ما العضيات التي تساعد الجزيئات على الانتشار عبر الغشاء من خلال نقل البروتينات؟

تمتلك الخلايا حقيقية النواة غشاء خارجي يحمي محتويات الخلية. ومع ذلك ، فإن الغشاء الخارجي شبه منفذ ، ويسمح بدخول مواد معينة إليه.

داخل الخلايا حقيقية النواة، تسمى الهياكل الفرعية الأصغر العضيات تمتلك أغشيتها الخاصة. العضيات تؤدي العديد من الوظائف المختلفة في الخلايا ، بما في ذلك تحريك الجزيئات عبر الغشاء الخلوي أو من خلال أغشية العضية.

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)

يمكن للجزيئات أن تنتشر عبر الأغشية عبر بروتينات النقل ، أو يمكن مساعدتها في النقل النشط بواسطة بروتينات أخرى. تلعب العضيات مثل الشبكة الإندوبلازمية وجهاز جولجي والميتوكوندريا والبيروكسيسومات دورًا في نقل الغشاء.

غالبًا ما يُشار إلى غشاء الخلية حقيقية النواة بـ a غشاء بلازمي. يتكون غشاء البلازما من أ طبقة ثنائية الفوسفوليبيد ، وهو قابل للاختراق لبعض الجزيئات ، ولكن ليس كلها.

مكونات الفوسفوليبيد تشتمل الطبقة الثنائية على مزيج من الجلسرين والأحماض الدهنية مع مجموعة الفوسفات. ينتج عن هذه الغليسيروفوسفوليبيدات التي تشكل عمومًا الطبقة الثنائية لمعظم أغشية الخلايا.

تمتلك طبقة الفوسفوليبيد ثنائية الطبقة صفات محبة للماء (محبة للماء) على سطحها الخارجي ، وخصائص مقاومة للماء (كارهة للماء) في داخلها. تواجه الأجزاء المحبة للماء السطح الخارجي للخلية وكذلك الجزء الداخلي منها ، وهي تفاعلية ومنجذبة إلى الماء في هذه البيئات.

خلال ال غشاء الخليةوالمسام والبروتينات تساعد في تحديد ما يدخل الخلية أو يخرج منها. من بين الأنواع المختلفة من البروتينات الموجودة في غشاء الخلية ، يمتد بعضها فقط إلى جزء من طبقة ثنائية الفوسفوليبيد. تسمى هذه بالبروتينات الخارجية. تسمى البروتينات التي تعبر الطبقة الثنائية بأكملها بالبروتينات الجوهرية ، أو بروتينات الغشاء.

تشكل البروتينات حوالي نصف كتلة الأغشية الخلوية. في حين أن بعض البروتينات يمكن أن تتحرك بسهولة في الطبقة الثنائية ، فإن البعض الآخر مغلق في مكانه ويحتاج إلى المساعدة إذا كان لا بد من التحرك.

تحتاج الخلايا إلى طريقة لإدخال الجزيئات الضرورية فيها. يحتاجون أيضًا إلى طريقة لإخراج بعض المواد مرة أخرى. يمكن أن تشتمل المواد التي تم إطلاقها بالطبع على نفايات ، ولكن في كثير من الأحيان يجب إفراز بروتينات وظيفية معينة خارج الخلايا أيضًا. يحافظ غشاء طبقة الفسفوليبيد الثنائي على تدفق الجزيئات إلى الخلية عن طريق التناضح ، النقل السلبي أو النقل النشط.

تعمل البروتينات الخارجية والداخلية للمساعدة في ذلك بيولوجيا النقل. قد تمتلك هذه البروتينات مسامًا للسماح بالانتشار ، وقد تعمل كمستقبلات أو إنزيمات للعمليات البيولوجية ، أو قد تعمل في الاستجابات المناعية والإشارات الخلوية. هناك أنواع مختلفة من النقل السلبي بالإضافة إلى النقل النشط الذي يلعب دورًا في حركة الجزيئات عبر الأغشية.

في بيولوجيا النقل ، النقل السلبي يشير إلى نقل الجزيئات عبر غشاء الخلية الذي لا يتطلب أي مساعدة أو طاقة. عادة ما تكون هذه جزيئات صغيرة يمكن أن تتدفق ببساطة داخل وخارج الخلية ، بحرية نسبيًا. قد تشمل الماء والأيونات وما شابه ذلك.

أحد الأمثلة على النقل السلبي هو تعريف. يحدث الانتشار عندما تدخل بعض المواد إلى غشاء الخلية عبر المسام. تعتبر الجزيئات الأساسية مثل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون أمثلة جيدة. يتطلب الانتشار عادةً تدرج تركيز ، مما يعني أن التركيز خارج غشاء الخلية يجب أن يكون مختلفًا عن الداخل.

سهولة النقل يتطلب المساعدة عن طريق البروتينات الحاملة. ترتبط البروتينات الحاملة بالمواد اللازمة للنقل في مواقع الربط. هذا الانضمام يجعل البروتين يغير شكله. بمجرد مساعدة العناصر من خلال الغشاء ، يقوم البروتين بإطلاقها.

نوع آخر من النقل السلبي هو عبر بسيط التنافذ. هذا شائع مع الماء. تصطدم جزيئات الماء بغشاء الخلية ، مما يخلق ضغطًا ويبني "إمكانات مائية". سينتقل الماء من إمكانية دخول الماء المرتفع إلى المنخفض إلى الخلية.

من حين لآخر ، لا يمكن لبعض المواد عبور غشاء الخلية بمجرد الانتشار أو النقل السلبي. الانتقال من التركيز المنخفض إلى التركيز العالي ، على سبيل المثال ، يتطلب طاقة. لتحقيق ذلك ، النقل النشط يحدث بمساعدة البروتينات الحاملة. تحتوي البروتينات الحاملة على مواقع ربط ترتبط بها المواد الضرورية بحيث يمكن نقلها عبر الغشاء.

جزيئات أكبر مثل السكريات وبعض الأيونات والمواد الأخرى عالية الشحنة ، أحماض أمينية والنشويات لا تستطيع الانجراف عبر الأغشية بدون مساعدة. تُبنى بروتينات النقل أو البروتينات الحاملة لتلبية احتياجات محددة اعتمادًا على نوع الجزيء الذي يحتاج إلى التحرك عبر الغشاء. تعمل بروتينات المستقبل أيضًا بشكل انتقائي لربط الجزيئات وتوجيهها عبر الأغشية.

لا تعد المسام والبروتينات هي الأدوات الوحيدة التي تساعد على نقل الأغشية. العضيات تخدم هذه الوظيفة أيضًا بعدة طرق. العضيات هي هياكل فرعية أصغر داخل الخلايا.

العضيات لها أشكال متنوعة وتؤدي وظائف مختلفة. تشكل هذه العضيات ما يسمى بنظام الغشاء الداخلي ، ولها أشكال فريدة من نقل البروتين.

في الخلايا الخلوية ، يمكن لكميات كبيرة من المواد عبور الغشاء عبر حويصلات. هذه أجزاء من غشاء الخلية يمكنها نقل العناصر إلى الخلية أو خارجها (الالتقام الخلوي أو الإفراز الخلوي ، على التوالي). يتم تعبئة البروتينات في حويصلات من خلال الشبكة الإندوبلازمية ليتم إطلاقها خارج الخلية. من الأمثلة على البروتينات الحويصلية الأنسولين والإريثروبويتين.

الشبكة الأندوبلازمية

ال الشبكة الإندوبلازمية (ER) هي عضية مسؤولة عن صنع كل من الأغشية والبروتينات. كما أنه يساعد في النقل الجزيئي من خلال غشاءه الخاص. ER هو المسؤول عن نقل البروتين ، وهو حركة البروتينات في جميع أنحاء الخلية. يمكن لبعض البروتينات عبور غشاء ER بالكامل إذا كانت قابلة للذوبان. البروتينات الإفرازية هي أحد الأمثلة.

ومع ذلك ، بالنسبة لبروتينات الغشاء ، فإن طبيعتها لكونها جزءًا من طبقة الغشاء الثنائية تتطلب القليل من المساعدة للتحرك. يمكن لغشاء ER استخدام الإشارات أو مقاطع الغشاء كوسيلة لنقل هذه البروتينات. هذا هو أحد أنواع النقل السلبي الذي يوفر اتجاهًا لتنتقل البروتينات إليه.

في حالة مجمع البروتين المعروف باسم Sec61 ، والذي يعمل في الغالب كقناة مسامية ، يجب أن يكون شريكًا مع الريبوسوم لغرض النقل.

جهاز جولجي

ال جهاز جولجي هي عضية مهمة أخرى. إنه يعطي البروتينات إضافات نهائية ومحددة تمنحها التعقيد ، مثل الكربوهيدرات المضافة. يستخدم الحويصلات لنقل الجزيئات.

يمكن أن يحدث النقل الحويصلي جزئيًا بسبب بروتينات الطلاء ، وتساعد هذه البروتينات في حركة الحويصلة بين جهاز ER وجهاز Golgi. أحد الأمثلة على بروتين المعطف هو الكلاذرين.

الميتوكوندريا

في الغشاء الداخلي للعضيات يسمى الميتوكوندريا، يجب استخدام العديد من البروتينات للمساعدة في توليد الطاقة للخلية. على النقيض من ذلك ، فإن الغشاء الخارجي مسامي لتمرير الجزيئات الصغيرة.

بيروكسيسومات

بيروكسيسومات هي نوع من العضية التي تكسر الأحماض الدهنية. كما يوحي اسمها ، فإنها تلعب أيضًا دورًا في إزالة بيروكسيد الهيدروجين الضار من الخلايا. يمكن أن تنقل البيروكسيسومات أيضًا بروتينات كبيرة مطوية.

اكتشف الباحثون مؤخرًا فقط المسام الهائلة التي تسمح للبيروكسيسومات بالقيام بذلك. عادة لا يتم نقل البروتينات في حالتها الكاملة ، الكبيرة ، ثلاثية الأبعاد. في كثير من الأحيان تكون ببساطة أكبر من أن تمر عبر المسام. لكن البيروكسيسومات على مستوى المهمة في حالة هذه المسام العملاقة. يجب أن تحمل البروتينات إشارة معينة حتى يتمكن البيروكسيسوم من نقلها.

تجعل الأساليب المتنوعة لأنواع النقل السلبي من بيولوجيا النقل موضوعًا رائعًا للدراسة. يمكن أن يساعد اكتساب المعرفة حول كيفية نقل المواد عبر أغشية الخلايا في فهم العمليات الخلوية.

نظرًا لأن العديد من الأمراض تنطوي على بروتينات مشوهة أو ضعيفة الطي أو غير فعالة بطريقة أخرى ، يصبح من الواضح كيف يمكن أن يكون نقل الغشاء مناسبًا. توفر بيولوجيا النقل أيضًا فرصًا لا حدود لها لاكتشاف طرق علاج أوجه القصور والأمراض ، وربما لصنع أدوية جديدة للعلاج.