هيكل غشاء الخلية. وظائف وأهمية وهيكل غشاء البلازما

غشاء الخلية- هذا هو غشاء الخلية الذي يؤدي الوظائف التالية: فصل محتويات الخلية عن البيئة الخارجية، النقل الانتقائي للمواد (التبادل مع البيئة الخارجية للخلية)، موقع بعض التفاعلات الكيميائية الحيوية، اتحاد الخلايا في الأنسجة والاستقبال.

تنقسم أغشية الخلايا إلى بلازما (داخل الخلايا) وخارجية. الخاصية الرئيسية لأي غشاء هي شبه النفاذية، أي القدرة على تمرير مواد معينة فقط. وهذا يسمح بالتبادل الانتقائي بين الخلية والبيئة الخارجية أو التبادل بين حجرات الخلية.

أغشية البلازما هي هياكل البروتين الدهني. تشكل الدهون تلقائيًا طبقة ثنائية (طبقة مزدوجة)، وبروتينات الغشاء "تطفو" فيها. تحتوي الأغشية على عدة آلاف من البروتينات المختلفة: الهيكلية، والناقلات، والإنزيمات، وما إلى ذلك. توجد بين جزيئات البروتين مسام تمر عبرها المواد المحبة للماء (طبقة ثنائية الدهون تمنع اختراقها المباشر داخل الخلية). ترتبط مجموعات الجليكوزيل (السكريات الأحادية والسكريات) ببعض الجزيئات الموجودة على سطح الغشاء، والتي تشارك في عملية التعرف على الخلايا أثناء تكوين الأنسجة.

وتختلف سماكة الأغشية، وعادةً ما تتراوح بين 5 إلى 10 نانومتر. يتم تحديد السماكة حسب حجم جزيء الدهون الأمفيفيلي وهو 5.3 نانومتر. ترجع الزيادة الإضافية في سمك الغشاء إلى حجم مجمعات بروتين الغشاء. اعتمادا على الظروف الخارجية (الكوليسترول هو المنظم)، يمكن أن يتغير هيكل الطبقة الثنائية بحيث يصبح أكثر كثافة أو سيولة - تعتمد سرعة حركة المواد على طول الأغشية على ذلك.

تشمل أغشية الخلايا: غشاء البلازما، الكاريوليما، أغشية الشبكة الإندوبلازمية، جهاز جولجي، الجسيمات الحالة، البيروكسيسومات، الميتوكوندريا، الادراج، الخ.

الدهون غير قابلة للذوبان في الماء (كارهة للماء)، ولكنها قابلة للذوبان في المذيبات العضوية والدهون (أحبة الدهون). تكوين الدهون في الأغشية المختلفة ليس هو نفسه. على سبيل المثال، يحتوي غشاء البلازما على الكثير من الكوليسترول. الدهون الأكثر شيوعًا في الغشاء هي الدهون الفوسفاتية (الجليسيروفوسفاتيدات)، والسفينغوميلين (الشحميات السفينجولية)، والشحميات السكرية والكوليسترول.

تتكون الفسفوليبيدات والسفينغوميلينات والجليكوليبيدات من جزأين مختلفين وظيفيًا: جزء غير قطبي كاره للماء ولا يحمل أي شحنات - "ذيول" تتكون من أحماض دهنية، وجزء محب للماء يحتوي على "رؤوس" قطبية مشحونة - مجموعات كحول (على سبيل المثال، الجلسرين).

يتكون الجزء الكاره للماء من الجزيء عادةً من حمضين دهنيين. أحد الأحماض مشبع، والثاني غير مشبع. يحدد هذا قدرة الدهون على تكوين هياكل غشاء ثنائية الطبقة (بيليبيد) تلقائيًا. تؤدي الدهون الغشائية الوظائف التالية: الحاجز، والنقل، والبيئة الدقيقة للبروتين، والمقاومة الكهربائية للغشاء.

تختلف الأغشية عن بعضها البعض في مجموعة جزيئات البروتين الخاصة بها. تتكون العديد من البروتينات الغشائية من مناطق غنية بالأحماض الأمينية القطبية (الحاملة للشحنة) ومناطق بها أحماض أمينية غير قطبية (الجليسين، ألانين، الفالين، الليوسين). توجد هذه البروتينات في الطبقات الدهنية من الأغشية بحيث تكون أقسامها غير القطبية مغمورة في الجزء "الدهني" من الغشاء، حيث توجد أقسام الدهون الكارهة للماء. يتفاعل الجزء القطبي (المحب للماء) من هذه البروتينات مع الرؤوس الدهنية ويواجه الطور المائي.

الأغشية البيولوجية لها خصائص مشتركة:

الأغشية عبارة عن أنظمة مغلقة لا تسمح باختلاط محتويات الخلية وأجزائها. يمكن أن يؤدي انتهاك سلامة الغشاء إلى موت الخلايا.

التنقل السطحي (المستوي والجانبي). في الأغشية هناك حركة مستمرة للمواد عبر السطح؛

عدم تناسق الغشاء. هيكل الطبقات الخارجية والسطحية غير متجانس كيميائيًا وهيكليًا ووظيفيًا.

غشاء الخلية (غشاء البلازما) هو غشاء رقيق شبه منفذ يحيط بالخلايا.

وظيفة ودور غشاء الخلية

وتتمثل وظيفتها في حماية سلامة الأجزاء الداخلية من خلال السماح لبعض المواد الأساسية بالدخول إلى الخلية ومنع المواد الأخرى من الدخول.

كما أنه بمثابة الأساس للارتباط ببعض الكائنات الحية وغيرها. وبالتالي، فإن غشاء البلازما يوفر أيضًا شكل الخلية. وظيفة أخرى للغشاء هي تنظيم نمو الخلايا من خلال التوازن و.

في الالتقام الخلوي، تتم إزالة الدهون والبروتينات من غشاء الخلية أثناء امتصاص المواد. أثناء عملية الاستئصال الخلوي، تندمج الحويصلات التي تحتوي على الدهون والبروتينات مع غشاء الخلية، مما يؤدي إلى زيادة حجم الخلية. والخلايا الفطرية لها أغشية بلازمية. الداخلية، على سبيل المثال، محاطة أيضًا بأغشية واقية.

هيكل غشاء الخلية

يتكون غشاء البلازما بشكل رئيسي من خليط من البروتينات والدهون. اعتمادًا على موقع الغشاء ودوره في الجسم، يمكن أن تشكل الدهون ما بين 20 إلى 80 بالمائة من الغشاء، والباقي عبارة عن بروتينات. بينما تساعد الدهون على إعطاء الغشاء مرونة، تتحكم البروتينات في كيمياء الخلية وتحافظ عليها وتساعد في نقل الجزيئات عبر الغشاء.

الدهون الغشائية

الفوسفوليبيدات هي المكون الرئيسي لأغشية البلازما. إنها تشكل طبقة دهنية ثنائية حيث تنتظم مناطق الرأس المحبة للماء (المنجذبة للماء) تلقائيًا لمواجهة العصارة الخلوية المائية والسائل خارج الخلية، بينما تواجه مناطق الذيل الكارهة للماء (الطاردة للماء) بعيدًا عن العصارة الخلوية والسائل خارج الخلية. الطبقة الدهنية الثنائية نصف منفذة، مما يسمح فقط لبعض الجزيئات بالانتشار عبر الغشاء.

الكوليسترول هو مكون دهني آخر في أغشية الخلايا الحيوانية. يتم تفريق جزيئات الكوليسترول بشكل انتقائي بين الدهون الفوسفاتية الغشائية. يساعد هذا في الحفاظ على صلابة أغشية الخلايا عن طريق منع الدهون الفوسفاتية من أن تصبح كثيفة للغاية. الكوليسترول غائب في أغشية الخلايا النباتية.

توجد الجليكوليبيدات على السطح الخارجي لأغشية الخلايا وترتبط بها عن طريق سلسلة من الكربوهيدرات. أنها تساعد الخلية على التعرف على الخلايا الأخرى في الجسم.

بروتينات الغشاء

يحتوي غشاء الخلية على نوعين من البروتينات المرتبطة. بروتينات الغشاء المحيطي خارجية وترتبط بها من خلال التفاعل مع البروتينات الأخرى. يتم إدخال بروتينات الغشاء المتكاملة إلى الغشاء ويمر معظمها. توجد أجزاء من بروتينات الغشاء هذه على جانبيها.

بروتينات غشاء البلازما لها عدد من الوظائف المختلفة. توفر البروتينات الهيكلية الدعم والشكل للخلايا. تساعد بروتينات المستقبلات الغشائية الخلايا على التواصل مع بيئتها الخارجية باستخدام الهرمونات والناقلات العصبية وجزيئات الإشارة الأخرى. تقوم بروتينات النقل، مثل البروتينات الكروية، بنقل الجزيئات عبر أغشية الخلايا عن طريق الانتشار الميسر. تحتوي البروتينات السكرية على سلسلة كربوهيدرات مرتبطة بها. وهي مدمجة في غشاء الخلية، مما يساعد في تبادل ونقل الجزيئات.

الأغشية العضوية

بعض العضيات الخلوية محاطة أيضًا بأغشية واقية. جوهر،

وصف قصير:

سازونوف ف. 1_1 هيكل غشاء الخلية [مورد إلكتروني] // عالم الحركة، 2009-2018: [موقع الكتروني]. تاريخ التحديث: 02/06/2018..__.201_). _وصف هيكل وعمل غشاء الخلية (مرادفات: بلازما، بلازما، غشاء حيوي، غشاء الخلية، غشاء الخلية الخارجي، غشاء الخلية، الغشاء السيتوبلازمي). هذه المعلومات الأولية ضرورية لعلم الخلايا ولفهم عمليات النشاط العصبي: الإثارة العصبية، والتثبيط، وعمل المشابك العصبية والمستقبلات الحسية.

غشاء الخلية (البلازما) أليما أو البلازما ياليما)

تعريف المفهوم

غشاء الخلية (مرادفات: Plaslemma، Plaslemma، الغشاء السيتوبلازمي، الغشاء الحيوي) هو غشاء ثلاثي البروتين الدهني (أي "البروتين الدهني") الذي يفصل الخلية عن البيئة وينفذ تبادلًا واتصالًا متحكمًا بين الخلية وبيئتها.

الشيء الرئيسي في هذا التعريف ليس أن الغشاء يفصل الخلية عن البيئة، بل هو على وجه التحديد يربط الخلية مع البيئة الغشاء هو نشيط بنية الخلية، فهي تعمل باستمرار.

الغشاء البيولوجي عبارة عن طبقة رقيقة ثنائية الجزيئات من الدهون الفوسفاتية المغطاة بالبروتينات والسكريات. هذا الهيكل الخلوي يكمن وراء الحاجز والخصائص الميكانيكية والمصفوفة للكائن الحي (Antonov V.F.، 1996).

تمثيل مجازي للغشاء

بالنسبة لي، يبدو غشاء الخلية وكأنه سياج شبكي به العديد من الأبواب، والذي يحيط بمنطقة معينة. يمكن لأي كائن حي صغير أن يتحرك بحرية ذهابًا وإيابًا عبر هذا السياج. لكن الزوار الأكبر حجمًا لا يمكنهم الدخول إلا من خلال الأبواب، وحتى في هذه الحالة لا يمكنهم الدخول من جميع الأبواب. لدى الزوار المختلفين مفاتيح لأبوابهم فقط، ولا يمكنهم المرور من أبواب الآخرين. لذلك، من خلال هذا السياج هناك تدفقات مستمرة للزوار ذهابًا وإيابًا، لأن الوظيفة الرئيسية للسياج الغشائي ذات شقين: فصل المنطقة عن المساحة المحيطة وفي نفس الوقت توصيلها بالمساحة المحيطة. ولهذا السبب هناك العديد من الثقوب والأبواب في السياج - !

خصائص الغشاء

1. النفاذية.

2. شبه النفاذية (النفاذية الجزئية).

3. النفاذية الانتقائية (مرادف: انتقائية).

4. النفاذية النشطة (مرادف: النقل النشط).

5. نفاذية تسيطر عليها.

كما ترون، الخاصية الرئيسية للغشاء هي نفاذيته لمختلف المواد.

6. البلعمة واحتساء الخلايا.

7. الرقابة.

8. وجود جهود كهربائية وكيميائية، أو بالأحرى فرق الجهد بين الجانبين الداخلي والخارجي للغشاء. مجازيا يمكننا أن نقول ذلك "يحول الغشاء الخلية إلى "بطارية كهربائية" عن طريق التحكم في التدفقات الأيونية". تفاصيل: .

9. التغيرات في الإمكانات الكهربائية والكيميائية.

10. التهيج. يمكن للمستقبلات الجزيئية الخاصة الموجودة على الغشاء أن تتصل بمواد الإشارة (التحكم)، ونتيجة لذلك يمكن أن تتغير حالة الغشاء والخلية بأكملها. تؤدي المستقبلات الجزيئية إلى تفاعلات كيميائية حيوية استجابة لاتصال الروابط (المواد الضابطة) بها. ومن المهم أن نلاحظ أن مادة الإشارة تعمل على المستقبل من الخارج، وتستمر التغييرات داخل الخلية. وتبين أن الغشاء ينقل المعلومات من البيئة إلى البيئة الداخلية للخلية.

11. النشاط الأنزيمي التحفيزي. يمكن أن تكون الإنزيمات مدمجة في الغشاء أو مرتبطة بسطحه (سواء داخل الخلية أو خارجها)، وهناك تقوم بأنشطتها الأنزيمية.

12. تغيير شكل السطح ومساحته. وهذا يسمح للغشاء بتكوين نتوءات للخارج، أو على العكس من ذلك، غزوات داخل الخلية.

13. القدرة على تكوين اتصالات مع أغشية الخلايا الأخرى.

14. الالتصاق - القدرة على الالتصاق بالأسطح الصلبة.

قائمة مختصرة لخصائص الغشاء

• نفاذية.
• الالتقام الخلوي، خروج الخلايا، نقل الخلايا.
• الإمكانات.
• التهيج.
• نشاط الانزيم.
• جهات الاتصال.
• التصاق.

وظائف الغشاء

1. العزل غير الكامل للمحتويات الداخلية عن البيئة الخارجية.

2. الشيء الرئيسي في عمل غشاء الخلية هو تبادل متنوع مواد بين الخلية والبيئة بين الخلايا. ويرجع ذلك إلى خاصية الغشاء للنفاذية. بالإضافة إلى ذلك، ينظم الغشاء هذا التبادل من خلال تنظيم نفاذيته.

3. وظيفة أخرى مهمة للغشاء هي خلق فرق في الإمكانات الكيميائية والكهربائية بين جوانبها الداخلية والخارجية. ونتيجة لذلك، فإن داخل الخلية لديه إمكانات كهربائية سلبية - .

4. ينفذ الغشاء أيضًا تبادل المعلومات بين الخلية وبيئتها. يمكن للمستقبلات الجزيئية الخاصة الموجودة على الغشاء أن ترتبط بالمواد الخاضعة للتحكم (الهرمونات، والوسطاء، والمعدلات) وتؤدي إلى تفاعلات كيميائية حيوية في الخلية، مما يؤدي إلى تغييرات مختلفة في عمل الخلية أو في بنيتها.

فيديو:هيكل غشاء الخلية

محاضرة فيديو:تفاصيل حول هيكل الغشاء والنقل

هيكل الغشاء

غشاء الخلية لديه عالمي ثلاث طبقات بناء. طبقة الدهون الوسطى فيها متواصلة، وتغطيها طبقات البروتين العلوية والسفلية على شكل فسيفساء من مناطق البروتين المنفصلة. الطبقة الدهنية هي الأساس الذي يضمن عزل الخلية عن البيئة، عزلها عن البيئة. في حد ذاته، فإنه يسمح بمرور المواد القابلة للذوبان في الماء بشكل سيء للغاية، ولكنه يسمح بسهولة بمرور المواد القابلة للذوبان في الدهون. لذلك، يجب ضمان نفاذية الغشاء للمواد القابلة للذوبان في الماء (على سبيل المثال، الأيونات) من خلال هياكل البروتين الخاصة - و.

فيما يلي صور مجهرية لأغشية الخلايا الحقيقية للخلايا المتلامسة التي تم الحصول عليها باستخدام المجهر الإلكتروني، بالإضافة إلى رسم تخطيطي يوضح البنية ثلاثية الطبقات للغشاء والطبيعة الفسيفسائية لطبقات البروتين الخاصة به. لتكبير الصورة، اضغط عليها.

صورة منفصلة للطبقة الدهنية الداخلية من غشاء الخلية، تتخللها بروتينات مدمجة متكاملة. تمت إزالة طبقات البروتين العلوية والسفلية حتى لا تتداخل مع عرض طبقة الدهون الثنائية

الشكل أعلاه: تمثيل تخطيطي جزئي لغشاء الخلية (غشاء الخلية)، مذكور في ويكيبيديا.

يرجى ملاحظة أنه تمت إزالة طبقات البروتين الخارجية والداخلية من الغشاء هنا حتى نتمكن من رؤية طبقة ثنائية الدهون الدهنية المركزية بشكل أفضل. في غشاء الخلية الحقيقي، تطفو "جزر" بروتينية كبيرة فوق وتحت الطبقة الدهنية (كرات صغيرة في الشكل)، ويتبين أن الغشاء أكثر سمكًا، ومكون من ثلاث طبقات: بروتين دهون بروتين . لذا فهي في الواقع مثل شطيرة مكونة من قطعتين من البروتين "خبز" مع طبقة دهنية من "الزبدة" في المنتصف، أي. لديه هيكل من ثلاث طبقات، وليس من طبقتين.

في هذه الصورة، تتوافق الكرات الصغيرة الزرقاء والبيضاء مع "رؤوس" الدهون المحبة للماء (القابلة للبلل)، وتتوافق "الخيوط" المرتبطة بها مع "الذيول" الكارهة للماء (غير القابلة للبلل). من بين البروتينات، تظهر فقط بروتينات الغشاء المتكاملة من طرف إلى طرف (الكريات الحمراء والحلزونات الصفراء). النقاط البيضاوية الصفراء الموجودة داخل الغشاء هي جزيئات كوليسترول، والسلاسل الخرزية ذات اللون الأصفر والأخضر الموجودة على السطح الخارجي للغشاء هي سلاسل من السكريات قليلة التعدد التي تشكل الكأس السكري. الكأس السكري هو نوع من الكربوهيدرات ("السكر") "زغب" على الغشاء، يتكون من جزيئات طويلة من البروتين الكربوهيدراتي تخرج منه.

العيش عبارة عن "كيس دهني بروتيني" صغير مملوء بمحتويات هلامية شبه سائلة تتخللها أفلام وأنابيب.

تتكون جدران هذا الكيس من غشاء دهني مزدوج (دهني)، مغطى من الداخل والخارج بالبروتينات - غشاء الخلية. ولذلك يقولون أن الغشاء لديه هيكل ثلاثي الطبقات : البروتينات-الدهون-البروتينات. يوجد داخل الخلية أيضًا العديد من الأغشية الدهنية المتشابهة التي تقسم مساحتها الداخلية إلى حجرات. تحيط نفس الأغشية بالعضيات الخلوية: النواة، الميتوكوندريا، البلاستيدات الخضراء. لذا فإن الغشاء عبارة عن بنية جزيئية عالمية مشتركة بين جميع الخلايا وجميع الكائنات الحية.

على اليسار لم يعد نموذجًا حقيقيًا، بل نموذجًا صناعيًا لقطعة من غشاء بيولوجي: هذه لقطة لحظية لطبقة ثنائية الدهون الفوسفورية (أي طبقة مزدوجة) في عملية محاكاة ديناميكياتها الجزيئية. تظهر خلية الحساب الخاصة بالنموذج - 96 جزيء PC ( Fأوسفاتيديل X olina) و2304 جزيء ماء، بإجمالي 20544 ذرة.

يوجد على اليمين نموذج مرئي لجزيء واحد من نفس المادة الدهنية التي يتم تجميع الطبقة الدهنية الغشائية منها. في الأعلى يوجد رأس محب للماء (محب للماء)، وفي الأسفل يوجد ذيلان كارهان للماء (خائفان من الماء). هذا الدهن له اسم بسيط: 1-steroyl-2-docosahexaenoyl-Sn-glycero-3-phosphatidylcholine (18:0/22:6(n-3)cis PC)، لكنك لا تحتاج إلى تذكره إلا إذا كنت أنت تخطط لإغماء معلمك بعمق معرفتك.

ويمكن إعطاء تعريف علمي أكثر دقة للخلية:

هو نظام منظم ومنظم وغير متجانس من البوليمرات الحيوية التي يحدها غشاء نشط، ويشارك في مجموعة واحدة من عمليات التمثيل الغذائي والطاقة والمعلومات، ويحافظ أيضًا على النظام بأكمله ويعيد إنتاجه.

داخل الخلية أيضًا تتخلل الأغشية، وبين الأغشية لا يوجد ماء، بل هلام لزج/سول ذو كثافة متغيرة. ولذلك، فإن الجزيئات المتفاعلة في الخلية لا تطفو بحرية، كما هو الحال في أنبوب اختبار بمحلول مائي، ولكنها في الغالب تجلس (ثابتة) على الهياكل البوليمرية للهيكل الخلوي أو الأغشية داخل الخلايا. ومن ثم فإن التفاعلات الكيميائية تحدث داخل الخلية كما لو أنها تحدث في مادة صلبة وليس في سائل. كما أن الغشاء الخارجي المحيط بالخلية مبطن أيضًا بالإنزيمات والمستقبلات الجزيئية، مما يجعله جزءًا نشطًا جدًا من الخلية.

غشاء الخلية (plasmalemma، plasmolemma) هو غشاء نشط يفصل الخلية عن البيئة ويربطها بالبيئة. © سازونوف ف.ف.، 2016.

ويترتب على هذا التعريف للغشاء أنه لا يحد الخلية فحسب، بل أيضًا العمل بنشاطوربطه ببيئته.

تعتبر الدهون التي تتكون منها الأغشية خاصة، لذلك لا تسمى جزيئاتها عادة بالدهون فحسب، بل أيضًا "الدهون"، "الفوسفوليبيدات"، "الشحميات السفينجولية". فيلم الغشاء مزدوج، أي أنه يتكون من فيلمين ملتصقين ببعضهما البعض. لذلك، يكتبون في الكتب المدرسية أن أساس غشاء الخلية يتكون من طبقتين دهنيتين (أو " طبقة ثنائية"، أي طبقة مزدوجة). بالنسبة لكل طبقة دهنية فردية، يمكن ترطيب جانب واحد بالماء، ولكن لا يمكن ترطيب الجانب الآخر. لذلك، تلتصق هذه الأفلام ببعضها البعض بدقة بجوانبها غير القابلة للبلل.

غشاء البكتيريا

يتكون جدار الخلية بدائية النواة للبكتيريا سالبة الجرام من عدة طبقات، كما هو موضح في الشكل أدناه.
طبقات قشرة البكتيريا سالبة الجرام:
1. الغشاء السيتوبلازمي الداخلي ثلاثي الطبقات، وهو على اتصال مع السيتوبلازم.
2. جدار الخلية، والذي يتكون من مورين.
3. الغشاء السيتوبلازمي الخارجي المكون من ثلاث طبقات، والذي يحتوي على نفس نظام الدهون مع المجمعات البروتينية مثل الغشاء الداخلي.
إن تواصل الخلايا البكتيرية سالبة الجرام مع العالم الخارجي من خلال مثل هذا الهيكل المعقد المكون من ثلاث مراحل لا يمنحها ميزة البقاء في ظروف قاسية مقارنة بالبكتيريا إيجابية الجرام التي لها غشاء أقل قوة. كما أنها لا تتحمل درجات الحرارة المرتفعة وزيادة الحموضة وتغيرات الضغط.

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

محاضرة فيديو:الغشاء كحدود للخلية. أ. إلياسكين

أهمية القنوات الأيونية الغشائية

من السهل أن نفهم أن المواد القابلة للذوبان في الدهون فقط هي التي يمكنها اختراق الخلية من خلال الغشاء الدهني الغشائي. هذه هي الدهون والكحول والغازات.على سبيل المثال، في خلايا الدم الحمراء، يمر الأكسجين وثاني أكسيد الكربون بسهولة إلى الداخل والخارج مباشرة عبر الغشاء. لكن الماء والمواد القابلة للذوبان في الماء (مثل الأيونات) لا يمكنها ببساطة المرور عبر الغشاء إلى أي خلية. هذا يعني أنها تتطلب ثقوبًا خاصة. ولكن إذا قمت فقط بعمل ثقب في الطبقة الدهنية، فسوف تنغلق على الفور. ما يجب القيام به؟ تم العثور على حل في الطبيعة: من الضروري إنشاء هياكل خاصة لنقل البروتين وتمديدها عبر الغشاء. هذه هي بالضبط الطريقة التي تتشكل بها القنوات لمرور المواد غير القابلة للذوبان في الدهون - القنوات الأيونية لغشاء الخلية.

لذلك، لإعطاء غشاءها خصائص إضافية لنفاذية الجزيئات القطبية (الأيونات والماء)، تقوم الخلية بتصنيع بروتينات خاصة في السيتوبلازم، والتي يتم دمجها بعد ذلك في الغشاء. أنها تأتي في نوعين: نقل البروتينات (على سبيل المثال، نقل ATPases) و البروتينات المكونة للقناة (بناة القناة). تندمج هذه البروتينات في الطبقة الدهنية المزدوجة للغشاء وتشكل هياكل نقل على شكل ناقلات أو على شكل قنوات أيونية. يمكن الآن للمواد المختلفة القابلة للذوبان في الماء والتي لا يمكنها المرور عبر الغشاء الدهني أن تمر عبر هياكل النقل هذه.

بشكل عام، تسمى أيضًا البروتينات الموجودة في الغشاء أساسيعلى وجه التحديد لأنها تبدو وكأنها متضمنة في الغشاء وتخترقه من خلاله. وهناك بروتينات أخرى، غير متكاملة، تشكل جزرًا، إذا جاز التعبير، "تطفو" على سطح الغشاء: إما على سطحه الخارجي أو على سطحه الداخلي. بعد كل شيء، يعلم الجميع أن الدهون مادة تشحيم جيدة ومن السهل أن تنزلق فوقها!

الاستنتاجات

1. بشكل عام، يتكون الغشاء من ثلاث طبقات:

1) الطبقة الخارجية من البروتين "الجزر"،

2) "البحر" الدهني ثنائي الطبقة (طبقة ثنائية الدهون) أي. فيلم الدهون المزدوجة,

3) طبقة داخلية من البروتين "الجزر".

ولكن هناك أيضًا طبقة خارجية فضفاضة - الكأس السكرية، والتي تتكون من بروتينات سكرية بارزة من الغشاء. إنها مستقبلات جزيئية ترتبط بها مواد التحكم في الإشارات.

2. يتم بناء هياكل بروتينية خاصة في الغشاء، مما يضمن نفاذية الأيونات أو المواد الأخرى. يجب ألا ننسى أنه في بعض الأماكن يتخلل بحر الدهون البروتينات المتكاملة. والبروتينات المتكاملة هي التي تشكل خاصة هياكل النقل غشاء الخلية (انظر القسم 1_2 آليات نقل الغشاء). ومن خلالها تدخل المواد إلى الخلية ويتم إخراجها أيضًا من الخلية إلى الخارج.

3. على أي جانب من الغشاء (الخارجي والداخلي)، وكذلك داخل الغشاء، قد توجد بروتينات إنزيمية تؤثر على حالة الغشاء نفسه وحياة الخلية بأكملها.

لذا فإن غشاء الخلية عبارة عن بنية نشطة ومتغيرة تعمل بنشاط لصالح الخلية بأكملها وتربطها بالعالم الخارجي، وليست مجرد "قشرة واقية". هذا هو أهم شيء تحتاج لمعرفته حول غشاء الخلية.

في الطب، غالبًا ما تُستخدم البروتينات الغشائية "كأهداف" للأدوية. وتشمل هذه الأهداف المستقبلات والقنوات الأيونية والإنزيمات وأنظمة النقل. في الآونة الأخيرة، بالإضافة إلى الغشاء، أصبحت الجينات المخفية في نواة الخلية أيضًا أهدافًا للأدوية.

فيديو:مقدمة في الفيزياء الحيوية لغشاء الخلية: بنية الغشاء 1 (فلاديميروف يو.أ.)

فيديو:تاريخ وبنية ووظائف غشاء الخلية: هيكل الغشاء 2 (فلاديميروف يو.أ.)

© 2010-2018 سازونوف ف.ف.، © 2010-2016 kineziolog.bodhy.

الوحدة الهيكلية الأساسية للكائن الحي هي الخلية، وهي جزء متمايز من السيتوبلازم محاط بغشاء الخلية. ونظرًا لأن الخلية تقوم بالعديد من الوظائف المهمة، مثل التكاثر والتغذية والحركة، فيجب أن يكون الغشاء بلاستيكيًا وكثيفًا.

تاريخ اكتشاف وأبحاث غشاء الخلية

في عام 1925، أجرى جريندل وجوردر تجربة ناجحة للتعرف على "ظلال" خلايا الدم الحمراء، أو الأغشية الفارغة. على الرغم من الأخطاء الجسيمة العديدة، اكتشف العلماء الطبقة الدهنية الثنائية. واصل عملهم دانييلي وداوسون في عام 1935 وروبرتسون في عام 1960. ونتيجة لسنوات عديدة من العمل وتراكم الحجج، أنشأ سينجر ونيكلسون في عام 1972 نموذجًا للفسيفساء السائلة لبنية الغشاء. وأكدت التجارب والدراسات الإضافية أعمال العلماء.

معنى

ما هو غشاء الخلية؟ بدأ استخدام هذه الكلمة منذ أكثر من مائة عام، وترجمتها من اللاتينية تعني "فيلم"، "جلد". هذه هي الطريقة التي يتم بها تعيين حدود الخلية، وهي حاجز طبيعي بين المحتويات الداخلية والبيئة الخارجية. يتضمن هيكل غشاء الخلية شبه نفاذية، حيث يمكن للرطوبة والمواد المغذية ومنتجات التحلل أن تمر عبره بحرية. يمكن تسمية هذه القشرة بالمكون الهيكلي الرئيسي لتنظيم الخلية.

دعونا ننظر في الوظائف الرئيسية لغشاء الخلية

1. يفصل محتويات الخلية الداخلية ومكونات البيئة الخارجية.

2. يساعد في الحفاظ على التركيب الكيميائي الثابت للخلية.

3. ينظم عملية التمثيل الغذائي السليم.

4. يوفر التواصل بين الخلايا.

5. يتعرف على الإشارات.

6. وظيفة الحماية.

"قذيفة البلازما"

غشاء الخلية الخارجي، ويسمى أيضًا غشاء البلازما، عبارة عن فيلم فائق المجهر يتراوح سمكه من خمسة إلى سبعة نانومتر. ويتكون بشكل رئيسي من مركبات البروتين والفوسفوليدات والماء. الفيلم مرن ويمتص الماء بسهولة ويستعيد سلامته بسرعة بعد التلف.

لديها هيكل عالمي. يحتل هذا الغشاء موقعًا حدوديًا، ويشارك في عملية النفاذية الانتقائية، وإزالة منتجات الاضمحلال، وتصنيعها. العلاقة مع "جيرانها" والحماية الموثوقة للمحتويات الداخلية من التلف تجعلها عنصرا هاما في مسألة مثل بنية الخلية. أحيانًا يتم تغطية غشاء الخلية للكائنات الحيوانية بطبقة رقيقة - الكأس السكرية، والتي تشمل البروتينات والسكريات. تتم حماية الخلايا النباتية الموجودة خارج الغشاء بواسطة جدار خلوي يعمل بمثابة دعم ويحافظ على شكلها. المكون الرئيسي لتركيبته هو الألياف (السليلوز) - وهو عديد السكاريد غير القابل للذوبان في الماء.

وبالتالي، فإن غشاء الخلية الخارجي لديه وظيفة الإصلاح والحماية والتفاعل مع الخلايا الأخرى.

هيكل غشاء الخلية

يتراوح سمك هذه القشرة المتحركة من ستة إلى عشرة نانومتر. يحتوي غشاء الخلية على تركيبة خاصة، أساسها طبقة ثنائية الدهون. توجد ذيول كارهة للماء، خاملة للماء، في الداخل، بينما تتجه الرؤوس المحبة للماء، التي تتفاعل مع الماء، إلى الخارج. كل دهن هو فسفوليبيد، وهو نتيجة لتفاعل مواد مثل الجلسرين والسفينجوزين. الإطار الدهني محاط بشكل وثيق بالبروتينات، والتي يتم ترتيبها في طبقة غير مستمرة. بعضها مغمور في الطبقة الدهنية، والباقي يمر عبرها. ونتيجة لذلك، يتم تشكيل المناطق نفاذية للمياه. الوظائف التي تؤديها هذه البروتينات مختلفة. بعضها إنزيمات، والباقي عبارة عن بروتينات نقل تنقل مواد مختلفة من البيئة الخارجية إلى السيتوبلازم والعودة.

يتخلل غشاء الخلية البروتينات المتكاملة ويرتبط بها بشكل وثيق، ويكون الاتصال بالبروتينات الطرفية أقل قوة. تؤدي هذه البروتينات وظيفة مهمة، وهي الحفاظ على بنية الغشاء، واستقبال وتحويل الإشارات من البيئة، ونقل المواد، وتحفيز التفاعلات التي تحدث على الأغشية.

مُجَمَّع

أساس غشاء الخلية هو طبقة ثنائية الجزيئية. بفضل استمراريتها، تتمتع الخلية بخصائص حاجزة وميكانيكية. وفي مراحل مختلفة من الحياة، يمكن أن تتعطل هذه الطبقة الثنائية. ونتيجة لذلك، تتشكل العيوب الهيكلية من خلال المسام المحبة للماء. في هذه الحالة، يمكن أن تتغير جميع وظائف هذا المكون مثل غشاء الخلية. قد يعاني القلب من تأثيرات خارجية.

ملكيات

يحتوي غشاء الخلية في الخلية على ميزات مثيرة للاهتمام. نظرًا لميولته، فإن هذا الغشاء ليس هيكلًا صلبًا، ويتحرك الجزء الأكبر من البروتينات والدهون التي يتكون منها بحرية على مستوى الغشاء.

بشكل عام، غشاء الخلية غير متماثل، لذلك يختلف تكوين طبقات البروتين والدهون. تحتوي أغشية البلازما في الخلايا الحيوانية، على جانبها الخارجي، على طبقة بروتين سكري تؤدي وظائف المستقبلات والإشارات، كما تلعب دورًا كبيرًا في عملية دمج الخلايا في الأنسجة. غشاء الخلية قطبي، أي أن الشحنة الخارجية موجبة والشحنة الداخلية سالبة. بالإضافة إلى كل ما سبق، فإن غشاء الخلية لديه رؤية انتقائية.

وهذا يعني أنه، بالإضافة إلى الماء، يُسمح فقط لمجموعة معينة من الجزيئات والأيونات من المواد الذائبة بالدخول إلى الخلية. يكون تركيز مادة مثل الصوديوم في معظم الخلايا أقل بكثير منه في البيئة الخارجية. أيونات البوتاسيوم لها نسبة مختلفة: كميتها في الخلية أعلى بكثير منها في البيئة. وفي هذا الصدد، تميل أيونات الصوديوم إلى اختراق غشاء الخلية، وتميل أيونات البوتاسيوم إلى الخروج إلى الخارج. في ظل هذه الظروف، يقوم الغشاء بتنشيط نظام خاص يلعب دور "الضخ"، حيث يقوم بتسوية تركيز المواد: يتم ضخ أيونات الصوديوم إلى سطح الخلية، ويتم ضخ أيونات البوتاسيوم إلى الداخل. وتعتبر هذه الخاصية من أهم وظائف غشاء الخلية.

يلعب ميل أيونات الصوديوم والبوتاسيوم للتحرك من السطح إلى الداخل دورًا كبيرًا في نقل السكر والأحماض الأمينية إلى داخل الخلية. في عملية إزالة أيونات الصوديوم بشكل فعال من الخلية، يخلق الغشاء الظروف الملائمة لاستقبال كميات جديدة من الجلوكوز والأحماض الأمينية في الداخل. على العكس من ذلك، في عملية نقل أيونات البوتاسيوم إلى الخلية، يتم تجديد عدد "ناقلات" منتجات الاضمحلال من داخل الخلية إلى البيئة الخارجية.

كيف تتم تغذية الخلية من خلال غشاء الخلية؟

تتناول العديد من الخلايا المواد من خلال عمليات مثل البلعمة واحتساء الخلايا. في الخيار الأول، يخلق الغشاء الخارجي المرن انخفاضًا صغيرًا ينتهي فيه الجسيم الملتقط. ثم يصبح قطر التجويف أكبر حتى يدخل الجسيم المغلق إلى السيتوبلازم في الخلية. من خلال البلعمة، يتم تغذية بعض الأوليات، مثل الأميبا، وكذلك خلايا الدم - الكريات البيض والخلايا البلعمية. وبالمثل، تمتص الخلايا السوائل التي تحتوي على العناصر الغذائية الضرورية. وتسمى هذه الظاهرة كثرة الكريات.

يرتبط الغشاء الخارجي ارتباطًا وثيقًا بالشبكة الإندوبلازمية للخلية.

تحتوي العديد من أنواع مكونات الأنسجة الرئيسية على نتوءات وطيات وزغيبات صغيرة على سطح الغشاء. الخلايا النباتية الموجودة على السطح الخارجي لهذه القشرة مغطاة بطبقة أخرى سميكة ومرئية بوضوح تحت المجهر. تساعد الألياف المصنوعة منها على توفير الدعم للأنسجة النباتية، مثل الخشب. تحتوي الخلايا الحيوانية أيضًا على عدد من الهياكل الخارجية التي تقع أعلى غشاء الخلية. إنها ذات طبيعة وقائية حصريًا، ومثال على ذلك الكيتين الموجود في الخلايا الغشائية للحشرات.

بالإضافة إلى الغشاء الخلوي، هناك غشاء داخل الخلايا. وتتمثل مهمتها في تقسيم الخلية إلى عدة حجرات مغلقة متخصصة - حجرات أو عضيات، حيث يجب الحفاظ على بيئة معينة.

وبالتالي، من المستحيل المبالغة في تقدير دور هذا المكون من الوحدة الأساسية للكائن الحي مثل غشاء الخلية. يشير الهيكل والوظائف إلى توسع كبير في إجمالي مساحة سطح الخلية وتحسين عمليات التمثيل الغذائي. يتكون هذا التركيب الجزيئي من البروتينات والدهون. بفصل الخلية عن البيئة الخارجية، يضمن الغشاء سلامتها. بمساعدتها، يتم الحفاظ على الاتصالات بين الخلايا عند مستوى قوي إلى حد ما، مما يشكل الأنسجة. وفي هذا الصدد يمكننا أن نستنتج أن غشاء الخلية يلعب أحد أهم الأدوار في الخلية. يختلف الهيكل والوظائف التي تؤديها بشكل جذري في الخلايا المختلفة، اعتمادًا على الغرض منها. ومن خلال هذه الميزات يتم تحقيق مجموعة متنوعة من الأنشطة الفسيولوجية لأغشية الخلايا ودورها في وجود الخلايا والأنسجة.

ويسمى غشاء الخلية Plaslemma أو غشاء البلازما. تتمثل الوظائف الرئيسية لغشاء الخلية في الحفاظ على سلامة الخلية والتواصل مع البيئة الخارجية.

بناء

تتكون أغشية الخلايا من هياكل البروتين الدهني (البروتين الدهني) ويبلغ سمكها 10 نانومتر. تتكون جدران الغشاء من ثلاث فئات من الدهون:

• الدهون الفوسفاتية - مركبات الفوسفور والدهون.
• جليكوليبيدات - مركبات الدهون والكربوهيدرات.
• الكوليسترول (الكوليسترول) - الكحول الدهني.

تشكل هذه المواد بنية فسيفسائية سائلة تتكون من ثلاث طبقات. تشكل الفسفوليبيدات الطبقتين الخارجيتين. لديهم رأس محب للماء يمتد منه ذيلان كارهان للماء. يتم قلب الذيول داخل الهيكل لتكوين طبقة داخلية. عندما يتم دمج الكوليسترول في ذيول الدهون الفوسفورية، يصبح الغشاء صلبًا.

أرز. 1. هيكل الغشاء.

يوجد بين الدهون الفوسفورية جليكوليبيدات تؤدي وظيفة مستقبلية ونوعين من البروتينات:

• الطرفية (خارجي، سطحي) - يقع على سطح الدهون، دون اختراق الغشاء بعمق؛
• أساسي - مدمج على مستويات مختلفة، ويمكنه اختراق الغشاء بأكمله، فقط الطبقة الدهنية الداخلية أو الخارجية؛

تختلف جميع البروتينات في بنيتها وتؤدي وظائف مختلفة. على سبيل المثال، تحتوي مركبات البروتين الكروية على بنية كارهة للماء وتؤدي وظيفة النقل.

أعلى 4 مقالاتالذين يقرؤون جنبا إلى جنب مع هذا

أرز. 2. أنواع البروتينات الغشائية.

Plasmalemma هي بنية سائلة، لأن الدهون ليست مترابطة، ولكنها مرتبة ببساطة في صفوف كثيفة. بفضل هذه الخاصية، يمكن للغشاء أن يغير تكوينه، ويكون متحركًا ومرنًا، وينقل أيضًا المواد.

المهام

ما هي الوظائف التي يؤديها غشاء الخلية؟

• حاجز - يفصل محتويات الخلية عن البيئة الخارجية؛
• ينقل - ينظم عملية التمثيل الغذائي.
• الأنزيمية - ينفذ التفاعلات الأنزيمية.
• مستقبل - يتعرف على المحفزات الخارجية.

الوظيفة الأكثر أهمية هي نقل المواد أثناء عملية التمثيل الغذائي. تدخل المواد السائلة والصلبة إلى الخلية باستمرار من البيئة الخارجية. تخرج المنتجات الأيضية. تمر جميع المواد عبر غشاء الخلية. يتم النقل بعدة طرق موضحة في الجدول.

أرز. 3. الالتقام وإخراج الخلايا.

يتم النقل النشط لجزيئات المادة (مضخة الصوديوم والبوتاسيوم) باستخدام هياكل بروتينية مدمجة في الغشاء وتتطلب طاقة على شكل ATP.

متوسط ​​تقييم: 4.7. إجمالي التقييمات المستلمة: 289.