غشاء الخلية. هيكل غشاء الخلية

غشاء الخلية (غشاء البلازما) عبارة عن غشاء رقيق شبه نافذ يحيط بالخلايا.

وظيفة ودور غشاء الخلية

وتتمثل مهمتها 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.

دهون الغشاء

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. نواة،

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 غشاء البلازما يحد من محتويات الخلية ، ويفصلها عن البيئة الخارجية ، والأغشية داخل الخلايا تقسم السيتوبلازم إلى رد فعل 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 ، بسبب 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 نشاطهم 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 جانب. 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 للارتباط: 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.

انصهار البلعوم مع الجسيمات الحالة 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.

لا يخفى على أحد أن جميع الكائنات الحية على كوكبنا تتكون من خلاياها ، هذه "" مواد عضوية لا حصر لها. الخلايا ، بدورها ، محاطة بغلاف حماية خاص - غشاء يلعب دورًا مهمًا جدًا في حياة الخلية ، ولا تقتصر وظائف غشاء الخلية على حماية الخلية ، ولكنها تمثل الآلية الأكثر تعقيدًا المعنية في تكاثر الخلايا والتغذية والتجديد.

ما هو غشاء الخلية

تُرجمت كلمة "غشاء" نفسها من اللاتينية على أنها "فيلم" ، على الرغم من أن الغشاء ليس مجرد نوع من الفيلم تُلف فيه الخلية ، ولكنه مزيج من فيلمين مترابطين ولهما خصائص مختلفة. في الواقع ، غشاء الخلية عبارة عن غلاف مكون من ثلاث طبقات من البروتين الدهني (بروتين دهني) يفصل كل خلية عن الخلايا المجاورة والبيئة ، ويقوم بتبادل متحكم فيه بين الخلايا والبيئة ، وهذا هو التعريف الأكاديمي لماهية الخلية الغشاء.

إن قيمة الغشاء هائلة ببساطة ، لأنه لا يفصل خلية عن أخرى فحسب ، بل يضمن أيضًا تفاعل الخلية ، مع كل من الخلايا الأخرى ومع البيئة.

تاريخ أبحاث غشاء الخلية

قدم عالمان ألمانيان Gorter و Grendel مساهمة مهمة في دراسة غشاء الخلية في عام 1925. بعد ذلك تمكنوا من إجراء تجربة بيولوجية معقدة على خلايا الدم الحمراء - كريات الدم الحمراء ، تلقى خلالها العلماء ما يسمى بـ "الظلال" ، وهي قذائف فارغة من كريات الدم الحمراء ، تم طيها في كومة واحدة وقياس مساحة السطح ، وكذلك تحسب كمية الدهون فيها. بناءً على كمية الدهون التي تم الحصول عليها ، توصل العلماء إلى استنتاج مفاده أنها كافية للطبقة المزدوجة من غشاء الخلية.

في عام 1935 ، قام زوج آخر من الباحثين في غشاء الخلية ، هذه المرة الأمريكيان دانيال وداوسون ، بعد سلسلة من التجارب الطويلة ، بتحديد محتوى البروتين في غشاء الخلية. خلاف ذلك ، كان من المستحيل تفسير سبب ارتفاع التوتر السطحي في الغشاء. قدم العلماء بذكاء نموذجًا لغشاء الخلية على شكل شطيرة ، حيث يتم لعب دور الخبز بواسطة طبقات بروتين دهني متجانسة ، وبينها بدلاً من الزبدة هو الفراغ.

في عام 1950 ، مع ظهور النظرية الإلكترونية لدانيال وداوسون ، كان من الممكن بالفعل تأكيد الملاحظات العملية - على الصور المجهرية لغشاء الخلية ، كانت طبقات من الدهون ورؤوس البروتين وأيضًا مساحة فارغة بينهما مرئية بوضوح.

في عام 1960 ، طور عالم الأحياء الأمريكي J. لذلك ، على سبيل المثال ، من وجهة نظر الخلايا ، سيكون من الصعب والمرهق نقل المواد المفيدة الضرورية عبر "الشطيرة" بأكملها

وفقط في عام 1972 ، تمكن عالما الأحياء الأمريكيان S. Singer و G.Nicholson من شرح التناقضات في نظرية روبرتسون بمساعدة نموذج فسيفساء سائل جديد لغشاء الخلية. على وجه الخصوص ، وجدوا أن غشاء الخلية ليس متجانسًا في التركيب ، علاوة على أنه غير متماثل ومليء بالسائل. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الخلايا في حركة مستمرة. والبروتينات سيئة السمعة التي يتكون منها غشاء الخلية لها هياكل ووظائف مختلفة.

خصائص ووظائف غشاء الخلية

الآن دعونا نلقي نظرة على الوظائف التي يؤديها غشاء الخلية:

وظيفة الحاجز لغشاء الخلية - الغشاء ، كحارس حدود حقيقي ، يقف حراسة على حدود الخلية ، مما يؤخر ، ولا يسمح بمرور الجزيئات الضارة أو ببساطة غير المناسبة

وظيفة النقل لغشاء الخلية - الغشاء ليس فقط حارس حدود عند بوابات الخلية ، ولكنه أيضًا نوع من نقاط التفتيش الجمركية ، والتي يمر من خلالها تبادل المواد المفيدة مع الخلايا الأخرى والبيئة باستمرار.

وظيفة المصفوفة - غشاء الخلية هو الذي يحدد الموقع بالنسبة لبعضهم البعض ، وينظم التفاعل بينهم.

الوظيفة الميكانيكية - مسؤولة عن تقييد خلية من أخرى وبالتوازي عن الاتصال الصحيح للخلايا مع بعضها البعض ، لتكوينها في نسيج متجانس.

الوظيفة الوقائية لغشاء الخلية هي الأساس لبناء درع واقي للخلية. في الطبيعة ، يمكن أن تتجسد هذه الوظيفة في الخشب الصلب ، والجلد الكثيف ، والقشرة الواقية ، وكل ذلك بسبب الوظيفة الوقائية للغشاء.

الوظيفة الأنزيمية هي وظيفة مهمة أخرى تؤديها بعض بروتينات الخلية. على سبيل المثال ، بسبب هذه الوظيفة ، يحدث تخليق إنزيمات الجهاز الهضمي في ظهارة الأمعاء.

بالإضافة إلى كل هذا ، يتم التمثيل الغذائي للخلية من خلال غشاء الخلية ، والذي يمكن أن يحدث في ثلاث تفاعلات مختلفة:

• البلعمة هو تبادل خلوي تلتقط فيه الخلايا البلعمية الموجودة في الغشاء وتهضم العناصر الغذائية المختلفة.
• كثرة الخلايا - هي عملية الالتقاط بواسطة غشاء الخلية وجزيئات السوائل التي تتلامس معها. للقيام بذلك ، تتشكل محلاق خاصة على سطح الغشاء ، والتي يبدو أنها تحيط بقطرة من السائل ، مكونة فقاعة ، "يبتلعها" الغشاء فيما بعد.
• خروج الخلايا - هو عملية عكسية ، عندما تطلق الخلية سائل وظيفي إفرازي عبر الغشاء إلى السطح.

هيكل غشاء الخلية

هناك ثلاث فئات من الدهون في غشاء الخلية:

• الفسفوليبيدات (مزيج من الدهون والفوسفور) ،
• جليكوليبيدات (مزيج من الدهون والكربوهيدرات) ،
• الكوليسترول.

تتكون الفسفوليبيدات والجليكوليبيدات ، بدورها ، من رأس محب للماء ، يمتد فيه ذيلان طويلين كارهين للماء. من ناحية أخرى ، يحتل الكوليسترول الفراغ بين هذه الذيل ويمنعها من الانحناء ، كل هذا في بعض الحالات يجعل غشاء بعض الخلايا شديد الصلابة. بالإضافة إلى كل هذا ، فإن جزيئات الكوليسترول تنظم بنية غشاء الخلية.

ولكن مهما كان الأمر ، فإن أهم جزء من بنية غشاء الخلية هو البروتين ، أو بالأحرى بروتينات مختلفة تلعب أدوارًا مهمة مختلفة. على الرغم من تنوع البروتينات الموجودة في الغشاء ، إلا أن هناك شيئًا يوحدها - توجد الدهون الحلقية حول جميع بروتينات الغشاء. الدهون الحلقية هي دهون منظمة خاصة تعمل كنوع من الغلاف الواقي للبروتينات ، والتي بدونها لن تعمل ببساطة.

يتكون هيكل غشاء الخلية من ثلاث طبقات: أساس غشاء الخلية عبارة عن طبقة دهنية سائلة متجانسة. تغطيها البروتينات على كلا الجانبين مثل الفسيفساء. تلعب البروتينات ، بالإضافة إلى الوظائف الموضحة أعلاه ، دور القنوات الغريبة التي تمر عبرها المواد عبر الغشاء غير القادرة على اختراق الطبقة السائلة للغشاء. وتشمل هذه ، على سبيل المثال ، أيونات البوتاسيوم والصوديوم ؛ لاختراقها من خلال الغشاء ، توفر الطبيعة قنوات أيونية خاصة لأغشية الخلايا. بمعنى آخر ، توفر البروتينات نفاذية أغشية الخلايا.

إذا نظرنا إلى غشاء الخلية من خلال مجهر ، فسنرى طبقة من الدهون تكونت من جزيئات كروية صغيرة تطفو عليها البروتينات مثل البحر. الآن أنت تعرف ما هي المواد التي تشكل جزءًا من غشاء الخلية.

غشاء الخلية ، فيديو

وأخيرا فيديو تعليمي عن غشاء الخلية.

خلية- 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 في ظل ظروف معينة. ترتبط البروتينات الهيكلية بالطبقة الدهنية 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 هرمونات مختلفة. لا تستطيع أقسام 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 التمثيل الغذائي الخلوي المحفزة بالإنزيم. يتكون السيتوبلازم من طبقتين: الطبقة الداخلية ، تسمى الإندوبلازم ، والطرف الخارجي ، 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.

نواةهو 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.

انتشار -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 أكبر. 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 عملية الإخراج الخلوي ، يتم نقل الحويصلات التي تحتوي على محتويات إلى غشاء الخلية وتندمج معه ، 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 على أعماق مختلفة في المنطقة الكارهة للماء. تخترق بعض البروتينات الغشاء من خلاله ومن خلاله ، 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 بعضها البعض بواسطة الخلايا والأنسجة بين الخلايا. جزيئات الكوليسترول قريبة 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. سلبييتم 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. Na + / K + - ATPase ، Ca 2+ - ATPase ، H + - ATPase ، H + / K + - ATPase ، Mg 2+ - ATPase ، والتي تضمن حركة أيونات Na + ، K + ، Ca 2+ ، على التوالي ، مدروسة جيدًا. ، H + ، Mg 2+ معزولة أو مترافقة (Na + و K + ؛ H + و K +). لم يتم توضيح الآلية الجزيئية للنقل النشط بشكل كامل.

غشاء الخليةيُطلق عليه أيضًا غشاء البلازما (أو السيتوبلازم) وغشاء البلازما. لا تفصل هذه البنية المحتويات الداخلية للخلية عن البيئة الخارجية فحسب ، بل تدخل أيضًا في تكوين معظم عضيات الخلية والنواة ، مما يؤدي بدوره إلى فصلها عن الهيالوبلازم (العصارة الخلوية) - الجزء السائل اللزج من السيتوبلازم. دعونا نتفق على الاتصال تذكر الذكرياتواحد يفصل محتويات الخلية عن البيئة الخارجية. تشير المصطلحات المتبقية إلى جميع الأغشية.

أساس بنية غشاء الخلية (البيولوجي) هو طبقة مزدوجة من الدهون (الدهون). يرتبط تكوين هذه الطبقة بخصائص جزيئاتها. لا تذوب الدهون في الماء بل تتكثف فيه بطريقتها الخاصة. جزء واحد من جزيء دهن واحد هو رأس قطبي (ينجذب بواسطة الماء ، أي محبة للماء) ، والآخر زوج من ذيول طويلة غير قطبية (هذا الجزء من الجزيء يطرده الماء ، أي كاره للماء) . هذا التركيب من الجزيئات يجعلها "تخفي" ذيولها عن الماء وتحول رؤوسها القطبية نحو الماء.

نتيجة لذلك ، يتم تكوين طبقة ثنائية للدهون ، تكون فيها ذيول غير قطبية بالداخل (تواجه بعضها البعض) ، وتكون الرؤوس القطبية متجهة للخارج (باتجاه البيئة الخارجية والسيتوبلازم). سطح هذا الغشاء محب للماء ، لكن بداخله كاره للماء.

في أغشية الخلايا ، تسود الفسفوليبيدات بين الدهون (وهي دهون معقدة). تحتوي رؤوسهم على بقايا حمض الفوسفوريك. بالإضافة إلى الفسفوليبيدات ، هناك جليكوليبيدات (دهون + كربوهيدرات) وكوليسترول (ينتمي إلى الستيرولات). هذا الأخير يعطي الغشاء صلابة ، حيث يقع في سمكه بين ذيول الدهون المتبقية (الكوليسترول كاره للماء تمامًا).

بسبب التفاعل الكهروستاتيكي ، ترتبط جزيئات بروتينية معينة برؤوس الدهون المشحونة ، والتي تصبح بروتينات غشاء سطحي. تتفاعل بروتينات أخرى مع ذيول غير قطبية ، وتغرق جزئيًا في الطبقة الثنائية ، أو تخترقها من خلالها ومن خلالها.

وهكذا ، يتكون غشاء الخلية من طبقة ثنائية من الدهون ، السطح (المحيطي) ، المغمور (شبه متكامل) ، والبروتينات المخترقة (المتكاملة). بالإضافة إلى ذلك ، ترتبط بعض البروتينات والدهون الموجودة على السطح الخارجي للغشاء بسلاسل الكربوهيدرات.

هو - هي نموذج فسيفساء سائل لهيكل الغشاءتم طرحه في السبعينيات من القرن العشرين. قبل ذلك ، تم افتراض نموذج شطري للهيكل ، وفقًا لذلك ، توجد طبقة ثنائية الدهون في الداخل ، ويتم تغطية الغشاء من الداخل والخارج بطبقات متصلة من البروتينات السطحية. ومع ذلك ، فإن تراكم البيانات التجريبية دحض هذه الفرضية.

يبلغ سمك الأغشية في الخلايا المختلفة حوالي 8 نانومتر. تختلف الأغشية (حتى الجوانب المختلفة لواحد منها) عن بعضها البعض في النسبة المئوية للأنواع المختلفة من الدهون والبروتينات والنشاط الأنزيمي ، إلخ. بعض الأغشية أكثر سيولة وأكثر نفاذية ، والبعض الآخر أكثر كثافة.

تندمج الكسور في غشاء الخلية بسهولة بسبب الخصائص الفيزيائية والكيميائية للطبقة الدهنية الثنائية. في مستوى الغشاء ، تتحرك الدهون والبروتينات (ما لم يتم إصلاحها بواسطة الهيكل الخلوي).

وظائف غشاء الخلية

تؤدي معظم البروتينات المغمورة في غشاء الخلية وظيفة إنزيمية (وهي إنزيمات). في كثير من الأحيان (خاصة في أغشية عضيات الخلية) يتم ترتيب الإنزيمات في تسلسل معين بحيث تنتقل نواتج التفاعل المحفزة بواسطة إنزيم إلى الثاني ، ثم الإنزيم الثالث ، وما إلى ذلك. يتم تشكيل ناقل يعمل على استقرار البروتينات السطحية ، لأنها لا تفعل ذلك. تسمح للإنزيمات بالسباحة على طول طبقة ثنائية الدهون.

يؤدي غشاء الخلية وظيفة تحديد (حاجز) من البيئة وفي نفس الوقت وظيفة نقل. يمكن القول أن هذا هو أهم غرضها. يحافظ الغشاء السيتوبلازمي ، الذي يتمتع بالقوة والنفاذية الانتقائية ، على ثبات التركيب الداخلي للخلية (توازنها وسلامتها).

في هذه الحالة ، يحدث نقل المواد بطرق مختلفة. يتضمن النقل على طول تدرج التركيز حركة المواد من منطقة ذات تركيز أعلى إلى منطقة بها منطقة أقل (انتشار). لذلك ، على سبيل المثال ، تنتشر الغازات (CO 2 ، O 2).

هناك أيضًا انتقال ضد تدرج التركيز ، ولكن مع إنفاق الطاقة.

النقل سلبي وخفيف الوزن (عندما تساعده بعض شركات النقل). الانتشار السلبي عبر غشاء الخلية ممكن للمواد التي تذوب في الدهون.

هناك بروتينات خاصة تجعل الأغشية منفذة للسكريات والمواد الأخرى القابلة للذوبان في الماء. ترتبط هذه الناقلات بالجزيئات المنقولة وتسحبها عبر الغشاء. هذه هي الطريقة التي يتم بها نقل الجلوكوز إلى خلايا الدم الحمراء.

يمكن أن تشكل البروتينات الممتدة ، عند دمجها ، مسامًا لحركة مواد معينة عبر الغشاء. هذه الحاملات لا تتحرك ، لكنها تشكل قناة في الغشاء وتعمل بشكل مشابه للإنزيمات ، وتربط مادة معينة. يتم إجراء النقل بسبب تغيير في شكل البروتين ، بسبب القنوات التي تتشكل في الغشاء. مثال على ذلك مضخة الصوديوم والبوتاسيوم.

تتحقق أيضًا وظيفة نقل غشاء الخلية حقيقية النواة من خلال الالتقام الخلوي (وإخراج الخلايا).بفضل هذه الآليات ، تدخل الجزيئات الكبيرة من البوليمرات الحيوية ، وحتى الخلايا الكاملة ، الخلية (وتخرج منها). لا يُعد فرط الخلايا الداخلية والإفرازات من سمات جميع الخلايا حقيقية النواة (لا تحتوي بدائيات النوى عليها على الإطلاق). لذلك لوحظ الالتقام الخلوي في البروتوزوا واللافقاريات السفلية ؛ في الثدييات ، تمتص الكريات البيض والضامة المواد والبكتيريا الضارة ، أي يؤدي الالتقام الخلوي وظيفة وقائية للجسم.

ينقسم الإلتقام إلى البلعمة(يغلف السيتوبلازم الجزيئات الكبيرة) و كثرة الكريات(التقاط قطرات سائلة مع مواد مذابة فيها). آلية هذه العمليات هي نفسها تقريبًا. المواد الممتصة على سطح الخلية محاطة بغشاء. تتشكل الحويصلة (البلعمية أو الصنوبرية) ، والتي تنتقل بعد ذلك إلى الخلية.

خروج الخلايا هو إزالة المواد من الخلية بواسطة الغشاء السيتوبلازمي (الهرمونات ، السكريات ، البروتينات ، الدهون ، إلخ). يتم وضع هذه المواد في حويصلات غشاء تناسب غشاء الخلية. يتم دمج كلا الأغشية وتكون المحتويات خارج الخلية.

يؤدي الغشاء السيتوبلازمي وظيفة المستقبل.للقيام بذلك ، توجد على جانبها الخارجي هياكل يمكنها التعرف على التحفيز الكيميائي أو الفيزيائي. ترتبط بعض البروتينات التي تخترق غشاء البلازما خارجيًا بسلاسل عديد السكاريد (تشكل البروتينات السكرية). هذه مستقبلات جزيئية غريبة تلتقط الهرمونات. عندما يرتبط هرمون معين بمستقبلاته ، فإنه يغير هيكله. وهذا بدوره يؤدي إلى تشغيل آلية الاستجابة الخلوية. في الوقت نفسه ، يمكن فتح القنوات ، ويمكن أن تبدأ بعض المواد في دخول الخلية أو إزالتها منها.

تمت دراسة وظيفة المستقبل لأغشية الخلايا بشكل جيد بناءً على عمل هرمون الأنسولين. عندما يرتبط الأنسولين بمستقبلات البروتين السكري ، يتم تنشيط الجزء التحفيزي داخل الخلايا من هذا البروتين (إنزيم adenylate cyclase). يصنع الإنزيم AMP الدوري من ATP. بالفعل ينشط أو يثبط مختلف إنزيمات التمثيل الغذائي الخلوي.

تتضمن وظيفة المستقبل للغشاء السيتوبلازمي أيضًا التعرف على الخلايا المجاورة من نفس النوع. ترتبط هذه الخلايا ببعضها البعض عن طريق جهات اتصال مختلفة بين الخلايا.

في الأنسجة ، بمساعدة جهات الاتصال بين الخلايا ، يمكن للخلايا تبادل المعلومات مع بعضها البعض باستخدام مواد منخفضة الوزن الجزيئي مركبة خصيصًا. أحد الأمثلة على هذا التفاعل هو تثبيط الاتصال ، عندما تتوقف الخلايا عن النمو بعد تلقي معلومات تفيد بأن المساحة الحرة مشغولة.

الاتصالات بين الخلايا بسيطة (أغشية الخلايا المختلفة متاخمة لبعضها البعض) ، قفل (غشاء خلية واحدة إلى أخرى) ، ديسموسومات (عندما تكون الأغشية متصلة بواسطة حزم من الألياف المستعرضة تخترق السيتوبلازم). بالإضافة إلى ذلك ، هناك مجموعة متنوعة من الاتصالات بين الخلايا بسبب الوسطاء (الوسطاء) - المشابك. في نفوسهم ، يتم إرسال الإشارة ليس فقط كيميائيًا ، ولكن أيضًا كهربائيًا. المشابك العصبية تنقل الإشارات بين الخلايا العصبية ، وكذلك من العصب إلى العضلات.