هيكل غشاء الخلية

فقط حاجز رفيع ومرن يفصل محتويات الخلية عن بيئتها. تسمح وظيفة غشاء الخلية بشكل انتقائي بتبادل ومرور جزيئات معينة مع إبعاد المواد غير المرغوب فيها. تسمح أجزاء من غشاء الخلية أيضًا للخلية بالتواصل مع الخلايا الأخرى والبيئة المحيطة بها. تمتلك كل من النباتات والحيوانات أغشية خلوية ، ولكن يختلف هيكل وتنظيم غشاء الخلية ، كما هو الحال تحتوي النباتات والخميرة والبكتيريا على جدار خلوي صلب خارج الغشاء للحصول على دعم وتركيب إضافي. تحدد الوظائف الفريدة لغشاء الخلية هيكلها وخصائصها.

يتكون غشاء الخلية من هيكل من طبقتين من جزيئات الدهون الخاصة ، يسمى الفوسفوليبيد. يحتوي كل فوسفوليبيد على سلسلتين من الأحماض الدهنية متصلة برأس فوسفات - جلسرين. الأحماض الدهنية كارهة للماء (كره الماء) حيث يكون رأس الفوسفات محب للماء (محب للماء). توضع طبقتا الدهون الفسفورية نفسها بحيث تكون الأحماض الدهنية داخل الطبقات أو المنشورات. وفقًا لـ "Carnegie-Mellon: هيكل ووظيفة غشاء الخلية" ، عندما يأتي الغشاء ثنائي الطبقة عند ملامستها للماء ، تعيد جزيئات الفسفوليبيد ترتيب نفسها للحفاظ على ذيول الأحماض الدهنية بعيدًا عنها ماء.

ينتشر نوعان من البروتينات في جميع أنحاء غشاء الخلية: بروتينات متكاملة وبروتينات محيطية. تمر البروتينات المتكاملة ، المصنوعة من سلاسل طويلة من الأحماض الأمينية ، عبر الغشاء بأكمله. تتفاعل بعض أجزاء البروتين مع البيئة الخارجية وتتفاعل أجزاء أخرى مع داخل الخلية. ومن ثم ، فإن البروتينات المتكاملة تسمى أيضًا بروتينات عبر الغشاء. البروتينات المتكاملة لها وظيفتان رئيسيتان. إنها تعمل كمسام تسمح بدخول "أيونات أو عناصر غذائية معينة إلى الخلية" و "تنقل الإشارات من وإلى الخلية" ، وفقًا لجيمس بورنيت الثالث في مقالة كارنيجي ميلون.

في المقابل ، ترتبط البروتينات المحيطية بسطح الغشاء فقط وتعمل كمثبتات للهيكل الخلوي أو الألياف خارج الخلية.

يغطي الغلاف الكربوهيدراتي المعروف باسم glycocalyx سطح الخلية. يتكون جلايكوكاليكس من قليل السكاريد القصير المرتبط بأنواع معينة من بروتينات الغشاء. وفقًا لـ "الخلية: هيكل غشاء البلازما" ، يوفر الكُلَانُ السُكري هوية الخلية. يوفر أساسًا مجموعة من العلامات التي يمكنها التمييز بين الخلايا المتماثلة والخلايا الأجنبية أو الغازية. يعمل glycocalyx أيضًا على حماية سطح الخلية.

الكوليسترول هو نوع آخر من الدهون الموجودة في غشاء الخلية. تنتشر الكوليسترول في جميع أنحاء الأحماض الدهنية الداخلية ، مما يمنع الذيل من التكتل بإحكام شديد ويساعد في الحفاظ على سائل الغشاء.

اقترحه سنجر ونيكلسون لأول مرة ("العلم" ، 18 فبراير 1972) كنموذج فسيفساء السوائل ، يحتوي غشاء الخلية على ميزتين أساسيتين تسمحان له بأداء وظائفه. أولاً ، غشاء الخلية عبارة عن بنية فسيفساء من جزيئات مختلفة. سيكون لكل نوع من الخلايا في الكائنات الحية متعددة الخلايا وحيدة الخلية مجموعة فريدة ومزيج فريد من البروتينات والكربوهيدرات والدهون. كمثال ، ذكر بيرنيت من جامعة كارنيجي ميلون أن غشاء خلايا الدم الحمراء يحتوي على أكثر من 50 نوعًا من البروتينات.

الخاصية الثانية لغشاء الخلية هي السيولة. يتحرك الفسفوليبيد بحرية ويعيد ترتيب نفسه داخل كل طبقة من الغشاء ، لكنه نادرًا ما يعبر المنطقة الكارهة للماء وينتقل إلى الطبقة المقابلة ، وفقًا لبرنيت. تكون الرؤوس المحبة للماء دائمًا على المحيط الخارجي وتبقى ذيول الكارهة للماء في قلب الطبقة الثنائية.

ينتج عن خاصية السائل للغشاء طبقات ثنائية غير متناظرة. يصف بيرنيت أنه ، استجابة للبيئات المتغيرة أو درجات الحرارة المختلفة داخل الخلية وخارجها ، قد يكون هناك المزيد البروتينات أو جزيئات الكربوهيدرات على كل طبقة في وقت واحد ، مما يسمح بالمرور الانتقائي للجزيئات والأيونات عبر غشاء.

يتم تقديم توضيح لخصائص فسيفساء السائل لغشاء الخلية في "Carnegie-Mellon: هيكل ووظيفة غشاء الخلية".