ما هو الغشاء في علم الأحياء. ما هي الأغشية؟ الغشاء البيولوجي: وظائفه وهيكله

الغشاء البيولوجي

صورة غشاء الخلية. تتوافق الكريات الصغيرة الزرقاء والبيضاء مع رؤوس الدهون المحبة للماء ، والخطوط المرتبطة بها تتوافق مع ذيول كارهة للماء. يوضح الشكل البروتينات الغشائية المتكاملة فقط (الكريات الحمراء واللوالب الصفراء). نقاط بيضاوية صفراء داخل الغشاء - جزيئات الكوليسترول سلاسل من الخرز صفراء وخضراء على السطح الخارجي للغشاء - سلاسل من السكريات قليلة السكاريد التي تشكل غليكوكلوكس

يشتمل الغشاء البيولوجي أيضًا على بروتينات مختلفة: جزء متكامل (يخترق الغشاء وعبره) ، شبه متكامل (مغمور في أحد طرفيه في الطبقة الخارجية أو الداخلية للدهون) ، السطح (الموجود في الخارج أو المجاور للجوانب الداخلية للغشاء) بعض البروتينات هي نقاط التلامس بين غشاء الخلية والهيكل الخلوي داخل الخلية وجدار الخلية (إن وجد) بالخارج. تعمل بعض البروتينات المتكاملة كقنوات أيونية ، وناقلات ومستقبلات مختلفة.

وظائف الغشاء الحيوي

• الحاجز - يوفر التمثيل الغذائي المنظم والانتقائي والسلبي والنشط مع البيئة. على سبيل المثال ، يحمي غشاء البيروكسيسوم السيتوبلازم من البيروكسيدات الضارة بالخلية. تعني النفاذية الانتقائية أن نفاذية الغشاء لذرات أو جزيئات مختلفة تعتمد على حجمها وشحنتها الكهربائية و الخواص الكيميائية... تضمن النفاذية الانتقائية فصل حجرات الخلية والخلية عن البيئة وتزويدها بالمواد الضرورية.

• النقل - يتم نقل المواد عبر الغشاء إلى داخل الخلية وخارجها. يوفر النقل عبر الأغشية: توصيل العناصر الغذائية ، وإزالة المنتجات الأيضية النهائية ، وإفراز مواد مختلفة ، وإنشاء التدرجات الأيونية ، والحفاظ على درجة الحموضة والتركيز الأيوني المناسب في الخلية ، والتي تعتبر ضرورية لعمل الإنزيمات الخلوية.

الجسيمات التي لا تستطيع لأي سبب من الأسباب عبور طبقة ثنائية الفوسفوليبيد (على سبيل المثال ، بسبب الخصائص المحبة للماء ، نظرًا لأن الغشاء الداخلي كاره للماء ولا يسمح بمرور المواد المحبة للماء ، أو بسبب حجمها الكبير) ، ولكنها ضرورية للخلية ، يمكن أن تخترق الغشاء من خلال بروتينات حاملة خاصة (ناقلات) وبروتينات قناة أو عن طريق الالتقام الخلوي.

مع النقل السلبي ، تعبر المواد طبقة ثنائية الدهون دون استهلاك للطاقة ، عن طريق الانتشار. أحد أشكال هذه الآلية هو الانتشار الميسر ، حيث يساعد جزيء معين مادة على المرور عبر الغشاء. يمكن أن يكون لهذا الجزيء قناة تسمح بنوع واحد فقط من المواد بالمرور.

يتطلب النقل النشط استهلاك الطاقة ، لأنه يحدث مقابل تدرج التركيز. توجد بروتينات مضخة خاصة على الغشاء ، بما في ذلك ATPase ، والتي تضخ بنشاط أيونات البوتاسيوم (K +) في الخلية وتضخ أيونات الصوديوم (Na +) منها.

• المصفوفة - توفر ترتيبًا متبادلًا معينًا وتوجيهًا لبروتينات الغشاء ، وتفاعلها الأمثل ؛

• ميكانيكي - يوفر استقلالية الخلية وتركيباتها داخل الخلايا ، وكذلك الاتصال بالخلايا الأخرى (في الأنسجة). تلعب جدران الخلايا دورًا مهمًا في ضمان الوظيفة الميكانيكية ، وفي الحيوانات - المادة بين الخلايا.

• الطاقة - أثناء عملية التمثيل الضوئي في البلاستيدات الخضراء والتنفس الخلوي في الميتوكوندريا ، تعمل أنظمة نقل الطاقة في أغشيتها ، والتي تشارك فيها البروتينات أيضًا ؛

• مستقبلات - بعض البروتينات الموجودة في الغشاء هي مستقبلات (جزيئات من خلالها ترى الخلية إشارات معينة).

على سبيل المثال ، تعمل الهرمونات المنتشرة في الدم فقط على تلك الخلايا المستهدفة التي لها مستقبلات مقابلة لهذه الهرمونات. الناقلات العصبية ( مواد كيميائيةالتي توفر توصيل النبضات العصبية) ترتبط أيضًا ببروتينات مستقبلات خاصة للخلايا المستهدفة.

• الأنزيمية - البروتينات الغشائية غالبًا ما تكون إنزيمات. على سبيل المثال ، تحتوي أغشية البلازما للخلايا الظهارية المعوية على إنزيمات هضمية.

• تنفيذ توليد وتسيير القدرات الحيوية.

بمساعدة الغشاء ، يتم الحفاظ على تركيز ثابت للأيونات في الخلية: تركيز أيون K + داخل الخلية أعلى بكثير من تركيزه في الخارج ، وتركيز Na + أقل بكثير ، وهو أمر مهم للغاية ، لأن هذا يضمن الحفاظ على فرق الجهد على الغشاء وتوليد النبضات العصبية.

• وسم الخلية - توجد مستضدات على الغشاء تعمل كعلامات - "ملصقات" تسمح لك بتحديد الخلية. هذه هي البروتينات السكرية (أي البروتينات ذات السلاسل الجانبية قليلة السكاريد المتفرعة المرتبطة بها) التي تلعب دور "الهوائيات". نظرًا لعدد لا يحصى من تكوينات السلسلة الجانبية ، فمن الممكن عمل علامة محددة لكل نوع خلية. باستخدام الواسمات ، يمكن للخلايا التعرف على الخلايا الأخرى والعمل بالتنسيق معها ، على سبيل المثال ، أثناء تكوين الأعضاء والأنسجة. كما يسمح للجهاز المناعي بالتعرف على المستضدات الأجنبية.

هيكل وتكوين الغشاء الحيوي

تتكون الأغشية من ثلاث فئات من الدهون: الفوسفوليبيدات ، الجليكوليبيدات ، والكوليسترول. تتكون الفسفوليبيدات والجليكوليبيدات (الدهون مع الكربوهيدرات المرفقة) من "ذيول" هيدروكربونية طويلة مسعورة مرتبطة "برأس" محبة للماء. يعمل الكوليسترول على تقوية الغشاء عن طريق احتلال المساحة الحرة بين ذيول الدهون الكارهة للماء ويمنعها من الانحناء. لذلك ، فإن الأغشية التي تحتوي على نسبة منخفضة من الكوليسترول تكون أكثر مرونة ، ومع ارتفاع نسبة الكوليسترول فيها ، فهي أكثر صلابة وهشاشة. يعمل الكوليسترول أيضًا بمثابة "سدادة" تمنع حركة الجزيئات القطبية من وإلى الخلية. يتكون جزء مهم من الغشاء من بروتينات تتخللها وهي مسؤولة عن الخصائص المختلفة للأغشية. تكوينها واتجاهها في أغشية مختلفة تختلف.

غالبًا ما تكون أغشية الخلايا غير متماثلة ، أي أن الطبقات تختلف في تكوين الدهون ، وانتقال الجزيء الفردي من طبقة إلى أخرى (ما يسمى نعال الشاطئ) صعب.

عضيات الغشاء

هذه هي أقسام مغلقة ، مفردة أو مترابطة من السيتوبلازم ، مفصولة عن الهيالوبلازم بواسطة الأغشية. تشمل العضيات ذات الغشاء الواحد الشبكة الإندوبلازمية ، وجهاز جولجي ، والجسيمات الحالة ، والفجوات ، والبيروكسيسومات ؛ إلى غشاءين - النواة ، الميتوكوندريا ، البلاستيدات. في الخارج ، تكون الخلية محدودة بسبب ما يسمى بغشاء البلازما. يختلف هيكل أغشية العضيات المختلفة في تكوين الدهون وبروتينات الغشاء.

النفاذية الاختيارية

تتمتع أغشية الخلايا بنفاذية انتقائية: الجلوكوز والأحماض الأمينية والأحماض الدهنية والجليسرول والأيونات تنتشر ببطء من خلالها ، وتنظم الأغشية نفسها إلى حد معين هذه العملية بنشاط - يُسمح ببعض المواد ، بينما لا يسمح البعض الآخر. هناك أربع آليات رئيسية لدخول المواد إلى الخلية أو من الخلية إلى الخارج: الانتشار ، والتناضح ، والنقل النشط ، والخروج أو الالتقام الخلوي. العمليتان الأوليان سلبية ، أي لا تتطلب استهلاك الطاقة ؛ الأخيران هما عمليتان نشطتان مرتبطة باستهلاك الطاقة

ترجع النفاذية الانتقائية للغشاء أثناء النقل السلبي إلى قنوات خاصة - بروتينات متكاملة. تخترق الغشاء من خلاله وتشكل نوعًا من الممر. العناصر K و Na و Cl لها قنواتها الخاصة. تتحرك جزيئات هذه العناصر داخل الخلية وخارجها بالنسبة إلى تدرج التركيز. عندما تتهيج ، تفتح قنوات أيونات الصوديوم ، ويحدث تدفق حاد لأيونات الصوديوم إلى الخلية. في هذه الحالة ، يحدث خلل في إمكانات الغشاء. ثم يتم استعادة إمكانات الغشاء. قنوات البوتاسيوم مفتوحة دائمًا ، ومن خلالها تدخل أيونات البوتاسيوم الخلية ببطء.

الروابط

• بروس ألبرتس وآخرون. البيولوجيا الجزيئية للخلية. - الطبعة الخامسة. - نيويورك: جارلاند ساينس ، 2007. - ISBN 0-8153-3218-1 - كتاب مدرسي عن البيولوجيا الجزيئية باللغة الإنجليزية. لغة

• روبين أ. الفيزياء الحيوية ، كتاب مدرسي في مجلدين. ... - الطبعة الثالثة منقحة وموسعة. - موسكو: مطبعة جامعة موسكو ، 2004. - ISBN 5-211-06109-8

• جينيس ر. الأغشية الحيوية. التركيب والوظائف الجزيئية: الترجمة من الإنجليزية. \u003d الأغشية الحيوية. التركيب والوظيفة الجزيئية (بواسطة روبرت ب. جينيس). - الطبعة الأولى. - موسكو: مير ، 1997. - ISBN 5-03-002419-0

• إيفانوف ف.ج. ، بيرستوفسكي ت. طبقة ثنائية الدهون من الأغشية البيولوجية. - موسكو: العلوم ، 1982.

• أنتونوف ف. ، سميرنوفا إي إن ، شيفتشينكو إي في. الأغشية الدهنية أثناء التحولات الطورية. - موسكو: العلوم ، 1994.

أنظر أيضا

• Vladimirov Yu.A ، الأضرار التي لحقت بمكونات الأغشية البيولوجية في العمليات المرضية

مؤسسة ويكيميديا. 2010.

• الحياة البيولوجية
• أحيائي

شاهد ما هو "الغشاء البيولوجي" في القواميس الأخرى:

الغشاء البيولوجي - مصطلح الغشاء البيولوجي المصطلح الإنجليزي الغشاء البيولوجي مرادفات الأغشية الحيوية الاختصارات المصطلحات ذات الصلة الغشاء الدهني على الركيزة ، توصيل الجينات ، البروتينات ، البوليمرات الحيوية ، الطلاءات المتوافقة حيوياً ، الطبقة الثنائية ، الكارهة للماء ... ... القاموس الموسوعي تكنولوجيا النانو

غشاء بيولوجي - انظر الغشاء السيتوبلازمي. مقدار الكتلة الموجودة فوق الأرض وتحت الأرض (في التربة) بالكامل للنبات ، أو التكاثر النباتي أو التكاثر الحيوي لكل وحدة زمنية ... قاموس المصطلحات النباتية

الغشاء البيولوجي - الاسم العام للتركيبات السطحية النشطة وظيفيًا للخلايا بسمك متعدد الطبقات الجزيئية التي تحد من السيتوبلازم ومعظم الهياكل داخل الخلايا ، بالإضافة إلى تكوين نظام داخل الخلايا من الأنابيب والطيات و ... ... قاموس طبي كبير

الغشاء البيولوجي - هو الاسم العام للتكوينات السطحية النشطة وظيفيًا التي تحد من تنظيم أو آخر للمادة الحية بسمك متعدد الطبقات الجزيئية ... مسرد للمصطلحات في فسيولوجيا حيوانات المزرعة

وصف قصير:

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

غشاء الخلية (بلازما واللمة أو البلازما حولليما)

تعريف المفهوم

غشاء الخلية (المرادفات: غشاء البلازما ، غشاء البلازما ، الغشاء السيتوبلازمي ، الغشاء الحيوي) هو غشاء ثلاثي البروتين الدهني (أي "بروتين دهني") الذي يفصل الخلية عن البيئة وينفذ التبادل المتحكم فيه والاتصال بين الخلية وبيئتها.

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

الغشاء البيولوجي عبارة عن فيلم ثنائي الجزيئات رقيق للغاية من الدهون الفسفورية مغطى بالبروتينات والسكريات. هذا الهيكل الخلوي يكمن وراء الحاجز والخصائص الميكانيكية والمصفوفة للكائن الحي (Antonov V.F. ، 1996).

تمثيل تصويري للغشاء

بالنسبة لي ، يظهر غشاء الخلية كسياج شبكي به العديد من الأبواب ، والذي يحيط بمنطقة معينة. يمكن لأي كائن حي صغير أن يتحرك بحرية ذهابًا وإيابًا عبر هذا السياج. لكن لا يمكن للزوار الأكبر الدخول إلا من خلال الأبواب ، وحتى ذلك الحين لا يمكنهم الدخول جميعًا. الزوار المختلفون لديهم مفاتيح لأبوابهم الخاصة فقط ، ولا يمكنهم المرور عبر أبواب الآخرين. لذلك ، من خلال هذا السور ، يتدفق الزوار باستمرار ذهابًا وإيابًا ، لأن الوظيفة الرئيسية لسياج الغشاء مزدوجة: لفصل المنطقة عن الفضاء المحيط وفي نفس الوقت ربطها بالمساحة المحيطة. لهذا هناك العديد من الثقوب والأبواب في السياج - !

خصائص الغشاء

1. نفاذية.

2. شبه نفاذية (نفاذية جزئية).

3. النفاذية الانتقائية (مرادف: انتقائي).

4. النفاذية النشطة (مرادف: النقل النشط).

5. نفاذية خاضعة للرقابة.

كما ترون ، فإن الخاصية الرئيسية للغشاء هي نفاذه للمواد المختلفة.

6. البلعمة والكريات.

7. خروج الخلايا.

8. وجود جهود كهربائية وكيميائية ، وبصورة أدق ، فرق الجهد بين الجانبين الداخلي والخارجي للغشاء. يمكننا أن نقول ذلك مجازيًا "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 ترتبط بمواد الإشارة (التحكم) ، ونتيجة لذلك يمكن أن تتغير حالة الغشاء والخلية بأكملها. المستقبلات الجزيئية تؤدي إلى الحيوية تفاعلات كيميائية ردا على الاتصال مع الروابط (المواد الضابطة). من المهم ملاحظة أن مادة الإشارة تعمل على المستقبل من الخارج ، وتستمر التغييرات داخل الخلية. اتضح أن الغشاء ينقل المعلومات من البيئة إلى البيئة الداخلية للخلية.

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

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

13. القدرة على تكوين اتصالات مع أغشية الخلايا الأخرى.

14. الالتصاق هو القدرة على الالتصاق بالأسطح الصلبة.

قائمة قصيرة بخصائص الغشاء

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

وظائف الغشاء

1. عزل غير كامل للمحتوى الداخلي عن البيئة الخارجية.

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

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

4. من خلال الغشاء يتم أيضا تبادل المعلومات بين الخلية وبيئتها. يمكن أن ترتبط المستقبلات الجزيئية الخاصة الموجودة على الغشاء بالمواد المتحكمة (الهرمونات ، الوسطاء ، المُعدِّلات) وتؤدي إلى تفاعلات كيميائية حيوية في الخلية ، مما يؤدي إلى تغييرات مختلفة في أداء الخلية أو في بنيتها.

فيديو:هيكل غشاء الخلية

محاضرة فيديو:تفاصيل حول هيكل الغشاء والنقل

هيكل الغشاء

غشاء الخلية متعدد الاستعمالات ثلاث طبقات بناء. طبقة الدهون الوسطى مستمرة ، وتغطيها طبقات البروتين العلوية والسفلية على شكل فسيفساء من مناطق بروتينية منفصلة. الطبقة الدهنية هي الأساس الذي يوفر عزل الخلية عن البيئة وعزلها عن البيئة. في حد ذاته ، فإنه يمر بشكل سيء للغاية بالمواد القابلة للذوبان في الماء ، ولكن يمر بسهولة المواد القابلة للذوبان في الدهون. لذلك ، يجب تزويد نفاذية الغشاء للمواد القابلة للذوبان في الماء (على سبيل المثال ، الأيونات) بهياكل بروتينية خاصة - و.

فيما يلي صور مجهرية لأغشية الخلايا الحقيقية للخلايا المتلامسة ، والتي تم الحصول عليها باستخدام مجهر إلكتروني ، بالإضافة إلى رسم تخطيطي يوضح الغشاء ثلاثي الطبقات وفسيفساء طبقات البروتين الخاصة به. لتكبير الصورة اضغط عليها

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

الشكل أعلاه: تمثيل تخطيطي غير مكتمل لغشاء الخلية (جدار الخلية) كما هو موضح في ويكيبيديا.

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

في هذا الشكل ، تتوافق الكريات الصغيرة الزرقاء والبيضاء مع "رؤوس" دهنية (قابلة للبلل) ، وتتوافق "الخيوط" المرتبطة بها مع "ذيول" كارهة للماء (غير قابلة للبلل). من بين البروتينات ، يتم عرض بروتينات الغشاء المتكاملة من طرف إلى طرف فقط (الكريات الحمراء واللوالب الصفراء). النقاط البيضاوية الصفراء داخل الغشاء عبارة عن جزيئات الكوليسترول ، والسلاسل الصفراء والخضراء من الخرز على السطح الخارجي للغشاء عبارة عن سلاسل قليلة السكاريد التي تشكل جلايكوكاليكس. يشبه Glycocalyx مادة كربوهيدراتية ("سكر") "زغب" على الغشاء الذي يتكون من جزيئات بروتين كربوهيدرات طويلة تخرج منه.

Alive عبارة عن "كيس دهون بروتيني" صغير مليء بمحتوى شبه سائل يشبه الهلام ، يتخللها أغشية وأنابيب.

تتكون جدران هذا الكيس من طبقة دهنية مزدوجة (دهنية) مغطاة ببروتينات من الداخل والخارج - غشاء الخلية. لذلك يقولون أن الغشاء له هيكل من ثلاث طبقات : بروتين - دهون - بروتين... يوجد داخل الخلية أيضًا العديد من الأغشية الدهنية التي تقسم مساحتها الداخلية إلى أقسام. عضيات الخلية محاطة بنفس الأغشية: النواة ، الميتوكوندريا ، البلاستيدات الخضراء. لذا فإن الغشاء عبارة عن بنية جزيئية عالمية متأصلة في جميع الخلايا وجميع الكائنات الحية.

على اليسار ليس نموذجًا حقيقيًا ، ولكنه نموذج مصطنع لقطعة من الغشاء البيولوجي: هذه لقطة فورية لطبقة ثنائية الفوسفوليبيد الدهنية (أي طبقة مزدوجة) في عملية نمذجة الديناميكيات الجزيئية. يتم عرض خلية الحساب للنموذج - 96 جزيء جهاز كمبيوتر ( fأوسفاتيديل xolina) و 2304 جزيء ماء ، ما مجموعه 20544 ذرة.

يوجد على اليمين نموذج مرئي لجزيء واحد من هذا الدهن بالذات ، حيث يتم تجميع طبقة ثنائية الغشاء الدهنية. يوجد في الجزء العلوي رأس محب للماء ، وفي الجزء السفلي 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 لست بحاجة إلى حفظه إلا إذا كنت تخطط لجلب معلمك إلى الإغماء بعمق معرفتك.

يمكن إعطاء تعريف علمي أكثر دقة للخلية:

هو عبارة عن غشاء نشط ، وهو نظام غير متجانس منظم ومنظم من البوليمرات الحيوية المشاركة في مجموعة واحدة من عمليات التمثيل الغذائي والطاقة والمعلومات ، وكذلك تنفيذ صيانة وإعادة إنتاج النظام بأكمله ككل.

يتخلل داخل الخلية أيضًا أغشية ، ولا يوجد ماء بين الأغشية ، ولكن يوجد هلام لزج / محلول سائل بكثافة متغيرة. لذلك ، لا تطفو الجزيئات المتفاعلة في الخلية بحرية ، كما هو الحال في أنبوب الاختبار بمحلول مائي ، ولكنها في الغالب تجلس (ثابتة) على الهياكل البوليمرية للهيكل الخلوي أو الأغشية داخل الخلايا. وبالتالي ، تحدث التفاعلات الكيميائية داخل الخلية تقريبًا كما في مادة صلبة ، وليس في سائل. كما أن الغشاء الخارجي المحيط بالخلية مغطى أيضًا بالأنزيمات والمستقبلات الجزيئية ، مما يجعلها جزءًا نشطًا جدًا من الخلية.

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

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

الدهون التي تتكون منها الأغشية خاصة ، لذلك تسمى جزيئاتها عادة ليس فقط الدهون ، ولكن "الدهون" ، "الدهون الفوسفورية" ، "السفينغوليبيد"... فيلم الغشاء مزدوج ، أي أنه يتكون من فيلمين ملتصقين ببعضهما البعض. لذلك ، يكتبون في الكتب المدرسية أن أساس غشاء الخلية يتكون من طبقتين من الدهون (أو من " طبقة ثنائية"، أي طبقة مزدوجة). لكل طبقة دهنية منفصلة ، يمكن ترطيب جانب واحد بالماء ، بينما لا يمكن ترطيب الجانب الآخر ، لذلك تلتصق هذه الأغشية ببعضها البعض بدقة مع جوانبها غير المبللة.

الغشاء البكتيري

يتكون غشاء الخلية بدائية النواة للبكتيريا سالبة الجرام من عدة طبقات ، كما هو موضح في الشكل أدناه.
طبقات طلاء البكتيريا سالبة الجرام:
1. الغشاء السيتوبلازمي الداخلي المكون من ثلاث طبقات والذي يتلامس مع السيتوبلازم.
2. جدار الخلية الذي يتكون من مورين.
3. الغشاء السيتوبلازمي الخارجي المكون من ثلاث طبقات والذي له نفس نظام الدهون مع مركبات البروتين مثل الغشاء الداخلي.
إن اتصال الخلايا البكتيرية سالبة الجرام مع العالم الخارجي من خلال هيكل ثلاثي المراحل معقد لا يمنحها ميزة في البقاء في ظروف قاسية مقارنة بالبكتيريا موجبة الجرام ، والتي لها غشاء أقل قوة. كما أنها تتحمل درجات حرارة عالية ، وانخفاض الحموضة والضغط.

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

محاضرة فيديو: غشاء كحدود خلية. أ. إلياسكين

أهمية القنوات الأيونية الغشائية

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

لذلك ، من أجل إعطاء غشاءها خصائص نفاذية إضافية للجزيئات القطبية (الأيونات والماء) ، تصنع الخلية بروتينات خاصة في السيتوبلازم ، والتي يتم دمجها بعد ذلك في الغشاء. هم من نوعين: البروتينات الناقلة (على سبيل المثال ، نقل ATPases) و قناة تشكيل البروتينات (صناع القنوات). يتم دمج هذه البروتينات في طبقة الدهون المزدوجة من الغشاء وتشكل هياكل نقل على شكل ناقلات أو في شكل قنوات أيونية. يمكن أن تمر الآن العديد من المواد القابلة للذوبان في الماء عبر هياكل النقل هذه ، والتي لا يمكن أن تمر عبر غشاء الغشاء الدهني.

بشكل عام ، تسمى أيضًا البروتينات الموجودة في الغشاء متكامل، على وجه التحديد لأنها تبدو متضمنة في تكوين الغشاء وتخترقه من خلاله. تشكل البروتينات الأخرى ، غير المتكاملة ، جزرًا "تطفو" على سطح الغشاء: إما على طول السطح الخارجي أو على طول السطح الداخلي. بعد كل شيء ، يعلم الجميع أن الدهون مادة تشحيم جيدة ومن السهل الانزلاق عليها!

الاستنتاجات

1. يتكون الغشاء بشكل عام من ثلاث طبقات:

1) الطبقة الخارجية من البروتين "الجزر" ،

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

3) الطبقة الداخلية من بروتين "الجزر".

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

2. تم بناء هياكل بروتينية خاصة في الغشاء ، مما يضمن نفاذية الأيونات أو المواد الأخرى. لا تنس أنه في بعض الأماكن يتخلل بحر الدهن من خلال البروتينات المتكاملة. والبروتينات المتكاملة هي التي تشكل خاصًا هياكل النقل غشاء الخلية (انظر القسم 1_2 آليات نقل الغشاء). من خلالهم ، تدخل المواد إلى الخلية ، ويتم إزالتها أيضًا من الخلية إلى الخارج.

3. على جانبي الغشاء (الخارجي والداخلي) ، وكذلك داخل الغشاء ، يمكن أن توجد بروتينات الإنزيم التي تؤثر على كل من حالة الغشاء نفسه وحياة الخلية بأكملها.

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

في الطب ، غالبًا ما تُستخدم بروتينات الغشاء كأهداف الأدوية... تعمل المستقبلات والقنوات الأيونية والإنزيمات وأنظمة النقل كأهداف. في في الآونة الأخيرة بخلاف الغشاء المستهدف المواد الطبية تصبح أيضًا جينات مخبأة في نواة الخلية.

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

فيديو:تاريخ وهيكل ووظيفة غشاء الخلية: هيكل الغشاء 2 (Vladimirov Yu.A.)

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

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 لبعض المواد الضرورية في القفص ، وعدم السماح للآخرين بالدخول.

كما أنه يعمل كأساس للارتباط ببعض الكائنات الحية وغيرها. وهكذا ، يوفر غشاء البلازما أيضًا شكل الخلية. وظيفة أخرى للغشاء هي تنظيم نمو الخلايا من خلال التوازن و.

أثناء الالتقام الخلوي ، تتم إزالة الدهون والبروتينات من غشاء الخلية حيث يتم امتصاص المواد. أثناء خروج الخلايا ، تندمج الحويصلات التي تحتوي على الدهون والبروتينات مع غشاء الخلية ، مما يزيد من حجم الخلايا. والخلايا الفطرية لها أغشية بلازما. والأجزاء 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 20 إلى 80 بالمائة من الغشاء ، والباقي عبارة عن بروتينات. بينما تساعد الدهون في جعل الغشاء مرنًا ، تتحكم البروتينات وتحافظ على كيمياء الخلية وتساعد أيضًا في نقل الجزيئات عبر الغشاء.

الدهون الغشائية

الفسفوليبيدات هي المكون الرئيسي لأغشية البلازما. وهي تشكل طبقة ثنائية للدهون حيث تنتظم الأجزاء المحبة للماء (المنجذبة للماء) من "الرأس" تلقائيًا لمقاومة العصارة الخلوية المائية والسائل خارج الخلية ، بينما تكون الأجزاء الكارهة للماء (طاردة للماء) من وجه الذيل بعيدة 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 صلابة أغشية الخلايا عن طريق منع الدهون الفوسفورية من أن تصبح كثيفة للغاية. الكوليسترول غائب في أغشية الخلايا النباتية.

توجد الجليكوليبيدات على السطح الخارجي لأغشية الخلايا وتتصل بها بواسطة سلسلة كربوهيدراتية. 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 كلا الجانبين.

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 الهرمونات والناقلات العصبية وجزيئات الإشارة الأخرى. تنقل بروتينات النقل مثل البروتينات الكروية الجزيئات عبر أغشية الخلايا من خلال الانتشار الميسر. تحتوي البروتينات السكرية على سلسلة كربوهيدرات مرتبطة بها. يتم تضمينها في غشاء الخلية للمساعدة في تبادل ونقل الجزيئات.

الهيكليتنظيم ووظيفة الأغشية البيولوجية

الأغشية البيولوجية عبارة عن مركب جزيئي نشط له خصائص انتقائية للغاية تضمن تبادل المواد والطاقة مع البيئة. تحتوي الأغشية على مضخات وقنوات جزيئية محددة يتم من خلالها تنظيم التركيب الجزيئي والأيوني للبيئة داخل الخلايا. ما وراء الخارجية الغشاء السيتوبلازمي (بلازما الدم)تحتوي الخلايا حقيقية النواة أيضًا على أغشية داخلية تحد من العديد من الخلايا داخل الخلايا مقصورات(المقصورات) ، على سبيل المثال الميتوكوندريا ، الجسيمات الحالة ، البلاستيدات الخضراء ، إلخ. تنظم الأغشية أيضًا تبادل المعلومات بين الخلايا والبيئة (إدراك المحفزات الخارجية) ، إلخ. تختلف الأغشية من حيث الوظيفة والهيكل. ومع ذلك ، لديهم جميعًا الخصائص الأساسية التالية:

■ الأغشية عبارة عن بنية كثيفة بسمك عدة جزيئات ، 60-100 ألف ، وتشكل فاصلًا مستمرًا بين الخلايا الفردية والمقصورات داخل الخلايا ؛

■ تتكون الأغشية بشكل أساسي من الدهون والبروتينات. تحتوي الأغشية أيضًا على مكونات الكربوهيدراتالمرتبطة بالدهون والبروتينات.

■ دهون الغشاء عبارة عن جزيئات صغيرة نسبيًا تحمل مجموعات محبة للماء ومضادة للماء. في الوسط المائي ، تتشكل هذه الجزيئات تلقائيًا طبقات ثنائية الجزيئية مغلقة ،التي تعمل كحاجز لاختراق المركبات القطبية ؛

■ يتم التوسط في معظم وظائف الأغشية بواسطة بروتينات معينة يمكنها أن تلعب دور المضخات والقنوات والمستقبلات والإنزيمات وما إلى ذلك.

هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الدهون في الأغشية: الفسفوليبيدات ، الجليكوليبيداتو الكوليسترول.

هيكل الأغشية

فوسفوليبيدات الأغشية. من بين المكونات الدهنية للأغشية ، ينتمي الدور المهيمن إلى الفسفوليبيدات- مواد مشتقة من كحول ثلاثي الهيدروجين الجلسرين (الجلسرين الفوسفوليبيد) ،أو كحول أكثر تعقيدًا سفينغوزين (سفينغوفوسفوليبيد).جميع الجلسروفوسفوليبيدات الرئيسية مشتقات حمض الفوسفاتيدكاسترة مع مجموعة الهيدروكسيل من الكحولات مثل السلسلة (فوسفاتيدات سيرين- البوري) ،إيثانولامين ، كولين (الكولين فوسفاتيدات) ،كارديوليبين (ثنائي فسفاتيديل جلسرين)و إينوزيتول (فوسفاتيديلينوسيتول).

من sphingophospholipids ، الرئيسي هو سفينغوميلين ،الذي يقوم على سفينغوزين- كحول أميني ذو سلسلة هيدروكربونية طويلة غير مشبعة. يتضمن تكوين السفينجوميلين أيضًا مادة الكولين النيتروجينية الأساسية.

بغض النظر عن التنوع الهيكلي ، فإن كل جزيء فوسفوليبيد في البيئة المائية هو جزيء أمفيباثي برأس قطبي وذيل غير قطبي. يتكون الرأس القطبي من بقايا مجموعات الكحول والقواعد النيتروجينية وحمض الفوسفوريك. جزء الذيل يرجع إلى جذور اثنين أحماض دهنية سلسلة مشبعة وغير مشبعة. نظرًا لخصائصها الأمفيباثية ، فإن الفسفوليبيدات تشكل تلقائيًا طبقات ثنائية للدهون في وسط مائي ، حيث يتم توجيه الرؤوس القطبية للفوسفوليبيد نحو الجزء القابل للذوبان من الخلية مع تكوين روابط هيدروجينية مع ثنائيات أقطاب الماء ، ويتم توجيه ذيول غير قطبية في الطبقة الثنائية ، وتثبت معًا بسبب التفاعلات الكارهة للماء. إن البنية ثنائية الطبقة للفوسفوليبيدات هي التي تحدد الخصائص شبه القابلة للنفاذ للأغشية.

وتشمل الأمثلة فوسفاتيد إيثانولامين وفوسفاتيديل كولين. يحتوي كلاهما في الجزء العلوي من الجزيء على الرؤوس القطبية NH4 (فوسفاتيديل إيثانول أمين) و N + (فوسفاتيديل كولين) ، والتي من خلال ما تبقى من حمض الفوسفوريك والجليسرول ، يتم ربطها بمتبقيين من الأحماض الدهنية ، أحدهما مشبع والآخر غير مشبع (الشكل 1).

في عام 1972 ، صاغ S.J.Singer و G.Nicholson نظرية حول بنية الغشاء ، والتي وفقًا للأغشية لها بنية فسيفساء سائلة. عند درجة حرارة طبيعية للخلية ، تكون طبقة الغشاء الثنائية في حالة سائلة ، والتي يتم توفيرها بنسبة معينة بين الأحماض الدهنية المشبعة وغير المشبعة في ذيول كارهة للماء من الفوسفوليبيدات القطبية. تتميز الأحماض الدهنية ذات الروابط غير المشبعة بقدر أكبر من المرونة (على عكس الأحماض الدهنية المشبعة) والقدرة على تكوين الانحناءات ، مما يمنع التغليف المحكم ، ويجعل من الصعب "تجميد" الأغشية ، وبالتالي يؤثر على سيولتها ().

يعتمد تعبئة الهيدروكربونات في الطبقة الثنائية على درجة الحرارة. في درجات الحرارة المنخفضة ، تكون الطبقة الثنائية على شكل هلام ومعبأة بإحكام ، بينما في درجات الحرارة المرتفعة (درجة حرارة الجسم) "تذوب" الطبقة الثنائية بالفعل وتصبح سائلة ، مما يسمح لجزيئات الدهون بالتحرك حول محورها ، وتدويرها ، وتغيير أماكنها. وهذا بدوره يسهل حركة المكونات الأخرى في الغشاء ، وخاصة البروتينات.

جليكوليبيدات الغشاء.المكون المهم التالي للأغشية هو جليكوليبيدات - دهون تحتوي على كربوهيدرات. الجليكوليبيدات في الخلايا الحيوانية ، مثل السفينغوميلين ، هي مشتقات من كحول السفينغوزين المرتبط بجذر أسيل. الفرق بين هذه الدهون هو أن واحدًا أو أكثر من بقايا السكر مرتبطة ببقايا السفينجوزين في الجليكوليبيدات ، والفوسفوريل كولين في السفينجوميلين.

يمكن أن تكون الجليكوليبيدات بسيطة أو معقدة. أبسط جليكوليبيد - سيريبروسيد ،تحتوي على بقايا سكر واحدة فقط (جلوكوز أو جالاكتوز). في الجليكوليبيدات الأكثر تعقيدًا ، يمكن أن يصل عدد بقايا السكر إلى سبعة (غانغليوسيدات)

يمكن أن تلعب الجليكوليبيدات في الأغشية دورًا وقائيًا وشبه موصلاً وربط المستقبلات. من بين الجزيئات القادرة على الارتباط بالجليكوليبيدات ، هناك أيضًا سموم خلوية مثل الكوليرا وتوكسين الكزاز ، إلخ.

ممثل آخر للدهون في الأغشية هو الكوليسترول. تختلف كميته في الأغشية حسب نوع الخلايا. في أغشية البلازما ، في المتوسط \u200b\u200b، يوجد حوالي 1 جزيء من الكوليسترول لكل جزيء فوسفوليبيد. البعض الآخر (على سبيل المثال ، البكتيريا) ليس لديهم كولسترول على الإطلاق. يحتوي الكوليسترول ، مثل الفوسفوليبيدات ، على مناطق قطبية وغير قطبية.

داخل الأغشية ، يتم إدخال الكوليسترول بين الدهون الفسفورية ويتم توجيهه في نفس اتجاه جزيئات الفسفوليبيد نفسها. وهكذا ، فإن الرأس القطبي للكوليسترول موجود في نفس المستوى مثل الرؤوس القطبية للفوسفوليبيدات (الشكل 2).

يؤدي الكوليسترول في الأغشية الوظائف التالية:

■ إصلاح أول عدد قليل من المجموعات الهيدروكربونية الأقرب التي تشكل الأحماض الدهنية الفسفورية. هذا يجعل طبقة الدهون الثنائية أكثر مقاومة للتشوه ويقيد مرور الجزيئات الصغيرة القابلة للذوبان في الماء من خلالها. في حالة عدم وجود الكوليسترول (كما في البكتيريا على سبيل المثال) ، تحتاج الخلية إلى غلاف ؛

■ يمنع تبلور الهيدروكربونات وتحولات الطور في الغشاء.

بروتينات الغشاء. فيفي حين أن الدهون الغشائية هي المسؤولة عن إنشاء حاجز النفاذية ، فإن بروتينات الغشاء تتوسط وظائف الغشاء الفردية ، أي نقل المواد ، ونقل المعلومات ، والطاقة ، وما إلى ذلك ، يمكن أن تختلف النسبة بين الدهون والبروتينات في الأغشية المختلفة ، على سبيل المثال ، المايلين ، عازل للخلايا العصبية ، يحتوي على 18٪ فقط من البروتينات و 76٪ من الدهون ، بينما يحتوي الغشاء الداخلي للميتوكوندريا على 76٪ من البروتينات و 24٪ فقط من الدهون. اعتمادًا على طبيعة التوطين في الأغشية ، يتم عزل البروتينات بشكل متكامل (عبر الغشاء) ، ومحيطي و "مثبت".

متكاملتخترق البروتينات طبقة الغشاء الثنائية من خلال وعبر ، وبسبب خصائصها ثنائية الألفة ، يتم تثبيتها فيه. تسمى البروتينات التي تخترق الغشاء مرة واحدة فقط بروتينات أحادية الاختراق ،وعدة مرات - اختراق بشكل متكرر.

محيطييتم توطين البروتينات على سطح الأغشية ويتم تجميعها معًا فقط عن طريق التفاعلات الكهروستاتيكية والروابط الهيدروجينية. في كثير من الأحيان ، ترتبط البروتينات المحيطية ببعض مناطق البروتينات المتكاملة (الشكل 3).

قليل السكريات البروتينات السكرية أوليغوساكاريدس

الشكل: 3. تكوين البروتين في الأغشية

"الراسية"يتم تثبيت البروتينات في أغشية باستخدام نطاقات قصيرة الذيل محبة للدهون ، تتكون إما من بقايا الأحماض الأمينية الكارهة للماء (السيتوكروم ب5 ), أو بسبب جذور أسيل مرتبطة تساهميًا (إنزيم الفوسفاتيز القلوية).

يمكن أن تخضع مناطق البروتين التي تواجه البيئة خارج الخلية لعملية الارتباط بالجليكوزيل.

بروتينات النقل.تلعب بروتينات الغشاء دورًا حاسمًا في نقل المواد عبر الأغشية ، والبروتينات المتكاملة التي تغطي الفراغات داخل الخلايا وبين الخلايا هي الأنسب لهذا الدور.

يتم نقل المواد عبر الأغشية بواسطة البروتينات بطرق مختلفة ؛ يمكنهم التصرف مضخات البروتين والقنوات والناقلات.

مضخات تعتمد على ATR ،تركيز أتراس ،التي تعزز حركة الأيونات أو الجزيئات الصغيرة عبر الأغشية ضد تدرج تركيزها (أو الجهد الكهروكيميائي) بسبب طاقة الانقسام أبريل.يُعرف وضع النقل هذا باسم النقل النشط.ترتبط تفاعلات كيميائية معينة بالنقل النشط ، على سبيل المثال ، بفضل هذه المضخات في الخلايا الحيوانية ، من الممكن الحفاظ على تركيزات منخفضة من الكالسيوم داخل الخلية ومحتوى عالٍ من أيونات الصوديوم في الفضاء بين الخلايا ، وقيمة منخفضة لدرجة الحموضة في عصير المعدة في البشر والحيوانات (أحادية المعدة) ، داخل ليسوسومات الخلايا ، فجوات الخلايا النباتية.

قنوات البروتينتوفر حركة سريعة (تصل إلى 108 جزيئات في الثانية) في وقت واحد لجزيئات الماء والجزيئات والأيونات الأخرى في اتجاه تقليل تدرج تركيزها (أو الجهد الكهروكيميائي). عادة ما تكون مثل هذه الحركات الجزيئية مواتية بقوة. وهكذا ، فإن أغشية البلازما لجميع الخلايا الحيوانية تحتوي على قنوات بروتينية خاصة بـ K + والتي تفتح وتغلق في وقت معين. يتم إغلاق قنوات البروتين الأخرى في هذا الوقت ولا تفتح إلا استجابةً لعمل الإشارات الخاصة. تلعب هذه القنوات دورًا مهمًا بشكل خاص في الخلايا العصبية.

ناقلات البروتينتعزيز نقل الأيونات والجزيئات المختلفة عبر الغشاء ؛ ومع ذلك ، على عكس بروتينات القناة ، ترتبط البروتينات الناقلة بواحد (أو أكثر) من جزيئات الركيزة في وقت واحد ، مما يؤدي إلى تغيير في تكوين البروتين ، ونتيجة لذلك ، إلى نقل هذه الجزيئات المرتبطة عبر الغشاء. يمكن نقل مثل هؤلاء الناقلين 102-104 جزيئات في الثانية ، وهي أبطأ بكثير من الحركة عبر قنوات البروتين.

تم العثور على 3 أنواع من البروتين الناقل.

Uniportersنقل جزيئات من نفس النوع عبر غشاء الخلايا الحيوانية في اتجاه تقليل تدرج تركيزها ، على سبيل المثال ، الجلوكوز والأحماض الأمينية.

Antiportersو المتعايشينتقدم متسقة النقل المشتركبعض الجزيئات أو الأيونات عبر الغشاء مقابل تدرج تركيزها مع حركة الجزيئات أو الأيونات الأخرى في عملية حركتها في اتجاه تقليل تدرج تركيزها.

النقل النشطمن خلال الغشاء

النقل النشطهو نقل المواد عبر الأغشية نتيجة استهلاك طاقة الانقسام أبريل.يقوم النقل النشط بنقل بعض الأيونات والجزيئات الصغيرة مقابل تدرج تركيزها.

تشارك البروتينات في النقل النشط عبر الأغشية (مضخات البروتين) ،تنقسم تقليديًا إلى 4 فئات: عائلة فائقة من البروتينات ABC ،فئة البروتينات R. ،F., و الخامس.فئة البروتين R. ،F. و V فقط نقل الأيونات ، و ABC- الجزيئات والأيونات الصغيرة.

بروتينات (مضخات) R. - classتتكون من وحدتين فرعيتين - α و ؛ تحتوي الوحدة الفرعية α على موقع ربط ATP وهو عامل تحفيزي ، بينما تكون الوحدة الفرعية regulatory تنظيمية. معظم بروتينات هذه الفئة عبارة عن رباعيات تتكون من وحدتين فرعيتين α و 2. في عملية النقل ، تخضع واحدة على الأقل من الوحدات الفرعية α أولاً لعملية الفسفرة (لذلك ، يتم تحديدها على أنها "P") ، ومن خلالها يتم نقل الأيونات.

تشمل بروتينات الفئة P:

■ Na + / K + - ATPase - إنزيم موضعي في غشاء البلازما وينظم المحتوى داخل الخلايا لأيونات الصوديوم والبوتاسيوم في الخلايا الحيوانية ؛

■ Ca2 + - ATPases - مضخات تضخ أيونات Ca2 + من العصارة الخلوية إلى الفضاء بين الخلايا ضد تدرج تركيزها للحفاظ على مستوى منخفض من الكالسيوم (10-2 M) في سيتوبلازم الحيوانات والخميرة والخلايا النباتية. بالإضافة إلى البلازما Ca2 + -ATPaseتحتوي الخلايا العضلية أيضًا على Ca2 + -ATPase (مضخة عضلية Ca2 +) ، والتي تضخ أيونات الكالسيوم من العصارة الخلوية إلى الشبكة الساركوبلازمية (SR) ، وهي مخزن الكالسيوم داخل الخلايا ؛

■ بروتينات غشاء للخلايا الطلائية في المعدة في الثدييات والتي تعزز دخول حمض الهيدروكلوريك إلى المعدة ؛

■ H + - مضخات تنقل بروتونات الهيدروجين من الخلية بدلاً من امتصاص أيونات K + في الخلية ؛

■ Н + - مضخات تنظم الغشاء الجهد الكهربائى فى خلايا النباتات والفطريات والبكتيريا. لا تحتوي هذه المضخات على مكون بروتين فسفوري.

مضخات من فئة أيون F و الخامستتشابه هيكليًا مع بعضها البعض ، ولكنها أكثر تعقيدًا من بروتينات الفئة P. الخامستتكون من 3 بروتينات عبر الغشاء و 5 عديد ببتيدات مختلفة ، والتي يتم توجيهها إلى الجزء العصاري الخلوي من البروتين وتشكل المجال داخل الخلايا. تتشابه بعض الوحدات الفرعية لبروتينات الغشاء الموجهة إلى الجزء الخارجي من الأغشية الحيوية من الناحية الهيكلية مع عديد ببتيدات المجال داخل الخلية.

تشارك مضخات الفئة V بشكل أساسي في الحفاظ على قيمة منخفضة للأس الهيدروجيني في فجوات النبات والليزوزومات والحويصلات الحمضية الأخرى للخلايا الحيوانية عن طريق إنفاق طاقة الانقسام أبريلوضخ بروتونات الهيدروجين عبر الغشاء من العصارة الخلوية إلى الفضاء خارج الخلية مقابل التدرج الكهروكيميائي للبروتون. تم العثور على مضخات الفئة F في أغشية البلازما للبكتيريا وأغشية البلاستيدات الخضراء والميتوكوندريا. على عكس مضخات الفئة V ، فإن وظيفتها تهدف بشكل أساسي إلى التوليف أبريلمن ودروالفوسفات غير العضوي بسبب حركة بروتونات الهيدروجين من الفضاء بين الغشاء العصاري الخلوي نحو انخفاض في التدرج الكهروكيميائي.

الفئة الأخيرة من بروتينات النقل المعتمدة على ATP هي الأسرة الفائقة ABC (ATR-ربط كاسيت). تشتمل هذه الفئة على ما يصل إلى 100 بروتين نقل مختلف ، وهي موجودة في خلايا جميع الكائنات الحية. كل بروتين ABC محدد بالنسبة لنوع واحد من الركيزة أو مجموعة من الركائز المتشابهة مع بعضها البعض ، بما في ذلك الأيونات والكربوهيدرات والببتيدات والسكريات وحتى البروتينات.

تتحد جميع بروتينات النقل ABC من خلال وجود 4 مجالات رئيسية - مجالان عبر الغشاء (T) ،تشكيل ما يسمى بالبوابة لـ "مرور" الجزيئات عبر الغشاء ، ومجالان داخل الخلايا (A) يشاركان في الربط أبريل.يمكن أن يكون هناك واحد أو اثنان من مواقع ارتباط ATP في بروتينات ABC ، \u200b\u200bوغالبًا ما يطلق عليها ATPases ، على الرغم من أنها لا تظهر دائمًا آسيا والمحيط الهادئ -خصائص التحلل المائي. في بعض الحالات ، يمكن لبروتينات الغشاء أن تظهر خصائص تخليق ATP ، والتي تلعب دورًا حاسمًا في التخليق. أبريلفي أغشية الميتوكوندريا.

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

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

توجد جزيئات البروتين في طبقة متقطعة على سطح الهيكل الدهني على كلا الجانبين. بعضها مغمور في الطبقة الدهنية ، والبعض الآخر يمر عبرها ، مكونين مناطق نفاذة للماء. تؤدي هذه البروتينات وظائف مختلفة - بعضها عبارة عن إنزيمات ، والبعض الآخر عبارة عن بروتينات نقل تشارك في نقل مواد معينة من البيئة إلى السيتوبلازم وفي الاتجاه المعاكس.

الوظائف الرئيسية لغشاء الخلية

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

يتم استخدام دافع أيونات الصوديوم للتحرك من الخارج إلى الداخل لنقل السكريات والأحماض الأمينية إلى الخلية. مع الإزالة النشطة لأيونات الصوديوم من الخلية ، يتم إنشاء ظروف لتدفق الجلوكوز والأحماض الأمينية فيها.

في العديد من الخلايا ، يحدث امتصاص المواد أيضًا من خلال البلعمة والكثافة. متى البلعمة يشكل الغشاء الخارجي المرن اكتئابًا صغيرًا يسقط فيه الجسيم الملتقط. يزداد هذا الاكتئاب ، ويحيط به جزء من الغشاء الخارجي ، وينغمس الجسيم في سيتوبلازم الخلية. ظاهرة البلعمة هي سمة من سمات الأميبات وبعض الأوليات الأخرى ، وكذلك الكريات البيض (البلعمة). وبالمثل يحدث امتصاص الخلايا للسوائل المحتوية على المواد اللازمة للخلية. تم تسمية هذه الظاهرة كثرة الخلايا.

تختلف الأغشية الخارجية للخلايا المختلفة اختلافًا كبيرًا في كليهما التركيب الكيميائي البروتينات والدهون ومحتواها النسبي. هذه الميزات هي التي تحدد التنوع في النشاط الفسيولوجي لأغشية الخلايا المختلفة ودورها في حياة الخلايا والأنسجة.

ترتبط الشبكة الإندوبلازمية للخلية بالغشاء الخارجي. بمساعدة الأغشية الخارجية ، يتم إجراء أنواع مختلفة من الاتصالات بين الخلايا ، أي التواصل بين الخلايا الفردية.

تتميز أنواع عديدة من الخلايا بوجود عدد كبير من النتوءات ، الطيات ، الزغيبات الصغيرة على سطحها. إنها تساهم في زيادة كبيرة في مساحة سطح الخلية وتحسين التمثيل الغذائي ، بالإضافة إلى روابط أقوى للخلايا الفردية مع بعضها البعض.

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

تحتوي بعض الخلايا ذات الأصل الحيواني أيضًا على عدد من الهياكل الخارجية الموجودة أعلى غشاء الخلية ولها طبيعة وقائية. ومن الأمثلة على ذلك الكيتين لخلايا حشرية متداخلة.

وظائف غشاء الخلية (باختصار)

وظيفة	وصف
حاجز وقائي	يفصل العضيات الداخلية للخلية عن البيئة الخارجية
تنظيمية	ينظم التمثيل الغذائي بين المحتويات الداخلية للخلية والبيئة الخارجية
التحديد (التقسيم)	تقسيم المساحة الداخلية للخلية إلى كتل مستقلة (مقصورات)
طاقة	- تراكم وتحويل الطاقة. - تفاعلات ضوئية لعملية التمثيل الضوئي في البلاستيدات الخضراء ؛ - الامتصاص والإفراز.
مستقبل (إعلامي)	يشارك في تكوين الإثارة وتوصيلها.
محرك	يقوم بحركة الخلية أو أجزائها الفردية.