غشاء الخلية

تعريف

الخلايا هي أصغر الوحدات المتماسكة التي تتكون منها الأعضاء والأنسجة. كل خلية محاطة بغشاء خلوي ، وهو حاجز يتكون من طبقة مزدوجة خاصة من جزيئات الدهون ، تسمى الطبقة المزدوجة الدهنية. يمكن تخيل طبقات ثنائية الدهون كغشاءين دهنيين مكدسين فوق بعضهما البعض ، والتي بسبب خصائصها الكيميائية لا يمكن فصلها عن بعضها البعض وبالتالي تشكل وحدة مستقرة للغاية. تؤدي أغشية الخلايا العديد من الوظائف المختلفة: فهي تستخدم في الاتصالات والحماية وكمحطة تحكم للخلايا.

ما هي أغشية الخلايا المختلفة الموجودة؟

لا يقتصر الأمر على أن الخلية نفسها محاطة بغشاء ، ولكن أيضًا عضيات الخلية. عضيات الخلية عبارة عن مناطق صغيرة محددة بأغشية داخل الخلية ، لكل منها مهمتها الخاصة. وهي تختلف في البروتينات الموجودة في الأغشية وتعمل كناقلات للمواد التي سيتم نقلها عبر الغشاء.

الغشاء الداخلي للميتوكوندريا هو شكل خاص من غشاء الخلية ، والميتوكوندريا هي عضيات مهمة للخلية لتوليد الطاقة. تم امتصاصهم فقط في الخلية البشرية في وقت لاحق من مسار التطور. لذلك لديهم أغشية ثنائية الطبقة. الخارجي هو الإنسان الكلاسيكي ، والداخلي هو الغشاء الخاص بالميتوكوندريا. يحتوي على كارديوليبين ، وهو حمض دهني مدمج في الغشاء الدهني ولا يمكن العثور عليه إلا في الغشاء الداخلي وليس غيره.

يحتوي جسم الإنسان فقط على الخلايا التي يحيط بها غشاء الخلية. ومع ذلك ، هناك أيضًا خلايا ، مثل البكتيريا ، محاطة أيضًا بجدار خلوي. لذلك لا يمكن استخدام مصطلح جدار الخلية وغشاء الخلية بشكل مترادف. تكون جدران الخلايا أكثر سمكًا بشكل ملحوظ كما أنها تعمل على استقرار غشاء الخلية. لا تعد جدران الخلايا ضرورية في جسم الإنسان حيث يمكن للعديد من الخلايا الفردية أن تتحد معًا لتشكيل روابط قوية. من ناحية أخرى ، فإن البكتيريا هي خلايا وحيدة الخلية ، أي أنها تتكون فقط من خلية واحدة ، والتي ستكون أضعف بكثير بدون جدار الخلية.

اقرأ المزيد عن هذا الموضوع على: بكتيريا

هيكل غشاء الخلية

تفصل أغشية الخلايا مناطق مختلفة عن بعضها البعض. للقيام بذلك ، يجب عليهم تلبية العديد من المتطلبات المختلفة: أولاً وقبل كل شيء ، تتكون أغشية الخلايا من طبقة مزدوجة من فيلمين دهنيين ، والتي بدورها تتكون من الأحماض الدهنية الفردية. تتكون الأحماض الدهنية من مادة قابلة للذوبان في الماء ، محبة للماء الرأس ومن غير قابل للذوبان في الماء ، نافرة من الماء ذيل. تلتصق الرؤوس ببعضها البعض في مستوى واحد ، بحيث تشير كتلة الذيل كلها في اتجاه واحد. من ناحية أخرى ، تتراكم سلسلة أخرى من الأحماض الدهنية بنفس النمط. هذا يخلق طبقة مزدوجة ، يحدها من الخارج الرؤوس وبهذه الطريقة واحدة من الداخل نافرة من الماء منطقة ، أي منطقة لا يمكن أن تتغلغل فيها المياه ، تخلق.

اعتمادًا على الجزيئات التي يتكون منها رأس الأحماض الدهنية ، لها أسماء مختلفة وخصائص مختلفة ، لكنها تلعب دورًا ثانويًا فقط. يمكن أن تكون الأحماض الدهنية غير مشبعة أو مشبعة حسب الذيل وبنيته الكيميائية. تعتبر الأحماض الدهنية غير المشبعة أكثر صلابة بشكل ملحوظ وتتسبب في انخفاض سيولة الغشاء ، بينما تزيد الأحماض الدهنية المشبعة من السيولة. السيولة هي مقياس للتنقل وقابلية تشوه طبقة الدهون الثنائية. اعتمادًا على مهمة الخلية وحالتها ، يلزم درجات مختلفة من الحركة والصلابة ، والتي يمكن تحقيقها من خلال الدمج الإضافي لنوع واحد أو آخر من الأحماض الدهنية.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن بناء الكوليسترول في الغشاء ، مما يقلل بشكل كبير من السيولة وبالتالي استقرار الغشاء. بسبب هذا الهيكل ، يمكن فقط للمواد الصغيرة جدًا غير القابلة للذوبان في الماء التغلب بسهولة على الغشاء.

ومع ذلك ، نظرًا لأن المواد الأكبر حجمًا وغير القابلة للذوبان في الماء يجب أن تعبر أيضًا الغشاء من أجل نقلها إلى الخلية أو خارجها ، فمن الضروري نقل البروتينات والقنوات. يتم تخزينها في الغشاء بين الأحماض الدهنية. نظرًا لأن هذه القنوات سالكة لبعض الجزيئات وليس للجزيئات الأخرى ، يتحدث المرء عن واحدة شبه نفاذية غشاء الخلية ، أي نفاذية جزئية.

آخر كتلة بناء لغشاء الخلية هي المستقبلات. المستقبلات هي أيضًا بروتينات كبيرة يتم إنتاجها في الغالب في الخلية نفسها ثم يتم دمجها في الغشاء. يمكنك إما مدها بالكامل أو دعمها من الخارج فقط. نظرًا لتركيبها الكيميائي ، تظل الناقلات والقنوات والمستقبلات ثابتة داخل الغشاء وعليه ولا يمكن فصلها بسهولة عنه. ومع ذلك ، يمكن نقلها بشكل جانبي إلى مواقع مختلفة داخل الغشاء ، اعتمادًا على المكان المطلوب.

أخيرًا ، قد لا تزال هناك سلاسل سكر على السطح الخارجي لغشاء الخلية ، من الناحية الفنية مركب السكر اتصل. على سبيل المثال ، هم أساس نظام فصيلة الدم. نظرًا لأن غشاء الخلية يتكون من العديد من وحدات البناء المختلفة التي يمكنها أيضًا تغيير موقعها الدقيق ، يُعرف أيضًا باسم نموذج الفسيفساء السائل.

اقرأ المزيد عن هذا الموضوع على: فصائل الدم

سمك غشاء الخلية

يبلغ سمك أغشية الخلايا حوالي 7 نانومتر ، أي رقيقة للغاية ، لكنها لا تزال قوية ولا يمكن التغلب عليها بالنسبة لمعظم المواد. تبلغ سماكة مناطق الرأس حوالي 2 نانومتر ، خلال نافرة من الماء تبلغ مساحة الذيل 3 نانومتر. لا تختلف هذه القيمة بين الأنواع المختلفة من الخلايا في جسم الإنسان.

ما هي مكونات غشاء الخلية؟

يتكون غشاء الخلية بشكل أساسي من طبقة مزدوجة من الفوسفوليبيد. الفسفوليبيدات هي لبنات بناء تتكون من محبة للماء ، أي ماء ، رأس وذيل ، والتي تتكون من اثنين من الأحماض الدهنية. الجزء الذي يتكون من الأحماض الدهنية كاره للماء ، مما يعني أنه يصد الماء.
في الطبقة المزدوجة من الفوسفوليبيد ، تشير المكونات الكارهة للماء تجاه بعضها البعض. تشير الأجزاء المحبة للماء إلى الخارج والداخل من الخلية. يسمح هيكل الغشاء هذا بفصل بيئتين مائيتين عن بعضهما البعض.

يحتوي غشاء الخلية أيضًا على شحميات سفينجولية وكوليسترول. تنظم هذه المواد بنية وسيولة غشاء الخلية. السيولة هي مقياس لمدى جودة تحرك البروتينات في غشاء الخلية. كلما زادت سيولة غشاء الخلية ، كان من السهل على البروتينات أن تتحرك فيه.

بالإضافة إلى ذلك ، هناك العديد من البروتينات المختلفة في غشاء الخلية. تستخدم هذه البروتينات لنقل المواد عبر الغشاء أو للتفاعل مع البيئة. يمكن تحقيق هذا التفاعل من خلال رابطة مباشرة بين الخلايا المجاورة أو من خلال المواد المرسال التي ترتبط ببروتينات الغشاء.

قد يثير الموضوع التالي اهتمامك أيضًا: بلازما الخلية في جسم الإنسان

الفسفوليبيدات في غشاء الخلية

الفسفوليبيدات هي المكون الرئيسي لغشاء الخلية. الفوسفوليبيد هي برمائية. هذا يعني أنها تتكون من جزء محب للماء وجزء كاره للماء. تتيح خاصية الفسفوليبيد هذه فصل الجزء الداخلي للخلية عن البيئة.

هناك أشكال مختلفة من الفوسفوليبيد. يتكون العمود الفقري المحب للماء من الفسفوليبيد إما من الجلسرين أو السفينجوزين. يشترك كلا الشكلين في أن سلسلتين من الهيدروكربونات الكارهة للماء مرتبطة بالهيكل الأساسي.

الكوليسترول في غشاء الخلية

يوجد الكوليسترول في غشاء الخلية للمساعدة في تنظيم السيولة. السيولة المستمرة مهمة جدًا للحفاظ على عمليات نقل غشاء الخلية. في درجات الحرارة العالية ، يميل غشاء الخلية إلى أن يصبح شديد السيولة. الروابط بين الفسفوليبيدات ، والتي تكون ضعيفة بالفعل في ظل الظروف العادية ، تكون أضعف في درجات الحرارة المرتفعة. بسبب تركيبته الصلبة ، يساعد الكوليسترول في الحفاظ على قوة معينة.

تبدو مختلفة في درجات الحرارة المنخفضة. هنا يمكن أن يصبح الغشاء ضيقًا جدًا. تصبح الفسفوليبيدات ، التي تحتوي على أحماض دهنية مشبعة كمكون كاره للماء ، صلبة بشكل خاص. هذا يعني أن الفسفوليبيدات يمكن أن تكون قريبة جدًا من بعضها البعض. في هذه الحالة ، يتسبب الكوليسترول المخزن في غشاء الخلية في زيادة السيولة ، حيث يحتوي الكوليسترول على بنية حلقة صلبة وبالتالي يعمل بمثابة فاصل.

يمكنك العثور على معلومات مفصلة حول موضوع "الكوليسترول" في:

  • LDL - "البروتين الدهني منخفض الكثافة"
  • HDL - "البروتين الدهني عالي الكثافة"
  • استريز الكوليسترول - هذا ما هو مهم

وظائف غشاء الخلية

كما يوحي التركيب المعقد لأغشية الخلايا ، يجب أن تؤدي العديد من الوظائف المختلفة ، والتي يمكن أن تختلف اختلافًا كبيرًا اعتمادًا على نوع الخلية وموقعها. من ناحية ، تمثل الأغشية بشكل عام حاجزًا ، وهي وظيفة لا ينبغي التقليل من شأنها. تحدث ردود فعل لا حصر لها بالتوازي في أجسامنا في أي وقت. إذا حدثوا جميعًا في نفس الغرفة ، فسيؤثرون بشدة بل ويلغيون بعضهم البعض. لن تكون عملية التمثيل الغذائي المنظمة ممكنة ولن يكون من الممكن تصور وجود البشر وعملهم ككل.

كما أنها تعمل كوسيلة نقل لمجموعة متنوعة من المواد التي يتم نقلها عبر الغشاء بواسطة ناقلات. لكي تتمكن من العمل معًا كعضو ، يجب أن تكون الخلايا الفردية على اتصال عبر أغشيتها. يتم تحقيق ذلك من خلال ربط البروتينات والمستقبلات المختلفة. يمكن للخلايا استخدام المستقبلات للتعرف على بعضها البعض ، والتواصل مع بعضها البعض وتبادل المعلومات. على سبيل المثال جلايكوكاليكس كواحدة من العديد من السمات المميزة بين خلايا الجسم والخلايا الأجنبية. المستقبلات عبارة عن بروتينات تلتقط الإشارات من خارج الخلية وتمررها إلى نواة الخلية وبالتالي "دماغ" الخلية. اعتمادًا على الخواص الكيميائية للجسيم الكيميائي الذي رُسِم على المستقبل ، فإنه يقع إما خارج الخلية أو في الخلية أو في غشاء الخلية.

لكن الخلايا نفسها يمكنها أيضًا نقل المعلومات. أشهر أجسامنا هي الخلايا العصبية. من أجل أداء وظيفتهم ، يجب أن تكون أغشيتهم قادرة على توصيل الإشارات الكهربائية. تنشأ الإشارات الكهربائية بسبب الشحنات المختلفة داخل الخلايا وخارجها. يجب الحفاظ على هذا الاختلاف في الشحنة ، المعروف أيضًا باسم التدرج اللوني. في هذا السياق ، يتحدث المرء عن إمكانات الغشاء. تفصل أغشية الخلايا المناطق المشحونة بشكل مختلف عن بعضها البعض ، ولكنها تحتوي في نفس الوقت على قنوات تسمح بانعكاس قصير لنسب الشحن بحيث يمكن للتيار الفعلي وبالتالي المعلومات التي سيتم تمريرها أن تتدفق. وتسمى هذه الظاهرة أيضًا بإمكانية العمل.

اقرأ المزيد عن هذا الموضوع على: الخلايا العصبية

عمليات النقل في غشاء الخلية

غشاء الخلية على هذا النحو غير منفذ للجزيئات والأيونات الأكبر. حتى يمكن إجراء التبادل بين داخل الخلية والبيئة ، هناك بروتينات في غشاء الخلية تنقل جزيئات مختلفة داخل وخارج الخلية.

باستخدام هذه البروتينات ، يتم التمييز بين القنوات التي تمر من خلالها المادة بشكل سلبي إلى الخلية أو خارجها على طول اختلاف التركيز. يجب على البروتينات الأخرى أن تولد الطاقة لنقل المواد بنشاط عبر غشاء الخلية.

شكل آخر مهم من أشكال النقل هو الحويصلات. الحويصلات عبارة عن فقاعات صغيرة يتم ضغطها من غشاء الخلية. المواد التي يتم إنتاجها في الخلية يمكن إطلاقها في البيئة من خلال هذه الحويصلات. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أيضًا إزالة المواد من بيئة الخلية.

الاختلافات في غشاء الخلية للبكتيريا - البنسلين

غشاء الخلية بكتيريا بالكاد يختلف عن جسم الإنسان. يكمن الاختلاف الكبير بين الخلايا في جدار خلية إضافي للبكتيريا. يعلق جدار الخلية نفسه على الجزء الخارجي من غشاء الخلية وبهذه الطريقة يستقر ويحمي البكتيريا ، والتي بدونها ستكون عرضة للخطر. انها خارج مورين، وهو جزيء خاص من السكر ، يمكن دمج البروتينات الأخرى فيه ، مثل الحركة والتكاثر تخدم. البنسلين يمكن أن يعطل تركيب جدار الخلية وبالتالي يعمل مبيد للجراثيمأي أنه يقتل البكتيريا. بهذه الطريقة ، يكون الإجراء المستهدف ضد البكتيريا المسببة للأمراض ممكنًا دون تدمير خلايا الجسم في نفس الوقت.