اهمیت غشای سلولی چیست؟ غشای سلولی. ساختار غشای سلولی

سلول- این نه تنها مایع، آنزیم ها و سایر مواد است، بلکه ساختارهای بسیار سازمان یافته ای به نام اندامک های درون سلولی نیز دارد. اندامک های یک سلول کمتر از اجزای شیمیایی آن مهم نیستند. بنابراین، در غیاب اندامک هایی مانند میتوکندری، عرضه انرژی استخراج شده از مواد مغذی بلافاصله 95٪ کاهش می یابد.

بیشتر اندامک های یک سلول پوشیده شده اند غشاهاعمدتاً از لیپیدها و پروتئین ها تشکیل شده است. غشاهای سلولی، شبکه آندوپلاسمی، میتوکندری، لیزوزوم ها و دستگاه گلژی وجود دارد.

لیپیدهادر آب نامحلول هستند، بنابراین مانعی در سلول ایجاد می کنند که مانع از حرکت آب و مواد محلول در آب از یک محفظه به محفظه دیگر می شود. با این حال، مولکول های پروتئین، غشاء را از طریق ساختارهای تخصصی به نام منافذ، در برابر مواد مختلف قابل نفوذ می کنند. بسیاری از پروتئین های غشایی دیگر آنزیم هایی هستند که واکنش های شیمیایی متعددی را کاتالیز می کنند که در فصل های بعدی مورد بحث قرار خواهد گرفت.

غشای سلولی (یا پلاسما).یک ساختار نازک، انعطاف پذیر و الاستیک با ضخامت تنها 7.5-10 نانومتر است. عمدتاً از پروتئین ها و لیپیدها تشکیل شده است. نسبت تقریبی اجزای آن به شرح زیر است: پروتئین ها - 55٪، فسفولیپیدها - 25٪، کلسترول - 13٪، سایر چربی ها - 4٪، کربوهیدرات ها - 3٪.

لایه لیپیدی غشای سلولیاز نفوذ آب جلوگیری می کند. اساس غشاء یک دولایه لیپیدی است - یک فیلم نازک لیپیدی متشکل از دو تک لایه و کاملاً سلول را می پوشاند. پروتئین ها در سراسر غشاء به شکل گلبول های بزرگ قرار دارند.

دولایه لیپیدیعمدتا از مولکول های فسفولیپید تشکیل شده است. یک سر چنین مولکولی آبدوست است، یعنی. محلول در آب (یک گروه فسفات روی آن وجود دارد)، دیگری آبگریز است، یعنی. فقط در چربی ها حل می شود (حاوی اسید چرب).

با توجه به اینکه قسمت آبگریز مولکول فسفولیپیدفسفولیپیدها آب را دفع می کنند، اما به قسمت های مشابه مولکول های مشابه جذب می شوند، فسفولیپیدها دارای خاصیت طبیعی چسبیدن به یکدیگر در ضخامت غشاء هستند، همانطور که در شکل نشان داده شده است. 2-3. قسمت آبدوست با گروه فسفات دو سطح غشایی را تشکیل می دهد: سطح بیرونی که با مایع خارج سلولی در تماس است و سطح داخلی که با مایع داخل سلولی در تماس است.

وسط لایه لیپیدیغیر قابل نفوذ به یون ها و محلول های آبی گلوکز و اوره. برعکس مواد محلول در چربی از جمله اکسیژن، دی اکسید کربن و الکل به راحتی به این ناحیه از غشاء نفوذ می کنند.

مولکول هاکلسترول، که بخشی از غشاء است، نیز ذاتاً متعلق به لیپیدها است، زیرا گروه استروئیدی آنها در چربی ها بسیار محلول است. به نظر می رسد این مولکول ها در دولایه لیپیدی حل شده اند. هدف اصلی آنها تنظیم نفوذپذیری (یا نفوذ ناپذیری) غشاها برای اجزای محلول در آب مایعات بدن است. علاوه بر این، کلسترول تنظیم کننده اصلی ویسکوزیته غشا است.

پروتئین های غشای سلولی. در شکل، ذرات کروی در دولایه لیپیدی قابل مشاهده هستند - اینها پروتئین های غشایی هستند که بیشتر آنها گلیکوپروتئین هستند. دو نوع پروتئین غشایی وجود دارد: (1) انتگرال، که از طریق غشا نفوذ می کند. (2) محیطی، که فقط بالای یکی از سطوح خود بیرون می زند، بدون اینکه به سطح دیگر برسد.

بسیاری از پروتئین های انتگرالکانال ها (یا منافذ) را تشکیل می دهند که از طریق آنها آب و مواد محلول در آب، به ویژه یون ها، می توانند به مایع داخل و خارج سلولی نفوذ کنند. به دلیل گزینش پذیری کانال ها، برخی از مواد بهتر از بقیه پخش می شوند.

سایر پروتئین های انتگرالبه عنوان پروتئین های حامل عمل می کند و موادی را حمل می کند که دولایه لیپیدی برای آنها نفوذ ناپذیر است. گاهی اوقات پروتئین های حامل در جهت مخالف انتشار عمل می کنند. برخی از پروتئین های انتگرال آنزیم هستند.

پروتئین های غشایی یکپارچههمچنین می تواند به عنوان گیرنده برای مواد محلول در آب، از جمله هورمون های پپتیدی، عمل کند، زیرا غشاء به آنها نفوذ ناپذیر است. برهمکنش یک پروتئین گیرنده با یک لیگاند خاص منجر به تغییرات ساختاری در مولکول پروتئین می شود که به نوبه خود، فعالیت آنزیمی بخش درون سلولی مولکول پروتئین یا انتقال سیگنال از گیرنده به سلول را با استفاده از یک پیام رسان دوم بنابراین، پروتئین های انتگرال تعبیه شده در غشای سلول، آن را در فرآیند انتقال اطلاعات در مورد محیط خارجی به سلول درگیر می کند.

مولکول های پروتئین های غشای محیطیاغلب با پروتئین های انتگرال همراه است. بیشتر پروتئین های محیطی آنزیم هستند یا نقش ارسال کننده انتقال مواد از طریق منافذ غشایی را ایفا می کنند.

سلول- یک واحد ساختاری و عملکردی خود تنظیم کننده بافت ها و اندام ها. نظریه سلولی ساختار اندام ها و بافت ها توسط شلیدن و شوان در سال 1839 ایجاد شد. متعاقباً با کمک میکروسکوپ الکترونی و اولتراسانتریفیوژ، می توان ساختار تمام اندامک های اصلی سلول های حیوانی و گیاهی را روشن کرد. 1).

برنج. 1. طرح ساختار یک سلول حیوانی

قسمت های اصلی یک سلول سیتوپلاسم و هسته هستند. هر سلول توسط یک غشای بسیار نازک احاطه شده است که محتویات آن را محدود می کند.

غشای سلولی نامیده می شود غشای پلاسماییو با نفوذپذیری انتخابی مشخص می شود. این خاصیت باعث می شود که مواد مغذی و عناصر شیمیایی لازم به داخل سلول نفوذ کنند و محصولات اضافی آن را ترک کنند. غشای پلاسمایی از دو لایه مولکول های لیپیدی حاوی پروتئین های خاص تشکیل شده است. لیپیدهای اصلی غشاء فسفولیپیدها هستند. آنها حاوی فسفر، یک سر قطبی و دو دم غیر قطبی اسیدهای چرب با زنجیره بلند هستند. لیپیدهای غشایی شامل کلسترول و استرهای کلسترول هستند. مطابق با مدل ساختار موزاییک مایع، غشاها حاوی اجزایی از پروتئین و مولکول‌های لیپیدی هستند که می‌توانند نسبت به لایه دوتایی مخلوط شوند. هر نوع غشای هر سلول حیوانی دارای ترکیب لیپیدی نسبتاً ثابت خود است.

پروتئین های غشایی با توجه به ساختارشان به دو نوع انتگرال و محیطی تقسیم می شوند. پروتئین های محیطی را می توان از غشاء بدون تخریب آن جدا کرد. چهار نوع پروتئین غشایی وجود دارد: پروتئین های حمل و نقل، آنزیم ها، گیرنده ها و پروتئین های ساختاری. برخی از پروتئین های غشایی دارای فعالیت آنزیمی هستند، برخی دیگر مواد خاصی را متصل می کنند و انتقال آنها را به داخل سلول تسهیل می کنند. پروتئین ها چندین مسیر را برای حرکت مواد در غشاها فراهم می کنند: آنها منافذ بزرگی را تشکیل می دهند که از چندین زیر واحد پروتئین تشکیل شده است که به مولکول های آب و یون ها اجازه می دهد بین سلول ها حرکت کنند. کانال های یونی را تشکیل می دهند که برای حرکت انواع خاصی از یون ها در سراسر غشاء تحت شرایط خاص تخصص دارند. پروتئین های ساختاری با لایه لیپیدی داخلی مرتبط هستند و اسکلت سلولی را فراهم می کنند. اسکلت سلولی استحکام مکانیکی غشای سلولی را فراهم می کند. در غشاهای مختلف، پروتئین ها بین 20 تا 80 درصد جرم را تشکیل می دهند. پروتئین های غشایی می توانند آزادانه در صفحه جانبی حرکت کنند.

غشاء همچنین حاوی کربوهیدرات هایی است که می توانند به صورت کووالانسی به لیپیدها یا پروتئین ها متصل شوند. سه نوع کربوهیدرات غشایی وجود دارد: گلیکولیپیدها (گانگلیوزیدها)، گلیکوپروتئین ها و پروتئوگلیکان ها. بیشتر لیپیدهای غشایی در حالت مایع هستند و سیالیت خاصی دارند، یعنی. توانایی حرکت از یک منطقه به منطقه دیگر. در سمت بیرونی غشاء مکان‌های گیرنده‌ای وجود دارد که هورمون‌های مختلف را به هم متصل می‌کنند. سایر نواحی خاص غشاء نمی توانند پروتئین های خاصی و ترکیبات مختلف بیولوژیکی فعال را که برای این سلول ها بیگانه هستند، تشخیص داده و متصل کنند.

فضای داخلی سلول با سیتوپلاسم پر شده است، که در آن بیشتر واکنش های متابولیسم سلولی کاتالیز شده توسط آنزیم انجام می شود. سیتوپلاسم از دو لایه تشکیل شده است: لایه داخلی به نام آندوپلاسم و لایه محیطی اکتوپلاسم که ویسکوزیته بالایی دارد و فاقد گرانول است. سیتوپلاسم شامل تمام اجزای یک سلول یا اندامک است. مهم ترین اندامک های سلولی شبکه آندوپلاسمی، ریبوزوم ها، میتوکندری ها، دستگاه گلژی، لیزوزوم ها، ریز رشته ها و میکروتوبول ها، پراکسی زوم ها هستند.

شبکه آندوپلاسمیسیستمی از کانال ها و حفره های به هم پیوسته است که در کل سیتوپلاسم نفوذ می کند. انتقال مواد از محیط و داخل سلول ها را تضمین می کند. شبکه آندوپلاسمی همچنین به عنوان انباری برای یون های Ca 2+ داخل سلولی عمل می کند و به عنوان محل اصلی سنتز لیپید در سلول عمل می کند.

ریبوزوم ها -ذرات کروی میکروسکوپی با قطر 10-25 نانومتر. ریبوزوم ها آزادانه در سیتوپلاسم قرار دارند یا به سطح خارجی غشاهای شبکه آندوپلاسمی و غشای هسته متصل می شوند. آنها با RNA پیام رسان و انتقال دهنده تعامل دارند و سنتز پروتئین در آنها اتفاق می افتد. آنها پروتئین هایی را سنتز می کنند که وارد سیسترنا یا دستگاه گلژی می شوند و سپس در خارج آزاد می شوند. ریبوزوم ها که آزادانه در سیتوپلاسم قرار دارند، پروتئین را برای استفاده توسط خود سلول سنتز می کنند و ریبوزوم های مرتبط با شبکه آندوپلاسمی پروتئینی را تولید می کنند که از سلول دفع می شود. ریبوزوم ها پروتئین های عملکردی مختلفی را سنتز می کنند: پروتئین های حامل، آنزیم ها، گیرنده ها، پروتئین های اسکلت سلولی.

دستگاه گلژیتوسط سیستمی از لوله ها، مخازن و وزیکول ها تشکیل شده است. این با شبکه آندوپلاسمی مرتبط است و مواد فعال بیولوژیکی که در اینجا وارد می شوند به صورت فشرده در وزیکول های ترشحی ذخیره می شوند. دومی به طور مداوم از دستگاه گلژی جدا می شود، به غشای سلولی منتقل می شود و با آن ادغام می شود و مواد موجود در وزیکول ها از طریق فرآیند اگزوسیتوز از سلول خارج می شوند.

لیزوزوم ها -ذرات احاطه شده با غشاء با اندازه 0.25-0.8 میکرون. آنها حاوی آنزیم های متعددی هستند که در تجزیه پروتئین ها، پلی ساکاریدها، چربی ها، اسیدهای نوکلئیک، باکتری ها و سلول ها نقش دارند.

پراکسی زوم هاتشکیل شده از شبکه آندوپلاسمی صاف، شبیه لیزوزوم ها و حاوی آنزیم هایی است که تجزیه پراکسید هیدروژن را کاتالیز می کند که تحت تأثیر پراکسیدازها و کاتالاز تجزیه می شود.

میتوکندریحاوی غشاهای بیرونی و داخلی هستند و "ایستگاه انرژی" سلول هستند. میتوکندری ها ساختارهایی گرد یا کشیده با غشای دوتایی هستند. غشای داخلی چین هایی را تشکیل می دهد که به داخل میتوکندری - کریستا بیرون زده اند. سنتز ATP در آنها اتفاق می افتد، اکسیداسیون بسترهای چرخه کربس و بسیاری از واکنش های بیوشیمیایی رخ می دهد. مولکول های ATP تولید شده در میتوکندری به تمام قسمت های سلول منتشر می شوند. میتوکندری ها حاوی مقدار کمی DNA، RNA و ریبوزوم هستند و با مشارکت آنها، تجدید و سنتز میتوکندری های جدید اتفاق می افتد.

میکروفیلامنت هاآنها رشته های پروتئینی نازکی هستند که از میوزین و اکتین تشکیل شده اند و دستگاه انقباضی سلول را تشکیل می دهند. ریز رشته ها در تشکیل چین ها یا برآمدگی های غشای سلولی و همچنین در حرکت ساختارهای مختلف درون سلول ها نقش دارند.

میکروتوبول هااساس اسکلت سلولی را تشکیل می دهند و استحکام آن را تامین می کنند. اسکلت سلولی به سلول ها ظاهر و شکل مشخص آنها را می دهد و به عنوان محلی برای اتصال اندامک های داخل سلولی و اجسام مختلف عمل می کند. در سلول‌های عصبی، دسته‌هایی از میکروتوبول‌ها در انتقال مواد از بدن سلولی به انتهای آکسون‌ها نقش دارند. با مشارکت آنها، دوک میتوزی در طول تقسیم سلولی عمل می کند. آنها نقش عناصر حرکتی پرزها و تاژک ها را در یوکاریوت ها بازی می کنند.

هستهساختار اصلی سلول است، در انتقال ویژگی های ارثی و در سنتز پروتئین ها شرکت می کند. هسته توسط یک غشای هسته ای احاطه شده است که حاوی منافذ هسته ای بسیاری است که از طریق آن مواد مختلف بین هسته و سیتوپلاسم مبادله می شود. درون آن یک هسته وجود دارد. نقش مهم هسته در سنتز RNA ریبوزومی و پروتئین های هیستون ثابت شده است. قسمت های باقی مانده از هسته حاوی کروماتین است که از DNA، RNA و تعدادی پروتئین خاص تشکیل شده است.

وظایف غشای سلولی

غشاهای سلولی نقش مهمی در تنظیم متابولیسم درون سلولی و بین سلولی دارند. دارای نفوذپذیری انتخابی هستند. ساختار خاص آنها به آنها اجازه می دهد تا عملکردهای مانع، حمل و نقل و نظارتی را ارائه دهند.

عملکرد مانعخود را در محدود کردن نفوذ ترکیبات محلول در آب از طریق غشاء نشان می دهد. غشاء به مولکول های پروتئینی بزرگ و آنیون های آلی نفوذ ناپذیر است.

عملکرد تنظیمیغشاها برای تنظیم متابولیسم داخل سلولی در پاسخ به تأثیرات شیمیایی، بیولوژیکی و مکانیکی هستند. تأثیرات مختلفی توسط گیرنده های غشایی خاص با تغییر بعدی در فعالیت آنزیم درک می شود.

عملکرد حمل و نقلاز طریق غشاهای بیولوژیکی می توان به صورت غیرفعال (انتشار، فیلتراسیون، اسمز) یا با استفاده از حمل و نقل فعال انجام داد.

انتشار -حرکت یک گاز یا ماده محلول در امتداد غلظت و گرادیان الکتروشیمیایی. سرعت انتشار به نفوذپذیری غشای سلولی و همچنین گرادیان غلظت برای ذرات بدون بار و گرادیان الکتریکی و غلظت برای ذرات باردار بستگی دارد. انتشار سادهاز طریق دولایه لیپیدی یا از طریق کانال ها رخ می دهد. ذرات باردار بر اساس گرادیان الکتروشیمیایی حرکت می کنند و ذرات بدون بار بر اساس گرادیان شیمیایی حرکت می کنند. به عنوان مثال، اکسیژن، هورمون های استروئیدی، اوره، الکل و غیره با انتشار ساده از لایه لیپیدی غشا نفوذ می کنند. یون ها و ذرات مختلف از طریق کانال ها حرکت می کنند. کانال های یونی توسط پروتئین ها تشکیل می شوند و به کانال های دروازه ای و غیر بسته تقسیم می شوند. بسته به گزینش پذیری، بین کابل های انتخاب کننده یون که فقط به یک یون اجازه عبور می دهد و کانال هایی که گزینش پذیری ندارند، تمایز قائل می شوند. کانال ها دارای دهانه و فیلتر انتخابی هستند و کانال های کنترل شده دارای مکانیزم دروازه هستند.

انتشار تسهیل شده -فرآیندی که در آن مواد با استفاده از پروتئین های انتقال غشایی خاص از طریق غشاء منتقل می شوند. به این ترتیب اسیدهای آمینه و مونوساکاریدها به داخل سلول نفوذ می کنند. این نوع حمل و نقل بسیار سریع اتفاق می افتد.

اسمز -حرکت آب از طریق غشا از محلولی با فشار اسمزی کمتر به محلولی با فشار اسمزی بالاتر.

حمل و نقل فعال -انتقال مواد در برابر گرادیان غلظت با استفاده از ATPaseهای حمل و نقل (پمپ های یونی). این انتقال با صرف انرژی صورت می گیرد.

پمپ های Na + /K + -، Ca 2 + - و H + - به میزان بیشتری مورد مطالعه قرار گرفته اند. پمپ ها روی غشای سلولی قرار دارند.

یک نوع حمل و نقل فعال است اندوسیتوزو اگزوسیتوزبا استفاده از این مکانیسم ها، مواد بزرگتر (پروتئین ها، پلی ساکاریدها، اسیدهای نوکلئیک) که نمی توانند از طریق کانال ها منتقل شوند، منتقل می شوند. این انتقال در سلول های اپیتلیال روده، لوله های کلیوی و اندوتلیوم عروقی شایع تر است.

دردر اندوسیتوز، غشای سلولی هجوم هایی به داخل سلول ایجاد می کند که پس از آزاد شدن به وزیکول تبدیل می شود. در طی اگزوسیتوز، وزیکول ها با محتویاتشان به غشای سلولی منتقل شده و با آن ادغام می شوند و محتویات وزیکول ها در محیط خارج سلولی رها می شوند.

ساختار و عملکرد غشای سلولی

برای درک فرآیندهایی که وجود پتانسیل های الکتریکی در سلول های زنده را تضمین می کند، ابتدا باید ساختار غشای سلولی و خواص آن را بدانید.

در حال حاضر، مدل موزاییکی مایع غشاء که در سال 1972 توسط S. Singer و G. Nicholson ارائه شده است، به طور گسترده پذیرفته شده است. در ضخامت غشاء غوطه ور شده و گروه های آبدوست قطبی به سمت بیرون جهت گیری می کنند. به محیط آبی اطراف (شکل 2).

پروتئین های غشایی بر روی سطح غشا قرار دارند یا می توانند در اعماق مختلف در منطقه آبگریز جاسازی شوند. برخی از پروتئین ها غشاء را می پوشانند و گروه های مختلف آبدوست از همان پروتئین در دو طرف غشای سلولی یافت می شوند. پروتئین های موجود در غشای پلاسما نقش بسیار مهمی ایفا می کنند: آنها در تشکیل کانال های یونی شرکت می کنند، نقش پمپ های غشایی و انتقال دهنده های مواد مختلف را بازی می کنند و همچنین می توانند یک عملکرد گیرنده را انجام دهند.

عملکردهای اصلی غشای سلولی: مانع، حمل و نقل، تنظیم کننده، کاتالیزوری.

عملکرد مانع محدود کردن انتشار ترکیبات محلول در آب از طریق غشا است که برای محافظت از سلول ها در برابر مواد سمی خارجی و حفظ محتوای نسبتاً ثابت مواد مختلف در داخل سلول ها ضروری است. بنابراین، غشای سلولی می تواند انتشار مواد مختلف را 100000-10000000 برابر کند کند.

برنج. 2. نمودار سه بعدی مدل مایع موزاییکی غشای سینگر نیکلسون

پروتئین‌های انتگرال کروی به تصویر کشیده شده‌اند که در دولایه لیپیدی تعبیه شده‌اند. برخی از پروتئین ها کانال های یونی هستند، برخی دیگر (گلیکوپروتئین ها) حاوی زنجیره های جانبی الیگوساکارید هستند که در شناسایی سلول ها در بین یکدیگر و در بافت بین سلولی نقش دارند. مولکول های کلسترول نزدیک به سرهای فسفولیپید هستند و بخش های مجاور "دم" را ثابت می کنند. بخش های داخلی دم مولکول فسفولیپید در حرکت محدود نیستند و مسئول سیالیت غشا هستند (Bretscher, 1985).

غشاء شامل کانال هایی است که یون ها از طریق آنها نفوذ می کنند. کانال ها می توانند وابسته به ولتاژ یا مستقل از پتانسیل باشند. کانال های وابسته به ولتاژهنگامی که اختلاف پتانسیل تغییر می کند باز می شود و مستقل بالقوه(تنظیم هورمونی) هنگامی که گیرنده ها با مواد تعامل دارند باز می شود. کانال ها را می توان به لطف دروازه ها باز یا بسته کرد. دو نوع دروازه در غشا تعبیه شده است: فعال سازی(در عمق کانال) و غیر فعال سازی(روی سطح کانال). دروازه می تواند در یکی از سه حالت باشد:

• حالت باز (هر دو نوع دروازه باز هستند)؛
• حالت بسته (دروازه فعال سازی بسته)؛
• وضعیت غیر فعال سازی (دروازه غیرفعال سازی بسته).

یکی دیگر از ویژگی های مشخصه غشاها توانایی انتقال انتخابی یون های معدنی، مواد مغذی و محصولات متابولیکی مختلف است. سیستم های انتقال غیرفعال و فعال (حمل و نقل) مواد وجود دارد. منفعلانتقال از طریق کانال های یونی با یا بدون کمک پروتئین های حامل انجام می شود و نیروی محرکه آن تفاوت در پتانسیل الکتروشیمیایی یون ها بین فضای داخل و خارج سلولی است. گزینش پذیری کانال های یونی با پارامترهای هندسی و ماهیت شیمیایی گروه هایی که دیواره های کانال و دهانه آن را پوشانده اند تعیین می شود.

در حال حاضر، کانال هایی که به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته اند، کانال هایی هستند که به طور انتخابی به یون های Na + ، K + ، Ca 2 + و همچنین به آب (به اصطلاح آکواپورین ها) نفوذپذیر هستند. قطر کانال های یونی بر اساس مطالعات مختلف 0.5-0.7 نانومتر است. ظرفیت کانال می تواند متفاوت باشد 10 7 - 10 8 یون در ثانیه می تواند از یک کانال یونی عبور کند.

فعالحمل و نقل با صرف انرژی اتفاق می افتد و به اصطلاح توسط پمپ های یونی انجام می شود. پمپ های یونی ساختارهای پروتئینی مولکولی هستند که در غشایی تعبیه شده اند و یون ها را به سمت پتانسیل الکتروشیمیایی بالاتر منتقل می کنند.

پمپ ها با استفاده از انرژی هیدرولیز ATP کار می کنند. در حال حاضر Na+/K+ - ATPase، Ca 2+ - ATPase، H + - ATPase، H + /K + - ATPase، Mg 2+ - ATPase که به ترتیب حرکت یون های Na +، K +، Ca 2+ را تضمین می کنند. به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته است، H+، Mg 2+ جدا شده یا کونژوگه (Na+ و K+؛ H+ و K+). مکانیسم مولکولی انتقال فعال به طور کامل شناخته نشده است.

غشای سلولی- این غشای سلولی است که وظایف زیر را انجام می دهد: جداسازی محتویات سلول و محیط خارجی، انتقال انتخابی مواد (مبادله با محیط خارج از سلول)، محل برخی از واکنش های بیوشیمیایی، اتحاد سلول ها. به بافت ها و پذیرش.

غشاهای سلولی به پلاسما (داخل سلولی) و خارجی تقسیم می شوند. خاصیت اصلی هر غشا نیمه نفوذپذیری است، یعنی توانایی عبور فقط مواد خاصی. این امکان تبادل انتخابی بین سلول و محیط خارجی یا تبادل بین بخش های سلولی را فراهم می کند.

غشاهای پلاسما ساختارهای لیپوپروتئینی هستند. لیپیدها به طور خود به خود یک لایه دوگانه (دولایه) تشکیل می دهند و پروتئین های غشایی در آن شناور می شوند. غشاها حاوی چندین هزار پروتئین مختلف هستند: ساختاری، ناقل، آنزیم و غیره. بین مولکول های پروتئین منافذی وجود دارد که مواد آبدوست از آن عبور می کنند (دولایه لیپیدی مانع از نفوذ مستقیم آنها به داخل سلول می شود). گروه های گلیکوزیل (مونوساکاریدها و پلی ساکاریدها) به برخی از مولکول های سطح غشاء متصل می شوند که در فرآیند شناسایی سلول در طول تشکیل بافت نقش دارند.

ضخامت غشاها معمولاً از 5 تا 10 نانومتر متغیر است. ضخامت توسط اندازه مولکول لیپید آمفیفیلیک تعیین می شود و 5.3 نانومتر است. افزایش بیشتر ضخامت غشاء به دلیل اندازه کمپلکس های پروتئین غشا است. بسته به شرایط خارجی (کلسترول تنظیم کننده است)، ساختار دولایه می تواند تغییر کند به طوری که متراکم تر یا مایع تر شود - سرعت حرکت مواد در امتداد غشاها به این بستگی دارد.

غشاهای سلولی عبارتند از: غشای پلاسمایی، کاریولما، غشاهای شبکه آندوپلاسمی، دستگاه گلژی، لیزوزوم ها، پراکسی زوم ها، میتوکندری ها، انکلوزیون ها و غیره.

لیپیدها در آب نامحلول هستند (آب گریز)، اما به آسانی در حلال های آلی و چربی ها محلول هستند (لیپوفیلی). ترکیب لیپیدها در غشاهای مختلف یکسان نیست. به عنوان مثال، غشای پلاسمایی حاوی مقدار زیادی کلسترول است. رایج ترین لیپیدها در غشاء فسفولیپیدها (گلیسروفسفاتیدها)، اسفنگومیلین ها (اسفنگولیپیدها)، گلیکولیپیدها و کلسترول هستند.

فسفولیپیدها، اسفنگومیلین‌ها و گلیکولیپیدها از دو بخش متفاوت از نظر عملکردی تشکیل شده‌اند: یک بخش غیرقطبی آبگریز که باری ندارد - "دم" متشکل از اسیدهای چرب، و یک بخش آبدوست حاوی "سرهای" قطبی باردار - گروه‌های الکلی (مثلاً گلیسرول).

بخش آبگریز مولکول معمولاً از دو اسید چرب تشکیل شده است. یکی از اسیدها اشباع و دومی غیراشباع است. این توانایی لیپیدها را برای تشکیل خود به خود ساختارهای غشایی دولایه (بیلیپیدی) تعیین می کند. لیپیدهای غشاء وظایف زیر را انجام می دهند: مانع، انتقال، ریزمحیط پروتئینی، مقاومت الکتریکی غشاء.

غشاها در مجموعه مولکول های پروتئینی با یکدیگر متفاوت هستند. بسیاری از پروتئین های غشایی شامل نواحی غنی از آمینو اسیدهای قطبی (حمل کننده بار) و نواحی با اسیدهای آمینه غیرقطبی (گلیسین، آلانین، والین، لوسین) هستند. چنین پروتئین هایی در لایه های لیپیدی غشاها قرار دارند به طوری که بخش های غیر قطبی آنها در قسمت "چربی" غشاء غوطه ور می شوند ، جایی که بخش های آبگریز لیپیدها در آن قرار دارند. بخش قطبی (آب دوست) این پروتئین ها با سرهای لیپیدی برهمکنش می کند و رو به فاز آبی است.

غشاهای بیولوژیکی خواص مشترکی دارند:

غشاها سیستم های بسته ای هستند که اجازه نمی دهند محتویات سلول و بخش های آن با هم مخلوط شوند. نقض یکپارچگی غشاء می تواند منجر به مرگ سلولی شود.

تحرک سطحی (مسطح، جانبی). در غشاها حرکت مداوم مواد در سراسر سطح وجود دارد.

عدم تقارن غشا ساختار لایه های بیرونی و سطحی از نظر شیمیایی، ساختاری و عملکردی ناهمگن است.

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

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

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

غشای بیولوژیکی شامل سه نوع پروتئین:

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

غشای سلولی چه وظایفی را انجام می دهد؟

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

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

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

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

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

6. با کمک غشای سلولی، آب، اکسیژن و مواد مغذی به دست می آید و از طریق آن محصولات متابولیسم سلولی خارج می شود.

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

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

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

10. خواص و عملکردهای اساسی غشای سلولی:

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

غشای پلاسمایی در یک سلول چه عملکردی دارد؟

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

ساختار غشای سلولی

غشاهای سلولی شامل لیپیدهای 3 کلاس:

• گلیکولیپیدها؛
• فسفولیپیدها؛
• کلسترول

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

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

• جالب است -

ساختار سلول - ویدئو