معلومة

5: أغشية الخلايا - علم الأحياء


5: أغشية الخلايا

مقدمة

الخلايا هي الوحدات الأساسية للحياة القادرة على تنفيذ جميع عمليات الحياة. هم اللبنات الأساسية لجميع الكائنات الحية. تتكون بعض الكائنات الحية من خلية واحدة فقط وتسمى أحادية الخلية ، بينما تتكون البقية من العديد من الخلايا تسمى الكائنات متعددة الخلايا. في كل من الكائنات أحادية الخلية ومتعددة الخلايا ، يتم فصل الخلايا عن بعضها البعض والمناطق المحيطة بها بواسطة حاجز يسمى غشاء البلازما أو غشاء الخلية.

غشاء الخلية ، الذي يسمى أيضًا غشاء البلازما ، هو حاجز مادي بين الخلية والبيئة المحيطة. إنه الجزء الخارجي من الخلية في الحيوانات. ومع ذلك ، فهو محاط بجدار خلوي سميك في النباتات والبكتيريا والفطريات. لا يُسمح لكل ما هو موجود داخل الخلية بمغادرتها إلا إذا سمح به غشاء البلازما. وبالمثل ، لا يمكن لأي شيء أن يدخل الخلية ما لم يكن منفذاً من خلال غشاء الخلية.

في هذه المقالة ، سنناقش هيكل وتكوين غشاء الخلية بالإضافة إلى وظائفه.


حاويات مرنة

غشاء الخلية ليس بنية صلبة. إنه مصنوع من ملايين الجزيئات الصغيرة التي تخلق وعاءًا مرنًا ومساميًا. البروتينات و الفسفوليبيد تشكل معظم بنية الغشاء. تشكل الدهون الفوسفورية الحقيبة الأساسية. تم العثور على البروتينات حول الثقوب وتساعد على تحريك الجزيئات داخل وخارج الخلية. هناك أيضًا بروتينات متصلة بالأسطح الداخلية والخارجية للغشاء.

يستخدم العلماء نموذج الفسيفساء السائل لوصف تنظيم الدهون الفوسفورية والبروتينات. يوضح لك النموذج أن جزيئات الفسفوليبيد تتشكل برأس ومنطقة ذيل. قسم رأس الجزيء يحب الماء (محبة للماء) بينما الذيل لا (نافرة من الماء). نظرًا لأن ذيولها تريد تجنب الماء ، فإنها تميل إلى الالتصاق ببعضها البعض وترك الرؤوس تواجه الماء (مائي) مناطق داخل وخارج الخلية. سطحي الجزيئات يخلقان الدهون طبقه ثنائيه.


نفاذية أغشية الخلايا

من أجل الكشف عن المستضدات داخل الخلايا ، يجب أولاً نفاذية الخلايا خاصة بعد التثبيت بعوامل الربط المتبادل مثل الفورمالديهايد والغلوتارالدهيد. يوفر Permeabilization الوصول إلى مستضدات داخل الخلايا أو داخل العضوي. يشيع استخدام نوعين عامين من الكواشف: المذيبات العضوية ، مثل الميثانول والأسيتون ، والمنظفات مثل سابونين ، وتريتون إكس -100 وتوين -20. تعمل المذيبات العضوية على إذابة الدهون من أغشية الخلايا مما يجعلها قابلة للاختراق للأجسام المضادة. نظرًا لأن المذيبات العضوية تخثر أيضًا البروتينات ، فيمكن استخدامها لإصلاح الخلايا ونفاذها في نفس الوقت. يتفاعل السابونين مع كوليسترول الغشاء ، ويزيله بشكل انتقائي ويترك ثقوبًا في الغشاء. من عيوب المنظفات مثل Triton X-100 و Tween-20 أنها غير انتقائية بطبيعتها وقد تستخلص البروتينات جنبًا إلى جنب مع الدهون. يقدم هذا الفصل طرقًا لاستخدام المذيبات العضوية والمنظفات لنفاذ أغشية الخلايا.


5: أغشية الخلايا - علم الأحياء

كل منطقة داخلية للخلية يجب أن يخدمها جزء من سطح الخلية. عندما تكبر الخلية ، يتضخم حجمها الداخلي ويتوسع غشاء الخلية. لسوء الحظ ، يزداد الحجم بسرعة أكبر من مساحة السطح ، وبالتالي تتناقص الكمية النسبية من مساحة السطح المتاحة لتمرير المواد إلى وحدة حجم الخلية بشكل مطرد.

أخيرًا ، في مرحلة ما ، يتوفر سطح كافٍ فقط لخدمة كل الأجزاء الداخلية إذا كان للبقاء على قيد الحياة ، يجب أن تتوقف الخلية عن النمو.

مساحة السطح ل
حجم الحصة النقطة المهمة هي أن مساحة السطح إلى نسبة الحجم تصبح أصغر مع زيادة حجم الخلية.

وبالتالي ، إذا نمت الخلية إلى ما بعد حد معين ، فلن تتمكن مادة كافية من عبور الغشاء بسرعة كافية لاستيعاب الحجم الخلوي المتزايد. عندما يحدث هذا ، يجب أن تنقسم الخلية إلى خلايا أصغر ذات مساحة سطح / حجم مناسب ، أو أن تتوقف عن العمل.


هيكل غشاء الخلية

يتكون غشاء الخلية من طبقة ثنائية فسفوليبيد. الفسفوليبيدات عبارة عن جزيئات دهنية تتكون من رأس مجموعة فوسفات وذيول من الأحماض الدهنية. الأهم من ذلك ، أن خصائص جزيئات الفسفوليبيد تسمح لها بتكوين غشاء مزدوج الطبقات تلقائيًا.

رأس مجموعة الفوسفات في الفسفوليبيد محبة للماء ، في حين أن ذيل الفسفوليبيد كاره للماء. هذا يعني أن مجموعة الفوسفات تنجذب إلى الماء ، في حين أن الذيل ينفر بالماء.

عندما تكون في الماء أو محلول مائي (بما في ذلك داخل الجسم) فإن رؤوس الفوسفوليبيد الكارهة للماء ستوجه نفسها لتكون في الداخل ، بعيدًا عن الماء قدر الإمكان. في المقابل ، ستكون الرؤوس المحبة للماء في الخارج ، وتلامس الماء. والنتيجة هي تكوين طبقة مزدوجة من الدهون الفوسفورية ، مع تجمع الرؤوس الكارهة للماء معًا في المركز ، وتشكل ذيول الماء الجزء الخارجي من الهيكل. المصطلح التقني لهذه الطبقة المزدوجة من الفسفوليبيدات التي تشكل غشاء الخلية هو طبقة ثنائية الفسفوليبيد.

العوامل المرتبطة بالغشاء

بالإضافة إلى طبقة ثنائية الفسفوليبيد ، يحتوي غشاء الخلية أيضًا على جزيئات دهنية ، خاصة الدهون السكرية والستيرولات. الستيرول المهم هو الكوليسترول ، الذي ينظم سيولة غشاء الخلية في الخلايا الحيوانية. عندما يكون هناك نسبة أقل من الكوليسترول ، تصبح الأغشية أكثر سيولة ، ولكنها أيضًا أكثر نفاذية للجزيئات. تساعد كمية الكوليسترول في الغشاء في الحفاظ على نفاذه بحيث يمكن للكمية المناسبة من الجزيئات أن تدخل الخلية في وقت واحد.

يحتوي غشاء الخلية أيضًا على العديد من البروتينات المختلفة. تشكل البروتينات حوالي نصف غشاء الخلية. العديد من هذه البروتينات عبارة عن بروتينات عبر الغشاء ، والتي يتم تضمينها في الغشاء ولكنها تلتصق بالجانبين (أي أنها تمتد عبر طبقة الدهون الثنائية بأكملها).

بعض هذه البروتينات عبارة عن مستقبلات ترتبط بجزيئات الإشارة. البعض الآخر عبارة عن قنوات أيونية ، وهي الوسيلة الوحيدة للسماح للأيونات بالدخول أو الخروج من الخلية. يستخدم العلماء نموذج الفسيفساء السائل لوصف بنية غشاء الخلية. يمتلك غشاء الخلية قوامًا سائلًا نظرًا لأنه يتكون في جزء كبير من الدهون الفوسفورية ، وبسبب هذا ، تتحرك البروتينات بحرية عبر سطحها. تضفي العديد من البروتينات والدهون المختلفة في غشاء الخلية مظهر الفسيفساء.


شاهد الفيديو: Inside the Cell Membrane (كانون الثاني 2022).