چه موادی غشای سلولی را تشکیل می دهند. غشاهای سلولی، ساختار آنها. وظایف غشای سلولی ترکیب غشای سلولی

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. آنها می توانند ماده و انرژی را با آنها مبادله کنند محیط، و همچنین رشد و تکثیر، بنابراین ساختار داخلیسلول ها بسیار پیچیده هستند و در درجه اول به عملکردی که سلول در آن انجام می دهد بستگی دارد ارگانیسم چند سلولی.

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 یک دولایه فسفولیپیدی، باقی مانده های اسید چرب آبگریز به سمت داخل هستند و سرهای آبدوست که شامل باقی مانده است. اسید فسفریک، - به سمت بیرون (نگاه کنید به شکل 4).

برنج. 4. دولایه فسفولیپیدی

دولایه فسفولیپیدی به صورت نمایش داده می شود ساختار پویا، لیپیدها می توانند حرکت کنند و موقعیت خود را تغییر دهند.

یک لایه دوگانه از لیپیدها عملکرد سد غشایی را فراهم می کند و از انتشار محتویات سلولی جلوگیری می کند و از ورود به سلول جلوگیری می کند. مواد سمی.

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 این رابطه، دانشمند پیشنهاد کرد که غشاء حاوی تعداد زیادی ازلیپیدها و موادی که در آن حل می شوند از آن عبور می کنند و به طرف دیگر غشاء می رسند.

در سال 1925 گورتر و گرندل ( زیست شناسان آمریکایی) لیپیدهای جدا شده از غشای سلولیسلول های قرمز خون 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 دنیل ( زیست شناسان انگلیسی) در سال 1935 پیشنهاد کرد 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" تحت تأثیر قرار گرفته است تغییرات مختلف، و در سال 1972 نامزد شد مدل غشای موزاییکی سیال(نگاه کنید به شکل 7)، که اکنون به طور کلی پذیرفته شده است.

برنج. 7. مدل غشایی مایع-موزاییک

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 تا حدی زیر آب ( 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. یعنی آنها به طور خاص ترکیباتی مانند هورمون ها، انتقال دهنده های عصبی، سموم را در قسمت بیرونی غشاء متصل می کنند که به عنوان سیگنالی برای تغییرات عمل می کند. فرآیندهای مختلفداخل سلول یا خود غشا.

2. حمل و نقل. این پروتئین ها مواد خاصی را در سراسر غشاء حمل 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 توسط طرف مقابلغشاها 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 غذانمی توانند از غشاء عبور کنند، آنها 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(راه حل، محلول کلوئیدی، تعلیق).

اگزوسیتوز(شکل 11 را ببینید) یک فرآیند معکوس به 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 و 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.

از جمله نمونه ها حمل و نقل فعالبهترین 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 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 ایجاد می کند شرایط خاصبرای عملکرد آنها، 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 غشای داخلی میتوکندری و تیلاکوئیدهای کلروپلاست هستند (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. یک سطح پایه از/ 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 پلاسما را فهرست کنید.
5. انتقال غیرفعال از طریق 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؟

اکثریت قریب به اتفاق موجوداتی که روی زمین زندگی می کنند از سلول هایی تشکیل شده اند که تا حد زیادی شبیه به هم هستند ترکیب شیمیایی، ساختار و فعالیت زندگی. متابولیسم و ​​تبدیل انرژی در هر سلول اتفاق می افتد. تقسیم سلولی زیربنای فرآیندهای رشد و تولید مثل موجودات است. بنابراین، سلول واحدی از ساختار، رشد و تولید مثل موجودات است.

یک سلول فقط می تواند به عنوان یک سیستم یکپارچه وجود داشته باشد که به قطعات تقسیم نمی شود. یکپارچگی سلول توسط غشاهای بیولوژیکی تضمین می شود. یک سلول عنصری از یک سیستم بیشتر است رتبه بالا- بدن اجزای سلولی و اندامک های متشکل از مولکول های پیچیده، نماینده سیستم های کاملرتبه پایین تر

سلول - سیستم باز، با محیط زیست، متابولیسم و ​​انرژی مرتبط است. این سیستم عملکردی، که در آن هر مولکول وظایف خاصی را انجام می دهد. سلول دارای ثبات، توانایی خود تنظیمی و خود تولید مثل است.

سلول یک سیستم خودگردان است. سیستم ژنتیکی کنترل سلول توسط ماکرومولکول های پیچیده نشان داده می شود - اسیدهای نوکلئیک(DNA و RNA).

در 1838-1839 M. Schleiden و T. Schwann زیست شناسان آلمانی دانش را در مورد سلول خلاصه کردند و موقعیت اصلی را فرموله کردند. نظریه سلولیکه ماهیت آن این است که همه موجودات اعم از گیاهی و جانوری از سلول تشکیل شده اند.

در سال 1859، R. Virchow فرآیند تقسیم سلولی را شرح داد و یکی از آنها را فرموله کرد مهمترین مقرراتنظریه سلولی: "هر سلولی از سلول دیگری می آید." سلول های جدید در نتیجه تقسیم سلول مادر و نه از مواد غیر سلولی، همانطور که قبلا تصور می شد، تشکیل می شوند.

کشف تخم‌های پستانداران توسط دانشمند روسی K. Baer در سال 1826 به این نتیجه رسید که سلول زیربنای رشد موجودات چند سلولی است.

نظریه سلولی مدرن شامل مفاد زیر است:

1) سلول - واحد ساختار و رشد همه موجودات.

2) سلول های موجودات پادشاهی های مختلفطبیعت زنده از نظر ساختار، ترکیب شیمیایی، متابولیسم و ​​مظاهر اساسی فعالیت زندگی مشابه هستند.

3) سلول های جدید در نتیجه تقسیم سلول مادر تشکیل می شوند.

4) در یک ارگانیسم چند سلولی، سلول ها بافت ها را تشکیل می دهند.

5) اندام ها از بافت تشکیل شده اند.

با مقدمه زیست شناسی مدرن زیستی، فیزیکی و روش های شیمیاییتحقیقات امکان مطالعه ساختار و عملکرد اجزای مختلف سلول را فراهم کرده است. یکی از روش های مطالعه سلول ها می باشد میکروسکوپ. یک میکروسکوپ نوری مدرن اجسام را 3000 برابر بزرگ‌نمایی می‌کند و به شما امکان می‌دهد بزرگترین اندامک‌های سلولی را ببینید، حرکت سیتوپلاسم و تقسیم سلولی را مشاهده کنید.

در دهه 40 اختراع شد. قرن XX یک میکروسکوپ الکترونی ده ها و صدها هزار برابر بزرگنمایی می دهد. یک میکروسکوپ الکترونی از جریانی از الکترون ها به جای نور و به جای عدسی ها استفاده می کند. میدان های الکترومغناطیسی. بنابراین، یک میکروسکوپ الکترونی تصاویر واضحی را با بزرگنمایی بسیار بالاتر تولید می کند. با استفاده از چنین میکروسکوپی، می توان ساختار اندامک های سلولی را مطالعه کرد.

ساختار و ترکیب اندامک های سلولی با استفاده از روش مورد مطالعه قرار می گیرد سانتریفیوژ. بافت های خرد شده با غشای سلولی تخریب شده در لوله های آزمایش قرار داده شده و در یک سانتریفیوژ چرخانده می شوند. سرعت بالا. این روش بر این واقعیت استوار است که ارگانوئیدهای سلولی مختلف جرم و چگالی متفاوتی دارند. اندامک های متراکم تر در شرایط آزمایشگاهی رسوب می کنند که سرعت های پایینسانتریفیوژ، کم تراکم - در بالا. این لایه ها به طور جداگانه مورد مطالعه قرار می گیرند.

به طور گسترده استفاده می شود روش کشت سلول و بافت، که شامل این واقعیت است که از یک یا چند سلول روی یک محیط غذایی خاص می توان گروهی از همان نوع سلول های حیوانی یا گیاهی را به دست آورد و حتی یک گیاه کامل را رشد داد. با استفاده از این روش می توانید به این سوال پاسخ دهید که چگونه بافت ها و اندام های مختلف بدن از یک سلول تشکیل می شوند.

اصول اولیه تئوری سلولی اولین بار توسط M. Schleiden و T. Schwann تدوین شد. سلول واحدی از ساختار، فعالیت حیاتی، تولید مثل و رشد همه موجودات زنده است. برای مطالعه سلول ها از روش های میکروسکوپ، سانتریفیوژ، کشت سلول و بافت و ... استفاده می شود.

سلول های قارچ ها، گیاهان و جانوران نه تنها از نظر ترکیب شیمیایی، بلکه در ساختار نیز اشتراکات زیادی دارند. هنگام بررسی یک سلول در زیر میکروسکوپ، ساختارهای مختلفی در آن قابل مشاهده است - ارگانوئیدها. هر اندامک وظایف خاصی را انجام می دهد. سه بخش اصلی در یک سلول وجود دارد: غشای پلاسمایی، هسته و سیتوپلاسم (شکل 1).

غشای پلاسماییسلول و محتویات آن را از محیط جدا می کند. در شکل 2 می بینید: غشاء توسط دو لایه لیپید تشکیل شده است، و مولکول های پروتئینبه ضخامت غشا نفوذ کند.

عملکرد اصلی غشای پلاسمایی حمل و نقل. جریان مواد مغذی به داخل سلول و حذف محصولات متابولیک از آن را تضمین می کند.

خاصیت مهم غشاء این است تراوایی انتخابی، یا نیمه نفوذپذیری، به سلول اجازه می دهد تا با محیط تعامل داشته باشد: فقط مواد خاص. مولکول های کوچک آب و برخی مواد دیگر از طریق انتشار، تا حدی از طریق منافذ غشاء به سلول نفوذ می کنند.

قندها، اسیدهای آلی و نمک ها در سیتوپلاسم، شیره سلولی واکوئل های یک سلول گیاهی حل می شوند. علاوه بر این، غلظت آنها در سلول بسیار بیشتر از محیط است. هر چه غلظت این مواد در سلول بیشتر باشد، آب بیشتری جذب می کند. مشخص است که آب به طور مداوم توسط سلول مصرف می شود، به همین دلیل غلظت شیره سلولی افزایش می یابد و آب دوباره وارد سلول می شود.

ورود مولکول های بزرگتر (گلوکز، اسیدهای آمینه) به سلول توسط پروتئین های انتقال غشایی تضمین می شود که با ترکیب با مولکول های مواد منتقل شده، آنها را در سراسر غشاء منتقل می کند. این فرآیند شامل آنزیم هایی است که ATP را تجزیه می کنند.

شکل 1. نمودار کلی ساختار یک سلول یوکاریوتی.
(برای بزرگنمایی تصویر روی عکس کلیک کنید)

شکل 2. ساختار غشای پلاسمایی.
1 - پروتئین های سوراخ کننده، 2 - پروتئین های غوطه ور، 3 - پروتئین های خارجی

شکل 3. نمودار پینوسیتوز و فاگوسیتوز.

حتی مولکول های بزرگتر پروتئین ها و پلی ساکاریدها توسط فاگوسیتوز (از یونانی) وارد سلول می شوند. فاگوس- بلعیدن و کیتوها- رگ، سلول) و قطرات مایع - توسط پینوسیتوز (از یونانی. پینوت- من می نوشم و کیتوها) (شکل 3).

سلول های حیوانی، بر خلاف سلول های گیاهی، توسط یک "پوشش" نرم و انعطاف پذیر احاطه شده اند که عمدتاً توسط مولکول های پلی ساکارید تشکیل شده است، که با پیوستن برخی پروتئین ها و لیپیدهای غشایی، سلول را از بیرون احاطه می کند. ترکیب پلی ساکاریدها مختص بافت های مختلف است، به همین دلیل سلول ها یکدیگر را "شناخته" می کنند و با یکدیگر متصل می شوند.

سلول های گیاهی چنین "پوشش" ندارند. آنها یک غشای پلاسمایی منفذی در بالای خود دارند. غشای سلولیکه عمدتاً از سلولز تشکیل شده است. از طریق منافذ، رشته‌های سیتوپلاسم از سلولی به سلول دیگر کشیده می‌شوند و سلول‌ها را به یکدیگر متصل می‌کنند. به این ترتیب ارتباط بین سلول ها حاصل می شود و یکپارچگی بدن به دست می آید.

غشای سلولی در گیاهان نقش یک اسکلت قوی را ایفا می کند و از سلول در برابر آسیب محافظت می کند.

اکثر باکتری ها و همه قارچ ها دارای غشای سلولی هستند، فقط ترکیب شیمیایی آن متفاوت است. در قارچ ها از ماده ای شبیه کیتین تشکیل شده است.

سلول های قارچ ها، گیاهان و جانوران ساختار مشابهی دارند. یک سلول دارای سه بخش اصلی است: هسته، سیتوپلاسم و غشای پلاسمایی. غشای پلاسما از لیپیدها و پروتئین ها تشکیل شده است. ورود مواد به سلول و آزاد شدن آنها از سلول را تضمین می کند. در سلول های گیاهان، قارچ ها و اکثر باکتری ها یک غشای سلولی در بالای غشای پلاسمایی وجود دارد. او اجرا می کند عملکرد حفاظتیو نقش اسکلت را بازی می کند. در گیاهان دیواره سلولی از سلولز و در قارچ ها از ماده ای شبیه کیتین تشکیل شده است. سلول های حیوانی با پلی ساکاریدهایی پوشیده شده اند که تماس بین سلول های همان بافت را فراهم می کنند.

آیا می دانید که قسمت اصلی سلول است سیتوپلاسم. از آب، اسیدهای آمینه، پروتئین ها، کربوهیدرات ها، ATP، یون ها تشکیل شده است مواد آلی. سیتوپلاسم حاوی هسته و اندامک های سلولی است. در آن، مواد از بخشی از سلول به قسمت دیگر حرکت می کنند. سیتوپلاسم برهمکنش همه اندامک ها را تضمین می کند. واکنش های شیمیایی در اینجا انجام می شود.

کل سیتوپلاسم با میکروتوبول های پروتئینی نازکی که تشکیل می شوند نفوذ کرده است اسکلت سلولی، به لطف آن شکل ثابتی را حفظ می کند. اسکلت سلولی انعطاف پذیر است، زیرا میکروتوبول ها می توانند موقعیت خود را تغییر دهند، از یک سر حرکت کنند و از انتهای دیگر کوتاه شوند. وارد سلول می شوند مواد مختلف. در قفس چه اتفاقی برای آنها می افتد؟

در لیزوزوم ها - وزیکول های غشایی گرد کوچک (نگاه کنید به شکل 1) مولکول های مواد آلی پیچیده با کمک آنزیم های هیدرولیتیک به تعداد بیشتری شکسته می شوند. مولکول های ساده. به عنوان مثال، پروتئین ها به اسیدهای آمینه، پلی ساکاریدها به مونوساکاریدها، چربی ها به گلیسیرین و اسیدهای چرب تجزیه می شوند. برای این عملکرد، لیزوزوم ها اغلب "ایستگاه های گوارشی" سلول نامیده می شوند.

اگر غشای لیزوزوم ها از بین برود، آنزیم های موجود در آنها می توانند خود سلول را هضم کنند. بنابراین، لیزوزوم ها گاهی اوقات "سلاح های کشتن سلول" نامیده می شوند.

اکسیداسیون آنزیمی مولکول های کوچک اسیدهای آمینه، مونوساکاریدها، اسیدهای چرب و الکل های تشکیل شده در لیزوزوم به دی اکسید کربن و آب در سیتوپلاسم شروع می شود و به اندامک های دیگر ختم می شود. میتوکندری. میتوکندری ها اندامک های میله ای شکل، نخ مانند یا کروی هستند که با دو غشاء از سیتوپلاسم جدا شده اند (شکل 4). غشای بیرونی صاف است و غشای داخلی چین ها را تشکیل می دهد - cristas، که سطح آن را افزایش می دهد. غشای داخلی حاوی آنزیم هایی است که در اکسیداسیون مواد آلی به دی اکسید کربن و آب شرکت می کنند. این انرژی را آزاد می کند که توسط سلول در مولکول های ATP ذخیره می شود. بنابراین، میتوکندری ها "ایستگاه های برق" سلول نامیده می شوند.

در سلول، مواد آلی نه تنها اکسید می شوند، بلکه سنتز می شوند. سنتز لیپیدها و کربوهیدرات ها بر روی شبکه آندوپلاسمی - EPS (شکل 5) و پروتئین ها - روی ریبوزوم ها انجام می شود. EPS چیست؟ این سیستمی از لوله ها و مخازن است که دیواره های آن توسط یک غشاء تشکیل شده است. آنها در کل سیتوپلاسم نفوذ می کنند. مواد از طریق کانال های ER به قسمت های مختلف سلول حرکت می کنند.

EPS صاف و خشن وجود دارد. در سطح ER صاف، کربوهیدرات ها و لیپیدها با مشارکت آنزیم ها سنتز می شوند. زبری ER توسط بدنه های گرد کوچکی که روی آن قرار دارند نشان داده می شود - ریبوزوم ها(شکل 1 را ببینید)، که در سنتز پروتئین نقش دارند.

سنتز مواد آلی نیز در پلاستیدها، که فقط در سلول های گیاهی یافت می شوند.

برنج. 4. طرح ساختار میتوکندری.
1.- غشای خارجی; 2.- غشاء داخلی; 3.- چین های غشای داخلی - cristae.

برنج. 5. طرح ساختار EPS خشن.

برنج. 6. نمودار ساختار یک کلروپلاست.
1.- غشای خارجی; 2.- غشاء داخلی; 3- محتویات داخلی کلروپلاست. 4. چین های غشای داخلی، جمع آوری شده در "پشته" و تشکیل گرانا.

در پلاستیدهای بی رنگ - لکوپلاست ها(از یونانی لوکوس- سفید و پلاستوس- ایجاد شده) نشاسته انباشته می شود. غده های سیب زمینی از نظر لوکوپلاست بسیار غنی هستند. رنگ های زرد، نارنجی و قرمز به میوه ها و گل ها داده می شود. کروموپلاست ها(از یونانی کروم- رنگ و پلاستوس). آنها رنگدانه های دخیل در فتوسنتز را سنتز می کنند - کاروتنوئیدها. در زندگی گیاهی از اهمیت ویژه ای برخوردار است کلروپلاست ها(از یونانی کلروس- مایل به سبز و پلاستوس) - پلاستیدهای سبز. در شکل 6 می بینید که کلروپلاست ها با دو غشا پوشیده شده اند: بیرونی و داخلی. غشای داخلی چین ها را تشکیل می دهد. بین چین ها حباب هایی وجود دارد که در پشته ها چیده شده اند - دانه ها. گراناها حاوی مولکول های کلروفیل هستند که در فتوسنتز نقش دارند. هر کلروپلاست حدود 50 دانه دارد که به صورت شطرنجی چیده شده اند. این آرایش حداکثر روشنایی هر چهره را تضمین می کند.

در سیتوپلاسم، پروتئین ها، لیپیدها و کربوهیدرات ها می توانند به شکل دانه ها، کریستال ها و قطرات تجمع کنند. اینها شمول- یدکی مواد مغذی، که در صورت نیاز توسط سلول مصرف می شوند.

در سلول های گیاهی، برخی از مواد مغذی ذخیره، و همچنین محصولات تجزیه، در شیره سلولی واکوئل ها جمع می شوند (شکل 1 را ببینید). آنها می توانند تا 90 درصد از حجم یک سلول گیاهی را تشکیل دهند. سلول های حیوانی واکوئل های موقتی دارند که بیش از 5 درصد حجم آنها را اشغال نمی کند.

برنج. 7. طرح ساختار مجموعه گلژی.

در شکل 7 سیستمی از حفره ها را می بینید که توسط یک غشاء احاطه شده اند. این مجموعه گلژیکه در قفس اجرا می کند توابع مختلف: در تجمع و انتقال مواد، حذف آنها از سلول، تشکیل لیزوزوم ها، غشای سلولی شرکت می کند. به عنوان مثال، مولکول های سلولز وارد حفره مجتمع گلژی می شوند که با استفاده از وزیکول ها به سطح سلول حرکت می کنند و در غشای سلولی قرار می گیرند.

اکثر سلول ها با تقسیم تکثیر می شوند. در این فرآیند شرکت می کند مرکز سلولی . این شامل دو سانتریول است که توسط سیتوپلاسم متراکم احاطه شده اند (شکل 1 را ببینید). در ابتدای تقسیم، سانتریول ها به سمت قطب های سلول حرکت می کنند. رشته های پروتئینی از آنها خارج می شود که به کروموزوم ها متصل می شود و توزیع یکنواخت آنها را بین دو سلول دختر تضمین می کند.

همه اندامک های سلولی به طور نزدیک به هم مرتبط هستند. به عنوان مثال، مولکول های پروتئین در ریبوزوم ها سنتز می شوند و از طریق کانال های ER به بخش های مختلفسلول ها و در لیزوزوم ها پروتئین ها از بین می روند. مولکول های تازه سنتز شده برای ساختن ساختارهای سلولی یا تجمع در سیتوپلاسم و واکوئل ها به عنوان مواد مغذی ذخیره استفاده می شوند.

سلول با سیتوپلاسم پر شده است. سیتوپلاسم حاوی هسته و اندامک های مختلف است: لیزوزوم ها، میتوکندری ها، پلاستیدها، واکوئل ها، ER، مرکز سلولی، مجتمع گلژی. آنها در ساختار و عملکرد خود متفاوت هستند. تمام اندامک های سیتوپلاسم با یکدیگر تعامل دارند و عملکرد طبیعی سلول را تضمین می کنند.

جدول 1. ساختار سلول

اندام ها	ساختار و خواص	کارکرد
پوسته	از سلولز تشکیل شده است. سلول های گیاهی را احاطه می کند. دارای منافذ است	به سلول قدرت و پشتیبانی می کند یک فرم خاص، محافظت می کند. اسکلت گیاهان است
غشای سلول خارجی	غشای دوتایی ساختار سلول. این شامل یک لایه دولیپیدی و پروتئین های متقابل موزاییکی است که کربوهیدرات ها در خارج قرار دارند. نیمه تراوا	محتویات زنده سلول های همه موجودات را محدود می کند. نفوذ پذیری انتخابی را فراهم می کند، محافظت می کند، تعادل آب و نمک را تنظیم می کند، تبادل با محیط خارجی.
شبکه آندوپلاسمی (ER)	ساختار تک غشایی سیستم لوله ها، لوله ها، مخازن. در کل سیتوپلاسم سلول نفوذ می کند. ER صاف و ER دانه ای با ریبوزوم	سلول را به بخش های جداگانه ای تقسیم می کند که در آن فرآیندهای شیمیایی رخ می دهد. ارتباط و انتقال مواد را در سلول فراهم می کند. سنتز پروتئین در ER گرانول رخ می دهد. در صاف - سنتز چربی
دستگاه گلژی	ساختار تک غشایی سیستمی از حباب ها، مخازن، که در آن محصولات سنتز و تجزیه قرار دارند	بسته بندی و حذف مواد از سلول را فراهم می کند، لیزوزوم های اولیه را تشکیل می دهد
لیزوزوم ها	ساختارهای سلولی کروی تک غشایی. حاوی آنزیم های هیدرولیتیک است	تجزیه مواد با مولکولی بالا و هضم درون سلولی را فراهم می کند
ریبوزوم ها	ساختارهای قارچی شکل غیر غشایی. از زیر واحدهای کوچک و بزرگ تشکیل شده است	موجود در هسته، سیتوپلاسم و ER گرانول. در بیوسنتز پروتئین شرکت می کند.
میتوکندری	اندامک های دو غشایی به شکل مستطیل. غشای بیرونی صاف است، غشای داخلی کریستا را تشکیل می دهد. پر از ماتریس DNA میتوکندری، RNA و ریبوزوم وجود دارد. ساختار نیمه خودمختار	آنها ایستگاه های انرژی سلول ها هستند. آنها فرآیند تنفسی - اکسیداسیون اکسیژن مواد آلی را فراهم می کنند. سنتز ATP در حال انجام است
پلاستید کلروپلاست	ویژگی های سلول های گیاهی اندامک های دو غشایی نیمه مستقل به شکل مستطیل. داخل آنها با استروما پر شده است که در آن دانه ها قرار دارند. گراناها از ساختارهای غشایی - تیلاکوئیدها تشکیل می شوند. DNA، RNA، ریبوزوم وجود دارد	فتوسنتز اتفاق می افتد. واکنش های فاز روشن روی غشاهای تیلاکوئید و واکنش های فاز تاریک در استروما رخ می دهد. سنتز کربوهیدرات
کروموپلاست ها	اندامک های کروی دو غشایی. حاوی رنگدانه های قرمز، نارنجی، زرد. از کلروپلاست تشکیل شده است	به گل ها و میوه ها رنگ بدهید. آنها در پاییز از کلروپلاست تشکیل می شوند و به برگ ها رنگ زرد می دهند.
لکوپلاست ها	پلاستیدهای دوغشایی بدون رنگ کروی. در نور آنها می توانند به کلروپلاست تبدیل شوند	مواد مغذی را به شکل دانه های نشاسته ذخیره کنید
مرکز سلولی	ساختارهای غیر غشایی از دو سانتریول و یک مرکز کره تشکیل شده است	دوک تقسیم سلولی را تشکیل می دهد و در تقسیم سلولی شرکت می کند. سلول ها پس از تقسیم دو برابر می شوند
واکوئل	ویژگی های یک سلول گیاهی. حفره غشایی پر از شیره سلولی	تنظیم می کند فشار اسمزیسلول ها. مواد مغذی و مواد زائد سلول را جمع می کند
هسته	جزء اصلیسلول ها. توسط یک غشای هسته ای متخلخل دو لایه احاطه شده است. پر از کاریوپلاسم. حاوی DNA به شکل کروموزوم (کروماتین)	تمام فرآیندهای سلول را تنظیم می کند. انتقال را فراهم می کند اطلاعات ارثی. تعداد کروموزوم ها برای هر گونه ثابت است. همانندسازی DNA و سنتز RNA را فراهم می کند
هسته	تشکیل تاریک در هسته که از کاریوپلاسم جدا نشده است	محل تشکیل ریبوزوم
اندامک های حرکتی سیلیا. تاژک	برآمدگی سیتوپلاسم که توسط یک غشاء احاطه شده است	ارائه حرکت سلولی، حذف ذرات گرد و غبار (اپیتلیوم سیلیات)

مهم ترین نقش در فعالیت حیاتی و تقسیم سلول های قارچ ها، گیاهان و جانوران متعلق به هسته و کروموزوم های واقع در آن است. اکثر سلول های این موجودات دارای یک هسته هستند، اما سلول های چند هسته ای مانند سلول های ماهیچه ای نیز وجود دارند. هسته در سیتوپلاسم قرار دارد و دارای یک یا گرد است بیضی شکل. با پوسته ای متشکل از دو غشا پوشیده شده است. پاکت هسته ایدارای منافذی است که از طریق آنها تبادل مواد بین هسته و سیتوپلاسم انجام می شود. هسته با شیره هسته ای پر شده است که هسته ها و کروموزوم ها در آن قرار دارند.

هسته- اینها "کارگاه های تولید" ریبوزوم ها هستند که از RNA ریبوزومی تولید شده در هسته و پروتئین های سنتز شده در سیتوپلاسم تشکیل می شوند.

عملکرد اصلی هسته - ذخیره سازی و انتقال اطلاعات ارثی - مرتبط است کروموزوم ها. هر نوع ارگانیسم مجموعه ای از کروموزوم های خاص خود را دارد: تعداد، شکل و اندازه معین.

تمام سلول های بدن به جز سلول های جنسی نامیده می شوند جسمی(از یونانی سوما- بدن). سلول های یک موجود زنده از همان گونه حاوی مجموعه ای از کروموزوم ها هستند. به عنوان مثال، در انسان، هر سلول بدن حاوی 46 کروموزوم است، در مگس میوه مگس سرکه - 8 کروموزوم.

سلول های سوماتیک، به عنوان یک قاعده، دارای مجموعه ای دوگانه از کروموزوم ها هستند. نامیده می شود دیپلوئیدو با 2 نشان داده می شود n. بنابراین، یک فرد دارای 23 جفت کروموزوم است، یعنی 2 n= 46. سلول های جنسی دارای نیمی از کروموزوم ها هستند. مجرد است یا هاپلوئید، کیت فرد 1 دارد n = 23.

همه کروموزوم ها در سلول های سوماتیکبرخلاف کروموزوم ها در سلول های زایا، جفت هستند. کروموزوم هایی که یک جفت را تشکیل می دهند با یکدیگر یکسان هستند. کروموزوم های جفتی نامیده می شوند همولوگ. کروموزوم هایی که متعلق به زوج های مختلفو از نظر شکل و اندازه متفاوت است، نامیده می شود غیر همولوگ(شکل 8).

در برخی از گونه ها تعداد کروموزوم ها ممکن است یکسان باشد. به عنوان مثال، شبدر قرمز و نخود دارای 2 هستند n= 14. با این حال، کروموزوم های آنها در شکل، اندازه و ترکیب نوکلئوتیدی مولکول های DNA متفاوت است.

برنج. 8. مجموعه ای از کروموزوم ها در سلول های مگس سرکه.

برنج. 9. ساختار کروموزوم.

برای درک نقش کروموزوم ها در انتقال اطلاعات ارثی، لازم است با ساختار و ترکیب شیمیایی آنها آشنا شویم.

کروموزوم های یک سلول غیرقابل تقسیم شبیه رشته های بلند و نازکی هستند. قبل از تقسیم سلولی، هر کروموزوم از دو رشته یکسان تشکیل شده است - کروماتید، که بین کمرهای کمر متصل می شوند - (شکل 9).

کروموزوم ها از DNA و پروتئین تشکیل شده اند. از آنجایی که ترکیب نوکلئوتیدی DNA در بین آنها متفاوت است انواع متفاوت، ترکیب کروموزوم برای هر گونه منحصر به فرد است.

هر سلول، به جز سلول های باکتریایی، دارای هسته ای است که هسته و کروموزوم ها در آن قرار دارند. هر گونه مشخص می شود مجموعه خاصکروموزوم ها: تعداد، شکل و اندازه. در سلول های سوماتیک اکثر موجودات، مجموعه کروموزوم ها دیپلوئید و در سلول های جنسی هاپلوئید است. کروموزوم های جفت شده همولوگ نامیده می شوند. کروموزوم ها از DNA و پروتئین تشکیل شده اند. مولکول های DNA ذخیره و انتقال اطلاعات ارثی را از سلولی به سلول دیگر و از ارگانیسمی به ارگانیسم دیگر تضمین می کنند.

پس از بررسی این موضوعات، باید بتوانید:

1. توضیح دهید که در چه مواردی باید از میکروسکوپ نوری (ساختار) یا میکروسکوپ الکترونی عبوری استفاده کرد.
2. ساختار غشای سلولی را توضیح دهید و رابطه بین ساختار غشاء و توانایی آن در تبادل مواد بین سلول و محیط آن را توضیح دهید.
3. فرآیندها را تعریف کنید: انتشار، انتشار تسهیل شده، انتقال فعال، اندوسیتوز، اگزوسیتوز و اسمز. تفاوت بین این فرآیندها را مشخص کنید.
4. وظایف ساختارها را نام ببرید و مشخص کنید که در کدام سلول (گیاهی، حیوانی یا پروکاریوتی) قرار دارند: هسته، غشای هسته اینوکلئوپلاسم، کروموزوم، غشای پلاسمایی، ریبوزوم، میتوکندری، دیواره سلولی، کلروپلاست، واکوئل، لیزوزوم، شبکه آندوپلاسمیصاف (دانه ای) و زبر (دانه ای)، مرکز سلول، دستگاه گلژی، مژک، تاژک، مزوزوم، پیلی یا فیمبریا.
5. حداقل سه علامت را نام ببرید که با آنها می توانید تشخیص دهید سلول گیاهاز یک حیوان
6. مهم ترین تفاوت های بین سلول های پروکاریوتی و یوکاریوتی را فهرست کنید.

Ivanova T.V.، Kalinova G.S.، Myagkova A.N. "زیست شناسی عمومی". مسکو، "روشنگری"، 2000

• موضوع 1. "غشاء پلاسما." §1، §8 ص 5;20
• موضوع 2. "قفس." §8-10 ص 20-30
• موضوع 3. "سلول پروکاریوتی. ویروس ها." §11 ص 31-34

غشای سلول خارجی (پلاسمالما، سیتولما، غشای پلاسمایی) سلول های حیوانیاز بیرون (یعنی در سمتی که با سیتوپلاسم تماس ندارد) با لایه ای از زنجیره های الیگوساکاریدی که به طور کووالانسی به پروتئین های غشایی (گلیکوپروتئین ها) و به میزان کمتری به لیپیدها (گلیکولیپیدها) متصل هستند پوشیده شده است. این پوشش غشای کربوهیدراتی نامیده می شود گلیکوکالیکسهدف گلیکوکالیکس هنوز خیلی روشن نیست. این فرض وجود دارد که این ساختار در فرآیندهای تشخیص بین سلولی شرکت می کند.

در سلول های گیاهیدر بالای غشای سلولی خارجی یک لایه سلولزی متراکم با منافذ وجود دارد که از طریق آن ارتباط بین سلول های همسایه از طریق پل های سیتوپلاسمی انجام می شود.

در سلول ها قارچدر بالای پلاسمالما - یک لایه متراکم کیتین.

U باکتری ها – مورینا.

خواص غشاهای بیولوژیکی

1. توانایی خود مونتاژپس از تأثیرات مخرب این خاصیت توسط خواص فیزیکوشیمیایی مولکول های فسفولیپید تعیین می شود که در محلول آبیبه هم می رسند تا انتهای آبدوست مولکول ها به سمت بیرون و انتهای آبگریز به سمت داخل بچرخند. پروتئین ها را می توان در لایه های فسفولیپیدی آماده ساخت. توانایی خودآرایی در سطح سلولی مهم است.

2. نیمه تراوا(انتخاب پذیری در انتقال یون ها و مولکول ها). حفظ ثبات ترکیب یونی و مولکولی در سلول را تضمین می کند.

3. سیالیت غشاء. غشاها ساختارهای سفت و سختی نیستند. این امر نرخ بالاتری از آنزیمی و غیره را تضمین می کند فرآیندهای شیمیاییدر غشاها

4. قطعات غشاء انتهای آزاد ندارند، همانطور که به حباب بسته می شوند.

عملکرد غشای سلولی خارجی (پلاسمالما)

وظایف اصلی پلاسمالما عبارتند از: 1) مانع، 2) گیرنده، 3) تبادل، 4) انتقال.

1. عملکرد مانع.این در این واقعیت بیان می شود که پلاسمالما محتویات سلول را محدود می کند و آن را از محیط خارجی جدا می کند و غشاهای داخل سلولی سیتوپلاسم را به سلول های واکنش جداگانه تقسیم می کنند. محفظه ها.

2. عملکرد گیرندهیکی از مهمترین عملکردهای پلاسمالما اطمینان از ارتباط (اتصال) سلول با محیط خارجی از طریق دستگاه گیرنده موجود در غشاها است که ماهیتی پروتئینی یا گلیکوپروتئینی دارد. عملکرد اصلی تشکیلات گیرنده پلاسمالما تشخیص سیگنال های خارجی است که به لطف آنها سلول ها به درستی جهت گیری می شوند و در طول فرآیند تمایز بافت ها را تشکیل می دهند. عملکرد گیرنده با فعالیت سیستم های تنظیمی مختلف و همچنین تشکیل یک پاسخ ایمنی مرتبط است.

تابع تبادلتوسط محتوای پروتئین های آنزیمی در غشاهای بیولوژیکی تعیین می شود که عبارتند از کاتالیزورهای بیولوژیکی. فعالیت آنها بسته به pH محیط، دما، فشار، و غلظت سوبسترا و خود آنزیم متفاوت است. آنزیم ها شدت واکنش های کلیدی را تعیین می کنند متابولیسم و ​​همچنین آنهاجهت.

عملکرد حمل و نقل غشاهااین غشا امکان نفوذ انتخابی مواد شیمیایی مختلف به داخل سلول و خارج از سلول به محیط را فراهم می کند. حمل و نقل مواد برای حفظ pH مناسب و غلظت یونی مناسب در سلول ضروری است که کارایی آنزیم های سلولی را تضمین می کند. حمل و نقل مواد مغذی را تامین می کند که به عنوان منبع انرژی و همچنین موادی برای تشکیل اجزای مختلف سلولی عمل می کند. حذف مواد زائد سمی از سلول، ترشح مواد مفید مختلف و ایجاد گرادیان های یونی لازم برای فعالیت عصبی و ماهیچه ای به آن بستگی دارد. متابولیسم، تحریک پذیری و سایر فرآیندها. اصلاح این تغییرات زمینه ساز عمل بسیاری از داروها است.

دو راه اصلی برای ورود مواد به سلول و خروج از سلول به محیط خارجی وجود دارد.

حمل و نقل غیرفعال،

حمل و نقل فعال

حمل و نقل غیرفعالاز یک گرادیان غلظت شیمیایی یا الکتروشیمیایی بدون صرف انرژی ATP پیروی می کند. اگر مولکول ماده منتقل شده بار نداشته باشد، جهت انتقال غیرفعال تنها با تفاوت غلظت این ماده در دو طرف غشاء تعیین می شود ( گرادیان غلظت شیمیایی). اگر مولکول باردار باشد، انتقال آن هم تحت تأثیر گرادیان غلظت شیمیایی و هم شیب الکتریکی (پتانسیل غشاء) قرار می گیرد.

هر دو شیب با هم گرادیان الکتروشیمیایی را تشکیل می دهند. انتقال غیرفعال مواد را می توان به دو روش انجام داد: انتشار ساده و انتشار آسان.

با انتشار سادهیون های نمک و آب می توانند از طریق کانال های انتخابی نفوذ کنند. این کانال ها توسط پروتئین های گذرنده خاصی تشکیل می شوند که مسیرهای انتقال انتها به انتها را تشکیل می دهند که به طور دائم یا فقط برای مدت کوتاهی باز هستند. مولکول های مختلف با اندازه و بار مربوط به کانال ها از طریق کانال های انتخابی نفوذ می کنند.

راه دیگری برای انتشار ساده وجود دارد - این انتشار مواد از طریق دولایه لیپیدی است که از طریق آن مواد محلول در چربی و آب به راحتی عبور می کنند. دولایه لیپیدی در برابر مولکول های باردار (یون ها) نفوذناپذیر است و در عین حال، مولکول های کوچک بدون بار می توانند آزادانه منتشر شوند و هر چه مولکول کوچکتر باشد، سریعتر منتقل می شود. سرعت نسبتاً بالای انتشار آب از طریق دولایه لیپیدی دقیقاً با اندازه کوچک مولکول های آن و کمبود بار توضیح داده می شود.

با انتشار تسهیل شدهحمل و نقل مواد شامل پروتئین ها است - حامل هایی که بر اساس اصل "پینگ پنگ" کار می کنند. پروتئین در دو حالت ساختاری وجود دارد: در حالت "پنگ"، محل های اتصال برای ماده انتقال یافته در قسمت بیرونی لایه دوتایی باز است و در حالت "پینگ"، همان محل ها در سمت دیگر باز هستند. این فرآیند برگشت پذیر است. محل اتصال یک ماده از کدام سمت در یک لحظه معین باز خواهد بود به گرادیان غلظت این ماده بستگی دارد.

به این ترتیب قندها و اسیدهای آمینه از غشاء عبور می کنند.

با انتشار تسهیل شده، سرعت انتقال مواد در مقایسه با انتشار ساده به طور قابل توجهی افزایش می یابد.

علاوه بر پروتئین های حامل، برخی از آنتی بیوتیک ها در انتشار تسهیل شده نقش دارند، به عنوان مثال، گرامیسیدین و والینومایسین.

از آنجا که آنها انتقال یون را فراهم می کنند، نامیده می شوند یونوفورها.

انتقال فعال مواد در سلولاین نوع حمل و نقل همیشه هزینه انرژی دارد. منبع انرژی مورد نیاز برای حمل و نقل فعال ATP است. ویژگی بارز این نوع حمل و نقل این است که به دو صورت انجام می شود:

استفاده از آنزیم هایی به نام ATPases.

حمل و نقل در بسته بندی غشایی (اندوسیتوز).

که در غشای سلول خارجی حاوی پروتئین های آنزیمی مانند ATPases،که وظیفه آن تامین حمل و نقل فعال است یون ها در برابر گرادیان غلظتاز آنجایی که آنها انتقال یون را فراهم می کنند، این فرآیند پمپ یون نامیده می شود.

چهار تا شناخته شده است سیستم های اساسیانتقال یون ها در سلول حیوانی. سه مورد از آنها انتقال را از طریق غشاهای بیولوژیکی فراهم می کنند: Na + و K +، Ca +، H +، و چهارم - انتقال پروتون ها در طول عملکرد زنجیره تنفسی میتوکندری.

نمونه ای از مکانیسم انتقال یون فعال است پمپ سدیم پتاسیم در سلول های حیوانیغلظت ثابتی از یون‌های سدیم و پتاسیم را در سلول حفظ می‌کند، که با غلظت این مواد در محیط متفاوت است: به طور معمول، یون‌های سدیم در سلول کمتر از محیط و یون‌های پتاسیم بیشتر است.

در نتیجه، طبق قوانین انتشار ساده، پتاسیم تمایل به خروج از سلول دارد و سدیم به داخل سلول منتشر می شود. برخلاف انتشار ساده، پمپ سدیم-پتاسیم دائماً سدیم را از سلول پمپ می کند و پتاسیم را وارد می کند: به ازای هر سه مولکول سدیم آزاد شده، دو مولکول پتاسیم وارد سلول می شود.

این انتقال یون های سدیم-پتاسیم توسط ATPase وابسته انجام می شود، آنزیمی که در غشاء قرار دارد به گونه ای که در تمام ضخامت آن نفوذ می کند و ATP از داخل غشا و پتاسیم از خارج وارد این آنزیم می شود.

انتقال سدیم و پتاسیم در سراسر غشاء در نتیجه تغییرات ساختاری رخ می دهد که ATPase وابسته به سدیم-پتاسیم متحمل می شود که با افزایش غلظت سدیم در داخل سلول یا پتاسیم در محیط فعال می شود.

برای تامین انرژی این پمپ، هیدرولیز ATP ضروری است. این فرآیند توسط همان آنزیم، ATPase وابسته به سدیم-پتاسیم تضمین می شود. علاوه بر این، بیش از یک سوم ATP مصرف شده توسط یک سلول حیوانی در حالت استراحت صرف عملکرد پمپ سدیم-پتاسیم می شود.

نقض عملکرد صحیح پمپ سدیم-پتاسیم منجر به بیماری های جدی مختلف می شود.

راندمان این پمپ بیش از 50 درصد است که توسط پیشرفته ترین ماشین های ساخته شده توسط انسان به دست نمی آید.

بسیاری از سیستم های حمل و نقل فعال به جای هیدرولیز مستقیم ATP از انرژی ذخیره شده در شیب یونی تغذیه می شوند. همه آنها به عنوان سیستم های حمل و نقل (ترویج حمل و نقل ترکیبات با وزن مولکولی کم) کار می کنند. به عنوان مثال، انتقال فعال برخی از قندها و اسیدهای آمینه به سلول های حیوانی با گرادیان یون سدیم تعیین می شود و هر چه گرادیان یون سدیم بیشتر باشد، سرعت جذب گلوکز نیز بیشتر می شود. و برعکس، اگر غلظت سدیم در فضای بین سلولی به طور قابل توجهی کاهش یابد، انتقال گلوکز متوقف می شود. در این حالت، سدیم باید به پروتئین انتقال گلوکز وابسته به سدیم بپیوندد که دارای دو محل اتصال است: یکی برای گلوکز و دیگری برای سدیم. نفوذ یون های سدیم به سلول، ورود پروتئین حامل به همراه گلوکز را به داخل سلول تسهیل می کند. یون‌های سدیم که همراه با گلوکز وارد سلول می‌شوند توسط ATPase وابسته به سدیم پتاسیم به عقب پمپ می‌شوند که با حفظ گرادیان غلظت سدیم، به طور غیرمستقیم انتقال گلوکز را کنترل می‌کند.

حمل و نقل مواد در بسته بندی غشایی.مولکول های بزرگ پلیمرهای زیستی عملاً نمی توانند با هیچ یک از مکانیسم های توصیف شده در بالا برای انتقال مواد به داخل سلول از طریق پلاسمالما نفوذ کنند. آنها توسط سلول گرفته می شوند و در بسته بندی غشایی جذب می شوند که به آن می گویند اندوسیتوز. دومی به طور رسمی به فاگوسیتوز و پینوسیتوز تقسیم می شود. جذب ذرات معلق توسط سلول است فاگوسیتوزو مایع - پینوسیتوز. در طول اندوسیتوز، مراحل زیر مشاهده می شود:

دریافت ماده جذب شده به دلیل گیرنده های موجود در غشای سلولی.

هجوم غشاء با تشکیل حباب (وزیکول)؛

جداسازی وزیکول اندوسیت از غشاء با مصرف انرژی - تشکیل فاگوزومو بازیابی یکپارچگی غشاء؛

ادغام فاگوزوم با لیزوزوم و تشکیل فاگولیزوزوم ها (واکوئل گوارشی) که در آن هضم ذرات جذب شده اتفاق می افتد.

حذف مواد هضم نشده در فاگولیزوزوم از سلول ( اگزوسیتوز).

در دنیای حیوانات اندوسیتوزیک روش تغذیه ای مشخص برای بسیاری از موجودات تک سلولی (مثلا آمیب) است و در بین موجودات چند سلولی، این نوع هضم ذرات غذا در سلول های اندودرمی کوئلنترات ها یافت می شود. در مورد پستانداران و انسان، آنها دارای یک سیستم رتیکولو-هیستیو-اندوتلیال سلولی با توانایی اندوسیتوز هستند. به عنوان مثال می توان به لکوسیت های خون و سلول های کوپفر کبد اشاره کرد. دومی مویرگ های به اصطلاح سینوسی کبد را پوشانده و ذرات خارجی مختلف معلق در خون را جذب می کند. اگزوسیتوز- این نیز روشی برای خارج کردن سوبسترای ترشح شده توسط آن از سلول یک موجود چند سلولی است که برای عملکرد سایر سلول ها، بافت ها و اندام ها ضروری است.

بر کسی پوشیده نیست که همه موجودات زنده روی سیاره ما از سلول ها، این مواد آلی بی شمار "" تشکیل شده اند. سلول ها به نوبه خود توسط یک خاص احاطه شده اند مهار- غشایی که نقش بسیار مهمی در حیات سلول ایفا می کند و عملکرد غشای سلولی تنها به محافظت از سلول محدود نمی شود، بلکه نشان دهنده آن است. مکانیزم بسیار پیچیده، در تولید مثل، تغذیه و بازسازی سلولی نقش دارد.

غشای سلولی چیست

خود کلمه "غشاء" از لاتین به عنوان "فیلم" ترجمه شده است، اگرچه غشاء فقط نوعی فیلم نیست که سلول در آن پیچیده شده است، بلکه مجموعه ای از دو فیلم است که به یکدیگر متصل هستند و دارای آن هستند. خواص مختلف. در واقع غشای سلولی یک غشای لیپوپروتئین سه لایه (پروتئین چربی) است که هر سلول را از سلول های همسایه و محیط جدا می کند و تبادل کنترل شده ای را بین سلول ها و محیط انجام می دهد، این تعریف آکادمیک از غشای سلولی است. است.

اهمیت غشاء به سادگی بسیار زیاد است، زیرا نه تنها یک سلول را از سلول دیگر جدا می کند، بلکه تعامل سلول را با سلول های دیگر و محیط نیز تضمین می کند.

تاریخچه تحقیقات غشای سلولی

سهم مهمی در مطالعه غشای سلولی توسط دو دانشمند آلمانی گورتر و گرندل در سال 1925 انجام شد. پس از آن بود که آنها موفق به انجام یک آزمایش بیولوژیکی پیچیده بر روی گلبول های قرمز خون - گلبول های قرمز شدند که در طی آن دانشمندان به اصطلاح "سایه ها" ، پوسته های خالی گلبول های قرمز را به دست آوردند که آنها را در یک پشته چیده و سطح را اندازه گرفتند و همچنین مقدار لیپیدهای موجود در آنها را محاسبه کرد. بر اساس مقدار لیپیدهای به دست آمده، دانشمندان به این نتیجه رسیدند که آنها دقیقاً در لایه دوگانه غشای سلولی قرار دارند.

در سال 1935، یک جفت دیگر از محققین غشای سلولی، این بار دانیل و داوسون آمریکایی، پس از یک سری آزمایشات طولانی، محتوای پروتئین را در غشای سلولی مشخص کردند. در غیر این صورت هیچ راهی برای توضیح اینکه چرا غشاء دارای چنین چیزی است وجود نداشت نرخ بالا کشش سطحی. دانشمندان با هوشمندی مدلی از غشای سلولی را به شکل ساندویچ ارائه کرده اند که در آن نقش نان را لایه های لیپیدی-پروتئینی همگن ایفا می کند و بین آنها به جای روغن، خلاء وجود دارد.

در سال 1950، با ظهور نظریه الکترونیکیدانیل و داوسون توانستند این را با مشاهدات عملی تأیید کنند - در میکروگراف های غشای سلولی، لایه هایی از سرهای لیپید و پروتئین و همچنین فضای خالی بین آنها به وضوح قابل مشاهده بود.

در سال 1960، زیست شناس آمریکایی، جی رابرتسون، نظریه ای در مورد ساختار سه لایه غشای سلولی ارائه کرد که برای مدت طولانیتنها درست در نظر گرفته شد، اما با پیشرفتهای بعدیعلم، تردیدهایی در مورد خطاناپذیری آن به وجود آمد. بنابراین، به عنوان مثال، از این نقطه نظر، انتقال مواد مغذی لازم از طریق کل "ساندویچ" برای سلول ها دشوار و پر زحمت است.

و تنها در سال 1972، زیست شناسان آمریکایی S. Singer و G. Nicholson توانستند ناهماهنگی های نظریه رابرتسون را با استفاده از یک مدل مایع موزاییکی جدید از غشای سلولی توضیح دهند. به طور خاص، آنها دریافتند که غشای سلولی در ترکیب خود همگن نیست، علاوه بر این، نامتقارن و پر از مایع است. علاوه بر این، سلول ها در حرکت ثابت. و پروتئین های بدنام که بخشی از غشای سلولی هستند ساختمان های مختلفو توابع

خواص و عملکرد غشای سلولی

حال بیایید ببینیم که غشای سلولی چه وظایفی را انجام می دهد:

عملکرد مانع غشای سلولی غشاء به عنوان یک محافظ مرزی واقعی است که بر روی مرزهای سلول نگهبانی می‌کند و به مولکول‌های مضر یا نامناسب اجازه عبور نمی‌دهد.

عملکرد حمل و نقل غشای سلولی - غشاء نه تنها یک نگهبان مرزی در دروازه سلول است، بلکه یک نوع مبادلات گمرکی دائماً از آن عبور می کند مواد مفیدبا سلول های دیگر و محیط.

عملکرد ماتریکس - این غشای سلولی است که مکان را نسبت به یکدیگر تعیین می کند و تعامل بین آنها را تنظیم می کند.

عملکرد مکانیکی - مسئول محدود کردن یک سلول از سلول دیگر و در عین حال اتصال صحیح سلول ها به یکدیگر و تبدیل آنها به یک بافت همگن است.

عملکرد محافظتی غشای سلولی اساس ساخت سپر محافظ سلول است. در طبیعت، نمونه ای از این عملکرد چوب سخت، پوسته متراکم، پوسته محافظ y، همه اینها به دلیل عملکرد محافظتی غشا است.

عملکرد آنزیمی دیگری است عملکرد مهمتوسط پروتئین های سلولی خاص انجام می شود. به عنوان مثال، به لطف این عملکرد، سنتز آنزیم های گوارشی در اپیتلیوم روده اتفاق می افتد.

همچنین، علاوه بر همه اینها، تبادل سلولی از طریق غشای سلولی انجام می شود که می تواند در سه واکنش مختلف انجام شود:

• فاگوسیتوز یک تبادل سلولی است که در آن سلول های فاگوسیت جاسازی شده در غشاء مواد مغذی مختلف را جذب و هضم می کنند.
• پینوسیتوز فرآیند جذب توسط غشای سلولی مولکول های مایع در تماس با آن است. برای انجام این کار، پیچک های خاصی روی سطح غشاء تشکیل می شود که به نظر می رسد یک قطره مایع را احاطه کرده و یک حباب را تشکیل می دهد که متعاقباً توسط غشاء "بلعیده" می شود.
• اگزوسیتوز یک فرآیند معکوس است زمانی که یک سلول یک مایع عملکردی ترشحی را از طریق غشاء به سطح آزاد می کند.

ساختار غشای سلولی

سه دسته از لیپیدها در غشای سلولی وجود دارد:

• فسفولیپیدها (که ترکیبی از چربی و فسفر هستند)
• گلیکولیپیدها (ترکیبی از چربی ها و کربوهیدرات ها)
• کلسترول

فسفولیپیدها و گلیکولیپیدها به نوبه خود از یک سر آبدوست تشکیل شده اند که دو دم آبگریز دراز به داخل آن کشیده می شوند. کلسترول فضای بین این دم ها را اشغال می کند و از خم شدن آنها جلوگیری می کند، در برخی موارد، غشای سلول های خاص را بسیار سفت و سخت می کند. علاوه بر همه اینها، مولکول های کلسترول ساختار غشای سلولی را سازماندهی می کنند.

اما به هر حال مهم‌ترین بخش ساختار غشای سلولی پروتئین یا بهتر است بگوییم پروتئین‌های مختلف است که نقش‌های متفاوتی دارند. نقش های مهم. با وجود تنوع پروتئین های موجود در غشاء، چیزی وجود دارد که آنها را متحد می کند - لیپیدهای حلقوی در اطراف همه پروتئین های غشایی قرار دارند. لیپیدهای حلقوی چربی های ساختاری خاصی هستند که به عنوان نوعی پوسته محافظ برای پروتئین ها عمل می کنند، بدون آن به سادگی کار نمی کنند.

ساختار غشای سلولی دارای سه لایه است: اساس غشای سلولی یک لایه بیلیپیدی مایع همگن است. پروتئین ها از دو طرف آن را مانند موزاییک می پوشانند. علاوه بر عملکردهایی که در بالا توضیح داده شد، این پروتئین ها هستند که نقش کانال های عجیب و غریبی را نیز ایفا می کنند که از طریق آنها موادی که قادر به نفوذ از طریق لایه مایع غشاء نیستند از غشاء عبور می کنند. به عنوان مثال، یون های پتاسیم و سدیم برای نفوذ آنها از طریق غشاء، طبیعت کانال های یونی خاصی را در غشای سلولی فراهم می کند. به عبارت دیگر، پروتئین ها نفوذپذیری غشای سلولی را تضمین می کنند.

اگر از طریق میکروسکوپ به غشای سلولی نگاه کنیم، لایه‌ای از لیپیدها را می‌بینیم که توسط مولکول‌های کروی کوچک تشکیل شده‌اند که روی آن پروتئین‌ها مانند روی دریا شنا می‌کنند. اکنون می دانید که چه موادی غشای سلولی را تشکیل می دهند.

فیلم غشای سلولی

و در خاتمه فیلم آموزشیدر مورد غشای سلولی

غشای سلولی ساختاری است که بیرون سلول را می پوشاند. به آن سیتولما یا پلاسمالما نیز می گویند.

این سازند از یک لایه دولیپیدی (دو لایه) با پروتئین های ساخته شده در آن ساخته شده است. کربوهیدرات هایی که پلاسمالما را تشکیل می دهند در حالت محدود هستند.

توزیع اجزای اصلی پلاسمالما به شرح زیر است: بیش از نیمی از ترکیب شیمیایی پروتئین ها، یک چهارم توسط فسفولیپیدها و یک دهم آن کلسترول است.

غشای سلولی و انواع آن

غشای سلولی یک لایه نازک است که اساس آن از لایه هایی از لیپوپروتئین ها و پروتئین ها تشکیل شده است.

با توجه به محلی سازی، اندامک های غشایی متمایز می شوند که دارای برخی ویژگی ها در سلول های گیاهی و حیوانی هستند:

• میتوکندری؛
• هسته؛
• شبکه آندوپلاسمی؛
• مجموعه گلژی؛
• لیزوزوم ها؛
• کلروپلاست ها (در سلول های گیاهی).

همچنین یک غشای سلولی داخلی و خارجی (پلاسمولمما) وجود دارد.

ساختار غشای سلولی

غشای سلولی حاوی کربوهیدرات هایی است که آن را به شکل گلیکوکالیکس می پوشاند. این یک ساختار فوق غشایی است که عملکرد مانع را انجام می دهد. پروتئین های واقع در اینجا در حالت آزاد هستند. پروتئین های غیر متصل در واکنش های آنزیمی شرکت می کنند و باعث تجزیه خارج سلولی مواد می شوند.

سنجاب ها غشای سیتوپلاسمیتوسط گلیکوپروتئین ها نشان داده می شود. بر اساس ترکیب شیمیایی، پروتئین هایی که به طور کامل در لایه لیپیدی (در تمام طول آن) قرار دارند، به عنوان پروتئین های انتگرال طبقه بندی می شوند. همچنین محیطی، نرسیدن به یکی از سطوح پلاسمالما.

اولی به عنوان گیرنده عمل می کند و به انتقال دهنده های عصبی، هورمون ها و سایر مواد متصل می شود. پروتئین های بینابینی برای ساخت ضروری هستند کانال های یونی، که از طریق آن انتقال یون ها و بسترهای آبدوست انجام می شود. دومی آنزیم هایی هستند که واکنش های درون سلولی را کاتالیز می کنند.

خواص اساسی غشای پلاسمایی

دولایه لیپیدی از نفوذ آب جلوگیری می کند. لیپیدها ترکیبات آبگریز هستند که در سلول توسط فسفولیپیدها نشان داده می شوند. گروه فسفات رو به بیرون است و از دو لایه تشکیل شده است: لایه بیرونی که به سمت محیط خارج سلولی هدایت می شود و لایه داخلی که محتویات داخل سلولی را محدود می کند.

نواحی محلول در آب سرهای آبدوست نامیده می شوند. قطعات با اسید چرببه داخل سلول هدایت می شود، به شکل دم آبگریز. بخش آبگریز با لیپیدهای همسایه برهمکنش دارد که اتصال آنها به یکدیگر را تضمین می کند. لایه دوگانه دارای نفوذپذیری انتخابی در مناطق مختلف است.

بنابراین، در وسط غشاء نسبت به گلوکز و اوره غیرقابل نفوذ است: دی اکسید کربن، اکسیژن، الکل. مهمدارای کلسترول است ، محتوای دومی ویسکوزیته پلاسمالما را تعیین می کند.

وظایف غشای سلولی خارجی

ویژگی های توابع به طور خلاصه در جدول ذکر شده است:

عملکرد غشاء	شرح
نقش مانع	پلاسمالما یک عملکرد محافظتی انجام می دهد و از محتویات سلول در برابر اثرات عوامل خارجی محافظت می کند. به لطف سازماندهی ویژه پروتئین ها، لیپیدها، کربوهیدرات ها، نیمه نفوذپذیری پلاسمالما تضمین می شود.
عملکرد گیرنده	فعال سازی به صورت بیولوژیکی از طریق غشای سلولی اتفاق می افتد مواد فعالدر فرآیند اتصال به گیرنده ها. بنابراین، واکنش‌های ایمنی از طریق شناسایی عوامل خارجی توسط دستگاه گیرنده سلولی که روی غشای سلولی قرار دارند، واسطه می‌شوند.
عملکرد حمل و نقل	وجود منافذ در پلاسمالما به شما اجازه می دهد تا جریان مواد را به داخل سلول تنظیم کنید. فرآیند انتقال به صورت غیرفعال (بدون مصرف انرژی) برای ترکیبات کم انجام می شود وزن مولکولی. حمل و نقل فعال با مصرف انرژی آزاد شده در طی تجزیه آدنوزین تری فسفات (ATP) مرتبط است. این روش برای انتقال ترکیبات آلی صورت می گیرد.
مشارکت در فرآیندهای گوارشی	مواد روی غشای سلولی رسوب می کنند (جذب). گیرنده ها به بستر متصل می شوند و آن را به داخل سلول منتقل می کنند. یک حباب تشکیل می شود که آزادانه در داخل سلول قرار دارد. چنین وزیکول هایی با ادغام، لیزوزوم ها را با آنزیم های هیدرولیتیک تشکیل می دهند.
عملکرد آنزیمی	آنزیم ها اجزای ضروری هضم درون سلولی هستند. واکنش هایی که نیاز به مشارکت کاتالیزورها دارند با مشارکت آنزیم ها رخ می دهد.

اهمیت غشای سلولی چیست؟

غشای سلولی به دلیل گزینش پذیری بالای موادی که وارد سلول می شوند و از آن خارج می شوند، در حفظ هموستاز نقش دارد (در زیست شناسی به آن نفوذپذیری انتخابی می گویند).

رشد پلاسمالما سلول را به محفظه‌هایی (محفظه‌هایی) تقسیم می‌کند که مسئول انجام آن هستند. توابع خاص. غشاهای طراحی شده خاص مطابق با الگوی مایع موزاییک، یکپارچگی سلول را تضمین می کند.