غشاء البلازما: التعريف والبنية والوظيفة (مع رسم بياني)

غشاء البلازما عبارة عن حاجز وقائي يحيط بالجزء الداخلي للخلية. يُطلق عليه أيضًا غشاء الخلية، هذا الهيكل شبه مسامي ويسمح لجزيئات معينة بالدخول والخروج من الخلية. إنه بمثابة حد من خلال الاحتفاظ بمحتويات الخلية بالداخل ومنعها من الانسكاب.

كلاهما الخلايا بدائية النواة وحقيقية النواة لها أغشية بلازما ، لكن الأغشية تختلف باختلاف الكائنات الحية. بشكل عام ، تتكون أغشية البلازما من الدهون الفوسفورية والبروتينات.

الفوسفوليبيد تشكل قاعدة غشاء البلازما. يتضمن الهيكل الأساسي للفوسفوليبيد أ نافرة من الماء (خوفا من الماء) الذيل وأ محبة للماء (محب للماء) الرأس. يتكون الفسفوليبيد من الجلسرين بالإضافة إلى مجموعة الفوسفات سالبة الشحنة ، والتي تشكل كلاهما الرأس ، وحمضان دهنيان لا يحملان شحنة.

على الرغم من وجود نوعين من الأحماض الدهنية متصلين بالرأس ، إلا أنهما متجمعين معًا في شكل "ذيل" واحد. تسمح هذه النهايات المحبة للماء والطارئة للماء طبقة ثنائية لتشكيل غشاء البلازما. تحتوي الطبقة الثنائية على طبقتين من الدهون الفوسفورية مرتبة مع ذيولها من الداخل ورؤوسها من الخارج.

ال نموذج الفسيفساء السائل يشرح وظيفة وهيكل غشاء الخلية.

أولاً ، يبدو الغشاء وكأنه فسيفساء لأنه يحتوي على جزيئات مختلفة في الداخل مثل الدهون الفوسفورية والبروتينات. ثانيًا ، يكون الغشاء سائلًا لأن الجزيئات يمكن أن تتحرك. يوضح النموذج بأكمله أن الغشاء ليس صلبًا وقادرًا على التغيير.

غشاء الخلية ديناميكي ، ويمكن لجزيئاته أن تتحرك بسرعة. الخلايا يمكنها التحكم في سيولة أغشيتها عن طريق زيادة أو تقليل عدد جزيئات بعض المواد.

من المهم ملاحظة أن الأحماض الدهنية المختلفة يمكن أن تشكل الدهون الفوسفورية. النوعان الرئيسيان هما مشبع و غير مشبع أحماض دهنية.

لا تحتوي الأحماض الدهنية المشبعة على روابط مزدوجة ، وبدلاً من ذلك تحتوي على أكبر عدد ممكن من الروابط الهيدروجينية مع الكربون. إن وجود روابط مفردة فقط في الأحماض الدهنية المشبعة يجعل من السهل تجميع الدهون الفوسفورية معًا بإحكام.

من ناحية أخرى ، تحتوي الأحماض الدهنية غير المشبعة على بعض الروابط المزدوجة بين الكربون ، لذلك يصعب تجميعها معًا. روابطهم المزدوجة تجعل مكامن الخلل في السلاسل وتؤثر على سيولة غشاء البلازما. تخلق الروابط المزدوجة مساحة أكبر بين الدهون الفوسفورية في الغشاء ، لذلك يمكن أن تمر بعض الجزيئات بسهولة.

من المرجح أن تكون الدهون المشبعة صلبة في درجة حرارة الغرفة ، بينما الأحماض الدهنية غير المشبعة سائلة في درجة حرارة الغرفة. الزبدة هي مثال شائع للدهون المشبعة في المطبخ.

مثال على الدهون غير المشبعة هو الزيت السائل. الهدرجة هي تفاعل كيميائي يمكن أن يجعل الزيت السائل يتحول إلى مادة صلبة مثل المارجرين. تؤدي الهدرجة الجزئية إلى تحويل بعض جزيئات الزيت إلى دهون مشبعة.

•••دانا تشين | علم

يمكنك تقسيم الدهون غير المشبعة إلى فئتين أخريين: الدهون غير المشبعة رابطة الدول المستقلة والدهون غير المشبعة غير المشبعة. تحتوي الدهون غير المشبعة رابطة الدول المستقلة على نوعين من الهيدروجين على نفس الجانب من الرابطة المزدوجة.

ومع ذلك، الدهون غير المشبعة غير المشبعة لهما هيدروجين على جانبي رابطة مزدوجة. هذا له تأثير كبير على شكل الجزيء. توجد الدهون غير المشبعة رابطة الدول المستقلة والدهون المشبعة بشكل طبيعي ، ولكن يتم إنشاء الدهون غير المشبعة في المختبر.

ربما سمعت عن مخاوف صحية متعلقة بتناول الدهون المتحولة في السنوات الأخيرة. تُعرف أيضًا باسم الدهون غير المشبعة ، تنتج الشركات المصنعة للأغذية دهونًا متحولة من خلال الهدرجة الجزئية. لم تظهر الأبحاث أن الناس لديهم الانزيمات ضروري لاستقلاب الدهون المتحولة ، لذا فإن تناولها يمكن أن يزيد من خطر الإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية ومرض السكري.

الكوليسترول هو جزيء مهم آخر يؤثر على سيولة غشاء البلازما.

الكوليسترول هو أ ستيرويد التي تحدث بشكل طبيعي في الغشاء. له أربع حلقات كربون مرتبطة وذيل قصير ، وينتشر بشكل عشوائي في جميع أنحاء غشاء البلازما. تتمثل الوظيفة الرئيسية لهذا الجزيء في المساعدة في تماسك الفوسفوليبيدات معًا حتى لا تنتقل بعيدًا عن بعضها البعض.

في الوقت نفسه ، يوفر الكوليسترول بعض التباعد الضروري بين الفوسفوليبيد ويمنعها من التكدس بشدة بحيث لا يمكن للغازات المهمة الوصول إليها. في الأساس ، يمكن أن يساعد الكوليسترول في تنظيم ما يترك الخلية ويدخلها.

تشكل الأحماض الدهنية الأساسية ، مثل أوميغا 3 ، جزءًا من غشاء البلازما ويمكن أن تؤثر على السيولة أيضًا. توجد في الأطعمة مثل الأسماك الدهنية ، أوميغا 3 أحماض دهنية جزء أساسي من نظامك الغذائي. بعد تناولها ، يمكن لجسمك إضافة أوميغا 3 إلى غشاء الخلية عن طريق دمجها في الفوسفوليبيد طبقة ثنائية.

يمكن أن تؤثر أحماض أوميغا 3 الدهنية على نشاط البروتين في الغشاء وتعديل التعبير الجيني.

يحتوي غشاء البلازما على أنواع مختلفة من البروتينات. بعضها على سطح هذا الحاجز ، والبعض الآخر مدمج بالداخل. يمكن أن تعمل البروتينات كقنوات أو مستقبلات للخلية.

بروتينات غشاء لا يتجزأ تقع داخل طبقة ثنائية الفسفوليبيد. معظمها عبارة عن بروتينات عبر الغشاء ، مما يعني أن أجزاء منها مرئية على جانبي الطبقة الثنائية لأنها تبرز.

بشكل عام ، تساعد البروتينات المتكاملة في نقل الجزيئات الأكبر مثل الجلوكوز. تعمل البروتينات المتكاملة الأخرى كقنوات للأيونات.

تحتوي هذه البروتينات على مناطق قطبية وغير قطبية مشابهة لتلك الموجودة في الدهون الفوسفورية. من ناحية أخرى ، توجد البروتينات الطرفية على السطح من طبقة ثنائية الفوسفوليبيد. في بعض الأحيان يتم ربطها ببروتينات متكاملة.

تحتوي الخلايا على شبكات من الخيوط تسمى الهيكل الخلوي والتي توفر البنية. ال الهيكل الخلوي عادة ما يوجد مباشرة تحت غشاء الخلية ويتفاعل معه. هناك أيضًا بروتينات في الهيكل الخلوي تدعم غشاء البلازما.

على سبيل المثال ، تحتوي الخلايا الحيوانية على خيوط أكتين تعمل كشبكة. ترتبط هذه الخيوط بغشاء البلازما من خلال بروتينات الموصل. تحتاج الخلايا إلى الهيكل الخلوي للدعم الهيكلي ولمنع الضرر.

على غرار الفوسفوليبيد ، تحتوي البروتينات على مناطق محبة للماء وكارهة للماء تتنبأ بوضعها في غشاء الخلية.

على سبيل المثال ، تحتوي بروتينات الغشاء على أجزاء محبة للماء وكارهة للماء ، لذا فإن يمكن للأجزاء الكارهة للماء أن تمر عبر الغشاء وتتفاعل مع ذيول الكارهة للماء الفسفوليبيد.

يحتوي غشاء البلازما على بعض الكربوهيدرات. البروتينات السكرية، وهو نوع من البروتين مرتبط بالكربوهيدرات ، يوجد في الغشاء. عادة ، البروتينات السكرية هي بروتينات غشائية متكاملة. تساعد الكربوهيدرات الموجودة في البروتينات السكرية في التعرف على الخلايا.

جليكوليبيدات هي دهون (دهون) مرتبطة بالكربوهيدرات ، وهي أيضًا جزء من غشاء البلازما. لديهم ذيول دهنية كارهة للماء ورؤوس كربوهيدرات محبة للماء. هذا يسمح لهم بالتفاعل مع طبقة ثنائية الفوسفوليبيد والالتزام بها.

بشكل عام ، تساعد في استقرار الغشاء ويمكن أن تساعد في الاتصال الخلوي من خلال العمل كمستقبلات أو منظمات.

واحدة من السمات الهامة لهذه الكربوهيدرات هي أنها تتصرف مثل بطاقات التعريف على غشاء الخلية ، وهذا يلعب دورًا في المناعة. تشكل الكربوهيدرات من البروتينات السكرية والجليكوليبيدات الكاليكس حول الخلية وهو أمر مهم لجهاز المناعة. يُعرف أيضًا باسم glycocalyx المصفوفة المحيطة بالخلية ، وهو طلاء ذو ​​مظهر غامض.

تحتوي العديد من الخلايا ، بما في ذلك الخلايا البشرية والبكتيرية ، على هذا النوع من الطلاء. في البشر ، يعتبر glycocalyx فريدًا في كل شخص بسبب الجينات، لذلك يمكن لجهاز المناعة استخدام الطلاء كنظام تعريف. يمكن لخلاياك المناعية التعرف على الغلاف الذي يخصك ولن تهاجم خلاياك.

غشاء البلازما له أدوار أخرى مثل مساعدة نقل للجزيئات والتواصل من خلية إلى خلية. يسمح الغشاء بالسكريات ، الأيونات, أحماض أمينيةوالماء والغازات والجزيئات الأخرى لدخول الخلية أو مغادرتها. فهي لا تتحكم فقط في مرور هذه المواد ، ولكنها تحدد أيضًا عدد المواد التي يمكن أن تتحرك.

تساعد قطبية الجزيئات في تحديد ما إذا كان بإمكانها دخول الخلية أو مغادرتها.

على سبيل المثال، الغير قطبي يمكن للجزيئات أن تمر عبر طبقة ثنائية الفوسفوليبيد مباشرة ، ولكن قطبي يجب أن تستخدم قنوات البروتين لتمريرها. يمكن للأكسجين ، وهو غير قطبي ، أن يتحرك عبر الطبقة الثنائية ، بينما يجب أن تستخدم السكريات القنوات. هذا يخلق النقل الانتقائي للمواد داخل وخارج الخلية.

تمنح النفاذية الانتقائية لأغشية البلازما الخلايا مزيدًا من التحكم. تنقسم حركة الجزيئات عبر هذا الحاجز إلى فئتين: النقل السلبي والنقل النشط. لا يتطلب النقل السلبي من الخلية استخدام أي طاقة لتحريك الجزيئات ، ولكن النقل النشط يستخدم الطاقة منه ثلاثي فوسفات الأدينوزين (ATP).

انتشار و التنافذ هي أمثلة على النقل السلبي. في نشر الميسر، البروتينات الموجودة في غشاء البلازما تساعد الجزيئات على الحركة. بشكل عام ، يتضمن النقل السلبي حركة المواد من تركيز عالٍ إلى تركيز منخفض.

على سبيل المثال ، إذا كانت الخلية محاطة بتركيز عالٍ من الأكسجين ، فيمكن للأكسجين أن يتحرك بحرية عبر الطبقة الثنائية إلى تركيز أقل داخل الخلية.

النقل النشط يحدث عبر غشاء الخلية وعادة ما يتضمن البروتينات المضمنة في هذه الطبقة. يسمح هذا النوع من النقل للخلايا بالعمل ضد تدرج التركيز ، مما يعني أنها تستطيع نقل الأشياء من تركيز منخفض إلى تركيز عالٍ.

يتطلب طاقة في شكل ATP.

يساعد غشاء البلازما أيضًا في التواصل من خلية إلى أخرى. يمكن أن يشمل ذلك الكربوهيدرات الموجودة في الغشاء والتي تبرز على السطح. لديهم مواقع ملزمة تسمح لـ الإشارات الخلوية. يمكن أن تتفاعل الكربوهيدرات الموجودة في غشاء الخلية مع الكربوهيدرات الموجودة في خلية أخرى.

يمكن أن تساعد بروتينات غشاء البلازما أيضًا في التواصل. تعمل البروتينات عبر الغشاء كمستقبلات ويمكن أن ترتبط بجزيئات الإشارة.

نظرًا لأن جزيئات الإشارة تميل إلى أن تكون أكبر من أن تدخل الخلية ، فإن تفاعلاتها مع البروتينات تساعد في إنشاء مسار للاستجابات. يحدث هذا عندما يتغير البروتين بسبب التفاعلات مع جزيء الإشارة ويبدأ سلسلة من التفاعلات.

في بعض الحالات ، تُستخدم مستقبلات الغشاء في الخلية ضد الكائن الحي لإصابته. على سبيل المثال ، يمكن لفيروس نقص المناعة البشرية (HIV) استخدام مستقبلات الخلية نفسها لدخول الخلية وإصابتها.

فيروس العوز المناعي البشري يحتوي على إسقاطات بروتين سكري على سطحه الخارجي تتناسب مع المستقبلات على أسطح الخلايا. يمكن للفيروس أن يرتبط بهذه المستقبلات ويدخل إلى الداخل.

يظهر مثال آخر على أهمية البروتينات الواسمة على أسطح الخلايا في الإنسان خلايا الدم الحمراء. إنها تساعد في تحديد ما إذا كان لديك A أو B أو AB أو O فصيلة الدم. تسمى هذه الواسمات المستضدات وتساعد جسمك على التعرف على خلايا الدم الخاصة به.

حقيقيات النواة ليس لها جدران خلوية ، لذا فإن غشاء البلازما هو الشيء الوحيد الذي يمنع المواد من دخول الخلية أو الخروج منها. ومع ذلك، بدائيات النوى والنباتات على حد سواء جدران الخلايا وأغشية البلازما. إن وجود غشاء البلازما فقط يسمح للخلايا حقيقية النواة أن تكون أكثر مرونة.

يعمل غشاء البلازما أو غشاء الخلية كملف طلاء واقي للخلية في حقيقيات النوى وبدائيات النوى. يحتوي هذا الحاجز على مسام ، لذلك يمكن لبعض الجزيئات الدخول أو الخروج من الخلايا. تلعب طبقة الفسفوليبيد الثنائية دورًا مهمًا كقاعدة لغشاء الخلية. يمكنك أيضًا العثور على الكوليسترول والبروتينات في الغشاء. تميل الكربوهيدرات إلى الارتباط بالبروتينات أو الدهون ، لكنها تلعب دورًا مهمًا في المناعة والتواصل الخلوي.

غشاء الخلية a هيكل السوائل يتحرك ويتغير. يبدو وكأنه فسيفساء بسبب الجزيئات المدمجة المختلفة. يوفر غشاء البلازما دعمًا للخلية بينما يساعد في إرسال إشارات الخلية ونقلها.