تقاطعات الخلايا: الأنواع وخصائصها - مادة الاحياء - 2026

و تقاطعات الخلية هي جسور الاتصال بين الأغشية السيتوبلازمية بين الخلايا المجاورة أو بين الخلايا والمصفوفة. تعتمد التقاطعات على نوع الأنسجة المدروسة ، مما يبرز الروابط الموجودة بين الخلايا الظهارية والعضلية والعصبية.

توجد في الخلايا جزيئات مرتبطة بالالتصاق بينها. ومع ذلك ، هناك حاجة إلى عناصر إضافية تزيد من ثبات الرابطة في الأنسجة. يتم تحقيق ذلك باستخدام تقاطعات الخلايا.

الأنواع الرئيسية لتقاطعات الخلايا.

المصدر: بومفريفر ، من ويكيميديا ​​كومنز

تصنف الوصلات إلى تقاطعات متناظرة (تقاطعات ضيقة ، ديسموسومات الحزام ، وتقاطعات شق) وتقاطعات غير متماثلة (هيميديسموسومات).

تعتبر الوصلات الضيقة ، و desmosomes الحزام ، و desmosomes النقطية ، و hemidesmosomes بمثابة تقاطعات تسمح بالرسو ؛ بينما تعمل الوصلات المشقوقة كجسور تقاطع بين الخلايا المجاورة ، مما يسمح بتبادل المواد المذابة بين السيتوبلازم.

تحدث حركة المواد المذابة والماء والأيونات من خلال المكونات الخلوية الفردية وبينها. وبالتالي ، هناك مسار عبر الخلايا يتم التحكم فيه بواسطة سلسلة من القنوات والناقلات. على النقيض من المسار المجاور للخلايا ، والذي يتم تنظيمه من خلال الاتصالات بين الخلايا - أي تقاطعات الخلايا.

نجد في النباتات تقاطعات خلوية تشبه الوصلات المشقوقة ، تسمى plasmodesmata. على الرغم من اختلاف الهيكل ، إلا أن الوظيفة هي نفسها.

من وجهة نظر طبية ، فإن بعض أوجه القصور في التقاطعات الخلوية تترجم إلى أمراض مكتسبة أو وراثية ناجمة عن تلف الحاجز الظهاري.

مميزات

تتكون الكائنات الحية من هياكل منفصلة ومتنوعة تسمى الخلايا. يتم تحديد هذه بواسطة غشاء بلازما يبقيها منفصلة عن البيئة خارج الخلية.

ومع ذلك ، على الرغم من أنها مكونات الكائنات الحية ، إلا أنها لا تشبه الطوب ، لأنها ليست معزولة عن بعضها البعض.

الخلايا هي عناصر على اتصال مع بعضها البعض ومع البيئة خارج الخلية. لذلك ، يجب أن تكون هناك طريقة للخلايا لتشكيل الأنسجة والتواصل ، بينما يظل الغشاء سليمًا.

يمكن حل هذه المشكلة بفضل وجود تقاطعات الخلايا الموجودة في الظهارة. تتشكل هذه الوصلات بين خليتين متجاورتين ويتم تصنيفها وفقًا لوظيفة كل واحدة إلى تقاطعات متماثلة وغير متماثلة.

تنتمي Hemidesmosomes إلى اتحادات غير متكافئة ، ونقابات ضيقة ، و desmosomes حزام ، و desmosomes ، واتحادات مشقوقة إلى اتحادات متماثلة. أدناه سوف نصف بالتفصيل كل من المفاصل.

أنواع

-تقاطعات ضيقة

مخطط الخلايا الظهارية المعوية ومسارات النفاذية الانتقائية. وايت ويل ، من ويكيميديا ​​كومنز

الوصلات الضيقة ، المعروفة أيضًا في الأدبيات باسم الوصلات المسدودة ، هي قطاعات في أغشية الخلايا للخلايا المجاورة والتي ترتبط ارتباطًا وثيقًا - كما يوحي اسم "الوصلة الضيقة".

في ظل الظروف المتوسطة ، يتم فصل الخلايا بمسافة 10-20 نانومتر. ومع ذلك ، في حالة التقاطعات الضيقة ، يتم تقليل هذه المسافة بشكل كبير وتؤدي أغشية كلا الخليتين إلى اللمس أو حتى الاندماج.

يوجد تقاطع ضيق نموذجي بين الجدران الجانبية للخلايا المجاورة على مسافة قليلة من أسطحها القمية.

في النسيج الظهاري ، تصنع جميع الخلايا مثل هذه التقاطعات للبقاء معًا. في هذا التفاعل ، تقع الخلايا في نمط يذكرنا بالحلقة. تغطي هذه النقابات المحيط بأكمله.

تشارك البروتينات في التقاطعات الضيقة

أوكلودينا وكلودينا

تحيط مناطق التلامس الضيقة بسطح الخلية بالكامل. تشكل هذه المناطق شرائط تلامس مفاغرة من بروتينات الغشاء المعروفة باسم الأكلودين والكلودين. يشير مصطلح المفاغرة إلى اتحاد بعض العناصر التشريحية.

ينتمي هذان البروتينان إلى مجموعة التيتراسبانين. تتميز بوجود أربعة مجالات عبر الغشاء ، حلقتان خارجيتان ، وذيولان قصيرتان نسبيًا من السيتوبلازم.

ثبت أن أوكلودين يتفاعل مع أربعة جزيئات بروتينية أخرى ، تسمى zonule occludin ويُختصر باسم ZO. تشمل هذه المجموعة الأخيرة البروتينات ZO 1 و ZO 2 و ZO 3 و afadin.

كلودين ، من جانبها ، عبارة عن عائلة مكونة من 16 بروتينًا تشكل سلسلة من الألياف الخطية في تقاطعات ضيقة ، مما يسمح لهذا التقاطع بأخذ دور "الحاجز" في المسار الخلوي.

النكتين والمربى

تظهر جزيئات النكتين والالتصاق (JAMs اختصارًا) أيضًا في التقاطعات الضيقة. تم العثور على هذين الجزيئين كجماهير متجانسة في الفضاء داخل الخلايا.

ترتبط النكتين بخيوط الأكتين من خلال بروتين afadin. يبدو أن هذا الأخير حيوي ، لأن حذف الترميز الجيني لـ afadin في القوارض يؤدي إلى موت الجنين.

ملامح التقاطعات الضيقة

يؤدي هذا النوع من الوصلات بين الخلايا وظيفتين أساسيتين. الأول هو تحديد قطبية الخلايا في الظهارة ، وفصل قمي عن المجال القاعدية ومنع الانتشار غير الضروري للدهون والبروتينات والجزيئات الحيوية الأخرى من الحدوث.

كما ذكرنا في التعريف ، يتم تجميع خلايا الظهارة في حلقة. يفصل هذا الهيكل السطح القمي للخلية عن السطح الجانبي والقاعدية ، مما يحدد التمايز بين المجالات.

يعتبر هذا الفصل من أهم المفاهيم في دراسة فسيولوجيا الظهارة.

ثانيًا ، تمنع التقاطعات الضيقة المرور الحر للمواد عبر طبقة الخلايا الظهارية ، مما يؤدي إلى وجود حاجز أمام المسار الخلوي.

- الاتحادات في شق أو فجوة

هيكل وموقع تقاطعات الفجوة في الخلايا المتجاورة. ترجمه Kalpo ، بناءً على صورة ماريانا رويز LadyofHats. ، عبر ويكيميديا ​​كومنز

تم العثور على تقاطعات الفجوة في مناطق خالية من الغشاء السيتوبلازمي المحدود بين الخلايا المجاورة. في التقاطع المشقوق ، تتصل السيتوبلازم للخلايا ويتم إنشاء اتصال مادي حيث يمكن أن يحدث مرور الجزيئات الصغيرة.

توجد هذه الفئة من التقاطعات في جميع الظهارات تقريبًا ، وفي أنواع أخرى من الأنسجة ، حيث تخدم مجموعة متنوعة جدًا من الأغراض.

على سبيل المثال ، في الأنسجة المختلفة يمكن أن تفتح الوصلات المشقوقة أو تغلق استجابة للإشارات خارج الخلية ، كما هو الحال مع الناقل العصبي الدوبامين. يقلل وجود هذا الجزيء من الاتصال بين فئة من الخلايا العصبية في الشبكية ، استجابةً لزيادة شدة الضوء.

البروتينات تشارك في التقاطعات المشقوقة

الوصلات المشقوقة تتكون من بروتينات تسمى connexins. وهكذا ، يتم الحصول على "connexon" من خلال اتحاد ستة مونومرات connexin. هذا الهيكل عبارة عن أسطوانة مجوفة توجد عبر الغشاء السيتوبلازمي.

يتم ترتيب الروابط بطريقة يتم فيها إنشاء قناة بين السيتوبلازم في الخلايا المجاورة. أيضًا ، تميل الروابط إلى التجمع وتشكيل نوع من الألواح.

وظائف تقاطعات الفجوة

بفضل تكوين هذه التقاطعات ، يمكن أن تحدث حركة جزيئات معينة بين الخلايا المجاورة. حجم الجزيء المراد نقله حاسم ، والقطر الأمثل هو 1.2 ، وكذلك أيونات الكالسيوم والأدينوزين أحادي الفوسفات الدوري.

على وجه التحديد ، هي أيونات غير عضوية وجزيئات قابلة للذوبان في الماء يمكن نقلها من سيتوبلازم خلية واحدة إلى السيتوبلازم المجاور.

تلعب تركيزات الكالسيوم دورًا مهمًا في هذه القناة. عندما يزيد تركيز الكالسيوم ، تميل القنوات المحورية إلى الانغلاق.

وبهذه الطريقة ، تشارك الوصلات المشقوقة بنشاط في عملية الاقتران الكهربائي والكيميائي بين الخلايا ، كما يحدث في خلايا عضلات القلب المسؤولة عن نقل النبضات الكهربائية.

- مفاصل الربط أو الربط

تحت الوصلات الضيقة نجد مفاصل التثبيت. بشكل عام ، تقع هذه بالقرب من السطح القمي للظهارة. في هذه المجموعة ، يمكننا التمييز بين ثلاث مجموعات رئيسية ، المنطقة الملتصقة أو الحزام ديسموسوم ، البقعة تلتصق أو ديسموسوم دقيق و ديسموسوم.

في هذا النوع من الوصلات ، يتم فصل أغشية الخلايا المجاورة التي يتم ربطها بواسطة مناطق ولطاخات ملتصقة بمسافة خلية واسعة نسبيًا - مقارنة بالحد الأدنى من المساحة الموجودة في حالة التقاطعات الضيقة.

يشغل الفراغ بين الخلايا بروتينات تنتمي إلى عائلة الكاديرين ، والديسموجلين ، والديسموكولين المرتبطة باللويحات السيتوبلازمية التي تقدم بروتينات أخرى تسمى ديسموبلاكين ، وبلاكوجلوبين ، وبلاكوفيلين.

تصنيف مفاصل التثبيت

المنطقة تلتصق

كما في حالة الوصلات الضيقة ، نلاحظ أيضًا في وصلات المرساة نمط الترتيب على شكل حلقة أو حزام. ترتبط المنطقة الملتصقة بميكروفيلم أكتين ، من خلال تفاعل بروتينين: الكاديرين والكاتينين.

البقعة تلتصق

في بعض الحالات ، يُعرف هذا الهيكل ببساطة باسم ديسموسوم ، وهو اتحاد نقطي مرتبط بخيوط وسيطة مكونة من الكيراتين. في هذا السياق ، تسمى هذه الهياكل الكيراتينية "tonofilimanetos". تمتد الشعيرات من نقطة إلى أخرى في الخلايا الظهارية.

نقطة ديسموسومات

توفر هذه القوة والصلابة للخلايا الظهارية. وبالتالي ، يُعتقد أن وظيفتها الرئيسية مرتبطة بتقوية الخلايا المجاورة وتثبيتها.

يمكن تشبيه Desmosomes بنوع من البرشام أو اللحام ، لأنها تشبه نقاطًا صغيرة منفصلة وليست عصابات متصلة.

نجد هذا النوع من الوصلات في الأقراص المقحمة التي تربط الخلايا القلبية في عضلة القلب وفي السحايا التي تبطن السطح الخارجي للدماغ والحبل الشوكي.

-دموسوميس

ميغيلفيريغ ، من ويكيميديا ​​كومنز

تقع Hemidesmosomes في فئة الوصلات غير المتماثلة. هذه البنية لها وظيفة ترسيخ المجال القاعدي للخلية الظهارية مع الصفيحة القاعدية الأساسية.

يستخدم مصطلح hemidesmosome لأن هذا الهيكل يظهر حرفيا "نصف" ديسموسوم. ومع ذلك ، من وجهة نظر تركيبتهما البيوكيميائية ، كلا الاتحادين مختلفان تمامًا.

من المهم توضيح أن الديسموسومات مسؤولة عن التصاق خلية مجاورة بأخرى ، في حين أن وظيفة hemidesmosome هي توحيد الخلية مع الصفيحة القاعدية.

على عكس البقعة اللاصقة أو الديسموسوم ، فإن الهيميدسموسومات لها بنية مختلفة ، تتكون من: صفيحة حشوية مرتبطة بخيوط وسيطة وصفيحة من الأغشية الخارجية ، وهي المسؤولة عن ربط hemidesmosome مع الصفيحة القاعدية ، عن طريق a خيوط المرساة.

تتمثل إحدى وظائف hemidesmosomes في زيادة الاستقرار العام للأنسجة الظهارية ، وذلك بفضل وجود خيوط هيكل خلوي وسيطة مرتبطة بمكونات الصفيحة القاعدية.

تقاطعات الخلايا في النباتات

تفتقر المملكة النباتية إلى معظم تقاطعات الخلايا الموصوفة أعلاه ، باستثناء نظير وظيفي يذكرنا بالتقاطعات المشقوقة.

في النباتات ، ترتبط السيتوبلازم في الخلايا المجاورة بمسارات أو قنوات تسمى plasmodesmata.

ينشئ هذا الهيكل سلسلة متصلة من خلية نباتية إلى أخرى. على الرغم من أنها تختلف هيكليًا عن التقاطعات المشقوقة ، إلا أن لها أدوارًا متشابهة جدًا ، مما يسمح بمرور الأيونات والجزيئات الصغيرة.

المنظور الطبي

من وجهة نظر طبية ، تعتبر التقاطعات الخلوية موضوعًا ذا صلة. تم العثور على الطفرات في الجينات التي ترمز للبروتينات المشاركة في التقاطعات لتترجم إلى أمراض إكلينيكية.

على سبيل المثال ، إذا كانت هناك طفرة معينة في الجين ترمز لنوع معين من الكلودين (أحد البروتينات التي تتوسط التفاعل عند التقاطعات الضيقة) فإنها تسبب مرضًا نادرًا في البشر.

هذا هو متلازمة فقدان المغنيسيوم الكلوي ، وتشمل الأعراض انخفاض المغنيسيوم والنوبات المرضية.

بالإضافة إلى ذلك ، تم العثور على طفرة في الجين المشفر لبروتين النكتين 1 لتكون مسؤولة عن متلازمة الحنك المشقوق. تعتبر هذه الحالة من أكثر التشوهات شيوعًا عند الأطفال حديثي الولادة.

كما ارتبطت الطفرات في جين النكتين 1 بحالة أخرى تسمى خلل التنسج الأديم الظاهر الذي يؤثر على جلد الإنسان والشعر والأظافر والأسنان.

Pemphigus foliaceus هو مرض جلدي متقرح تحدده الأجسام المضادة ضد desmoglein 1 ، وهو عنصر أساسي مسؤول عن الحفاظ على تماسك البشرة.

المراجع

1. ألبرتس ، بي ، براي ، دي ، هوبكين ، كيه ، جونسون ، إيه دي ، لويس ، جيه ، راف ، إم ،… ووالتر ، بي (2015). بيولوجيا الخلية الأساسية. علوم جارلاند.
2. Cooper، GM، & Hausman، RE (2000). الخلية: النهج الجزيئي. سيناوير أسوشيتس.
3. كورتيس ، هـ. ، وبارنز ، إن إس (1994). دعوة إلى علم الأحياء. ماكميلان.
4. Hill، RW، Wyse، GA، Anderson، M.، & Anderson، M. (2004). فسيولوجيا الحيوان. سيناوير أسوشيتس.
5. كارب ، ج. (2009). البيولوجيا الخلوية والجزيئية: المفاهيم والتجارب. جون وايلي وأولاده.
6. Kierszenbaum، A.، & Tres، L. (2016). علم الأنسجة وبيولوجيا الخلية: مقدمة في علم الأمراض. إلسفير البرازيل.
7. لوديش ، هـ. ، بيرك ، أ. ، دارنيل ، جي إي ، كايزر ، كاليفورنيا ، كريجر ، إم ، سكوت ، إم بي ،… وماتسودايرا ، ب. (2008). بيولوجيا الخلية الجزيئية. ماكميلان.
8. Voet ، D. ، & Voet ، JG (2006). الكيمياء الحيوية. عموم أمريكا الطبية Ed.