ساختار غشای پلاسمایی. وظایف غشای پلاسمایی مکانیسم های انتقال مواد از طریق پلاسمالما عملکرد گیرنده پلاسمالما ساختار غشای سلولی

ساختار سلول های موجودات زنده تا حد زیادی به عملکرد آنها بستگی دارد. با این حال، تعدادی از اصول معماری مشترک برای همه سلول ها وجود دارد. به طور خاص، هر سلولی در خارج دارای غشایی است که به آن غشای سیتوپلاسمی یا پلاسمایی می گویند. نام دیگری وجود دارد - پلاسمالما.

ساختار

غشای پلاسما از سه نوع مولکول اصلی تشکیل شده است - پروتئین ها، کربوهیدرات ها و لیپیدها. نسبت این اجزا ممکن است در انواع مختلف سلول متفاوت باشد.

در سال 1972، دانشمندان نیکلسون و سینگر یک مدل موزاییکی مایع از ساختار غشای سیتوپلاسمی ارائه کردند. این مدل به عنوان پاسخی به سوال در مورد ساختار غشای سلولی عمل کرد و تا به امروز ارتباط خود را از دست نداده است. ماهیت مدل موزاییک مایع به شرح زیر است:

1. لیپیدها در دو لایه مرتب شده اند و اساس دیواره سلولی را تشکیل می دهند.
2. انتهای آبدوست مولکول های لیپید به سمت داخل و انتهای آبگریز به سمت بیرون قرار دارند.
3. در داخل این ساختار لایه ای از پروتئین وجود دارد که مانند موزاییک در لیپیدها نفوذ می کند.
4. علاوه بر پروتئین ها، مقدار کمی کربوهیدرات - هگزوز وجود دارد.

این سیستم بیولوژیکی بسیار متحرک است. مولکول‌های پروتئین می‌توانند در یک سمت لایه لیپیدی قرار بگیرند، یا می‌توانند آزادانه حرکت کنند و موقعیت خود را تغییر دهند.

کارکرد

با وجود برخی تفاوت ها در ساختار، غشای پلاسمایی همه سلول ها دارای مجموعه ای از عملکردهای مشترک هستند. علاوه بر این، آنها ممکن است ویژگی هایی داشته باشند که برای یک نوع سلول خاص بسیار خاص باشد. اجازه دهید به طور خلاصه عملکردهای اساسی کلی همه غشای سلولی را در نظر بگیریم:

تراوایی انتخابی

خاصیت اصلی غشای پلاسمایی نفوذپذیری انتخابی است. یون ها، اسیدهای آمینه، گلیسرول و اسیدهای چرب و گلوکز از آن عبور می کنند. در این حالت، غشای سلولی اجازه عبور برخی از مواد را می دهد و برخی دیگر را حفظ می کند.

مکانیسم های مختلفی برای انتقال مواد در غشای سلولی وجود دارد:

1. انتشار؛
2. اسمز؛
3. اگزوسیتوز؛
4. اندوسیتوز؛

انتشار و اسمز نیازی به ورودی انرژی ندارند و به صورت غیر فعال انجام می شوند.

این خاصیت غشای سلولی در حین انتقال غیرفعال به دلیل وجود پروتئین های انتگرال خاص است. چنین پروتئین های کانالی به پلاسمالما نفوذ می کنند و گذرگاه هایی در آن ایجاد می کنند. یون های کلسیم، پتاسیم و کلر از طریق چنین کانال هایی نسبت به گرادیان غلظت حرکت می کنند.

حمل و نقل مواد

از ویژگی های اصلی غشای پلاسما می توان به توانایی آن در انتقال مولکول های مواد مختلف اشاره کرد.

مکانیسم های زیر انتقال ماده از طریق پلاسمالما شرح داده شده است:

1. غیرفعال - انتشار و اسمز؛
2. فعال؛
3. حمل و نقل در بسته بندی غشایی؛

بیایید این مکانیسم ها را با جزئیات بیشتری در نظر بگیریم.

منفعل

روش های انتقال غیرفعال شامل اسمز و انتشار است. انتشار حرکت ذرات در امتداد گرادیان غلظت است. در این حالت غشای سلولی به عنوان یک مانع اسمزی عمل می کند. سرعت انتشار به اندازه مولکول ها و حلالیت آنها در لیپیدها بستگی دارد. انتشار، به نوبه خود، می تواند خنثی باشد (با انتقال ذرات بدون بار) یا هنگامی که پروتئین های حمل و نقل ویژه درگیر هستند، تسهیل می شود.

اسمز انتشار مولکول های آب از طریق دیواره سلولی است..

مولکول های قطبی با جرم بزرگ با استفاده از پروتئین های ویژه منتقل می شوند - این فرآیند انتشار تسهیل شده نامیده می شود. پروتئین های حمل و نقل از طریق غشای سلولی نفوذ کرده و کانال هایی را تشکیل می دهند. تمام پروتئین های انتقال به دو دسته کانال ساز و انتقال دهنده تقسیم می شوند. نفوذ ذرات باردار با وجود پتانسیل غشایی تسهیل می شود.

فعال

انتقال مواد از طریق غشای سلولی در برابر یک گرادیان الکتروشیمیایی، انتقال فعال نامیده می شود. چنین حمل و نقلی همیشه با مشارکت پروتئین های خاص اتفاق می افتد و به انرژی نیاز دارد. پروتئین های حمل و نقل دارای مناطق خاصی هستند که به ماده انتقال یافته متصل می شوند. هر چه تعداد این مناطق بیشتر باشد، انتقال سریعتر و شدیدتر اتفاق می افتد. در حین انتقال پروتئینانتقال دهنده دستخوش تغییرات ساختاری برگشت پذیر می شود که به آن اجازه می دهد وظایف خود را انجام دهد.

در بسته بندی غشایی

مولکول های مواد آلی با جرم زیاد با تشکیل حباب های بسته - وزیکول هایی که توسط غشاء تشکیل می شوند از طریق غشاء منتقل می شوند.

یکی از ویژگی های متمایز انتقال تاولی این است که درشت ذرات منتقل شده با سایر مولکول های سلول یا اندامک های آن مخلوط نمی شوند.

انتقال مولکول های بزرگ به داخل سلول را اندوسیتوز می گویند. به نوبه خود، اندوسیتوز به دو نوع تقسیم می شود - پینوسیتوز و فاگوسیتوز. در این حالت، بخشی از غشای پلاسمایی سلول، وزیکولی به نام واکوئل در اطراف ذرات منتقل شده تشکیل می دهد. اندازه واکوئل ها در حین پینوسیتوز و فاگوسیتوز تفاوت معنی داری دارند.

در طی فرآیند پینوسیتوز، مایعات توسط سلول جذب می شوند. فاگوسیتوز جذب ذرات بزرگ، قطعات اندامک های سلولی و حتی میکروارگانیسم ها را تضمین می کند.

اگزوسیتوز

اگزوسیتوز معمولاً حذف مواد از سلول نامیده می شود. در این حالت واکوئل ها به سمت پلاسمالما حرکت می کنند. بعد دیواره واکوئل و پلاسمالما استشروع به چسبیدن به هم و سپس ادغام می کنند. مواد موجود در واکوئل وارد محیط می شوند.

سلول های برخی از موجودات سادهمناطق کاملاً مشخصی برای اطمینان از چنین فرآیندی دارند.

هم اندوسیتوز و هم اگزوسیتوز در سلول با مشارکت اجزای فیبریلار سیتوپلاسم رخ می‌دهند که ارتباط مستقیم نزدیکی با پلاسمالما دارند.

اکثریت قریب به اتفاق موجوداتی که روی زمین زندگی می کنند از سلول هایی تشکیل شده اند که تا حد زیادی از نظر ترکیب شیمیایی، ساختار و عملکردهای حیاتی مشابه هستند. متابولیسم و ​​تبدیل انرژی در هر سلول اتفاق می افتد. تقسیم سلولی اساس 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 با رتبه بالاتر - یک ارگانیسم است. بخش‌های سلولی و اندامک‌ها، متشکل از مولکول‌های پیچیده، نشان‌دهنده سیستم‌های یکپارچه با رتبه پایین‌تر هستند.

سلول یک سیستم باز است که از طریق تبادل مواد و انرژی با محیط در ارتباط است. این یک سیستم عملکردی است 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 یک سلول توسط ماکرومولکول های پیچیده - اسیدهای نوکلئیک (DNA و RNA) نشان داده می شود.

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

در سال 1859، R. Virchow فرآیند تقسیم سلولی را توصیف کرد و یکی از مهمترین مفاد نظریه سلولی را فرموله کرد: "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) سلولهای موجودات از قلمروهای مختلف طبیعت زنده از نظر ساختار، ترکیب شیمیایی، متابولیسم و ​​تظاهرات 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 ورود روش های نوین تحقیق بیولوژیکی، فیزیکی و شیمیایی به زیست شناسی، مطالعه ساختار و عملکرد اجزای مختلف سلول امکان پذیر شده 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 میکروسکوپ الکترونی ده ها و صدها هزار برابر بزرگنمایی می دهد. میکروسکوپ الکترونی از جریانی از الکترون ها به جای نور و از میدان های الکترومغناطیسی به جای عدسی ها استفاده می کند. 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 می گیرند و با سرعت بالا در سانتریفیوژ می چرخند. این روش بر این واقعیت استوار است که ارگانوئیدهای سلولی مختلف جرم و چگالی متفاوتی دارند. اندامک‌های متراکم‌تر در یک لوله آزمایش در سرعت‌های سانتریفیوژ پایین و آنهایی که متراکم‌تر هستند - در سرعت‌های بالا قرار می‌گیرند. 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 در 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 پروتئین به ضخامت غشا نفوذ می کنند.

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 انتخابییا نیمه نفوذپذیری، به سلول اجازه می دهد تا با محیط تعامل داشته باشد: فقط مواد خاصی وارد آن می شوند و از آن حذف می شوند. 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 بزرگتری از پروتئین ها و پلی ساکاریدها توسط فاگوسیتوز وارد سلول می شوند (از یونانی. 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 سلول را از 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. این یک عملکرد محافظتی را انجام می دهد و نقش یک 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 و یون های مواد معدنی تشکیل شده است. 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. مواد مختلفی وارد سلول می شوند. 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 مولکول های ساده تر تجزیه می شوند. 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 - لوکوپلاست 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 مشاهده می کنید 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- ذخیره مواد مغذی که در صورت نیاز توسط سلول مصرف می شود.

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 وظایف مختلفی را در سلول انجام می دهد: در تجمع و انتقال مواد، حذف آنها از سلول، تشکیل لیزوزوم ها و 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. شرکت در این فرآیند 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، آنها از طریق کانال های ER به قسمت های مختلف سلول منتقل می شوند و پروتئین ها در لیزوزوم 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

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 شکلی گرد یا بیضی دارد. با پوسته ای متشکل از دو غشا پوشیده شده است. پوشش هسته دارای 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 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). سلول‌های یک ارگانیسم از همان گونه حاوی مجموعه کروموزوم‌های مشابهی 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 2 تعیین شده است n. بنابراین، یک فرد دارای 23 جفت کروموزوم است، یعنی 2 n= 46. سلول های جنسی دارای نیمی از کروموزوم هستند. مجرد است یا هاپلوئید، کیت فرد 1 دارد n = 23.

همه کروموزوم‌های سلول‌های سوماتیک، بر خلاف کروموزوم‌های سلول‌های 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 به جفت های مختلف تعلق دارند و از نظر شکل و اندازه متفاوت هستند نامیده می شوند غیر همولوگ(شکل 8).

در برخی از گونه‌ها، تعداد کروموزوم‌ها ممکن است منطبق باشد. به عنوان مثال، شبدر قرمز و نخود دارای 2 هستند n= 14. با این حال، کروموزوم های آنها از نظر 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 یک 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 آنجا که ترکیب نوکلئوتیدی DNA در بین گونه ها متفاوت است، ترکیب کروموزوم ها برای هر گونه منحصر به فرد است.

هر سلول، به جز سلول های باکتری، دارای هسته ای است که حاوی هسته و کروموزوم است. هر گونه با مجموعه خاصی از کروموزوم ها مشخص می شود: 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 نشان دهید.
4. وظایف ساختارها را نام ببرید و مشخص کنید که در کدام سلول ها (گیاهی، حیوانی یا پروکاریوتی) قرار دارند: هسته، غشای هسته ای، نوکلئوپلاسم، کروموزوم، غشای پلاسمایی، ریبوزوم، میتوکندری، دیواره سلولی، کلروپلاست، واکوئل، لیزوزوم، شبکه آندوپلاسمی صاف. (دانه ای) و زبر (دانه ای)، مرکز سلولی، دستگاه گلژی، مژک، تاژک، مزوزوم، پیلی یا فیمبریا.
5. حداقل سه علامت را نام ببرید که با آنها می توان سلول گیاهی را از سلول حیوانی تشخیص داد.
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 پلاسما تعدادی عملکرد مهم را انجام می دهد:

1) مانع.عملکرد مانع غشای پلاسمایی محدود کردن انتشار آزاد مواد از سلولی به سلول دیگر است و از نشت محتویات سلولی محلول در آب جلوگیری می کند. اما از آنجایی که سلول باید مواد مغذی لازم را دریافت کند، محصولات نهایی متابولیسم را ترشح کند و غلظت یون های درون سلولی را تنظیم کند، مکانیسم های خاصی برای انتقال مواد از غشای سلولی ایجاد کرده است.

2) حمل و نقلتابع حمل و نقل شامل اطمینان از ورود و خروج مواد مختلف به داخل و خارج از سلول. خاصیت مهم غشاء این است تراوایی انتخابی، یا نیمه نفوذ پذیریبه راحتی اجازه عبور آب و گازهای محلول در آب را می دهد و مولکول های قطبی مانند گلوکز یا اسیدهای آمینه را دفع می کند.

مکانیسم های مختلفی برای انتقال مواد در غشا وجود دارد:

حمل و نقل غیرفعال؛

حمل و نقل فعال؛

حمل و نقل در بسته بندی غشایی

حمل و نقل غیرفعالانتشار -این حرکت ذرات در یک محیط است که منجر به انتقال یک ماده از ناحیه ای که غلظت آن زیاد است به ناحیه ای با غلظت کم می شود. در طی انتقال انتشار، غشاء به عنوان یک مانع اسمزی عمل می کند. سرعت انتشار به اندازه مولکول ها و حلالیت نسبی آنها در چربی ها بستگی دارد. هر چه مولکول ها کوچکتر و محلول در چربی (لیپوفیل) بیشتری باشند، سریعتر از طریق لایه دولایه لیپیدی حرکت می کنند. انتشار می تواند باشد خنثی(انتقال مولکولهای بدون بار) و سبک وزن(با استفاده از پروتئین های ناقل مخصوص). سرعت انتشار تسهیل شده بیشتر از انتشار خنثی است. آب بیشترین توانایی نفوذ را دارد، زیرا مولکول های آن کوچک و بدون بار هستند. انتشار آب در غشای سلولی نامیده می شود توسط اسمزفرض بر این است که "منافذ" ویژه ای در غشای سلولی برای نفوذ آب و برخی یون ها وجود دارد. تعداد آنها کم است و قطر آنها حدود 0.3-0.8 نانومتر است. مولکول‌هایی که به راحتی در دولایه لیپیدی حل می‌شوند، مانند O، و مولکول‌های قطبی بدون بار با قطر کوچک (CO، اوره) سریع‌تر از طریق غشا پخش می‌شوند.

انتقال مولکول های قطبی (قندها، اسیدهای آمینه) که با استفاده از پروتئین های انتقال غشایی خاص انجام می شود، نامیده می شود. انتشار را تسهیل کرد.چنین پروتئین هایی در همه انواع غشاهای بیولوژیکی یافت می شوند و هر پروتئین خاص برای انتقال مولکول های یک کلاس خاص طراحی شده است. پروتئین های حمل و نقل از نوع گذرا هستند. این امر انتقال مواد خاص را از طریق غشا بدون تماس مستقیم با آن تضمین می کند. دو دسته اصلی از پروتئین های حمل و نقل وجود دارد: پروتئین های حامل (انتقال دهنده ها)و کانال سازیپروتئین ها (پروتئین های کانالی). پروتئین های حامل مولکول ها را در سراسر غشاء منتقل می کنند و ابتدا پیکربندی آنها را تغییر می دهند. پروتئین های کانال ساز منافذ پر از آب را در غشاء تشکیل می دهند. هنگامی که منافذ باز هستند، مولکول های مواد خاص (معمولا یون های معدنی با اندازه و بار مناسب) از آنها عبور می کنند. اگر مولکول ماده منتقل شده بار نداشته باشد، جهت انتقال با گرادیان غلظت تعیین می شود. اگر یک مولکول باردار شود، حمل و نقل آن، علاوه بر گرادیان غلظت، تحت تأثیر بار الکتریکی غشا (پتانسیل غشاء) نیز قرار می گیرد. قسمت داخلی پلاسمالما معمولاً نسبت به قسمت خارجی آن دارای بار منفی است. پتانسیل غشایی نفوذ یون های دارای بار مثبت به داخل سلول را تسهیل می کند و از عبور یون های دارای بار منفی جلوگیری می کند.

حمل و نقل فعالانتقال فعال انتقال مواد در برابر یک گرادیان الکتروشیمیایی است. همیشه توسط پروتئین های ناقل انجام می شود و ارتباط نزدیکی با منبع انرژی دارد. پروتئین های حامل دارای محل های اتصال برای ماده منتقل شده هستند. هر چه این سایت ها بیشتر با یک ماده مرتبط باشند، سرعت حمل و نقل بیشتر می شود. انتقال انتخابی یک ماده نامیده می شود یونیپورتانتقال چندین ماده انجام می شود سیستم های حمل و نقل مشترکاگر انتقال در یک جهت انجام شود، آن است ساده انگاری،اگر در مقابل - ضد بندربه عنوان مثال، گلوکز از مایع خارج سلولی به صورت تک دریچه ای به سلول منتقل می شود. انتقال گلوکز و Na 4 از حفره روده یا لوله‌های کلیه به ترتیب به داخل سلول‌های روده یا خون به صورت سمپرت انجام می‌شود و انتقال C1~ و HCO" ضد پورتور است. فرض بر این است که در حین انتقال، ساختاری برگشت‌پذیر تغییراتی در انتقال دهنده رخ می دهد که امکان انتقال مواد متصل به آن را فراهم می کند.

نمونه ای از پروتئین حامل که از انرژی آزاد شده در طول هیدرولیز ATP برای انتقال مواد استفاده می کند Na + -به + پمپ،در غشای پلاسمایی تمام سلول ها یافت می شود. پمپ Na + -K بر اساس اصل ضد پورت کار می کند، Na "به خارج از سلول و Kt را به داخل سلول در برابر گرادیان های الکتروشیمیایی پمپ می کند. گرادیان Na + فشار اسمزی ایجاد می کند، حجم سلول را حفظ می کند و انتقال قندها و اسیدهای آمینه را تضمین می کند. یک سوم از کل انرژی برای عملکرد این پمپ برای زندگی سلولی صرف می شود حضور Na + و ATP، تحت عمل ATPase، فسفات انتهایی از ATP جدا می شود و به باقی مانده اسید آسپارتیک روی مولکول ATPase متصل می شود، پیکربندی آن تغییر می کند و Na + از مولکول حذف می شود. به دنبال حذف Na از سلول، K همیشه به داخل سلول منتقل می شود. برای انجام این کار، فسفات متصل شده قبلی در حضور K از ATPase جدا می شود. آنزیم دفسفریله می شود، پیکربندی خود را بازیابی می کند و K1 به داخل سلول "پمپ می شود".

ATPase توسط دو زیر واحد بزرگ و کوچک تشکیل می شود. زیرواحد بزرگ از هزاران باقی مانده اسید آمینه تشکیل شده است که چندین بار از دولایه عبور می کنند. فعالیت کاتالیزوری دارد و می تواند به صورت برگشت پذیر فسفریله و دفسفریله شود. زیرواحد بزرگ در سمت سیتوپلاسمی دارای محل‌هایی برای اتصال Na + و ATP است و در سمت بیرونی مکان‌هایی برای اتصال K + و ouabain وجود دارد. زیر واحد کوچک یک گلیکوپروتئین است و عملکرد آن هنوز مشخص نیست.

پمپ Na+-K اثر الکتروژنی دارد. سه یون Naf با بار مثبت را از سلول حذف می کند و دو یون K را وارد آن می کند. پمپ Na"-K + حجم سلول را تنظیم می کند، غلظت مواد داخل سلول را کنترل می کند، فشار اسمزی را حفظ می کند و در ایجاد پتانسیل غشایی شرکت می کند.

حمل و نقل در بسته بندی غشایی. انتقال ماکرومولکول ها (پروتئین ها، اسیدهای نوکلئیک، پلی ساکاریدها، لیپوپروتئین ها) و سایر ذرات از طریق غشاء از طریق تشکیل و ادغام متوالی وزیکول های احاطه شده در غشاء (وزیکول) انجام می شود. فرآیند انتقال تاولی در دو مرحله انجام می شود. در ابتدا غشای وزیکول و پلاسمالما به هم می چسبند و سپس با هم ادغام می شوند. برای رخ دادن مرحله 2، لازم است که مولکول های آب توسط دولایه های لیپیدی در حال تعامل، که به فاصله 1-5 نانومتر به یکدیگر نزدیک می شوند، جابه جا شوند. اعتقاد بر این است که این فرآیند توسط ویژه فعال می شود پروتئین های همجوشی(تاکنون فقط از ویروس ها جدا شده اند). انتقال وزیکولار یک ویژگی مهم دارد - ماکرومولکول های جذب شده یا ترشح شده واقع در وزیکول ها معمولاً با سایر درشت مولکول ها یا اندامک های سلولی مخلوط نمی شوند. حباب ها می توانند با غشاهای خاصی ادغام شوند، که تبادل ماکرومولکول ها بین فضای خارج سلولی و محتویات سلول را تضمین می کند. به طور مشابه، انتقال ماکرومولکول ها از یک بخش سلولی به بخش دیگر رخ می دهد.

انتقال ماکرومولکول ها و ذرات به داخل سلول نامیده می شود اندوسیتوزدر این حالت ، مواد منتقل شده توسط بخشی از غشای پلاسمایی پوشانده می شود ، یک وزیکول (واکوئل) تشکیل می شود که به داخل سلول حرکت می کند. بسته به اندازه وزیکول های تشکیل شده، دو نوع اندوسیتوز متمایز می شود - پینوسیتوز و فاگوسیتوز

پینوسیتوزجذب مایعات و مواد محلول را به شکل حباب های کوچک (d=150 نانومتر) تضمین می کند. فاگوسیتوز -این جذب ذرات بزرگ، میکروارگانیسم ها یا قطعات اندامک ها و سلول ها است. در این حالت، وزیکول‌ها، فاگوزوم‌ها یا واکوئل‌های بزرگ (d-250 نانومتر یا بیشتر) تشکیل می‌شوند. در تک یاخته ها، عملکرد فاگوسیتیک شکلی از تغذیه است. در پستانداران، عملکرد فاگوسیتی توسط ماکروفاژها و نوتروفیل‌ها انجام می‌شود که با جذب میکروب‌های مهاجم از بدن در برابر عفونت محافظت می‌کنند. ماکروفاژها همچنین در دفع سلول های قدیمی یا آسیب دیده و بقایای آنها نقش دارند (در بدن انسان، ماکروفاژها روزانه بیش از 100 گلبول قرمز قدیمی را جذب می کنند). فاگوسیتوز تنها زمانی شروع می شود که ذره غرق شده به سطح فاگوسیت متصل شود و سلول های گیرنده تخصصی را فعال کند. اتصال ذرات به گیرنده های غشایی خاص باعث تشکیل شبه پودی می شود که ذره را در بر می گیرد و با ادغام با لبه های آنها یک وزیکول تشکیل می دهد - فاگوزومتشکیل فاگوزوم و خود فاگوسیتوز فقط در صورتی اتفاق می‌افتد که در طی فرآیند پوشش، ذره دائماً با گیرنده‌های پلاسمالما در تماس باشد، گویی "زیپ را می‌بندد".

بخش قابل توجهی از مواد جذب شده توسط سلول توسط اندوسیتوز به لیزوزوم ها ختم می شود. ذرات بزرگ در آن گنجانده شده است فاگوزوم ها،که سپس با لیزوزوم ها ترکیب شده و تشکیل می شود فاگولیزوزوم هامایع و ماکرومولکول های جذب شده توسط پینوسیتوز در ابتدا به اندوزوم ها منتقل می شوند که با لیزوزوم ها ترکیب می شوند و اندولیزوزوم ها را تشکیل می دهند. آنزیم های هیدرولیتیک مختلف موجود در لیزوزوم ها به سرعت ماکرومولکول ها را از بین می برند. محصولات هیدرولیز (اسیدهای آمینه، قندها، نوکلئوتیدها) از لیزوزوم ها به سیتوزول منتقل می شوند و در آنجا توسط سلول مورد استفاده قرار می گیرند. اکثر اجزای غشایی وزیکول‌های اندوسیتی از فاگوزوم‌ها و اندوزوم‌ها توسط اگزوسیتوز به غشای پلاسمایی بازگردانده می‌شوند و در آنجا بازیافت می‌شوند. اهمیت بیولوژیکی اصلی اندوسیتوز تولید بلوک های ساختمانی از طریق هضم درون سلولی ماکرومولکول ها در لیزوزوم است.

جذب مواد در سلول های یوکاریوتی در نواحی تخصصی غشای پلاسمایی شروع می شود. چاله های حاشیه ایدر میکروگراف های الکترونی، حفره ها به صورت فرورفتگی در غشای پلاسمایی ظاهر می شوند که سمت سیتوپلاسمی آن با یک لایه فیبری پوشیده شده است. به نظر می رسد این لایه با حفره های کوچک پلاسمالما مرزی دارد. گودال ها حدود 2 درصد از سطح کل غشای سلول یوکاریوتی را اشغال می کنند. در عرض یک دقیقه، گودال‌ها رشد می‌کنند، عمیق‌تر و عمیق‌تر فرو می‌روند، به داخل سلول کشیده می‌شوند و سپس، در پایه باریک می‌شوند، جدا می‌شوند و وزیکول‌های حاشیه‌ای را تشکیل می‌دهند. مشخص شده است که تقریباً یک چهارم غشاء به شکل وزیکول های مرزی از غشای پلاسمایی فیبروبلاست ها در عرض یک دقیقه جدا می شود. وزیکول ها به سرعت مرز خود را از دست می دهند و توانایی ادغام با لیزوزوم را به دست می آورند.

ممکن است اندوسیتوز باشد غیر اختصاصی(تشکیل دهنده) و خاص(گیرنده). در اندوسیتوز غیر اختصاصیسلول مواد کاملاً بیگانه را جذب و جذب می کند، به عنوان مثال، ذرات دوده، رنگ. ابتدا ذرات روی گلیکوکالیکس پلاسمالما رسوب می کنند. گروه های پروتئینی با بار مثبت به ویژه به خوبی رسوب می کنند (جذب می شوند)، زیرا گلیکوکالیکس حامل بار منفی است. سپس مورفولوژی غشای سلولی تغییر می کند. می‌تواند غوطه‌ور شود و انواژیناسیون‌هایی را ایجاد کند یا برعکس، برآمدگی‌هایی را تشکیل دهد که به نظر می‌رسد تا می‌شوند و حجم‌های کوچکی از محیط مایع را جدا می‌کنند. ایجاد انواژیناسیون برای سلول های اپیتلیال روده و آمیب ها معمولی تر است و رشد بیرونی برای فاگوسیت ها و فیبروبلاست ها معمولی تر است. این فرآیندها را می توان با مهارکننده های تنفسی مسدود کرد. وزیکول های حاصل - اندوزوم های اولیه - می توانند با یکدیگر ادغام شوند و اندازه آنها افزایش یابد. پس از آن، آنها با لیزوزوم ها ترکیب می شوند و به یک اندولیزوزوم - یک واکوئل گوارشی تبدیل می شوند. شدت پینوسیتوز غیر اختصاصی فاز مایع بسیار زیاد است. ماکروفاژها تا 125 و سلول های اپیتلیال روده کوچک تا هزار پینوزوم در دقیقه تشکیل می دهند. فراوانی پینوزوم ها منجر به این واقعیت می شود که پلاسمالما به سرعت در تشکیل بسیاری از واکوئل های کوچک صرف می شود. ترمیم غشاء و فرآیندهای غشایی به دلیل بازگشت واکوئل ها و ادغام آنها در پلاسمالما، در طول بازیافت در طول اگزوسیتوز بسیار سریع اتفاق می افتد. در ماکروفاژها کل غشای پلاسمایی در 30 دقیقه و در فیبروبلاست ها در 2 ساعت تعویض می شود.

یک راه موثرتر برای جذب ماکرومولکول های خاص از مایع خارج سلولی است اندوسیتوز اختصاصی(با واسطه گیرنده). در این حالت، ماکرومولکول‌ها به گیرنده‌های مکمل روی سطح سلول متصل می‌شوند، در گودال حاشیه‌ای تجمع می‌یابند و سپس با تشکیل یک اندوزوم، در سیتوزول غوطه‌ور می‌شوند. اندوسیتوز گیرنده تجمع ماکرومولکول های خاص را در گیرنده آن تضمین می کند. مولکول هایی که به گیرنده روی سطح پلاسمالما متصل می شوند نامیده می شوند لیگاندهابا کمک اندوسیتوز گیرنده، کلسترول از محیط خارج سلولی در بسیاری از سلول های حیوانی جذب می شود.

غشای پلاسمایی در حذف مواد از سلول (اگزوسیتوز) شرکت می کند. در این حالت، واکوئل ها به پلاسمالما نزدیک می شوند. در نقاط تماس، غشای پلاسمایی و غشای واکوئل با هم ترکیب می شوند و محتویات واکوئل وارد محیط می شود. در برخی از تک یاخته ها، مکان های روی غشای سلولی برای اگزوسیتوز از پیش تعیین شده است. بنابراین، در غشای پلاسمایی برخی مژک‌های مژکدار، نواحی خاصی با آرایش صحیح گلبول‌های بزرگ پروتئین‌های انتگرال وجود دارد. در موکوسیست ها و تریکوسیست های مژک دار که کاملاً آماده ترشح هستند، در قسمت بالایی پلاسمالما لبه ای از گلبول های پروتئین انتگرال وجود دارد. این نواحی از غشای موکوسیست ها و تریکوسیست ها با سطح سلول در تماس هستند. نوعی اگزوسیتوز در نوتروفیل ها مشاهده می شود. آنها تحت شرایط خاصی قادرند لیزوزوم های خود را در محیط آزاد کنند. در برخی موارد، برون‌آمده‌های کوچکی از پلاسمالمای حاوی لیزوزوم‌ها تشکیل می‌شوند که سپس شکسته شده و به محیط منتقل می‌شوند. در موارد دیگر، هجوم پلاسمالما به عمق سلول و گرفتن لیزوزوم های دور از سطح سلول مشاهده می شود.

فرآیندهای اندوسیتوز و اگزوسیتوز با مشارکت سیستمی از اجزای فیبریلار سیتوپلاسم مرتبط با پلاسمالما انجام می شود.

عملکرد گیرنده پلاسمالمااین یکی از اصلی ترین و جهانی برای همه سلول ها، عملکرد گیرنده پلاسمالما است. تعامل سلول ها با یکدیگر و با محیط خارجی را تعیین می کند.

کل تنوع تعاملات بین سلولی اطلاعاتی را می توان به صورت شماتیک به عنوان زنجیره ای از واکنش های متوالی سیگنال-گیرنده- پیام رسان ثانویه-پاسخ نشان داد. (مفهوم سیگنال-پاسخ).انتقال اطلاعات از سلولی به سلول دیگر توسط مولکول‌های سیگنالی که در برخی سلول‌ها تولید می‌شوند و به طور خاص بر روی سایرین حساس به سیگنال (سلول‌های هدف) تأثیر می‌گذارند، انجام می‌شود. مولکول سیگنال - واسطه اولیهبه گیرنده های واقع در سلول های هدف متصل می شود که فقط به سیگنال های خاصی پاسخ می دهند. مولکول های سیگنال - لیگاندها -گیرنده خود را مانند یک کلید به یک قفل متناسب است. لیگاندهای گیرنده‌های غشایی (گیرنده‌های پلاسمالما) مولکول‌های آبدوست، هورمون‌های پپتیدی، انتقال‌دهنده‌های عصبی، سیتوکین‌ها، آنتی‌بادی‌ها، و برای گیرنده‌های هسته‌ای - مولکول‌های محلول در چربی، هورمون‌های استروئیدی و تیروئیدی، ویتامین D هستند. پروتئین‌های غشایی یا عناصر گلیکوکالیکس می‌توانند به عنوان عناصر گیرنده گلیکوکالیکس عمل کنند. سطح سلول - پلی ساکاریدها و گلیکوپروتئین ها. اعتقاد بر این است که مناطق حساس به مواد فردی بر روی سطح سلول پراکنده شده یا در مناطق کوچک جمع آوری می شوند. بنابراین، در سطح سلول های پروکاریوتی و سلول های حیوانی تعداد محدودی مکان وجود دارد که ذرات ویروسی می توانند به آنها متصل شوند. پروتئین‌های غشایی (انتقال‌دهنده‌ها و کانال‌ها) فقط مواد خاصی را تشخیص می‌دهند، برهم‌کنش دارند و انتقال می‌دهند. گیرنده های سلولی در انتقال سیگنال از سطح سلول به داخل آن نقش دارند. تنوع و ویژگی مجموعه ای از گیرنده ها در سطح سلول ها منجر به ایجاد یک سیستم بسیار پیچیده از نشانگرها می شود که به فرد اجازه می دهد سلول های خود را از سلول های خارجی تشخیص دهد. سلول‌های مشابه با یکدیگر تعامل دارند، سطوح آنها می‌تواند به هم بچسبد (کونژوگه در تک یاخته‌ها، تشکیل بافت در ارگانیسم‌های چند سلولی). سلول هایی که نشانگرها را درک نمی کنند، و همچنین آنهایی که در مجموعه نشانگرهای تعیین کننده متفاوت هستند، از بین می روند یا رد می شوند. هنگامی که مجتمع گیرنده-لیگاند تشکیل می شود، پروتئین های غشایی فعال می شوند: پروتئین مبدل، پروتئین تقویت کننده. در نتیجه، گیرنده ساختار خود را تغییر می دهد و با پیش ساز پیام رسان دوم واقع در سلول تعامل می کند - پیام رسان.پیام رسان ها می توانند کلسیم یونیزه، فسفولیپاز C، آدنیلات سیکلاز، گوانیلات سیکلاز باشند. تحت تأثیر پیام رسان، آنزیم های دخیل در سنتز فعال می شوند مونوفسفات های حلقوی - AMPیا جی ام افدومی باعث تغییر فعالیت دو نوع آنزیم پروتئین کیناز در سیتوپلاسم سلولی می شود که منجر به فسفوریلاسیون پروتئین های متعدد درون سلولی می شود.

شایع ترین آنها تشکیل cAMP است که تحت تأثیر آن ترشح تعدادی از هورمون ها افزایش می یابد - تیروکسین، کورتیزون، پروژسترون، تجزیه گلیکوژن در کبد و ماهیچه ها، فراوانی و قدرت انقباضات قلب، تخریب استخوان، و بازجذب آب در لوله های نفرون افزایش می یابد.

فعالیت سیستم آدنیلات سیکلاز بسیار زیاد است - سنتز cAMP منجر به افزایش ده هزارم سیگنال می شود.

تحت تأثیر cGMP، ترشح انسولین توسط پانکراس، هیستامین توسط ماست سل ها و سروتونین توسط پلاکت ها افزایش می یابد و بافت ماهیچه صاف منقبض می شود.

در بسیاری از موارد، در طول تشکیل کمپلکس گیرنده-لیگاند، تغییری در پتانسیل غشایی رخ می دهد که به نوبه خود منجر به تغییر در نفوذپذیری پلاسمالما و فرآیندهای متابولیکی در سلول می شود.

غشای پلاسمایی حاوی گیرنده های خاصی است که به عوامل فیزیکی پاسخ می دهند. بنابراین، باکتری های فتوسنتزی دارای کلروفیل هایی در سطح سلول هستند که به نور واکنش نشان می دهند. در حیوانات حساس به نور، غشای پلاسمایی حاوی یک سیستم کامل از پروتئین های فگورسپتور - رودوپسین ها است که با کمک آنها محرک نور به یک سیگنال شیمیایی و سپس یک ضربه الکتریکی تبدیل می شود.

سلول

سلول- عنصر اصلی بافت شناسی. یک سلول یوکاریوتی از سه بخش اصلی تشکیل شده است: غشای پلاسما، هسته و سیتوپلاسم با واحدهای سلولی ساختار یافته (ارگانل ها، آخال). غشاهای بیولوژیکی، که بخشی از هر بخش سلولی و بسیاری از اندامک ها هستند، برای سازماندهی سلول ها مهم هستند. غشاهای سلولی اساساً سازماندهی مشابهی دارند. هر سلولی از بیرون توسط یک غشای پلاسمایی محدود می شود.

غشای پلاسمایی

غشای پلاسمایی مطابق مدل موزاییک سیال، غشای پلاسمایی با آرایش موزاییکی از پروتئین ها و لیپیدها. در صفحه غشاء، پروتئین ها دارای تحرک جانبی هستند. پروتئین‌های انتگرال در نتیجه برهمکنش با پروتئین‌های محیطی، عناصر اسکلت سلولی، مولکول‌های موجود در غشای سلول مجاور و اجزای ماده خارج سلولی در غشاها توزیع می‌شوند. وظایف اصلی غشای پلاسمایی: نفوذ پذیری انتخابی، فعل و انفعالات بین سلولی، اندوسیتوز، اگزوسیتوز.

ترکیب شیمیایی.

غشای پلاسما از لیپیدها، کلسترول، پروتئین ها و کربوهیدرات ها تشکیل شده است.

لیپیدها(فسفولیپیدها، اسفنگولیپیدها، گلیکولیپیدها) تا 45 درصد از توده غشا را تشکیل می دهند.

فسفولیپیدهایک مولکول فسفولیپید از یک بخش قطبی (آب دوست) (سر) و یک دم هیدروکربنی دوگانه آپولار (آب گریز) تشکیل شده است. در فاز آبی، مولکول های فسفولیپید به طور خودکار دم به دم را جمع می کنند و چارچوب یک غشای بیولوژیکی را به شکل یک لایه دوگانه (دو لایه) تشکیل می دهند. بنابراین، در غشاء، دم فسفولیپیدها به داخل لایه دوتایی هدایت می شوند و سرها به سمت بیرون هدایت می شوند.

اسفنگولیپیدها- لیپیدهای حاوی پایه زنجیره بلند (اسفنگوزین یا گروهی مشابه). اسفنگولیپیدها به مقدار قابل توجهی در غلاف میلین رشته های عصبی، لایه های پلاسمالمای اصلاح شده سلول های شوان و الیگودندروگلیوسیت های سیستم عصبی مرکزی یافت می شوند.

گلیکولیپیدها- مولکولهای لیپیدهای حاوی الیگوساکاریدهای موجود در قسمت بیرونی لایه دوتایی و باقیمانده قند آنها به سمت سطح سلول قرار دارند. گلیکولیپیدها 5 درصد از مولکول های لیپیدی تک لایه بیرونی را تشکیل می دهند.

کلسترولنه تنها به عنوان جزئی از غشاهای بیولوژیکی بر اساس کلسترول، سنتز هورمون های استروئیدی - هورمون های جنسی، گلوکوکورتیکوئیدها، مینرالوکورتیکوئیدها بسیار مهم است.

سنجاب هابیش از 50 درصد از توده غشا را تشکیل می دهد. پروتئین های پلاسمولما به دو دسته انتگرال و محیطی تقسیم می شوند.

پروتئین های غشایی یکپارچه به طور محکم در دولایه لیپیدی تعبیه شده است. نمونه هایی از پروتئین های غشایی انتگرال - پروتئین های کانال یونیو پروتئین های گیرنده(گیرنده های غشایی). یک مولکول پروتئینی که از تمام ضخامت غشاء عبور می کند و از آن در هر دو سطح بیرونی و داخلی بیرون می زند - پروتئین گذرنده

پروتئین های غشای محیطی (فیبریلار و کروی) روی یکی از سطوح غشای سلولی (خارجی یا داخلی) قرار دارند و به صورت غیر کووالانسی با پروتئین های غشایی انتگرال مرتبط هستند. نمونه هایی از پروتئین های غشای محیطی مرتبط با سطح بیرونی غشاء شامل پروتئین های گیرنده و چسبندگی است. نمونه هایی از پروتئین های غشای محیطی مرتبط با سطح داخلی غشاء، پروتئین های مرتبط با اسکلت سلولی (به عنوان مثال، دیستروگلیکان ها، پروتئین باند 4.1، پروتئین کیناز C)، پروتئین های سیستم پیام رسان دوم هستند.

کربوهیدرات ها(عمدتا الیگوساکاریدها) بخشی از گلیکوپروتئین ها و گلیکولیپیدهای غشاء هستند که 2-10٪ از جرم آن را تشکیل می دهند. با کربوهیدرات های سطح سلولی تعامل داشته باشید لکتین هازنجیره های الیگوساکاریدهایی که به طور کووالانسی به گلیکوپروتئین ها و گلیکولیپیدهای غشای شعله متصل شده اند، روی سطح بیرونی غشای سلولی بیرون زده و یک پوسته سطحی به ضخامت 5 نانومتر را تشکیل می دهند. گلیکوکالیکسگلیکوکالیکس در فرآیندهای شناخت بین سلولی، تعامل بین سلولی و هضم جداری نقش دارد.

تراوایی انتخابی

نفوذپذیری انتخابی غشایی باعث حفظ هموستاز سلولی، محتوای بهینه یون ها، آب، آنزیم ها و سوبستراها در سلول می شود. راه های تحقق نفوذپذیری انتخابی غشاء: انتقال غیرفعال، انتشار تسهیل شده، انتقال فعال. ماهیت آبگریز هسته دولایه امکان (یا عدم امکان) نفوذ مستقیم مواد مختلف از نقطه نظر فیزیکوشیمیایی (عمدتاً قطبی و غیرقطبی) را از طریق غشاء تعیین می کند.

مواد غیر قطبی (به عنوان مثال، کلسترول و مشتقات آن) آزادانه به غشاهای بیولوژیکی نفوذ می کنند. به همین دلیل اندوسیتوز و اگزوسیتوز ترکیبات قطبی (مثلاً هورمون های پپتیدی) با کمک وزیکول های غشایی رخ می دهد و ترشح هورمون های استروئیدی بدون مشارکت چنین وزیکول هایی صورت می گیرد. به همین دلیل، گیرنده‌های مولکول‌های غیرقطبی (مثلاً هورمون‌های استروئیدی) در داخل سلول قرار دارند.

مواد قطبی (به عنوان مثال پروتئین ها و یون ها) نمی توانند به غشاهای بیولوژیکی نفوذ کنند. به همین دلیل است که گیرنده‌های مولکول‌های قطبی (مثلاً هورمون‌های پپتیدی) در غشای پلاسمایی ساخته می‌شوند و پیام‌رسان‌های دوم سیگنال را به سایر بخش‌های سلولی منتقل می‌کنند. به همین دلیل، انتقال گذرنده ترکیبات قطبی توسط سیستم های خاصی که در غشاهای بیولوژیکی تعبیه شده اند انجام می شود.

تعاملات اطلاعات بین سلولی

سلول با درک و تبدیل سیگنال های مختلف، به تغییرات محیط خود پاسخ می دهد. غشای پلاسمایی محل اعمال محرک های فیزیکی (مثلاً کوانتوم های نور در گیرنده های نور)، شیمیایی (مثلاً مولکول های طعم و بویایی، pH)، مکانیکی (مثلاً فشار یا کشش در گیرنده های مکانیکی) محرک های محیطی و سیگنال های اطلاعاتی است. به عنوان مثال، هورمون ها، انتقال دهنده های عصبی) از محیط داخلی بدن. با مشارکت پلاسمالما، شناسایی و تجمع (به عنوان مثال، تماس های بین سلولی) سلول های همسایه و سلول های دارای اجزای ماده خارج سلولی رخ می دهد (به عنوان مثال، تماس های چسبنده، مهاجرت سلولی هدفمند و رشد مستقیم آکسون ها در نورونتوژنز). تعاملات بین سلولی اطلاعاتی در طرحی قرار می گیرند که توالی رویدادهای زیر را فراهم می کند:

سیگنال → گیرنده → (پیام رسان دوم) → پاسخ

سیگنال هاانتقال سیگنال ها از سلولی به سلول دیگر توسط مولکول های سیگنال دهی (اولین پیام رسان) انجام می شود که در برخی سلول ها تولید می شود و به طور خاص روی سلول های دیگر تأثیر می گذارد - سلول های هدف.ویژگی اثر مولکول های سیگنال دهنده توسط مولکول های موجود در سلول های هدف تعیین می شود گیرنده ها،فقط لیگاندهای خود را متصل می کنند. تمام مولکول های سیگنال (لیگاندها)، بسته به ماهیت فیزیکوشیمیایی آنها، به قطبی (به طور دقیق تر، آب دوست) و آپولار (به طور دقیق تر، محلول در چربی) تقسیم می شوند.

گیرنده هاآنها سیگنالی را که به سلول می آید ثبت می کنند و به پیام رسان های دوم ارسال می کنند. گیرنده های غشایی و هسته ای وجود دارد.

گیرنده های غشایی - گلیکوپروتئین ها آنها نفوذپذیری غشای پلاسما را با تغییر ساختار پروتئین های کانال یونی (به عنوان مثال گیرنده n-کولینرژیک) کنترل می کنند، ورود مولکول ها را به سلول تنظیم می کنند (به عنوان مثال، کلسترول)، مولکول های مواد خارج سلولی را به عناصر اسکلت سلولی متصل می کنند. به عنوان مثال، اینتگرین)، و وجود سیگنال های اطلاعاتی را ثبت کنید (به عنوان مثال، انتقال دهنده های عصبی، کوانتوم های نور، مولکول های بویایی، آنتی ژن ها، سیتوکین ها، هورمون های پپتیدی). گیرنده های غشایی سیگنال ورودی به سلول را ثبت می کنند و آن را به ترکیبات شیمیایی داخل سلولی که واسطه اثر نهایی هستند، منتقل می کنند. واسطه های دوم). از نظر عملکردی، گیرنده های غشایی به گیرنده های کاتالیزوری تقسیم می شوند که با کانال های یونی مرتبط هستند و از طریق پروتئین G عمل می کنند.

گیرنده های هسته ای - پروتئین های گیرنده برای هورمون های استروئیدی (معدنی و گلوکوکورتیکوئیدها، استروژن ها، پروژسترون، تستوسترون)، رتینوئیدها، هورمون های تیروئید، اسیدهای صفراوی، ویتامین D3. هر گیرنده دارای ناحیه اتصال لاگاند و ناحیه ای است که با توالی های DNA خاصی در تعامل است. به عبارت دیگر، گیرنده های هسته ای فاکتورهای رونویسی فعال شده با لیگاند هستند. بیش از 30 گیرنده هسته ای در ژنوم انسان وجود دارد که لیگاندهای آنها در مرحله شناسایی هستند (گیرنده های یتیم).

سیگنال‌های با وزن مولکولی کم فراگیرنده برخی از سیگنال های مولکولی کوچک (به عنوان مثال، اکسید نیتریک و مونوکسید کربن) بدون عبور از گیرنده ها بر روی سلول هدف عمل می کنند.

اکسید نیتریک (نه) - یک واسطه گازی فعل و انفعالات بین سلولی که از ال-آرژنین با مشارکت آنزیم NO سنتاز تشکیل شده است. گوانیلات سیکلاز را در سلول های هدف فعال می کند که منجر به افزایش سطح پیام رسان دوم - q می شود. جی ام اف

مونوکسید کربن (مونوکسید کربن، CO).به عنوان یک مولکول سیگنال، CO نقش مهمی در سیستم ایمنی، قلب و عروق و سیستم عصبی محیطی ایفا می کند.

واسطه های دوممولکول‌های سیگنال‌دهنده درون سلولی (پیام‌رسان‌های دوم) اطلاعات را از گیرنده‌های غشایی به عوامل مؤثر (مولکول‌های اجرایی) که واسطه‌ی پاسخ سلول به سیگنال هستند، منتقل می‌کنند. محرک‌ها مانند نور، بو، هورمون‌ها و سایر سیگنال‌های شیمیایی (لیگاند)، با تغییر سطح پیام‌رسان‌های دوم درون سلولی، پاسخی را در سلول هدف آغاز می‌کنند. واسطه‌های دوم (داخل سلولی) با دسته‌ای از ترکیبات نشان داده می‌شوند. اینها عبارتند از نوکلئوتیدهای حلقوی (cAMP و cGMP)، اینوزیتول تری فسفات، دی اسیل گلیسرول، Ca2+.

پاسخ های سلولی هدفعملکرد سلول در سطوح مختلف اجرای اطلاعات ژنتیکی (به عنوان مثال، رونویسی، اصلاح پس از ترجمه) انجام می شود و بسیار متنوع است (به عنوان مثال، تغییر در نحوه عملکرد، تحریک یا سرکوب فعالیت، برنامه ریزی مجدد سنتزها و غیره). بر).

اندوسیتوز

اندوسیتوز جذب (درونی سازی) آب، مواد، ذرات و میکروارگانیسم ها توسط سلول است. انواع اندوسیتوز عبارتند از پینوسیتوز، فاگوسیتوز، اندوسیتوز با واسطه گیرنده با تشکیل وزیکول های پوشیده شده با کلاترین، و اندوسیتوز مستقل از کلاترین با مشارکت caveolae.

پینوسیتوز- فرآیند جذب مایع و مواد محلول با تشکیل حباب های کوچک. پینوسیتوز به عنوان یک روش غیر اختصاصی برای جذب مایعات خارج سلولی و مواد موجود در آن در نظر گرفته می شود، زمانی که ناحیه خاصی از غشای سلولی فرو رفته و یک گودال و سپس یک وزیکول حاوی مایع بین سلولی تشکیل می شود.

اندوسیتوز با واسطه گیرندهمشخصه آن جذب ماکرومولکول های خاص از مایع خارج سلولی است که توسط گیرنده های خاص واقع در پلاسمالما محدود می شود. توالی رویدادهای اندوسیتوز با واسطه گیرنده به شرح زیر است: برهمکنش لیگاند با گیرنده غشایی ← غلظت کمپلکس لیگاند-گیرنده در سطح حفره مرزی ← تشکیل یک وزیکول مرزی با کلاترین ← غوطه وری در وزیکول مرزی داخل سلول پروتئین شیمی مکانیکی دینامین، که دارای فعالیت GTPase است، به اصطلاح در محل اتصال غشای پلاسمایی و وزیکول مرزی تشکیل می شود. یک فنر مولکولی که وقتی GTP شکافته می شود، حباب را صاف می کند و از پلاسمالما دور می کند. به طور مشابه، سلول ترانسفرین، کلسترول همراه با LDL و بسیاری از مولکول های دیگر را جذب می کند.

اندوسیتوز مستقل از کلاتریناز طریق اندوسیتوز مستقل از کلاترین، بسیاری از اجسام و مولکول ها جذب می شوند، به عنوان مثال گیرنده فاکتور رشد تبدیل کننده TGFβ، سموم، ویروس ها و غیره. یکی از مسیرهای اندوسیتوز مستقل از کلاترین، جذب با قطر 50-80 نانومتر - caveolae است. Caveolae مشخصه اکثر انواع سلولی است. به ویژه در سلول های اندوتلیال، جایی که در حمل و نقل ماکرومولکول های بزرگ نقش دارند، زیاد هستند.

فاگوسیتوز- جذب ذرات بزرگ (به عنوان مثال، میکروارگانیسم ها یا بقایای سلولی). فاگوسیتوز توسط سلول های خاص - فاگوسیت ها (ماکروفاژها، نوتروفیل ها) انجام می شود. در طی فاگوسیتوز، وزیکول های اندوسیتی بزرگ تشکیل می شود - فاگوزوم هافاگوزوم ها با لیزوزوم ها ترکیب می شوند و تشکیل می شوند فاگولیزوزوم ها. فاگوسیتوز، بر خلاف پینوسیتوز، سیگنال هایی را القا می کند که روی گیرنده های پلاسمالمای فاگوسیت ها عمل می کنند. عضلات شکمی که ذره فاگوسیتو شده را اپسونیز می کنند به عنوان چنین سیگنال هایی عمل می کنند.

اگزوسیتوز

اگزوسیتوز (ترشح) فرآیندی است که در آن وزیکول های ترشحی درون سلولی (مثلاً سیناپسی) و گرانول های ترشحی با پلاسمالما ادغام می شوند و محتویات آنها از سلول آزاد می شود. در طول اگزوسیتوز، مراحل متوالی زیر قابل تشخیص است: حرکت وزیکول به فضای ساب پلاسمولمال، ایجاد یک اتصال و (از داک انگلیسی - داک) به ناحیه پلاسمالما، همجوشی غشاء، رهاسازی محتویات گرانول (وزیکول). ) و ترمیم (جداسازی) غشای گرانول.

حباب های غشایی حاوی موادی است که باید از سلول خارج شوند (ترشح، اگزوسیتوز). چنین وزیکول هایی در مجموعه گلژی تشکیل می شوند.

گرانول - وزیکول های ترشحی با محتویات الکترونی متراکم، در سلول های کرومافین (کاتکول آمین ها)، ماست سل ها (هیستامین) و برخی سلول های غدد درون ریز (هورمون ها) وجود دارند.

ترشح سازنده و تنظیم شده.فرآیند ترشح می تواند خود به خود و تنظیم شود. یک قسمت از وزیکول ها دائماً با غشای سلولی ادغام می شود (ترشح سازنده) ، در حالی که قسمت دیگر وزیکول ها در زیر پلاسمالما تجمع می یابد ، اما فرآیند همجوشی وزیکول و غشاء فقط تحت تأثیر یک سیگنال اتفاق می افتد که اغلب به دلیل آن است. افزایش غلظت Ca2+ در سیتوزول (اگزوسیتوز تنظیم شده).

انواع ترشحات.

انواع ترشحات (مروکرین، یا اکرین، آپوکرین و هولوکرین) بیشتر مورد بحث قرار خواهد گرفت.

ترانس سیتوز- انتقال ماکرومولکول ها از طریق سلول، که طی آن یک تغییر سریع و موثر از اندوسیتوز به اگزوسیتوز رخ می دهد. Transcytosis معمولا با مشارکت caveolae رخ می دهد. Caveolae وزیکول‌های حامل مجزایی را تشکیل می‌دهند که بین قسمت‌های آپیکال و قاعده سلول حرکت می‌کنند و در هر نوبت (دایره انتقال) تحت فرآیند جداشدگی-همجوشی قرار می‌گیرند. به عنوان مثال، ترانس سیتوز مشخصه سلول های اندوتلیال است که در آن ماکرومولکول ها از طریق سلول ها از مجرای رگ به بافت منتقل می شوند.

غشای سلولی یک لایه دوگانه از مولکول‌های فسفولیپید (دو لایه) با درج‌هایی از مولکول‌های پروتئینی است که به صورت شل قرار دارند. ضخامت غشای سلولی بیرونی اغلب 6-12 نانومتر است.
خواص غشاء و فرآیندهای غشایی: تشکیل محفظه (فضای بسته)، نفوذپذیری انتخابی، عدم تقارن ساختار، سیالیت.
عملکرد غشاء و فرآیندهای غشایی:
. انتقال مواد به داخل و خارج از سلول، تبادل گاز؛
. گیرنده؛ تماس بین سلول ها در یک ارگانیسم چند سلولی (ساختارهای تک غشایی، بیرونی
غشاء در میتوکندری، غشای بیرونی و داخلی هسته)؛
. مرز بین محیط خارجی و داخلی سلول؛
. چین های غشایی اصلاح شده بسیاری از اندامک های سلولی (مزوزوم) را تشکیل می دهند.
اساس غشاها یک دولایه لیپیدی است (شکل 1 را ببینید). مولکول های لیپید ماهیتی دوگانه دارند که در نحوه رفتار آنها در رابطه با آب آشکار می شود. لیپیدها از یک سر قطبی (یعنی آب دوست، میل ترکیبی به آب) و دو دم غیر قطبی (آب گریز) تشکیل شده اند. جهت گیری تمام مولکول ها به یک شکل است: سر مولکول ها در آب و دم های هیدروکربنی بالای سطح آن قرار دارند.


برنج. 1. ساختار غشای پلاسمایی
مولکول های پروتئین، همان طور که می گویند، در دولایه لیپیدی غشاء "حل شده" هستند. آنها می توانند فقط در سطح بیرونی یا فقط در سطح داخلی غشاء قرار گیرند، یا فقط تا حدی در دولایه لیپیدی غوطه ور شوند.
عملکرد پروتئین ها در غشاها:
. تمایز سلول ها به بافت ها (گلیکوپروتئین ها)؛
. حمل و نقل مولکول های بزرگ (منافذ و کانال ها، پمپ ها)؛
. ترویج ترمیم آسیب غشا با تحویل فسفولیپیدها.
. کاتالیز واکنش های رخ داده بر روی غشا.
. اتصال متقابل قسمت های داخلی سلول با فضای اطراف؛
. حفظ ساختار غشا؛
. دریافت و تبدیل سیگنال های شیمیایی از محیط (گیرنده ها).

انتقال مواد از طریق غشاء

بسته به نیاز به استفاده از انرژی برای انتقال مواد، بین حمل و نقل غیرفعال که بدون مصرف ATP رخ می دهد و انتقال فعال که طی آن ATP مصرف می شود، تمایز قائل می شود.
حمل و نقل غیرفعال بر اساس تفاوت در غلظت و بار است. در این حالت، مواد از ناحیه ای با غلظت بالاتر به ناحیه ای با غلظت پایین تر حرکت می کنند، یعنی. در امتداد گرادیان غلظت اگر مولکول باردار باشد، انتقال آن نیز تحت تأثیر گرادیان الکتریکی قرار می گیرد. سرعت انتقال بستگی به بزرگی گرادیان دارد. روش های انتقال غیرفعال از طریق غشا:
. انتشار ساده - مستقیماً از طریق لایه لیپیدی (گازها، مولکول های قطبی غیرقطبی یا کوچک بدون بار). انتشار آب از طریق غشاها - اسمز.
. انتشار از طریق کانال های غشایی - انتقال مولکول ها و یون های باردار.
. انتشار تسهیل شده - انتقال مواد با استفاده از پروتئین های حمل و نقل ویژه (قندها، اسیدهای آمینه، نوکلئوتیدها).
انتقال فعال در برابر یک گرادیان الکتروشیمیایی با کمک پروتئین های حامل اتفاق می افتد. یکی از این سیستم ها پمپ سدیم پتاسیم یا سدیم پتاسیم ATPase نام دارد (شکل 8). این پروتئین از این جهت قابل توجه است که مقدار عظیمی از ATP - حدود یک سوم ATP سنتز شده در سلول - را مصرف می کند. این پروتئینی است که یون های پتاسیم را از طریق غشاء به داخل و یون های سدیم را به بیرون منتقل می کند. نتیجه این است که سدیم در خارج سلول ها تجمع می یابد.


برنج. 8. پمپ سدیم پتاسیم
مراحل کار پمپ:
. از داخل غشاء، یون های سدیم و یک مولکول ATP وارد پروتئین پمپ می شوند و یون های پتاسیم از خارج می آیند.
. یون های سدیم با یک مولکول پروتئین ترکیب می شوند و پروتئین فعالیت ATPase را به دست می آورد. توانایی ایجاد هیدرولیز ATP، همراه با آزاد شدن انرژی که پمپ را هدایت می کند.
. فسفات آزاد شده در طول هیدرولیز ATP به پروتئین اضافه می شود.
. تغییرات ساختاری در پروتئین، قادر به حفظ یون های سدیم نیست و آنها آزاد شده و سلول را ترک می کنند.
. پروتئین یون های پتاسیم را متصل می کند.
. فسفات از پروتئین جدا می شود و ترکیب پروتئین دوباره تغییر می کند.
. انتشار یون های پتاسیم در سلول؛
. پروتئین توانایی خود را برای اتصال یون های سدیم از سر می گیرد.
در یک چرخه کار، پمپ 3 یون سدیم را از سلول پمپ می کند و در 2 یون پتاسیم پمپ می کند. یک بار مثبت در بیرون جمع می شود. در عین حال، بار داخل سلول منفی است. در نتیجه، هر یون مثبت را می توان به سادگی به دلیل وجود اختلاف بار در سراسر غشاء به راحتی منتقل کرد. بنابراین، از طریق یک پروتئین وابسته به سدیم برای انتقال گلوکز، یک یون سدیم و یک مولکول گلوکز را از بیرون متصل می کند و سپس به دلیل اینکه یون سدیم به داخل جذب می شود، پروتئین به راحتی هم سدیم و هم گلوکز را به داخل منتقل می کند. همین اصل مبتنی بر این واقعیت است که سلول های عصبی توزیع بار یکسانی دارند و این به سدیم اجازه عبور می دهد و خیلی سریع تغییر باری به نام تکانه عصبی ایجاد می کند.
مولکول های بزرگ در طول اندوسیتوز از غشاء عبور می کنند. در این مورد، غشاء یک انواژیناسیون را تشکیل می دهد، لبه های آن ادغام می شوند و وزیکول ها - کیسه های تک غشایی - به داخل سیتوپلاسم رها می شوند. دو نوع اندوسیتوز وجود دارد: فاگوسیتوز (جذب ذرات جامد بزرگ) و پینوسیتوز (جذب محلول‌ها).
اگزوسیتوز فرآیند حذف مواد مختلف از سلول است. در این حالت، وزیکول ها با غشای پلاسمایی ادغام می شوند و محتویات آنها در خارج از سلول حذف می شود.

سخنرانی، چکیده. ساختار و عملکرد غشای پلاسمایی. انتقال مواد از طریق غشاء - مفهوم و انواع. طبقه بندی، ماهیت و ویژگی ها.