الشوارد غير المنحلة شحنة ، أي أنها لا تستطيع حمل التيار الكهربائي.
إن موصلية الغشاء هي مقياس لنفاذية أيوناته. تشير الزيادة في الموصلية إلى زيادة عدد الأيونات التي تمر عبر الغشاء.
السيولة هي خاصية مهمة للأغشية البيولوجية. جميع أغشية الخلايا عبارة عن هياكل سائلة متحركة: معظم جزيئات الدهون والبروتينات التي تتكون منها قادرة على التحرك بسرعة كبيرة في مستوى الغشاء
الوحدة الهيكلية الأساسية للكائن الحي هي الخلية ، وهي عبارة عن قسم متمايز من السيتوبلازم محاط بغشاء الخلية. بالنظر إلى حقيقة أن الخلية تؤدي العديد من الوظائف المهمة ، مثل التكاثر والتغذية والحركة ، يجب أن تكون القشرة بلاستيكية وكثيفة.
تاريخ اكتشاف وبحث غشاء الخلية
في عام 1925 ، أجرى جريندل وجوردر تجربة ناجحة لتحديد "ظلال" كريات الدم الحمراء ، أو الأصداف الفارغة. على الرغم من ارتكاب العديد من الأخطاء الجسيمة ، اكتشف العلماء طبقة ثنائية الدهون. واصل دانييلي ، داوسون عملهم في عام 1935 ، وروبرتسون في عام 1960. نتيجة لسنوات عديدة من العمل وتراكم الحجج في عام 1972 ، ابتكر Singer و Nicholson نموذج فسيفساء سائل لهيكل الغشاء. أكدت التجارب والدراسات الأخرى أعمال العلماء.
المعنى
ما هو غشاء الخلية؟ بدأ استخدام هذه الكلمة منذ أكثر من مائة عام ، وترجمت من اللاتينية وتعني "فيلم" ، "جلد". لذا عيّن حد الخلية ، وهو حاجز طبيعي بين المحتويات الداخلية والبيئة الخارجية. يشير هيكل غشاء الخلية إلى شبه نفاذية ، بسبب الرطوبة والمواد الغذائية ومنتجات الاضمحلال التي يمكن أن تمر عبرها بحرية. يمكن أن يسمى هذا الغلاف المكون الهيكلي الرئيسي لتنظيم الخلية.
ضع في اعتبارك الوظائف الرئيسية لغشاء الخلية
1. يفصل بين المحتويات الداخلية للخلية ومكونات البيئة الخارجية.
2. يساعد في الحفاظ على التركيب الكيميائي الثابت للخلية.
3. ينظم التمثيل الغذائي الصحيح.
4. يوفر الترابط بين الخلايا.
5. يتعرف على الإشارات.
6. وظيفة الحماية.
"غلاف البلازما"
غشاء الخلية الخارجي ، الذي يُطلق عليه أيضًا غشاء البلازما ، عبارة عن غشاء فوق الميكروسكوب يبلغ سمكه من خمسة إلى سبعة نانومترات. يتكون أساسًا من مركبات البروتين والفوسفوليد والماء. الفيلم مرن ، ويمتص الماء بسهولة ، كما أنه يستعيد سلامته بسرعة بعد التلف.
يختلف في هيكل عالمي. يحتل هذا الغشاء موقعًا حدوديًا ، ويشارك في عملية النفاذية الانتقائية ، وإفراز منتجات الاضمحلال ، وتوليفها. العلاقة مع "الجيران" والحماية الموثوقة للمحتويات الداخلية من التلف تجعلها مكونًا مهمًا في مسألة مثل بنية الخلية. في بعض الأحيان ، يتضح أن غشاء الخلية للكائنات الحية مغطى بطبقة نحيفة - glycocalyx ، والتي تحتوي على البروتينات والسكريات. الخلايا النباتية خارج الغشاء محمية بجدار خلوي يعمل كدعم ويحافظ على الشكل. المكون الرئيسي لتكوينه هو الألياف (السليلوز) - عديد السكاريد غير القابل للذوبان في الماء.
وبالتالي ، يؤدي غشاء الخلية الخارجية وظيفة الإصلاح والحماية والتفاعل مع الخلايا الأخرى.
هيكل غشاء الخلية
يتراوح سمك هذه القشرة المتحركة من ستة إلى عشرة نانومتر. يحتوي غشاء الخلية على تركيبة خاصة ، أساسها طبقة ثنائية الدهون. توجد ذيول كارهة للماء ، وهي خاملة في الماء ، من الداخل ، بينما تنقلب الرؤوس المحبة للماء ، التي تتفاعل مع الماء ، إلى الخارج. كل دهن هو فوسفوليبيد ، وهو نتيجة تفاعل مواد مثل الجلسرين والسفينجوزين. السقالة الدهنية محاطة عن كثب بالبروتينات الموجودة في طبقة غير متصلة. البعض منهم مغمور في طبقة الدهون ، والباقي يمر عبرها. نتيجة لذلك ، تتشكل مناطق نفاذية للماء. تختلف الوظائف التي تؤديها هذه البروتينات. بعضها عبارة عن إنزيمات ، والباقي عبارة عن بروتينات نقل تحمل مواد مختلفة من البيئة الخارجية إلى السيتوبلازم والعكس صحيح.
يتخلل غشاء الخلية بروتينات متكاملة وترتبط ارتباطًا وثيقًا بها ، بينما يكون الاتصال بالبروتينات الطرفية أقل قوة. تؤدي هذه البروتينات وظيفة مهمة ، وهي الحفاظ على بنية الغشاء ، واستقبال وتحويل الإشارات من البيئة ، ونقل المواد ، وتحفيز التفاعلات التي تحدث على الأغشية.
مُجَمَّع
أساس غشاء الخلية هو طبقة ثنائية الجزيئية. نظرًا لاستمراريتها ، تمتلك الخلية حاجزًا وخصائص ميكانيكية. في مراحل مختلفة من الحياة ، يمكن أن تتعطل هذه الطبقة الثنائية. نتيجة لذلك ، تتشكل العيوب الهيكلية من خلال المسام المحبة للماء. في هذه الحالة ، يمكن تغيير جميع وظائف عنصر مثل غشاء الخلية. في هذه الحالة ، قد تعاني النواة من تأثيرات خارجية.
الخصائص
يحتوي غشاء الخلية في الخلية على ميزات مثيرة للاهتمام. نظرًا لسيولتها ، فإن هذه القشرة ليست بنية صلبة ، ويتحرك الجزء الأكبر من البروتينات والدهون التي تشكل تركيبتها بحرية على مستوى الغشاء.
بشكل عام ، يكون غشاء الخلية غير متماثل ، لذلك يختلف تكوين طبقات البروتين والدهون. تحتوي أغشية البلازما في الخلايا الحيوانية على طبقة بروتين سكري على جانبها الخارجي ، والتي تؤدي وظائف المستقبلات والإشارات ، وتلعب أيضًا دورًا مهمًا في عملية دمج الخلايا في الأنسجة. غشاء الخلية قطبي ، أي الشحنة الخارجية موجبة وفي الداخل سالبة. بالإضافة إلى كل ما سبق ، فإن غشاء الخلية لديه رؤية انتقائية.
هذا يعني أنه بالإضافة إلى الماء ، يُسمح فقط لمجموعة معينة من الجزيئات والأيونات من المواد الذائبة بالدخول إلى الخلية. تركيز مادة مثل الصوديوم في معظم الخلايا أقل بكثير من تركيزه في البيئة الخارجية. بالنسبة إلى أيونات البوتاسيوم ، هناك نسبة مختلفة مميزة: عددها في الخلية أعلى بكثير منه في البيئة. في هذا الصدد ، تميل أيونات الصوديوم إلى اختراق غشاء الخلية ، وتميل أيونات البوتاسيوم إلى الانطلاق في الخارج. في ظل هذه الظروف ، ينشط الغشاء نظامًا خاصًا يؤدي دور "الضخ" ، مما يؤدي إلى تسوية تركيز المواد: يتم ضخ أيونات الصوديوم إلى سطح الخلية ، ويتم ضخ أيونات البوتاسيوم إلى الداخل. يتم تضمين هذه الميزة في أهم وظائف غشاء الخلية.
يلعب ميل أيونات الصوديوم والبوتاسيوم للتحرك إلى الداخل من السطح دورًا كبيرًا في نقل السكر والأحماض الأمينية إلى الخلية. في عملية الإزالة النشطة لأيونات الصوديوم من الخلية ، يخلق الغشاء ظروفًا لتدفقات جديدة من الجلوكوز والأحماض الأمينية بالداخل. على العكس من ذلك ، في عملية نقل أيونات البوتاسيوم إلى الخلية ، يتم تجديد عدد "ناقلات" نواتج الاضمحلال من داخل الخلية إلى البيئة الخارجية.
كيف تتغذى الخلية من خلال غشاء الخلية؟
تأخذ العديد من الخلايا المواد من خلال عمليات مثل البلعمة والكثافة. في الشكل الأول ، يتم إنشاء فجوة صغيرة بواسطة غشاء خارجي مرن ، حيث يقع الجسيم الملتقط. ثم يصبح قطر التجويف أكبر حتى يدخل الجسيم المحيط في سيتوبلازم الخلية. من خلال البلعمة ، يتم تغذية بعض الأوليات ، مثل الأميبا ، وكذلك خلايا الدم - الكريات البيض والخلايا البلعمية. وبالمثل ، تمتص الخلايا السوائل التي تحتوي على العناصر الغذائية الضرورية. هذه الظاهرة تسمى كثرة الخلايا.
يرتبط الغشاء الخارجي ارتباطًا وثيقًا بالشبكة الإندوبلازمية للخلية.
في العديد من أنواع مكونات الأنسجة الأساسية ، توجد النتوءات والطيات والميكروفيلي على سطح الغشاء. الخلايا النباتية الموجودة على السطح الخارجي لهذه القشرة مغطاة بخلايا أخرى ، سميكة ويمكن رؤيتها بوضوح تحت المجهر. تساعد الألياف المصنوعة منها في دعم الأنسجة النباتية مثل الخشب. تحتوي الخلايا الحيوانية أيضًا على عدد من الهياكل الخارجية الموجودة أعلى غشاء الخلية. إنها وقائية بطبيعتها حصريًا ، ومثال على ذلك الكيتين الموجود في الخلايا الغشائية للحشرات.
بالإضافة إلى غشاء الخلية ، يوجد غشاء داخل الخلايا. وتتمثل وظيفتها في تقسيم الخلية إلى عدة مقصورات مغلقة متخصصة - مقصورات أو عضيات ، حيث يجب الحفاظ على بيئة معينة.
وبالتالي ، من المستحيل المبالغة في تقدير دور هذا المكون من الوحدة الأساسية للكائن الحي مثل غشاء الخلية. تتضمن البنية والوظائف توسعًا كبيرًا في مساحة سطح الخلية الكلية ، وتحسين عمليات التمثيل الغذائي. يتكون هذا التركيب الجزيئي من البروتينات والدهون. بفصل الخلية عن البيئة الخارجية ، يضمن الغشاء سلامتها. بمساعدتها ، يتم الحفاظ على الروابط بين الخلايا على مستوى قوي بما فيه الكفاية ، وتشكيل الأنسجة. في هذا الصدد ، يمكننا أن نستنتج أن أحد أهم الأدوار في الخلية يلعبه غشاء الخلية. تختلف البنية والوظائف التي تؤديها اختلافًا جذريًا في الخلايا المختلفة ، اعتمادًا على الغرض منها. من خلال هذه الميزات ، يتم تحقيق مجموعة متنوعة من النشاط الفسيولوجي لأغشية الخلايا ودورها في وجود الخلايا والأنسجة.
غشاء الخلية (غشاء البلازما) عبارة عن غشاء رقيق شبه نافذ يحيط بالخلايا.
وظيفة ودور غشاء الخلية
وتتمثل وظيفتها في حماية سلامة الداخل من خلال السماح بدخول بعض المواد الأساسية إلى الخلية ومنع الآخرين من الدخول.
كما أنه يعمل كأساس للارتباط ببعض الكائنات الحية وغيرها. وبالتالي ، يوفر غشاء البلازما أيضًا شكل الخلية. وظيفة أخرى للغشاء هي تنظيم نمو الخلايا من خلال التوازن و.
في حالة الالتقام الخلوي ، تتم إزالة الدهون والبروتينات من غشاء الخلية حيث يتم امتصاص المواد. في عملية الإخراج الخلوي ، تندمج الحويصلات التي تحتوي على الدهون والبروتينات مع غشاء الخلية ، مما يزيد من حجم الخلية. والخلايا الفطرية لها أغشية بلازما. الداخلية ، على سبيل المثال ، محاطة أيضًا بأغشية واقية.
هيكل غشاء الخلية
يتكون غشاء البلازما بشكل أساسي من مزيج من البروتينات والدهون. اعتمادًا على موقع ودور الغشاء في الجسم ، يمكن أن تشكل الدهون ما بين 20 إلى 80 في المائة من الغشاء ، والباقي عبارة عن بروتينات. بينما تساعد الدهون في جعل الغشاء مرنًا ، تتحكم البروتينات في كيمياء الخلية وتحافظ عليها وتساعد في نقل الجزيئات عبر الغشاء.
الدهون الغشائية
الفسفوليبيدات هي المكون الرئيسي لأغشية البلازما. إنها تشكل طبقة ثنائية للدهون حيث تنتظم مناطق "الرأس" المحبة للماء (المنجذبة للماء) تلقائيًا لمقاومة العصارة الخلوية المائية والسائل خارج الخلية ، بينما تتجه مناطق "الذيل" الكارهة للماء (طارد الماء) بعيدًا عن العصارة الخلوية والسائل خارج الخلية. طبقة الدهون الثنائية شبه منفذة ، مما يسمح فقط لبعض الجزيئات بالانتشار عبر الغشاء.
الكوليسترول هو عنصر دهني آخر في أغشية الخلايا الحيوانية. تنتشر جزيئات الكوليسترول بشكل انتقائي بين فوسفوليبيدات الغشاء. هذا يساعد في الحفاظ على أغشية الخلايا جامدة عن طريق منع الفسفوليبيدات من التكتل بإحكام شديد. الكوليسترول غائب في أغشية الخلايا النباتية.
توجد الجليكوليبيدات على السطح الخارجي لأغشية الخلايا وترتبط بها عن طريق سلسلة كربوهيدرات. إنها تساعد الخلية على التعرف على الخلايا الأخرى في الجسم.
بروتينات الغشاء
يحتوي غشاء الخلية على نوعين من البروتينات المرتبطة. بروتينات الغشاء المحيطي خارجية وترتبط بها من خلال التفاعل مع البروتينات الأخرى. يتم إدخال بروتينات الغشاء المتكامل في الغشاء ويمر معظمها من خلاله. توجد أجزاء من بروتينات الغشاء هذه على جانبيها.
بروتينات غشاء البلازما لها عدد من الوظائف المختلفة. توفر البروتينات الهيكلية الدعم والشكل للخلايا. تساعد بروتينات مستقبلات الغشاء الخلايا على التواصل مع بيئتها الخارجية من خلال استخدام الهرمونات والناقلات العصبية وجزيئات الإشارات الأخرى. تحمل بروتينات النقل ، مثل البروتينات الكروية ، الجزيئات عبر أغشية الخلايا عن طريق الانتشار الميسر. البروتينات السكرية لها سلسلة كربوهيدرات مرتبطة بها. يتم تضمينها في غشاء الخلية ، مما يساعد في تبادل ونقل الجزيئات.
