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 الدهون الثنائية على شكل غشاءين دهنيين مكدسين فوق بعضهما البعض ، والتي ، بسبب خصائصها الكيميائية ، لا يمكن فصلها عن بعضها البعض وبالتالي تشكل وحدة ثابتة للغاية. تؤدي أغشية الخلايا العديد من الوظائف المختلفة: فهي تستخدم في الاتصالات والحماية وكمحطة تحكم للخلايا.

ما هي أغشية الخلايا المختلفة؟

ليس فقط الخلية نفسها محاطة بغشاء ، ولكن أيضًا عضيات الخلية. عضيات الخلية عبارة عن مناطق صغيرة داخل الخلية ، تحددها الأغشية ، ولكل 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 ، الميتوكوندريا هي عضيات مهمة للخلية لتوليد الطاقة. تم امتصاصهم لاحقًا فقط في الخلية البشرية أثناء التطور. لذلك لديهم غشاءان من الطبقة الدهنية ثنائية الطبقة. الخارجي هو الإنسان الكلاسيكي ، والداخلي هو الغشاء الخاص بالميتوكوندريا. يحتوي على كارديوليبين ، وهو حمض دهني مدمج في طبقة الدهون 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 المصطلحين جدار الخلية وغشاء الخلية بشكل مترادف. تكون جدران الخلايا أكثر سمكًا بشكل كبير وتثبت أيضًا 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 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 أن يفيوا بالعديد من المتطلبات المختلفة: أولاً ، تتكون أغشية الخلايا من طبقة مزدوجة من غشاءين دهنيين ، والتي بدورها تتكون من أحماض دهنية فردية. 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 ، والتي يتم تحديدها من الخارج بواسطة 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 ، وهذا يتوقف على الذيل وبنيته الكيميائية. الأحماض الدهنية غير المشبعة أكثر صلابة بشكل ملحوظ وتتسبب في انخفاض سيولة الغشاء ، بينما تزيد الأحماض الدهنية المشبعة من السيولة. السيولة هي مقياس لحركة وتشوه 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 السيولة بشكل كبير وبالتالي استقرار الغشاء. بسبب هذا الهيكل ، يمكن فقط للمواد الصغيرة جدًا وغير القابلة للذوبان في الماء التغلب بسهولة على الغشاء.

ومع ذلك ، نظرًا لأن المواد الأكبر حجمًا وغير القابلة للذوبان في الماء يجب أن تعبر 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 لبنة من أغشية الخلايا هي المستقبلات. المستقبلات هي أيضًا بروتينات كبيرة يتم إنتاجها في الغالب في الخلية نفسها ثم يتم دمجها في الغشاء. يمكنك إما تمديدها بالكامل أو دعمها من الخارج فقط. نظرًا لتركيبها الكيميائي ، تظل الناقلات والقنوات والمستقبلات ثابتة في الغشاء وعليه ولا يمكن فصلها بسهولة عنه. ومع ذلك ، يمكن نقلها بشكل جانبي إلى مواقع مختلفة داخل الغشاء ، اعتمادًا على المكان المطلوب.

أخيرًا ، لا يزال من الممكن وجود سلاسل سكر على السطح الخارجي لأغشية الخلايا ، في المصطلحات 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 ، فإنه 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 ، ورأس 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 الفسفوليبيد ، 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 يكون الموضوع التالي محل 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 الفوسفوليبيد فصل داخل الخلية عن البيئة.

هناك أشكال مختلفة من الفوسفوليبيد. يتكون العمود الفقري المحب للماء للفوسفوليبيد 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 لتنظيم السيولة. السيولة المستمرة مهمة جدًا للحفاظ على عمليات نقل غشاء الخلية. في درجات الحرارة المرتفعة ، 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 الجامدة ، 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 أنه يمكن تخزين الدهون الفوسفورية بالقرب 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"
• إستراز الكوليسترول - هذا ما هو مهم بالنسبة له

وظائف غشاء الخلية

كما يوحي التركيب المعقد لأغشية الخلايا ، يجب أن تؤدي العديد من الوظائف المختلفة التي يمكن أن تختلف اختلافًا كبيرًا اعتمادًا على نوع الخلية وموقعها. من ناحية ، تمثل الأغشية بشكل عام حاجزًا ، وهي وظيفة لا ينبغي الاستهانة بها. 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 يكون التمثيل الغذائي المنظم ممكنًا ولن يكون من الممكن تصور وجود البشر وعملهم ككل.

في الوقت نفسه ، تعمل كوسيط 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 ، يعمل glycocalyx كواحد 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 الخصائص الكيميائية للجسيمات الكيميائية التي رست على المستقبل ، فهي تقع 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 ، ولكن في نفس الوقت تحتوي على قنوات تسمح بانعكاس قصير لنسب الشحن بحيث يمكن للتيار الفعلي وبالتالي المعلومات التي سيتم تمريرها أن تتدفق. وتسمى هذه الظاهرة أيضًا بإمكانية الفعل.

اقرأ المزيد عن هذا الموضوع على: الخلايا العصبية

عمليات النقل في غشاء الخلية

غشاء الخلية على هذا النحو غير منفذ للجزيئات والأيونات الأكبر. من أجل إجراء التبادل بين داخل الخلية والبيئة ، هناك بروتينات في غشاء الخلية تنقل الجزيئات المختلفة داخل الخلية وخارجها.

باستخدام هذه البروتينات ، يتم التمييز بين القنوات التي تمر من خلالها المادة بشكل سلبي إلى الخلية أو خارجها على طول اختلاف التركيز. البروتينات الأخرى يجب 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. يمكن إطلاق المواد التي يتم إنتاجها في الخلية في البيئة من خلال هذه الحويصلات. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أيضًا إزالة المواد من بيئة الخلية بهذه الطريقة.

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 يثبت البكتيريا ويحميها ، والتي بدونها ستكون معرضة للخطر. انها خارج مورين، وهو جزيء خاص من السكر ، يمكن دمج البروتينات الأخرى فيه ، مثل الحركة والتكاثر يخدم. البنسلين يمكن أن يعطل تركيب جدار الخلية وبالتالي يعمل مبيد للجراثيمأي أنه يقتل البكتيريا. يتيح هذا الإجراء المستهدف ضد البكتيريا المسببة للأمراض دون تدمير خلايا الجسم في نفس الوقت.