ما هي الوظائف التي يؤديها غشاء الخلية الخارجي؟ هيكل غشاء الخلية الخارجي. الوظائف الرئيسية والسمات الهيكلية لغشاء الخلية

محدد ( حاجز) - محتويات الخلية منفصلة عن بيئة خارجية;

تنظيم التبادل بين الخلية والبيئة؛

فهي تقسم الخلايا إلى حجيرات، أو حجيرات، مخصصة لبعض المسارات الأيضية المتخصصة ( الفاصل);

إنه موقع بعض التفاعلات الكيميائية (التفاعلات الضوئية لعملية التمثيل الضوئي في البلاستيدات الخضراء، الفسفرة التأكسدية أثناء التنفس في الميتوكوندريا)؛

توفير التواصل بين الخلايا في أنسجة الكائنات متعددة الخلايا؛

ينقل- ينفذ النقل عبر الغشاء.

مستقبل- هي مواقع المستقبلات التي تتعرف على المحفزات الخارجية.

نقل الموادمن خلال الغشاء - إحدى الوظائف الرئيسية للغشاء، مما يضمن تبادل المواد بين الخلية والبيئة الخارجية. اعتمادًا على استهلاك الطاقة لنقل المواد، يتم تمييزها:

النقل السلبي، أو الانتشار الميسر؛

النقل النشط (الانتقائي) بمشاركة ATP والإنزيمات.

النقل في التعبئة والتغليف الغشائي. هناك الالتقام الخلوي (داخل الخلية) والإخراج الخلوي (خارج الخلية) - وهي آليات تنقل الجزيئات الكبيرة والجزيئات الكبيرة عبر الغشاء. أثناء الالتقام الخلوي، يشكل غشاء البلازما غزوًا، وتندمج حوافه، ويتم إطلاق الحويصلة في السيتوبلازم. يتم تحديد الحويصلة من السيتوبلازم بواسطة غشاء واحد، وهو جزء من الغشاء السيتوبلازمي الخارجي. هناك البلعمة واحتساء الخلايا. البلعمة هي امتصاص الجزيئات الكبيرة التي تكون صلبة جدًا. على سبيل المثال، بلعمة الخلايا الليمفاوية، والأوالي، وما إلى ذلك. عملية احتساء الخلايا هي عملية التقاط وامتصاص قطرات السائل مع المواد المذابة فيه.

Exocytosis هو عملية إزالة المواد المختلفة من الخلية. أثناء عملية الاستئصال الخلوي، يندمج غشاء الحويصلة، أو الفجوة، مع الغشاء السيتوبلازمي الخارجي. تتم إزالة محتويات الحويصلة إلى ما وراء سطح الخلية، ويتم تضمين الغشاء في الغشاء السيتوبلازمي الخارجي.

في الصميم سلبييكمن نقل الجزيئات غير المشحونة في الفرق بين تركيزات الهيدروجين والشحنات، أي. التدرج الكهروكيميائي. ستنتقل المواد من منطقة ذات تدرج أعلى إلى منطقة ذات تدرج أقل. تعتمد سرعة النقل على اختلاف التدرجات.

الانتشار البسيط هو نقل المواد مباشرة عبر طبقة الدهون الثنائية. من خصائص الغازات أنها جزيئات قطبية غير قطبية أو صغيرة غير مشحونة، قابلة للذوبان في الدهون. يخترق الماء الطبقة الثنائية بسرعة بسبب جزيئه صغير ومحايد كهربائيا. يسمى انتشار الماء عبر الأغشية بالتناضح.

الانتشار عبر قنوات الغشاء هو نقل الجزيئات والأيونات المشحونة (Na، K، Ca، Cl) التي تخترق الغشاء بسبب وجود بروتينات خاصة تشكل القنوات التي تشكل مسام الماء.

الانتشار الميسر هو نقل المواد باستخدام بروتينات النقل الخاصة. كل بروتين مسؤول عن جزيء محدد بدقة أو مجموعة من الجزيئات المرتبطة به، ويتفاعل معه ويتحرك عبر الغشاء. على سبيل المثال، السكريات والأحماض الأمينية والنيوكليوتيدات والجزيئات القطبية الأخرى.

النقل النشطالتي تنفذها البروتينات الحاملة (ATPase) ضد التدرج الكهروكيميائي، مع استهلاك الطاقة. مصدرها هو جزيئات ATP. على سبيل المثال، الصوديوم هو مضخة البوتاسيوم.

تركيز البوتاسيوم داخل الخلية أعلى بكثير منه خارجها، والصوديوم - والعكس صحيح. لذلك، تنتشر كاتيونات البوتاسيوم والصوديوم بشكل سلبي عبر مسام الماء في الغشاء على طول تدرج التركيز. ويفسر ذلك حقيقة أن نفاذية الغشاء لأيونات البوتاسيوم أعلى من نفاذية أيونات الصوديوم. وبناءً على ذلك، ينتشر البوتاسيوم إلى خارج الخلية بشكل أسرع من الصوديوم إلى داخل الخلية. ومع ذلك، لكي تعمل الخلية بشكل طبيعي، من الضروري وجود نسبة معينة من 3 أيونات بوتاسيوم و2 أيونات صوديوم. لذلك، توجد مضخة صوديوم وبوتاسيوم في الغشاء تعمل بشكل فعال على ضخ الصوديوم خارج الخلية والبوتاسيوم إلى داخل الخلية. هذه المضخة عبارة عن بروتين غشائي قادر على إعادة الترتيب المطابق. ولذلك، فإنه يمكن ربط كل من أيونات البوتاسيوم والصوديوم (antiport). العملية كثيفة الاستهلاك للطاقة:

مع داخلتدخل أيونات الصوديوم وجزيء ATP إلى بروتين المضخة، وتأتي أيونات البوتاسيوم من الغشاء الخارجي.

تتحد أيونات الصوديوم مع جزيء البروتين، ويكتسب البروتين نشاط ATPase، أي. القدرة على التسبب في التحلل المائي ATP، والذي يصاحبه إطلاق الطاقة التي تحرك المضخة.

يرتبط الفوسفات المنطلق أثناء التحلل المائي ATP بالبروتين، أي. يفسفر البروتين.

تسبب الفسفرة تغيرات تكوينية في البروتين، حيث يصبح غير قادر على الاحتفاظ بأيونات الصوديوم. يتم إطلاق سراحهم والانتقال خارج الزنزانة.

يعزز الشكل الجديد للبروتين ارتباط أيونات البوتاسيوم به.

تؤدي إضافة أيونات البوتاسيوم إلى نزع فسفرة البروتين. يغير شكله مرة أخرى.

يؤدي التغيير في تكوين البروتين إلى إطلاق أيونات البوتاسيوم داخل الخلية.

يصبح البروتين جاهزًا مرة أخرى لربط أيونات الصوديوم بنفسه.

في دورة تشغيل واحدة، تضخ المضخة 3 أيونات صوديوم من الخلية وتضخ 2 أيونات بوتاسيوم.

السيتوبلازم– مكون إلزامي للخلية، يقع بين الجهاز السطحي للخلية والنواة. هذا مجمع هيكلي معقد غير متجانس يتكون من:

الهيالوبلازما

العضيات (المكونات الدائمة للسيتوبلازم)

الادراج هي مكونات مؤقتة للسيتوبلازم.

مصفوفة السيتوبلازم(الهيالوبلازم) هو المحتويات الداخلية للخلية - وهو محلول غرواني عديم اللون وسميك وشفاف. تقوم مكونات المصفوفة السيتوبلازمية بعمليات التخليق الحيوي في الخلية وتحتوي على إنزيمات ضرورية لإنتاج الطاقة، ويرجع ذلك أساسًا إلى التحلل اللاهوائي.

الخصائص الأساسية للمصفوفة السيتوبلازمية.

يحدد الخصائص الغروية للخلية. جنبا إلى جنب مع الأغشية داخل الخلايا للنظام الفراغي، يمكن اعتباره نظامًا غروانيًا غير متجانس للغاية أو متعدد الأطوار.

يوفر تغييراً في لزوجة السيتوبلازم، والانتقال من هلام (أكثر سمكا) إلى محلول ملحي (أكثر سيولة)، والذي يحدث تحت تأثير العوامل الخارجية والداخلية.

يوفر التدوير والحركة الأميبية وانقسام الخلايا وحركة الصبغة في الكروماتوفور.

يحدد قطبية موقع المكونات داخل الخلايا.

يوفر الخصائص الميكانيكية للخلايا - المرونة والقدرة على الاندماج والصلابة.

العضيات– هياكل خلوية دائمة تضمن قيام الخلية بوظائف محددة. اعتمادًا على الميزات الهيكلية ، يتم تمييزها:

عضيات الغشاء - لها بنية غشائية. يمكن أن تكون ذات غشاء واحد (ER، جهاز جولجي، الجسيمات الحالة، فجوات الخلايا النباتية). غشاء مزدوج (الميتوكوندريا، البلاستيدات، النواة).

العضيات غير الغشائية - لا تحتوي على بنية غشائية (الكروموسومات، الريبوسومات، مركز الخلية، الهيكل الخلوي).

العضيات ذات الأغراض العامة هي سمة من سمات جميع الخلايا: النواة، الميتوكوندريا، مركز الخلية، جهاز جولجي، الريبوسومات، EPS، الجسيمات الحالة. عندما تكون العضيات مميزة لأنواع معينة من الخلايا، فإنها تسمى عضيات متخصصة (على سبيل المثال، اللييفات العضلية التي تنقبض بالألياف العضلية).

الشبكة الأندوبلازمية- بنية واحدة متواصلة، يشكل غشاؤها العديد من الغزوات والطيات التي تشبه الأنابيب والفجوات الدقيقة والصهاريج الكبيرة. ترتبط أغشية EPS، من ناحية، بغشاء الخلية السيتوبلازمي، ومن ناحية أخرى، إلى الغلاف الخارجيالغشاء النووي.

هناك نوعان من EPS - خشن وسلس.

في ER الخام أو الحبيبي، ترتبط الصهاريج والأنابيب بالريبوسومات. هو الجانب الخارجي للغشاء، وليس للشبكة ER الملساء أو الحبيبية أي اتصال مع الريبوسومات. هذا هو الجانب الداخلي للغشاء.

الأغشية البيولوجية.
بدأ استخدام مصطلح "الغشاء" (الغشاء اللاتيني - الجلد والفيلم) منذ أكثر من 100 عام لتعيين حدود الخلية التي تعمل، من ناحية، كحاجز بين محتويات الخلية والبيئة الخارجية، و ومن ناحية أخرى كحاجز شبه نافذ يمكن من خلاله مرور الماء وبعض المواد. إلا أن وظائف الغشاء لا تقتصر على هذا،لأن الأغشية البيولوجية تشكل أساس التنظيم الهيكلي للخلية.
هيكل الغشاء. وفقًا لهذا النموذج، فإن الغشاء الرئيسي عبارة عن طبقة دهنية ثنائية حيث تكون ذيول الجزيئات الكارهة للماء متجهة إلى الداخل والرؤوس المحبة للماء متجهة إلى الخارج. يتم تمثيل الدهون بواسطة الدهون الفوسفاتية - مشتقات الجلسرين أو السفينجوزين. ترتبط البروتينات بالطبقة الدهنية. تخترق البروتينات المتكاملة (عبر الغشاء) الغشاء من خلاله وترتبط به بقوة؛ لا تخترق تلك المحيطية وتكون أقل ارتباطًا بالغشاء. وظائف بروتينات الغشاء: الحفاظ على بنية الغشاء، واستقبال وتحويل الإشارات من البيئة. البيئة، نقل بعض المواد، تحفيز التفاعلات التي تحدث على الأغشية. يتراوح سمك الغشاء من 6 إلى 10 نانومتر.

خصائص الغشاء:
1. السيولة. الغشاء ليس بنية صلبة، فمعظم البروتينات والدهون المكونة له يمكن أن تتحرك في مستوى الغشاء.
2. عدم التماثل. تكوين الخارجية و الطبقات الداخليةكل من البروتينات والدهون مختلفة. بجانب، أغشية البلازماتحتوي الخلايا الحيوانية على طبقة من البروتينات السكرية في الخارج (الكنان السكري، الذي يؤدي وظائف الإشارات والمستقبلات، وهو مهم أيضًا لتوحيد الخلايا في الأنسجة)
3. القطبية. يحمل الجانب الخارجي للغشاء شحنة موجبة، بينما يحمل الجانب الداخلي شحنة سالبة.
4. النفاذية الانتقائية. إن أغشية الخلايا الحية، بالإضافة إلى الماء، تسمح فقط لجزيئات وأيونات معينة من المواد الذائبة بالمرور عبرها. (إن استخدام مصطلح "شبه النفاذية" فيما يتعلق بأغشية الخلايا ليس صحيحا تماما، لأن هذا المفهوم يعني ضمنا أن يسمح الغشاء بمرور جزيئات المذيبات فقط، مع الاحتفاظ بجميع جزيئات وأيونات المواد الذائبة.)

غشاء الخلية الخارجي (البلازما) عبارة عن طبقة مجهرية للغاية يبلغ سمكها 7.5 نانومتر، وتتكون من البروتينات والدهون الفوسفاتية والماء. فيلم مرن مبلل جيدًا بالماء ويستعيد سلامته بسرعة بعد التلف. لديها بنية عالمية، نموذجية لجميع الأغشية البيولوجية. إن الموقع الحدي لهذا الغشاء، ومشاركته في عمليات النفاذية الانتقائية، واحتساء الخلايا، والبلعمة، وإفراز منتجات الإخراج والتوليف، في التفاعل مع الخلايا المجاورة وحماية الخلية من التلف يجعل دورها في غاية الأهمية. أحيانًا يتم تغطية الخلايا الحيوانية خارج الغشاء بطبقة رقيقة تتكون من السكريات والبروتينات - الكأس السكرية. على السطح الخارجي للخلايا النباتية غشاء الخليةيوجد جدار خلوي قوي يشكل دعما خارجيا ويحافظ على شكل الخلية. وهو يتألف من الألياف (السليلوز)، وهو عديد السكاريد غير القابل للذوبان في الماء.

غشاء بلازمي , أو بلازما,- الغشاء الأساسي والأكثر ديمومة لجميع الخلايا. وهو عبارة عن طبقة رقيقة (حوالي 10 نانومتر) تغطي الخلية بأكملها. تتكون البلازما من جزيئات البروتين والدهون الفوسفاتية (الشكل 1.6).

يتم ترتيب جزيئات الفسفوليبيد في صفين - مع نهايات كارهة للماء إلى الداخل، ورؤوس محبة للماء نحو البيئة المائية الداخلية والخارجية. في بعض الأماكن، يتم اختراق الطبقة الثنائية (الطبقة المزدوجة) من الدهون الفوسفاتية من خلال جزيئات البروتين (البروتينات المتكاملة). توجد داخل جزيئات البروتين هذه قنوات - مسام تمر عبرها المواد القابلة للذوبان في الماء. تخترق جزيئات البروتين الأخرى طبقة الدهون الثنائية في منتصف الطريق من جانب أو آخر (بروتينات شبه متكاملة). توجد بروتينات محيطية على سطح أغشية الخلايا حقيقية النواة. تتماسك جزيئات الدهون والبروتين معًا بسبب التفاعلات المحبة للماء والكارهة للماء.

خصائص ووظائف الأغشية.جميع أغشية الخلايا عبارة عن هياكل سائلة متنقلة، نظرًا لأن جزيئات الدهون والبروتينات غير مترابطة بواسطة روابط تساهمية وتكون قادرة على التحرك بسرعة كبيرة في مستوى الغشاء. بفضل هذا، يمكن للأغشية تغيير تكوينها، أي أنها تتمتع بالسيولة.

الأغشية هي هياكل ديناميكية للغاية. إنهم يتعافون بسرعة من التلف ويتمددون وينكمشون أيضًا مع الحركات الخلوية.

تختلف أغشية أنواع الخلايا المختلفة اختلافًا كبيرًا في التركيب الكيميائي والمحتوى النسبي للبروتينات والبروتينات السكرية والدهون الموجودة فيها، وبالتالي في طبيعة المستقبلات التي تحتوي عليها. ولذلك يتميز كل نوع من الخلايا بفردية يتم تحديدها بشكل أساسي البروتينات السكرية.وتشارك في ذلك البروتينات السكرية المتفرعة السلسلة التي تبرز من غشاء الخلية التعرف على العواملالبيئة الخارجية، وكذلك في الاعتراف المتبادل بالخلايا ذات الصلة. على سبيل المثال، تتعرف البويضة والحيوان المنوي على بعضهما البعض عن طريق البروتينات السكرية الموجودة على سطح الخلية، والتي تتلاءم معًا كعناصر منفصلة للبنية الكاملة. مثل هذا الاعتراف المتبادل هو مرحلة ضرورية تسبق الإخصاب.

ويلاحظ ظاهرة مماثلة في عملية تمايز الأنسجة. في هذه الحالة، يتم توجيه الخلايا المتشابهة في البنية، بمساعدة مناطق التعرف على البلازما، بشكل صحيح بالنسبة لبعضها البعض، وبالتالي ضمان التصاقها وتكوين الأنسجة. المرتبطة بالاعتراف تنظيم النقلالجزيئات والأيونات من خلال الغشاء، فضلا عن الاستجابة المناعية التي تلعب فيها البروتينات السكرية دور المستضدات. وبالتالي يمكن أن تعمل السكريات كجزيئات معلومات (مثل البروتينات والأحماض النووية). تحتوي الأغشية أيضًا على مستقبلات محددة وحاملات إلكترون ومحولات طاقة وبروتينات إنزيمية. تشارك البروتينات في ضمان نقل جزيئات معينة داخل الخلية أو خارجها، وتوفر اتصالًا هيكليًا بين الهيكل الخلوي وأغشية الخلايا، أو تعمل كمستقبلات لاستقبال وتحويل الإشارات الكيميائية من البيئة.

الخاصية الأكثر أهمية للغشاء هي أيضًا النفاذية الاختيارية.وهذا يعني أن الجزيئات والأيونات تمر عبره بسرعات مختلفةوكلما زاد حجم الجزيئات، قلت سرعة مرورها عبر الغشاء. تحدد هذه الخاصية غشاء البلازما بأنه الحاجز الاسموزي.تتمتع المياه والغازات المذابة فيها بأقصى قدرة على الاختراق. تمر الأيونات عبر الغشاء بشكل أبطأ بكثير. يسمى انتشار الماء عبر الغشاء عن طريق التناضح.

هناك عدة آليات لنقل المواد عبر الغشاء.

انتشار- اختراق المواد عبر الغشاء على طول تدرج التركيز (من منطقة يكون فيها تركيزها أعلى إلى منطقة يكون فيها تركيزها أقل). يتم النقل المنتشر للمواد (الماء والأيونات) بمشاركة بروتينات الغشاء التي لها مسام جزيئية، أو بمشاركة المرحلة الدهنية (للمواد القابلة للذوبان في الدهون).

مع سهولة الانتشارترتبط بروتينات نقل الغشاء الخاصة بشكل انتقائي بأيون أو جزيء أو آخر وتنقلها عبر الغشاء على طول تدرج التركيز.

النقل النشطينطوي على تكاليف الطاقة ويعمل على نقل المواد ضد تدرج تركيزها. هويتم تنفيذها بواسطة بروتينات حاملة خاصة تشكل ما يسمى ب مضخات أيونية.الأكثر دراسة هي مضخة Na - / K - في الخلايا الحيوانية، والتي تضخ بنشاط أيونات Na + بينما تمتص أيونات K. نتيجة لهذا، يتم الحفاظ على تركيز أعلى من K - وتركيز أقل من Na + في الخلية مقارنة بالبيئة. تتطلب هذه العملية طاقة ATP.

نتيجة للنقل النشط باستخدام مضخة غشائية في الخلية، يتم أيضًا تنظيم تركيز Mg 2- وCa 2+.

أثناء عملية النقل النشط للأيونات إلى داخل الخلية، تخترق السكريات المختلفة والنيوكليوتيدات والأحماض الأمينية الغشاء السيتوبلازمي.

الجزيئات الكبيرة من البروتينات والأحماض النووية والسكريات ومجمعات البروتين الدهني وما إلى ذلك لا تمر عبر أغشية الخلايا، على عكس الأيونات والمونومرات. يتم نقل الجزيئات الكبيرة ومجمعاتها وجزيئاتها إلى الخلية بطريقة مختلفة تمامًا - من خلال الالتقام الخلوي. في الالتقام الخلوي (إندو...- إلى الداخل) تلتقط منطقة معينة من البلازما وتغلف المواد خارج الخلية، وتحيط بها في فجوة غشائية تنشأ نتيجة لغزو الغشاء. بعد ذلك، ترتبط هذه الفجوة مع الليزوزوم، حيث تقوم إنزيماته بتكسير الجزيئات الكبيرة إلى مونومرات.

العملية العكسية للالتقام هي خروج الخلايا (خارج...- خارج). بفضله، تقوم الخلية بإزالة المنتجات داخل الخلايا أو المخلفات غير المهضومة المحاطة بالفجوات أو القيح.

zyryki. تقترب الحويصلة من الغشاء السيتوبلازمي وتندمج معه وتنطلق محتوياته في البيئة. هذه هي الطريقة التي تتم بها إزالة الإنزيمات الهضمية والهرمونات والهيمسيلولوز وما إلى ذلك.

وهكذا، فإن الأغشية البيولوجية، باعتبارها العناصر الهيكلية الرئيسية للخلية، لا تخدم فقط كحدود مادية، ولكنها بمثابة أسطح وظيفية ديناميكية. تحدث العديد من العمليات البيوكيميائية على أغشية العضيات، مثل الامتصاص النشط للمواد، وتحويل الطاقة، وتخليق ATP، وما إلى ذلك.

وظائف الأغشية البيولوجيةالأتى:

إنها تحدد محتويات الخلية من البيئة الخارجية ومحتويات العضيات من السيتوبلازم.

أنها تضمن نقل المواد داخل وخارج الخلية، من السيتوبلازم إلى العضيات والعكس.

وهي تعمل كمستقبلات (استقبال وتحويل المواد الكيميائية من البيئة، والتعرف على المواد الخلوية، وما إلى ذلك).

وهي عبارة عن عوامل حفازة (توفر العمليات الكيميائية القريبة من الغشاء).

المشاركة في تحويل الطاقة.

رئيسي الوحدة الهيكليةكائن حي - خلية، وهي جزء متمايز من السيتوبلازم محاط بغشاء الخلية. ونظرًا لأن الخلية تقوم بالعديد من الوظائف المهمة، مثل التكاثر والتغذية والحركة، فيجب أن يكون الغشاء بلاستيكيًا وكثيفًا.

تاريخ اكتشاف وأبحاث غشاء الخلية

في عام 1925، نظم جريندل وجوردر عرضًا مسرحيًا تجربة ناجحةللتعرف على "ظلال" خلايا الدم الحمراء، أو الأغشية الفارغة. على الرغم من الأخطاء الجسيمة العديدة، اكتشف العلماء الطبقة الدهنية الثنائية. واصل عملهم دانييلي وداوسون في عام 1935 وروبرتسون في عام 1960. ونتيجة لسنوات عديدة من العمل وتراكم الحجج، أنشأ سينجر ونيكلسون في عام 1972 نموذجًا للفسيفساء السائلة لبنية الغشاء. وأكدت التجارب والدراسات الإضافية أعمال العلماء.

معنى

ما هو غشاء الخلية؟ بدأ استخدام هذه الكلمة منذ أكثر من مائة عام، وترجمتها من اللاتينية تعني "فيلم"، "جلد". هذه هي الطريقة التي يتم بها تعيين حدود الخلية، وهي حاجز طبيعي بين المحتويات الداخلية والبيئة الخارجية. يتضمن هيكل غشاء الخلية شبه نفاذية، بسبب الرطوبة و العناصر الغذائيةويمكن أن تمر منتجات التحلل بحرية من خلالها. يمكن تسمية هذه القشرة بالمكون الهيكلي الرئيسي لتنظيم الخلية.

دعونا ننظر في الوظائف الرئيسية لغشاء الخلية

1. يفصل محتويات الخلية الداخلية ومكونات البيئة الخارجية.

2. يساعد في الحفاظ على التركيب الكيميائي الثابت للخلية.

3. ينظم عملية التمثيل الغذائي السليم.

4. يوفر التواصل بين الخلايا.

5. يتعرف على الإشارات.

6. وظيفة الحماية.

"قذيفة البلازما"

غشاء الخلية الخارجي، ويسمى أيضًا غشاء البلازما، عبارة عن فيلم فائق المجهر يتراوح سمكه من خمسة إلى سبعة نانومتر. ويتكون بشكل رئيسي من مركبات البروتين والفوسفوليدات والماء. الفيلم مرن ويمتص الماء بسهولة ويستعيد سلامته بسرعة بعد التلف.

لديها هيكل عالمي. يحتل هذا الغشاء موقعًا حدوديًا، ويشارك في عملية النفاذية الانتقائية، وإزالة منتجات الاضمحلال، وتصنيعها. العلاقة مع الجيران و حماية موثوقةمحتوياته الداخلية من التلف تجعله عنصرا هاما في مسألة مثل بنية الخلية. أحيانًا يتم تغطية غشاء الخلية للكائنات الحيوانية بطبقة رقيقة - الكأس السكرية، والتي تشمل البروتينات والسكريات. تتم حماية الخلايا النباتية الموجودة خارج الغشاء بواسطة جدار خلوي يعمل بمثابة دعم ويحافظ على شكلها. المكون الرئيسي لتركيبته هو الألياف (السليلوز) - وهو عديد السكاريد غير القابل للذوبان في الماء.

وبالتالي، فإن غشاء الخلية الخارجي لديه وظيفة الإصلاح والحماية والتفاعل مع الخلايا الأخرى.

هيكل غشاء الخلية

يتراوح سمك هذه القشرة المتحركة من ستة إلى عشرة نانومتر. يحتوي غشاء الخلية على تكوين خاص، أساسها طبقة ثنائية الدهون. توجد ذيول كارهة للماء، خاملة للماء، في الداخل، بينما تتجه الرؤوس المحبة للماء، التي تتفاعل مع الماء، إلى الخارج. كل دهن هو فسفوليبيد، وهو نتيجة لتفاعل مواد مثل الجلسرين والسفينجوزين. الإطار الدهني محاط بشكل وثيق بالبروتينات، والتي يتم ترتيبها في طبقة غير مستمرة. بعضها مغمور في الطبقة الدهنية، والباقي يمر عبرها. ونتيجة لذلك، يتم تشكيل المناطق نفاذية للمياه. الوظائف التي تؤديها هذه البروتينات مختلفة. بعضها إنزيمات، والباقي عبارة عن بروتينات نقل تنقل مواد مختلفة من البيئة الخارجية إلى السيتوبلازم والعودة.

يتخلل غشاء الخلية البروتينات المتكاملة ويرتبط بها بشكل وثيق، ويكون الاتصال بالبروتينات الطرفية أقل قوة. تؤدي هذه البروتينات وظيفة مهمة، وهي الحفاظ على بنية الغشاء، واستقبال وتحويل الإشارات من البيئة، ونقل المواد، وتحفيز التفاعلات التي تحدث على الأغشية.

مُجَمَّع

أساس غشاء الخلية هو طبقة ثنائية الجزيئية. بفضل استمراريتها، تتمتع الخلية بخصائص حاجزة وميكانيكية. وفي مراحل مختلفة من الحياة، يمكن أن تتعطل هذه الطبقة الثنائية. ونتيجة لذلك، تتشكل العيوب الهيكلية من خلال المسام المحبة للماء. في هذه الحالة، يمكن أن تتغير جميع وظائف هذا المكون مثل غشاء الخلية. قد يعاني القلب من تأثيرات خارجية.

ملكيات

يحتوي غشاء الخلية على ميزات مثيرة للاهتمام. نظرًا لميولته، فإن هذا الغشاء ليس هيكلًا صلبًا، ويتحرك الجزء الأكبر من البروتينات والدهون التي يتكون منها بحرية على مستوى الغشاء.

بشكل عام، غشاء الخلية غير متماثل، لذلك يختلف تكوين طبقات البروتين والدهون. تحتوي أغشية البلازما في الخلايا الحيوانية، على جانبها الخارجي، على طبقة بروتين سكري تؤدي وظائف المستقبلات والإشارات، كما تلعب دورًا كبيرًا في عملية دمج الخلايا في الأنسجة. غشاء الخلية قطبي، أي أن الشحنة الخارجية موجبة والشحنة الداخلية سالبة. بالإضافة إلى كل ما سبق، فإن غشاء الخلية لديه رؤية انتقائية.

وهذا يعني أنه، بالإضافة إلى الماء، يُسمح فقط لمجموعة معينة من الجزيئات والأيونات من المواد الذائبة بالدخول إلى الخلية. يكون تركيز مادة مثل الصوديوم في معظم الخلايا أقل بكثير منه في البيئة الخارجية. أيونات البوتاسيوم لها نسبة مختلفة: كميتها في الخلية أعلى بكثير منها بيئة. وفي هذا الصدد، تميل أيونات الصوديوم إلى اختراق غشاء الخلية، وتميل أيونات البوتاسيوم إلى الخروج إلى الخارج. في ظل هذه الظروف، يقوم الغشاء بتنشيط نظام خاص يلعب دور "الضخ"، حيث يقوم بتسوية تركيز المواد: يتم ضخ أيونات الصوديوم إلى سطح الخلية، ويتم ضخ أيونات البوتاسيوم إلى الداخل. هذه الميزةمتضمن في الوظائف الأساسيةغشاء الخلية.

يلعب ميل أيونات الصوديوم والبوتاسيوم للتحرك من السطح إلى الداخل دورًا كبيرًا في نقل السكر والأحماض الأمينية إلى داخل الخلية. في عملية إزالة أيونات الصوديوم بشكل فعال من الخلية، يخلق الغشاء الظروف الملائمة لاستقبال كميات جديدة من الجلوكوز والأحماض الأمينية في الداخل. على العكس من ذلك، في عملية نقل أيونات البوتاسيوم إلى الخلية، يتم تجديد عدد "ناقلات" منتجات الاضمحلال من داخل الخلية إلى البيئة الخارجية.

كيف تتم تغذية الخلية من خلال غشاء الخلية؟

تتناول العديد من الخلايا المواد من خلال عمليات مثل البلعمة واحتساء الخلايا. في الخيار الأول، يخلق الغشاء الخارجي المرن انخفاضًا صغيرًا ينتهي فيه الجسيم الملتقط. ثم يصبح قطر التجويف أكبر حتى يدخل الجسيم المغلق إلى السيتوبلازم في الخلية. من خلال البلعمة، يتم تغذية بعض الأوليات، مثل الأميبا، وكذلك خلايا الدم - الكريات البيض والخلايا البلعمية. وبالمثل، تمتص الخلايا السوائل التي تحتوي على العناصر الغذائية الضرورية. وتسمى هذه الظاهرة كثرة الكريات.

يرتبط الغشاء الخارجي ارتباطًا وثيقًا بالشبكة الإندوبلازمية للخلية.

تحتوي العديد من أنواع مكونات الأنسجة الرئيسية على نتوءات وطيات وزغيبات صغيرة على سطح الغشاء. زرع الخلاياالجزء الخارجي من هذه القشرة مغطى بطبقة أخرى سميكة ويمكن رؤيتها بوضوح تحت المجهر. تساعد الألياف التي تتكون منها على تكوين دعم للأنسجة أصل نباتيعلى سبيل المثال، الخشب. تحتوي الخلايا الحيوانية أيضًا على عدد من الهياكل الخارجيةوالتي تقع أعلى غشاء الخلية. وهي ذات طبيعة وقائية حصريًا، ومثال على ذلك الكيتين الموجود فيها خلايا الغلافالحشرات

بالإضافة إلى الغشاء الخلوي، هناك غشاء داخل الخلايا. وتتمثل مهمتها في تقسيم الخلية إلى عدة حجرات مغلقة متخصصة - حجرات أو عضيات، حيث يجب الحفاظ على بيئة معينة.

وبالتالي، من المستحيل المبالغة في تقدير دور هذا المكون من الوحدة الأساسية للكائن الحي مثل غشاء الخلية. تشير البنية والوظائف إلى توسع كبير في إجمالي مساحة سطح الخلية وتحسينها العمليات الأيضية. يتكون هذا التركيب الجزيئي من البروتينات والدهون. بفصل الخلية عن البيئة الخارجية، يضمن الغشاء سلامتها. بمساعدتها، يتم الحفاظ على الاتصالات بين الخلايا عند مستوى قوي إلى حد ما، مما يشكل الأنسجة. وفي هذا الصدد، يمكننا أن نستنتج أن واحدة من الأدوار الحاسمةيلعب غشاء الخلية دورًا في الخلية. يختلف الهيكل والوظائف التي تؤديها بشكل جذري في الخلايا المختلفة، اعتمادًا على الغرض منها. ومن خلال هذه الميزات يتم تحقيق مجموعة متنوعة من الأنشطة الفسيولوجية لأغشية الخلايا ودورها في وجود الخلايا والأنسجة.

الغشاء عبارة عن بنية دقيقة للغاية تشكل أسطح العضيات والخلية ككل. جميع الأغشية لها بنية مماثلة ومتصلة بنظام واحد.

التركيب الكيميائي

أغشية الخلايا متجانسة كيميائيا وتتكون من البروتينات والدهون من مجموعات مختلفة:

• الدهون الفوسفاتية.
• الجلاكتوليبيدات.
• السلفوليبيدات.

كما أنها تحتوي على الأحماض النووية والسكريات ومواد أخرى.

الخصائص الفيزيائية

في درجة الحرارة العاديةتكون الأغشية في حالة بلورية سائلة وتتأرجح باستمرار. لزوجتها قريبة من لزوجة الزيت النباتي.

الغشاء قابل للاسترداد ودائم ومرن ومسامي. سمك الغشاء 7 - 14 نانومتر.

أعلى 4 مقالاتالذين يقرؤون جنبا إلى جنب مع هذا

الغشاء غير منفذ للجزيئات الكبيرة. يمكن للجزيئات والأيونات الصغيرة أن تمر عبر المسام والغشاء نفسه تحت تأثير اختلافات التركيز على جوانب مختلفة من الغشاء، وكذلك بمساعدة بروتينات النقل.

نموذج

عادة، يتم وصف بنية الأغشية باستخدام نموذج الفسيفساء السائل. يحتوي الغشاء على إطار - صفين من جزيئات الدهون، مجاورة بإحكام لبعضها البعض، مثل الطوب.

أرز. 1. الغشاء البيولوجي من نوع الساندويتش.

على كلا الجانبين سطح الدهون مغطى بالبروتينات. يتكون نمط الفسيفساء من جزيئات البروتين الموزعة بشكل غير متساو على سطح الغشاء.

وفقا لدرجة الانغماس في طبقة بيليبيد، يتم تقسيم جزيئات البروتين إلى ثلاث مجموعات:

• الغشاء.
• المغمورة؛
• سطحي.

توفر البروتينات الخاصية الرئيسية للغشاء - نفاذيته الانتقائية للمواد المختلفة.

أنواع الغشاء

يمكن تقسيم جميع أغشية الخلايا حسب التوطين إلى الأنواع التالية:

• خارجي؛
• نووي؛
• الأغشية العضوية.

الغشاء السيتوبلازمي الخارجي، أو البلازموليما، هو حدود الخلية. من خلال اتصاله بعناصر الهيكل الخلوي، فإنه يحافظ على شكله وحجمه.

أرز. 2. الهيكل الخلوي.

الغشاء النووي، أو كاريوليما، هو حدود المحتويات النووية. وهي مصنوعة من غشائين، يشبهان إلى حد كبير الغشاء الخارجي. يرتبط الغشاء الخارجي للنواة بالأغشية الشبكة الأندوبلازمية(EPS) ومن خلال المسام مع الغشاء الداخلي.

تخترق أغشية ER السيتوبلازم بأكمله، وتشكل الأسطح التي يتم فيها تركيب المواد المختلفة، بما في ذلك بروتينات الغشاء.

الأغشية العضوية

معظم العضيات لها بنية غشائية.

الجدران مبنية من غشاء واحد:

• مجمع جولجي
• فجوات.
• الجسيمات المحللة

يتم بناء البلاستيدات والميتوكوندريا من طبقتين من الأغشية. غشاءها الخارجي أملس، والداخلي يشكل طيات عديدة.

ملامح أغشية التمثيل الضوئي للبلاستيدات الخضراء هي جزيئات الكلوروفيل المدمجة.

تحتوي الخلايا الحيوانية على طبقة كربوهيدراتية على سطح غشاءها الخارجي تسمى الكأس السكري.

أرز. 3. الجليكوكليكس.

يتم تطوير الجليكوكليكس بشكل أكبر في خلايا الظهارة المعوية، حيث يخلق الظروف الملائمة لعملية الهضم ويحمي البلازما.

جدول "هيكل غشاء الخلية"

ماذا تعلمنا؟

نظرنا إلى بنية ووظائف غشاء الخلية. الغشاء عبارة عن حاجز انتقائي (انتقائي) للخلية والنواة والعضيات. يتم وصف بنية غشاء الخلية بواسطة نموذج الفسيفساء السائل. وفقا لهذا النموذج، يتم بناء جزيئات البروتين في طبقة ثنائية من الدهون اللزجة.

اختبار حول الموضوع

تقييم التقرير

متوسط ​​تقييم: 4.5. إجمالي التقييمات المستلمة: 270.