الجهاز السطحي للخلية هو نظام فرعي عالمي. يحددون الحدود بين البيئة الخارجية والسيتوبلازم. يوفر PAC تنظيم تفاعلهم. دعونا نفكر أكثر في ميزات التنظيم الهيكلي والوظيفي للجهاز السطحي للخلية.
المكونات
تتميز المكونات التالية للجهاز السطحي للخلايا حقيقية النواة: غشاء البلازما ، والمجمعات فوق الغشاء والغشاء. يتم تقديم الأول في شكل عنصر مغلق كرويًا. تعتبر البلازما هي أساس الجهاز الخلوي السطحي. مجمع الغشاء (ويسمى أيضًا glycocalyx) هو عنصر خارجي يقع فوق غشاء البلازما. يحتوي على مكونات مختلفة. على وجه الخصوص ، وتشمل هذه:
- أجزاء كربوهيدراتية من البروتينات السكرية وجلوكوليبيدات.
- بروتينات غشائية طرفية.
- كربوهيدرات محددة.
- بروتينات شبه متكاملة ومتكاملة.
يقع مجمع الغشاء تحت غشاء البلازما. يحتوي على الجهاز العضلي الهيكلي والهيالوبلازم المحيطي.
عناصر الغشاءمعقدة
بالنظر إلى بنية الجهاز السطحي للخلية ، يجب على المرء أن يسكن بشكل منفصل عن الهيالوبلازم المحيطي. وهو جزء متخصص من السيتوبلازم ويقع فوق غشاء البلازما. يتم تقديم الهيالوبلازم المحيطي على أنه مادة سائلة متباينة للغاية. يحتوي على مجموعة متنوعة من العناصر ذات الوزن الجزيئي المرتفع والمنخفض في المحلول. في الواقع ، إنها بيئة مكروية تحدث فيها عمليات التمثيل الغذائي المحددة والعامة. يؤدي الهيالوبلازم المحيطي العديد من وظائف الجهاز السطحي.
الجهاز العضلي الهيكلي
وهي تقع في الهيالوبلازم المحيطي. في الجهاز العضلي الهيكلي هناك:
- الألياف الدقيقة.
- ألياف هيكلية (خيوط وسيطة).
- الأنابيب الدقيقة.
الألياف الدقيقة هي هياكل خيطية. تتشكل الألياف الهيكلية بسبب بلمرة عدد من جزيئات البروتين. يتم تنظيم عددها وطولها بواسطة آليات خاصة. عندما تتغير ، تحدث حالات شاذة في الوظائف الخلوية. الأنابيب الدقيقة هي الأبعد عن غشاء البلازما. تتكون جدرانها من بروتينات التوبولين.
هيكل ووظائف الجهاز السطحي للخلية
يتم التمثيل الغذائي بسبب وجود آليات النقل. يوفر هيكل الجهاز السطحي للخلية القدرة على تنفيذ حركة المركبات بعدة طرق. على وجه الخصوص ، الأنواع التاليةالنقل:
- انتشار بسيط.
- النقل السلبي.
- حركة نشطة
- خلوي (تبادل معبأ بغشاء).
بالإضافة إلى النقل ، وظائف الجهاز السطحي للخلية مثل:
- حاجز
- مستقبلات.
- تحديد الهوية
- وظيفة حركة الخلية من خلال تكوين الأرجل الخيطية ، الزائفة والصفائحية.
حركة حرة
يتم تنفيذ الانتشار البسيط من خلال الجهاز السطحي للخلية حصريًا في وجود تدرج كهربائي على جانبي الغشاء. حجمه يحدد سرعة واتجاه الحركة. يمكن للطبقة ثنائية الدهون أن تمرر أي جزيئات من النوع الكارهة للماء. ومع ذلك ، فإن معظم العناصر النشطة بيولوجيا هي ماء. وعليه فإن حرية تنقلهم صعبة.
النقل السلبي
يسمى هذا النوع من الحركة المركبة أيضًا بالانتشار الميسر. يتم تنفيذه أيضًا من خلال الجهاز السطحي للخلية في وجود التدرج وبدون استهلاك ATP. النقل السلبي أسرع من النقل المجاني. في عملية زيادة فرق التركيز في التدرج ، تأتي لحظة تصبح فيها سرعة الحركة ثابتة.
شركات النقل
يتم توفير النقل عبر الجهاز السطحي للخلية بواسطة جزيئات خاصة. بمساعدة هذه الحاملات ، تمر الجزيئات الكبيرة من النوع المحب للماء (الأحماض الأمينية ، على وجه الخصوص) على طول تدرج التركيز. سطحيشتمل جهاز الخلية حقيقية النواة على ناقلات سلبية للأيونات المختلفة: K + ، Na + ، Ca + ، Cl- ، HCO3-. تتميز هذه الجزيئات الخاصة بانتقائية عالية للعناصر المنقولة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن خاصيةهم المهمة هي سرعة الحركة العالية. يمكن أن تصل إلى 104 جزيئات أو أكثر في الثانية.
النقل النشط
يتميز بتحريك العناصر مقابل التدرج اللوني. تنتقل الجزيئات من منطقة ذات تركيز منخفض إلى مناطق ذات تركيز أعلى. مثل هذه الحركة تنطوي على تكلفة معينة من ATP. لتنفيذ النقل النشط ، يتم تضمين ناقلات محددة في هيكل الجهاز السطحي للخلية الحيوانية. كانت تسمى "مضخات" أو "مضخات". يتم تمييز العديد من هذه الناقلات من خلال نشاط ATPase الخاص بهم. هذا يعني أنهم قادرون على تكسير الأدينوزين ثلاثي الفوسفات واستخراج الطاقة لأنشطتهم. النقل النشط يخلق التدرجات الأيونية.
خلوي
تستخدم هذه الطريقة لتحريك جزيئات المواد المختلفة أو الجزيئات الكبيرة. في عملية الخلوي ، يكون العنصر المنقول محاطًا بحويصلة غشائية. إذا تم تنفيذ الحركة في الخلية ، فإنها تسمى الالتقام الخلوي. وفقًا لذلك ، يسمى الاتجاه العكسي بالإفراز الخلوي. في بعض الخلايا ، تمر العناصر من خلالها. يسمى هذا النوع من النقل بالترانزيت أو داء الداء.
Plasmolemma
يشمل هيكل الجهاز السطحي للخلية البلازماغشاء يتكون في الغالب من الدهون والبروتينات بنسبة 1: 1 تقريبًا. تم اقتراح أول "نموذج ساندويتش" لهذا العنصر في عام 1935. ووفقًا لهذه النظرية ، فإن أساس البلازموليما يتكون من جزيئات دهنية مكدسة في طبقتين (طبقة ثنائية الشحميات). يديرون ذيولهم (مناطق كارهة للماء) لبعضهم البعض ، وإلى الخارج والداخل - رؤوس محبة للماء. هذه الأسطح من الطبقة ثنائية الدهون مغطاة بجزيئات بروتينية. تم تأكيد هذا النموذج في الخمسينيات من القرن الماضي من خلال دراسات البنية التحتية التي أجريت باستخدام المجهر الإلكتروني. على وجه الخصوص ، وجد أن الجهاز السطحي لخلية حيوانية يحتوي على غشاء ثلاثي الطبقات. سمكها 7.5-11 نانومتر. لها ضوء متوسط وطبقتان محيطيتان داكنتان. الأول يتوافق مع المنطقة الكارهة للماء لجزيئات الدهون. المساحات المظلمة ، بدورها ، عبارة عن طبقات سطحية مستمرة من رؤوس البروتين والمحبة للماء.
نظريات أخرى
العديد من دراسات المجهر الإلكتروني التي أجريت في أواخر الخمسينيات وأوائل الستينيات. أشار إلى عالمية التنظيم ثلاثي الطبقات للأغشية. ينعكس هذا في نظرية جي روبرتسون. في غضون ذلك ، بحلول نهاية الستينيات لقد تراكمت الكثير من الحقائق التي لم يتم شرحها من وجهة نظر "نموذج الشطيرة" الحالي. أعطى هذا قوة دافعة لتطوير مخططات جديدة ، بما في ذلك النماذج القائمة على وجود روابط محبة للماء بين جزيئات البروتين والدهون. ضمنواحدة منهم كانت نظرية "سجادة البروتين الدهني". وفقًا لذلك ، يحتوي الغشاء على نوعين من البروتينات: متكاملة وطرفية. ترتبط الأخيرة بالتفاعلات الكهروستاتيكية مع الرؤوس القطبية على جزيئات الدهون. ومع ذلك ، فإنها لا تشكل أبدًا طبقة متصلة. تلعب البروتينات الكروية دورًا رئيسيًا في تكوين الغشاء. هم مغمورون فيه جزئيًا ويطلق عليهم شبه متكامل. تتم حركة هذه البروتينات في المرحلة السائلة الدهنية. هذا يضمن قابلية وديناميكية نظام الغشاء بأكمله. حاليًا ، يعتبر هذا النموذج هو الأكثر شيوعًا.
الدهون
يتم توفير الخصائص الفيزيائية والكيميائية الرئيسية للغشاء من خلال طبقة ممثلة بالعناصر - الفسفوليبيدات ، التي تتكون من ذيل غير قطبي (كاره للماء) ورأس قطبي (محب للماء). وأكثرها شيوعًا هي الدهون الفوسفاتية والسفنجوليبيد. وتتركز الأخيرة بشكل رئيسي في الطبقة الخارجية أحادية الطبقة. وهي مرتبطة بسلاسل قليل السكاريد. نظرًا لحقيقة أن الروابط تبرز خارج الجزء الخارجي من غشاء البلازما ، فإنها تكتسب شكلًا غير متماثل. تلعب Glycolipids دورًا مهمًا في تنفيذ وظيفة المستقبل للجهاز السطحي. تحتوي معظم الأغشية أيضًا على الكوليسترول (الكوليسترول) - وهو مادة دهنية الستيرويد. يختلف مقدارها ، وهو ما يحدد إلى حد كبير سيولة الغشاء. كلما زاد الكوليسترول ، زاد ارتفاعه. يعتمد مستوى السائل أيضًا على نسبة المخلفات غير المشبعة والمشبعة منأحماض دهنية. كلما زاد عددهم ، زاد ارتفاعه. يؤثر السائل على نشاط الانزيمات في الغشاء.
بروتينات
تحدد الدهون بشكل أساسي خصائص الحاجز. في المقابل ، تساهم البروتينات في أداء الوظائف الرئيسية للخلية. على وجه الخصوص ، نحن نتحدث عن النقل المنظم للمركبات وتنظيم التمثيل الغذائي والاستقبال وما إلى ذلك. تتوزع جزيئات البروتين في طبقة ثنائية الدهون بنمط فسيفساء. يمكنهم التحرك في العمق. يبدو أن الخلية نفسها تتحكم في هذه الحركة. وتشارك الألياف الدقيقة في آلية الحركة. وهي مرتبطة ببروتينات فردية متكاملة. تختلف عناصر الغشاء تبعًا لموقعها بالنسبة للطبقة ثنائية الشحميات. لذلك ، يمكن أن تكون البروتينات هامشية ومتكاملة. الأولى مترجمة خارج الطبقة. لديهم رابطة ضعيفة مع سطح الغشاء. البروتينات المتكاملة مغمورة بالكامل فيه. لديهم رابطة قوية مع الدهون ولا يتم إطلاقها من الغشاء دون الإضرار بالطبقة ثنائية الدهون. تسمى البروتينات التي تخترقها من خلال وعبر الغشاء. يضمن التفاعل بين جزيئات البروتين والدهون ذات الطبيعة المختلفة استقرار غشاء البلازما.
جلايكوكاليكس
البروتينات الدهنية لها سلاسل جانبية. يمكن لجزيئات قليل السكاريد أن ترتبط بالدهون وتشكل جليكوليبيدات. أجزاء الكربوهيدرات الخاصة بهم ، جنبًا إلى جنب مع العناصر المماثلة من البروتينات السكرية ، تعطي سطح الخلية شحنة سالبة وتشكل أساس الكاليكس. هوممثلة بطبقة فضفاضة ذات كثافة إلكترون معتدلة. يغطي الكاليكس الجزء الخارجي من غشاء البلازما. تساهم مواقع الكربوهيدرات فيها في التعرف على الخلايا والمواد المجاورة فيما بينها ، كما توفر روابط لاصقة معها. يحتوي glycocalyx أيضًا على مستقبلات الهرمونات والتوافق ، والإنزيمات.
إضافي
يتم تمثيل المستقبلات الغشائية بشكل أساسي بالبروتينات السكرية. لديهم القدرة على إنشاء روابط محددة للغاية مع الروابط. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للمستقبلات الموجودة في الغشاء تنظيم حركة جزيئات معينة في الخلية ، ونفاذية غشاء البلازما. إنهم قادرون على تحويل الإشارات من البيئة الخارجية إلى إشارات داخلية ، لربط عناصر المصفوفة خارج الخلية والهيكل الخلوي. يعتقد بعض الباحثين أن جزيئات البروتين شبه المتكاملة يتم تضمينها أيضًا في glycocalyx. تقع مواقعها الوظيفية في منطقة فوق الغشاء لجهاز الخلية السطحية.
