- هيكل غشاء الخلية
- العموميات
- طبقة ثنائية الفوسفوليبيد
- الكوليسترول
- غشاء متكامل أو بروتينات غشاء
- تكوين بروتينات الغشاء
- مسام الأغشية
- البروتينات المحيطية
- غطاء الكربوهيدرات
- سيولة غشاء الخلية
- نسبة الأحماض الدهنية المشبعة مقابل غير المشبعة
- الكوليسترول
- مميزات خاصة
- وظيفة غشاء الخلية
- العموميات
- وظيفة البروتينات في الغشاء
- وظيفة غلاف الكربوهيدرات الخارجي
- المراجع
و السوائل نموذج الفسيفساء الدول التي أغشية الخلايا أو biomembranes هي هياكل الديناميكية التي سيولة الحالية من المكونات الجزيئية المختلفة، التي يمكن ان تتحرك أفقيا. أي أن هذه المكونات متحركة وليست ثابتة كما كان يعتقد سابقًا.
تم رفع هذا النموذج بواسطة S. Jonathan Singer و Garth. نيكولسون في عام 1972 واليوم هو مقبول على نطاق واسع من قبل المجتمع العلمي. يتم احتواء جميع الخلايا بواسطة غشاء خلوي مع خصائص في تكوينها ووظيفتها.
الشكل 1. رسم تخطيطي لنموذج الفسيفساء السائل. المصدر: بقلم LadyofHats ماريانا رويز ، ترجمة بيلار ساينز ، عبر ويكيميديا كومنز
يحدد هذا الغشاء حدود الخلية ، مما يسمح بوجود اختلافات بين العصارة الخلوية (أو داخل الخلية) والبيئة الخارجية. بالإضافة إلى ذلك ، ينظم تبادل المواد بين الخلية وخارجها.
في الخلايا حقيقية النواة ، تحدد الأغشية الداخلية أيضًا المقصورات والعضيات ذات الوظائف المختلفة ، مثل الميتوكوندريا ، والبلاستيدات الخضراء ، والغلاف النووي ، والشبكة الإندوبلازمية ، وجهاز جولجي ، وغيرها.
هيكل غشاء الخلية
العموميات
يتكون غشاء الخلية من بنية غير منفذة للجزيئات والأيونات القابلة للذوبان في الماء التي يتراوح سمكها بين 7 و 9 نانومتر. لوحظ في الصور المجهرية للإلكترون كخط مزدوج مستمر ورقيق يحيط بسيتوبلازم الخلية.
يتكون الغشاء من طبقة ثنائية فسفوليبيدية ، مع بروتينات مدمجة في جميع أنحاء هيكلها ومرتبة على السطح.
علاوة على ذلك ، فإنه يحتوي على جزيئات الكربوهيدرات على كل من الأسطح (الداخلية والخارجية) وفي حالة الخلايا الحيوانية حقيقية النواة ، فإنه يحتوي أيضًا على جزيئات الكوليسترول المتناثرة داخل الطبقة الثنائية.
طبقة ثنائية الفوسفوليبيد
الفسفوليبيدات هي جزيئات أمفيباثية لها نهاية محبة للماء - نهاية الماء - ، وأخرى كارهة للماء - والتي تصد الماء -.
طبقة ثنائية الفسفوليبيد التي يتكون منها غشاء الخلية لها سلاسل كارهة للماء (قطبية) مرتبة باتجاه الجزء الداخلي من الغشاء ونهايات محبة للماء (قطبية) تقع باتجاه البيئة الخارجية.
وهكذا ، فإن رؤوس مجموعات الفوسفات من الفسفوليبيد تنكشف على السطح الخارجي للغشاء.
تذكر أن كلا من البيئة الخارجية والداخلية أو العصارة الخلوية مائي. يؤثر هذا على ترتيب طبقة الفسفوليبيد المزدوجة بأجزائها القطبية التي تتفاعل مع الماء وأجزائها الكارهة للماء وتشكل المصفوفة الداخلية للغشاء.
الكوليسترول
في غشاء الخلايا الحيوانية حقيقية النواة ، توجد جزيئات الكوليسترول مدمجة في ذيول الفوسفوليبيد الكارهة للماء.
لا توجد هذه الجزيئات في أغشية الخلايا بدائية النواة وبعض الطلائعيات والنباتات والفطريات.
غشاء متكامل أو بروتينات غشاء
تتخلل داخل طبقة ثنائية الفوسفوليبيد بروتينات غشائية متكاملة.
تتفاعل هذه بشكل غير تساهمي من خلال أجزائها الكارهة للماء ، مع الطبقة الدهنية الثنائية ، وتحدد نهاياتها المحبة للماء باتجاه الوسط المائي الخارجي.
تكوين بروتينات الغشاء
يمكن أن يكون لها تكوين بسيط على شكل قضيب ، مع حلزون ألفا مطوي مسعور مدمج في الجزء الداخلي من الغشاء ، وأجزاء محبة للماء تمتد إلى الجوانب.
يمكن أن يكون لها أيضًا تكوين أكبر ونوع كروي وبنية معقدة ثلاثية أو رباعية.
عادةً ما تعبر الأخيرة غشاء الخلية عدة مرات مع شرائحها من حلزونات ألفا المتكررة مرتبة بشكل متعرج عبر طبقة الدهون الثنائية.
مسام الأغشية
تقدم بعض هذه البروتينات الكروية أجزاء داخلية محبة للماء ، وتشكل قنوات أو مسامًا يحدث من خلالها تبادل المواد القطبية من خارج الخلية إلى العصارة الخلوية والعكس صحيح.
البروتينات المحيطية
على سطح الوجه السيتوبلازمي لغشاء الخلية ، توجد بروتينات غشاء محيطي مرتبطة بالأجزاء البارزة من بعض البروتينات المتكاملة.
هذه البروتينات لا تخترق النواة الكارهة للماء للطبقة الدهنية الثنائية.
غطاء الكربوهيدرات
توجد جزيئات كربوهيدراتية على كلا سطح الغشاء.
على وجه الخصوص ، يمثل السطح الخارجي للغشاء وفرة من الجليكوليبيدات. كما تُرى سلاسل قصيرة من الكربوهيدرات مكشوفة ومرتبطة تساهميًا بأجزاء بروتينية بارزة ، تسمى البروتينات السكرية.
سيولة غشاء الخلية
نسبة الأحماض الدهنية المشبعة مقابل غير المشبعة
تعتمد سيولة الغشاء بشكل أساسي على نسبة الأحماض الدهنية المشبعة وغير المشبعة الموجودة في فوسفوليبيدات. تنخفض سيولة الغشاء مع زيادة نسبة الفسفوليبيدات المشبعة في سلسلة الأحماض الدهنية مقارنة بالأحماض غير المشبعة.
هذا يرجع إلى حقيقة أن التماسك بين السلاسل الطويلة والبسيطة للأحماض الدهنية المشبعة أكبر ، مقارنة بالتماسك بين السلاسل القصيرة وغير المشبعة للأحماض الدهنية غير المشبعة.
كلما زاد التماسك بين مكوناته الجزيئية ، قل سيولة الغشاء.
الكوليسترول
تتفاعل جزيئات الكوليسترول من خلال حلقاتها الصلبة مع سلاسل الهيدروكربون للدهون ، مما يزيد من صلابة الغشاء ويقلل من نفاذه.
في أغشية معظم الخلايا حقيقية النواة ، حيث يوجد تركيز مرتفع نسبيًا من الكوليسترول ، فإنه يمنع سلاسل الكربون من الارتباط في درجات حرارة منخفضة. هذا يسمح بتجميد الغشاء في درجات حرارة منخفضة.
مميزات خاصة
تقدم الأنواع المختلفة من أغشية الخلايا خصوصيات في كمية ونوع البروتينات والكربوهيدرات ، وكذلك في مجموعة متنوعة من الدهون الموجودة.
ترتبط هذه الخصوصيات بوظائف خلوية محددة.
لا توجد فقط اختلافات تأسيسية بين أغشية الخلايا حقيقية النواة والخلايا بدائية النواة ، وبين أغشية العضيات ، ولكن أيضًا بين مناطق نفس الغشاء.
وظيفة غشاء الخلية
العموميات
يحد غشاء الخلية الخلية ويسمح لها بالحفاظ على حالة مستقرة في العصارة الخلوية تختلف عن البيئة الخارجية. هذا ، من خلال التنظيم النشط والسلبي لمرور المواد (الماء والأيونات والمستقلبات) عبر بعضها البعض ، مما يحافظ على الإمكانات الكهروكيميائية اللازمة لوظيفة الخلية.
كما أنه يسمح للخلية بالاستجابة للإشارات من البيئة الخارجية من خلال المستقبلات الكيميائية الموجودة على الغشاء ويوفر مواقع رسو لخيوط الهيكل الخلوي.
في حالة الخلايا حقيقية النواة ، تشارك أيضًا في إنشاء حجيرات داخلية وعضيات ذات وظائف أيضية محددة.
وظيفة البروتينات في الغشاء
هناك بروتينات غشائية مختلفة لها وظائف محددة ، من بينها نذكر:
- الإنزيمات التي تحفز (تسرع) التفاعلات الكيميائية ،
- مستقبلات الغشاء تشارك في التعرف على جزيئات الإشارة وربطها (مثل الهرمونات) ،
- بروتينات نقل المواد عبر الغشاء (باتجاه العصارة الخلوية ومنها إلى خارج الخلية). هذه تحافظ على التدرج الكهروكيميائي بفضل نقل الأيونات.
وظيفة غلاف الكربوهيدرات الخارجي
تشارك الكربوهيدرات أو الجليكوليبيدات في التصاق الخلايا ببعضها البعض وفي عملية التعرف على غشاء الخلية وتفاعله مع الجزيئات مثل الأجسام المضادة والهرمونات والفيروسات.
المراجع
- Bolsaver ، SR ، Hyams ، JS ، Shephard ، EA ، White HA and Wiedemann ، CG (2003). بيولوجيا الخلية ، دورة قصيرة. الطبعة الثانية. وايلي ليس ص 535.
- إنجلمان ، د. (2005). الأغشية فسيفساء أكثر من السائل. طبيعة 438 (7068) ، 578-580. دوى: 10.1038 / nature04394
- نيكولسون ، جي إل (2014). نموذج الفسيفساء السائل لهيكل الغشاء. لا تزال ذات صلة بفهم بنية ووظيفة وديناميكيات الأغشية البيولوجية بعد أكثر من 40 عامًا. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - الأغشية الحيوية ، 1838 (6) ، 1451-1466. دوى: 10.1016 / j.bbamem.2013.10.019
- رافين ، ج. (2002). مادة الاحياء. الطبعة السادسة. MGH. ص 1239.
- سنجر ، SJ ونيكلسون ، GL (1972). نموذج الفسيفساء السائل لبنية أغشية الخلايا. علم، 175 (4023) ، 720-731. دوى: 10.1126 / العلوم.175.4023.720