غشاء البلازما: الخصائص والوظائف والهيكل - مادة الاحياء - 2025

في غشاء البلازما، و غشاء الخلية، الغشاء الهيولي أو غشاء هيولي، هو بنية شحمي الذي يحيط ويفصل الخلايا، كونها عنصرا لا غنى عنه للهندسة المعمارية الخاصة بهم. تمتلك الأغشية الحيوية خاصية إحاطة هيكل معين بخارجها. وتتمثل مهمتها الرئيسية في أن تكون بمثابة حاجز.

بالإضافة إلى ذلك ، يتحكم في عبور الجسيمات التي يمكن أن تدخل وتخرج. تعمل بروتينات الغشاء "كبوابات جزيئية" مع حراس بوابة متطلبين للغاية. يلعب تكوين الغشاء أيضًا دورًا في التعرف على الخلايا.

من الناحية الهيكلية ، فهي عبارة عن طبقات ثنائية تتكون من الدهون الفوسفورية والبروتينات والكربوهيدرات المرتبة بشكل طبيعي. وبالمثل ، يمثل الفسفوليبيد فوسفورًا برأس وذيل. يتكون الذيل من سلاسل الكربون غير القابلة للذوبان في الماء ، وهي مجمعة للداخل.

بدلاً من ذلك ، تكون الرؤوس قطبية وتعطي البيئة الخلوية المائية. الأغشية هياكل مستقرة للغاية. القوى التي تحافظ عليها هي قوى فان دير فال ، من بين الفوسفوليبيدات التي تتكون منها ؛ هذا يسمح لهم بإحاطة حافة الخلايا بإحكام.

ومع ذلك ، فهي أيضًا ديناميكية وسلسة للغاية. تختلف خصائص الأغشية باختلاف نوع الخلية التي تم تحليلها. على سبيل المثال ، يجب أن تكون خلايا الدم الحمراء مرنة للتنقل عبر الأوعية الدموية.

في المقابل ، يمتلك الغشاء (غمد المايلين) في الخلايا العصبية البنية اللازمة للسماح بالتوصيل الفعال للنبضات العصبية.

الخصائص العامة

بواسطة Jpablo cad ، من ويكيميديا ​​كومنز

الأغشية عبارة عن هياكل ديناميكية تمامًا تختلف اختلافًا كبيرًا اعتمادًا على نوع الخلية وتكوين الدهون فيها. يتم تعديل الأغشية وفقًا لهذه الخصائص على النحو التالي:

سيولة الغشاء

الغشاء ليس كيانًا ثابتًا ، إنه يتصرف مثل السائل. تعتمد درجة سيولة الهيكل على عدة عوامل ، من بينها تركيبة الدهون ودرجة الحرارة التي تتعرض لها الأغشية.

عندما تكون جميع الروابط الموجودة في سلاسل الكربون مشبعة ، يميل الغشاء إلى التصرف مثل الجل وتكون تفاعلات van der Waals مستقرة. على العكس من ذلك ، عندما تكون هناك روابط مزدوجة ، تكون التفاعلات أصغر وتزيد السيولة.

بالإضافة إلى ذلك ، هناك تأثير لطول سلسلة الكربون. وكلما طالت المدة ، زادت التفاعلات التي تحدث مع جيرانها ، وبالتالي زادت الطلاقة. مع زيادة درجة الحرارة ، تزداد سيولة الغشاء أيضًا.

يلعب الكوليسترول دورًا لا غنى عنه في تنظيم السيولة ويعتمد على تركيزات الكوليسترول. عندما تكون قوائم الانتظار طويلة ، يعمل الكوليسترول كمانع للحركة ، مما يقلل السيولة. تحدث هذه الظاهرة عند مستويات الكوليسترول الطبيعية.

يتغير التأثير عندما تنخفض مستويات الكوليسترول. من خلال التفاعل مع ذيول الدهون ، فإن التأثير الذي تسببه هو فصلها ، مما يقلل السيولة.

انحناء

مثل السيولة ، يتم تحديد انحناء الغشاء بواسطة الدهون التي تشكل كل غشاء معين.

يعتمد الانحناء على حجم الرأس والذيل الدهني. أصحاب الذيل الطويل والرؤوس الكبيرة مسطحة ؛ أولئك الذين لديهم رؤوس أصغر نسبيًا يميلون إلى الانحناء أكثر بكثير من المجموعة السابقة.

هذه الخاصية مهمة في ظواهر تبخر الأغشية ، وتشكيل الحويصلة ، والميكروفيلي ، من بين أمور أخرى.

توزيع الدهون

لا تحتوي "الصفحتان" التي تشكل كل غشاء - تذكر أنها ثنائية الطبقة - على نفس تركيبة الدهون بالداخل ؛ لهذا السبب يقال أن التوزيع غير متماثل. هذه الحقيقة لها عواقب وظيفية مهمة.

مثال محدد هو تكوين غشاء البلازما لكريات الدم الحمراء. في خلايا الدم هذه ، تم العثور على السفينغوميلين والفوسفاتيديل كولين (التي تشكل أغشية ذات سيولة نسبية أكبر) في مواجهة السطح الخارجي للخلية.

تواجه الدهون التي تميل إلى تكوين المزيد من الهياكل السائلة العصارة الخلوية. لا يتبع هذا النمط الكوليسترول ، والذي يتم توزيعه بشكل متجانس إلى حد ما في كلا الطبقتين.

المميزات

ترتبط وظيفة غشاء كل نوع من الخلايا ارتباطًا وثيقًا بهيكلها. ومع ذلك ، فإنها تؤدي الوظائف الأساسية.

الأغشية الحيوية هي المسؤولة عن تحديد البيئة الخلوية. وبالمثل ، توجد حجرات غشائية داخل الخلية.

على سبيل المثال ، الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء محاطة بأغشية وتشارك هذه الهياكل في التفاعلات الكيميائية الحيوية التي تحدث في هذه العضيات.

تنظم الأغشية مرور المواد إلى الخلية. بفضل هذا الحاجز ، يمكن للمواد الضرورية الدخول ، إما بشكل سلبي أو نشط (مع الحاجة إلى ATP). أيضا ، لا تدخل المواد غير المرغوب فيها أو السامة.

تحافظ الأغشية على التركيب الأيوني للخلية عند مستويات مناسبة ، من خلال عمليات التناضح والانتشار. يمكن أن يتدفق الماء بحرية اعتمادًا على تدرج تركيزه. تمتلك الأملاح والمستقلبات ناقلات محددة وتنظم أيضًا درجة الحموضة الخلوية.

بفضل وجود البروتينات والقنوات على سطح الغشاء ، يمكن للخلايا المجاورة أن تتفاعل وتتبادل المواد. بهذه الطريقة ، تتحد الخلايا وتتشكل الأنسجة.

أخيرًا ، تحتوي الأغشية على عدد كبير من بروتينات الإشارات وتسمح بالتفاعل مع الهرمونات والناقلات العصبية وغيرها.

الهيكل والتكوين

المكون الأساسي للأغشية هو الفوسفوليبيد. هذه الجزيئات هي amphipathic ، ولها منطقة قطبية وقطبية. يسمح لهم القطب بالتفاعل مع الماء ، بينما الذيل عبارة عن سلسلة كربون كارهة للماء.

يحدث ارتباط هذه الجزيئات تلقائيًا في الطبقة الثنائية ، مع تفاعل ذيول كارهة للماء مع بعضها البعض وتوجيه الرؤوس إلى الخارج.

في خلية حيوانية صغيرة ، نجد عددًا كبيرًا بشكل لا يصدق من الدهون ، بترتيب 10 ⁹ جزيئات. يبلغ سمك الأغشية حوالي 7 نانومتر. يحتل اللب الداخلي الكارهة للماء ، في جميع الأغشية تقريبًا ، سمكًا من 3 إلى 4 نانومتر.

نمط الفسيفساء السائل

يُعرف النموذج الحالي للأغشية الحيوية باسم "الفسيفساء السائلة" ، وقد صاغه الباحثان سينجر ونيكلسون في السبعينيات. يقترح النموذج أن الأغشية لا تتكون فقط من الدهون ، ولكن أيضًا من الكربوهيدرات والبروتينات. يشير مصطلح الفسيفساء إلى هذا الخليط.

يسمى وجه الغشاء الذي يواجه السطح الخارجي للخلية الوجه الخارجي للخلية. في المقابل ، الوجه الداخلي هو عصاري خلوي.

تنطبق نفس التسمية على الأغشية الحيوية التي تتكون منها العضيات ، باستثناء أن الوجه الخارجي في هذه الحالة يشير إلى داخل الخلية وليس إلى الخارج.

الدهون التي تتكون منها الأغشية ليست ثابتة. هذه لديها القدرة على التحرك ، بدرجة معينة من الحرية في مناطق معينة ، من خلال الهيكل.

تتكون الأغشية من ثلاثة أنواع أساسية من الدهون: فوسفوجليسريد ، سفينجوليبيدات ، وستيرويدات. كلها جزيئات amphipathic. سوف نصف كل مجموعة بالتفصيل أدناه:

أنواع الدهون

المجموعة الأولى ، المكونة من فوسفوجليسريد ، تأتي من الجلسرين -3 فوسفات. الذيل ، كاره للماء بطبيعته ، يتكون من سلسلتين من الأحماض الدهنية. يختلف طول السلاسل: يمكن أن تحتوي على 16 إلى 18 ذرة كربون. يمكن أن يكون لديهم روابط مفردة أو مزدوجة بين الكربون.

يتم إعطاء التصنيف الفرعي لهذه المجموعة حسب نوع الرأس الذي يمثلونه. الفوسفاتيديل كولين هو الأكثر وفرة ويحتوي الرأس على مادة الكولين. في أنواع أخرى ، تتفاعل جزيئات مختلفة مثل إيثانول أمين أو سيرين مع مجموعة الفوسفات.

مجموعة أخرى من الفوسفوجليسريد هي plasmalogens. ترتبط سلسلة الدهون بالجلسرين بواسطة رابطة استر ؛ في المقابل ، هناك سلسلة كربون مرتبطة بالجلسرين عبر رابطة إيثر. إنها وفيرة جدًا في القلب والدماغ.

تأتي الدهون السفينغولية من السفينغوزين. السفينجوميلين هو سفينجوليبيد وفير. تتكون الجليكوليبيدات من رؤوس مصنوعة من السكريات.

الفئة الثالثة والأخيرة من الدهون التي تتكون منها الأغشية هي المنشطات. إنها حلقات مصنوعة من الكربون ، مرتبطة في مجموعات من أربعة. الكوليسترول عبارة عن ستيرويد موجود في الأغشية ويتواجد بشكل خاص في أغشية الثدييات والبكتيريا.

طوافات دهنية

هناك مناطق محددة من أغشية الكائنات حقيقية النواة حيث يتركز الكوليسترول والشحميات السفينغولية. تُعرف هذه المجالات أيضًا باسم أطواف الدهون.

داخل هذه المناطق ، تحتوي أيضًا على بروتينات مختلفة ، تتمثل وظائفها في إرسال الإشارات الخلوية. يعتقد أن مكونات الدهون تعدل مكونات البروتين في الأطواف.

بروتينات الغشاء

يتم تثبيت سلسلة من البروتينات داخل غشاء البلازما. يمكن أن تكون جزءًا لا يتجزأ من الدهون أو مثبتة على الأطراف.

التكاملات تمر عبر الغشاء. لذلك ، يجب أن تحتوي على مجالات بروتين محبة للماء ومضادة للماء من أجل التفاعل مع جميع المكونات.

في البروتينات التي ترتبط بالدهون ، ترتكز سلسلة الكربون في إحدى طبقات الغشاء. لا يدخل البروتين فعليًا إلى الغشاء.

أخيرًا ، لا يتفاعل الجهاز المحيطي بشكل مباشر مع المنطقة الكارهة للماء من الغشاء. بدلا من ذلك ، يمكن ربطها عن طريق بروتين متكامل أو بواسطة الرؤوس القطبية. يمكن أن تكون موجودة على جانبي الغشاء.

تختلف نسبة البروتينات في كل غشاء بشكل كبير: من 20٪ في الخلايا العصبية إلى 70٪ في غشاء الميتوكوندريا ، حيث يحتاج إلى كمية كبيرة من عناصر البروتين لإجراء التفاعلات الأيضية التي تحدث هناك.

المراجع

1. كرافت ، ML (2013). تنظيم ووظيفة غشاء البلازما: تجاوز طوافات الدهون. البيولوجيا الجزيئية للخلية، 24 (18) ، 2765-2768.
2. لوديش ، هـ. (2002). البيولوجيا الجزيئية للخلية. الطبعة الرابعة. علم جارلاند
3. لوديش ، هـ. (2005). البيولوجيا الخلوية والجزيئية. عموم أمريكا الطبية Ed.
4. لومبارد ، ج. (2014). ذات مرة كانت أغشية الخلية: 175 عامًا من البحث في حدود الخلية. علم الأحياء المباشر، 9 (1) ، 32.
5. Thibodeau ، GA ، Patton ، KT ، & Howard ، K. (1998). التركيب والوظيفة. إلسفير إسبانيا.