توضیح کوتاه:

سازونوف V.F. 1_1 ساختار غشای سلولی [منبع الکترونیکی] // کینزیولوژیست، 2009-2018: [وب سایت]. تاریخ به روز رسانی: 02/06/2018..__.201_). _ساختار و عملکرد غشای سلولی توضیح داده شده است (مترادف: پلاسمالما، پلاسمالما، غشای زیستی، غشای سلولی، غشای سلول خارجی، غشای سلولی، غشای سیتوپلاسمی). اینها اطلاعات اولیههم برای سیتولوژی و هم برای درک فرآیندهای فعالیت عصبی ضروری هستند: تحریک عصبی، مهار، عملکرد سیناپس ها و گیرنده های حسی.

غشای سلولی (پلاسما) آلما یا پلاسما Oلم)

تعریف مفهوم

غشای سلولی(مترادف: پلاسمالما، پلاسمالما، غشای سیتوپلاسمی، غشای زیستی) یک غشای لیپوپروتئین سه گانه (یعنی «پروتئین چربی») است که سلول را از محیطو انجام تبادل و ارتباط کنترل شده بین سلول و محیط آن.

نکته اصلی در این تعریف این نیست که غشاء سلول را از محیط جدا می کند، بلکه دقیقاً این است که غشاء سلول را از محیط جدا می کند. متصل می کند سلول با محیط زیست غشاء است فعال ساختار سلول، به طور مداوم در حال کار است.

غشای بیولوژیکی یک فیلم دو مولکولی بسیار نازک از فسفولیپیدها است که با پروتئین ها و پلی ساکاریدها پوشانده شده است. این ساختار سلولی زیربنای خواص سدی، مکانیکی و ماتریکسی یک موجود زنده است (Antonov V.F.، 1996).

نمایش تصویری یک غشاء

برای من، غشای سلولی مانند یک حصار مشبک با درهای زیادی در آن به نظر می رسد که قلمرو خاصی را احاطه کرده است. هر موجود زنده کوچکی می تواند آزادانه از طریق این حصار به جلو و عقب حرکت کند. اما بازدیدکنندگان بزرگتر فقط می توانند از درها وارد شوند، و حتی در آن صورت نه از همه درها. بازدیدکنندگان مختلف فقط کلید درهای خود را دارند و نمی توانند از درهای دیگران عبور کنند. بنابراین، از طریق این حصار به طور مداوم جریان بازدیدکنندگان به عقب و جلو وجود دارد، زیرا وظیفه اصلی حصار غشایی دو چیز است: جدا کردن قلمرو از فضای اطراف و در عین حال ارتباط آن با فضای اطراف. به همین دلیل است که سوراخ ها و درهای زیادی در حصار وجود دارد - !

خواص غشاء و فرآیندهای غشایی

1. نفوذپذیری.

2. نیمه نفوذپذیری (نفوذ پذیری جزئی).

3. گزینشی (مترادف: گزینشی) نفوذپذیری.

4. نفوذپذیری فعال (مترادف: حمل و نقل فعال).

5. نفوذپذیری کنترل شده.

همانطور که می بینید، ویژگی اصلی یک غشاء نفوذپذیری آن در برابر مواد مختلف است.

6. فاگوسیتوز و پینوسیتوز.

7. اگزوسیتوز.

8. وجود پتانسیل های الکتریکی و شیمیایی یا بهتر بگوییم اختلاف پتانسیل بین دو طرف داخلی و خارجی غشا. به صورت مجازی می توان گفت که "غشاء سلول را به باتری برقی"استفاده از کنترل جریان یون". جزئیات: .

9. تغییرات پتانسیل الکتریکی و شیمیایی.

10. تحریک پذیری. گیرنده های مولکولی ویژه ای که روی غشاء قرار دارند می توانند با مواد سیگنال دهنده (کنترل) متصل شوند که در نتیجه وضعیت غشاء و کل سلول می تواند تغییر کند. گیرنده های مولکولی بیو را تحریک می کنند واکنش های شیمیاییدر پاسخ به اتصال لیگاندها (مواد کنترل) با آنها. توجه به این نکته ضروری است که ماده سیگنال دهنده از بیرون بر روی گیرنده اثر می گذارد و تغییرات در داخل سلول ادامه می یابد. به نظر می رسد که غشاء اطلاعات را از محیط به محیط داخلی سلول منتقل می کند.

11. کاتالیزوری فعالیت آنزیمی. آنزیم ها را می توان در غشاء جاسازی کرد یا با سطح آن (هم در داخل و هم در خارج سلول) همراه شد و در آنجا فعالیت های آنزیمی خود را انجام می دهند.

12. تغییر شکل سطح و مساحت آن. این امر به غشاء اجازه می دهد تا رشدهای بیرونی یا برعکس، هجوم به داخل سلول را ایجاد کند.

13. توانایی ایجاد تماس با سایر غشاهای سلولی.

14. چسبندگی - توانایی چسبیدن به سطوح سخت.

فهرست مختصری از خواص غشا

• نفوذپذیری
• اندوسیتوز، اگزوسیتوز، ترانس سیتوز.
• پتانسیل ها
• تحریک پذیری.
• فعالیت آنزیمی
• مخاطب.
• چسبندگی.

عملکرد غشاء

1. جداسازی ناقص محتویات داخلی از محیط خارجی.

2. نکته اصلی در عملکرد غشای سلولی است تبادل مختلف مواد بین سلول و محیط بین سلولی این به دلیل خاصیت نفوذپذیری غشاء است. علاوه بر این، غشاء با تنظیم نفوذپذیری این تبادل را تنظیم می کند.

3. یکی دیگر از وظایف مهم غشا است ایجاد تفاوت در پتانسیل های شیمیایی و الکتریکی بین دو طرف داخلی و خارجی آن با توجه به این، داخل سلول دارای منفی است پتانسیل الکتریکی - .

4. غشاء نیز انجام می دهد تبادل اطلاعات بین سلول و محیط آن گیرنده های مولکولی ویژه ای که روی غشاء قرار دارند می توانند به مواد کنترل کننده (هورمون ها، واسطه ها، تعدیل کننده ها) متصل شوند و واکنش های بیوشیمیایی را در سلول ایجاد کنند که منجر به تغییرات مختلفی در عملکرد سلول یا ساختار آن می شود.

ویدئو:ساختار غشای سلولی

سخنرانی تصویری:جزئیات در مورد ساختار غشا و حمل و نقل

ساختار غشایی

غشای سلولی جهانی است سه لایه ساختار لایه چربی میانی آن پیوسته است و لایه های پروتئینی بالایی و پایینی آن را به صورت موزاییکی از نواحی پروتئینی جداگانه می پوشانند. لایه چربی پایه ای است که جداسازی سلول از محیط را تضمین می کند و آن را از محیط جدا می کند. به خودی خود به مواد محلول در آب اجازه عبور بسیار ضعیف را می دهد، اما به راحتی به مواد محلول در چربی اجازه عبور می دهد. بنابراین، نفوذپذیری غشاء برای مواد محلول در آب (به عنوان مثال، یون ها) باید توسط ساختارهای پروتئینی خاص - و - تضمین شود.

در زیر میکروگراف‌هایی از غشای سلولی واقعی سلول‌های در تماس که با استفاده از میکروسکوپ الکترونی به دست آمده‌اند، و همچنین یک نقشه شماتیک که ساختار سه لایه غشا و ماهیت موزاییکی لایه‌های پروتئینی آن را نشان می‌دهد، مشاهده می‌شود. برای بزرگنمایی تصویر، روی آن کلیک کنید.

تصویری جداگانه از لایه چربی (چربی) داخلی غشای سلولی، که با پروتئین‌های جاسازی شده یکپارچه نفوذ کرده است. لایه‌های پروتئینی بالا و پایین برداشته شده‌اند تا در مشاهده دولایه لیپیدی اختلال ایجاد نشود

شکل بالا: نمایش شماتیک جزئی از یک غشای سلولی (غشاء سلولی)، ارائه شده در ویکی پدیا.

لطفاً توجه داشته باشید که در اینجا لایه های پروتئینی بیرونی و داخلی از غشاء برداشته شده است تا بتوانیم لایه دوتایی چربی مرکزی را بهتر ببینیم. در یک غشای سلولی واقعی، "جزایر" پروتئینی بزرگ در بالا و زیر لایه چربی شناور می شوند (توپ های کوچک در شکل)، و غشاء ضخیم تر و سه لایه به نظر می رسد: پروتئین-چربی-پروتئین . بنابراین در واقع مانند یک ساندویچ از دو "تکه نان" پروتئین با یک لایه چربی از "کره" در وسط است، یعنی. ساختاری سه لایه دارد نه دو لایه.

در این تصویر، توپ‌های کوچک آبی و سفید مربوط به «سر» آب‌دوست (ترس‌پذیر) لیپیدها و «رشته‌های» متصل به آن‌ها مربوط به «دم‌های» آبگریز (غیر مرطوب) است. از بین پروتئین‌ها، فقط پروتئین‌های غشایی یکپارچه (گلبول‌های قرمز و مارپیچ‌های زرد) نشان داده شده‌اند. نقاط زرد رنگ بیضی در داخل غشاء مولکول های کلسترول هستند زنجیره های دانه های زرد-سبز روی خارج ازغشاها - زنجیره ای از الیگوساکاریدها که گلیکوکالیکس را تشکیل می دهند. گلیکوکالیکس نوعی کربوهیدرات ("قند") "کرک" روی یک غشاء است که توسط مولکول های کربوهیدرات-پروتئین طولانی که از آن بیرون زده اند تشکیل می شود.

Living یک "کیسه پروتئینی چربی" کوچک است که با محتویات ژله مانند نیمه مایع پر شده است که با فیلم ها و لوله ها نفوذ کرده است.

دیواره های این کیسه توسط یک لایه چربی (لیپیدی) مضاعف تشکیل شده است که در داخل و خارج با پروتئین ها - غشای سلولی پوشیده شده است. لذا می گویند غشاء دارد ساختار سه لایه : پروتئین-چربی-پروتئین. در داخل سلول نیز غشاهای چربی مشابه زیادی وجود دارد که آن را تقسیم می کند فضای درونداخل محفظه ها غشاهای مشابه اندامک های سلولی را احاطه کرده اند: هسته، میتوکندری، کلروپلاست. بنابراین غشاء یک ساختار مولکولی جهانی مشترک برای همه سلول ها و همه موجودات زنده است.

در سمت چپ دیگر یک مدل واقعی نیست، بلکه یک مدل مصنوعی از یک قطعه غشای بیولوژیکی است: این یک عکس فوری فوری از یک لایه دولایه فسفولیپیدی چرب (یعنی یک لایه دوگانه) در فرآیند شبیه‌سازی دینامیک مولکولی آن است. سلول محاسبه مدل نشان داده شده است - 96 مولکول PC ( fاوسفاتیدیل ایکساولینا) و 2304 مولکول آب، در مجموع 20544 اتم.

در سمت راست یک مدل بصری از یک مولکول منفرد از همان لیپید است که دولایه لیپیدی غشایی از آن جمع شده است. در بالا دارای یک سر آبدوست (آب دوست) است و در پایین آن دو دم آبگریز (آب ترسیده) وجود دارد. این لیپید یک نام ساده دارد: 1-steroyl-2-docosahexaenoyl-Sn-glycero-3-phosphatidylcholine (18:0/22:6(n-3)cis PC)، اما لازم نیست آن را به خاطر بسپارید مگر اینکه شما شما قصد دارید با عمق دانش خود معلم خود را غش کنید.

تعریف علمی دقیق تری از سلول را می توان ارائه داد:

یک سیستم منظم، ساختاریافته و ناهمگن از پلیمرهای زیستی است که توسط یک غشاء فعال محدود شده است، که در مجموعه واحدی از فرآیندهای متابولیک، انرژی و اطلاعات شرکت می کند و همچنین کل سیستم را به عنوان یک کل حفظ و بازتولید می کند.

داخل سلول نیز با غشاها نفوذ کرده است و بین غشاها آب نیست، بلکه یک ژل/سلول چسبناک با چگالی متغیر وجود دارد. بنابراین، مولکول‌های متقابل در یک سلول آزادانه مانند یک لوله آزمایش با محلول آبی شناور نمی‌شوند، بلکه بیشتر روی ساختارهای پلیمری اسکلت سلولی یا غشاهای درون سلولی می‌نشینند (بی حرکت). بنابراین واکنش‌های شیمیایی در داخل سلول تقریباً به‌عنوان جامد به جای مایع رخ می‌دهد. غشای بیرونی اطراف سلول نیز با آنزیم ها و گیرنده های مولکولی پوشیده شده است که آن را به بخشی بسیار فعال از سلول تبدیل می کند.

غشای سلولی (پلاسمالما، پلاسمولما) غشایی فعال است که سلول را از محیط جدا می کند و آن را با محیط مرتبط می کند. © سازونوف V.F.، 2016.

از این تعریف غشاء چنین بر می آید که نه تنها سلول را محدود می کند، بلکه فعالانه کار می کند، آن را با محیط خود پیوند می دهد.

چربی تشکیل دهنده غشاها خاص است، بنابراین مولکول های آن معمولا نه فقط چربی، بلکه نامیده می شوند "لیپیدها"، "فسفولیپیدها"، "اسفنگولیپیدها". فیلم غشایی دوتایی است، یعنی از دو فیلم به هم چسبیده تشکیل شده است. بنابراین، در کتاب های درسی می نویسند که اساس غشای سلولی از دو لایه چربی تشکیل شده است (یا " دولایهبرای هر لایه لیپیدی جداگانه، یک طرف را می توان با آب خیس کرد، اما طرف دیگر را نمی توان. بنابراین، این لایه ها دقیقاً با اضلاع غیر قابل خیس شدن خود به یکدیگر می چسبند.

غشای باکتری

دیواره سلولی پروکاریوتی باکتری های گرم منفی از چندین لایه تشکیل شده است که در شکل زیر نشان داده شده است.
لایه های پوسته باکتری های گرم منفی:
1. غشای سیتوپلاسمی سه لایه داخلی که با سیتوپلاسم در تماس است.
2. دیواره سلولی که از مورئین تشکیل شده است.
3. غشای سیتوپلاسمی سه لایه بیرونی که دارای همان سیستم لیپیدها با کمپلکس های پروتئینی غشای داخلی است.
ارتباط سلول های باکتریایی گرم منفی با دنیای خارج از طریق چنین ساختار پیچیده سه مرحله ای در مقایسه با باکتری های گرم مثبت که غشای ضعیف تری دارند، مزیتی برای بقا در شرایط سخت به آنها نمی دهد. آنها آن را به خوبی تحمل نمی کنند دمای بالا, افزایش اسیدیتهو تغییرات فشار

سخنرانی تصویری:غشای پلاسمایی E.V. شوال، Ph.D.

سخنرانی تصویری:غشاء به عنوان یک مرز سلولی. A. Ilyaskin

اهمیت کانال های یونی غشایی

به راحتی می توان فهمید که فقط مواد محلول در چربی می توانند از طریق لایه چربی غشایی به سلول نفوذ کنند. اینها چربی ها، الکل ها، گازها هستند.به عنوان مثال، در گلبول های قرمز، اکسیژن و دی اکسید کربن به راحتی مستقیماً از غشاء وارد و خارج می شوند. اما آب و مواد محلول در آب (مثلا یون ها) به سادگی نمی توانند از طریق غشاء به هیچ سلولی عبور کنند. این بدان معنی است که آنها به سوراخ های خاصی نیاز دارند. اما اگر فقط یک سوراخ در لایه چربی ایجاد کنید، بلافاصله بسته می شود. چه باید کرد؟ راه حلی در طبیعت یافت شد: لازم است ساختارهای انتقال پروتئین خاصی ساخته شود و آنها از طریق غشاء کشیده شوند. این دقیقاً چگونه کانال هایی برای عبور مواد نامحلول در چربی - کانال های یونی غشای سلولی - تشکیل می شود.

بنابراین، سلول برای اینکه غشای خود را از ویژگی‌های نفوذپذیری اضافی به مولکول‌های قطبی (یون‌ها و آب) ببخشد، پروتئین‌های خاصی را در سیتوپلاسم سنتز می‌کند که سپس در غشاء ادغام می‌شوند. آنها در دو نوع می آیند: پروتئین های ناقل (به عنوان مثال، انتقال ATPases) و پروتئین های کانال ساز (سازندگان کانال). این پروتئین ها در لایه دوگانه چربی غشاء قرار می گیرند و ساختارهای انتقالی را به صورت ناقل یا به صورت کانال های یونی تشکیل می دهند. مواد مختلف محلول در آب که در غیر این صورت نمی توانند از لایه غشای چربی عبور کنند، اکنون می توانند از این ساختارهای انتقال عبور کنند.

به طور کلی پروتئین های تعبیه شده در غشا نیز نامیده می شوند انتگرالدقیقاً به این دلیل که به نظر می رسد آنها در غشاء قرار دارند و از طریق آن نفوذ می کنند. پروتئین‌های دیگر، نه یکپارچه، جزایری را تشکیل می‌دهند که روی سطح غشاء شناور هستند: یا روی آن. سطح بیرونی، یا داخلی از این گذشته، همه می دانند که چربی روان کننده خوبی است و به راحتی می توان روی آن سر خوردن!

نتیجه گیری

1. به طور کلی، غشاء به نظر می رسد سه لایه است:

1) لایه بیرونی پروتئین "جزایر"،

2) "دریا" دو لایه چرب (دولایه لیپیدی)، یعنی. فیلم دو لیپید،

3) لایه داخلیاز پروتئین "جزایر".

اما یک لایه بیرونی شل نیز وجود دارد - گلیکوکالیکس، که توسط گلیکوپروتئین های بیرون زده از غشاء تشکیل می شود. آنها گیرنده های مولکولی هستند که مواد کنترل کننده سیگنالینگ به آنها متصل می شوند.

2. ساختارهای پروتئینی ویژه ای در غشا تعبیه شده است که از نفوذپذیری آن در برابر یون ها یا مواد دیگر اطمینان حاصل می کند. ما نباید فراموش کنیم که در برخی مکان ها دریای چربی از طریق و از طریق پروتئین های یکپارچه نفوذ می کند. و این پروتئین های انتگرال هستند که خاص تشکیل می شوند سازه های حمل و نقل غشای سلولی (به بخش 1_2 مکانیسم های انتقال غشاء مراجعه کنید). از طریق آنها مواد وارد سلول می شوند و همچنین از سلول به بیرون خارج می شوند.

3. در هر طرف غشاء (خارجی و داخلی)، و همچنین در داخل غشاء، پروتئین های آنزیمی می توانند قرار گیرند که هم بر وضعیت خود غشا و هم بر زندگی کل سلول تأثیر می گذارد.

بنابراین غشای سلولی یک ساختار فعال و متغیر است که به طور فعال به نفع کل سلول عمل می کند و آن را با دنیای خارج مرتبط می کند و فقط یک "پوسته محافظ" نیست. این مهمترین چیزی است که باید در مورد غشای سلولی بدانید.

در پزشکی، پروتئین های غشایی اغلب به عنوان "هدف" استفاده می شوند داروها. چنین اهدافی شامل گیرنده ها، کانال های یونی، آنزیم ها و سیستم های حمل و نقل است. که در اخیراعلاوه بر غشاء، ژن های پنهان در هسته سلول نیز به هدف داروها تبدیل می شوند.

ویدئو:مقدمه ای بر بیوفیزیک غشای سلولی: ساختار غشایی 1 (ولادیمیروف یو.آ.)

ویدئو:تاریخچه، ساختار و عملکرد غشای سلولی: ساختار غشایی 2 (Vladimirov Yu.A.)

© 2010-2018 Sazonov V.F., © 2010-2016 kineziolog.bodhy.

غشاهای سلولی

سازماندهی ساختاری یک سلول بر اساس اصل ساختار غشایی است، یعنی سلول عمدتاً از غشاء ساخته شده است. همه غشاهای بیولوژیکی مشترک هستند ویژگی های ساختاریو خواص

در حال حاضر، مدل مایع موزاییک ساختار غشایی به طور کلی پذیرفته شده است.

غشاء بر اساس یک دولایه لیپیدی است که عمدتاً تشکیل شده است فسفولیپیدها. لیپیدها به طور متوسط ​​≈40٪ را تشکیل می دهند. ترکیب شیمیاییغشاها در یک دولایه، دم مولکول های غشاء رو به روی یکدیگر و سرهای قطبی رو به بیرون هستند، بنابراین سطح غشاء آبدوست است. لیپیدها خواص اساسی غشاها را تعیین می کنند.

علاوه بر لیپیدها، غشاء حاوی پروتئین (به طور متوسط ​​≈60٪) است. آنها بیشتر عملکردهای خاص غشاء را تعیین می کنند. مولکول های پروتئین یک لایه پیوسته تشکیل نمی دهند (شکل 280). بسته به محل غشاء، موارد زیر وجود دارد:

© پروتئین های محیطی- پروتئین های واقع در قسمت خارجی یا سطح داخلیدولایه لیپیدی؛

© پروتئین های نیمه انتگرال- پروتئین های غوطه ور در دولایه لیپیدی تا اعماق مختلف؛

© انتگرال، یا پروتئین های غشایی -پروتئین هایی که از طریق غشاء نفوذ می کنند و با محیط خارجی و داخلی سلول تماس می گیرند.

پروتئین های غشایی می توانند وظایف مختلفی را انجام دهند:

© حمل و نقل مولکول های خاص.

© کاتالیز واکنش های رخ داده بر روی غشاها.

© حفظ ساختار غشا.

© دریافت و تبدیل سیگنال از محیط.

غشا می تواند از 2 تا 10 درصد کربوهیدرات داشته باشد. جزء کربوهیدرات غشاها معمولاً با زنجیره های الیگوساکارید یا پلی ساکارید مرتبط با مولکول های پروتئین (گلیکوپروتئین ها) یا لیپیدها (گلیکولیپیدها) نشان داده می شود. کربوهیدرات ها عمدتاً در سطح بیرونی غشا قرار دارند. عملکرد کربوهیدرات ها در غشای سلولی به طور کامل شناخته نشده است، اما می توان گفت که آنها عملکردهای گیرنده غشاء را فراهم می کنند.

در سلول های حیوانی، گلیکوپروتئین ها یک مجتمع فوق غشایی تشکیل می دهند - گلیکوکالیکس، دارای ضخامت چند ده نانومتر است. هضم خارج سلولی در آن اتفاق می افتد، بسیاری از گیرنده های سلولی قرار دارند و ظاهراً چسبندگی سلولی با کمک آن اتفاق می افتد.

مولکول های پروتئین ها و لیپیدها متحرک هستند و قادر به حرکت هستند , عمدتا در صفحه غشاء. غشاها نامتقارن هستند , یعنی ترکیب چربی و پروتئین سطح بیرونی و داخلی غشا متفاوت است.

ضخامت غشای پلاسمایی به طور متوسط ​​7.5 نانومتر است.

یکی از وظایف اصلی غشاء حمل و نقل است و از تبادل مواد بین سلول و محیط خارجی اطمینان حاصل می کند. غشاها دارای خاصیت نفوذپذیری انتخابی هستند، به این معنا که نسبت به برخی مواد یا مولکول ها به خوبی نفوذپذیر و برای برخی دیگر نفوذ ناپذیری ضعیف (یا کاملاً غیر قابل نفوذ) هستند. نفوذپذیری غشا برای مواد مختلفهم به خواص مولکول های آنها (قطبیت، اندازه و غیره) و هم به ویژگی های غشاها بستگی دارد (قسمت داخلی لایه لیپیدی آبگریز است).

مکانیسم های مختلفی برای انتقال مواد در سراسر غشا وجود دارد (شکل 281). بسته به نیاز به استفاده از انرژی برای انتقال مواد، موارد زیر وجود دارد:

© حمل و نقل غیرفعال- حمل و نقل مواد بدون مصرف انرژی؛

© حمل و نقل فعال- حمل و نقلی که نیاز به مصرف انرژی دارد.

حمل و نقل غیرفعال بر اساس تفاوت در غلظت و بار است. در حمل و نقل غیرفعال، مواد همیشه از ناحیه ای با غلظت بالاتر به ناحیه ای با غلظت کمتر، یعنی در امتداد گرادیان غلظت، حرکت می کنند. اگر مولکول باردار باشد، انتقال آن نیز تحت تأثیر گرادیان الکتریکی قرار می گیرد. بنابراین، مردم اغلب در مورد یک گرادیان الکتروشیمیایی صحبت می کنند و هر دو گرادیان را با هم ترکیب می کنند. سرعت انتقال بستگی به بزرگی گرادیان دارد.

سه مکانیسم اصلی حمل و نقل غیرفعال وجود دارد:

© انتشار ساده- انتقال مواد به طور مستقیم از طریق دو لایه لیپیدی. گازها، مولکول های قطبی غیرقطبی یا کوچک بدون بار به راحتی از آن عبور می کنند. هر چه مولکول کوچکتر و محلول در چربی بیشتر باشد، سریعتر به غشاء نفوذ می کند. جالب اینجاست که آب علیرغم نامحلول بودن نسبتاً در چربی، خیلی سریع به دولایه لیپیدی نفوذ می کند. این با این واقعیت توضیح داده می شود که مولکول آن کوچک و از نظر الکتریکی خنثی است. انتشار آب از طریق غشاها نامیده می شود توسط اسمز.

© انتشار تسهیل شده- حمل و نقل مواد با استفاده از ویژه

پروتئین های انتقال دهنده که هر کدام وظیفه انتقال مولکول های خاص یا گروه هایی از مولکول های مرتبط را بر عهده دارند. آنها با یک مولکول ماده منتقل شده برهم کنش می کنند و به نوعی آن را از طریق غشاء حرکت می دهند. به این ترتیب قندها، اسیدهای آمینه، نوکلئوتیدها و بسیاری از مولکول های قطبی دیگر به داخل سلول منتقل می شوند.

نیاز به حمل و نقل فعال زمانی ایجاد می شود که لازم باشد از انتقال مولکول ها در سراسر غشاء در برابر یک گرادیان الکتروشیمیایی اطمینان حاصل شود. این انتقال توسط پروتئین های حامل انجام می شود که فعالیت آنها به انرژی نیاز دارد. منبع انرژی مولکول های ATP است.

یکی از سیستم های حمل و نقل فعال که بیشتر مورد مطالعه قرار گرفته، پمپ سدیم پتاسیم است. غلظت پتاسیم در داخل سلول بسیار بیشتر از خارج از آن است و Na - بالعکس. بنابراین، پتاسیم بطور غیرفعال از طریق منافذ آب غشاء به خارج از سلول و Na به داخل سلول منتشر می شود. در عین حال، برای عملکرد طبیعی سلول، حفظ نسبت معینی از یون های K و Na در سیتوپلاسم و در محیط خارجی مهم است. این امکان پذیر است زیرا غشاء به لطف وجود یک پمپ (Na + K) بطور فعال Na را از سلول و K را به داخل سلول پمپ می کند. عملکرد پمپ (Na + K) تقریباً یک سوم کل انرژی لازم برای زندگی سلول را مصرف می کند.

پمپ یک پروتئین غشایی گذرنده ویژه است که قادر به تغییرات ساختاری است و به همین دلیل می تواند هر دو یون K و Na را به هم متصل کند. چرخه عملکرد یک پمپ (Na + K) از چند فاز تشکیل شده است (شکل 282):

© یون های Na و یک مولکول ATP از داخل غشا و یون های K از بیرون وارد پروتئین پمپ می شوند.

© یون‌های Na با یک مولکول پروتئین ترکیب می‌شوند و پروتئین فعالیت ATPase را به دست می‌آورد، یعنی توانایی ایجاد هیدرولیز ATP را به دست می‌آورد، همراه با آزاد شدن انرژی که پمپ را به حرکت در می‌آورد.

© فسفات آزاد شده در طول هیدرولیز ATP به پروتئین متصل می شود، یعنی فسفوریلاسیون پروتئین رخ می دهد.

© فسفوریلاسیون باعث تغییرات ساختاری در پروتئین می شود، نمی تواند یون های Na را حفظ کند - آنها آزاد می شوند و سلول را ترک می کنند.

ترکیب جدید پروتئین به گونه ای است که اتصال یون های K به آن امکان پذیر می شود.

اضافه کردن یون های K باعث دفسفوریلاسیون پروتئین می شود که در نتیجه آن دوباره ترکیب آن را تغییر می دهد.

تغییر در ترکیب پروتئین منجر به آزاد شدن یون K در داخل سلول می شود.

اکنون پروتئین دوباره آماده است تا یون های Na را به خود بچسباند.

در یک سیکل کار، پمپ 3 یون Na را از سلول پمپاژ می کند و یون های K2 را پمپ می کند این تفاوت در تعداد یون های انتقال یافته به این دلیل است که نفوذپذیری غشاء برای یون های K بیشتر از Na است. یون ها بر این اساس، پتاسیم به طور غیر فعال از سلول سریعتر از Na به داخل سلول پخش می شود.

© پینوسیتوز فرآیند جذب و جذب قطرات مایع با مواد حل شده در آن است.

اگزوسیتوز- فرآیند حذف مواد مختلفاز سلول در طی اگزوسیتوز، غشای وزیکول (یا واکوئل)، پس از تماس با غشای سیتوپلاسمی خارجی، با آن ادغام می شود. محتویات وزیکول خارج از سوراخ برداشته می شود و غشای آن در غشای سیتوپلاسمی خارجی قرار می گیرد.

همه موجودات زنده، بسته به ساختار سلول، به سه گروه تقسیم می شوند (شکل 1 را ببینید):

1. پروکاریوت ها (غیر هسته ای)

2. یوکاریوت ها (هسته ای)

3. ویروس ها (غیر سلولی)

برنج. 1. موجودات زنده

در این درس ما شروع به مطالعه ساختار سلول های موجودات یوکاریوتی خواهیم کرد که شامل گیاهان، قارچ ها و حیوانات می شود. سلول‌های آنها در مقایسه با سلول‌های پروکاریوت‌ها از نظر ساختار بزرگ‌تر و پیچیده‌تر هستند.

همانطور که مشخص است، سلول ها قادر به فعالیت مستقل هستند. بنابراین آنها می توانند ماده و انرژی را با محیط مبادله کنند و همچنین رشد کنند و تولید مثل کنند ساختار داخلیسلول ها بسیار پیچیده هستند و در درجه اول به عملکردی که سلول در یک ارگانیسم چند سلولی انجام می دهد بستگی دارد.

اصول ساخت تمام سلول ها یکسان است. بخش های اصلی زیر را می توان در هر سلول یوکاریوتی تشخیص داد (شکل 2 را ببینید):

1. غشای بیرونی که محتویات سلول را از محیط خارجی جدا می کند.

2. سیتوپلاسم با اندامک.

برنج. 2. قسمت های اصلی یک سلول یوکاریوتی

اصطلاح غشاء حدود صد سال پیش برای اشاره به مرزهای سلول پیشنهاد شد، اما با توسعه میکروسکوپ الکترونی مشخص شد که غشای سلولی بخشی از عناصر ساختاریسلول ها.

در سال 1959، J.D. Robertson فرضیه ای را در مورد ساختار غشای ابتدایی تنظیم کرد که بر اساس آن غشای سلولی حیوانات و گیاهان بر اساس یک نوع ساخته می شوند.

در سال 1972، سینگر و نیکلسون آن را پیشنهاد کردند، که اکنون به طور کلی پذیرفته شده است. بر اساس این مدل، اساس هر غشایی یک لایه دولایه از فسفولیپیدها است.

فسفولیپیدها (ترکیبات حاوی یک گروه فسفات) دارای مولکول هایی هستند که از یک سر قطبی و دو دم غیر قطبی تشکیل شده است (شکل 3 را ببینید).

برنج. 3. فسفولیپید

در دولایه فسفولیپیدی، باقی مانده های آبگریز اسیدهای چربرو به داخل، و سرهای آبدوست، از جمله باقیمانده اسید فسفریک، رو به بیرون هستند (شکل 4 را ببینید).

برنج. 4. دولایه فسفولیپیدی

دولایه فسفولیپید به عنوان یک ساختار پویا ارائه می شود که لیپیدها می توانند حرکت کنند و موقعیت خود را تغییر دهند.

یک لایه دوگانه از لیپیدها عملکرد مانع غشاء را فراهم می کند و از پخش شدن محتویات سلول جلوگیری می کند و از ورود مواد سمی به سلول جلوگیری می کند.

وجود یک غشای مرزی بین سلول و محیط خیلی قبل از ظهور میکروسکوپ الکترونی شناخته شده بود. شیمی دانان فیزیک وجود غشای پلاسمایی را انکار کردند و معتقد بودند که رابطی بین محتویات زنده کلوئیدی و محیط وجود دارد، اما ففر (گیاه شناس آلمانی و فیزیولوژیست گیاهی) وجود آن را در سال 1890 تایید کرد.

در آغاز قرن گذشته، اورتون (فیزیولوژیست و زیست شناس بریتانیایی) کشف کرد که میزان نفوذ بسیاری از مواد به گلبول های قرمز خون با حلالیت آنها در لیپیدها رابطه مستقیم دارد. در همین راستا، دانشمند پیشنهاد کرد که غشاء حاوی مقدار زیادی لیپید و مواد است که در آن حل شده، از آن عبور کرده و در سمت دیگر غشاء قرار می گیرد.

در سال 1925، گورتر و گرندل (زیست شناسان آمریکایی) لیپیدها را از غشای سلولی گلبول های قرمز جدا کردند. آنها لیپیدهای حاصل را با ضخامت یک مولکول روی سطح آب توزیع کردند. معلوم شد که سطح اشغال شده توسط لایه لیپیدی دو برابر است منطقه بیشترخود اریتروسیت بنابراین، این دانشمندان به این نتیجه رسیدند که غشای سلولی نه از یک، بلکه از دو لایه لیپید تشکیل شده است.

داوسون و دانیلی (زیست شناسان انگلیسی) در سال 1935 پیشنهاد کردند که در غشای سلولی، لایه دو مولکولی لیپیدی بین دو لایه مولکول پروتئین قرار می گیرد (شکل 5 را ببینید).

برنج. 5. مدل غشایی پیشنهاد شده توسط داوسون و دنیلی

با ظهور میکروسکوپ الکترونی، فرصت برای آشنایی با ساختار غشاء باز شد و سپس مشخص شد که غشاهای سلول های جانوری و گیاهی شبیه ساختاری سه لایه هستند (شکل 6 را ببینید).

برنج. 6. غشای سلولی زیر میکروسکوپ

در سال 1959، زیست شناس J.D. Robertson، با ترکیب داده های موجود در آن زمان، فرضیه ای را در مورد ساختار "غشاء اولیه" مطرح کرد که در آن ساختاری مشترک برای همه غشاهای بیولوژیکی فرض کرد.

فرضیه های رابرتسون در مورد ساختار "غشاء اولیه"

1. تمام غشاها ضخامتی در حدود 7.5 نانومتر دارند.

2. در یک میکروسکوپ الکترونی، همه آنها سه لایه به نظر می رسند.

3. ظاهر سه لایه غشاء دقیقاً نتیجه آرایش پروتئین ها و لیپیدهای قطبی است که توسط مدل داوسون و دانیلی ارائه شده است - لایه دولایه لیپیدی مرکزی بین دو لایه پروتئین قرار گرفته است.

این فرضیه در مورد ساختار "غشاء اولیه" دستخوش تغییرات مختلفی شد و در سال 1972 مطرح شد. مدل غشای موزاییکی سیال(نگاه کنید به شکل 7)، که اکنون به طور کلی پذیرفته شده است.

برنج. 7. مدل غشایی مایع موزاییکی

مولکول های پروتئین در دولایه لیپیدی غشاء غوطه ور می شوند و یک موزاییک متحرک را تشکیل می دهند. بر اساس محل قرارگیری آنها در غشاء و روش برهمکنش با دو لایه لیپیدی، پروتئین ها را می توان به موارد زیر تقسیم کرد:

- سطحی (یا محیطی)پروتئین های غشایی مرتبط با سطح آبدوست دولایه لیپیدی؛

- انتگرال (غشایی)پروتئین های تعبیه شده در ناحیه آبگریز دولایه.

پروتئین های انتگرال در درجه ای که در ناحیه آبگریز لایه دوتایی جاسازی می شوند متفاوت هستند. آنها را می توان به طور کامل زیر آب فرو برد ( انتگرال) یا نیمه غرق شده ( نیمه انتگرال، و همچنین می تواند از طریق ( گذرنده).

پروتئین های غشایی را می توان با توجه به عملکردشان به دو گروه تقسیم کرد:

- ساختاریپروتئین ها آنها بخشی از غشای سلولی هستند و در حفظ ساختار خود شرکت می کنند.

- پویاپروتئین ها آنها روی غشاها قرار دارند و در فرآیندهای روی آن شرکت می کنند.

سه دسته از پروتئین های پویا وجود دارد.

1. گیرنده. با کمک این پروتئین ها، سلول تأثیرات مختلفی را بر روی سطح خود درک می کند. به این معنا که آنها به طور خاص ترکیباتی مانند هورمون ها، انتقال دهنده های عصبی و سموم را در قسمت بیرونی غشا متصل می کنند که به عنوان سیگنالی برای تغییر فرآیندهای مختلف در داخل سلول یا خود غشاء عمل می کند.

2. حمل و نقل. این پروتئین ها مواد خاصی را در سراسر غشاء منتقل می کنند و همچنین کانال هایی را تشکیل می دهند که از طریق آن یون های مختلف به داخل و خارج سلول منتقل می شوند.

3. آنزیمی. اینها پروتئین های آنزیمی هستند که در غشاء قرار دارند و در فرآیندهای شیمیایی مختلف شرکت می کنند.

انتقال مواد از طریق غشاء

دولایه های لیپیدی تا حد زیادی در برابر بسیاری از مواد نفوذ ناپذیر هستند، بنابراین مقدار زیادی انرژی برای انتقال مواد در سراسر غشاء مورد نیاز است و تشکیل ساختارهای مختلف نیز لازم است.

دو نوع حمل و نقل وجود دارد: غیرفعال و فعال.

حمل و نقل غیرفعال

انتقال غیرفعال انتقال مولکول ها در طول یک گرادیان غلظت است. یعنی فقط با تفاوت غلظت ماده منتقل شده در طرفین مخالف غشاء تعیین می شود و بدون مصرف انرژی انجام می شود.

دو نوع حمل و نقل غیرفعال وجود دارد:

- انتشار ساده(نگاه کنید به شکل 8)، که بدون مشارکت یک پروتئین غشایی رخ می دهد. مکانیسم انتشار ساده انتقال غشایی گازها (اکسیژن و دی اکسید کربنآب و چند یون آلی ساده. انتشار ساده نرخ پایینی دارد.

برنج. 8. انتشار ساده

- انتشار را تسهیل کرد(نگاه کنید به شکل 9) با ساده تفاوت دارد زیرا با مشارکت پروتئین های حامل اتفاق می افتد. این فرآیند خاص است و با سرعت بیشتری نسبت به انتشار ساده رخ می دهد.

برنج. 9. انتشار تسهیل شده

دو نوع پروتئین ناقل غشایی شناخته شده است: پروتئین های حامل (ترانسلوکازها) و پروتئین های سازنده کانال. پروتئین های حمل و نقل، مواد خاصی را متصل می کنند و آنها را در طول شیب غلظت خود در سراسر غشاء حمل می کنند، و بنابراین، این فرآیند، مانند انتشار ساده، نیازی به مصرف انرژی ATP ندارد.

ذرات غذا نمی توانند از غشاء عبور کنند و با اندوسیتوز وارد سلول می شوند (شکل 10 را ببینید). در طی اندوسیتوز، غشای پلاسمایی انواژیناسیون ها و برجستگی ها را تشکیل می دهد و ذرات غذای جامد را جذب می کند. یک واکوئل (یا وزیکول) در اطراف بولوس غذا تشکیل می شود که سپس از غشای پلاسمایی جدا می شود و ذره جامد در واکوئل به داخل سلول می رسد.

برنج. 10. اندوسیتوز

دو نوع اندوسیتوز وجود دارد.

1. فاگوسیتوز- جذب ذرات جامد سلول های تخصصی که فاگوسیتوز را انجام می دهند نامیده می شوند فاگوسیت ها.

2. پینوسیتوز- جذب مواد مایع(محلول، محلول کلوئیدی، سوسپانسیون).

اگزوسیتوز(شکل 11 را ببینید) روند معکوس اندوسیتوز است. موادی که در سلول سنتز می شوند، مانند هورمون ها، در وزیکول های غشایی که در غشای سلولی قرار می گیرند، بسته بندی می شوند، در آن جاسازی می شوند و محتویات وزیکول از سلول آزاد می شود. به همین ترتیب، سلول می تواند از شر مواد زائدی که به آن نیاز ندارد خلاص شود.

برنج. 11. اگزوسیتوز

حمل و نقل فعال

بر خلاف انتشار تسهیل شده، انتقال فعال حرکت مواد در برابر یک گرادیان غلظت است. در این حالت مواد از ناحیه ای با غلظت کمتر به ناحیه ای با غلظت بالاتر حرکت می کنند. از آنجایی که این حرکت در جهت مخالف انتشار عادی رخ می دهد، سلول باید انرژی را در این فرآیند صرف کند.

در میان نمونه های حمل و نقل فعال، بهترین مورد مطالعه شده پمپ سدیم-پتاسیم است. این پمپ با استفاده از انرژی ATP، یون های سدیم را از سلول خارج می کند و یون های پتاسیم را به داخل سلول پمپ می کند.

1. ساختاری (غشای سلولی سلول را از محیط جدا می کند).

2. انتقال (مواد از طریق غشای سلولی منتقل می شوند و غشای سلولی یک فیلتر بسیار انتخابی است).

3. گیرنده (گیرنده های واقع در سطح غشاء تأثیرات خارجی را درک می کنند و این اطلاعات را در داخل سلول منتقل می کنند و به آن اجازه می دهند تا به سرعت به تغییرات محیط پاسخ دهد).

علاوه بر موارد فوق، غشاء همچنین عملکردهای متابولیکی و تبدیل انرژی را انجام می دهد.

عملکرد متابولیک

غشاهای بیولوژیکی به طور مستقیم یا غیرمستقیم در فرآیندهای تبدیل متابولیک مواد در سلول شرکت می کنند، زیرا بیشتر آنزیم ها با غشاها مرتبط هستند.

محیط لیپیدی آنزیم ها در غشاء شرایط خاصی را برای عملکرد آنها ایجاد می کند، محدودیت هایی را بر فعالیت پروتئین های غشایی اعمال می کند و بنابراین تأثیر تنظیمی بر فرآیندهای متابولیک دارد.

تابع تبدیل انرژی

مهمترین عملکرد بسیاری از غشاهای زیستی، تبدیل یک نوع انرژی به شکل دیگر است.

غشاهای تبدیل کننده انرژی شامل غشاهای داخلیمیتوکندری، تیلاکوئیدهای کلروپلاست (شکل 12 را ببینید).

برنج. 12. میتوکندری و کلروپلاست

کتابشناسی - فهرست کتب

1. Kamensky A.A.، Kriksunov E.A.، Pasechnik V.V. زیست شناسی عمومی 10-11 کلاس Bustard، 2005.
2. زیست شناسی. پایه 10. زیست شناسی عمومی. سطح پایه / P.V. ایژفسکی، O.A. کورنیلووا، T.E. Loshchilina و دیگران - ویرایش 2، تجدید نظر شده. - Ventana-Graf, 2010. - 224 pp.
3. بلایف D.K. زیست شناسی پایه 10-11. زیست شناسی عمومی. یک سطح پایه از. - ویرایش یازدهم، کلیشه. - م.: آموزش و پرورش، 2012. - 304 ص.
4. آگافونوا I.B.، Zakharova E.T.، Sivoglazov V.I. زیست شناسی پایه 10-11. زیست شناسی عمومی. یک سطح پایه از. - چاپ ششم، اضافه کنید. - بوستارد، 2010. - 384 ص.

1. Ayzdorov.ru ().
2. Youtube.com().
3. Doctor-v.ru ().
4. Animals-world.ru ().

مشق شب

1. ساختار غشای سلولی چیست؟
2. لیپیدها با توجه به چه خواصی قادر به تشکیل غشا هستند؟
3. پروتئین ها با توجه به چه وظایفی می توانند در انتقال مواد از غشا شرکت کنند؟
4. وظایف غشای پلاسمایی را فهرست کنید.
5. انتقال غیرفعال از طریق یک غشاء چگونه اتفاق می افتد؟
6. انتقال فعال از طریق غشاء چگونه اتفاق می افتد؟
7. وظیفه پمپ سدیم پتاسیم چیست؟
8. فاگوسیتوز، پینوسیتوز چیست؟

غشای سلولی: ساختار و عملکرد آنها

غشاها ساختارهای بسیار چسبناک و در عین حال پلاستیکی هستند که همه سلول های زنده را احاطه کرده اند. وظایف غشای 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 غشایی

در سال 1972، سینگر و نیکلسون مدل موزاییکی سیال ساختار غشایی را پیشنهاد کردند. طبق این مدل، غشاهای فعال محلول دوبعدی پروتئین های انتگرال کروی هستند که در یک ماتریس فسفولیپید مایع حل شده اند. بنابراین، اساس غشاها یک لایه لیپیدی دو مولکولی با آرایش منظم مولکول ها است.

در این حالت، لایه آبدوست توسط سر قطبی فسفولیپیدها (یک باقیمانده فسفات با کولین، اتانول آمین یا سرین متصل به آن) و همچنین قسمت کربوهیدراتی گلیکولیپیدها تشکیل می شود. و لایه آبگریز از رادیکال های هیدروکربنی اسیدهای چرب و اسفنگوزین، فسفولیپیدها و گلیکولیپیدها تشکیل شده است.

خواص غشا:

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 هایی با ماهیت لیپیدی مانند هورمون های استروئیدی نیز به راحتی به لایه دوتایی نفوذ می کنند.

2. نقدینگی. دولایه لیپیدی دارای ساختار کریستالی مایع است، زیرا لایه لیپیدی به طور کلی مایع است، اما دارای مناطق انجماد، مشابه ساختارهای کریستالی است. اگرچه موقعیت مولکول های چربی مرتب شده است، اما آنها توانایی حرکت را حفظ می کنند. دو نوع حرکت فسفولیپید ممکن است: سالتو (در ادبیات علمیبه نام "فلیپ فلاپ") 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 مستلزم مصرف انرژی است و به ندرت اتفاق می افتد. بیشتر اوقات، چرخش در اطراف محور (چرخش) و انتشار جانبی مشاهده می شود - حرکت در لایه موازی با سطح غشاء.

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 پروتئین های غشایی عمل می کنند و یک ریزمحیط ایجاد می کنند که در آن دومی می تواند عمل کند. 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 غشا را چندین بار بخیه می زنند. به عنوان مثال، گیرنده نور شبکیه و گیرنده β2-آدرنرژیک 7 بار از دو لایه عبور می کنند.

انتقال ماده و اطلاعات از طریق غشاها

غشاهای سلولی پارتیشن های محکم بسته نیستند. یکی از وظایف اصلی غشاها تنظیم انتقال مواد و اطلاعات است. حرکت غشایی مولکول های کوچک 1) با انتشار، غیرفعال یا تسهیل شده، و 2) با انتقال فعال انجام می شود. حرکت غشایی مولکول های بزرگ 1) توسط اندوسیتوز و 2) توسط اگزوسیتوز انجام می شود. انتقال سیگنال در سراسر غشاء با استفاده از گیرنده های موضعی در سطح خارجی غشای پلاسما انجام می شود. در این مورد، سیگنال یا دچار تغییر شکل می شود (به عنوان مثال، گلوکاگون cAMP)، یا درونی می شود، همراه با اندوسیتوز (به عنوان مثال، گیرنده LDL - LDL).

انتشار ساده نفوذ مواد به داخل یک سلول در طول یک گرادیان الکتروشیمیایی است. در این حالت نیازی به هزینه انرژی نیست. سرعت انتشار ساده با 1) گرادیان غلظت غشایی ماده و 2) حلالیت آن در لایه آبگریز غشاء تعیین می شود.

با انتشار تسهیل شده، مواد در طول یک گرادیان غلظت، بدون مصرف انرژی، اما با کمک پروتئین های حامل غشایی خاص، در سراسر غشاء منتقل می شوند. بنابراین، انتشار تسهیل شده در تعدادی از پارامترها با انتشار غیرفعال متفاوت است: 1) انتشار تسهیل شده با گزینش پذیری بالا مشخص می شود، زیرا پروتئین حامل دارای یک مرکز فعال مکمل ماده در حال انتقال است. 2) سرعت انتشار تسهیل شده می تواند به یک فلات برسد، زیرا تعداد مولکول های حامل محدود است.

برخی از پروتئین های انتقال دهنده به سادگی ماده ای را از یک طرف غشاء به سمت دیگر منتقل می کنند. به این انتقال ساده، یونیپورت غیرفعال می گویند. نمونه ای از یک پورت GLUT است - ناقل گلوکز که گلوکز را از غشای سلولی منتقل می کند. پروتئین های دیگر به عنوان سیستم های انتقال همزمان عمل می کنند که در آن حمل و نقل یک ماده به انتقال همزمان یا متوالی ماده دیگر بستگی دارد، یا در یک جهت، به نام سمپورت غیرفعال، یا در جهت مخالف، به نام ضد پورت غیرفعال. ترانسلوکازهای غشای میتوکندری داخلی، به ویژه ترانسلوکاز ADP/ATP، با مکانیسم آنتی پورت غیرفعال عمل می کنند.

در طول حمل و نقل فعال، انتقال یک ماده در برابر گرادیان غلظت اتفاق می افتد و بنابراین با هزینه های انرژی مرتبط است. اگر انتقال لیگاندها از طریق غشاء با مصرف انرژی ATP همراه باشد، به چنین انتقالی انتقال فعال اولیه می گویند. یک مثال Na + K + -ATPase و Ca 2 + -ATPase است که در غشای پلاسمایی سلولهای انسانی و H + ,K + -ATPase مخاط معده قرار دارند.

حمل و نقل فعال ثانویه انتقال برخی از مواد در برابر گرادیان غلظت به انتقال همزمان یا متوالی Na + (یون‌های سدیم) در طول گرادیان غلظت بستگی دارد. علاوه بر این، اگر لیگاند در همان جهت Na + منتقل شود، این فرآیند سمپورت فعال نامیده می شود. با توجه به مکانیسم سمپت فعال، گلوکز از مجرای روده، جایی که غلظت آن پایین است، جذب می شود. اگر لیگاند در جهت مخالف یون های سدیم منتقل شود، این فرآیند آنتی پورت فعال نامیده می شود. یک مثال مبدل Na + ,Ca 2 + غشای پلاسمایی است.

غشای سلولی -ساختار مولکولی که از لیپیدها و پروتئین ها تشکیل شده است. خواص و عملکردهای اصلی آن:

• جداسازی محتویات هر سلول از محیط خارجی، تضمین یکپارچگی آن؛
• کنترل و ایجاد تبادل بین محیط و سلول.
• غشاهای درون سلولی سلول را به بخش های ویژه تقسیم می کنند: اندامک ها یا بخش ها.

کلمه "membrane" در لاتین به معنای "فیلم" است. اگر در مورد غشای سلولی صحبت کنیم، آنگاه ترکیبی از دو فیلم است که خواص متفاوتی دارند.

غشای بیولوژیکی شامل سه نوع پروتئین:

1. محیطی - واقع در سطح فیلم؛
2. انتگرال - به طور کامل به غشاء نفوذ می کند.
3. نیمه انتگرال - یک انتها به لایه bilipid نفوذ می کند.

غشای سلولی چه وظایفی را انجام می دهد؟

1. دیواره سلولی یک غشای سلولی بادوام است که در خارج از غشای سیتوپلاسمی قرار دارد. عملکردهای حفاظتی، حمل و نقل و ساختاری را انجام می دهد. در بسیاری از گیاهان، باکتری ها، قارچ ها و باستانی ها وجود دارد.

2. یک عملکرد مانع، یعنی متابولیسم انتخابی، تنظیم شده، فعال و غیر فعال با محیط خارجی را فراهم می کند.

3. قادر به انتقال و ذخیره اطلاعات و همچنین در فرآیند تولید مثل شرکت می کند.

4. یک عملکرد انتقال را انجام می دهد که می تواند مواد را از طریق غشاء به داخل و خارج سلول منتقل کند.

5. غشای سلولی رسانایی یک طرفه دارد. به لطف این، مولکول های آب می توانند بدون تاخیر از غشای سلول عبور کنند و مولکول های سایر مواد به طور انتخابی نفوذ می کنند.

6. با کمک غشای سلولی، آب، اکسیژن و مواد مغذی، و از طریق آن محصولات متابولیسم سلولی حذف می شود.

7. متابولیسم سلولی را از طریق غشاها انجام می دهد و می تواند آنها را با استفاده از 3 نوع واکنش اصلی انجام دهد: پینوسیتوز، فاگوسیتوز، اگزوسیتوز.

8. غشاء اختصاصی بودن تماس های بین سلولی را تضمین می کند.

9. غشاء حاوی گیرنده های متعددی است که قادر به درک سیگنال های شیمیایی - واسطه ها، هورمون ها و بسیاری دیگر از مواد فعال بیولوژیکی هستند. بنابراین این قدرت را دارد که فعالیت متابولیک سلول را تغییر دهد.

10. خواص و عملکردهای اساسی غشای سلولی:

• ماتریس
• مانع
• حمل و نقل
• انرژی
• مکانیکی
• آنزیمی
• گیرنده
• محافظ
• علامت گذاری
• پتانسیل زیستی

غشای پلاسمایی در سلول چه عملکردی دارد؟

1. محتویات سلول را محدود می کند.
2. ورود مواد به سلول را انجام می دهد.
3. حذف تعدادی از مواد از سلول را فراهم می کند.

ساختار غشای سلولی

غشاهای سلولی شامل لیپیدهای 3 کلاس:

• گلیکولیپیدها؛
• فسفولیپیدها؛
• کلسترول

اساساً غشای سلولی از پروتئین ها و لیپیدها تشکیل شده است و ضخامت آن بیش از 11 نانومتر نیست. از 40 تا 90 درصد تمام لیپیدها فسفولیپید هستند. همچنین توجه به گلیکولیپیدها که یکی از اجزای اصلی غشا هستند نیز حائز اهمیت است.

ساختار غشای سلولی سه لایه است. در مرکز یک لایه بیلیپیدی مایع همگن وجود دارد و پروتئین ها از هر دو طرف آن را می پوشانند (مانند موزاییک)، تا حدی به ضخامت نفوذ می کنند. پروتئین ها همچنین برای غشاء لازم هستند تا مواد خاصی را به داخل و خارج سلول ها که نمی توانند به لایه چربی نفوذ کنند، وارد کنند. به عنوان مثال، یون های سدیم و پتاسیم.

• جالب است -

ساختار سلول - ویدئو