ما هو نموذج الفسيفساء السائل؟

ال نموذج الفسيفساء السائل ويذكر أن أغشية الخلايا أو الأغشية الحيوية هي هياكل ديناميكية تظهر سيولة مكوناتها الجزيئية المختلفة ، والتي يمكن أن تتحرك بشكل جانبي. وهذا يعني أن هذه المكونات في حركة وليست ثابتة كما كان يعتقد سابقًا.

وقد طرح هذا النموذج س. جوناثان سينجر وغارث. L. نيكولسون في عام 1972 واليوم مقبول على نطاق واسع من قبل المجتمع العلمي. يتم احتواء جميع الخلايا بواسطة غشاء الخلية مع الخصائص في تكوينه ووظيفته.

يحدد هذا الغشاء حدود الخلية ، مما يسمح بوجود اختلافات بين العصارة الخلوية (أو الخلوية الداخلية) والبيئة الخارجية. بالإضافة إلى ذلك ، ينظم تبادل المواد بين الخلية والخارج.

في الخلايا حقيقية النواة ، تحدد الأغشية الداخلية أيضًا الأجزاء والعضيات ذات الوظائف المختلفة ، مثل الميتوكوندريا ، البلاستيدات الخضراء ، المغلف النووي ، الشبكة الإندوبلازمية ، جهاز جولجي وغيرها..

مؤشر

• 1 هيكل غشاء الخلية
  • 1.1 عام
  • 1.2 الفوسفورية طبقة ثنائية
  • 1.3 الكوليسترول
  • 1.4 غشاء متكامل أو بروتينات الغشاء
  • 1.5 تكوين البروتينات الغشائية
  • 1.6 المسام في الأغشية
  • 1.7 البروتينات الطرفية
  • 1.8 غطاء الكربوهيدرات
• 2 سيولة غشاء الخلية
  • 2.1 نسبة الأحماض الدهنية المشبعة مقابل الأحماض الدهنية غير المشبعة
  • 2.2 الكوليسترول
  • 2.3 الخصائص
• 3 وظيفة غشاء الخلية
  • 3.1 عام
  • 3.2 وظيفة البروتينات في الغشاء  
  • 3.3 وظيفة من قذيفة الكربوهيدرات الخارجي
• 4 المراجع

هيكل غشاء الخلية

نظرة عامة

يتكون غشاء الخلية من بنية غير منفذة لجزيئات وأيونات قابلة للذوبان في الماء يتراوح سمكها بين 7 و 9 نانومتر. ويلاحظ في الصور المجهرية الإلكترونية كخط مزدوج متواصل ورقيق يحيط بالسيتوبلازم الخلوي.

يتكون الغشاء من طبقة فوسفورية ثنائية الطبقة ، مع وجود بروتينات مضمنة على طول هيكلها وترتيبها على السطح..

بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يحتوي على جزيئات الكربوهيدرات على كلا السطوح (الداخلية والخارجية) وفي حالة الخلايا حقيقية النواة للحيوانات ، فإنه يقدم أيضًا جزيئات الكوليسترول المتخللة داخل طبقة ثنائية..

فسفوليبيد طبقة ثنائية

الفوسفوليبيد هي جزيئات برمائية لها نهاية ماء - تنتهى من الماء - وأخرى مسعورة - تعمل على صد الماء-.

طبقة ثنائية الفوسفورية المكونة للغشاء الخلوي ، لها سلاسل مسجّلة (أبولار) مرتبة نحو الداخل من الغشاء وتنتهي المحبة للماء (القطبية) في اتجاه البيئة الخارجية.

وهكذا ، تتعرض رؤوس مجموعات الفوسفات من الفسفوليبيد على السطح الخارجي للغشاء.

تذكر أن كل من البيئة الخارجية والداخلية أو الخلوي ، مائي. هذا يؤثر على ترتيب الطبقة الفوسفورية المزدوجة مع أجزائه القطبية التي تتفاعل مع الماء وأجزائه المسعورة المكونة للمصفوفة الداخلية للغشاء.

كولسترول

في غشاء الخلايا الحيوانية حقيقية النواة ، تم العثور على جزيئات الكوليسترول في الأذيال الكارهة للفوسفوليبيد.

لا توجد هذه الجزيئات في أغشية الخلايا بدائية النواة ، وبعض البروتينات والنباتات والفطريات.

غشاء متكامل أو بروتينات الغشاء

في الجزء الداخلي من طبقة ثنائية الفوسفورية ، يتم تقطيع بروتينات الغشاء المتكامل.

تتفاعل هذه المواد بطريقة غير تساهمية من خلال الأجزاء غير المسعورة لها ، مع طبقة الشحوم الدهنية ، وتحدد نهاياتها المحبة للماء نحو الوسط المائي الخارجي.

تكوين البروتينات الغشائية

يمكن أن يقدموا تكوينًا بسيطًا على شكل قضيب ، مع حلزون ألفا مسعور مطوي ومضمّن في الجزء الداخلي من الغشاء ، وبأجزاء ماء ممتدة على الجانبين.

يمكن أن تقدم أيضًا تكوينًا أكبر ونوع كروي وبنية ثلاثية أو معقدة معقدة.

هذا الأخير عادة ما يعبر غشاء الخلية عدة مرات مع شرائح من ألفا هيليكات المتكررة وترتيبها في متعرج من خلال طبقة ثنائية الشحوم..

المسام في الأغشية

تحتوي بعض هذه البروتينات الكروية على أجزاء محبة للماء ، وتشكل قنوات أو مسام يحدث من خلالها تبادل المواد القطبية من الخارج الخلوي إلى العصارة الخلوية والعكس.

البروتينات المحيطية

على سطح الجانب السيتوبلازمي من غشاء الخلية ، توجد بروتينات الغشاء المحيطي ، مرتبطة بالأجزاء البارزة لبعض البروتينات المتكاملة.

هذه البروتينات لا تخترق النواة الكارهة للطبقة الدهنية.

غطاء الكربوهيدرات

هناك جزيئات الكربوهيدرات على كل من سطح الغشاء.

على وجه الخصوص ، السطح الخارجي للغشاء لديه وفرة من الغليكوليبيدات. كما لوحظ وجود سلاسل قصيرة من الكربوهيدرات المكشوفة والمرتبطة تساهميًا بأجزاء البروتين البارزة ، والتي تسمى البروتينات السكرية..

سيولة غشاء الخلية

المشبعة مقابل نسبة الأحماض الدهنية غير المشبعة

تعتمد سيولة الغشاء بشكل أساسي على النسبة بين الدهون الفوسفورية للأحماض الدهنية المشبعة وغير المشبعة الموجودة. تتناقص سيولة الغشاء هذه مع زيادة نسبة الدهون الفوسفاتية في سلاسل الأحماض الدهنية المشبعة فيما يتعلق بالأحماض الدهنية غير المشبعة.

ويرجع ذلك إلى زيادة التماسك بين السلاسل الطويلة والبسيطة للأحماض الدهنية المشبعة ، فيما يتعلق بالتماسك بين السلاسل القصيرة وغير المشبعة للأحماض الدهنية غير المشبعة..

كلما زاد التماسك بين مكوناته الجزيئية ، قل السائل الذي سيظهره الغشاء.

كولسترول

تتفاعل جزيئات الكوليسترول من خلال حلقاتها الصلبة مع سلاسل الهيدروكربونات في الدهون ، مما يزيد من صلابة الغشاء ويقلل من نفاذية نفسه.

في أغشية معظم الخلايا حقيقية النواة ، حيث يوجد تركيز عالٍ نسبياً من الكوليسترول ، يمنع السلاسل الكربونية من الارتباط في درجات حرارة منخفضة. هذه هي الطريقة التي يتجمد فيها الغشاء في درجات حرارة منخفضة.

ميزات خاصة

الأنواع المختلفة من أغشية الخلايا لها خصائص في كمية ونوع البروتينات والكربوهيدرات ، وكذلك في مجموعة متنوعة من الدهون الموجودة.

ترتبط هذه الخصائص بوظائف خلوية محددة.

لا توجد فقط اختلافات جوهرية بين أغشية الخلايا حقيقية النواة وخلايا بدائية النواة ، وبين تلك الموجودة في العضيات ، ولكن أيضًا بين مناطق الغشاء نفسه.

وظيفة غشاء الخلية

نظرة عامة

غشاء الخلية يحدد الخلية ويسمح لها بالحفاظ على حالة مستقرة في العصارة الخلوية ، يختلف عن البيئة الخارجية. هذا ، من خلال التنظيم النشط والسلبي لمرور المواد (الماء والأيونات والأيضات) من خلالها ، والحفاظ على الإمكانات الكهروكيميائية اللازمة لتشغيل الخلوية.

كما يسمح للخلية بالاستجابة لإشارات البيئة الخارجية من خلال مستقبلات كيميائية في الغشاء ، وتوفر مواقع ترسيخ لخيوط الهيكل الخلوي..

في حالة الخلايا حقيقية النواة ، تشارك أيضًا في إنشاء أجزاء داخلية وعضيات ذات وظائف أيضية محددة.

وظيفة البروتينات في الغشاء  

هناك بروتينات غشائية مختلفة لها وظائف محددة ، من بينها يمكننا أن نذكر:

• الانزيمات التي تحفز (تسريع) التفاعلات الكيميائية,
• مستقبلات الأغشية التي تشارك في التعرف على جزيئات الإشارة (مثل الهرمونات),
• تنقل البروتينات المواد عبر الغشاء (نحو السيتوسول ومن هذا إلى الخلية الخارجية). أنها تحافظ على التدرج الكهروكيميائي بفضل النقل الأيوني.

وظيفة قذيفة الكربوهيدرات الخارجية

تشارك الكربوهيدرات أو الجليكوليبات في الالتصاق بالخلايا مع بعضها البعض وفي عملية التعرف على غشاء الخلية وتفاعله مع الجزيئات مثل الأجسام المضادة والهرمونات والفيروسات.

مراجع

1. Bolsover، S.R.، Hyams، J.S.، Shephard، E.A.، White H.A. and Wiedemann، C. G. (2003). بيولوجيا الخلية ، دورة قصيرة. الطبعة الثانية. Wiley-Liss pp 535.
2. Engelman، D. (2005). الأغشية أكثر فسيفساء من السوائل. Nature 438 (7068) ، 578-580. دوى: 10.1038 / nature04394
3. نيكولسون ، ج. ل. (2014). نموذج الفسيفساء السائل من بنية الغشاء. لا تزال ذات صلة بفهم بنية ووظيفة وديناميكية الأغشية البيولوجية بعد أكثر من 40 عامًا. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - الأغشية الحيوية ، 1838 (6) ، 1451-1466. Doi: 10.1016 / j.bbamem.2013.10.019
4. Raven، J. (2002). علم الأحياء. الطبعة السادسة. MGH. ص 1239.
5. Singer، S. J. and Nicolson، G.L. (1972). نموذج الفسيفساء السائل لهيكل أغشية الخلايا. العلم ، 175 (4023) ، 720-731. Doi: 10.1126 / science.175.4023.720