ما هو غشاء الخلية ووظائفه. تاريخ اكتشاف ودراسة غشاء الخلية. غشاء البلازما ، هيكلها ، وظائفها

في الخارج ، الخلية مغطاة بغشاء بلازما (أو غشاء خلوي خارجي) بسمك حوالي 6-10 نانومتر.

غشاء الخلية عبارة عن غشاء كثيف من البروتينات والدهون (بشكل أساسي الفوسفوليبيد). يتم ترتيب جزيئات الدهون بطريقة منظمة - عموديًا على السطح ، في طبقتين ، بحيث يتم توجيه أجزائها التي تتفاعل بشكل مكثف مع الماء (محبة للماء) إلى الخارج ، والأجزاء الخاملة للماء (كارهة للماء) يتم توجيهها إلى الداخل.

توجد جزيئات البروتين في طبقة غير متصلة على سطح الهيكل الدهني على كلا الجانبين. بعضها مغمور في الطبقة الدهنية وبعضها يمر عبرها مكونًا مناطق نفاذة للماء. هذه البروتينات تفعل وظائف مختلفة- بعضها عبارة عن إنزيمات ، والبعض الآخر عبارة عن بروتينات نقل تشارك في نقل بعض المواد من البيئة إلى السيتوبلازم وإلى غير إتجاه.

الوظائف الأساسية لغشاء الخلية

إحدى الخصائص الرئيسية للأغشية البيولوجية هي النفاذية الانتقائية (نفاذية شبه نفاذية)- تمر بعض المواد من خلالها بصعوبة ، وبعضها الآخر يمر بسهولة وحتى باتجاه تركيز أعلى. لذلك ، بالنسبة لمعظم الخلايا ، يكون تركيز أيونات الصوديوم بالداخل أقل بكثير مما هو عليه في بيئة. بالنسبة إلى أيونات K ، تكون النسبة العكسية مميزة: تركيزها داخل الخلية أعلى من الخارج. لذلك ، تميل أيونات Na دائمًا إلى دخول الخلية ، وأيونات K - للخروج. يتم منع معادلة تركيزات هذه الأيونات من خلال وجود نظام خاص في الغشاء يلعب دور المضخة التي تضخ أيونات الصوديوم خارج الخلية وتضخ في نفس الوقت أيونات البوتاسيوم في الداخل.

تستخدم رغبة أيونات الصوديوم في التحرك من الخارج إلى الداخل لنقل السكريات والأحماض الأمينية إلى الخلية. مع الإزالة النشطة لأيونات الصوديوم من الخلية ، يتم تهيئة الظروف لدخول الجلوكوز والأحماض الأمينية فيها.

في العديد من الخلايا ، يحدث امتصاص المواد أيضًا عن طريق البلعمة وكثرة الكريات البيض. في البلعمةيشكل الغشاء الخارجي المرن منخفضًا صغيرًا حيث يدخل الجسيم الملتقط. تزداد هذه العطلة ، ويحيط بها جزء من الغشاء الخارجي ، وينغمس الجسيم في سيتوبلازم الخلية. ظاهرة البلعمة هي سمة من سمات الأميبا وبعض الأوليات الأخرى ، وكذلك الكريات البيض (البلعمة). وبالمثل ، هناك امتصاص من قبل الخلايا للسوائل التي تحتوي على التي تحتاجها الخليةمواد. تم استدعاء هذه الظاهرة كثرة الخلايا.

تختلف الأغشية الخارجية للخلايا المختلفة اختلافًا كبيرًا في كل من التركيب الكيميائي للبروتينات والدهون ، وفي محتواها النسبي. هذه الميزات هي التي تحدد التنوع في النشاط الفسيولوجي لأغشية الخلايا المختلفة ودورها في حياة الخلايا والأنسجة.

ترتبط الشبكة الإندوبلازمية للخلية بالغشاء الخارجي. بمساعدة الأغشية الخارجية ، أنواع مختلفةالاتصالات بين الخلايا ، أي التواصل بين الخلايا الفردية.

تتميز أنواع عديدة من الخلايا بوجودها على سطحها عدد كبيرنتوءات ، طيات ، ميكروفيلي. إنها تساهم في زيادة كبيرة في مساحة سطح الخلايا وتحسين التمثيل الغذائي ، وكذلك تقوية الروابط بين الخلايا الفردية مع بعضها البعض.

في الجزء الخارجي من غشاء الخلية ، تحتوي الخلايا النباتية على أغشية سميكة يمكن رؤيتها بوضوح في مجهر ضوئي يتكون من السليلوز (السليلوز). أنها تخلق دعما قويا لأنسجة النبات (الخشب).

تحتوي بعض الخلايا ذات الأصل الحيواني أيضًا على عدد من الهياكل الخارجية الموجودة أعلى غشاء الخلية ولها طابع وقائي. مثال على ذلك هو الكيتين في الخلايا الغشائية للحشرات.

وظائف غشاء الخلية (باختصار)

أغشية الخلايا الرئيسية:

غشاء بلازمي

يحدد غشاء البلازما المحيط بكل خلية حجمها ، ويضمن نقل الجزيئات الصغيرة والكبيرة من الخلية إلى الخلية ، ويحافظ على الاختلاف في تركيزات الأيونات على جانبي الغشاء. يشارك الغشاء في الاتصالات بين الخلايا ، ويدرك ، ويضخم ، وينقل الإشارات من البيئة الخارجية إلى الخلية. يرتبط الغشاء بالعديد من الإنزيمات التي تحفز التفاعلات الكيميائية الحيوية.

الغشاء النووي

يتكون الغلاف النووي من الأغشية النووية الخارجية والداخلية. يحتوي الغشاء النووي على مسام تخترق من خلالها RNAs من النواة إلى السيتوبلازم ، والبروتينات المنظمة من السيتوبلازم إلى النواة.

يحتوي الغشاء النووي الداخلي على بروتينات محددة لها مواقع ربط للببتيدات الرئيسية للمصفوفة النووية - lamin A و lamin B و lamin C. وظيفة مهمة لهذه البروتينات هي تفكك الغشاء النووي أثناء الانقسام.

غشاء شبكي إندوبلازمي (ER)

يحتوي غشاء ER على العديد من الطيات والطيات. إنه يشكل سطحًا مستمرًا يحدد المساحة الداخلية ، يسمى تجويف ER. يرتبط ER الخام مع الريبوسومات ، حيث يتم تصنيع بروتينات غشاء البلازما ، و ER ، وجهاز جولجي ، والجسيمات الحالة ، والبروتينات المفرزة. تسمى مناطق ER التي لا تحتوي على الريبوسومات ER سلس. هنا ، المرحلة النهائية من التخليق الحيوي للكوليسترول ، الفوسفوليبيدات ، تفاعل أكسدة المستقلبات الخاصة والمواد الغريبة بمشاركة إنزيمات الغشاء - سيتوكروم P 450 ، سيتوكروم P 450 اختزال ، سيتوكروم ب 5 اختزال وسيتوكروم ب 5

جهاز جولجي

جهاز جولجي هو عضية غشائية مهمة مسؤولة عن تعديل المواد المختلفة وتراكمها وفرزها وتوجيهها في الأجزاء المناسبة داخل الخلايا ، وكذلك خارج الخلية. تكمل الإنزيمات المحددة لغشاء مجمع جولجي ، غليكوزيل ترانسفيراز ، بروتينات الجليكوزيلات في بقايا السيرين ، ثريونين أو مجموعة أميد الأسباراجين ، تكوين البروتينات المعقدة - البروتينات السكرية.

أغشية الميتوكوندريا

الميتوكوندريا هي عضيات ذات غشاء مزدوج متخصصة في تخليق ATP عن طريق الفسفرة المؤكسدة. السمة المميزة للغشاء الخارجي للميتوكوندريا هي محتوى كمية كبيرة من بروتين بورين ، الذي يشكل مسامًا في الغشاء. بسبب البورين ، يكون الغشاء الخارجي منفذاً بحرية للأيونات غير العضوية ، والمستقلبات ، وحتى جزيئات البروتين الصغيرة (أقل من 10 كيلو دالتون). بالنسبة للبروتينات الكبيرة ، يكون الغشاء الخارجي غير منفذ ، مما يسمح للميتوكوندريا بالحفاظ على البروتينات الموجودة في الفضاء بين الغشاء من التسرب إلى العصارة الخلوية.

يتميز الغشاء الداخلي للميتوكوندريا بمحتوى عالٍ من البروتينات ، حوالي 70٪ ، والتي تؤدي بشكل أساسي وظائف تحفيزية ونقل. توفر الأكياس الانتقائية الغشائية نقلًا انتقائيًا للمواد من الفضاء بين الغشاء إلى المصفوفة والعكس بالعكس ؛ وتشارك الإنزيمات في نقل الإلكترون (سلسلة نقل الإلكترون) وتخليق ATP.

غشاء الجسيمات الحالة

يلعب غشاء الليزوزوم دور "الدرع" بين الإنزيمات النشطة (أكثر من 50) ، والتي توفر تفاعلات لتفكك البروتينات والكربوهيدرات والدهون ، احماض نووية، وبقية محتوى الخلية. يحتوي الغشاء على بروتينات فريدة ، على سبيل المثال ، مضخة بروتون تعتمد على ATP ، والتي تحافظ على البيئة الحمضية (الرقم الهيدروجيني 5) اللازمة لعمل الإنزيمات المتحللة للماء (البروتياز والليباز) ، وكذلك نقل البروتينات التي تسمح بتفكيك الجزيئات الكبيرة. منتجات لمغادرة الجسيم. هذه الأغشية تحميهم من عمل البروتياز.

الوظائف العامة للأغشية البيولوجية الأتى:

يحددون محتويات الخلية من البيئة الخارجية ومحتويات العضيات من السيتوبلازم.

أنها توفر نقل المواد داخل وخارج الخلية ، من السيتوبلازم إلى العضيات والعكس بالعكس.

تلعب دور المستقبلات (استقبال وتحويل الإشارات من البيئة ، والتعرف على مواد الخلية ، وما إلى ذلك).

إنها محفزات (توفر عمليات كيميائية غشائية).

المشاركة في تحويل الطاقة.

الخصائص العامة للأغشية البيولوجية

بدون استثناء ، يتم بناء جميع أغشية الخلايا وفقًا لـ المبدأ العام: هذه عبارة عن أغشية رقيقة من البروتين الدهني تتكون من طبقة مزدوجة من جزيئات الدهون ، والتي يتم تضمين جزيئات البروتين فيها. من حيث الوزن ، اعتمادًا على نوع الأغشية ، تمثل الدهون 25-60٪ والبروتينات 40-75٪. تحتوي العديد من الأغشية على كربوهيدرات يمكن أن تصل نسبتها إلى 2-10٪.

تقوم الأغشية البيولوجية بتمرير المواد بشكل انتقائي للغاية من المحلول المحيط. إنها تمر في الماء بسهولة تامة وتحبس معظم المواد القابلة للذوبان في الماء ، والمواد المؤينة بشكل أساسي أو تلك التي تحمل شحنة كهربائية. لهذا السبب ، تعتبر الأغشية الحيوية عوازل كهربائية جيدة في المحاليل الملحية.

دعم الغشاء يكون طبقة دهنية مزدوجةفي تكوين التي تشارك فيها الفوسفوليبيدات والجليكوليبيدات. تتكون الطبقة الدهنية الثنائية من صفين من الدهون ، الجذور الكارهة للماء مخبأة في الداخل ، وتتحول المجموعات المحبة للماء إلى الخارج وتتلامس مع الوسط المائي. جزيئات البروتين كما لو كانت "مذابة" في طبقة ثنائية الدهون

مقطع عرضي لغشاء البلازما

التركيب الدهني للأغشية:

الفوسفوليبيد.يمكن تقسيم جميع الدهون الفسفورية إلى مجموعتين - الجلسروفوسفوليبيدات والسفينجوفوسفوليبيد. تصنف Glycerophospholipids كمشتقات لحمض الفوسفاتيديك. أكثر غشاء الجلسيروفوسفوليبيدات شيوعًا هو فوسفاتيديل كولين وفوسفاتيدي إيثانول أمين. تم العثور على عدد كبير من الفسفوليبيدات المختلفة في أغشية الخلايا حقيقية النواة ، ويتم توزيعها بشكل غير متساو على أغشية الخلايا المختلفة. يشير هذا التفاوت إلى توزيع كل من "الرؤوس" القطبية وبقايا الأسيل.

الفسفوليبيدات المحددة للغشاء الداخلي للميتوكوندريا هي كارديوليبينات (ديفوسفاتيديل جلسرين) ، مبنية على أساس الجلسرين واثنين من بقايا حمض الفوسفاتيد. يتم تصنيعها بواسطة إنزيمات الغشاء الداخلي للميتوكوندريا وتشكل حوالي 22 ٪ من جميع فوسفوليبيدات الغشاء.

تحتوي أغشية الخلايا في البلازما على sphingomyelins بكميات كبيرة. يتم بناء Sphingomyelins على أساس سيراميد ، وهو كحول أميني أسيلي من السفينغوزين. تتكون المجموعة القطبية من بقايا حمض الفوسفوريك والكولين أو الإيثانولامين أو السيرين. Sphingomyelins هي الدهون الرئيسية في غمد الميالين للألياف العصبية.

جليكوليبيدات.في glycolipids ، يتم تمثيل الجزء الكارهة للماء بواسطة سيراميد. المجموعة المحبة للماء - بقايا كربوهيدرات مرتبطة برابطة جليكوسيدية بمجموعة الهيدروكسيل في أول ذرة كربون من سيراميد. اعتمادًا على طول وبنية جزء الكربوهيدرات ، هناك المبيدات الدماغية ،تحتوي على بقايا أحادية أو قليلة السكاريد ، و gangliosides ،إلى مجموعة OH التي يتم إرفاقها بمركب oligosaccharide معقد ومتفرّع يحتوي على N-acetylneuraminic acid (NANA).

توجد "الرؤوس" القطبية للجليكوسفينجوليبيدات على السطح الخارجي لأغشية البلازما. تم العثور على كميات كبيرة من الجليكوليبيدات في أغشية خلايا الدماغ وخلايا الدم الحمراء والخلايا الظهارية. تختلف Gangliosides من كريات الدم الحمراء لأفراد مختلفين في بنية سلاسل oligosaccharide التي تظهر خصائص مستضدية.

الكوليسترول.يوجد الكوليسترول في جميع أغشية الخلايا الحيوانية. يتكون جزيءه من نواة جامدة كارهة للماء وسلسلة هيدروكربونية مرنة ، ومجموعة الهيدروكسيل الوحيدة هي "الرأس القطبي".

بالنسبة للخلية الحيوانية ، يبلغ متوسط ​​نسبة الكوليسترول / الفوسفوليبيد المولي 0.3-0.4 ، ولكن هذه النسبة أعلى بكثير في غشاء البلازما (0.8-0.9). يقلل وجود الكوليسترول في الأغشية من الحركة أحماض دهنية، يقلل من الانتشار الجانبي للدهون والبروتينات ، وبالتالي يمكن أن يؤثر على وظائف: بروتينات الغشاء.

لا يوجد كولسترول في أغشية النبات ، ولكن توجد منشطات نباتية - سيتوستيرول وستيغماستيرول.

بروتينات الغشاء: من المعتاد التقسيم إلى متكامل (عبر الغشاء) وطرفي. أساسي تحتوي البروتينات على مناطق واسعة كارهة للماء على سطحها وغير قابلة للذوبان فيها ماء. ترتبط بدهون الغشاء عن طريق التفاعلات الكارهة للماء وجزئيًا مغمورة في سمك طبقة ثنائية الدهون ، وغالبًا ما تخترق الطبقة الثنائية ، تاركة الأسطح عبارة عن مناطق ماء صغيرة نسبيًا. افصل هذه البروتينات عن لا يمكن صنع الأغشية إلا باستخدام المنظفات مثل كبريتات الدوديسيل أو الأملاح الأحماض الصفراوية التي تدمر الطبقة الدهنية وتحول البروتين إلى مادة قابلة للذوبان شكل (حلها) عن طريق تكوين شركاء معها. جميع العمليات الأخرى يتم أيضًا تنقية البروتينات المتكاملة في وجود المنظفات. ترتبط البروتينات المحيطية بسطح طبقة ثنائية الدهون القوى الكهروستاتيكية ويمكن غسلها بعيدًا عن الغشاء بمحلول ملحي.

23. آليات نقل المواد عبر الأغشية: الانتشار البسيط ، العرض السلبي والمضاد ، النقل الأولي النشط ، النقل النشط الثانوي ، القنوات المنظمة (أمثلة). نقل من خلال غشاء الجزيئات والجزيئات. مشاركة الأغشية في التفاعلات بين الخلايا.

هناك العديد آليات نقل المواد عبر الغشاء .

انتشار- تغلغل المواد عبر الغشاء على طول تدرج التركيز (من المنطقة التي يكون تركيزها فيها أعلى إلى المنطقة التي يكون تركيزها فيها أقل). يتم نقل المواد المنتشر (الماء ، الأيونات) بمشاركة بروتينات الغشاء ، التي لها مسام جزيئية ، أو بمشاركة مرحلة الدهون (للمواد القابلة للذوبان في الدهون).

مع انتشار سهلترتبط بروتينات حاملة غشاء خاصة بشكل انتقائي بأيون أو جزيء أو آخر وتحملها عبر الغشاء على طول تدرج تركيز.

تسهيل نشر المواد

توجد بروتينات Translocase في أغشية الخلايا. بالتفاعل مع رابطة محددة ، فإنها تضمن انتشارها (النقل من منطقة ذات تركيز أعلى إلى منطقة تركيز أقل) عبر الغشاء. على عكس قنوات البروتين ، تخضع حاويات النقل لتغييرات توافقية في عملية التفاعل مع الترابط ونقله عبر الغشاء. حركيًا ، يشبه نقل المواد عن طريق الانتشار الميسر رد فعل إنزيمي. بالنسبة لحاويات النقل ، يوجد تركيز مشبع للرابط ، حيث يتم شغل جميع مواقع الارتباط للبروتين بالرابط ، وتعمل البروتينات بأقصى معدل Vmax. لذلك ، فإن معدل نقل المواد عن طريق الانتشار الميسر لا يعتمد فقط على تدرج تركيز الربيطة المنقولة ، ولكن أيضًا على عدد البروتينات الحاملة في الغشاء.

هناك حاويات شفافة تحمل مادة واحدة فقط قابلة للذوبان في الماء من جانب واحد من الغشاء إلى الجانب الآخر. يسمى هذا النقل البسيط "منفذ سلبي". مثال على uniport هو عمل GLUT-1 ، وهو عبارة عن نسخة شبه شفافة تنقل الجلوكوز عبر غشاء كرات الدم الحمراء:

انتشار سهل (uniport) للجلوكوز في كريات الدم الحمراء باستخدام GLUT-1 (S - جزيء الجلوكوز). يرتبط جزيء الجلوكوز بحامل على السطح الخارجي لغشاء البلازما. يحدث تغيير في التكوين ، ويتعرض مركز الناقل ، الذي يشغله الجلوكوز ، إلى داخل الخلية. بسبب التغييرات التوافقية ، يفقد الناقل تقاربه مع الجلوكوز ، ويتم إطلاق الجزيء في العصارة الخلوية للخلية. يتسبب فصل الجلوكوز عن الناقل في تغيير تكوين البروتين ، ويعود إلى "معلوماته الأصلية".

يمكن أن تحمل بعض حقائب النقل مادتين مختلفتين على طول تدرج تركيز في نفس الاتجاه - رمز سلبي ، أو في اتجاهين متعاكسين - مضاد سلبي .

مثال على ترانسيلوكاز يعمل بواسطة آلية مضاد المنفذ السلبي هو ناقل الأنيون لغشاء كريات الدم الحمراء. يحتوي غشاء الميتوكوندريا الداخلي على العديد من الأكياس الشفافة التي تؤدي منفذًا مضادًا سلبيًا. في عملية مثل هذا النقل ، يحدث تبادل مكافئ للأيونات ، ولكن ليس دائمًا تبادلًا مكافئًا مسؤولاً.

النقل النشط الأساسي

يتعارض نقل بعض الأيونات غير العضوية مع تدرج التركيز بمشاركة ATPases للنقل (مضخات أيونية). تعمل جميع مضخات الأيونات في وقت واحد كإنزيمات قادرة على الفسفرة الذاتية والفسفرة الذاتية. تختلف ATPases في خصوصية الأيونات وعدد الأيونات المحمولة واتجاه النقل. نتيجة لعمل ATPase ، تتراكم الأيونات المنقولة على جانب واحد من الغشاء. Ma +، K + -ATPase، Ca2 + -ATPase و H +، K +، - ATPase من الغشاء المخاطي المعدي أكثر شيوعًا في غشاء البلازما للخلايا البشرية.

Na +، K + -ATPase

هذا الإنزيم الحامل يحفز النقل المعتمد على ATP لأيونات Na و K عبر غشاء البلازما. يتكون Ka +، K + -ATPase من وحدات فرعية α و ؛ α - وحدة فرعية كبيرة محفزة ، و β - وحدة فرعية صغيرة (بروتين سكري). الشكل النشط لـ translocase هو tetramer (αβ) 2.

Na + ، K + -ATPase هي المسؤولة عن الحفاظ على تركيز عالٍ من K + في الخلية وتركيز منخفض من Na. نظرًا لأن Na + D + -ATPase يضخ ثلاثة أيونات موجبة الشحنة ، ويضخ في اثنين ، ينشأ جهد كهربائي على الغشاء بقيمة سالبة داخل الخلية بالنسبة لسطحها الخارجي.

Ca2 + -ATPaseمترجمة ليس فقط في غشاء البلازما ، ولكن أيضًا في غشاء ER. يتكون الإنزيم من عشرة مجالات عبر الغشاء تغطي غشاء الخلية. بين المجالين الثاني والثالث توجد العديد من بقايا حمض الأسبارتيك المتضمنة في ارتباط الكالسيوم. تحتوي المنطقة الواقعة بين المجالين الرابع والخامس على مركز لربط ATP والفسفرة الذاتية في بقايا حمض الأسبارتيك. يتم تنظيم Ca2 + -ATPases أغشية البلازما لبعض الخلايا بواسطة بروتين كالودولين. يتم تمثيل كل من Ca2 + -ATPases لغشاء البلازما و ER من خلال العديد من الأشكال الإسوية.

النقل النشط الثانوي

يعتمد نقل بعض المواد المذابة مقابل تدرج التركيز على النقل المتزامن أو المتسلسل لمادة أخرى على طول تدرج التركيز في نفس الاتجاه (الرمز النشط) أو في الاتجاه المعاكس (المنفذ النشط). في الخلايا البشرية ، غالبًا ما يتم نقل أيون الصوديوم على طول تدرج التركيز.

تسلسل الأحداث في عملية Ca2 * -ATP-ase العمل.

1 - ربط اثنين من أيونات الكالسيوم بواسطة موقع ATP-ase يواجه العصارة الخلوية ؛

2 - التغيير في شحنة وتشكيل الإنزيم (ATPase) ، الناجم عن إضافة اثنين من أيونات الكالسيوم ، يؤدي إلى زيادة تقارب ATP وتفعيل الفسفرة الذاتية ؛

3 - الفسفرة الذاتية مصحوبة بتغييرات إعلامية ، يغلق ATPase بـ داخلغشاء ويفتح من الخارج.

4 - هناك انخفاض في ألفة مراكز الارتباط بأيونات الكالسيوم ويتم فصلها عن ATPase ؛

5 - يتم تنشيط الفسفرة الذاتية بواسطة أيونات المغنيسيوم ، ونتيجة لذلك ، يفقد Ca2 + -ATP-ase بقايا الفوسفور واثنين من أيونات Mg2 + ؛

6 - يعود ATPase إلى حالته الأصلية.

مثال على هذا النوع من النقل هو مبادل Na + ، Ca2 + لغشاء البلازما (منفذ مضاد نشط) ، يتم نقل أيونات الصوديوم إلى الخلية على طول تدرج التركيز ، وتخرج أيونات الكالسيوم من الخلية مقابل تدرج التركيز.

وفقًا لآلية الأعراض النشطة ، يحدث امتصاص الجلوكوز بواسطة الخلايا المعوية وإعادة امتصاص الجلوكوز والأحماض الأمينية من البول الأولي بواسطة خلايا الكلى.

النقل عبر غشاء الجزيئات الكبيرة والجزيئات: الالتقام الخلوي والإفراز الخلوي

لا تمر الجزيئات الكبيرة من البروتينات والأحماض النووية والسكريات المتعددة ومجمعات البروتين الدهني وما إلى ذلك عبر أغشية الخلايا ، على عكس الأيونات والمونومرات. يحدث نقل الجزيئات الكبيرة ومجمعاتها وجزيئاتها إلى الخلية بطريقة مختلفة تمامًا - من خلال الالتقام الخلوي. في الالتقام (إندو ...- داخل) يلتقط قسم معين من غشاء البلازما المادة خارج الخلية ، كما هو الحال ، ويغلفها في فجوة غشائية نشأت نتيجة لانغماس الغشاء. بعد ذلك ، يتم توصيل هذه الفجوة بجسيم حلزوني ، حيث تقوم إنزيماته بتكسير الجزيئات الكبيرة إلى مونومرات.

عملية الالتقام العكسي خروج الخلايا (exo ...- الخارج). بفضله ، تزيل الخلية المنتجات داخل الخلايا أو البقايا غير المهضومة المحاطة بالفجوات أو الحويصلات. تقترب الحويصلة من الغشاء السيتوبلازمي وتندمج معه وتطلق محتوياتها في البيئة. كيف تفرز إنزيمات الجهاز الهضمي والهرمونات والهيميسليلوز وما إلى ذلك.

وهكذا ، فإن الأغشية البيولوجية ، بصفتها العناصر الهيكلية الرئيسية للخلية ، لا تعمل فقط كحدود فيزيائية ، بل كسطح وظيفي ديناميكي. على أغشية العضيات ، يتم تنفيذ العديد من العمليات الكيميائية الحيوية ، مثل الامتصاص النشط للمواد ، وتحويل الطاقة ، وتوليف ATP ، إلخ.

مشاركة الأغشية في التفاعلات بين الخلايا

يحتوي الغشاء البلازمي للخلايا حقيقية النواة على العديد من المستقبلات المتخصصة ، والتي تتفاعل مع الروابط ، وتسبب استجابات خلوية محددة. ترتبط بعض المستقبلات بجزيئات الإشارة - الهرمونات ، والناقلات العصبية ، وغيرها - العناصر الغذائية والمستقلبات ، ويشارك البعض الآخر في التصاق الخلية. تتضمن هذه الفئة مستقبلات ضرورية للتعرف على الخلايا والالتصاق بها ، بالإضافة إلى المستقبلات المسؤولة عن ارتباط الخلية ببروتينات المصفوفة خارج الخلية مثل الفبرونيكتين أو الكولاجين.

تعد قدرة الخلايا على التعرف والالتصاق المتبادل المحدد أمرًا مهمًا للتطور الجنيني. في البالغين ، تظل تفاعلات الخلية الخلوية اللاصقة والمصفوفة الخلوية ضرورية للحفاظ على استقرار الأنسجة. في عائلة كبيرة من مستقبلات التصاق الخلايا ، تعتبر الإنتغرينات والاختيكات والكاديرين هي الأكثر دراسة.

إنتغرينز- عائلة كبيرة من المستقبلات السطحية للخلايا المتماثلة لجزيئات المصفوفة خارج الخلية ، مثل الكولاجين ، والفيبرونيكتين ، واللامينين ، وما إلى ذلك. نظرًا لكونها بروتينات عبر الغشاء ، فإنها تتفاعل مع كل من الجزيئات خارج الخلية والبروتينات داخل الخلايا في الهيكل الخلوي. نتيجة لذلك ، تشارك الإنتجرينات في نقل المعلومات من البيئة خارج الخلية إلى الخلية ، وبالتالي تحديد اتجاه تمايزها وشكلها ونشاطها الانقسامي والقدرة على الهجرة. يمكن أن يذهب نقل المعلومات أيضًا في الاتجاه المعاكس - من البروتينات داخل الخلايا عبر المستقبلات إلى المصفوفة خارج الخلية.

أمثلة لبعض الإنتجرينات:

مستقبلات لبروتينات المصفوفة خارج الخلية. ترتبط بمكونات البروتين السكري للمصفوفة خارج الخلية ، ولا سيما الفبرونيكتين واللامينين والفيترونكتين (انظر القسم 15) ؛

تشارك الصفائح الدموية المتكاملة (IIb و IIIa) في تراكم الصفائح الدموية الذي يحدث أثناء تخثر الدم ؛

بروتينات التصاق الكريات البيض. من أجل الهجرة إلى موقع العدوى والالتهاب ، يجب أن تتفاعل الكريات البيض مع الخلايا البطانية الوعائية. قد يتوسط هذا التفاعل ارتباط الخلايا الليمفاوية التائية بالأرومات الليفية أثناء الالتهاب.

كاديرينز وسيكتينزعائلات من بروتينات سكرية تعتمد على الغشاء Ca 2+ تشارك في الالتصاق بين الخلايا. ثلاثة الطرق الممكنةمشاركة مستقبلات من هذا النوع في الالتصاق بين الخلايا.

مستقبلات الفبرونيكتين.ينتمي مستقبلات الفبرونكتين إلى عائلة الإنتجرين. تحتوي كل وحدة فرعية على مجال واحد عبر الغشاء ، ومجال حشوي قصير ، ومجال خارج الخلية N ممتد. كلتا الوحدتين الفرعيتين (α ، β) للإنتجرين مغلطان بالجليكوزيلات ويتم تثبيتهما معًا بواسطة روابط غير تساهمية ، ويتم تصنيع الوحدة الفرعية α كسلسلة أحادية الببتيد ، والتي يتم بعد ذلك شقها في سلسلة صغيرة عبر الغشاء وسلسلة كبيرة خارج الخلية متصلة بواسطة ثاني كبريتيد الجسور. تحتوي الوحدة الفرعية β على 4 تكرارات لكل منها 40 من بقايا الأحماض الأمينية. الوحدات الفرعية α غنية بالسيستين وتحتوي على العديد من روابط ثاني كبريتيد داخل السلسلة (غير مبينة في الشكل). من خلال الارتباط بالفيبرونكتين بالخارج وبالهيكل الخلوي داخل الخلية ، يعمل الإنتجرين كرابط عبر الغشاء.

طرق التفاعل بين جزيئات سطح الخلية في عملية الالتصاق بين الخلايا.أ - يمكن أن ترتبط مستقبلات خلية واحدة بنفس مستقبلات الخلايا المجاورة (الارتباط المثلي) ؛ ب - يمكن أن ترتبط مستقبلات إحدى الخلايا بمستقبلات من نوع آخر من الخلايا المجاورة (ارتباط غير متجانس) ؛ يمكن لمستقبلات سطح الخلية B للخلايا المجاورة أن تتواصل مع بعضها البعض باستخدام جزيئات الوصلة المتعددة التكافؤ.

الكاديرينات من الأنسجة المختلفة متشابهة جدًا ، مع 50-60 ٪ من تسلسل الأحماض الأمينية المتجانسة. كل مستقبل له مجال غشاء واحد.

تم وصف ثلاث مجموعات من مستقبلات الكادرين بشكل كامل:

تم العثور على E-cadherin على سطح العديد من الخلايا في الأنسجة الظهارية والجنينية.

يتم وضع N-cadherin على سطح الخلايا العصبية وخلايا القلب والعدسة ؛

يقع P-cadherin على خلايا المشيمة والبشرة.

يلعب Cadherins دورًا مهمًا في الالتصاق الأولي بين الخلايا ، في مراحل التشكل وتكوين الأعضاء ، ويضمن السلامة الهيكلية والقطبية للأنسجة ، وخاصة الطبقة أحادية الطبقة.

في العائلة سيليكتينالمستقبلات ، من الأفضل دراسة ثلاثة بروتينات: L-selectin و P-selectin و E-selectin. يتكون الجزء خارج الخلية من سيليكتينز من 3 المجالات: يتم تمثيل المجال الأول من خلال 2-9 كتل من تكرار بقايا الأحماض الأمينية (بروتين منظم مكمل) ، والثاني هو مجال عامل نمو البشرة (EGF) ، والمجال الثالث هو مجال N-terminal Lectin. يختلف Selectins L و P و E في عدد الكتل في البروتين التنظيمي التكميلي. Lectins هي عائلة من البروتينات التي تتفاعل بشكل خاص مع تسلسلات معينة من بقايا الكربوهيدرات في البروتينات السكرية والبروتيوغليكان والشحميات السكرية في المصفوفة خارج الخلية.

وصف قصير:

سازونوف ف. 1_1 هيكل غشاء الخلية [مورد إلكتروني] // عالم الحركة ، 2009-2018: [موقع]. تاريخ التحديث: 06.02.2018 ..__. 201_). _وصف هيكل وعمل غشاء الخلية (المرادفات: غشاء البلازما ، غشاء البلازما ، الغشاء الحيوي ، غشاء الخلية ، غشاء الخلية الخارجي ، غشاء الخلية ، الغشاء السيتوبلازمي). هذه المعلومات الأولية ضرورية لعلم الخلايا وفهم العمليات نشاط عصبي: الإثارة العصبية ، التثبيط ، عمل المشابك العصبية والمستقبلات الحسية.

غشاء الخلية (البلازما أاللمة أو البلازما اليما)

تعريف المفهوم

غشاء الخلية (المرادفات: غشاء البلازما ، غشاء البلازما ، الغشاء السيتوبلازمي ، الغشاء الحيوي) هو غشاء ثلاثي البروتين الدهني (أي "البروتين الدهني") الذي يفصل الخلية عن البيئة ويقوم بتبادل وتواصل متحكم فيه بين الخلية وبيئتها.

الشيء الرئيسي في هذا التعريف ليس أن الغشاء يفصل الخلية عن البيئة ، بل هو ذلك فقط يربط خلية مع البيئة. الغشاء نشيط هيكل الخلية يعمل باستمرار.

الغشاء البيولوجي هو غشاء رقيق ثنائي الجزيئات من الفسفوليبيد مغطى بالبروتينات والسكريات. هذا الهيكل الخلوي يكمن وراء الحاجز ، والخصائص الميكانيكية والمصفوفة للكائن الحي (Antonov VF ، 1996).

تمثيل تصويري للغشاء

إلي غشاء الخليةيتم تمثيله كسور شبكي به العديد من الأبواب ، والذي يحيط بمنطقة معينة. يمكن لأي كائنات حية صغيرة أن تتحرك بحرية ذهابًا وإيابًا عبر هذا السياج. لكن لا يمكن للزوار الأكبر الدخول إلا من خلال الأبواب ، وحتى في هذه الحالة لا يمكنهم الدخول جميعًا. الزوار المختلفون لديهم مفاتيح لأبوابهم الخاصة فقط ، ولا يمكنهم المرور عبر أبواب الآخرين. لذلك ، من خلال هذا السياج ، هناك تدفقات مستمرة من الزوار ذهابًا وإيابًا ، لأن الوظيفة الأساسيةأغشية السياج مزدوجة: لفصل المنطقة عن المساحة المحيطة وفي نفس الوقت ربطها بالمساحة المحيطة. لهذا هناك العديد من الثقوب والأبواب في السياج - !

خصائص الغشاء

1. نفاذية.

2. شبه نفاذية (نفاذية جزئية).

3. النفاذية الانتقائية (مرادف: انتقائي).

4. النفاذية النشطة (مرادف: النقل النشط).

5. نفاذية خاضعة للرقابة.

كما ترون ، فإن الخاصية الرئيسية للغشاء هي نفاذه فيما يتعلق بمختلف المواد.

6. البلعمة والكريات.

7. خروج الخلايا.

8. وجود جهود كهربائية وكيميائية ، وبصورة أدق ، فرق الجهد بين الجانبين الداخلي والخارجي للغشاء. مجازيًا ، يمكن للمرء أن يقول ذلك "يحول الغشاء الخلية إلى" بطارية كهربائية "عن طريق التحكم في تدفقات الأيونات". تفاصيل: .

9. التغيرات في الإمكانات الكهربائية والكيميائية.

10. التهيج. يمكن للمستقبلات الجزيئية الخاصة الموجودة على الغشاء أن تتصل بمواد الإشارة (التحكم) ، ونتيجة لذلك يمكن أن تتغير حالة الغشاء والخلية بأكملها. المستقبلات الجزيئية تؤدي إلى الحيوية تفاعلات كيميائيةردا على مزيج من ligands (المواد الضابطة) معهم. من المهم ملاحظة أن مادة الإشارة تعمل على المستقبل من الخارج ، بينما تستمر التغييرات داخل الخلية. اتضح أن الغشاء ينقل المعلومات من البيئة إلى البيئة الداخلية للخلية.

11. النشاط الأنزيمي الحفزي. يمكن أن تكون الإنزيمات مغروسة في الغشاء أو مرتبطة بسطحه (داخل الخلية وخارجها) ، وهناك تقوم بنشاطها الأنزيمي.

12. تغيير شكل السطح ومساحته. يسمح هذا للغشاء بتكوين نتوءات خارجية أو ، على العكس من ذلك ، انغالات في الخلية.

13. القدرة على تكوين اتصالات مع أغشية الخلايا الأخرى.

14. الالتصاق - القدرة على الالتصاق بالأسطح الصلبة.

قائمة مختصرة من خصائص الغشاء

• نفاذية.
• الالتقام الخلوي ، خروج الخلايا ، كثرة الخلايا.
• الإمكانات.
• التهيج.
• النشاط الأنزيمي.
• جهات الاتصال.
• التصاق.

وظائف الغشاء

1. عزل غير كامل للمحتوى الداخلي عن البيئة الخارجية.

2. الشيء الرئيسي في عمل غشاء الخلية هو تبادل متنوع مواد بين الخلية والبيئة خارج الخلية. هذا بسبب خاصية الغشاء مثل النفاذية. بالإضافة إلى ذلك ، ينظم الغشاء هذا التبادل من خلال تنظيم نفاذه.

3. وظيفة أخرى مهمة للغشاء هي إحداث فرق في الإمكانات الكيميائية والكهربائية بين الجانبين الداخلي والخارجي. نتيجة لذلك ، داخل الزنزانة لديها جهد كهربائي سلبي -.

4. يتم أيضا من خلال الغشاء تبادل المعلومات بين الخلية وبيئتها. يمكن للمستقبلات الجزيئية الخاصة الموجودة على الغشاء أن ترتبط بمواد التحكم (الهرمونات ، الوسطاء ، المُعدِّلات) وتسبب تفاعلات كيميائية حيوية في الخلية ، مما يؤدي إلى تغييرات مختلفةفي عمل الخلية أو في هياكلها.

فيديو:هيكل غشاء الخلية

محاضرة فيديو:تفاصيل حول هيكل الغشاء والنقل

هيكل الغشاء

غشاء الخلية له عالمي ثلاث طبقات بناء. طبقة الدهون المتوسطة مستمرة ، وتغطيها طبقات البروتين العلوية والسفلية على شكل فسيفساء من مناطق البروتين الفردية. الطبقة الدهنية هي الأساس الذي يضمن عزل الخلية عن البيئة وعزلها عن البيئة. في حد ذاته ، فإنه يمر بمواد قابلة للذوبان في الماء بشكل سيئ للغاية ، ولكنه يمر بسهولة بالمواد القابلة للذوبان في الدهون. لذلك ، يجب تزويد نفاذية الغشاء للمواد القابلة للذوبان في الماء (على سبيل المثال ، الأيونات) بهياكل بروتينية خاصة - و.

يوجد أدناه صور مجهرية لأغشية الخلايا الحقيقية للخلايا المتلامسة ، والتي تم الحصول عليها باستخدام مجهر إلكتروني ، بالإضافة إلى رسم تخطيطي يوضح الغشاء ثلاثي الطبقات والطبيعة الفسيفسائية لطبقات البروتين الخاصة به. لتكبير الصورة ، اضغط عليها.

صورة منفصلة للطبقة الدهنية الداخلية (الدهنية) لغشاء الخلية ، متخللة ببروتينات مدمجة متكاملة. تتم إزالة طبقات البروتين العلوية والسفلية حتى لا تتداخل مع النظر في طبقة ثنائية الدهون

الشكل أعلاه: تمثيل تخطيطي غير مكتمل لغشاء الخلية (جدار الخلية) من ويكيبيديا.

لاحظ أنه تم إزالة طبقات البروتين الخارجية والداخلية من الغشاء هنا حتى نتمكن من رؤية الطبقة الدهنية المزدوجة المركزية بشكل أفضل. في غشاء الخلية الحقيقي ، تطفو "جزر" بروتينية كبيرة فوق وتحت الغشاء الدهني (كرات صغيرة في الشكل) ، ويتضح أن الغشاء أكثر سمكًا وثلاث طبقات: بروتين - دهون - بروتين . لذلك فهي في الواقع مثل شطيرة من "شريحتين من الخبز" بروتين مع طبقة سميكة من "الزبدة" في المنتصف ، أي. له هيكل من ثلاث طبقات ، وليس طبقة من طبقتين.

في هذا الشكل ، تتطابق الكرات الزرقاء والبيضاء الصغيرة مع "رؤوس" الدهون (القابلة للبلل) ، وتتوافق "الأوتار" المرتبطة بها مع "ذيول" الكارهة للماء (غير القابلة للبلل). من بين البروتينات ، يتم عرض بروتينات الغشاء المتكاملة فقط من طرف إلى طرف (الكريات الحمراء واللوالب الصفراء). النقاط البيضاوية الصفراء داخل الغشاء عبارة عن جزيئات الكوليسترول. سلاسل من الخرز صفراء وخضراء على السطح الخارجي للغشاء عبارة عن سلاسل قليلة السكاريد التي تشكل جلايكوكاليكس. يشبه Glycocalyx الكربوهيدرات ("السكر") "الزغب" على الغشاء ، ويتكون من جزيئات بروتين كربوهيدرات طويلة تبرز منه.

المعيشة عبارة عن "كيس دهون بروتيني" صغير مليء بمحتويات شبه سائلة تشبه الهلام ، تخترقها الأفلام والأنابيب.

تتكون جدران هذا الكيس من طبقة دهنية مزدوجة (دهنية) ، مغطاة من الداخل والخارج بالبروتينات - غشاء الخلية. لذلك ، يقال أن الغشاء يحتوي على هيكل من ثلاث طبقات : بروتينات ، دهون ، بروتينات. يوجد داخل الخلية أيضًا العديد من الأغشية الدهنية المماثلة التي تقسم مساحتها الداخلية إلى مقصورات. العضيات الخلوية محاطة بنفس الأغشية: النواة ، الميتوكوندريا ، البلاستيدات الخضراء. لذا فإن الغشاء عبارة عن بنية جزيئية عالمية متأصلة في جميع الخلايا وجميع الكائنات الحية.

على اليسار - لم يعد نموذجًا حقيقيًا ، بل نموذجًا مصطنعًا لقطعة من الغشاء البيولوجي: هذه لقطة فورية لطبقة ثنائية الفوسفوليبيد الدهنية (أي طبقة مزدوجة) في عملية نمذجة الديناميكيات الجزيئية. يتم عرض خلية الحساب للنموذج - 96 جزيء PQ ( Fأوسفاتيديل Xأولين) و 2304 جزيء ماء ، إجمالي 20544 ذرة.

يوجد على اليمين نموذج مرئي لجزيء واحد من نفس الدهن ، يتم من خلاله تجميع طبقة ثنائية الغشاء الدهنية. له رأس محب للماء (محب للماء) في الأعلى ، وذيولان كارهان للماء (يخافان الماء) في الأسفل. هذا الدهن له اسم بسيط: 1-steroyl-2-docosahexaenoyl-Sn-glycero-3-phosphatidylcholine (18: 0/22: 6 (n-3) cis PC) ، لكنك لست بحاجة إلى حفظه إلا إذا كنت تخطط لإغماء معلمك بعمق معرفتك.

يمكنك إعطاء تعريف علمي أكثر دقة للخلية:

هو نظام غير متجانس منظم ومنظم من البوليمرات الحيوية المحدودة بواسطة غشاء نشط ، يشارك في مجموعة واحدة من عمليات التمثيل الغذائي والطاقة والمعلومات ، وكذلك الحفاظ على النظام بأكمله وإعادة إنتاجه.

يتم اختراق داخل الخلية أيضًا عن طريق الأغشية ، وبين الأغشية لا يوجد ماء ، ولكن يوجد هلام لزج / محلول سائل بكثافة متغيرة. لذلك ، لا تطفو الجزيئات المتفاعلة في الخلية بحرية ، كما هو الحال في أنبوب الاختبار محلول مائي، ولكن في الغالب تجلس (ثابتة) على الهياكل البوليمرية للهيكل الخلوي أو الأغشية داخل الخلايا. وبالتالي ، تحدث التفاعلات الكيميائية داخل الخلية تقريبًا مثل الجسم الصلب ، وليس في السائل. الغشاء الخارجي المحيط بالخلية مغطى أيضًا بالأنزيمات والمستقبلات الجزيئية ، مما يجعلها جزءًا نشطًا جدًا من الخلية.

غشاء الخلية (غشاء البلازما ، بلازما الدم) عبارة عن غلاف نشط يفصل الخلية عن البيئة ويربطها بالبيئة. © Sazonov V.F. ، 2016.

من هذا التعريف للغشاء ، يترتب على ذلك أنه لا يحد من الخلية فحسب ، بل تعمل بنشاطربطها ببيئتها.

الدهون التي تتكون منها الأغشية خاصة ، لذلك لا يُطلق على جزيئاتها عادة اسم الدهون فقط ، ولكن الدهون ، الفوسفوليبيدات ، السفينجوليبيد. فيلم الغشاء مزدوج ، أي أنه يتكون من فيلمين ملتصقين معًا. لذلك ، تكتب الكتب المدرسية أن قاعدة غشاء الخلية تتكون من طبقتين من الدهون (أو " طبقة ثنائية"، أي طبقة مزدوجة). لكل طبقة دهنية فردية ، يمكن ترطيب جانب واحد بالماء ، والآخر لا يمكن ، لذلك ، تلتصق هذه الأغشية ببعضها البعض على وجه التحديد من خلال جوانبها غير المبللة.

غشاء البكتيريا

تتكون قشرة خلية بدائية النواة للبكتيريا سالبة الجرام من عدة طبقات ، كما هو موضح في الشكل أدناه.
طبقات قشرة البكتيريا سالبة الجرام:
1. الغشاء السيتوبلازمي الداخلي المكون من ثلاث طبقات والذي يتلامس مع السيتوبلازم.
2. جدار الخلية ويتكون من مورين.
3. الغشاء السيتوبلازمي الخارجي المكون من ثلاث طبقات والذي له نفس نظام الدهون مع المجمعات البروتينية مثل الغشاء الداخلي.
إن اتصال الخلايا البكتيرية سالبة الجرام مع العالم الخارجي من خلال بنية معقدة من ثلاث خطوات لا تمنحها ميزة في البقاء على قيد الحياة في ظروف قاسية مقارنة بالبكتيريا موجبة الجرام التي لها قشرة أقل قوة. إنهم لا يأخذون الأمر بشكل جيد درجات حرارة عالية، زيادة الحموضة وانخفاض الضغط.

محاضرة فيديو: غشاء بلازمي. إي. شيفال ، دكتوراه.

محاضرة فيديو:الغشاء كحدود للخلية. أ. إلياسكين

أهمية القنوات الأيونية الغشائية

من السهل أن نفهم أن المواد القابلة للذوبان في الدهون فقط هي التي يمكن أن تدخل الخلية من خلال الغشاء الدهني. هذه هي الدهون والكحول والغازات.على سبيل المثال ، في كريات الدم الحمراء ، يمر الأكسجين وثاني أكسيد الكربون بسهولة داخل وخارج الغشاء مباشرة. لكن الماء والمواد القابلة للذوبان في الماء (على سبيل المثال ، الأيونات) لا يمكنها ببساطة المرور عبر الغشاء إلى أي خلية. هذا يعني أنهم بحاجة إلى ثقوب خاصة. ولكن إذا قمت للتو بعمل ثقب في الفيلم الدهني ، فسيتم إحكامه على الفور. ما يجب القيام به؟ تم العثور على حل في الطبيعة: من الضروري عمل هياكل نقل بروتينية خاصة وتمديدها عبر الغشاء. هذه هي الطريقة التي يتم بها الحصول على قنوات مرور المواد غير القابلة للذوبان في الدهون - القنوات الأيونية لغشاء الخلية.

لذا ، لإعطاء غشاءك خصائص إضافيةنفاذية الجزيئات القطبية (الأيونات والماء) ، تقوم الخلية بتجميع بروتينات خاصة في السيتوبلازم ، والتي يتم دمجها بعد ذلك في الغشاء. هم من نوعين: البروتينات الناقلة (على سبيل المثال ، نقل ATPases) و بروتينات تشكيل القناة (صانعو القنوات). يتم تضمين هذه البروتينات في الطبقة الدهنية المزدوجة من الغشاء وتشكل هياكل نقل على شكل ناقلات أو في شكل قنوات أيونية. يمكن الآن أن تمر العديد من المواد القابلة للذوبان في الماء من خلال هياكل النقل هذه ، والتي لا يمكن أن تمر عبر غشاء الغشاء الدهني.

بشكل عام ، تسمى أيضًا البروتينات الموجودة في الغشاء أساسي، على وجه التحديد لأنها ، كما كانت ، متضمنة في تكوين الغشاء وتخترقه من خلاله. بروتينات أخرى ، غير متكاملة ، تشكل ، كما كانت ، جزرًا "تطفو" على سطح الغشاء: إما على طول سطحه الخارجي أو على طول سطحه الداخلي. بعد كل شيء ، يعلم الجميع أن الدهون مادة تشحيم جيدة ومن السهل الانزلاق عليها!

الاستنتاجات

1. بشكل عام ، يتكون الغشاء من ثلاث طبقات:

1) الطبقة الخارجية من البروتين "الجزر" ،

2) "البحر" الدهني ذو الطبقتين (طبقة ثنائية الدهون) ، أي فيلم مزدوج الدهون

3) الطبقة الداخلية من بروتين "الجزر".

ولكن هناك أيضًا طبقة خارجية رخوة - كالوكاليكس ، والتي تتكون من بروتينات سكرية تخرج من الغشاء. إنها مستقبلات جزيئية ترتبط بها ضوابط الإشارة.

2. يتم بناء هياكل بروتينية خاصة في الغشاء ، مما يضمن نفاذه للأيونات أو المواد الأخرى. يجب ألا ننسى أنه في بعض الأماكن يتخلل بحر الدهن بروتينات متكاملة. وهي بروتينات متكاملة تشكل خاصًا هياكل النقل غشاء الخلية (انظر القسم 1_2 آليات النقل الغشائي). من خلالهم ، تدخل المواد إلى الخلية ، ويتم إزالتها أيضًا من الخلية إلى الخارج.

3. يمكن أن توجد بروتينات الإنزيم على أي جانب من الغشاء (الخارجي والداخلي) ، وكذلك داخل الغشاء ، مما يؤثر على حالة الغشاء نفسه وحياة الخلية بأكملها.

لذا فإن غشاء الخلية عبارة عن بنية متغيرة نشطة تعمل بنشاط لصالح الخلية بأكملها وتربطها بالعالم الخارجي ، وليس مجرد "غلاف واقي". هذا هو أهم شيء يجب معرفته عن غشاء الخلية.

في الطب ، غالبًا ما تستخدم بروتينات الغشاء "كأهداف" الأدوية. تعمل المستقبلات والقنوات الأيونية والإنزيمات وأنظمة النقل كأهداف. في الآونة الأخيرة ، بالإضافة إلى الغشاء ، الهدف ل المواد الطبيةتصبح أيضًا جينات مخبأة في نواة الخلية.

فيديو:مقدمة في الفيزياء الحيوية لغشاء الخلية: هيكل الغشاء 1 (Vladimirov Yu.A.)

فيديو:تاريخ وهيكل ووظائف غشاء الخلية: هيكل الأغشية 2 (فلاديميروف يو.أيه)

© 2010-2018 Sazonov V.F.، © 2010-2016 kineziolog.bodhy.

رئيسي الوحدة الهيكليةكائن حي - خلية ، وهي منطقة متباينة من السيتوبلازم ، محاطة 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.

معنى

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 و حماية موثوقةتجعل المحتويات الداخلية من التلف 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 جدار الخليةالذي يؤدي وظائف دعم والحفاظ 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. على مراحل مختلفةقد تتعطل هذه الطبقة الثنائية في وظائفها الحيوية. 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.

ملكيات

يحتوي غشاء الخلية في الخلية 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 الخارجالشحنة 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 البروتوزوا ، مثل الأميبا ، وكذلك خلايا الدم- الكريات البيض والبالعات. 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. الألياف المصنوعة منها تساعد في دعم الأنسجة. أصل نباتي، على سبيل المثال ، 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.