تأثير درجة الحرارة على أغشية الخلايا

يحيط غشاء بكل خلية حية ، مما يحافظ على عزل الجزء الداخلي للخلية عن العالم الخارجي وحمايته. تؤثر العديد من العوامل على سلوك هذا الغشاء وتعتبر درجة الحرارة من أهمها. تساعد درجة الحرارة في تحديد ما يمكن أن يدخل الخلية أو يغادرها ومدى جودة عمل الجزيئات الموجودة داخل الغشاء. درجات الحرارة العالية جدًا أو المنخفضة جدًا يمكن أن تلحق أضرارًا خطيرة ، وفي نطاقات درجات الحرارة القصوى ، تقتل الخلية من خلال تأثيرها على غشاء الخلية.

أ غشاء الخلية يسمى ثنائي الطبقة لأنه تتكون من طبقتين متقابلتين وتحيطان بالخلية. كيميائيًا ، تتكون كل طبقة من جزيئات دهنية تسمى الفوسفوليبيدات. كل جزيء له نهاية تصد الماء ، تسمى رأسه ، ونهاية أخرى تسمى الذيل الذي يصد الماء. ال طبيعة الفسفوليبيدات في الغشاء يساعد في إبقائه سائلاً وشبه منفذ ، بحيث تكون بعض الجزيئات مثل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون وصغيرة يمكن أن تتحرك الهيدروكربونات خلاله وتدخل الخلية ، بينما الجزيئات الأخرى التي قد تكون ضارة أو غير ضرورية للخلية ابقى في الخارج.

يحتوي غشاء الخلية أيضًا على بروتينات ، إما على سطحه الداخلي أو الخارجي - تسمى البروتينات المحيطية - أو مضمنة في الغشاء وتسمى بروتينات متكاملة. نظرًا لأن الغشاء سائل وليس صلبًا ، يمكن أن تتحرك هذه البروتينات داخل الغشاء لتلبية احتياجات الخلية والمساعدة في الحفاظ على صحتها. أيضًا ، مع نمو الخلايا وتضخمها ، يزداد حجم الغشاء أيضًا ويحافظ على سيولته للسماح لهذا النمو بالاستمرار بسلاسة.

تعمل الخلايا بشكل أفضل عند درجة الحرارة الفسيولوجية العادية ، والتي تبلغ 98.6 درجة فهرنهايت في الحيوانات ذوات الدم الحار مثل البشر. إذا ارتفعت درجة حرارة الجسم ، على سبيل المثال أثناء ارتفاع درجة الحرارة ، يمكن أن يصبح غشاء الخلية أكثر مرونة. يحدث هذا عندما تصبح ذيول الأحماض الدهنية للفوسفوليبيد أقل صلابة وتسمح بمزيد من حركة البروتينات والجزيئات الأخرى داخل الغشاء وعبره. هذا يمكن أن يغير نفاذية الخلية ، وربما يسمح لبعض الجزيئات التي يحتمل أن تكون ضارة بالدخول. يمكن أيضًا أن تتلف البروتينات المتكاملة والطرفية في الغشاء بسبب درجات الحرارة المرتفعة ، وإذا كانت عالية جدًا ، فقد تتسبب الحرارة في تحلل هذه البروتينات أو تفسدها.

يمكن أن يكون لانخفاض درجة الحرارة تأثير سلبي على أغشية الخلايا والخلايا. عند درجات الحرارة المنخفضة ، تتحرك ذيول الأحماض الدهنية للفوسفوليبيد بشكل أقل وتصبح أكثر صلابة. هذا يقلل من السيولة الكلية للغشاء ، ويقلل أيضًا من نفاذه ويحتمل أن يقيد دخول الجزيئات المهمة مثل الأكسجين والجلوكوز إلى الخلية. يمكن أن تؤدي درجة الحرارة المنخفضة أيضًا إلى إبطاء نمو الخلايا عن طريق منع زيادة حجم الخلية. في الحالات القصوى ، مثل التعرض لفترات طويلة لدرجات حرارة شبه متجمدة ، يمكن أن يبدأ السائل في الخلية في التجمد ، مكونًا بلورات تخترق الغشاء وقد تقتل الخلية في النهاية.