وظائف ومعنى وهيكل غشاء البلازما. الوظائف الرئيسية والميزات الهيكلية لغشاء الخلية

الغشاء عبارة عن هيكل فائق الدقة يشكل سطح العضيات والخلية ككل. جميع الأغشية لها هيكل مماثل ومتصلة في نظام واحد.

التركيب الكيميائي

أغشية الخلايا متجانسة كيميائيًا وتتكون من بروتينات ودهون من مجموعات مختلفة:

• الفسفوليبيدات.
• الجلاكتوليبيدات.
• الكبريتيدات.

كما أنها تحتوي على الأحماض النووية والسكريات والمواد الأخرى.

الخصائص الفيزيائية

في درجة الحرارة العادية ، تكون الأغشية في حالة بلورية سائلة وتتقلب باستمرار. لزوجتها قريبة من لزوجة الزيت النباتي.

الغشاء قابل للاسترداد وقوي ومرن وله مسام. سماكة الأغشية 7-14 نانومتر.

أعلى 4 مقالاتالذين قرأوا مع هذا

بالنسبة للجزيئات الكبيرة ، يكون الغشاء غير منفذ للنفاذ. يمكن أن تمر الجزيئات والأيونات الصغيرة عبر المسام والغشاء نفسه تحت تأثير اختلاف التركيز على جوانب مختلفة من الغشاء ، وكذلك بمساعدة بروتينات النقل.

نموذج

عادة ما يتم وصف بنية الأغشية باستخدام نموذج فسيفساء سائل. يحتوي الغشاء على إطار - صفان من جزيئات الدهون ، بإحكام ، مثل الطوب ، متجاورين.

أرز. 1. غشاء بيولوجي من نوع ساندويتش.

على كلا الجانبين ، سطح الدهون مغطى بالبروتينات. يتكون نمط الفسيفساء من جزيئات البروتين الموزعة بشكل غير متساو على سطح الغشاء.

وفقًا لدرجة الانغماس في الطبقة ثنائية الدهون ، تنقسم جزيئات البروتين إلى ثلاث مجموعات:

• الغشاء.
• المغمورة؛
• سطحي.

توفر البروتينات الخاصية الرئيسية للغشاء - نفاذية انتقائية للمواد المختلفة.

أنواع الأغشية

يمكن تقسيم جميع أغشية الخلايا حسب التوطين إلى الأنواع التالية:

• في الخارج؛
• نووي.
• أغشية عضية.

الغشاء السيتوبلازمي الخارجي ، أو الغشاء المخاطي ، هو حدود الخلية. من خلال الاتصال بعناصر الهيكل الخلوي ، فإنه يحافظ على شكله وحجمه.

أرز. 2. الهيكل الخلوي.

الغشاء النووي ، أو karyolemma ، هو حدود المحتوى النووي. إنه مبني من غشاءين مشابهين جدًا للغشاء الخارجي. يرتبط الغشاء الخارجي للنواة بأغشية الشبكة الإندوبلازمية (ER) ، ومن خلال المسام ، إلى الغشاء الداخلي.

تخترق أغشية EPS السيتوبلازم بأكمله ، وتشكل أسطحًا يتم تصنيع مواد مختلفة ، بما في ذلك بروتينات الغشاء.

أغشية عضوية

معظم العضيات لها بنية غشائية.

الجدران مبنية من غشاء واحد:

• مجمع جولجي
• فجوات.
• الجسيمات المحللة.

تتكون البلاستيدات والميتوكوندريا من طبقتين من الأغشية. غشاءهم الخارجي أملس ، والغشاء الداخلي يتكون من عدة طيات.

ميزات أغشية التمثيل الضوئي للبلاستيدات الخضراء هي جزيئات الكلوروفيل المدمجة.

تحتوي الخلايا الحيوانية على طبقة كربوهيدراتية تسمى glycocalyx على سطح الغشاء الخارجي.

أرز. 3. جلايكوكاليكس.

يتطور الغليوكاليكس بشكل أكبر في خلايا الظهارة المعوية ، حيث يخلق ظروفًا للهضم ويحمي البلازما.

جدول "هيكل غشاء الخلية"

ماذا تعلمنا؟

درسنا هيكل ووظائف غشاء الخلية. الغشاء عبارة عن حاجز انتقائي (انتقائي) للخلية والنواة والعضيات. تم وصف بنية غشاء الخلية بواسطة نموذج فسيفساء سائل. وفقًا لهذا النموذج ، يتم تضمين جزيئات البروتين في طبقة مزدوجة من الدهون اللزجة.

اختبار الموضوع

تقييم التقرير

متوسط ​​تقييم: 4.5 مجموع التصنيفات المستلمة: 270.

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 بمثابة أساس للارتباط ببعض الكائنات الحية وغيرها. وهكذا ، 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 حالة خروج الخلايا ، 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. يتم تشتيت جزيئات الكوليسترول بشكل انتقائي بين الفوسفوليبيدات الغشائية. هذا يساعد في الحفاظ على أغشية الخلايا جامدة عن طريق منع شحوم الفسفور 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 في 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.

أغشية عضية

بعض عضيات الخلية محاطة أيضًا بأغشية واقية. النواة،

غشاء الخلية الخارجية (غشاء البلازما ، الغشاء الخلوي ، غشاء البلازما) للخلايا الحيوانيةمغطاة من الخارج (على سبيل المثال ، على الجانب غير الملامس للسيتوبلازم) بطبقة من سلاسل قليلة السكريد مرتبطة تساهميًا ببروتينات الغشاء (البروتينات السكرية) ، وبدرجة أقل ، بالدهون (الجليكوليبيدات). يسمى هذا الطلاء الكربوهيدرات للغشاء مركب السكر.الغرض من glycocalyx ليس واضحًا بعد ؛ هناك افتراض بأن هذه البنية تشارك في عمليات التعرف بين الخلايا.

في الخلايا النباتيةيوجد أعلى غشاء الخلية الخارجي طبقة سليلوز كثيفة ذات مسام يتم من خلالها إجراء الاتصالات بين الخلايا المجاورة من خلال الجسور السيتوبلازمية.

الخلايا الفطرفوق البلازما - طبقة كثيفة الكيتين.

في بكتيريا – مورينا.

خصائص الأغشية البيولوجية

1. القدرة على التجميع الذاتيبعد التأثيرات المدمرة. يتم تحديد هذه الخاصية من خلال الخصائص الفيزيائية والكيميائية لجزيئات الفسفوليبيد ، والتي تتجمع في محلول مائي بحيث تتحول الأطراف المحبة للماء للجزيئات إلى الخارج ، وينتهي الكارهة للماء إلى الداخل. يمكن دمج البروتينات في طبقات الفسفوليبيد الجاهزة. تعد القدرة على التجميع الذاتي أمرًا ضروريًا على المستوى الخلوي.

2. شبه نفاذية(انتقائية في انتقال الأيونات والجزيئات). يضمن الحفاظ على ثبات التركيب الأيوني والجزيئي في الخلية.

3. سيولة الغشاء. الأغشية ليست هياكل صلبة ؛ فهي تتقلب باستمرار بسبب الحركات الدورانية والتذبذبية لجزيئات الدهون والبروتينات. وهذا يوفر نسبة عالية من العمليات الأنزيمية والكيميائية الأخرى في الأغشية.

4. شظايا الأغشية ليس لها نهايات حرة، حيث يتم إغلاقها في فقاعات.

وظائف غشاء الخلية الخارجية (غشاء البلازما)

الوظائف الرئيسية للبلازما هي كما يلي: 1) الحاجز ، 2) المستقبل ، 3) التبادل ، 4) النقل.

1. وظيفة الحاجز.يتم التعبير عنها في حقيقة أن البلازما تحد من محتويات الخلية ، وتفصلها عن البيئة الخارجية ، والأغشية داخل الخلايا تقسم السيتوبلازم إلى تفاعل منفصل مقصورات.

2. وظيفة المستقبل.تتمثل إحدى أهم وظائف غشاء البلازما في ضمان اتصال (اتصال) الخلية بالبيئة الخارجية من خلال جهاز المستقبل الموجود في الأغشية ، والذي يحتوي على طبيعة بروتينية أو بروتين سكري. تتمثل الوظيفة الرئيسية لتكوينات مستقبلات غشاء البلازما في التعرف على الإشارات الخارجية ، والتي من خلالها يتم توجيه الخلايا بشكل صحيح وتشكيل الأنسجة في عملية التمايز. يرتبط نشاط الأنظمة التنظيمية المختلفة ، وكذلك تكوين الاستجابة المناعية ، بوظيفة المستقبل.

وظيفة الصرفيتم تحديده من خلال محتوى بروتينات الإنزيم في الأغشية البيولوجية ، وهي محفزات بيولوجية. يختلف نشاطها اعتمادًا على درجة الحموضة في الوسط ودرجة الحرارة والضغط وتركيز كل من الركيزة والإنزيم نفسه. تحدد الإنزيمات شدة التفاعلات الرئيسية التمثيل الغذائي ، وكذلكاتجاه.

وظيفة نقل الأغشية.يوفر الغشاء اختراقًا انتقائيًا للخلية ومن الخلية إلى بيئة المواد الكيميائية المختلفة. يعد نقل المواد ضروريًا للحفاظ على درجة الحموضة المناسبة في الخلية ، والتركيز الأيوني المناسب ، مما يضمن كفاءة الإنزيمات الخلوية. يوفر النقل العناصر الغذائية التي تعمل كمصدر للطاقة ، وكذلك مادة لتشكيل المكونات الخلوية المختلفة. يحدد إزالة النفايات السامة من الخلية ، وإفراز العديد من المواد المفيدة ، وإنشاء التدرجات الأيونية اللازمة للنشاط العصبي والعضلي.يمكن أن تؤدي التغييرات في معدل نقل المواد إلى اضطرابات في عمليات الطاقة الحيوية ، واستقلاب الماء والملح ، الإثارة والعمليات الأخرى. تصحيح هذه التغييرات هو أساس عمل العديد من الأدوية.

هناك طريقتان رئيسيتان تدخل بها المواد إلى الخلية وتخرج منها إلى البيئة الخارجية ؛

النقل السلبي ،

النقل النشط.

النقل السلبييسير على طول تدرج التركيز الكيميائي أو الكهروكيميائي دون إنفاق طاقة ATP. إذا لم يكن لجزيء المادة المنقولة شحنة ، فإن اتجاه النقل السلبي يتحدد فقط بالاختلاف في تركيز هذه المادة على جانبي الغشاء (تدرج التركيز الكيميائي). إذا كان الجزيء مشحونًا ، فإن نقله يتأثر بكل من تدرج التركيز الكيميائي والتدرج الكهربائي (إمكانات الغشاء).

يشكل كلا التدرجين معًا تدرجًا كهروكيميائيًا. يمكن إجراء النقل السلبي للمواد بطريقتين: الانتشار البسيط والانتشار السهل.

مع انتشار بسيطيمكن لأيونات الملح والماء اختراق القنوات الانتقائية. تتشكل هذه القنوات بواسطة بعض بروتينات الغشاء التي تشكل مسارات نقل من طرف إلى طرف مفتوحة بشكل دائم أو لفترة قصيرة فقط. من خلال القنوات الانتقائية ، تخترق جزيئات مختلفة ، لها الحجم والشحنة المقابلة للقنوات.

هناك طريقة أخرى للانتشار البسيط - وهي انتشار المواد من خلال طبقة ثنائية الدهون ، والتي تمر من خلالها المواد القابلة للذوبان في الدهون والماء بسهولة. طبقة الدهون الثنائية غير منفذة للجزيئات المشحونة (الأيونات) ، وفي الوقت نفسه ، يمكن للجزيئات الصغيرة غير المشحونة أن تنتشر بحرية ، وكلما كان الجزيء أصغر ، يتم نقله بشكل أسرع. يرجع المعدل المرتفع لانتشار الماء من خلال طبقة ثنائية الدهون على وجه التحديد إلى صغر حجم جزيئاتها وعدم وجود شحنة.

مع انتشار سهلتشارك البروتينات في نقل المواد - ناقلات تعمل على مبدأ "كرة الطاولة". في هذه الحالة ، يوجد البروتين في حالتين تشكيليتين: في حالة "pong" ، تكون مواقع الربط للمادة المنقولة مفتوحة على السطح الخارجي للطبقة الثنائية ، وفي حالة "ping" ، يتم فتح نفس المواقع على الأخرى الجانب. هذه العملية قابلة للعكس. من أي جانب سيتم فتح موقع ربط مادة ما في وقت معين يعتمد على تدرج تركيز هذه المادة.

بهذه الطريقة ، تمر السكريات والأحماض الأمينية عبر الغشاء.

مع الانتشار الميسر ، يزداد معدل نقل المواد بشكل كبير مقارنة بالانتشار البسيط.

بالإضافة إلى البروتينات الحاملة ، تشارك بعض المضادات الحيوية ، مثل الجراميسيدين والفالينومايسين ، في الانتشار الميسر.

لأنها توفر النقل الأيوني ، يتم استدعاؤها حاملات شاردة.

النقل الفعال للمواد في الخلية.هذا النوع من النقل يأتي دائمًا مع تكلفة الطاقة. مصدر الطاقة اللازمة للنقل النشط هو ATP. من السمات المميزة لهذا النوع من النقل أنه يتم بطريقتين:

بمساعدة إنزيمات تسمى ATPases ؛

النقل في عبوات غشائية (الالتقام الخلوي).

في يحتوي غشاء الخلية الخارجي على بروتينات إنزيمية مثل ATPases ،وظيفته توفير النقل النشط الأيونات مقابل تدرج التركيز.نظرًا لأنها توفر نقل الأيونات ، فإن هذه العملية تسمى مضخة أيون.

هناك أربعة أنظمة نقل أيوني رئيسية في الخلية الحيوانية. ثلاثة منها توفر النقل من خلال الأغشية البيولوجية.

مثال على آلية نقل الأيونات النشطة مضخة الصوديوم والبوتاسيوم في الخلايا الحيوانية.يحافظ على تركيز ثابت من أيونات الصوديوم والبوتاسيوم في الخلية ، والذي يختلف عن تركيز هذه المواد في البيئة: عادة ، يوجد عدد أقل من أيونات الصوديوم في الخلية مقارنة بالبيئة ، والمزيد من البوتاسيوم.

نتيجة لذلك ، وفقًا لقوانين الانتشار البسيط ، يميل البوتاسيوم إلى مغادرة الخلية ، وينتشر الصوديوم في الخلية. على عكس الانتشار البسيط ، تضخ مضخة الصوديوم والبوتاسيوم باستمرار الصوديوم من الخلية وتحقن البوتاسيوم: لثلاثة جزيئات من الصوديوم ، يتم إدخال جزيئين من البوتاسيوم في الخلية.

يتم ضمان نقل أيونات الصوديوم والبوتاسيوم بواسطة الإنزيم المعتمد على ATP ، والذي يتم توطينه في الغشاء بطريقة تخترق سماكته بالكامل. يدخل الصوديوم و ATP هذا الإنزيم من داخل الغشاء ، ويدخل البوتاسيوم من داخل الغشاء. الخارج.

يحدث انتقال الصوديوم والبوتاسيوم عبر الغشاء نتيجة للتغيرات التوافقية التي يخضع لها ATPase المعتمد على الصوديوم والبوتاسيوم ، والذي يتم تنشيطه عندما يزداد تركيز الصوديوم داخل الخلية أو البوتاسيوم في البيئة.

التحلل المائي ATP مطلوب لتشغيل هذه المضخة. يتم توفير هذه العملية من خلال نفس إنزيم ATP-ase المعتمد على الصوديوم والبوتاسيوم. في الوقت نفسه ، يتم إنفاق أكثر من ثلث ATP الذي تستهلكه الخلية الحيوانية أثناء الراحة في عمل مضخة الصوديوم والبوتاسيوم.

يؤدي انتهاك الأداء السليم لمضخة الصوديوم والبوتاسيوم إلى أمراض خطيرة مختلفة.

كفاءة هذه المضخة تتعدى 50٪ وهو ما لم يتم تحقيقه بواسطة أحدث الآلات التي صنعها الإنسان.

يتم تشغيل العديد من أنظمة النقل النشطة بواسطة الطاقة المخزنة في التدرجات الأيونية بدلاً من التحلل المائي المباشر لـ ATP. تعمل جميعها كنظم نقل مشترك (تسهل نقل المركبات ذات الوزن الجزيئي المنخفض). على سبيل المثال ، يتم تحديد النقل النشط لبعض السكريات والأحماض الأمينية إلى الخلايا الحيوانية من خلال تدرج أيون الصوديوم ، وكلما زاد تدرج أيون الصوديوم ، زاد معدل امتصاص الجلوكوز. على العكس من ذلك ، إذا انخفض تركيز الصوديوم في الفضاء بين الخلايا بشكل ملحوظ ، يتوقف نقل الجلوكوز. في هذه الحالة ، يجب أن ينضم الصوديوم إلى البروتين الحامل للجلوكوز المعتمد على الصوديوم ، والذي له موقعان للربط: أحدهما للجلوكوز والآخر للصوديوم. تساهم أيونات الصوديوم التي تخترق الخلية في إدخال البروتين الحامل إلى الخلية جنبًا إلى جنب مع الجلوكوز. يتم ضخ أيونات الصوديوم التي دخلت الخلية مع الجلوكوز مرة أخرى عن طريق ATPase المعتمد على الصوديوم والبوتاسيوم ، والذي يتحكم بشكل غير مباشر في نقل الجلوكوز عن طريق الحفاظ على تدرج تركيز الصوديوم.

نقل المواد في عبوات غشائية.لا تستطيع الجزيئات الكبيرة من البوليمرات الحيوية عمليًا اختراق غشاء البلازما بأي من الآليات الموصوفة أعلاه لنقل المواد إلى الخلية. يتم التقاطها بواسطة الخلية ويتم امتصاصها في حزمة الغشاء ، وهو ما يسمى الالتقام. هذا الأخير ينقسم رسميًا إلى البلعمة والكريات. يتم التقاط الجسيمات الصلبة بواسطة الخلية البلعمةو سائل - كثرة الكريات. أثناء الالتقام الخلوي ، تتم ملاحظة المراحل التالية:

استقبال المادة الممتصة بسبب المستقبلات في غشاء الخلية ؛

غزو ​​الغشاء بتكوين فقاعة (حويصلات) ؛

فصل الحويصلة الداخلية عن الغشاء مع إنفاق الطاقة - تشكيل البلعومواستعادة سلامة الغشاء.

اندماج البلعوم مع الجسيم الحلقي والتكوين البلعمة (فجوة الجهاز الهضمي) يحدث فيه هضم الجسيمات الممتصة ؛

إزالة المواد غير المهضومة في البلعمة من الخلية ( طرد خلوي).

في مملكة الحيوان الالتقامهي طريقة مميزة لتغذية العديد من الكائنات وحيدة الخلية (على سبيل المثال ، في الأميبا) ، وبين الكائنات متعددة الخلايا ، يوجد هذا النوع من هضم جزيئات الطعام في خلايا الأديم الباطن في تجويف الأمعاء. أما بالنسبة للثدييات والبشر ، فلديهم نظام شبكي - نسيجي - بطاني من الخلايا مع القدرة على الالتقام الخلوي. ومن الأمثلة كريات الدم البيضاء وخلايا الكبد كوبفر. الخط الأخير هو ما يسمى الشعيرات الدموية الجيبية للكبد ويلتقط العديد من الجزيئات الغريبة العالقة في الدم. طرد خلوي- هذه أيضًا طريقة لإزالة الركيزة التي يفرزها الكائن الحي متعدد الخلايا ، والتي تعد ضرورية لوظيفة الخلايا والأنسجة والأعضاء الأخرى.

غشاء بلازمي , أو البلازما ،- الغشاء الأكثر ديمومة والأساسية والشامل لجميع الخلايا. إنه أنحف فيلم (حوالي 10 نانومتر) يغطي الخلية بأكملها. تتكون البلازما من جزيئات البروتينات والفوسفوليبيدات (الشكل 1.6).

يتم ترتيب جزيئات الفوسفوليبيد في صفين - مع نهايات كارهة للداخل ، ورؤوس محبة للماء إلى البيئة المائية الداخلية والخارجية. في بعض الأماكن ، تتخلل الطبقة الثنائية (طبقة مزدوجة) من الدهون الفوسفورية جزيئات البروتين (بروتينات متكاملة). توجد داخل جزيئات البروتين هذه قنوات - مسام تمر من خلالها المواد القابلة للذوبان في الماء. تتخلل جزيئات البروتين الأخرى نصف طبقة ثنائية الدهون من جانب واحد أو آخر (بروتينات شبه متكاملة). على سطح أغشية الخلايا حقيقية النواة توجد بروتينات محيطية. يتم تجميع جزيئات الدهون والبروتينات معًا عن طريق التفاعلات المحبة للماء.

خصائص ووظائف الأغشية.جميع أغشية الخلايا عبارة عن هياكل سائلة متحركة ، حيث لا ترتبط جزيئات الدهون والبروتينات بالروابط التساهمية ويمكنها التحرك بسرعة كبيرة في مستوى الغشاء. نتيجة لذلك ، يمكن للأغشية تغيير تكوينها ، أي أن لديها سيولة.

الأغشية هي هياكل ديناميكية للغاية. تتعافى بسرعة من التلف ، كما أنها تتمدد وتتقلص مع الحركات الخلوية.

تختلف أغشية أنواع الخلايا المختلفة اختلافًا كبيرًا في التركيب الكيميائي والمحتوى النسبي للبروتينات والبروتينات السكرية والدهون فيها ، وبالتالي في طبيعة المستقبلات الموجودة فيها. لذلك فإن كل نوع من الخلايا يتميز بالشخصية الفردية التي يتم تحديدها بشكل أساسي البروتينات السكرية.تشارك البروتينات السكرية المتفرعة السلسلة التي تبرز من غشاء الخلية التعرف على العواملالبيئة الخارجية ، وكذلك في الاعتراف المتبادل بالخلايا ذات الصلة. على سبيل المثال ، تتعرف البويضة وخلية الحيوانات المنوية على بعضهما البعض عن طريق البروتينات السكرية الموجودة على سطح الخلية والتي تتلاءم معًا كعناصر منفصلة من بنية كاملة. هذا الاعتراف المتبادل هو مرحلة ضرورية تسبق الإخصاب.

لوحظ ظاهرة مماثلة في عملية تمايز الأنسجة. في هذه الحالة ، الخلايا المتشابهة في التركيب بمساعدة التعرف على أقسام من البلازما توجه نفسها بشكل صحيح بالنسبة لبعضها البعض ، وبالتالي ضمان التصاقها وتكوين الأنسجة. المرتبطة بالاعتراف تنظيم النقلالجزيئات والأيونات من خلال الغشاء ، وكذلك الاستجابة المناعية التي تلعب فيها البروتينات السكرية دور المستضدات. وبالتالي يمكن أن تعمل السكريات كجزيئات إعلامية (على غرار البروتينات والأحماض النووية). تحتوي الأغشية أيضًا على مستقبلات محددة وناقلات الإلكترون ومحولات الطاقة والبروتينات الإنزيمية. تشارك البروتينات في ضمان نقل جزيئات معينة داخل الخلية أو خارجها ، أو إجراء الاتصال الهيكلي للهيكل الخلوي بأغشية الخلية ، أو تعمل كمستقبلات لتلقي وتحويل الإشارات الكيميائية من البيئة.

أهم خصائص الغشاء هي أيضًا النفاذية الاختيارية.هذا يعني أن الجزيئات والأيونات تمر عبره بسرعات مختلفة ، وكلما زاد حجم الجزيئات ، كان مرورها أبطأ عبر الغشاء. تحدد هذه الخاصية غشاء البلازما حاجز تناضحي.يتمتع الماء والغازات المذابة فيه بأقصى قوة اختراق ؛ تمر الأيونات عبر الغشاء ببطء أكبر. يسمى انتشار الماء عبر الغشاء التنافذ.

توجد عدة آليات لنقل المواد عبر الغشاء.

تعريف- تغلغل المواد عبر الغشاء على طول تدرج التركيز (من المنطقة التي يكون تركيزها فيها أعلى إلى المنطقة التي يكون تركيزها فيها أقل). يتم النقل المنتشر للمواد (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.

النقل النشطيرتبط بتكاليف الطاقة ويعمل على نقل المواد مقابل تدرج تركيزها. هويتم تنفيذه بواسطة بروتينات حاملة خاصة ، والتي تشكل ما يسمى بـ مضخات الأيونات.الأكثر دراسة هي مضخة Na - / K في الخلايا الحيوانية ، حيث تضخ أيونات Na + بشكل نشط ، بينما تمتص أيونات K. نتيجة لذلك ، يتم الحفاظ على تركيز كبير من K - و Na + أقل مقارنة بالبيئة في الخلية. تستهلك هذه العملية طاقة ATP.

نتيجة للنقل النشط بمساعدة مضخة غشاء ، يتم أيضًا تنظيم تركيز Mg 2 و Ca 2+ في الخلية.

في عملية النقل النشط للأيونات إلى الخلية ، تخترق السكريات المختلفة والنيوكليوتيدات والأحماض الأمينية عبر الغشاء السيتوبلازمي.

لا تمر الجزيئات الضخمة 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 انقلاب الغشاء. بعد ذلك ، يتم توصيل هذه الفجوة بجسيم حلزوني ، حيث تقوم إنزيماته بتكسير الجزيئات الكبيرة إلى مونومرات.

عملية الالتقام العكسي هي خروج الخلايا (exo ...- الخارج). بفضله ، تزيل الخلية المنتجات داخل الخلايا أو البقايا غير المهضومة المحاطة بالفجوات أو pu-

فقاعات. تقترب الحويصلة من الغشاء السيتوبلازمي وتندمج معها 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 أسطح وظيفية ديناميكية. على أغشية العضيات ، يتم تنفيذ العديد من العمليات الكيميائية الحيوية ، مثل الامتصاص النشط للمواد ، وتحويل الطاقة ، وتوليف ATP ، إلخ.

وظائف الأغشية البيولوجيةما يلي:

يحددون محتويات الخلية من البيئة الخارجية ومحتويات العضيات من السيتوبلازم.

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

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.

ضمن يمكن تمييز الوظائف الرئيسية لغشاء الخلية كحاجز ونقل وأنزيم ومستقبل. يحمي غشاء الخلية (البيولوجي) (المعروف أيضًا باسم غشاء البلازما أو البلازما أو الغشاء السيتوبلازمي) محتويات الخلية أو عضياتها من البيئة ، ويوفر نفاذية انتقائية للمواد ، وتقع الإنزيمات عليها ، فضلاً عن الجزيئات التي يمكنها "التقاط" مختلف الإشارات الكيميائية والفيزيائية.

يتم توفير هذه الوظيفة من خلال الهيكل الخاص لغشاء الخلية.

في تطور الحياة على الأرض ، لا يمكن أن تتشكل الخلية بشكل عام إلا بعد ظهور غشاء يفصل المحتويات الداخلية ويثبتها ، ويمنعها من التفكك.

من حيث الحفاظ على التوازن الداخلي (التنظيم الذاتي للثبات النسبي للبيئة الداخلية) ترتبط وظيفة الحاجز لغشاء الخلية ارتباطًا وثيقًا بالنقل.

الجزيئات الصغيرة قادرة على المرور عبر غشاء البلازما بدون أي "مساعدين" ، على طول تدرج التركيز ، أي من منطقة ذات تركيز عالٍ من مادة معينة إلى منطقة ذات تركيز منخفض. هذا هو الحال ، على سبيل المثال ، بالنسبة للغازات التي تدخل في عملية التنفس. ينتشر الأكسجين وثاني أكسيد الكربون عبر غشاء الخلية في الاتجاه الذي يكون فيه تركيزهما أقل حاليًا.

نظرًا لأن الغشاء كاره للماء في الغالب (بسبب الطبقة الدهنية المزدوجة) ، فإن الجزيئات القطبية (المحبة للماء) ، حتى الجزيئات الصغيرة ، غالبًا لا تستطيع اختراقه. لذلك ، يعمل عدد من بروتينات الغشاء كناقلات لهذه الجزيئات ، وترتبط بها وتنقلها عبر غشاء البلازما.

غالبًا ما تعمل البروتينات المتكاملة (التي تخترق الغشاء) على مبدأ فتح القنوات وإغلاقها. عندما يقترب أي جزيء من هذا البروتين ، فإنه يتصل به ، وتفتح القناة. تمر هذه المادة أو غيرها عبر قناة البروتين ، وبعد ذلك يتغير شكلها ، وتغلق القناة لهذه المادة ، لكنها قد تنفتح لمرور مادة أخرى. تعمل مضخة الصوديوم والبوتاسيوم وفقًا لهذا المبدأ ، حيث تضخ أيونات البوتاسيوم في الخلية وتضخ أيونات الصوديوم منها.

الوظيفة الأنزيمية لغشاء الخليةيتم تنفيذها إلى حد كبير على أغشية عضيات الخلية. تؤدي معظم البروتينات التي يتم تصنيعها في الخلية وظيفة إنزيمية. يجلسون على الغشاء بترتيب معين ، وينظمون ناقلًا عندما ينتقل منتج التفاعل المحفز بواسطة بروتين إنزيم إلى التالي. مثل هذا "خط الأنابيب" يعمل على استقرار البروتينات السطحية لغشاء البلازما.

على الرغم من عالمية بنية جميع الأغشية البيولوجية (تم بناؤها وفقًا لمبدأ واحد ، فهي متشابهة تقريبًا في جميع الكائنات الحية وفي هياكل الخلايا الغشائية المختلفة) ، قد لا يزال تركيبها الكيميائي مختلفًا. هناك المزيد من السوائل وأكثر صلابة ، وبعضها يحتوي على بروتينات معينة أكثر ، والبعض الآخر أقل. بالإضافة إلى ذلك ، تختلف الجوانب المختلفة (الداخلية والخارجية) لنفس الغشاء أيضًا.

يحتوي الغشاء المحيط بالخلية (السيتوبلازمي) من الخارج على العديد من سلاسل الكربوهيدرات المرتبطة بالدهون أو البروتينات (نتيجة لذلك ، تتشكل الدهون السكرية والبروتينات السكرية). العديد من هذه الكربوهيدرات وظيفة المستقبل، كونها عرضة لهرمونات معينة ، والتقاط التغيرات في المؤشرات الفيزيائية والكيميائية في البيئة.

على سبيل المثال ، إذا ارتبط هرمون ما بمستقبلاته الخلوية ، فإن جزء الكربوهيدرات من جزيء المستقبل يغير هيكله ، يليه تغيير في بنية جزء البروتين المرتبط الذي يخترق الغشاء. في المرحلة التالية ، يتم بدء أو تعليق تفاعلات كيميائية حيوية مختلفة في الخلية ، أي يتغير التمثيل الغذائي لها ، وتبدأ الاستجابة الخلوية لـ "المهيج".

بالإضافة إلى الوظائف الأربع المدرجة لغشاء الخلية ، هناك وظائف أخرى مميزة: المصفوفة ، والطاقة ، ووضع العلامات ، وتشكيل الاتصالات بين الخلايا ، وما إلى ذلك ، ومع ذلك ، يمكن اعتبارها "وظائف فرعية" لتلك التي تم النظر فيها بالفعل.