ממברנת פלזמה: הגדרה, מבנה ותפקוד (עם תרשים)

קרום הפלזמה הוא מחסום מגן המקיף את פנים התא. נקרא גם קרום תא, מבנה זה הוא נקבובי למחצה ומאפשר מולקולות מסוימות בתא ומחוצה לו. זה משמש גבול על ידי שמירת תוכן התא בפנים ומניעת זליגתם.

שניהם תאים פרוקריוטים ואיקריוטים יש ממברנות פלזמה, אך הממברנות משתנות בין אורגניזמים שונים. באופן כללי, ממברנות הפלזמה מורכבות מפוספוליפידים וחלבונים.

פוספוליפידים מהווים את בסיס קרום הפלזמה. המבנה הבסיסי של פוספוליפיד כולל א הידרופובי זנב (מפחד מים) וא הידרופילי ראש (אוהב מים). הפוספוליפיד מורכב מגליצרול פלוס קבוצת פוספט טעונה שלילית, אשר שניהם יוצרים את הראש, ושתי חומצות שומן שאינן נושאות מטען.

למרות שקיימות שתי חומצות שומן המחוברות לראש, הן חבורות זו לזו כ"זנב "אחד. קצוות הידרופיליים והידרופוביים הללו מאפשרים א דו שכבתי להיווצר בקרום הפלזמה. לשכבה הדו-שכבתית יש שתי שכבות של פוספוליפידים המסודרים עם זנבותיהם מבפנים וראשיהם מבחוץ.

ה דגם פסיפס נוזלי מסביר את הפונקציה והמבנה של קרום התא.

ראשית, הקרום נראה כמו פסיפס מכיוון שיש בו מולקולות שונות כמו פוספוליפידים וחלבונים. שנית, הממברנה נוזלית מכיוון שהמולקולות יכולות לנוע. המודל כולו מראה שהקרום אינו נוקשה ומסוגל להשתנות.

קרום התא הוא דינמי והמולקולות שלו יכולות לנוע במהירות. תאים יכולים לשלוט על נזילות הממברנות שלהם על ידי הגדלת או הקטנת מספר המולקולות של חומרים מסוימים.

חשוב לציין כי חומצות שומן שונות יכולות להרכיב פוספוליפידים. שני הסוגים העיקריים הם רָווּי ו בלתי רווי חומצות שומן.

לחומצות שומן רוויות אין קשרים כפולים ובמקום המספר המרבי של קשרי מימן עם פחמן. הימצאותם של קשרים בודדים בלבד בחומצות שומן רוויות מקלה על אריזת פוספוליפידים יחד היטב.

מצד שני, לחומצות שומן בלתי רוויות יש קשרים כפולים בין פחמנים, ולכן קשה לארוז אותם יחד. הקשרים הכפולים שלהם גורמים לסיבוכים בשרשראות ומשפיעים על נזילות קרום הפלזמה. הקשרים הכפולים יוצרים יותר מקום בין פוספוליפידים בקרום, כך שמולקולות מסוימות יכולות לעבור בהן בקלות רבה יותר.

סביר יותר כי שומנים רוויים יהיו מוצקים בטמפרטורת החדר, בעוד שחומצות שומן בלתי רוויות נוזליות בטמפרטורת החדר. דוגמה נפוצה לשומן רווי שיש לכם במטבח היא חמאה.

דוגמא לשומן בלתי רווי הוא שמן נוזלי. הידרוגנציה היא תגובה כימית שיכולה לגרום לשמן נוזלי להפוך למוצק כמו מרגרינה. הידרוגנציה חלקית הופכת חלק ממולקולות השמן לשומנים רוויים.

•••דנה חן | מדע

ניתן לחלק שומנים בלתי-רוויים לשתי קטגוריות נוספות: שומנים בלתי-רוויים ב- cis ושומנים טרנס-בלתי-רוויים. לשומנים בלתי רוויים ב- Cis שני מימנים באותו צד של קשר כפול.

למרות זאת, שומנים טרום בלתי רוויים יש שני מימנים בצדדים מנוגדים של קשר כפול. יש לכך השפעה רבה על צורת המולקולה. שומנים בלתי רוויים ב- Cis ושומנים רוויים מופיעים באופן טבעי, אך שומנים טרום בלתי רוויים נוצרים במעבדה.

אולי שמעתם על בעיות בריאותיות הקשורות לאכילת שומני טרנס בשנים האחרונות. המכונים גם שומנים טרנס-בלתי רוויים, יצרני מזון יוצרים שומני טרנס באמצעות הידרוגנציה חלקית. מחקרים לא הראו שלאנשים יש את אנזימים הכרחי במטבוליזם של שומני טרנס, ולכן אכילתם עלולה להגביר את הסיכון לחלות במחלות לב וכלי דם וסוכרת.

כולסטרול הוא מולקולה חשובה נוספת שמשפיעה על נזילות בקרום הפלזמה.

כולסטרול הוא א סטרואידים המתרחש באופן טבעי בקרום. יש לו ארבע טבעות פחמן מקושרות וזנב קצר, והיא פרושה באופן אקראי בכל קרום הפלזמה. תפקידה העיקרי של מולקולה זו הוא לעזור להחזיק את הפוספוליפידים יחד כך שהם לא יתרחקו רחוק מדי אחד מהשני.

יחד עם זאת, כולסטרול מספק מרווח הכרחי בין פוספוליפידים ומונע מהם להיות ארוזים כל כך בחוזקה עד כי גזים חשובים אינם יכולים לעבור. בעיקרו של דבר, כולסטרול יכול לעזור לווסת את מה שעוזב ונכנס לתא.

חומצות שומן חיוניות, כמו אומגה 3, מהוות חלק מקרום הפלזמה ועלולות להשפיע גם על נזילות. נמצא במזונות כמו דגים שומניים, אומגה 3 חומצות שומן הם חלק חיוני בתזונה. לאחר שתאכל אותם, גופך יכול להוסיף אומגה 3 לקרום התא על ידי שילובם ב פוספוליפיד דו שכבתי.

חומצות שומן אומגה 3 יכולות להשפיע על פעילות החלבון בקרום ולשנות את ביטוי הגנים.

בקרום הפלזמה יש סוגים שונים של חלבונים. חלקם נמצאים על פני המחסום הזה, ואילו אחרים מוטבעים בתוכו. חלבונים יכולים לשמש תעלות או קולטנים לתא.

חלבוני קרום אינטגרליים ממוקמים בתוך שכבה דו פוספוליפידית. רובם חלבונים טרנסממברניים, מה שאומר שחלקים מהם נראים משני צידי השכבה הדו-שכבתית מכיוון שהם בולטים.

באופן כללי, חלבונים אינטגרליים מסייעים בהובלת מולקולות גדולות יותר כמו גלוקוז. חלבונים אינטגרליים אחרים משמשים כערוצים ליונים.

לחלבונים אלה יש אזורים קוטביים ולא קוטביים הדומים לאלה שנמצאים בפוספוליפידים. מצד שני, חלבונים היקפיים נמצאים על פני השטח של דו שכבת פוספוליפידים. לפעמים הם נקשרים לחלבונים אינטגרליים.

לתאים יש רשתות של חוטים הנקראים שלד הציטו המספקות מבנה. ה שלד ציטו בדרך כלל קיים ממש מתחת לקרום התא ומתקשר איתו. ישנם גם חלבונים בשלד התאים התומכים בקרום הפלזמה.

לדוגמא, בתאי בעלי חיים יש נימי אקטין הפועלים כרשת. חוטים אלה מחוברים לקרום הפלזמה באמצעות חלבוני מחברים. תאים זקוקים לשלד הציטוט לצורך תמיכה מבנית וכדי למנוע נזק.

בדומה לפוספוליפידים, לחלבונים יש אזורים הידרופיליים והידרופוביים המנבאים את מיקומם בקרום התא.

לדוגמא, לחלבונים טרנסממברניים יש חלקים הידרופיליים והידרופובים, כך ש- חלקים הידרופוביים יכולים לעבור דרך הממברנה ולהתקשר עם הזנבות ההידרופוביים של פוספוליפידים.

בקרום הפלזמה יש כמה פחמימות. גליקופרוטאינים, שהם סוג של חלבון עם פחמימה מחוברת, קיימים בקרום. בדרך כלל, גליקופרוטאינים הם חלבוני קרום אינטגרליים. הפחמימות על גליקופרוטאינים עוזרות בזיהוי תאים.

גליקוליפידים הם ליפידים (שומנים) עם פחמימות מחוברות, והם גם חלק מקרום הפלזמה. יש להם זנבות ליפידים הידרופוביים וראשי פחמימות הידרופיליים. זה מאפשר להם לקיים אינטראקציה עם שכבה דו פוספוליפידית ולהיקשר אליה.

באופן כללי, הם עוזרים לייצב את הממברנה ויכולים לעזור בתקשורת תאים על ידי פעולה כקולטנים או כווסתים.

אחד המאפיינים החשובים של פחמימות אלה הוא שהם פועלים כמו תגי זיהוי על קרום התא, וזה ממלא תפקיד בחסינות. הפחמימות מגליקופרוטאינים וגליקוליפידים יוצרות את הגליקוקליקס סביב התא החשוב למערכת החיסון. הגליקוקליקס, הנקרא גם מטריצה ​​תאית, הוא ציפוי בעל מראה מטושטש.

לתאים רבים, כולל תאים אנושיים וחיידקיים, ציפוי מסוג זה. בבני אדם הגליקוקליקס ייחודי לכל אדם בגלל גניםכך שמערכת החיסון תוכל להשתמש בציפוי כמערכת זיהוי. תאי החיסון שלך יכולים לזהות את הציפוי השייך לך ולא יתקוף את התאים שלך.

לקרום הפלזמה תפקידים אחרים כגון עזרה ל הוֹבָלָה של מולקולות ותקשורת בין תא לתא. הקרום מאפשר סוכרים, יונים, חומצות אמינומים, גזים ומולקולות אחרות כדי להיכנס לתא או לצאת ממנו. לא רק שהוא שולט במעבר של חומרים אלה, אלא גם קובע כמה יכולים לנוע.

הקוטביות של המולקולות עוזרת לקבוע אם הן יכולות להיכנס לתא או לצאת ממנו.

לדוגמה, לא קוטבי מולקולות יכולות לעבור ישירות על שכבת הדו-שכבת הפוספוליפידית, אך קוֹטבִי אלה חייבים להשתמש בתעלות החלבון כדי לעבור. חמצן, שאינו קוטבי, יכול לנוע דרך שכבת הדו-שכבה, בעוד שסוכרים חייבים להשתמש בערוצים. זה יוצר הובלה סלקטיבית של חומרים לתא ומחוצה לו.

החדירות הסלקטיבית של ממברנות הפלזמה מעניקה לתאים שליטה רבה יותר. תנועת המולקולות על פני מחסום זה מחולקת לשתי קטגוריות: תחבורה פסיבית ותחבורה פעילה. הובלה פסיבית אינה מחייבת את התא להשתמש באנרגיה כלשהי כדי להזיז מולקולות, אך הובלה פעילה משתמשת באנרגיה מ אדנוזין טריפוספט (ATP).

דיפוזיה ו סְפִיגָה הם דוגמאות לתחבורה פסיבית. ב הקלה על דיפוזיה, חלבונים בקרום הפלזמה עוזרים למולקולות לנוע. באופן כללי, הובלה פסיבית כוללת תנועה של חומרים מריכוז גבוה לריכוז נמוך.

לדוגמא, אם תא מוקף בריכוז גבוה של חמצן, החמצן יכול לנוע בחופשיות דרך שכבת הדו-שכבתית לריכוז נמוך יותר בתוך התא.

מעבר פעיל קורה על פני קרום התא ובדרך כלל כולל את החלבונים המוטבעים בשכבה זו. סוג זה של תחבורה מאפשר לתאים לעבוד נגד שיפוע הריכוז, מה שאומר שהם יכולים להעביר דברים מריכוז נמוך לריכוז גבוה.

זה דורש אנרגיה בצורה של ATP.

קרום הפלזמה מסייע גם לתקשורת בין תא לתא. זה יכול לערב את הפחמימות בקרום שבולטות על פני השטח. יש להם אתרי כריכה המאפשרים איתות תאים. הפחמימות של קרום התא האחד יכולות לתקשר עם הפחמימות בתא אחר.

החלבונים של קרום הפלזמה יכולים לעזור גם בתקשורת. חלבונים טרנס-ממברניים פועלים כקולטנים ויכולים להיקשר למולקולות איתות.

מכיוון שמולקולות האיתות נוטות להיות גדולות מכדי להיכנס לתא, האינטראקציות שלהן עם החלבונים עוזרות ליצור מסלול של תגובות. זה קורה כאשר החלבון משתנה בגלל אינטראקציות עם מולקולת האות ומתחיל שרשרת של תגובות.

במקרים מסוימים, קולטני הממברנה בתא משמשים כנגד האורגניזם כדי להדביק אותו. למשל, נגיף כשל חיסוני אנושי (HIV) יכול להשתמש בקולטנים של התא עצמו בכדי להיכנס ולהדביק את התא.

HIV יש הקרנות גליקופרוטאין בחלקו החיצוני המתאימות לקולטנים על משטחי התאים. הנגיף יכול להיקשר לקולטנים הללו ולהיכנס פנימה.

דוגמה נוספת לחשיבותם של חלבוני סמן על משטחי תאים נראית אצל בני אדם תאי דם אדומים. הם עוזרים לקבוע אם יש לך A, B, AB או O סוג דם. סמנים אלה נקראים אנטיגנים ועוזרים לגופכם לזהות את תאי הדם שלו.

אוקריוטים אין דפנות תאים, ולכן קרום הפלזמה הוא הדבר היחיד שמונע מחומרים להיכנס לתא או לצאת ממנו. למרות זאת, פרוקריוטים ולצמחים יש את שניהם קירות התא וקרומי פלזמה. הימצאות קרום פלזמה בלבד מאפשרת לתאים אוקריוטים להיות גמישים יותר.

קרום הפלזמה או קרום התא פועלים כ- ציפוי מגן לתא באיקריוטים ופרוקריוטים. למחסום זה נקבוביות, כך שמולקולות מסוימות יכולות להיכנס או לצאת מהתאים. הדו-שכבתי הפוספוליפי ממלא תפקיד חשוב כבסיס קרום התא. ניתן למצוא גם כולסטרול וחלבונים בקרום. פחמימות נוטות להיקשר לחלבונים או ליפידים, אך הם ממלאים תפקיד מכריע בחסינות ובתקשורת התא.

קרום התא הוא א מבנה נוזלים שזז ומשתנה. זה נראה כמו פסיפס בגלל המולקולות המוטבעות השונות. קרום הפלזמה מציע תמיכה בתא תוך כדי סיוע באיתות ותובלה של תאים.