مستقبلات الغشاء: الوظائف والأنواع وكيف تعمل - مادة الاحياء - 2025

و مستقبلات غشاء هي فئة من المستقبلات الخلوية الموجودة على سطح غشاء البلازما الخلايا، مما يسمح للكشف عن المواد الكيميائية بطبيعتها لا يمكن عبور الغشاء.

بشكل عام ، مستقبلات الغشاء عبارة عن بروتينات غشائية متكاملة متخصصة في الكشف عن الإشارات الكيميائية مثل هرمونات الببتيد والناقلات العصبية وبعض العوامل الغذائية ؛ يمكن لبعض الأدوية والسموم أن ترتبط أيضًا بهذه الأنواع من المستقبلات.

تخطيطي تمثيلي لمستقبلات الغشاء. الروابط الموجودة على الجزء الخارجي من الغشاء (1) ، تفاعل مستقبلات الغشاء الترابطي (2) و (3) تم ملاحظة أحداث الإشارة اللاحقة (المصدر: وايت بيزينسكي عبر ويكيميديا ​​كومنز)

يتم تصنيفها وفقًا لنوع التسلسل داخل الخلايا الذي تقترن به وتلك التي تحدد التأثير النهائي على الخلية المقابلة ، والتي تسمى الخلية المستهدفة أو الخلية المستهدفة.

وهكذا ، تم وصف ثلاث مجموعات كبيرة: تلك المرتبطة بالقنوات الأيونية ، وتلك المرتبطة بالأنزيمات وتلك المرتبطة بالبروتين G. ويؤدي ارتباط الروابط بالمستقبلات إلى إحداث تغيير في تكوين المستقبلات التي تؤدي إلى سلسلة إشارات داخل الخلايا في الخلية المستهدفة.

تتيح سلاسل الإشارات المقترنة بمستقبلات الغشاء إمكانية تضخيم الإشارات وتوليد استجابات أو تغييرات عابرة أو دائمة في الخلية المستهدفة. تسمى هذه الإشارات داخل الخلايا مجتمعة "نظام نقل الإشارة".

المميزات

وظيفة المستقبلات الغشائية ، وأنواع أخرى من المستقبلات بشكل عام ، هي السماح بالاتصال بين الخلايا فيما بينها ، بحيث تعمل الأجهزة والأنظمة المختلفة للكائن الحي بطريقة منسقة للحفاظ على التوازن و الاستجابة للأوامر الطوعية والتلقائية الصادرة عن الجهاز العصبي.

وبالتالي ، يمكن للإشارة الكيميائية التي تعمل على غشاء البلازما أن تؤدي إلى تعديل مضخم للوظائف المختلفة داخل الآلية الكيميائية الحيوية للخلية وتؤدي إلى تعدد الاستجابات المحددة.

من خلال نظام تضخيم الإشارة ، يكون التحفيز الفردي (يجند) قادرًا على توليد تغييرات عابرة فورية وغير مباشرة وطويلة الأجل ، وتعديل التعبير عن بعض الجينات داخل الخلية المستهدفة ، على سبيل المثال.

أنواع

تصنف المستقبلات الخلوية ، حسب موقعها ، إلى: مستقبلات غشاء (تلك التي تتعرض في غشاء الخلية) ومستقبلات داخل الخلايا (والتي يمكن أن تكون هيولي أو نووي).

مستقبلات الغشاء من ثلاثة أنواع:

- مرتبطة بالقنوات الأيونية

- مرتبط بالأنزيمات

- مرتبط ببروتين ج

مستقبلات الغشاء مرتبطة بالقنوات الأيونية

وتسمى أيضًا القنوات الأيونية المترابطة ، وهي بروتينات غشائية تتكون من 4 إلى 6 وحدات فرعية يتم تجميعها بطريقة تترك قناة أو مسامًا مركزية ، تمر خلالها الأيونات من جانب واحد من الغشاء إلى الجانب الآخر.

مثال على مستقبل الأسيتيل كولين ، وهو مستقبل مرتبط بقناة أيونية. يتم عرض الحالات المطابقة الثلاث لها (المصدر: Laozhengzz عبر ويكيميديا ​​كومنز)

تعبر هذه القنوات الغشاء ولها نهاية خارج الخلية ، حيث يقع موقع الربط للرابط ، ونهاية أخرى داخل الخلايا لها ، في بعض القنوات ، آلية بوابة. تحتوي بعض القنوات على موقع يجند داخل الخلايا.

مستقبلات الغشاء المرتبطة بالإنزيم

هذه المستقبلات هي أيضًا بروتينات عبر الغشاء. لديهم نهاية خارج الخلية تقدم موقع الارتباط للرابط والتي ارتبطت بنهايتها داخل الخلايا بإنزيم يتم تنشيطه عن طريق ارتباط اللجند بالمستقبل.

مستقبلات الغشاء مقترنة أو مرتبطة ببروتين G.

تمتلك المستقبلات المقترنة ببروتين G آلية غير مباشرة لتنظيم الوظائف داخل الخلايا للخلايا المستهدفة التي تتضمن جزيئات محول تسمى بروتينات ربط أو ارتباط GTP أو بروتينات جي.

كل هذه المستقبلات المرتبطة ببروتين G تتكون من بروتين غشائي يعبر الغشاء سبع مرات وتسمى المستقبلات الأيضية. تم تحديد مئات المستقبلات المرتبطة ببروتينات جي المختلفة.

كيف يعملون؟

في المستقبلات المرتبطة بالقنوات الأيونية ، يؤدي ارتباط اللجند بالمستقبل إلى إحداث تغيير توافقي في بنية المستقبل الذي يمكنه تعديل البوابة ، وتحريك جدران القناة أقرب أو بعيدًا. وبهذا يعدلوا مرور الأيونات من جانب واحد من الغشاء إلى الجانب الآخر.

تعتبر المستقبلات المرتبطة بالقنوات الأيونية ، في معظمها ، خاصة بنوع واحد من الأيونات ، ولهذا تم وصف مستقبلات قنوات K + و Cl- و Na + و Ca ++ وما إلى ذلك. هناك أيضًا قنوات تسمح بنوعين أو أكثر من الأيونات بالمرور.

ترتبط معظم المستقبلات المرتبطة بالإنزيم مع بروتين كينيز ، وخاصة إنزيم التيروزين كيناز. يتم تنشيط هذه الكينازات عندما يرتبط الترابط بالمستقبل في موقع الارتباط خارج الخلية. كيناز فسفوريلات بروتينات معينة في الخلية المستهدفة ، وتعديل وظيفة الخلية.

مثال على مستقبل غشائي مرتبط بإنزيم التيروزين كيناز (المصدر: Laozhengzz عبر ويكيميديا ​​كومنز)

تعمل المستقبلات المرتبطة ببروتين G على تنشيط سلسلة من التفاعلات الكيميائية الحيوية التي تنتهي بتعديل وظيفة البروتينات المختلفة في الخلية المستهدفة.

هناك نوعان من بروتينات G هما بروتينات G غير المتجانسة وبروتينات G الأحادية. كلاهما مرتبط بشكل غير نشط بالناتج المحلي الإجمالي ، ولكن عندما يرتبط الترابط بالمستقبل ، يتم استبدال الناتج المحلي الإجمالي بـ GTP ويتم تنشيط البروتين G.

في بروتينات G غير المتجانسة ، تنفصل الوحدة الفرعية α المرتبطة بـ GTP عن مجمع ßγ ، تاركة البروتين G نشطًا. يمكن لكل من الوحدة الفرعية α المرتبطة بـ GTP و ßγ الحر التوسط في الاستجابة.

رسم تخطيطي لمستقبل مقترن ببروتين G (المصدر: Bensaccount في ويكيبيديا الإنجليزية عبر ويكيميديا ​​كومنز)

تسمى بروتينات G الأحادية أو بروتينات G الصغيرة أيضًا ببروتينات Ras لأنها تم وصفها لأول مرة في فيروس ينتج أورام ساركوماتية في الفئران.

عند تنشيطها ، فإنها تحفز الآليات المتعلقة بشكل أساسي بالحركة الحويصلية ووظائف الهيكل الخلوي (التعديل ، إعادة التشكيل ، النقل ، إلخ).

أمثلة

يُعد مستقبل الأسيتيل كولين ، المرتبط بقناة الصوديوم التي تنفتح عندما يرتبط بأسيتيل كولين ويسبب إزالة استقطاب الخلية المستهدفة ، مثالًا جيدًا على مستقبلات الغشاء المرتبطة بالقنوات الأيونية. بالإضافة إلى ذلك ، هناك ثلاثة أنواع من مستقبلات الغلوتامات التي هي مستقبلات مؤثرة في التقلص.

يعتبر الغلوتامات أحد أهم الناقلات العصبية المثيرة في الجهاز العصبي. أنواعه الثلاثة من المستقبلات المؤينة للتأين هي: مستقبلات NMDA (N-methyl-D-aspartate) ، AMPA (α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole-propionate) و kainate (حمض كينيك).

أسمائهم مشتقة من المواد الناهضة التي تنشطها وهذه الأنواع الثلاثة من القنوات هي أمثلة على القنوات المثيرة غير الانتقائية ، لأنها تسمح بمرور الصوديوم والبوتاسيوم وفي بعض الحالات كميات صغيرة من الكالسيوم.

من أمثلة المستقبلات المرتبطة بالإنزيم مستقبلات الأنسولين ، وعائلة TrK من المستقبلات أو مستقبلات العصبية ، ومستقبلات بعض عوامل النمو.

تشمل أهم مستقبلات البروتين G- مستقبلات الأسيتيل كولين المسكارينية ، مستقبلات بيتا الأدرينالية ، مستقبلات الجهاز الشمي ، مستقبلات الغلوتامات الأيضية ، مستقبلات العديد من هرمونات الببتيد ، ومستقبلات رودوبسين في نظام الشبكية.

المراجع

1. قسم الكيمياء الحيوية والفيزياء الحيوية الجزيئية Thomas Jessell، Siegelbaum، S.، & Hudspeth، AJ (2000). مبادئ علم الأعصاب (المجلد 4 ، ص 1227-1246). إيه آر كانديل ، وجيه إتش شوارتز ، وتي إم جيسيل (محرران). نيويورك: ماكجرو هيل.
2. هولمي ، إي سي ، بيردسال ، نيو جيرسي ، وبكلي ، نيوجيرسي (1990). الأنواع الفرعية لمستقبلات المسكارين. المراجعة السنوية لعلم الأدوية والسموم ، 30 (1) ، 633-673.
3. Cull-Candy ، SG ، & Leszkiewicz ، DN (2004). دور أنواع فرعية متميزة من مستقبلات NMDA في المشابك المركزية. Sci. STKE، 2004 (255)، re16-re16.
4. وليام ، إف جي ، وجانونج ، دكتوراه في الطب (2005). مراجعة علم وظائف الأعضاء الطبية. طُبع في الولايات المتحدة الأمريكية ، الطبعة السابعة عشرة ، Pp-781.
5. Bear ، MF ، Connors ، BW ، & Paradiso ، MA (محرران). (2007). علم الأعصاب (المجلد 2). ليبينكوت ويليامز وويلكينز.