غشاء بلازمي ، هيكل ووظائف. الهياكل التي شكلها الغشاء البلازمي

سنبدأ علم الأنسجة بدراسة الخلية حقيقية النواة ، وهي أبسط نظام موهوب بالحياة. عند فحص خلية في مجهر ضوئي ، نحصل على معلومات حول حجمها وشكلها ، وترتبط هذه المعلومات بوجود حدود غشاء محدودة في الخلايا. مع تطور المجهر الإلكتروني (EM) ، تغير فهمنا للغشاء كخط فاصل محدد بوضوح بين الخلية والبيئة ، لأنه اتضح أن هناك بنية معقدة على سطح الخلية ، تتكون مما يلي 3 مكونات:

1. مكون فوق الغشاء(جليكوكالكس) (5-100 نانومتر) ؛

2. غشاء بلازمي(8-10 نانومتر) ؛

3. مكون الغشاء(20-40 نانومتر).

في نفس الوقت ، المكونان 1 و 3 متغيران ويعتمدان على نوع الخلايا ؛ يبدو أن هيكل غشاء البلازما هو الأكثر ثباتًا ، وهو ما سننظر فيه.

غشاء بلازمي.أدت دراسة البلازموليما تحت ظروف EM إلى استنتاج مفاده أن تنظيمها الهيكلي موحد ، حيث يكون لها شكل خط ثلاثي الصفائح ، حيث تكون الطبقات الداخلية والخارجية كثيفة الإلكترون ، ويبدو أن الطبقة الأوسع الواقعة بينهما أن تكون شفافة الإلكترون. يشير هذا النوع من التنظيم الهيكلي للغشاء إلى عدم تجانسه الكيميائي. دون التطرق إلى المناقشة حول هذه المسألة ، سنشترط أن تتكون غشاء البلازما من ثلاثة أنواع من المواد: الدهون والبروتينات والكربوهيدرات.

الدهونالتي هي جزء من الأغشية خصائص البرمائيات بسبب وجود كل من المجموعات المحبة للماء والطارئة للماء في تكوينها. تعزز الطبيعة الأمفيباثية للدهون الغشائية تكوين طبقة ثنائية للدهون. في الوقت نفسه ، يتم تمييز مجالين في الفسفوليبيدات الغشائية:

أ) فوسفات - رأس الجزيء ، تحدد الخصائص الكيميائية لهذا المجال قابليته للذوبان في الماء ويسمى ماء ؛

ب) سلاسل أسيل, وهي أحماض دهنية أسترة مجال مسعور.

أنواع دهون الغشاء: الفئة الرئيسية من الدهون في الأغشية البيولوجية هي الفسفوليبيدات ، فهي تشكل إطار الغشاء البيولوجي. انظر الشكل 1

أرز. 1: أنواع دهون الغشاء

الأغشية الحيويةهي طبقة مزدوجة الدهون البرمائية (الدهون طبقه ثنائيه). في وسط مائي ، تشكل هذه الجزيئات البرمائية تلقائيًا طبقة ثنائية ، حيث يتم توجيه الأجزاء الكارهة للماء من الجزيئات نحو بعضها البعض ، والأجزاء المحبة للماء موجهة نحو الماء. انظر الشكل. 2

أرز. 2: رسم تخطيطي لهيكل الغشاء الحيوي

يشمل تكوين الأغشية الدهون من الأنواع التالية:

1. الفوسفوليبيد;

2. سفينجوليبيدات- "رؤوس" + 2 "ذيول" كارهة للماء ؛

3. جليكوليبيدات.

الكوليسترول (CL)- يقع في الغشاء بشكل رئيسي في المنطقة الوسطى من الطبقة الثنائية ، وهو برمائي و نافرة من الماء (باستثناء مجموعة هيدروكسيل واحدة). تؤثر تركيبة الدهون على خصائص الأغشية: نسبة البروتين / الدهون قريبة من 1: 1 ، ومع ذلك ، فإن أغلفة المايلين غنية بالدهون ، والأغشية الداخلية غنية بالبروتينات.

طرق التعبئة للدهون البرمائية:

1. طبقات ثنائية(غشاء دهني) ؛

2. الجسيمات الشحمية- هذه فقاعة بها طبقتان من الدهون ، في حين أن الأسطح الداخلية والخارجية قطبية ؛

3. ميسيل- البديل الثالث من تنظيم الدهون البرمائية - فقاعة ، يتكون جدارها من طبقة واحدة من الدهون ، بينما تواجه نهاياتها الكارهة للماء مركز الميسيل وبيئتها الداخلية ليست مائية ، ولكن نافرة من الماء.

الشكل الأكثر شيوعًا لتعبئة جزيئات الدهون هو تكوينها مستوي طبقة ثنائية الغشاء. الجسيمات الشحمية والمذيلات هي أشكال نقل سريعة تضمن نقل المواد داخل وخارج الخلية. في الطب ، تستخدم الجسيمات الشحمية لنقل المواد القابلة للذوبان في الماء ، بينما تستخدم المذيلات لنقل المواد التي تذوب في الدهون.

بروتينات الغشاء

1. لا يتجزأ (المدرجة في طبقات الدهون) ؛

2. هامشي. انظر الشكل. 3

لا يتجزأ (بروتينات الغشاء):

1. رتيب- (على سبيل المثال ، glycophorin. تعبر الغشاء مرة واحدة) ، وهي مستقبلات ، بينما يشير المجال الخارجي - خارج الخلية - إلى الجزء الذي يتعرف على الجزيء ؛

2.بوليتوبيك- تخترق الغشاء بشكل متكرر - هذه أيضًا بروتينات مستقبلية ، لكنها تنشط مسار نقل الإشارة إلى الخلية ؛

3.بروتينات الغشاء المرتبطة بالدهون;

4. بروتينات الغشاء, المرتبطة بالكربوهيدرات.

أرز. 3: بروتينات الغشاء

البروتينات المحيطية:

غير مغمور في طبقة ثنائية الدهون وغير مرتبطة تساهميًا بها. يتم تجميعهم معًا عن طريق التفاعلات الأيونية. ترتبط البروتينات المحيطية ببروتينات متكاملة في الغشاء من خلال التفاعل - بروتين بروتين التفاعلات.

1. سبكترين، والتي تقع على السطح الداخلي للخلية ؛

2.فبرونيكتين, تقع على السطح الخارجي للغشاء.

السناجب -عادة ما يصل إلى 50٪ من كتلة الغشاء. حيث بروتينات متكاملة نفذ الوظائف التالية:

أ) بروتينات القناة الأيونية ؛

ب) بروتينات المستقبل.

لكن بروتينات الغشاء المحيطي (ليفية ، كروية) تؤدي الوظائف التالية:

أ) خارجي (مستقبلات وبروتينات الالتصاق) ؛

ب) داخلي - بروتينات الهيكل الخلوي (سبيكترين ، أنكيرين) ، بروتينات نظام الوسطاء الثاني.

القنوات الأيونيةهي قنوات تتكون من بروتينات متكاملة ؛ تشكل مسامًا صغيرة تمر عبرها الأيونات على طول التدرج الكهروكيميائي. أشهر القنوات هي قنوات Na و K و Ca و Cl.

هناك أيضا قنوات مائية أكوبورين (كريات الدم الحمراء والكلى والعين).

مكون فوق الغشاء - جلايكوكاليكس بسمك 50 نانومتر. هذه هي مناطق الكربوهيدرات من البروتينات السكرية والجليكوليبيدات التي توفر شحنة سالبة. تحت EM طبقة فضفاضة ذات كثافة معتدلة تغطي السطح الخارجي للبلازما. يتضمن تكوين الكاليكس ، بالإضافة إلى مكونات الكربوهيدرات ، بروتينات الغشاء المحيطي (شبه متكامل). تقع مناطقهم الوظيفية في منطقة فوق الغشاء - وهي عبارة عن غلوبولين مناعي. انظر الشكل. 4

وظيفة glycocalyx:

1. تلعب دورا مستقبلات;

2. التعرف بين الخلايا;

3. التفاعلات بين الخلايا(تفاعلات لاصقة) ؛

4. مستقبلات التوافق النسيجي;

5. منطقة امتصاص الإنزيم(الهضم الجداري) ؛

6. مستقبلات الهرمونات.

أرز. 4: بروتينات جلايكوكاليكس وبروتينات الغشاء

مكون الغشاء - المنطقة الخارجية من السيتوبلازم ، عادة ما يكون لها صلابة نسبية وهذه المنطقة غنية بشكل خاص بالخيوط (د = 5-10 نانومتر). من المفترض أن البروتينات المتكاملة التي يتكون منها غشاء الخلية مرتبطة بشكل مباشر أو غير مباشر بخيوط الأكتين الموجودة في منطقة الغشاء. في الوقت نفسه ، ثبت بشكل تجريبي أنه أثناء تجميع البروتينات المتكاملة ، يتجمع الأكتين والميوسين الموجودان في هذه المنطقة أيضًا ، مما يشير إلى مشاركة خيوط الأكتين في تنظيم شكل الخلية.

المقال عبارة عن ملخص لدراسة درس وترسيخ أولي للمعرفة الجديدة (مقرر "علم الأحياء العام" ، الصف العاشر ، وفقًا لبرنامج V.B. Zakharov).

مهام:

1. تكوين المعرفة حول بنية وخصائص ووظائف الطبقة الداخلية لغشاء الخلية - غشاء البلازما (وفي مثاله ، أغشية الخلية الأخرى) ، باستخدام فقاعة صابون كنموذج.
2. تطوير مفهوم مطابقة الهيكل للوظائف المؤداة.
3. الدمج الأساسي للمعرفة المكتسبة بمساعدة المهام بتنسيق الاستخدام.

معدات:

1. جدول "تركيب الخلايا النباتية والحيوانية حسب المجاهر الضوئية والإلكترونية".
2. محلول منظف (لعمل فقاعات صابون) أنبوب بلاستيكي إبرة خياطة رفيعة.
3. رسم السبورة: النماذج الجزيئية<الصورة 1 >.
4. المواد التعليمية مع المهام بتنسيق USE.

خلال الفصول

مدرس:في الدرس الأخير ، أجرينا عملًا مخبريًا بعنوان "تحلل البلازما وانحلال البلازما في خلايا جلد البصل" ، تعرفنا خلاله على ظواهر مثيرة للاهتمام. ما هو جوهرهم؟

تلاميذ:عندما تم وضع الأنسجة النباتية (البشرة على نطاق البصل) في محلول كلوريد الصوديوم مفرط التوتر (كلوريد الصوديوم) ، لم ينتشر هذا المحلول في الخلايا ، ولكن تسرب الماء من فجوات الخلية باتجاه محلول كلوريد الصوديوم مفرط التوتر من أجل موازنة تركيزات الأيونات على كليهما. جوانب جدار الخلية. في الوقت نفسه ، انخفض حجم الفجوات والسيتوبلازم بأكمله ككل ، مما أدى إلى مغادرة السيتوبلازم من جدار الخلية - تحلل البلازما. عندما عادت الأنسجة المدروسة إلى الماء النقي ، لم نلاحظ أيضًا إطلاق المواد المذابة من الفجوات ، ولكن فقط تدفق الماء من الفضاء المحيط إلى الخلية ، إلى الفجوات مع نسغ الخلية ، مما أدى إلى استعادة حجم الخلية إلى الحدود السابقة - انحلال البلازما.

مدرس:ما النتيجة التي يمكن استخلاصها من التجربة؟

تلاميذ:من المحتمل أن سطح الخلية يمرر الماء بحرية في كلا الاتجاهين ، لكنه يحتفظ بأيونات الصوديوم والكلوريد ، والتي تعد جزءًا من ملح الطعام.

مدرس:الخاصية التي اكتشفناها تسمى النفاذية الاختياريةأو نفاذية غشاء البلازما.

ما هو غشاء البلازما (أو غشاء البلازما) ، ما هو هيكله وخصائصه ووظائفه ، يجب أن نفهمه في درس اليوم. كما اتفقنا ، فإن رفاقك الذين أعدوا محاضرة عن أغشية الخلايا سوف يقودون الدرس. مهمتك هي تدوين المعلومات الأساسية حول أغشية الخلايا أثناء الاستماع. سيتعين عليك تطبيق المعرفة المكتسبة من خلال الإجابة على سؤال الاختبار في نهاية الدرس.

محاضر 1. هيكل الأغشية.

غشاء البلازما موجود في جميع الخلايا (تحت جدار الخلية في الحيوانات وتحت جدار الخلية في الكائنات الحية الأخرى) ، فإنه يضمن تفاعل الخلية مع بيئتها. تشكل غشاء البلازما سطحًا متحركًا للخلية ، والذي يمكن أن يكون له نتوءات ونتوءات ، ويصنع حركات تذبذبية تشبه الموجة ، وتتحرك الجزيئات الكبيرة فيه باستمرار.

على الرغم من هذه التغييرات المستمرة ، تظل الخلية دائمًا محاطة بغشاء محكم. غشاء البلازما عبارة عن غشاء رقيق أقل من 10 نانومتر. حتى مع زيادة سمكها بمقدار مليون مرة ، سنحصل على قيمة تبلغ حوالي 1 سم فقط ، بينما إذا زادت الخلية بأكملها بمقدار مليون مرة ، فسيكون حجمها قابلاً للمقارنة مع جمهور كبير إلى حد ما.

يحتوي الغشاء على نوعين رئيسيين من الجزيئات: الفسفوليبيد، تشكيل طبقة ثنائيةفي سمك الغشاء ، و السناجبعلى سطوحها. ترتبط هذه الجزيئات ببعضها البعض عن طريق تفاعلات غير تساهمية. اقترح العالمان الأمريكيان دانييلي وداوسون نموذج غشاء يشبه الساندويتش في عام 1935. مع ظهور المجهر الإلكتروني ، تم تأكيده وتعديله إلى حد ما. مقبولة حاليا نموذج الفسيفساء السائل للغشاء، وفقًا لجزيئات البروتين العائمة في طبقة ثنائية من الدهون السائلة تشكل نوعًا من الفسيفساء فيها. تم تقديم رسم تخطيطي لهذا النموذج الحديث ، الذي اقترحه Singer و Nicholson في عام 1972 ، في الكتاب المدرسي.

ترتبط الكربوهيدرات تساهميًا ببعض البروتينات الموجودة على السطح الخارجي وتتشكل البروتينات السكرية- هوائيات جزيئية غريبة ، وهي مستقبلات. تشارك البروتينات السكرية في التعرف على الإشارات الخارجية القادمة من البيئة أو من أجزاء أخرى من الجسم نفسه ، وفي استجابة الخلايا لتأثيرها. هذا الاعتراف المتبادل هو مرحلة ضرورية تسبق الإخصاب ، وكذلك التصاق الخلية في عملية تمايز الأنسجة. يرتبط أيضًا بالتعرف تنظيم نقل الجزيئات والأيونات عبر الغشاء ، وكذلك الاستجابة المناعية ، التي تلعب فيها البروتينات السكرية دور المستضدات.

محاضر 2.خصائص الغشاء.

لفهم خصائص هذه الهياكل المجهرية ، دعنا نأخذ فقاعة صابون كنموذج. الحقيقة هي أن جزيئات الصابون والفوسفوليبيد التي تتكون منها الأغشية لها بنية مماثلة.<الصورة 1>. الصابون (أملاح الأحماض الدهنية) في تركيبتها لها رأس ماء(من مجموعة الكربوكسيل المشحونة) وطويلة ذيل كاره للماء. تحتوي الفسفوليبيدات التي تتكون منها الأغشية أيضًا على ذيل كاره للماء (مصنوع من سلسلتين من الأحماض الدهنية) ورأس كبير محب للماء يحتوي على مجموعة حمض الفوسفوريك سالبة الشحنة.

أرز. واحد. نماذج الجزيئات.

عندما يتم خلط مواد من هذا الهيكل بالماء ، تتخذ جزيئاتها تلقائيًا التكوين التالي: الرؤوس المحبة للماء مغمورة في الماء ، ولا تتلامس ذيول كارهة للماء ، وتتلامس فقط فيما بينها ومع المواد الأخرى الكارهة للماء التي قد تكون موجودة حولها ، على سبيل المثال ، مع الهواء. بمجرد الوصول إلى الحد الفاصل بين وسيطين لهما طبيعة متشابهة ، يمكن لكل من جزيئات الصابون وجزيئات الفوسفوليبيد تكوين طبقة ثنائية. يتم شرح بعض الخصائص المهمة للأغشية البيولوجية (بالإضافة إلى فقاعات الصابون) ، المدرجة أدناه ، من خلال بنية طبقة ثنائية الدهون.

أ) إمكانية التنقل.

الطبقة الدهنية ثنائية الطبقة هي أساسًا تكوين سائل ، حيث يمكن للجزيئات أن تتحرك بحرية داخل المستوى - "التدفق" دون فقدان الاتصال بسبب الجذب المتبادل ( "محاضر" يوضح تدفق السائل في جدار فقاعة صابون معلقة على أنبوب بلاستيكي). يمكن أن تنزلق ذيول كارهة للماء بحرية بالنسبة لبعضها البعض.

ب) القدرة على الإغلاق الذاتي.

يوضح "Lector" كيف يتم استعادة سلامة جدارها فور ثقب فقاعة صابون وإزالة الإبرة. بسبب هذه القدرة ، يمكن أن تندمج الخلايا عن طريق اندماج أغشية البلازما الخاصة بها (على سبيل المثال ، أثناء نمو الأنسجة العضلية). لوحظ نفس التأثير عندما يتم قطع الخلية إلى جزأين باستخدام microknife ، وبعد ذلك يُحاط كل جزء بغشاء بلازما مغلق.

في) النفاذية الاختيارية.

وهذا يعني عدم نفاذية الجزيئات القابلة للذوبان في الماء بسبب الفيلم الزيتي المتكون من ذيول كارهة للماء لجزيئات الفسفوليبيد. لاختراق مثل هذا الفيلم جسديًا ، يجب أن تكون المادة نفسها كارهة للماء ، أو يمكنها الضغط من خلال فجوات عشوائية تكونت نتيجة للحركات الجزيئية (الجزيئات الصغيرة ، مثل جزيئات الماء).

تخترق البروتينات سمك الغشاء بالكامل ، أو الموجودة على سطحه الخارجي والداخلي ، وتساعد الخلية على تبادل المواد مع البيئة. توفر جزيئات البروتين نقلًا انتقائيًا للمواد عبر الغشاء ، كونها إنزيمات ، بالإضافة إلى ذلك ، تتشكل المسام داخل جزيئات البروتين أو بين الجزيئات المجاورة ، والتي من خلالها يدخل الماء وبعض الأيونات بشكل سلبي إلى الخلايا.

محاضر 3.وظائف غشاء البلازما.

ما هو الغرض من خلية بمثل هذا الهيكل والخصائص؟ اتضح أنها:

1. يعطي شكل الخلية ويحميها من التلف الفيزيائي والكيميائي.
2. بسبب القدرة على الحركة ، والقدرة على تكوين النتوءات والنتوءات ، فإنه يوفر الاتصال والتفاعل بين الخلايا في الأنسجة والأعضاء.
3. يفصل البيئة الخلوية عن البيئة الخارجية ويحافظ على اختلافاتهم.
4. إنه نوع من مؤشر نوع الخلية بسبب حقيقة أن البروتينات والكربوهيدرات الموجودة على سطح الأغشية والخلايا المختلفة ليست متماثلة.
5. ينظم التبادل بين الخلية والبيئة ، ويضمن بشكل انتقائي نقل العناصر الغذائية إلى الخلية وإزالة المنتجات النهائية لعملية التمثيل الغذائي.

المحاضر 4. أريد أن أقول كيف يحدث ذلك النقل عبر غشاء البلازماوبالمثل من خلال أغشية الخلايا الأخرى. يمكن أن يكون النقل سلبيًا ، ولا يتطلب إنفاقًا للطاقة ، ونشطًا ، ومعتمدًا على الطاقة ، حيث يتم استهلاك الطاقة ، ويتم الحصول عليه نتيجة للتحلل المائي لجزيئات ATP.

1. تعريف.

هذه عملية سلبية. تنتقل المواد من منطقة عالية التركيز إلى منطقة ذات تركيز منخفض. تنتشر الغازات والجزيئات المحبة للدهون (القابلة للذوبان في الدهون) بسرعة ، وتنتشر الأيونات والجزيئات القطبية الصغيرة (الجلوكوز والأحماض الأمينية والأحماض الدهنية) ببطء. يتم تسريع الانتشار عن طريق المسام في جزيئات البروتين.

نوع من الانتشار التنافذ- حركة الماء عبر الغشاء.

2. الالتقام.

هذا هو النقل النشط للمواد عبر الغشاء إلى الخلية (خروج الخلايا - خارج الخلية). اعتمادًا على طبيعة المادة المنقولة عبر الغشاء ، يتم تمييز نوعين من هذه العمليات: إذا تم نقل مادة كثيفة - البلعمة(من اليونانية "phagos" - لالتهام و "cytos" - خلية) ، إذا قطرات سائلة تحتوي على مواد مختلفة في حالة مذابة أو معلقة ، إذن - كثرة الكريات(من الكلمة اليونانية "pino" - للشرب و "cytos" - خلية).

مبدأ النقل في كلتا الحالتين متطابق: في المكان الذي يتلامس فيه سطح الخلية مع جسيم أو قطرة من مادة ما ، ينثني الغشاء ، ويشكل انخفاضًا ويحيط بالجسيم أو قطرة السائل ، والتي ، في " حزمة الغشاء "، تغرق في الخلية. تتشكل فجوة هضمية هنا ، ويتم هضم المواد العضوية التي دخلت الخلية فيها. ينتشر البلعمة على نطاق واسع في الحيوانات ، ويتم تنفيذ كثرة الخلايا عن طريق خلايا الحيوانات والنباتات والفطريات والبكتيريا والطحالب الخضراء المزرقة.

3. النقل النشط باستخدام الإنزيمات المضمنة في الغشاء.

يتعارض النقل مع تدرج التركيز مع تكاليف الطاقة ، على سبيل المثال ، تدخل أيونات البوتاسيوم ("مضخة") في الخلية ، ويتم إزالة أيونات الصوديوم ("ضخها") من الخلية. يصاحب هذا العمل تراكم فرق في الجهد الكهربائي على الغشاء. تسمى أنظمة النقل الخلوي " مضخات". وبالمثل ، يتم نقل الأحماض الأمينية والسكريات.

الموجودات:

1. Plasmalemma عبارة عن غشاء رقيق يبلغ سمكه حوالي 10 نانومتر على سطح الخلية. ويشمل تراكيب البروتينات الدهنية (الدهون والبروتينات).
2. ترتبط جزيئات الكربوهيدرات ببعض جزيئات البروتين السطحية (ترتبط بآلية التعرف).
3. تشكل الدهون الغشائية تلقائيًا طبقة ثنائية. هذا يحدد النفاذية الانتقائية للغشاء.
4. تؤدي بروتينات الغشاء مجموعة متنوعة من الوظائف ، مما يسهل بشكل كبير النقل عبر الغشاء.
5. يمكن للدهون الغشائية والبروتينات أن تتحرك في مستوى الغشاء ، بسبب أن سطح الخلية ليس أملسًا تمامًا.

لتوحيد المعلومات الواردة في الدرس ، يتم تقديم مهام للطلاب بتنسيق USE.

الجزء "أ"

اختر إجابة واحدة صحيحة.

أ 1. يتم تحديد هيكل ووظائف غشاء البلازما من خلال الجزيئات المكونة له:

1) الجليكوجين والنشا
2) DNA و ATP
3) البروتينات والدهون
4) الألياف والجلوكوز

أ 2. لا يؤدي غشاء البلازما وظيفة:

1) نقل المواد
2) حماية الخلية
3) التفاعل مع الخلايا الأخرى
4) تخليق البروتين

A3. تؤدي الكربوهيدرات ، التي تعد جزءًا من بنية غشاء الخلية ، الوظيفة التالية:

1) نقل المواد
2) مستقبلات
3) تكوين طبقة مزدوجة من الغشاء
4) التمثيل الضوئي

A4. تؤدي البروتينات التي تتكون منها بنية غشاء الخلية الوظائف التالية:

1) البناء
2) واقية
3) النقل
4) جميع الوظائف المحددة

A5. البلعمة هي:

1) امتصاص الخلية للسوائل
2) التقاط الجسيمات
3) نقل المواد عبر الغشاء
4) تسريع التفاعلات الكيميائية الحيوية

أ 6. تتكون أسطح الأغشية المحبة للماء:

1) ذيول الدهون غير القطبية
2) الرؤوس القطبية للدهون
3) البروتينات
4) الكربوهيدرات

أ 7. يحدث مرور أيونات Na + و K + عبر الغشاء عن طريق:

1) الانتشار
2) التناضح
3) النقل النشط
4) لم تنفذ

أ 8. يمر بحرية عبر الطبقة الدهنية للغشاء:

1) الماء
2) الأثير
3) الجلوكوز
4) النشا

الجزء ب"

1) مع النقل النشط ، يتم إنفاق الطاقة
2) البلعمة نوع من الالتقام
3) الانتشار هو نوع من النقل النشط
4) يتكون جدار الخلية للنباتات من السليلوز
5) التناضح هو انتشار الماء
6) كثرة الكريات هو نوع من البلعمة
7) تتكون البلازما من ثلاث طبقات من الدهون
8) لا تحتوي الخلية الحيوانية على جدار خلوي
9) يوفر البلازما رابطًا بين الخلية والبيئة

الجزء "ج"

المهام مع إجابة مفصلة مجانية

C1. ما هي أهمية الالتقام الخلوي:

أ) للأوليات واللافقاريات الدنيا؟
ب) للحيوانات عالية التنظيم والبشر؟

C2. ما هو الأساس المادي لانتقال الفراغ في الخلية؟

ج 3. ما هي الأهمية البيولوجية للشذوذ السطحي لبلازما الدم لبعض الخلايا (الميكروفيلي ، الأهداب ، إلخ)؟

ج 4. صعق الشعاع الكهربائي وثعبان السمك الكهربائي فريسته بتفريغ يصل إلى عدة مئات من الفولتات. ما هي خصائص أغشية البلازما الخلوية التي تدعم إمكانية إنشاء مثل هذه التفريغ؟

C5. كيف تعمل وظيفة البلازما في تزويد الخلية بـ "بطاقة هوية"؟

إجابات على المهام.

الجزء "أ".

1–3, 2–4, 3–2, 4–4, 5–2, 6–2, 7–3, 8–2.

الجزء ب".

1 ، 2 ، 4 ، 5 ، 8 ، 9 - "نعم" ؛ 3 ، 6 ، 7 - "لا"

الجزء "ج".

1 أ. إمكانية دخول الطعام إلى الخلايا وزيادة هضمه في الجسيمات الحالة.

1 ب. النشاط البلعمي للكريات البيض له أهمية كبيرة في حماية الجسم من البكتيريا المسببة للأمراض والجزيئات الأخرى غير المرغوب فيها. يؤدي كثرة الخلايا في خلايا الأنابيب الكلوية إلى امتصاص البروتينات من البول الأساسي.

2. الخصائص الرئيسية للطبقات الدهنية الثنائية هي قدرة الأغشية على الانغلاق.

3. زيادة مساحة الخلية للتبادل بين الخلية وبيئتها.

4. يؤدي وجود أنظمة الإنزيم التي تقوم بالنقل النشط ("المضخات") إلى إعادة توزيع الشحنات على غشاء البلازما وإنشاء فرق جهد الغشاء.

5. لهذا ، هناك عدد من المجموعات الكيميائية المحددة على سطح الغشاء - "الهوائيات" ، والتي غالبًا ما تكون بروتينات سكرية.

زنزانة- وحدة هيكلية ووظيفية ذاتية التنظيم للأنسجة والأعضاء. تم تطوير النظرية الخلوية لبنية الأعضاء والأنسجة بواسطة شلايدن وشوان في عام 1839. بعد ذلك ، باستخدام المجهر الإلكتروني والتنبيذ الفائق ، كان من الممكن توضيح بنية جميع العضيات الرئيسية للخلايا الحيوانية والنباتية (الشكل 1).

أرز. 1. مخطط هيكل خلية الكائنات الحية

الأجزاء الرئيسية للخلية هي السيتوبلازم والنواة. كل خلية محاطة بغشاء رقيق للغاية يحد من محتوياتها.

يسمى غشاء الخلية غشاء بلازميويتميز بنفاذية انتقائية. تسمح هذه الخاصية للعناصر الغذائية والعناصر الكيميائية اللازمة بالتغلغل في الخلية ، وتسمح للمنتجات الزائدة بمغادرة الخلية. يتكون غشاء البلازما من طبقتين من جزيئات الدهون مع تضمين بروتينات معينة فيه. الدهون الغشائية الرئيسية هي الفسفوليبيدات. أنها تحتوي على الفوسفور ، ورأس قطبي ، واثنين من ذيول الأحماض الدهنية غير القطبية طويلة السلسلة. تشمل الدهون الغشائية الكوليسترول واسترات الكوليسترول. وفقًا لنموذج الفسيفساء المائع للهيكل ، تحتوي الأغشية على شوائب من جزيئات البروتين والدهون التي يمكن أن تمتزج بالنسبة للطبقة الثنائية. يتميز كل نوع من أنواع الأغشية في أي خلية حيوانية بتكوينه الدهني الثابت نسبيًا.

تنقسم بروتينات الغشاء إلى نوعين حسب هيكلها: متكامل وطرفي. يمكن إزالة البروتينات المحيطية من الغشاء دون تدميره. هناك أربعة أنواع من بروتينات الغشاء: بروتينات النقل ، والإنزيمات ، والمستقبلات ، والبروتينات الهيكلية. بعض بروتينات الغشاء لها نشاط إنزيمي ، بينما يرتبط البعض الآخر ببعض المواد ويسهل نقلها إلى الخلية. توفر البروتينات عدة مسارات لحركة المواد عبر الأغشية: فهي تشكل مسامًا كبيرة تتكون من عدة وحدات بروتينية فرعية تسمح لجزيئات الماء والأيونات بالانتقال بين الخلايا ؛ تشكل قنوات أيونية متخصصة في حركة أنواع معينة من الأيونات عبر الغشاء تحت ظروف معينة. ترتبط البروتينات الهيكلية بطبقة الدهون الداخلية وتوفر الهيكل الخلوي للخلية. يعطي الهيكل الخلوي قوة ميكانيكية لغشاء الخلية. تشكل البروتينات في الأغشية المختلفة 20 إلى 80٪ من الكتلة. يمكن لبروتينات الغشاء أن تتحرك بحرية في المستوى الجانبي.

توجد الكربوهيدرات أيضًا في الغشاء ، والذي يمكن أن يرتبط تساهميًا بالدهون أو البروتينات. هناك ثلاثة أنواع من الكربوهيدرات الغشائية: جليكوليبيدات (غانجليوسيدات) ، بروتينات سكرية وبروتيوغليكان. تكون معظم دهون الغشاء في حالة سائلة ولديها سيولة معينة ، أي القدرة على الانتقال من منطقة إلى أخرى. على الجانب الخارجي من الغشاء توجد مواقع مستقبلات تربط الهرمونات المختلفة. لا يمكن لأقسام محددة أخرى من الغشاء التعرف على بعض البروتينات الغريبة عن هذه الخلايا ومختلف المركبات النشطة بيولوجيًا وربطها.

تمتلئ المساحة الداخلية للخلية بالسيتوبلازم ، حيث تحدث معظم تفاعلات الأيض الخلوي المحفزة بالإنزيم. يتكون السيتوبلازم من طبقتين: الطبقة الداخلية ، تسمى الإندوبلازم ، والطبقة الخارجية ، وهي الطبقة الخارجية ، والتي لها لزوجة عالية وخالية من الحبيبات. يحتوي السيتوبلازم على جميع مكونات الخلية أو العضية. أهم عضيات الخلية هي الشبكة الإندوبلازمية ، الريبوسومات ، الميتوكوندريا ، جهاز جولجي ، الجسيمات الحالة ، الألياف الدقيقة والأنابيب الدقيقة ، البيروكسيسومات.

الشبكة الأندوبلازميةهو نظام من القنوات والتجاويف المترابطة التي تخترق السيتوبلازم بأكمله. يوفر نقل المواد من البيئة وداخل الخلايا. تعمل الشبكة الإندوبلازمية أيضًا كمستودع لأيونات Ca 2+ داخل الخلايا وتعمل كموقع رئيسي لتخليق الدهون في الخلية.

الريبوسومات -جزيئات كروية مجهرية يبلغ قطرها 10-25 نانومتر. توجد الريبوسومات بحرية في السيتوبلازم أو متصلة بالسطح الخارجي لأغشية الشبكة الإندوبلازمية والغشاء النووي. يتفاعلون مع الحمض النووي الريبي المعلوماتي ونقلهم ، ويتم تصنيع البروتين فيها. يصنعون البروتينات التي تدخل الصهاريج أو جهاز جولجي ثم يتم إطلاقها في الخارج. الريبوسومات الحرة في السيتوبلازم تصنع البروتين لتستخدمه الخلية نفسها ، وتنتج الريبوسومات المرتبطة بالشبكة الإندوبلازمية البروتين الذي يفرز من الخلية. يتم تصنيع العديد من البروتينات الوظيفية في الريبوسومات: البروتينات الحاملة والإنزيمات والمستقبلات وبروتينات الهيكل الخلوي.

جهاز جولجييتكون من نظام من الأنابيب والصهاريج والحويصلات. يرتبط بالشبكة الإندوبلازمية ، ويتم تخزين المواد النشطة بيولوجيًا التي دخلت هنا في شكل مضغوط في حويصلات إفرازية. يتم فصل الأخير باستمرار عن جهاز جولجي ، ويتم نقله إلى غشاء الخلية والاندماج معه ، ويتم إزالة المواد الموجودة في الحويصلات من الخلية في عملية طرد الخلايا.

الجسيمات المحللة -جسيمات محاطة بغشاء بحجم 0.25-0.8 ميكرون. تحتوي على العديد من الإنزيمات المشاركة في تكسير البروتينات والسكريات والدهون والأحماض النووية والبكتيريا والخلايا.

بيروكسيسوماتتتكون من شبكة إندوبلازمية ناعمة ، تشبه الجسيمات الحالة وتحتوي على إنزيمات تحفز تحلل بيروكسيد الهيدروجين ، والذي ينقسم تحت تأثير البيروكسيدات والكتلاز.

الميتوكوندرياتحتوي على أغشية خارجية وداخلية وهي "محطة الطاقة" للخلية. الميتوكوندريا عبارة عن هياكل مستديرة أو مستطيلة ذات غشاء مزدوج. يشكل الغشاء الداخلي طيات بارزة في الميتوكوندريا - الكرستاي. يتم تصنيع ATP فيها ، وتتأكسد ركائز دورة كريبس ، ويتم إجراء العديد من التفاعلات الكيميائية الحيوية. تنتشر جزيئات ATP المتكونة في الميتوكوندريا في جميع أجزاء الخلية. تحتوي الميتوكوندريا على كمية صغيرة من الحمض النووي ، والحمض النووي الريبي ، والريبوزومات ، وبمشاركتها ، يتم تجديد وتوليف الميتوكوندريا الجديدة.

الميكروفيلامينهي خيوط بروتينية رفيعة ، تتكون من الميوسين والأكتين ، وتشكل الجهاز المنقبض للخلية. تشارك الألياف الدقيقة في تكوين طيات أو نتوءات غشاء الخلية ، وكذلك في حركة الهياكل المختلفة داخل الخلايا.

أنابيب مجهريةتشكل أساس الهيكل الخلوي وتوفر قوتها. يعطي الهيكل الخلوي للخلايا مظهرًا وشكلًا مميزين ، ويعمل كموقع لربط العضيات داخل الخلايا والأجسام المختلفة. في الخلايا العصبية ، تشارك حزم الأنابيب الدقيقة في نقل المواد من جسم الخلية إلى أطراف المحاور. بمشاركتهم ، يتم تنفيذ عمل المغزل الانقسامي أثناء انقسام الخلية. يلعبون دور العناصر الحركية في الزغابات والسوط في حقيقيات النوى.

النواةهو الهيكل الرئيسي للخلية ، ويشارك في نقل السمات الوراثية وفي تخليق البروتينات. النواة محاطة بغشاء نووي يحتوي على العديد من المسام النووية التي يتم من خلالها تبادل المواد المختلفة بين النواة والسيتوبلازم. داخلها النواة. تم تحديد الدور المهم للنواة في تخليق الحمض النووي الريبي الريبوسومي وبروتينات الهيستون. تحتوي بقية النواة على كروماتين يتكون من DNA و RNA وعدد من البروتينات المحددة.

وظائف غشاء الخلية

تلعب أغشية الخلايا دورًا مهمًا في تنظيم التمثيل الغذائي داخل الخلايا وبين الخلايا. هم انتقائيون. يتيح هيكلها المحدد توفير وظائف الحاجز والنقل والوظائف التنظيمية.

وظيفة الحاجزيتجلى في الحد من تغلغل المركبات الذائبة في الماء من خلال الغشاء. الغشاء غير منفذ لجزيئات البروتين الكبيرة والأنيونات العضوية.

الوظيفة التنظيميةالغشاء هو تنظيم التمثيل الغذائي داخل الخلايا استجابة للتأثيرات الكيميائية والبيولوجية والميكانيكية. يتم إدراك التأثيرات المختلفة من خلال مستقبلات غشاء خاصة مع تغيير لاحق في نشاط الإنزيمات.

وظيفة النقلمن خلال الأغشية البيولوجية يمكن إجراؤها بشكل سلبي (الانتشار ، والترشيح ، والتناضح) أو بمساعدة النقل النشط.

تعريف -حركة الغاز أو المذاب على طول التركيز والتدرج الكهروكيميائي. يعتمد معدل الانتشار على نفاذية غشاء الخلية ، بالإضافة إلى تدرج التركيز للجسيمات غير المشحونة ، والتدرجات الكهربائية والتركيز للجسيمات المشحونة. انتشار بسيطيحدث من خلال طبقة ثنائية الدهون أو من خلال القنوات. تتحرك الجسيمات المشحونة على طول التدرج الكهروكيميائي ، بينما تتبع الجسيمات غير المشحونة التدرج الكيميائي. على سبيل المثال ، يخترق الأكسجين وهرمونات الستيرويد واليوريا والكحول وما إلى ذلك من خلال طبقة الدهون في الغشاء عن طريق الانتشار البسيط. تتحرك الأيونات والجسيمات المختلفة عبر القنوات. تتكون القنوات الأيونية من البروتينات وتنقسم إلى قنوات مسورة وغير خاضعة للرقابة. اعتمادًا على الانتقائية ، هناك حبال انتقائية للأيونات تسمح بمرور أيون واحد فقط ، وقنوات ليس لها انتقائية. القنوات لها فم وفلتر انتقائي ، والقنوات التي يتم التحكم فيها لها آلية بوابة.

نشر الميسر -عملية يتم فيها نقل المواد عبر غشاء بواسطة بروتينات حاملة غشاء خاصة. بهذه الطريقة ، تدخل الأحماض الأمينية والسكريات الأحادية الخلية. طريقة النقل هذه سريعة جدًا.

التنافذ -حركة الماء عبر غشاء من محلول ذو ضغط تناضحي منخفض إلى محلول ذو ضغط تناضحي أعلى.

النقل النشط -نقل المواد مقابل تدرج تركيز باستخدام ATPases للنقل (مضخات أيونية). يحدث هذا النقل مع إنفاق الطاقة.

تمت دراسة مضخات Na + / K + - و Ca 2+ - و H + إلى حد كبير. توجد المضخات على أغشية الخلايا.

نوع من النقل النشط هو الالتقامو طرد خلوي.بمساعدة هذه الآليات ، يتم نقل المواد الأكبر (البروتينات والسكريات والأحماض النووية) التي لا يمكن نقلها عبر القنوات. هذا النقل أكثر شيوعًا في الخلايا الظهارية للأمعاء والنبيبات الكلوية وبطانة الأوعية الدموية.

فيفي حالة الالتقام الخلوي ، تشكل أغشية الخلايا غزوات في الخلية ، والتي تتحول إلى حويصلات عند ربطها ببعضها البعض. أثناء خروج الخلايا ، يتم نقل الحويصلات التي تحتوي على محتويات إلى غشاء الخلية وتندمج معها ، ويتم إطلاق محتويات الحويصلات في البيئة خارج الخلية.

هيكل ووظائف غشاء الخلية

لفهم العمليات التي تضمن وجود الإمكانات الكهربائية في الخلايا الحية ، من الضروري أولاً وقبل كل شيء فهم بنية غشاء الخلية وخصائصه.

في الوقت الحاضر ، نموذج الفسيفساء السائل للغشاء ، الذي اقترحه S. منها مغمورة في سمك الغشاء ، والمجموعات القطبية المحبة للماء موجهة للخارج ، هؤلاء. في البيئة المائية المحيطة (الشكل 2).

يتم توطين بروتينات الغشاء على سطح الغشاء أو يمكن دمجها في أعماق مختلفة في المنطقة الكارهة للماء. تخترق بعض البروتينات الغشاء من خلال وعبر ، وتوجد مجموعات مختلفة من الماء من نفس البروتين على جانبي غشاء الخلية. تلعب البروتينات الموجودة في غشاء البلازما دورًا مهمًا للغاية: فهي تشارك في تكوين القنوات الأيونية ، وتلعب دور المضخات الغشائية وناقلات المواد المختلفة ، ويمكنها أيضًا أداء وظيفة المستقبل.

الوظائف الرئيسية لغشاء الخلية: الحاجز ، النقل ، التنظيم ، التحفيزي.

تتمثل وظيفة الحاجز في الحد من انتشار المركبات القابلة للذوبان في الماء عبر الغشاء ، وهو أمر ضروري لحماية الخلايا من المواد السامة الأجنبية وللحفاظ على محتوى ثابت نسبيًا من المواد المختلفة داخل الخلايا. لذلك ، يمكن لغشاء الخلية أن يبطئ انتشار المواد المختلفة بمقدار 100،000-10،000،000 مرة.

أرز. 2. مخطط ثلاثي الأبعاد لنموذج فسيفساء السائل لغشاء Singer-Nicolson

يتم عرض البروتينات الكروية المتكاملة المضمنة في طبقة ثنائية الدهون. بعض البروتينات عبارة عن قنوات أيونية ، والبعض الآخر (بروتينات سكرية) يحتوي على سلاسل جانبية قليلة السكاريد تشارك في التعرف على الخلايا لبعضها البعض وفي الأنسجة بين الخلايا. تكون جزيئات الكوليسترول قريبة جدًا من رؤوس الفسفوليبيد وتصلح المناطق المجاورة من "ذيول". المناطق الداخلية من ذيول جزيء الفسفوليبيد ليست محدودة في حركتها وهي مسؤولة عن سيولة الغشاء (بريتشر ، 1985)

هناك قنوات في الغشاء تخترق الأيونات من خلالها. القنوات المحتملة والمعتمدة والمستقلة المحتملة. القنوات ذات البوابات المحتملةيفتح عندما يتغير فرق الجهد ، و محتمل مستقل(التي ينظمها الهرمون) تنفتح عندما تتفاعل المستقبلات مع المواد. يمكن فتح القنوات أو إغلاقها بفضل البوابات. يتم بناء نوعين من البوابات في الغشاء: التنشيط(في عمق القناة) و تعطيل(على سطح القناة). يمكن أن تكون البوابة في واحدة من ثلاث حالات:

• حالة مفتوحة (كلا النوعين من البوابة مفتوحان) ؛
• حالة مغلقة (بوابة التنشيط مغلقة) ؛
• حالة التعطيل (بوابات التعطيل مغلقة).

ميزة أخرى للأغشية هي القدرة على النقل الانتقائي للأيونات غير العضوية والمغذيات ومنتجات التمثيل الغذائي المختلفة. هناك أنظمة نقل (نقل) سلبي ونشط للمواد. مبني للمجهوليتم النقل من خلال القنوات الأيونية بمساعدة البروتينات الحاملة أو بدونها ، والقوة الدافعة لها هي الفرق في الإمكانات الكهروكيميائية للأيونات بين الفضاء داخل وخارج الخلية. يتم تحديد انتقائية القنوات الأيونية من خلال معلماتها الهندسية والطبيعة الكيميائية للمجموعات التي تبطن جدران القناة والفم.

في الوقت الحاضر ، القنوات ذات النفاذية الانتقائية لأيونات Na + ، K + ، Ca 2+ وأيضًا للمياه (ما يسمى aquaporins) هي الأكثر دراسة جيدًا. قطر القنوات الأيونية ، وفقًا لدراسات مختلفة ، هو 0.5-0.7 نانومتر. يمكن تغيير صبيب القنوات ؛ 10 7-10 8 أيونات في الثانية يمكن أن تمر عبر قناة أيونية واحدة.

نشيطيحدث النقل مع إنفاق الطاقة ويتم تنفيذه بواسطة ما يسمى بالمضخات الأيونية. مضخات الأيونات هي هياكل بروتينية جزيئية مدمجة في الغشاء وتقوم بنقل الأيونات نحو جهد كهروكيميائي أعلى.

يتم تشغيل المضخات بسبب طاقة التحلل المائي ATP. حاليًا ، Na + / K + - ATPase ، Ca 2+ - ATPase ، H + - ATPase ، H + / K + - ATPase ، Mg 2+ - ATPase ، والتي تضمن حركة أيونات Na + ، K + ، Ca 2+ ، على التوالي ، H + ، Mg 2+ معزولة أو مترافقة (Na + و K + ؛ H + و K +). لم يتم توضيح الآلية الجزيئية للنقل النشط بشكل كامل.

لطالما تم تعريف الخلية على أنها الوحدة الهيكلية لجميع الكائنات الحية. وبالفعل هو كذلك. بعد كل شيء ، المليارات من هذه الهياكل ، مثل الطوب ، تشكل النباتات والحيوانات والبكتيريا والكائنات الحية الدقيقة والبشر. كل عضو ، نسيج ، جهاز جسم - كل شيء مبني من الخلايا.

لذلك ، من المهم جدًا معرفة كل التفاصيل الدقيقة لبنيتها الداخلية وتكوينها الكيميائي والتفاعلات البيوكيميائية المستمرة. في هذه المقالة ، سننظر في ماهية غشاء البلازما والوظائف التي يؤديها وهيكلها.

عضيات الخلية

العضيات هي أصغر الأجزاء الهيكلية الموجودة داخل الخلية وتضمن هيكلها ونشاطها الحيوي. يشمل هؤلاء العديد من الممثلين المختلفين:

1. غشاء بلازمي.
2. نواة ونواة مع مادة صبغية.
3. السيتوبلازم مع الادراج.
4. الجسيمات المحللة.
5. الميتوكوندريا.
6. الريبوسومات.
7. فجوات وبلاستيدات خضراء ، إذا كانت الخلية نباتية.

كل من الهياكل المدرجة لها هيكلها المعقد الخاص بها ، وتتكون من IUDs (مواد ذات وزن جزيئي مرتفع) ، وتؤدي وظائف محددة بدقة وتشارك في مجموعة من التفاعلات الكيميائية الحيوية التي تضمن النشاط الحيوي للكائن الحي بأكمله.

الهيكل العام للغشاء

تمت دراسة بنية غشاء البلازما منذ القرن الثامن عشر. عندها تم اكتشاف قدرتها على تمرير المواد أو الاحتفاظ بها بشكل انتقائي. مع تطور الفحص المجهري ، أصبحت دراسة البنية الدقيقة للغشاء وبنيته أكثر احتمالًا ، وبالتالي ، أصبح كل شيء معروفًا عنه اليوم تقريبًا.

اسمه الرئيسي مرادف للبلازما. يتم تمثيل تكوين غشاء البلازما بثلاثة أنواع رئيسية من الـ IUDs:

• البروتينات.
• الدهون.
• الكربوهيدرات.

قد تختلف نسبة هذه المركبات والموقع في خلايا الكائنات الحية المختلفة (نباتية أو حيوانية أو بكتيرية).

نموذج بناء الفسيفساء السائل

حاول العديد من العلماء التكهن حول كيفية تواجد الدهون والبروتينات في الغشاء. ومع ذلك ، فقط في عام 1972 ، اقترح العالمان سينجر ونيكلسون نموذجًا لا يزال مناسبًا حتى اليوم ، يعكس بنية غشاء البلازما. يطلق عليه اسم الفسيفساء السائلة ، وجوهره كما يلي: يتم ترتيب أنواع مختلفة من الدهون في طبقتين ، وتوجيه الأطراف الكارهة للماء للجزيئات إلى الداخل ، والنهايات المحبة للماء إلى الخارج. في الوقت نفسه ، يتخلل الهيكل بأكمله ، مثل الفسيفساء ، أنواع غير متكافئة من جزيئات البروتين ، بالإضافة إلى كمية صغيرة من hexoses (الكربوهيدرات).

النظام المقترح بأكمله في ديناميات ثابتة. البروتينات قادرة ليس فقط على اختراق الطبقة ثنائية الدهون من خلالها ومن خلالها ، ولكن أيضًا لتوجيه نفسها في أحد جوانبها ، والاندماج في الداخل. أو حتى "المشي" بحرية على الغشاء ، وتغيير الموقع.

الدليل في الدفاع عن هذه النظرية وتبريرها هو بيانات التحليل المجهري. في الصور الفوتوغرافية بالأبيض والأسود ، تظهر طبقات الغشاء بوضوح ، والطبقات العلوية والسفلية مظلمة بشكل متساوٍ ، والطبقة الوسطى أفتح. تم إجراء عدد من التجارب أيضًا ، مما يثبت أن الطبقات تستند تحديدًا إلى الدهون والبروتينات.

بروتينات غشاء البلازما

إذا أخذنا في الاعتبار النسبة المئوية للدهون والبروتينات في غشاء الخلية النباتية ، فستكون هي نفسها تقريبًا - 40/40٪. ما يصل إلى 60٪ في غشاء البلازما الحيواني عبارة عن بروتينات في البكتيرية - تصل إلى 50٪.

يتكون غشاء البلازما من أنواع مختلفة من البروتينات ، ووظائف كل منها محددة أيضًا.

1. الجزيئات المحيطية. هذه هي البروتينات التي يتم توجيهها على سطح الأجزاء الداخلية أو الخارجية للطبقة الدهنية الثنائية. الأنواع الرئيسية للتفاعلات بين بنية الجزيء والطبقة هي كما يلي:

• روابط هيدروجينية
• التفاعلات الأيونية أو جسور الملح ؛
• جذب كهرباء.

البروتينات المحيطية نفسها هي مركبات قابلة للذوبان في الماء ، لذلك ليس من الصعب فصلها عن غشاء البلازما دون ضرر. ما هي المواد التي تنتمي إلى هذه الهياكل؟ الأكثر شيوعًا وعددًا هو البروتين الليفي سبيكترين. يمكن أن تصل إلى 75٪ من كتلة جميع بروتينات الغشاء في أغشية البلازما الخلوية الفردية.

لماذا هناك حاجة إليها وكيف يعتمد عليها غشاء البلازما؟ الوظائف هي كما يلي:

• تشكيل الهيكل الخلوي للخلية.
• الحفاظ على شكل دائم
• الحد من الحركة المفرطة للبروتينات المتكاملة ؛
• تنسيق وتنفيذ النقل الأيوني من خلال البلازما ؛
• يمكن أن يرتبط بسلاسل oligosaccharide والمشاركة في إشارات المستقبلات من وإلى الغشاء.

2. بروتينات شبه متكاملة. هذه الجزيئات هي تلك التي تكون مغمورة كليًا أو نصفًا في طبقة ثنائية الدهون ، إلى أعماق مختلفة. ومن الأمثلة على ذلك بكتريورودوبسين ، أوكسيديز السيتوكروم ، وغيرها. وتسمى أيضًا بالبروتينات "الراسية" ، أي كما لو كانت مرتبطة داخل الطبقة. ما الذي يمكنهم الاتصال به وكيف يتجذرون ويتمسكون به؟ غالبًا بسبب الجزيئات الخاصة ، والتي يمكن أن تكون أحماض ميريستيك أو بالميتيك ، أو إيزوبرين أو ستيرول. لذلك ، على سبيل المثال ، يوجد في غشاء البلازما للحيوانات بروتينات شبه متكاملة مرتبطة بالكوليسترول. النباتات والبكتيريا لم تجد مثل هذا حتى الآن.

3. بروتينات متكاملة. واحدة من أهمها في البلازما. إنها هياكل تشكل شيئًا مثل القنوات التي تخترق كل من الطبقات الدهنية من خلالها ومن خلالها. على طول هذه المسارات ، تدخل العديد من الجزيئات الخلية ، بحيث لا تسمح الدهون بالمرور. لذلك ، فإن الدور الرئيسي للهياكل المتكاملة هو تكوين قنوات أيونية للنقل.

هناك نوعان من نفاذية الدهون:

• رتيب - مرة واحدة
• polytopic - في عدة أماكن.

تشمل أنواع البروتينات المتكاملة مثل الجليكوفرين والبروتيوليبيدات والبروتيوغليكان وغيرها. جميعها غير قابلة للذوبان في الماء ومدمجة بشكل وثيق في الطبقة الدهنية ، لذلك من المستحيل استخراجها دون الإضرار ببنية البلازما. من خلال هيكلها ، تكون هذه البروتينات كروية ، وتقع نهايتها الكارهة للماء داخل الطبقة الدهنية ، والنهاية المحبة للماء فوقها ، ويمكن أن ترتفع فوق الهيكل بأكمله. ما هي التفاعلات التي يتم الاحتفاظ بالبروتينات المتكاملة بالداخل؟ في هذا يساعدهم الانجذاب المسعور لجذور الأحماض الدهنية.

وبالتالي ، هناك عدد من جزيئات البروتين المختلفة التي يتضمنها غشاء البلازما. يمكن دمج بنية ووظائف هذه الجزيئات في عدة نقاط عامة.

1. البروتينات المحيطية الهيكلية.
2. إنزيمات البروتينات التحفيزية (شبه متكاملة ومتكاملة).
3. مستقبل (محيطي ، متكامل).
4. النقل (متكامل).

دهون غشاء البلازما

يمكن أن تكون الطبقة الثنائية السائلة للدهون التي يتكون منها غشاء البلازما شديدة الحركة. الحقيقة هي أن الجزيئات المختلفة يمكن أن تنتقل من الطبقة العليا إلى الطبقة السفلى والعكس صحيح ، أي أن الهيكل ديناميكي. مثل هذه التحولات لها اسمها الخاص في العلم - "فليب فلوب". تم تشكيله من اسم إنزيم يحفز عمليات إعادة ترتيب الجزيئات داخل طبقة واحدة أو من الأعلى إلى الأسفل والعكس بالعكس ، flipase.

كمية الدهون التي يحتويها غشاء البلازما الخلوي هي تقريبًا نفس عدد البروتينات. تنوع الأنواع واسع. يمكن تمييز المجموعات الرئيسية التالية:

• الفسفوليبيدات.
• سفينغوفوسفوليبيد.
• جليكوليبيدات.
• الكوليسترول.

تتضمن المجموعة الأولى من الفوسفوليبيد جزيئات مثل الجلسروفوسفوليبيدات والسفينجوميلين. تشكل هذه الجزيئات العمود الفقري للغشاء ثنائي الطبقة. يتم توجيه الأطراف الكارهة للماء للمركبات داخل الطبقة ، ويتم توجيه الأطراف المحبة للماء إلى الخارج. أمثلة الاتصال:

• فوسفاتيديل كولين.
• فوسفاتيديل سيرين.
• كارديوليبين.
• فوسفاتيديلينوسيتول.
• سفينغوميلين.
• فوسفاتيديل الجلسرين.
• فوسفاتيد إيثانولامين.

لدراسة هذه الجزيئات ، يتم استخدام طريقة لتدمير طبقة الغشاء في بعض الأجزاء باستخدام إنزيم phospholipase ، وهو إنزيم خاص يحفز عملية تكسير الدهون الفوسفورية.

وظائف المركبات المدرجة هي كما يلي:

1. أنها توفر الهيكل العام والهيكل للطبقة ثنائية البلازما.
2. تتلامس مع البروتينات على السطح وداخل الطبقة.
3. يتم تحديد حالة التجميع ، والتي سيكون لها غشاء البلازما للخلية تحت ظروف درجات الحرارة المختلفة.
4. المشاركة في النفاذية المحدودة للبلازما للجزيئات المختلفة.
5. إنها تشكل أنواعًا مختلفة من تفاعلات أغشية الخلايا مع بعضها البعض (ديسموسوم ، مساحة تشبه الشق ، اتصال محكم).

سفينجوفوسفوليبيدات وغشاء جليكوليبيدات

سفينجوميلين أو سفينجوفوسفوليبيد ، بطبيعتهما الكيميائية ، مشتقات من الكحول الأميني سفينجوزين. جنبا إلى جنب مع الفوسفوليبيد ، يشاركون في تكوين طبقة الغشاء ثنائية الدهون.

تشمل الجليكوليبيدات glycocalyx - وهي مادة تحدد إلى حد كبير خصائص غشاء البلازما. إنه مركب يشبه الهلام يتكون أساسًا من السكريات القليلة العدد. يحتل جلايكوكاليكس 10٪ من إجمالي كتلة غشاء البلازما. يرتبط غشاء البلازما ، التركيب والوظائف التي يؤديها ، ارتباطًا مباشرًا بهذه المادة. على سبيل المثال ، يؤدي glycocalyx:

• وظيفة علامة الغشاء.
• مستقبلات
• عمليات الهضم الجداري للجسيمات داخل الخلية.

وتجدر الإشارة إلى أن وجود الكاليكس الدهني نموذجي فقط للخلايا الحيوانية ، ولكن ليس للنبات والبكتيريا والفطريات.

الكوليسترول (غشاء ستيرول)

إنه عنصر مهم في الطبقة الثنائية للخلية في الثدييات. لا يحدث في النباتات والبكتيريا والفطريات أيضًا. من وجهة نظر كيميائية ، هو كحول ، دوري ، أحادي الماء.

بالإضافة إلى الدهون الأخرى ، لها خصائص البرمائيات (وجود طرف ماء وطارد للماء للجزيء). في الغشاء ، يلعب دورًا مهمًا كمحدد ووحدة تحكم في التدفق للطبقة الثنائية. يشارك أيضًا في إنتاج فيتامين د ، فهو شريك في تكوين الهرمونات الجنسية.

في الخلايا النباتية ، توجد فيتوستيرولات لا تشارك في تكوين أغشية الحيوانات. وبحسب بعض البيانات فمن المعروف أن هذه المواد توفر مقاومة النبات لأنواع معينة من الأمراض.

يتكون غشاء البلازما من الكوليسترول والدهون الأخرى في تفاعل مشترك ومعقد.

الكربوهيدرات الغشائية

تشكل هذه المجموعة من المواد حوالي 10٪ من التركيب الكلي لمركبات البلازما. في شكل بسيط ، لم يتم العثور على السكريات الأحادية ، والثنائية ، ولكن فقط في شكل البروتينات السكرية والجليكوليبيدات.

وتتمثل وظائفها في التحكم في التفاعلات داخل الخلايا وفيما بينها ، والحفاظ على هيكل وموضع معين لجزيئات البروتين في الغشاء ، فضلاً عن تنفيذ الاستقبال.

الوظائف الرئيسية للبلازما

يلعب غشاء البلازما دورًا مهمًا جدًا في الخلية. وظائفها متعددة الأوجه وهامة. دعونا ننظر فيها بمزيد من التفصيل.

1. يفصل محتويات الخلية عن البيئة ويحميها من التأثيرات الخارجية. بسبب وجود الغشاء ، يتم الحفاظ على التركيب الكيميائي للسيتوبلازم ومحتوياته عند مستوى ثابت.
2. تحتوي البلازما على عدد من البروتينات والكربوهيدرات والدهون التي تعطي وتحافظ على الشكل المحدد للخلية.
3. كل عضية خلوية تسمى الحويصلة الغشائية لها غشاء.
4. يسمح التركيب المكون لبلازما ليما بلعب دور "وصي" الخلية ، وإجراء النقل الانتقائي داخلها.
5. تعمل المستقبلات والإنزيمات والمواد النشطة بيولوجيًا في الخلية وتخترقها ، وتتعاون مع غلافها السطحي فقط بفضل البروتينات والدهون الموجودة في الغشاء.
6. من خلال غشاء البلازما ، لا يتم نقل المركبات ذات الطبيعة المختلفة فحسب ، بل يتم أيضًا نقل الأيونات المهمة للحياة (الصوديوم والبوتاسيوم والكالسيوم وغيرها).
7. يحافظ الغشاء على التوازن الأسموزي خارج الخلية وداخلها.
8. بمساعدة البلازما ، يتم نقل الأيونات والمركبات ذات الطبيعة المختلفة والإلكترونات والهرمونات من السيتوبلازم إلى العضيات.
9. من خلاله يحدث امتصاص لأشعة الشمس على شكل كوانتات وإيقاظ الإشارات داخل الخلية.
10. هذا الهيكل هو الذي يولد نبضات العمل والراحة.
11. الحماية الميكانيكية للخلية وهياكلها من التشوهات الصغيرة والتأثيرات الفيزيائية.
12. يتم أيضًا الالتصاق الخلوي ، أي الالتصاق ، وإبقائها قريبة من بعضها البعض بفضل الغشاء.

ترتبط البلازما الخلوية والسيتوبلازم ارتباطًا وثيقًا ببعضها البعض. غشاء البلازما على اتصال وثيق مع جميع المواد والجزيئات ، الأيونات التي تخترق الخلية وتتواجد بحرية في بيئة داخلية لزجة. تحاول هذه المركبات اختراق جميع الهياكل الخلوية ، لكن الغشاء هو الذي يعمل كحاجز ، وهو قادر على تنفيذ أنواع مختلفة من النقل من خلال نفسه. أو لا تتخطى بعض أنواع التوصيلات إطلاقًا.

أنواع النقل عبر حاجز الخلية

يتم النقل عبر غشاء البلازما بعدة طرق ، توحدها سمة فيزيائية واحدة مشتركة - قانون انتشار المواد.

1. النقل السلبي أو الانتشار والتناضح. إنه يعني الحركة الحرة للأيونات والمذيب عبر الغشاء على طول التدرج من منطقة عالية التركيز إلى منطقة منخفضة. لا يتطلب استهلاك الطاقة ، لأنه يتدفق من تلقاء نفسه. هذه هي الطريقة التي تعمل بها مضخة الصوديوم والبوتاسيوم ، وتغيير الأكسجين وثاني أكسيد الكربون أثناء التنفس ، وإطلاق الجلوكوز في الدم ، وما إلى ذلك. الانتشار الميسر ظاهرة شائعة جدًا. تشير هذه العملية إلى وجود نوع من المادة المساعدة التي تتشبث بالمركب المطلوب وتسحبه على طول قناة البروتين أو عبر الطبقة الدهنية إلى الخلية.
2. يتضمن النقل النشط إنفاق الطاقة لعمليات الامتصاص والإفراز عبر الغشاء. هناك طريقتان رئيسيتان: إفراز الخلايا - إزالة الجزيئات والأيونات إلى الخارج. الالتقام الخلوي هو التقاط وتوصيل الجزيئات الصلبة والسائلة إلى الخلية. في المقابل ، تشتمل الطريقة الثانية للنقل النشط على نوعين من العمليات. البلعمة ، والتي تتكون من ابتلاع الجزيئات الصلبة والمواد والمركبات والأيونات عن طريق غشاء الحويصلة وحملها إلى الخلية. خلال هذه العملية ، تتشكل حويصلات كبيرة. على العكس من ذلك ، تتكون كثرة الخلايا في امتصاص قطرات السوائل والمذيبات والمواد الأخرى وحملها إلى الخلية. أنها تنطوي على تشكيل فقاعات صغيرة.

تلعب كلتا العمليتين - كثرة الخلايا البينية والبلعمة - دورًا مهمًا ليس فقط في نقل المركبات والسوائل ، ولكن أيضًا في حماية الخلية من حطام الخلايا الميتة والكائنات الدقيقة والمركبات الضارة. يمكن القول أن طرق النقل النشط هذه هي أيضًا خيارات للحماية المناعية للخلية وهياكلها من مختلف الأخطار.

محاضرة

غشاء بلازمي

يخطط

1. هيكل غشاء البلازما

2. وظائف غشاء البلازما. آليات نقل المواد عبر غشاء البلازما. وظيفة المستقبل للبلازما

الاتصالات بين الخلايا

1. هيكل غشاء البلازما

غشاء البلازما ، أو غشاء البلازما ،هو هيكل سطح محيطي يحد من الخلية من الخارج ويوفر اتصالها بالخلايا الأخرى والبيئة خارج الخلية. يبلغ سمكها حوالي 10 نانومتر. من بين أغشية الخلايا الأخرى ، فإن غشاء البلازما هو الأكثر سمكًا. كيميائيا ، غشاء البلازما مجمع البروتين الدهني.المكونات الرئيسية هي الدهون (حوالي 40٪) والبروتينات (أكثر من 60٪) والكربوهيدرات (حوالي 2-10٪).

تشتمل الدهون على مجموعة كبيرة من المواد العضوية ذات قابلية ذوبان ضعيفة في الماء (كارهة للماء) وقابلية جيدة للذوبان في المذيبات العضوية والدهون (ألفة للدهون). الدهون التمثيلية الموجودة في غشاء البلازما هي الفسفوليبيدات والسفينجوميلين والكوليسترول. في الخلايا النباتية ، يتم استبدال الكوليسترول بالفيتوستيرول. وفقًا لدورها البيولوجي ، يمكن تقسيم بروتينات البلازما إلى بروتينات الإنزيم والمستقبلات والبروتينات الهيكلية.الكربوهيدرات البلازمية هي جزء من غشاء البلازما في حالة ملزمة (الدهون السكرية والبروتينات السكرية).

هو مقبول حاليا بشكل عام نموذج فسيفساء سائل لهيكل الغشاء البيولوجي.وفقًا لهذا النموذج ، يتكون الأساس الهيكلي للغشاء من طبقة مزدوجة من الدهون الفوسفورية المغطاة بالبروتينات. تتقابل ذيول الجزيئات في طبقة مزدوجة ، بينما تظل الرؤوس القطبية بالخارج ، وتشكل أسطحًا محبة للماء. لا تشكل جزيئات البروتين طبقة متصلة ، فهي تقع في الطبقة الدهنية ، وتغرق في أعماق مختلفة (توجد بروتينات محيطية ، وبعض البروتينات تخترق الغشاء من خلالها ، وبعضها مغمور في الطبقة الدهنية). لا ترتبط معظم البروتينات بدهون الغشاء. يبدو أنها تطفو في "بحيرة دهنية". لذلك ، جزيئات البروتين قادرة على التحرك على طول الغشاء ، والتجمع في مجموعات ، أو ، على العكس من ذلك ، تشتت على سطح الغشاء. يشير هذا إلى أن غشاء البلازما ليس تشكيلًا ثابتًا ومجمدًا.

خارج البلازما توجد طبقة الغشاء - مركب السكر. سمك هذه الطبقة حوالي 3-4 نانومتر. تم العثور على Glycocalyx في جميع الخلايا الحيوانية تقريبًا. يرتبط بغشاء البلازما مجمع البروتين السكري.تشكل الكربوهيدرات سلاسل طويلة ومتفرعة من السكريات المرتبطة بالبروتينات والدهون في غشاء البلازما. يمكن أن يحتوي جلايكوكاليكس على بروتينات إنزيمية تشارك في الانهيار خارج الخلية للمواد المختلفة. يتم نقل منتجات النشاط الأنزيمي (الأحماض الأمينية والنيوكليوتيدات والأحماض الدهنية وما إلى ذلك) عبر غشاء البلازما وتمتصها الخلايا.

يتم تجديد غشاء البلازما باستمرار. يحدث هذا عن طريق ربط الفقاعات الصغيرة من سطحها بالخلية ودمج فجوات من داخل الخلية في الغشاء. وهكذا ، يوجد في الخلية تدفق مستمر لعناصر الغشاء: من غشاء البلازما إلى السيتوبلازم (الالتقام)وتدفق الهياكل الغشائية من السيتوبلازم إلى سطح الخلية (طرد خلوي).في دوران الأغشية ، يتم تعيين الدور الرائد لنظام فجوات الغشاء في مجمع جولجي.

2. وظائف غشاء البلازما. آليات نقل المواد عبر غشاء البلازما. وظيفة المستقبل للبلازما

يؤدي غشاء البلازما عددًا من الوظائف المهمة:

1) حاجز.تتمثل وظيفة الحاجز لغشاء البلازما في الحد من الانتشار الحر للمواد من خلية إلى أخرى ، لمنع تسرب محتويات الخلية القابلة للذوبان في الماء. ولكن نظرًا لأن الخلية يجب أن تتلقى العناصر الغذائية الضرورية ، وتحرر المنتجات النهائية لعملية التمثيل الغذائي ، وتنظم تركيزات الأيونات داخل الخلايا ، فقد تشكلت فيها آليات خاصة لنقل المواد عبر غشاء الخلية.

2) المواصلات.وظيفة النقل هي ضمان دخول وخروج المواد المختلفة داخل وخارج الخلية. خاصية مهمة للغشاء النفاذية الاختيارية، أو نفاذية.يمر بسهولة في الماء والغازات القابلة للذوبان في الماء ويصد الجزيئات القطبية مثل الجلوكوز أو الأحماض الأمينية.

توجد عدة آليات لنقل المواد عبر الغشاء:

النقل السلبي

النقل النشط

النقل في عبوات غشائية.

يسمى نقل الجزيئات القطبية (السكريات والأحماض الأمينية) الذي يتم بمساعدة بروتينات النقل الغشائي الخاص نشر الميسر.توجد هذه البروتينات في جميع أنواع الأغشية البيولوجية ، وكل بروتين محدد مصمم لنقل جزيئات من فئة معينة. بروتينات النقل عبارة عن غشاء عابر ؛ تعبر سلسلة البولي ببتيد الخاصة بها طبقة ثنائية الدهون عدة مرات ، وتشكل من خلال ممرات فيها. وهذا يضمن نقل مواد معينة عبر الغشاء دون ملامسة مباشرة له. هناك فئتان رئيسيتان من بروتينات النقل: بروتينات حاملة (ناقلات)و تشكيل القناةالبروتينات (قنوات البروتين). تحمل البروتينات الحاملة الجزيئات عبر الغشاء عن طريق تغيير تكوينها أولاً. تشكل البروتينات المكونة للقناة مسامًا مملوءة بالماء في الغشاء. عندما تكون المسام مفتوحة ، تمر عبرها جزيئات من مواد معينة (عادة أيونات غير عضوية بالحجم والشحنة المناسبين). إذا لم يكن لجزيء المادة المنقولة شحنة ، فسيتم تحديد اتجاه النقل بواسطة تدرج التركيز. إذا كان الجزيء مشحونًا ، فإن نقله ، بالإضافة إلى تدرج التركيز ، يتأثر أيضًا بالشحنة الكهربائية للغشاء (جهد الغشاء). عادة ما يكون الجانب الداخلي للبلازما مشحونًا سلبًا بالنسبة للجانب الخارجي. تسهل إمكانات الغشاء تغلغل الأيونات الموجبة الشحنة في الخلية وتمنع مرور الأيونات سالبة الشحنة.

النقل النشط.النقل النشط هو حركة المواد ضد التدرج الكهروكيميائي. يتم تنفيذه دائمًا عن طريق البروتينات الناقلة ويرتبط ارتباطًا وثيقًا بمصدر للطاقة. تحتوي البروتينات الحاملة على مواقع ارتباط بالمادة المنقولة. وكلما زاد ارتباط هذه المواقع بالمادة ، زاد معدل النقل. يسمى النقل الانتقائي لمادة واحدة uniport.يتم تنفيذ نقل العديد من المواد أنظمة النقل المشترك.إذا سارت عملية النقل في اتجاه واحد ، فهي كذلك symportإذا كان في المقابل مضاد للميناء.على سبيل المثال ، يتم نقل الجلوكوز من السائل خارج الخلية إلى الخلية بطريقة أحادية. نقل الجلوكوز والصوديوم 4من تجويف الأمعاء أو أنابيب الكلى ، على التوالي ، إلى خلايا الأمعاء أو الدم يتم بشكل متوازي ، ويتم نقل C1 ~ و HCO "مضاد للميناء. ومن المفترض أنه أثناء النقل تحدث تغيرات توافقية عكسية في الناقل ، مما يسمح بحركة المواد المرتبطة به.

مثال على البروتين الحامل الذي يستخدم الطاقة المنبعثة أثناء التحلل المائي ATP لنقل المواد نا+ -ل+ مضخة،وجدت في غشاء البلازما لجميع الخلايا. نا +- تعمل مضخة K على مبدأ مضاد المنافذ وضخ Na "من الخلية و K. ر داخل الخلية مقابل تدرجاتها الكهروكيميائية. تدرج نا +يخلق ضغطًا تناضحيًا ويحافظ على حجم الخلية ويوفر نقل السكريات والأحماض الأمينية. يستهلك تشغيل هذه المضخة ثلث الطاقة اللازمة للنشاط الحيوي للخلايا. عند دراسة آلية عمل Na +-ك +تم العثور على المضخة لتكون إنزيم ATPase وبروتين متكامل عبر الغشاء. بحضور نا +و ATP ، تحت تأثير ATPase ، يتم فصل الفوسفات الطرفي عن ATP وربطه ببقايا حمض الأسبارتيك على جزيء ATPase. يتم فسفرة جزيء ATPase ، ويغير تكوينه و Na +تمت إزالته من الخلية. بعد إزالة Na من الخلية ، يحدث دائمًا نقل K "إلى الخلية. للقيام بذلك ، يتم قطع الفوسفات المتصل سابقًا من ATPase في وجود K. ويتم إزالة الفسفرة من الإنزيم ، ويعيد تكوينه و K 1"ضخ" في الخلية.

يتكون ATPase من وحدتين فرعيتين ، كبيرة وصغيرة. تتكون الوحدة الفرعية الكبيرة من آلاف بقايا الأحماض الأمينية التي تعبر الطبقة الثنائية عدة مرات. له نشاط تحفيزي ويمكن عكسه عن طريق الفسفرة وإزالة الفسفرة. تحتوي الوحدة الفرعية الكبيرة على الجانب السيتوبلازمي على مواقع ارتباط Na +و ATP ، وفي الخارج - مواقع التجليد K. +وابينة. الوحدة الفرعية الصغيرة هي بروتين سكري ووظيفتها غير معروفة بعد.

نا +-مضخة K لها تأثير كهربائي. يزيل ثلاثة أيونات الصوديوم موجبة الشحنة F من الخلية ويدخل فيها أيونين من نوع K ، ونتيجة لذلك يتدفق تيار عبر الغشاء مكونًا جهدًا كهربائيًا ذا قيمة سالبة في الجزء الداخلي للخلية بالنسبة لسطحها الخارجي. نا "-K +تنظم المضخة حجم الخلية ، وتتحكم في تركيز المواد داخل الخلية ، وتحافظ على الضغط الاسموزي ، وتشارك في تكوين إمكانات الغشاء.

النقل في عبوات غشائية. يتم نقل الجزيئات الكبيرة (البروتينات والأحماض النووية والسكريات والبروتينات الدهنية) والجزيئات الأخرى عبر الغشاء من خلال التكوين والانصهار المتسلسل للحويصلات (الحويصلات) المحاطة بالغشاء. تحدث عملية النقل الحويصلي على مرحلتين. في البداية ، يلتصق غشاء الحويصلة وغشاء البلازما معًا ثم يندمجان. بالنسبة لمسار المرحلة 2 ، من الضروري إزاحة جزيئات الماء عن طريق تفاعل طبقات ثنائية الدهون ، والتي تقترب من بعضها البعض حتى مسافة 1-5 نانومتر. يُعتقد أن هذه العملية يتم تنشيطها بواسطة خاص بروتينات الانصهار(تم عزلهم حتى الآن في الفيروسات فقط). النقل الحويصلي له ميزة مهمة - الجزيئات الكبيرة الممتصة أو المفرزة في الحويصلات عادة لا تختلط مع الجزيئات الكبيرة الأخرى أو العضيات الخلوية. يمكن أن تندمج الفقاعات مع أغشية معينة ، مما يضمن تبادل الجزيئات الكبيرة بين الفضاء خارج الخلية ومحتويات الخلية. وبالمثل ، يتم نقل الجزيئات الكبيرة من حجرة خلية إلى أخرى.

يسمى نقل الجزيئات الكبيرة والجسيمات إلى الخلية الالتقام.في هذه الحالة ، يتم تغليف المواد المنقولة بجزء من غشاء البلازما ، وتتشكل فقاعة (فجوة) تتحرك داخل الخلية. اعتمادًا على حجم الحويصلات المتكونة ، يتم تمييز نوعين من الالتقام الخلوي - كثرة الكريات والبلعمة.

كثرة الكرياتيوفر امتصاص المواد السائلة والمذابة على شكل فقاعات صغيرة (د = 150 نانومتر). البلعمة -هذا هو امتصاص الجزيئات الكبيرة أو الكائنات الحية الدقيقة أو شظايا العضيات والخلايا. في هذه الحالة ، تتشكل حويصلات كبيرة أو فاجوسومات أو فجوات (d-250 نانومتر أو أكثر). في البروتوزوا ، وظيفة البلعمة هي شكل من أشكال التغذية. في الثدييات ، يتم تنفيذ وظيفة البلعمة عن طريق الضامة والعدلات ، والتي تحمي الجسم من العدوى عن طريق ابتلاع الميكروبات الغازية. تشارك البلاعم أيضًا في التخلص من الخلايا القديمة أو التالفة وشظاياها (في جسم الإنسان ، تمتص البلاعم أكثر من 100 خلية دم حمراء قديمة يوميًا). يبدأ البلعمة فقط عندما يرتبط الجسيم الممتص بسطح البلعمة وينشط خلايا المستقبل المتخصصة. يؤدي ارتباط الجسيمات بمستقبلات غشائية معينة إلى تكوين الأرجل الكاذبة ، والتي تغلف الجسيم وتندمج عند الحواف وتشكل فقاعة - بلعم.يحدث تكوين البلعمة المناسبة والبلعمة فقط إذا كان الجسيم ، أثناء عملية التغليف ، على اتصال دائم بمستقبلات البلازما ، كما لو كان "ينطلق".

ينتهي جزء كبير من المادة التي تمتصها الخلية عن طريق الالتقام الخلوي في الجسيمات الحالة. يتم تضمين الجسيمات الكبيرة في البلعمةوالتي تندمج بعد ذلك مع الجسيمات الحالة لتشكل البلعمة.يتم نقل السوائل والجزيئات الكبيرة التي يتم تناولها أثناء كثرة الخلايا في البداية إلى الإندوسومات ، والتي تندمج أيضًا مع الجسيمات الحالة لتشكيل الجسيمات الداخلية. إنزيمات التحلل المائي المختلفة الموجودة في الجسيمات الحالة تدمر بسرعة الجزيئات الكبيرة. يتم نقل منتجات التحلل المائي (الأحماض الأمينية والسكريات والنيوكليوتيدات) من الجسيمات الحالة إلى العصارة الخلوية ، حيث تستخدمها الخلية. يتم إرجاع معظم مكونات غشاء الحويصلات الداخلية من البلعمة والداخلية عن طريق الإفراز الخلوي إلى غشاء البلازما وإعادة استخدامها هناك. الأهمية البيولوجية الرئيسية للالتقام الخلوي هي اكتساب اللبنات الأساسية من خلال الهضم داخل الخلايا للجزيئات الكبيرة في الجسيمات الحالة.

يبدأ امتصاص المواد في الخلايا حقيقية النواة في مناطق متخصصة من غشاء البلازما ، ما يسمى حفر يحدها.في الصور المجهرية الإلكترونية ، تبدو الحفر وكأنها غزوات لغشاء البلازما ، حيث يكون الجانب السيتوبلازمي منها مغطى بطبقة ليفية. الطبقة ، كما كانت ، تحد حفرًا صغيرة من غشاء البلازما. تحتل الحفر حوالي 2٪ من السطح الكلي لغشاء الخلية حقيقية النواة. في غضون دقيقة ، تنمو الحفر ، وتنتشر بشكل أعمق وأعمق ، ويتم سحبها إلى الخلية ، ثم تضيق عند القاعدة ، وتنقسم ، وتشكل حويصلات ذات حدود. لقد ثبت أن ما يقرب من ربع الغشاء في شكل حويصلات محدودة ينفصل عن غشاء البلازما للأرومات الليفية في غضون دقيقة واحدة. تفقد الحويصلات بسرعة حدودها وتكتسب القدرة على الاندماج مع الجسيم الحال.

قد يكون الالتقام غير محدد(التأسيسية) و محدد(مستقبلات). في الالتقام غير النوعيتلتقط الخلية وتمتص المواد الغريبة تمامًا عنها ، على سبيل المثال ، جزيئات السخام والأصباغ. في البداية ، تترسب الجزيئات على الكُلَى السُكَّرِيّ في البلازما. مجموعات البروتين المشحونة إيجابياً يتم ترسيبها بشكل جيد (كثف) ، حيث يحمل الكاليكس شحنة سالبة. ثم يتغير شكل غشاء الخلية. يمكن أن تغرق ، وتشكل انغالات (انغالات) ، أو ، على العكس من ذلك ، تشكل نواتج تبدو وكأنها تنثني ، وتفصل أحجامًا صغيرة من الوسط السائل. يعتبر تكوين الانغابات أكثر شيوعًا بالنسبة لخلايا الظهارة المعوية والأميبات والنواتج - للخلايا البلعمية والخلايا الليفية. يمكن منع هذه العمليات عن طريق مثبطات الجهاز التنفسي. يمكن أن تندمج الحويصلات الناتجة - الإندوسومات الأولية - مع بعضها البعض ، ويزداد حجمها. بعد ذلك ، تتحد مع الجسيمات الحالة ، وتتحول إلى جسيم داخلي - فجوة في الجهاز الهضمي. شدة كثرة الخلايا غير النوعية في المرحلة السائلة عالية جدًا. تتكون البلاعم حتى 125 ، والخلايا الظهارية للأمعاء الدقيقة تصل إلى ألف صنوبر في الدقيقة. تؤدي وفرة الصنوبر إلى حقيقة أن غشاء البلازما ينفق بسرعة على تكوين العديد من الفجوات الصغيرة. تتم استعادة الغشاء بسرعة كبيرة أثناء إعادة التدوير أثناء الإفراز الخلوي بسبب عودة الفجوات وإدماجها في البلازما. في البلاعم ، يتم استبدال غشاء البلازما بالكامل في غضون 30 دقيقة ، وفي الخلايا الليفية في غضون ساعتين.

الطريقة الأكثر فعالية لامتصاص جزيئات معينة من السائل خارج الخلية هي الالتقام النوعي(بوساطة المستقبلات). في هذه الحالة ، ترتبط الجزيئات الكبيرة بالمستقبلات التكميلية على سطح الخلية ، وتتراكم في الحفرة المتاخمة ، ومن ثم ، لتشكيل جسيم داخلي ، يتم غمرها في العصارة الخلوية. يضمن الالتقام الخلوي للمستقبلات تراكم جزيئات معينة في مستقبلها. تسمى الجزيئات التي ترتبط بمستقبل على سطح البلازما يجند.بمساعدة الالتقام الخلوي للمستقبلات في العديد من الخلايا الحيوانية ، يتم امتصاص الكوليسترول من البيئة خارج الخلية.

يشارك غشاء البلازما في إزالة المواد من الخلية (خروج الخلايا). في هذه الحالة ، تقترب الفجوات من غشاء البلازما. عند نقاط التلامس ، تندمج البلازما وغشاء الفجوة وتدخل محتويات الفجوة إلى البيئة. في بعض الأوليات ، يتم تحديد المواقع الموجودة على غشاء الخلية لإخراج الخلايا مسبقًا. لذلك ، في غشاء البلازما لبعض ciliates هناك مناطق معينة مع الترتيب الصحيح للكريات الكبيرة من البروتينات المتكاملة. تحتوي الأكياس المخاطية والكيسات ثلاثية الشعيرات الجاهزة تمامًا للإفراز على هالة من كريات البروتين المتكاملة في الجزء العلوي من غشاء البلازما. تتلامس هذه الأقسام من غشاء الأكياس المخاطية والكيسات الثلاثية مع سطح الخلية. لوحظ خروج خلوي غريب في العدلات. إنهم قادرون ، في ظل ظروف معينة ، على إطلاق الجسيمات الحالة في البيئة. في بعض الحالات ، تتشكل نواتج صغيرة من غشاء البلازما المحتوي على الجسيمات الحالة ، والتي تنفصل بعد ذلك وتنتقل إلى البيئة. في حالات أخرى ، هناك غزو للبلازما في أعماق الخلية والتقاطها للجسيمات الحالة بعيدًا عن سطح الخلية.

تتم عمليات الالتقام الخلوي والإخراج الخلوي بمشاركة نظام المكونات الليفية من السيتوبلازم المرتبط بالبلازما.

وظيفة المستقبل للبلازما.هذا العامل الرئيسي ، الشامل لجميع الخلايا ، هو وظيفة المستقبل للبلازما. يحدد تفاعل الخلايا مع بعضها البعض ومع البيئة الخارجية.

يمكن تمثيل المجموعة الكاملة للتفاعلات المعلوماتية بين الخلايا بشكل تخطيطي كسلسلة من التفاعلات المتتالية - مستقبل الإشارة - المرسل - استجابة المرسل (مفهوم استجابة الإشارة).يتم نقل المعلومات من خلية إلى أخرى عن طريق إشارات الجزيئات التي يتم إنتاجها في بعض الخلايا وتؤثر بشكل خاص على الخلايا الأخرى الحساسة للإشارة (الخلايا المستهدفة). جزيء الإشارة - وسيط أساسييرتبط بالمستقبلات الموجودة في الخلايا المستهدفة التي تستجيب فقط لإشارات معينة. جزيئات الإشارة - يجند -اقترب من مستقبلها مثل مفتاح القفل. الروابط للمستقبلات الغشائية (مستقبلات البلازما) هي جزيئات محبة للماء ، وهرمونات الببتيد ، والناقلات العصبية ، والسيتوكينات ، والأجسام المضادة ، والمستقبلات النووية - الجزيئات القابلة للذوبان في الدهون ، والستيرويد وهرمونات الغدة الدرقية ، وفيتامين د. سطح الخلية - السكريات والبروتينات السكرية. يُعتقد أن المناطق الحساسة للمواد الفردية مبعثرة على سطح الخلية أو مجمعة في مناطق صغيرة. لذلك ، يوجد على سطح الخلايا بدائية النواة والخلايا الحيوانية عدد محدود من الأماكن التي يمكن أن ترتبط بها الجزيئات الفيروسية. تتعرف بروتينات الغشاء (الناقلات والقنوات) على مواد معينة وتتفاعل معها وتحملها. تشارك مستقبلات الخلية في إرسال الإشارات من سطح الخلية إليها. يؤدي تنوع وخصوصية مجموعات المستقبلات الموجودة على سطح الخلية إلى إنشاء نظام معقد للغاية من العلامات التي تجعل من الممكن تمييز خلايا الفرد عن تلك الموجودة في الخلايا الأخرى. تتفاعل الخلايا المتشابهة مع بعضها البعض ، ويمكن أن تلتصق أسطحها ببعضها البعض (الاقتران في البروتوزوا ، وتشكيل الأنسجة في الخلايا متعددة الخلايا). يتم إتلاف أو رفض الخلايا التي لا تتعرف على العلامات ، بالإضافة إلى تلك التي تختلف في مجموعة العلامات المحددة. عندما يتم تكوين مركب مستقبلات ليجند ، يتم تنشيط بروتينات الغشاء: بروتين محول ، بروتين مضخم. نتيجة لذلك ، يغير المستقبل شكله ويتفاعل مع سلف المرسل الثاني الموجود في الخلية - رسول.يمكن أن تكون الرسل مؤينة كالسيوم ، فسفوليباز ج ، أدينيلات سيكلاز ، غوانيلات سيكلاز. تحت تأثير الرسول ، يتم تنشيط الإنزيمات المشاركة في التوليف أحادي الفوسفات الدوري - AMPأو HMF.يغير الأخير نشاط نوعين من إنزيمات البروتين كينيز في سيتوبلازم الخلية ، مما يؤدي إلى فسفرة العديد من البروتينات داخل الخلايا.

التكوين الأكثر شيوعًا لـ cAMP ، والذي تحت تأثيره يزداد إفراز عدد من الهرمونات - هرمون الغدة الدرقية ، الكورتيزون ، البروجسترون ، وانهيار الجليكوجين في الكبد والعضلات ، وتواتر وقوة تقلصات القلب ، وهدم العظام ، والعكس يزيد امتصاص الماء في نبيبات النيفرون.

إن نشاط نظام adenylate cyclase مرتفع للغاية - يؤدي تخليق cAMP إلى زيادة الإشارة بمقدار عشرة آلاف.

تحت تأثير cGMP ، يزيد إفراز البنكرياس للأنسولين ، والهستامين بواسطة الخلايا البدينة ، ويزيد السيروتونين عن طريق الصفائح الدموية ، ويتم تقليل أنسجة العضلات الملساء.

في كثير من الحالات ، ينتج عن تكوين مركب مستقبلات ليجند تغيير في إمكانات الغشاء ، مما يؤدي بدوره إلى تغيير في نفاذية غشاء البلازما وعمليات التمثيل الغذائي في الخلية.

3. الاتصالات بين الخلايا

مستقبلات البروتين الدهني لغشاء البلازما

في الحيوانات متعددة الخلايا ، تشارك البلازما في التكوين اتصالات بين الخلاياتوفير تفاعلات بين الخلايا. هناك عدة أنواع من هذه الهياكل.

§ اتصال بسيط.تم العثور على اتصال بسيط بين غالبية الخلايا ذات الأصول المختلفة المجاورة لبعضها البعض. يمثل تقارب أغشية البلازما للخلايا المجاورة على مسافة 15-20 نانومتر. في هذه الحالة ، يحدث تفاعل طبقات الكاليكس في الخلايا المجاورة.

§ اتصال ضيق (مغلق).مع مثل هذا الاتصال ، تكون الطبقات الخارجية لغشاءتي البلازما قريبة قدر الإمكان. التقارب كثيف لدرجة أن هناك نوعًا من دمج أقسام من أغشية البلازما لخليتين متجاورتين. لا يحدث اندماج الأغشية على كامل منطقة التلامس المحكم ، ولكنه عبارة عن سلسلة من نقاط التقاء الأغشية. يتمثل دور الاتصال الوثيق في توصيل الخلايا ببعضها البعض ميكانيكيًا. هذه المنطقة غير قابلة للاختراق بالنسبة للجزيئات الكبيرة والأيونات ، وبالتالي فهي تغلق وتحدد الفجوات بين الخلايا (ومعها البيئة الداخلية للجسم) من البيئة الخارجية.

§ رقعة التصاق ، أو ديسموسوم.الديسموسوم هو مساحة صغيرة يصل قطرها إلى 0.5 ميكرومتر. في منطقة الديسموسوم على جانب السيتوبلازم ، توجد منطقة من الألياف الرقيقة. يتمثل الدور الوظيفي للديسموسومات بشكل أساسي في الاتصال الميكانيكي بين الخلايا.

§ اتصال الفجوة ، أو الرابطة.مع هذا النوع من التلامس ، يتم فصل أغشية البلازما للخلايا المجاورة بفجوة من 2-3 نانومتر على مسافة 0.5-3 ميكرومتر. في هيكل البلازمات توجد مجمعات بروتينية خاصة (connexons). يتم معارضة أحد الروابط الموجودة على غشاء البلازما للخلية بدقة من خلال كونيكسون على غشاء البلازما للخلية المجاورة. نتيجة لذلك ، يتم تشكيل قناة من خلية إلى أخرى. يمكن أن تتقلص Connexons ، وتغير قطر القناة الداخلية ، وبالتالي تشارك في تنظيم نقل الجزيئات بين الخلايا. تم العثور على هذا النوع من الاتصال في جميع مجموعات الأنسجة. يتمثل الدور الوظيفي لمفرق الفجوة في نقل الأيونات والجزيئات الصغيرة من خلية إلى أخرى. لذلك ، في عضلة القلب ، ينتقل الإثارة ، التي تعتمد على عملية تغيير نفاذية الأيونات ، من خلية إلى أخرى عبر الرابطة.

§ اتصال متشابك ، أو المشبك.نقاط الاشتباك العصبي هي مناطق تلامس بين خليتين متخصصتين في انتقال الإثارة أو التثبيط في اتجاه واحد من عنصر إلى آخر. هذا النوع من الاتصال هو سمة من سمات النسيج العصبي ويحدث بين اثنين من الخلايا العصبية وبين الخلايا العصبية وبعض العناصر الأخرى. يتم فصل أغشية هذه الخلايا عن طريق فراغ بين الخلايا - شق متشابك يبلغ عرضه حوالي 20-30 نانومتر. يسمى الغشاء الموجود في منطقة التلامس المشبكي لخلية واحدة قبل المشبكي ، ويسمى الآخر - بعد المشبكي. بالقرب من الغشاء قبل المشبكي ، تم الكشف عن عدد كبير من الفجوات الصغيرة (الحويصلات المشبكية) التي تحتوي على الناقل العصبي. في وقت مرور النبض العصبي ، تقوم الحويصلات المشبكية بإخراج الناقل العصبي إلى الشق المشبكي. يتفاعل الوسيط مع مواقع المستقبلات لغشاء ما بعد المشبكي ، مما يؤدي في النهاية إلى انتقال النبضات العصبية. بالإضافة إلى نقل النبضات العصبية ، توفر المشابك اتصالًا صارمًا بين أسطح خليتين متفاعلتين.

§ المتصورة.تم العثور على هذا النوع من الاتصال بين الخلايا في النباتات. هي عبارة عن قنوات أنبوبية رفيعة تربط خليتين متجاورتين. يبلغ قطر هذه القنوات عادة 40-50 نانومتر. تمر جزيئات Plasmodesmata عبر جدار الخلية الذي يفصل الخلايا. في الخلايا الفتية ، يمكن أن يكون عدد البيانات الوصفية الوراثية مرتفعًا جدًا (يصل إلى 1000 لكل خلية). مع شيخوخة الخلايا ، ينخفض ​​عددها بسبب التمزق مع زيادة سمك جدار الخلية. يتمثل الدور الوظيفي للوسائط البلازمية في ضمان الدوران بين الخلايا للمحاليل التي تحتوي على العناصر الغذائية والأيونات والمركبات الأخرى. تصيب Plasmodesmata الخلايا بفيروسات النبات.

الهياكل المتخصصة لغشاء البلازما

تشكل البلازما في العديد من الخلايا الحيوانية نواتج من هياكل مختلفة (ميكروفيلي ، أهداب ، سوط). غالبًا ما توجد على سطح العديد من الخلايا الحيوانية ميكروفيلي.هذه النتوءات من السيتوبلازم ، التي تحدها البلازما ، لها شكل أسطوانة ذات قمة مستديرة. Microvilli هي خاصية مميزة للخلايا الظهارية ، ولكنها توجد أيضًا في خلايا الأنسجة الأخرى. يبلغ قطر الميكروفيلي حوالي 100 نانومتر. يختلف عددها وطولها باختلاف أنواع الخلايا. تكمن أهمية الميكروفيلي في زيادة كبيرة في مساحة سطح الخلية. هذا مهم بشكل خاص للخلايا المشاركة في الامتصاص. لذلك ، في ظهارة الأمعاء لكل 1 مم 2الأسطح ، هناك ما يصل إلى 2x10 8 ميكروفيلي.