خصائص الغشاء البلازمي ، وظائف وهيكل

ال غشاء البلازما, الغشاء الخلوي ، بلازما الدم أو الغشاء الخلوي ، هو عبارة عن بنية ذات طبيعة دهنية تحيط وتحدد الخلايا ، كونها مكونًا لا غنى عنه في بنيتها. الأغشية الحيوية لها خاصية إحاطة هيكل معين مع الخارج. وظيفتها الرئيسية هي بمثابة حاجز.

بالإضافة إلى ذلك ، يتحكم في عبور الجسيمات التي يمكنها الدخول والخروج. تعمل بروتينات الغشاء "كأبواب جزيئية" بحراس بوابات متطلبين للغاية. تكوين الغشاء لديه أيضا دور في التعرف الخلوي.

من الناحية الهيكلية ، فهي طبقات ثنائية مكونة من الفسفوليبيدات التي تحدث بشكل طبيعي والبروتينات والكربوهيدرات. بشكل مشابه ، يمثل الفسفوليبيد الفسفور برأس وذيل. يتكون الذيل من سلاسل الكربون غير القابلة للذوبان في الماء ، ويتم تجميع هذه إلى الداخل.

في المقابل ، الرؤوس قطبية وتعطي بيئة الخلية المائية. الأغشية هي هياكل مستقرة للغاية. القوى التي تحافظ عليها هي تلك الموجودة في van der Waals ، بين الفسفوليبيد التي تؤلفها ؛ هذا يسمح لهم بأن يحيطوا بحزم بحافة الخلايا.

ومع ذلك ، فهي أيضا ديناميكية جدا والسوائل. تختلف خصائص الأغشية وفقًا لنوع الخلية التي تم تحليلها. على سبيل المثال ، يجب أن تكون خلايا الدم الحمراء مرنة للتنقل عبر الأوعية الدموية. 

في المقابل ، لدى الغشاء (غمد المايلين) في الخلايا العصبية البنية اللازمة للسماح بفعالية بتوصيل نبضات الأعصاب.

مؤشر

• 1 الخصائص العامة
  • 1.1 سيولة الغشاء
  • 1.2 الانحناء
  • 1.3 توزيع الدهون
• 2 وظائف
• 3 هيكل وتكوين
  • 3.1 نموذج الفسيفساء السائل
  • 3.2 أنواع الدهون
  • 3.3 أطواف الدهون
  • 3.4 بروتينات الغشاء
• 4 المراجع

الخصائص العامة

الأغشية هي هياكل ديناميكية تمامًا تختلف اختلافًا كبيرًا حسب نوع الخلية وتكوين الدهون. يتم تعديل الأغشية وفقًا لهذه الخصائص بالطريقة التالية:

سيولة الغشاء

الغشاء ليس كيانًا ثابتًا ، فهو يتصرف مثل السوائل. تعتمد درجة سيولة الهيكل على عدة عوامل ، بما في ذلك تكوين الدهون ودرجة الحرارة التي تتعرض فيها الأغشية.

عندما تكون جميع الروابط الموجودة في سلاسل الكربون مشبعة ، يميل الغشاء إلى التصرف مثل الجل وتفاعلات فان دير فال مستقرة. على العكس ، عندما تكون هناك روابط مزدوجة ، تكون التفاعلات أصغر وتزداد السيولة

بالإضافة إلى ذلك ، هناك تأثير لطول سلسلة الكربون. كلما طال الوقت ، تحدث تفاعلات أكثر مع جيرانها ، وبالتالي زيادة الطلاقة. كلما زادت درجة الحرارة ، تزداد أيضًا سيولة الغشاء.

للكوليسترول دور لا غنى عنه في تنظيم السيولة ويعتمد على تركيزات الكوليسترول. عندما تكون ذيول طويلة ، فإن الكوليسترول يعمل على منع الحركة ، مما يقلل من السيولة. تحدث هذه الظاهرة عند مستويات الكوليسترول الطبيعية.

يتغير التأثير عندما تكون تركيزات الكوليسترول أقل. عند التفاعل مع ذيول الدهون ، فإن التأثير الذي يسبب ذلك هو فصلها ، مما يقلل من السيولة.

انحناء

مثل السيولة ، يتم تحديد انحناء الغشاء بواسطة الدهون التي تشكل كل غشاء على وجه الخصوص.

يعتمد الانحناء على حجم رأس الدهون والذيل. مع تلك ذيول طويلة ورؤوس كبيرة مسطحة. أولئك الذين لديهم رؤوس أصغر نسبيا يميلون إلى الانحناء أكثر من المجموعة السابقة.

هذه الخاصية مهمة في ظواهر تغلغل الغشاء وتشكيل الحويصلة والميكروفيلي وغيرها.

توزيع الدهون

"الشراشف" التي تشكل كل غشاء - نتذكر أنها طبقة ثنائية - ليس لها نفس التركيبة من الدهون الموجودة داخلها ؛ لذلك يقال أن التوزيع غير متماثل. هذه الحقيقة لها عواقب وظيفية مهمة.

مثال محدد على ذلك هو تكوين غشاء البلازما في كريات الدم الحمراء. في خلايا الدم هذه ، يتم العثور على sphingomyelin و phosphatidylcholine (التي تشكل أغشية ذات سيولة أكبر نسبيًا) عن طريق مواجهة خارج الخلية.

الدهون التي تميل إلى تشكيل هياكل أكثر مرونة تواجه العصارة الخلوية. لا يتبع هذا النمط الكولسترول ، الذي يتم توزيعه بشكل متجانس بشكل أو بآخر في كلتا الطبقتين.

وظائف

ترتبط وظيفة الغشاء من كل نوع من الخلايا ارتباطًا وثيقًا بهيكلها. ومع ذلك ، فإنها تؤدي وظائف أساسية.

الأغشية الحيوية هي المسؤولة عن تحديد البيئة الخلوية. وبالمثل ، هناك مقصورات غشائية داخل الخلية.

على سبيل المثال ، تحيط بالميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء الأغشية وتشارك هذه الهياكل في التفاعلات الكيميائية الحيوية التي تحدث في هذه العضيات.

تنظم الأغشية مرور المواد إلى الخلية. بفضل هذا الحاجز ، يمكن إدخال المواد اللازمة ، إما بشكل سلبي أو نشط (مع الحاجة إلى ATP). أيضا ، المواد غير المرغوب فيها أو السامة لا تدخل.

تحافظ الأغشية على التكوين الأيوني للخلية عند المستويات المناسبة ، من خلال عمليات التناضح والانتشار. الماء يمكن أن ينتقل بحرية اعتمادا على التدرج تركيزه. تحتوي الأملاح والأيضات على ناقلات محددة كما تنظم درجة الحموضة الخلوية.

بفضل وجود البروتينات والقنوات على سطح الغشاء ، يمكن للخلايا المجاورة التفاعل وتبادل المواد. بهذه الطريقة ، تتجمع الخلايا وتتشكل الأنسجة.

أخيرًا ، تحتوي الأغشية على عدد كبير من بروتينات الإشارة وتسمح بالتفاعل مع الهرمونات ، الناقلات العصبية ، وغيرها..

هيكل وتكوين

المكون الأساسي للأغشية هو الفسفوليبيد. هذه الجزيئات هي برمائية ، ولديها منطقة قطبية ومنطقة قطبية. القطبية تسمح لهم بالتفاعل مع الماء ، في حين أن الذيل هو سلسلة من الكربون مسعور.

يحدث الارتباط بين هذه الجزيئات تلقائيًا في طبقة ثنائية ، حيث تتفاعل ذيول الكارهة مع بعضها البعض والرؤوس تشير إلى الخارج.

في خلية حيوانية صغيرة نجد عددًا كبيرًا جدًا من الدهون ، في حدود 10⁹ الجزيئات. الأغشية لها سمك حوالي 7 نانومتر. يشغل اللب الداخلي المسعور ، في جميع الأغشية تقريبًا ، سماكة من 3 إلى 4 نانومتر.

نموذج الفسيفساء السائل

يُعرف النموذج الذي تتم معالجته حاليًا بواسطة الأغشية الحيوية باسم "فسيفساء الموائع" ، الذي صاغه الباحثون سينجر ونيكولسون في السبعينيات. يقترح النموذج أن الأغشية تتكون ليس فقط من الدهون ، ولكن أيضًا من الكربوهيدرات والبروتينات. يشير مصطلح الفسيفساء إلى الخليط المذكور.

يسمى وجه الغشاء الذي يواجه الجزء الخارجي من الخلية بالوجه الخارجي. في المقابل ، الجانب الداخلي هو عصاري خلوي.

ينطبق هذا المصطلح نفسه على الأغشية الحيوية التي تتكون منها العضيات ، باستثناء أن الوجه الخارجي في هذه الحالة يشير إلى داخل الخلية وليس إلى الخارج..

الدهون التي تشكل الأغشية ليست ثابتة. هذه لديها القدرة على التحرك ، مع قدر من الحرية في مناطق محددة ، من خلال الهيكل.

تتألف الأغشية من ثلاثة أنواع أساسية من الدهون: فسفوغليسيريد ، شحميات سفينغولية وستيرويد ؛ انهم جميعا جزيئات البرمائيات. بعد ذلك سوف نصف بالتفصيل كل مجموعة:

أنواع الدهون

المجموعة الأولى ، المؤلفة من فسفليسيريدات ، تأتي من الجلسرين -3 فوسفات. يتكون الذيل ذو الطابع المسعور من سلسلتين من الأحماض الدهنية. طول السلاسل متغير: يمكن أن تحتوي على 16 إلى 18 كربون. قد يكون لديهم روابط مفردة أو مزدوجة بين الكربون.

يتم تقديم التصنيف الفرعي لهذه المجموعة حسب نوع الرأس الذي يمثلونه. الفوسفاتيدكولين هو الأكثر وفرة والرأس يحتوي على الكولين. في أنواع أخرى ، تتفاعل جزيئات مختلفة مثل الإيثانولامين أو السيرين مع مجموعة الفوسفات.

مجموعة أخرى من phosphoglycerides هي بلازمالوجين. وترتبط سلسلة الدهون إلى الجلسرين بواسطة رابطة استر. في المقابل ، هناك سلسلة كربون مرتبطة بالجليسرول عن طريق رابطة الأثير. فهي وفيرة جدا في القلب والدماغ.

Sphingolipids تأتي من sphingosine. Sphingomyelin هو sphingolipid وفيرة. يتم تشكيل جليكوليبس برؤوس مكونة من السكريات.

الفئة الثالثة والأخيرة من الدهون التي تشكل الأغشية هي الستيرويدات. إنها حلقات مكونة من كربونات ، متحدة في مجموعات من أربعة. الكوليسترول موجود في الأغشية الستيرويدية وخاصة في الثدييات والبكتيريا.

الطوافات الدهنية

هناك مناطق محددة من أغشية الكائنات حقيقية النواة حيث يتركز الكوليسترول والسفينجوليبيد. هذه المجالات معروفة ايضا باسم طوف دهن.

داخل هذه المناطق ، فإنها تحتوي أيضًا على بروتينات مختلفة ، وظائفها هي الإشارة الخلوية. ويعتقد أن مكونات الدهون تعدل مكونات البروتين في الطوافات.

بروتينات الغشاء

داخل غشاء البلازما وترتكز سلسلة من البروتينات. يمكن أن تكون هذه متكاملة ، ومثبتة في الدهون أو موجودة في المحيط.

التكاملات تذهب من خلال الغشاء. لذلك ، يجب أن تمتلك مجالات البروتين المحبة للماء واللاهوتية لتكون قادرة على التفاعل مع جميع المكونات.

في البروتينات المثبتة للدهون ، ترتكز سلسلة الكربون في واحدة من طبقات الغشاء. البروتين لا يدخل حقا الغشاء.

أخيرًا ، لا تتفاعل الأجزاء الطرفية مباشرة مع المنطقة الغائرة للماء. على العكس من ذلك ، يمكن ضمها عن طريق بروتين متكامل أو عن طريق الرؤوس القطبية. يمكن أن تكون موجودة على جانبي الغشاء.

تختلف نسبة البروتينات في كل غشاء على نطاق واسع: من 20 ٪ في الخلايا العصبية إلى 70 ٪ في الغشاء الميتوكوندريا ، لأنه يحتاج إلى كمية كبيرة من عناصر البروتين لتنفيذ ردود الفعل الأيضية التي تحدث هناك.

مراجع

1. Kraft، M. L. (2013). غشاء بلازما التنظيم وظيفة: تجاوز الطوافات الدهنية الماضية. البيولوجيا الجزيئية للخلية, 24(18) ، 2765-2768.
2. لوديش ، هـ. (2002). البيولوجيا الجزيئية للخلية. الطبعة الرابعة. علوم الطوق
3. لوديش ، هـ. (2005). البيولوجيا الخلوية والجزيئية. Ed. Panamericana Medical.
4. لومبارد ، ج. (2014). ذات مرة الأغشية الخلوية: 175 عامًا من أبحاث حدود الخلية. علم الأحياء المباشر, 9(1) ، 32.
5. Thibodeau، G.A.، Patton، K.T.، & Howard، K. (1998). الهيكل والوظيفة. إلسفير أسبانيا.