ساختار و عملکرد غشاها. عملکردهای اصلی و ویژگی های ساختاری غشای سلولی

واحد ساختاری اصلی یک موجود زنده سلول است که بخش متمایز سیتوپلاسم است که توسط یک غشای سلولی احاطه شده است. با توجه به اینکه سلول بسیاری از وظایف مهم مانند تولید مثل، تغذیه، حرکت را انجام می دهد، غشاء باید پلاستیکی و متراکم باشد.

تاریخچه کشف و تحقیق غشای سلولی

در سال 1925، گرندل و گوردر آزمایش موفقیت آمیزی را برای شناسایی "سایه" گلبول های قرمز یا غشاهای خالی انجام دادند. با وجود چندین اشتباه جدی، دانشمندان دولایه لیپیدی را کشف کردند. کار آنها توسط دانیلی، داوسون در سال 1935 و رابرتسون در سال 1960 ادامه یافت. در نتیجه سال‌ها کار و انباشت استدلال‌ها، در سال 1972 سینگر و نیکلسون یک مدل موزاییکی سیال از ساختار غشایی ایجاد کردند. آزمایشات و مطالعات بیشتر کار دانشمندان را تأیید کرد.

معنی

غشای سلولی چیست؟ این کلمه بیش از صد سال پیش شروع به استفاده کرد؛ ترجمه از لاتین به معنای "فیلم"، "پوست" است. به این ترتیب مرز سلولی تعیین می شود که یک مانع طبیعی بین محتویات داخلی و محیط خارجی است. ساختار غشای سلولی به معنای نیمه نفوذپذیری است که به همین دلیل رطوبت و مواد مغذی و محصولات تجزیه می توانند آزادانه از آن عبور کنند. این پوسته را می توان جزء اصلی ساختاری سازمان سلولی نامید.

بیایید عملکردهای اصلی غشای سلولی را در نظر بگیریم

1. محتویات داخلی سلول و اجزای محیط خارجی را جدا می کند.

2. به حفظ ترکیب شیمیایی ثابت سلول کمک می کند.

3. متابولیسم مناسب را تنظیم می کند.

4. ارتباط بین سلول ها را فراهم می کند.

5. سیگنال ها را می شناسد.

6. عملکرد حفاظتی.

"پوسته پلاسما"

غشای سلول بیرونی که غشای پلاسما نیز نامیده می شود، یک فیلم اولترا میکروسکوپی است که ضخامت آن از پنج تا هفت نانومیلی متر متغیر است. عمدتاً از ترکیبات پروتئینی، فسفولیدها و آب تشکیل شده است. این فیلم الاستیک است، به راحتی آب را جذب می کند و پس از آسیب به سرعت یکپارچگی خود را بازیابی می کند.

ساختار جهانی دارد. این غشاء موقعیت مرزی را اشغال می کند، در فرآیند نفوذپذیری انتخابی، حذف محصولات پوسیدگی شرکت می کند و آنها را سنتز می کند. ارتباط با "همسایگان" و محافظت مطمئن از محتویات داخلی در برابر آسیب، آن را به یک جزء مهم در موردی مانند ساختار سلول تبدیل می کند. غشای سلولی موجودات حیوانی گاهی اوقات با یک لایه نازک پوشیده می شود - گلیکوکالیکس که شامل پروتئین ها و پلی ساکاریدها است. سلول های گیاهی خارج از غشا توسط یک دیواره سلولی محافظت می شود که به عنوان تکیه گاه عمل می کند و شکل را حفظ می کند. جزء اصلی ترکیب آن فیبر (سلولز) است - یک پلی ساکارید نامحلول در آب.

بنابراین، غشای سلولی خارجی عملکرد تعمیر، محافظت و تعامل با سایر سلول ها را دارد.

ساختار غشای سلولی

ضخامت این پوسته متحرک از شش تا ده نانومیلی متر متغیر است. غشای سلولی دارای ترکیب خاصی است که اساس آن دو لایه لیپیدی است. دم های آبگریز، بی اثر نسبت به آب، در داخل قرار دارند، در حالی که سرهای آبدوست، در تعامل با آب، رو به بیرون هستند. هر لیپید یک فسفولیپید است که نتیجه برهمکنش موادی مانند گلیسرول و اسفنگوزین است. چارچوب لیپیدی توسط پروتئین هایی احاطه شده است که در یک لایه غیر پیوسته قرار گرفته اند. برخی از آنها در لایه لیپیدی غوطه ور می شوند، بقیه از آن عبور می کنند. در نتیجه نواحی قابل نفوذ به آب تشکیل می شود. عملکردهای انجام شده توسط این پروتئین ها متفاوت است. برخی از آنها آنزیم هستند، بقیه پروتئین های حمل و نقل هستند که مواد مختلفی را از محیط خارجی به سیتوپلاسم و به عقب منتقل می کنند.

غشای سلولی از طریق پروتئین های یکپارچه نفوذ می کند و به طور نزدیک توسط پروتئین های انتگرال به هم متصل می شود و ارتباط با پروتئین های محیطی کمتر است. این پروتئین‌ها عملکرد مهمی را انجام می‌دهند که عبارت است از حفظ ساختار غشاء، دریافت و تبدیل سیگنال‌های محیط، انتقال مواد و کاتالیز واکنش‌هایی که روی غشاها رخ می‌دهند.

ترکیب

اساس غشای سلولی یک لایه دو مولکولی است. به لطف تداوم آن، سلول دارای خواص ممانعت کننده و مکانیکی است. در مراحل مختلف زندگی، این دو لایه می تواند مختل شود. در نتیجه عیوب ساختاری منافذ آبدوست ایجاد می شود. در این مورد، کاملاً تمام عملکردهای چنین جزء مانند غشای سلولی می تواند تغییر کند. هسته ممکن است از تأثیرات خارجی رنج ببرد.

خواص

غشای سلولی یک سلول ویژگی های جالبی دارد. این غشاء به دلیل سیال بودن، ساختار سفت و سختی نیست و بخش عمده ای از پروتئین ها و لیپیدهای تشکیل دهنده آن آزادانه روی صفحه غشاء حرکت می کنند.

به طور کلی، غشای سلولی نامتقارن است، بنابراین ترکیب لایه های پروتئین و چربی متفاوت است. غشاهای پلاسما در سلول های حیوانی، در سمت بیرونی خود، دارای یک لایه گلیکوپروتئین هستند که عملکرد گیرنده و سیگنال دهی را انجام می دهد و همچنین نقش زیادی در فرآیند ترکیب سلول ها در بافت ایفا می کند. غشای سلولی قطبی است، یعنی بار بیرونی مثبت و بار درونی منفی است. علاوه بر تمام موارد فوق، غشای سلولی دارای بینش انتخابی است.

این بدان معناست که علاوه بر آب، تنها گروه خاصی از مولکول ها و یون های مواد محلول اجازه ورود به سلول را دارند. غلظت ماده ای مانند سدیم در اکثر سلول ها بسیار کمتر از محیط خارجی است. یون های پتاسیم نسبت متفاوتی دارند: مقدار آنها در سلول بسیار بیشتر از محیط است. در این راستا، یون های سدیم تمایل به نفوذ به غشای سلولی دارند و یون های پتاسیم تمایل به آزاد شدن در خارج دارند. در این شرایط، غشاء سیستم خاصی را فعال می کند که نقش پمپاژ را ایفا می کند و غلظت مواد را تراز می کند: یون های سدیم به سطح سلول پمپ می شوند و یون های پتاسیم به داخل پمپ می شوند. این ویژگی یکی از مهمترین عملکردهای غشای سلولی است.

این تمایل یون های سدیم و پتاسیم به سمت داخل از سطح، نقش زیادی در انتقال قند و اسیدهای آمینه به داخل سلول دارد. در فرآیند حذف فعال یون های سدیم از سلول، غشاء شرایطی را برای دریافت جدید گلوکز و اسیدهای آمینه در داخل ایجاد می کند. برعکس، در فرآیند انتقال یون های پتاسیم به سلول، تعداد "انتقال دهنده" محصولات پوسیدگی از داخل سلول به محیط خارجی دوباره پر می شود.

تغذیه سلولی چگونه از طریق غشای سلولی انجام می شود؟

بسیاری از سلول ها از طریق فرآیندهایی مانند فاگوسیتوز و پینوسیتوز مواد را جذب می کنند. در گزینه اول، یک غشای خارجی انعطاف پذیر یک فرورفتگی کوچک ایجاد می کند که در آن ذره جذب شده به پایان می رسد. سپس قطر شکاف بزرگتر می شود تا زمانی که ذره محصور شده وارد سیتوپلاسم سلولی شود. از طریق فاگوسیتوز، برخی از تک یاخته ها، مانند آمیب ها، و همچنین سلول های خونی - لکوسیت ها و فاگوسیت ها تغذیه می شوند. به طور مشابه، سلول ها مایعی را جذب می کنند که حاوی مواد مغذی لازم است. این پدیده پینوسیتوز نامیده می شود.

غشای خارجی به طور نزدیک به شبکه آندوپلاسمی سلول متصل است.

بسیاری از انواع اجزای اصلی بافت دارای برجستگی، چین خوردگی و میکروویلی در سطح غشاء هستند. سلول های گیاهی در خارج از این پوسته با دیگری، ضخیم و به وضوح در زیر میکروسکوپ قابل مشاهده است. الیافی که آنها از آن ساخته شده اند به شکل گیری حمایت از بافت های گیاهی مانند چوب کمک می کند. سلول های حیوانی همچنین دارای تعدادی ساختار خارجی هستند که در بالای غشای سلولی قرار دارند. آنها به طور انحصاری ماهیت محافظتی دارند، نمونه ای از آن کیتین موجود در سلول های پوششی حشرات است.

علاوه بر غشای سلولی، یک غشای داخل سلولی نیز وجود دارد. عملکرد آن تقسیم سلول به چندین محفظه بسته تخصصی - محفظه ها یا اندامک ها است که در آن محیط خاصی باید حفظ شود.

بنابراین، نمی توان نقش چنین مؤلفه ای از واحد اصلی یک موجود زنده مانند غشای سلولی را بیش از حد برآورد کرد. ساختار و عملکردها حاکی از گسترش قابل توجه سطح کل سلول و بهبود فرآیندهای متابولیک است. این ساختار مولکولی از پروتئین ها و لیپیدها تشکیل شده است. جداسازی سلول از محیط خارجی، غشا یکپارچگی آن را تضمین می کند. با کمک آن، اتصالات بین سلولی در سطح نسبتاً قوی حفظ می شود و بافت ها را تشکیل می دهند. در این راستا می توان نتیجه گرفت که غشای سلولی یکی از مهمترین نقش ها را در سلول ایفا می کند. ساختار و عملکردهای انجام شده توسط آن در سلول های مختلف بسته به هدف آنها اساساً متفاوت است. از طریق این ویژگی ها، انواع فعالیت های فیزیولوژیکی غشای سلولی و نقش آنها در وجود سلول ها و بافت ها حاصل می شود.

غشاها ساختارهای بسیار چسبناک و در عین حال پلاستیکی هستند که تمام سلول های زنده را احاطه کرده اند. کارکردغشای سلولی:

1. غشای پلاسمایی مانعی است که ترکیب متفاوت محیط خارج و داخل سلولی را حفظ می کند.

2. غشاها محفظه های تخصصی را در داخل سلول تشکیل می دهند، یعنی. اندامک های متعدد - میتوکندری، لیزوزوم، مجموعه گلژی، شبکه آندوپلاسمی، غشای هسته ای.

3. آنزیم های دخیل در تبدیل انرژی در فرآیندهایی مانند فسفوریلاسیون اکسیداتیو و فتوسنتز در غشاها موضعی می شوند.

ساختار و ترکیب غشاها

اساس غشاء یک لایه لیپیدی دوگانه است که تشکیل آن شامل فسفولیپیدها و گلیکولیپیدها است. دولایه لیپیدی توسط دو ردیف لیپید تشکیل می شود که رادیکال های آبگریز آن به سمت داخل پنهان شده اند و گروه های آب دوست رو به بیرون هستند و با محیط آبی در تماس هستند. مولکول های پروتئین، همان طور که می گویند، در دولایه لیپیدی "محلول" هستند.

ساختار لیپیدهای غشا

لیپیدهای غشایی مولکول های آمفی دوست هستند، زیرا این مولکول دارای یک منطقه آبدوست (سرهای قطبی) و یک منطقه آبگریز است که توسط رادیکال های هیدروکربنی اسیدهای چرب نشان داده می شود که به طور خود به خود یک لایه دوگانه را تشکیل می دهند. غشاها شامل سه نوع اصلی لیپید هستند - فسفولیپیدها، گلیکولیپیدها و کلسترول.

ترکیب لیپیدی متفاوت است. محتوای یک لیپید خاص ظاهراً با انواع عملکردهای انجام شده توسط این لیپیدها در غشاها تعیین می شود.

فسفولیپیدها تمام فسفولیپیدها را می توان به دو گروه تقسیم کرد - گلیسروفسفولیپیدها و اسفنگوفسفولیپیدها. گلیسروفسفولیپیدها به عنوان مشتقات اسید فسفاتیدیک طبقه بندی می شوند. رایج ترین گلیسروفسفولیپیدها فسفاتیدیل کولین ها و فسفاتیدیل اتانول آمین ها هستند. اسفنگوفسفولیپیدها بر پایه آمینو الکل اسفنگوزین هستند.

گلیکولیپیدها در گلیکولیپیدها، قسمت آبگریز با الکل سرامید و قسمت آبدوست با یک باقیمانده کربوهیدرات نشان داده می شود. بسته به طول و ساختار قسمت کربوهیدراتی، سربروزیدها و گانگلیوزیدها متمایز می شوند. "سر" قطبی گلیکولیپیدها در سطح خارجی غشاهای پلاسما قرار دارد.

کلسترول (CS). CS در تمام غشاهای سلول های حیوانی وجود دارد. مولکول آن از یک هسته آبگریز سفت و سخت و یک زنجیره هیدروکربنی انعطاف پذیر تشکیل شده است. گروه هیدروکسیل منفرد در موقعیت 3 "سر قطبی" است. برای یک سلول حیوانی، متوسط ​​نسبت مولی کلسترول/فسفولیپیدها 0.3-0.4 است، اما در غشای پلاسمایی این نسبت بسیار بیشتر است (0.8-0.9). وجود کلسترول در غشاها تحرک اسیدهای چرب را کاهش می دهد، انتشار جانبی لیپیدها را کاهش می دهد و بنابراین می تواند بر عملکرد پروتئین های غشایی تأثیر بگذارد.

خواص غشایی:

1. نفوذپذیری انتخابی. دولایه بسته یکی از ویژگی های اصلی غشاء را فراهم می کند: برای اکثر مولکول های محلول در آب نفوذ ناپذیر است، زیرا آنها در هسته آبگریز آن حل نمی شوند. گازهایی مانند اکسیژن، CO 2 و نیتروژن به دلیل کوچک بودن مولکول ها و برهمکنش ضعیف با حلال ها، این قابلیت را دارند که به راحتی به داخل سلول ها نفوذ کنند. مولکول های دارای ماهیت لیپیدی مانند هورمون های استروئیدی نیز به راحتی به لایه های دوتایی نفوذ می کنند.

2. نقدینگی. غشاها با نقدینگی (سیالیت)، توانایی لیپیدها و پروتئین ها برای حرکت مشخص می شوند. دو نوع حرکت فسفولیپید ممکن است: سالتو (که در ادبیات علمی "فلیپ فلاپ" نامیده می شود) و انتشار جانبی. در حالت اول، مولکول های فسفولیپیدی که در لایه دو مولکولی مخالف یکدیگر هستند، به سمت یکدیگر می چرخند (یا طناب می زنند) و جای خود را در غشاء تغییر می دهند، یعنی. بیرون تبدیل به درون می شود و بالعکس. چنین جهش هایی با مصرف انرژی همراه است. بیشتر اوقات، چرخش در اطراف محور (چرخش) و انتشار جانبی مشاهده می شود - حرکت در لایه موازی با سطح غشاء. سرعت حرکت مولکول ها به میکروویسکوزیته غشاها بستگی دارد که به نوبه خود با محتوای نسبی اسیدهای چرب اشباع و غیر اشباع در ترکیب لیپیدی تعیین می شود. اگر اسیدهای چرب غیراشباع در ترکیب لیپیدی غالب باشد، میکروویسکوزیته کمتر است و اگر محتوای اسیدهای چرب اشباع بالا باشد، بیشتر است.

3. عدم تقارن غشا. سطوح همان غشاء در ترکیب لیپیدها، پروتئین ها و کربوهیدرات ها متفاوت است (عدم تقارن عرضی). به عنوان مثال، فسفاتیدیل کولین ها در لایه بیرونی و فسفاتیدیل اتانول آمین ها و فسفاتیدیل سرین ها در لایه داخلی غالب هستند. اجزای کربوهیدرات گلیکوپروتئین ها و گلیکولیپیدها به سطح بیرونی می آیند و ساختاری پیوسته به نام گلیکوکالیکس را تشکیل می دهند. هیچ کربوهیدراتی در سطح داخلی وجود ندارد. پروتئین ها - گیرنده های هورمونی در سطح خارجی غشای پلاسمایی قرار دارند و آنزیم هایی که آنها را تنظیم می کنند - آدنیلات سیکلاز، فسفولیپاز C - در سطح داخلی و غیره.

پروتئین های غشایی

فسفولیپیدهای غشایی به عنوان یک حلال برای پروتئین‌های غشایی عمل می‌کنند و محیطی را ایجاد می‌کنند که در آن پروتئین‌ها می‌توانند عمل کنند. پروتئین ها 30 تا 70 درصد از جرم غشاها را تشکیل می دهند. تعداد پروتئین های مختلف در غشاء از 6-8 در شبکه سارکوپلاسمی تا بیش از 100 در غشای پلاسمایی متغیر است. اینها آنزیم ها، پروتئین های حمل و نقل، پروتئین های ساختاری، آنتی ژن ها، از جمله آنتی ژن های سیستم اصلی سازگاری بافتی، گیرنده های مولکول های مختلف هستند.

بر اساس محل قرارگیری آنها در غشاء، پروتئین ها به دو دسته انتگرال (به طور جزئی یا کامل غوطه ور در غشاء) و محیطی (واقع در سطح آن) تقسیم می شوند. برخی از پروتئین های انتگرال یک بار از غشاء عبور می کنند (گلیکوفورین)، برخی دیگر چندین بار از غشاء عبور می کنند. به عنوان مثال، گیرنده نور شبکیه و گیرنده β2-آدرنرژیک 7 بار از دو لایه عبور می کنند.

پروتئین‌های محیطی و حوزه‌های پروتئین‌های انتگرال، که در سطح خارجی همه غشاها قرار دارند، تقریباً همیشه گلیکوزیله هستند. باقی مانده های الیگوساکارید از پروتئین در برابر پروتئولیز محافظت می کنند و همچنین در شناسایی لیگاند یا چسبندگی نقش دارند.

در سال 1972، این نظریه مطرح شد که یک غشای تا حدی نفوذپذیر سلول را احاطه کرده و تعدادی از وظایف حیاتی را انجام می دهد و ساختار و عملکرد غشای سلولی مسائل مهمی در مورد عملکرد صحیح همه سلول های بدن است. در قرن هفدهم، همراه با اختراع میکروسکوپ، رواج یافت. مشخص شد که بافت های گیاهی و حیوانی از سلول تشکیل شده است، اما به دلیل وضوح پایین دستگاه، دیدن هیچ گونه مانعی در اطراف سلول حیوانی غیرممکن است. در قرن بیستم ماهیت شیمیایی غشاء با جزئیات بیشتری مورد مطالعه قرار گرفت و مشخص شد که بر پایه لیپیدها است.

ساختار و عملکرد غشای سلولی

غشای سلولی سیتوپلاسم سلول های زنده را احاطه کرده و اجزای درون سلولی را از محیط خارجی جدا می کند. قارچ ها، باکتری ها و گیاهان نیز دارای دیواره های سلولی هستند که محافظت می کنند و از عبور مولکول های بزرگ جلوگیری می کنند. غشاهای سلولی همچنین در تشکیل اسکلت سلولی و اتصال سایر ذرات حیاتی به ماتریکس خارج سلولی نقش دارند. این برای نگه داشتن آنها در کنار هم و تشکیل بافت ها و اندام های بدن ضروری است. از ویژگی های ساختار غشای سلولی می توان به نفوذپذیری اشاره کرد. عملکرد اصلی حفاظت است. غشا از یک لایه فسفولیپید با پروتئین های جاسازی شده تشکیل شده است. این بخش در فرآیندهایی مانند چسبندگی سلولی، هدایت یونی و سیستم های سیگنال دهی نقش دارد و به عنوان سطح اتصال چندین ساختار خارج سلولی از جمله دیواره، گلیکوکالیکس و اسکلت سلولی داخلی عمل می کند. غشاء همچنین با عمل به عنوان یک فیلتر انتخابی پتانسیل سلول را حفظ می کند. به طور انتخابی برای یون ها و مولکول های آلی نفوذ پذیر است و حرکت ذرات را کنترل می کند.

مکانیسم های بیولوژیکی شامل غشای سلولی

1. انتشار غیرفعال: برخی از مواد (مولکول های کوچک، یون ها)، مانند دی اکسید کربن (CO2) و اکسیژن (O2)، می توانند از طریق انتشار به غشای پلاسما نفوذ کنند. پوسته به عنوان یک مانع برای مولکول ها و یون های خاص عمل می کند، آنها می توانند در هر دو طرف متمرکز شوند.

2. کانال گذرنده و پروتئین ناقل: مواد مغذی مانند گلوکز یا اسیدهای آمینه باید وارد سلول شوند و برخی از محصولات متابولیک باید از سلول خارج شوند.

3. اندوسیتوز فرآیندی است که توسط آن مولکول ها جذب می شوند. در غشای پلاسمایی که ماده مورد انتقال در آن بلعیده می شود، تغییر شکل جزئی (تخلخل) ایجاد می شود. این نیاز به انرژی دارد و بنابراین نوعی انتقال فعال است.

4. اگزوسیتوز: در سلول های مختلف رخ می دهد تا بقایای هضم نشده موادی را که توسط اندوسیتوز برای ترشح موادی مانند هورمون ها و آنزیم ها به ارمغان می آورد و مواد را به طور کامل از سد سلولی منتقل می کند، خارج کند.

ساختار مولکولی

غشای سلولی یک غشای بیولوژیکی است که عمدتاً از فسفولیپیدها تشکیل شده و محتویات کل سلول را از محیط خارجی جدا می کند. فرآیند تشکیل به طور خود به خود در شرایط عادی رخ می دهد. برای درک این فرآیند و توصیف صحیح ساختار و عملکرد غشای سلولی و همچنین خواص، لازم است ماهیت ساختارهای فسفولیپیدی که با قطبش ساختاری مشخص می شوند، ارزیابی شود. هنگامی که فسفولیپیدها در محیط آبی سیتوپلاسم به غلظت بحرانی می رسند، به میسل ها ترکیب می شوند که در محیط آبی پایدارتر هستند.

خواص غشایی

• ثبات. این بدان معنی است که پس از تشکیل، تجزیه غشا بعید است.
• استحکام - قدرت. پوسته لیپیدی به اندازه کافی قابل اعتماد است که از عبور یک ماده قطبی جلوگیری کند؛ هم املاح (یون ها، گلوکز، اسیدهای آمینه) و هم مولکول های بسیار بزرگتر (پروتئین ها) نمی توانند از مرز تشکیل شده عبور کنند.
• شخصیت پویا این شاید مهمترین ویژگی هنگام در نظر گرفتن ساختار سلول باشد. غشای سلولی می تواند تغییر شکل های مختلفی را متحمل شود، می تواند بدون تخریب خم شود. تحت شرایط خاص، به عنوان مثال، در طول جوش یا جوانه زدن وزیکول، می تواند مختل شود، اما فقط به طور موقت. در دمای اتاق، اجزای لیپیدی آن در حرکت ثابت و پر هرج و مرج هستند و یک مرز مایع پایدار را تشکیل می دهند.

مدل موزاییک مایع

در مورد ساختار و عملکرد غشای سلولی، ذکر این نکته ضروری است که در مفهوم مدرن، غشاء به عنوان یک مدل موزاییک مایع در سال 1972 توسط دانشمندان سینگر و نیکلسون در نظر گرفته شد. نظریه آنها سه ویژگی اصلی ساختار غشایی را منعکس می کند. انتگرال ها یک الگوی موزاییکی را برای غشاء ایجاد می کنند و به دلیل ماهیت متغیر سازماندهی لیپیدی، قادر به حرکت جانبی درون صفحه هستند. پروتئین های گذرنده نیز به طور بالقوه متحرک هستند. یکی از ویژگی های مهم ساختار غشا عدم تقارن آن است. ساختار یک سلول چیست؟ غشای سلولی، هسته، پروتئین ها و غیره. سلول واحد اساسی حیات است و همه موجودات از یک یا چند سلول تشکیل شده اند که هر یک دارای یک مانع طبیعی است که آن را از محیط خود جدا می کند. این مرز بیرونی سلول غشای پلاسما نیز نامیده می شود. از چهار نوع مختلف مولکول تشکیل شده است: فسفولیپیدها، کلسترول، پروتئین ها و کربوهیدرات ها. مدل موزاییک سیال ساختار غشای سلولی را به شرح زیر توصیف می‌کند: انعطاف‌پذیر و الاستیک، با قوام مشابه روغن نباتی، به طوری که تمام مولکول‌های منفرد به سادگی در یک محیط مایع شناور می‌شوند و همه آنها قادر به حرکت جانبی در داخل این غشا هستند. موزاییک چیزی است که شامل قطعات مختلفی است. در غشای پلاسما توسط فسفولیپیدها، مولکول های کلسترول، پروتئین ها و کربوهیدرات ها نشان داده می شود.

فسفولیپیدها

فسفولیپیدها ساختار اصلی غشای سلولی را تشکیل می دهند. این مولکول ها دو انتهای متفاوت دارند: یک سر و یک دم. انتهای سر حاوی یک گروه فسفات و آبدوست است. یعنی جذب مولکول های آب می شود. دم از اتم های هیدروژن و کربن به نام زنجیره اسید چرب تشکیل شده است. این زنجیره‌ها آبگریز هستند و دوست ندارند با مولکول‌های آب مخلوط شوند. این فرآیند شبیه به اتفاقی است که وقتی روغن گیاهی را در آب می‌ریزیم، یعنی در آن حل نمی‌شود. ویژگی‌های ساختاری غشای سلولی با لایه‌ای به اصطلاح لیپیدی مرتبط است که از فسفولیپیدها تشکیل شده است. سرهای فسفات هیدروفیل همیشه در جایی قرار دارند که آب به صورت مایع درون سلولی و خارج سلولی وجود دارد. دم های آبگریز فسفولیپیدها در غشا به گونه ای سازماندهی شده اند که آنها را از آب دور نگه می دارد.

کلسترول، پروتئین و کربوهیدرات

وقتی مردم کلمه کلسترول را می شنوند، معمولا فکر می کنند که بد است. با این حال، کلسترول در واقع یک جزء بسیار مهم از غشای سلولی است. مولکول های آن از چهار حلقه هیدروژن و اتم کربن تشکیل شده است. آنها آبگریز هستند و در میان دم های آبگریز در لایه دولایه لیپیدی رخ می دهند. اهمیت آنها در حفظ قوام است، آنها غشاها را تقویت می کنند، از عبور جلوگیری می کنند. مولکول های کلسترول همچنین از تماس و سخت شدن دم های فسفولیپیدی جلوگیری می کنند. این سیالیت و انعطاف پذیری را تضمین می کند. پروتئین‌های غشایی به‌عنوان آنزیم‌هایی برای تسریع واکنش‌های شیمیایی عمل می‌کنند، به‌عنوان گیرنده‌های مولکول‌های خاص یا انتقال مواد در غشای سلول عمل می‌کنند.

کربوهیدرات ها یا ساکاریدها فقط در سمت خارج سلولی غشای سلولی یافت می شوند. آنها با هم گلیکوکالیکس را تشکیل می دهند. بالشتک و محافظت از غشای پلاسما را فراهم می کند. بر اساس ساختار و نوع کربوهیدرات‌های گلیکوکالیکس، بدن می‌تواند سلول‌ها را تشخیص دهد و تعیین کند که آیا باید در آنجا باشند یا نه.

پروتئین های غشایی

ساختار غشای سلولی را نمی توان بدون عنصر مهمی مانند پروتئین تصور کرد. با وجود این، اندازه آنها می تواند به طور قابل توجهی کوچکتر از یک جزء مهم دیگر - لیپیدها باشد. سه نوع پروتئین غشایی اصلی وجود دارد.

• انتگرال. آنها به طور کامل دو لایه، سیتوپلاسم و محیط خارج سلولی را می پوشانند. آنها عملکردهای انتقال و سیگنالینگ را انجام می دهند.
• پیرامونی. پروتئین ها توسط پیوندهای الکترواستاتیک یا هیدروژنی در سطوح سیتوپلاسمی یا خارج سلولی خود به غشاء متصل می شوند. آنها عمدتاً به عنوان وسیله ای برای اتصال پروتئین های انتگرال درگیر هستند.
• گذرنده. آنها عملکردهای آنزیمی و سیگنال دهی را انجام می دهند و همچنین ساختار پایه دولایه لیپیدی غشاء را تعدیل می کنند.

عملکرد غشاهای بیولوژیکی

اثر آبگریز، که رفتار هیدروکربن ها را در آب تنظیم می کند، ساختارهای تشکیل شده توسط لیپیدهای غشا و پروتئین های غشایی را کنترل می کند. بسیاری از خواص غشایی توسط دولایه های لیپیدی حامل، که ساختار اصلی همه غشاهای بیولوژیکی را تشکیل می دهند، اعطا می شوند. پروتئین های غشایی انتگرال تا حدی در لایه دوتایی لیپیدی پنهان هستند. پروتئین های گذرنده دارای سازماندهی ویژه ای از اسیدهای آمینه در توالی اولیه خود هستند.

پروتئین های غشای محیطی بسیار شبیه به پروتئین های محلول هستند، اما به غشاء نیز متصل هستند. غشاهای سلولی تخصصی عملکردهای سلولی خاصی دارند. ساختار و عملکرد غشای سلولی چگونه بر بدن تأثیر می گذارد؟ عملکرد کل ارگانیسم به نحوه ساختار غشاهای بیولوژیکی بستگی دارد. از اندامک های درون سلولی، برهمکنش های خارج سلولی و بین سلولی غشاها، ساختارهای لازم برای سازماندهی و انجام عملکردهای بیولوژیکی ایجاد می شود. بسیاری از ویژگی های ساختاری و عملکردی برای باکتری ها و ویروس های پوششی مشترک هستند. تمام غشاهای بیولوژیکی بر روی یک لایه لیپیدی ساخته شده اند که منجر به تعدادی ویژگی مشترک می شود. پروتئین های غشایی عملکردهای خاص زیادی دارند.

• کنترل کردن. غشاهای پلاسمایی سلول ها مرزهای تعامل بین سلول و محیط را تعیین می کنند.
• حمل و نقل. غشاهای درون سلولی سلول ها به چندین واحد عملکردی با ترکیبات داخلی متفاوت تقسیم می شوند که هر یک از آنها توسط عملکرد حمل و نقل لازم در ترکیب با کنترل نفوذپذیری پشتیبانی می شود.
• هدایت سیگنال. همجوشی غشا مکانیزمی برای سیگنال دهی تاولی داخل سلولی و جلوگیری از ورود آزادانه انواع ویروس ها به سلول فراهم می کند.

اهمیت و نتیجه گیری

ساختار غشای سلولی خارجی کل بدن را تحت تاثیر قرار می دهد. این نقش مهمی در محافظت از یکپارچگی دارد و تنها به مواد منتخب اجازه نفوذ می دهد. همچنین پایه خوبی برای اتصال اسکلت سلولی و دیواره سلولی است که به حفظ شکل سلول کمک می کند. لیپیدها حدود 50 درصد از توده غشایی اکثر سلول ها را تشکیل می دهند، اگرچه این میزان بسته به نوع غشاء متفاوت است. ساختار غشای سلولی بیرونی پستانداران پیچیده تر است و شامل چهار فسفولیپید اصلی است. یکی از ویژگی‌های مهم دولایه‌های لیپیدی این است که مانند مایعات دوبعدی رفتار می‌کنند که در آن مولکول‌های منفرد می‌توانند آزادانه بچرخند و به صورت جانبی حرکت کنند. چنین سیالیت خاصیت مهم غشاها است که بسته به دما و ترکیب چربی تعیین می شود. به دلیل ساختار حلقه هیدروکربنی، کلسترول در تعیین سیالیت غشاء نقش دارد. غشاهای بیولوژیکی برای مولکول های کوچک به سلول اجازه می دهد تا ساختار داخلی خود را کنترل و حفظ کند.

با توجه به ساختار سلول (غشاء سلولی، هسته و غیره) می توان نتیجه گرفت که بدن یک سیستم خودتنظیمی است که بدون کمک بیرونی نمی تواند به خود آسیب برساند و همیشه به دنبال راه هایی برای بازیابی، محافظت و به درستی است. عملکرد هر سلول

غشاء یک ساختار فوق العاده ظریف است که سطوح اندامک ها و سلول را به عنوان یک کل تشکیل می دهد. همه غشاها ساختار مشابهی دارند و به یک سیستم متصل می شوند.

ترکیب شیمیایی

غشاهای سلولی از نظر شیمیایی همگن هستند و از پروتئین ها و لیپیدهای گروه های مختلف تشکیل شده اند:

• فسفولیپیدها؛
• galactolipids;
• سولفولیپیدها

آنها همچنین حاوی اسیدهای نوکلئیک، پلی ساکاریدها و سایر مواد هستند.

مشخصات فیزیکی

در دمای معمولی، غشاها در حالت کریستالی مایع هستند و دائماً در نوسان هستند. ویسکوزیته آنها نزدیک به ویسکوزیته روغن نباتی است.

غشا قابل بازیابی، بادوام، الاستیک و متخلخل است. ضخامت غشاء 7 تا 14 نانومتر است.

4 مقاله برترکه در کنار این مطلب می خوانند

غشاء در برابر مولکول های بزرگ غیر قابل نفوذ است. مولکول‌ها و یون‌های کوچک می‌توانند تحت تأثیر اختلاف غلظت در طرف‌های مختلف غشاء و همچنین با کمک پروتئین‌های انتقال از منافذ و خود غشاء عبور کنند.

مدل

به طور معمول، ساختار غشاها با استفاده از مدل موزاییک سیال توصیف می شود. غشاء چارچوبی دارد - دو ردیف مولکول لیپید، مانند آجر، کاملاً در مجاورت یکدیگر قرار دارند.

برنج. 1. غشای بیولوژیکی از نوع ساندویچی.

در دو طرف سطح لیپیدها با پروتئین پوشیده شده است. الگوی موزاییک توسط مولکول های پروتئینی که به طور نابرابر روی سطح غشاء توزیع شده اند تشکیل می شود.

با توجه به درجه غوطه ور شدن در لایه بیلیپیدی، مولکول های پروتئین به دو دسته تقسیم می شوند سه گروه:

• گذرنده؛
• غرق شده؛
• سطحی.

پروتئین ها ویژگی اصلی غشاء - نفوذپذیری انتخابی آن در برابر مواد مختلف را فراهم می کنند.

انواع غشاء

تمام غشای سلولی با توجه به محلی سازی را می توان به تقسیم کرد انواع زیر:

• خارجی؛
• اتمی؛
• غشاهای اندامکی

غشای سیتوپلاسمی خارجی یا پلاسمولما، مرز سلول است. با اتصال به عناصر اسکلت سلولی، شکل و اندازه خود را حفظ می کند.

برنج. 2. اسکلت سلولی.

غشای هسته ای یا کاریولما، مرز محتویات هسته است. این غشاء از دو غشاء ساخته شده است که بسیار شبیه به غشای بیرونی است. غشای خارجی هسته به غشای شبکه آندوپلاسمی (ER) و از طریق منافذ به غشای داخلی متصل است.

غشاهای ER به کل سیتوپلاسم نفوذ می کنند و سطوحی را تشکیل می دهند که در آنها سنتز مواد مختلف از جمله پروتئین های غشایی انجام می شود.

غشاهای اندامکی

بیشتر اندامک ها ساختار غشایی دارند.

دیوارها از یک غشاء ساخته شده اند:

• مجموعه گلژی؛
• واکوئل ها
• لیزوزوم ها

پلاستیدها و میتوکندری ها از دو لایه غشا ساخته می شوند. غشای بیرونی آنها صاف است و غشای داخلی چین های زیادی را تشکیل می دهد.

ویژگی های غشای فتوسنتزی کلروپلاست ها مولکول های کلروفیل داخلی است.

سلول های حیوانی دارای یک لایه کربوهیدرات در سطح غشای خارجی خود به نام گلیکوکالیکس هستند.

برنج. 3. گلیکوکالیکس.

گلیکوکالیکس بیشتر در سلول های اپیتلیوم روده ایجاد می شود، جایی که شرایطی را برای هضم ایجاد می کند و از پلاسمالما محافظت می کند.

جدول "ساختار غشای سلولی"

ما چه آموخته ایم؟

ما به ساختار و عملکرد غشای سلولی نگاه کردیم. غشاء یک سد انتخابی (انتخابی) سلول، هسته و اندامک ها است. ساختار غشای سلولی توسط مدل موزاییک سیال توصیف شده است. بر اساس این مدل، مولکول های پروتئین در لایه دولایه لیپیدهای چسبناک ساخته می شوند.

در مورد موضوع تست کنید

ارزیابی گزارش

میانگین امتیاز: 4.5. مجموع امتیازهای دریافتی: 109.