غشاء الخلية - عنصر بنيوي للخلية يحميها من البيئة الخارجية. بمساعدته ، يتفاعل مع الفضاء بين الخلايا وهو جزء من النظام البيولوجي. يحتوي غشاءه على هيكل خاص يتكون من بروتينات ثنائية الطبقة ومتكاملة وشبه متكاملة. هذه الأخيرة عبارة عن جزيئات كبيرة تؤدي وظائف مختلفة. في أغلب الأحيان ، يشاركون في نقل المواد الخاصة ، والتي يتم تنظيم تركيزها على جوانب مختلفة من الغشاء بعناية.
الخطة العامة لهيكل غشاء الخلية
غشاء البلازما عبارة عن مجموعة من جزيئات الدهون والبروتينات المعقدة. توجد الدهون الفوسفورية الخاصة بها ، مع بقاياها المحبة للماء ، على جوانب متقابلة من الغشاء ، وتشكل طبقة ثنائية من الدهون. لكن مناطقها الكارهة للماء ، والتي تتكون من بقايا الأحماض الدهنية ، تنقلب إلى الداخل. يتيح لك ذلك إنشاء هيكل سائل بلوري سائل يمكنه تغيير شكله باستمرار وفي حالة توازن ديناميكي.
تتيح لك ميزة الهيكل هذه تقييد الخلية من الفضاء بين الخلايا ، لأن الغشاء عادة ما يكون غير منفذ للماء وجميع المواد المذابة فيه. يتم غمر بعض البروتينات المعقدة المعقدة وشبه المتكاملة والجزيئات السطحية في سمك الغشاء. من خلالهم ، تتفاعل الخلية مع العالم الخارجي ، وتحافظ على التوازن وتشكل أنسجة بيولوجية متكاملة.
بروتينات غشاء البلازما
جميع جزيئات البروتين الموجودة على سطح أو في سمك غشاء البلازما تنقسم إلى أنواع حسب عمق حدوثها. هناك بروتينات متكاملة تخترق طبقة ثنائية الدهون ، وهي بروتينات شبه متكاملة تنشأ في المنطقة المحبة للماء من الغشاء وتخرج ، بالإضافة إلى بروتينات سطحية موجودة في المنطقة الخارجية من الغشاء. تتخلل جزيئات البروتين المتكاملة غشاء البلازما بطريقة خاصة ويمكن توصيلها بجهاز المستقبل. العديد من هذه الجزيئات تتخلل الغشاء بأكمله وتسمى الغشاء. يتم تثبيت الباقي في الجزء الطارد للماء من الغشاء ويخرج إما إلى السطح الداخلي أو الخارجي.
قنوات أيونات الخلية
في أغلب الأحيان ، تعمل القنوات الأيونية كبروتينات معقدة متكاملة. هذه الهياكل مسؤولة عن النقل النشط لبعض المواد داخل الخلية أو خارجها. وهي تتكون من عدة وحدات بروتينية فرعية وموقع نشط. عند تعرضه لرابط محدد في المركز النشط ، يتم تمثيله بمجموعة محددةالأحماض الأمينية ، هناك تغيير في تشكيل القناة الأيونية. تسمح لك هذه العملية بفتح أو إغلاق القناة ، وبالتالي بدء أو إيقاف النقل النشط للمواد.
بعض القنوات الأيونية تكون مفتوحة معظم الوقت ، ولكن عندما يتم استقبال إشارة من بروتين مستقبِل أو عند توصيل ليجند معين ، فإنها يمكن أن تغلق ، وتوقف تيار الأيونات. يتلخص مبدأ العملية هذا في حقيقة أنه حتى يتم تلقي إشارة مستقبلية أو خلطية لإيقاف النقل النشط لمادة معينة ، فسيتم تنفيذها. بمجرد استلام الإشارة ، يجب إيقاف النقل.
تعمل معظم البروتينات المتكاملة التي تعمل كقنوات أيونية على تثبيط النقل حتى يتم ربط رابط معين بالموقع النشط. ثم سيتم تنشيط النقل الأيوني ، مما سيسمح بإعادة شحن الغشاء. تعد خوارزمية تشغيل القنوات الأيونية هذه نموذجية لخلايا الأنسجة البشرية القابلة للاستثارة.
أنواع البروتينات المضمنة
تؤدي جميع بروتينات الغشاء (متكاملة وشبه متكاملة وسطح) وظائف مهمة. وبسبب دورهم الخاص في حياة الخلية بالتحديد ، فإن لديهم نوعًا معينًا من الاندماج في غشاء الفوسفوليبيد. بعض البروتينات ، غالبًا ما تكون قنوات أيونية ، يجب أن تكبح غشاء البلازما تمامًا من أجل تحقيق وظائفها. ثم يطلق عليهم اسم polytopic ، أي عبر الغشاء. يتم ترجمة الآخرين من خلال موقع التثبيت الخاص بهم في الموقع الكارهة للماء لطبقة الفوسفوليبيد ثنائية الطبقة ، والموقع النشط يمتد فقط إلى الداخل أو إلى الخارج فقطسطح غشاء الخلية. ثم يطلق عليهم اسم monotopic. غالبًا ما تكون جزيئات مستقبلات تستقبل إشارة من سطح الغشاء وتنقلها إلى "وسيط" خاص.
تجديد البروتينات المتكاملة
تخترق جميع الجزيئات المتكاملة تمامًا المنطقة الكارهة للماء ويتم تثبيتها فيها بطريقة تسمح بحركتها فقط على طول الغشاء. ومع ذلك ، فإن دخول البروتين إلى الخلية ، تمامًا مثل الانفصال التلقائي لجزيء البروتين من الغشاء الخلوي ، أمر مستحيل. هناك متغير تدخل فيه بروتينات الغشاء المتكاملة إلى السيتوبلازم. وهو مرتبط بتضخم الخلايا أو البلعمة ، أي عندما تلتقط الخلية مادة صلبة أو سائلة وتحيط بها بغشاء. ثم يتم سحبها إلى الداخل مع البروتينات المضمنة فيها.
بالطبع ، هذه ليست الطريقة الأكثر فاعلية لتبادل الطاقة في الخلية ، لأن جميع البروتينات التي كانت تعمل سابقًا كمستقبلات أو قنوات أيونية سيتم هضمها بواسطة الليزوزوم. سيتطلب ذلك توليفهم الجديد ، والذي سيتم إنفاق جزء كبير من احتياطيات الطاقة من الطاقة الكبرى. ومع ذلك ، أثناء "استغلال" جزيئات القنوات أو المستقبلات الأيونية غالبًا ما تتضرر ، حتى انفصال أجزاء من الجزيء. هذا يتطلب أيضا إعادة تركيبها. لذلك ، فإن البلعمة ، حتى لو حدثت مع انقسام جزيئات المستقبل الخاصة بها ، هي أيضًا طريقة لتجديدها المستمر.
تفاعل مسعور للبروتينات المتكاملة
كما كانالموصوفة أعلاه ، بروتينات الغشاء المتكاملة عبارة عن جزيئات معقدة يبدو أنها عالقة في الغشاء السيتوبلازمي. في الوقت نفسه ، يمكنهم السباحة فيه بحرية ، والتحرك على طول غشاء البلازما ، لكن لا يمكنهم الابتعاد عنه والدخول إلى الفضاء بين الخلايا. يتحقق هذا بسبب خصائص التفاعل الكارهة للماء للبروتينات المتكاملة مع الغشاء الفسفوليبيد.
توجد المراكز النشطة للبروتينات المتكاملة إما على السطح الداخلي أو الخارجي للطبقة الدهنية الثنائية. وهذا الجزء من الجزيء الضخم ، المسؤول عن التثبيت المحكم ، يقع دائمًا بين المناطق الكارهة للماء للفوسفوليبيدات. بسبب التفاعل معهم ، تبقى جميع بروتينات الغشاء دائمًا في سمك غشاء الخلية.
وظائف الجزيئات الكبيرة المتكاملة
يحتوي أي بروتين غشائي متكامل على موقع تثبيت يقع بين المخلفات الكارهة للماء للفوسفوليبيد ومركز نشط. تحتوي بعض الجزيئات على مركز نشط واحد فقط وتقع على السطح الداخلي أو الخارجي للغشاء. هناك أيضًا جزيئات ذات مواقع نشطة متعددة. كل هذا يعتمد على الوظائف التي تؤديها البروتينات المتكاملة والطرفية. وظيفتهم الأولى هي النقل النشط.
جزيئات البروتين ، المسؤولة عن مرور الأيونات ، تتكون من عدة وحدات فرعية وتنظم تيار الأيونات. عادة ، لا يمكن لغشاء البلازما تمرير الأيونات المائية ، لأنه دهني بطبيعته. يسمح وجود القنوات الأيونية ، وهي بروتينات متكاملة ، للأيونات بالتغلغل في السيتوبلازم وإعادة شحن غشاء الخلية.هذه هي الآلية الرئيسية لحدوث غشاء محتمل لخلايا الأنسجة القابلة للإثارة.
جزيئات المستقبل
الوظيفة الثانية للجزيئات المتكاملة هي وظيفة المستقبل. تقوم طبقة دهنية واحدة من الغشاء بوظيفة وقائية وتحد تمامًا من الخلية من البيئة الخارجية. ومع ذلك ، نظرًا لوجود جزيئات المستقبل ، التي يتم تمثيلها ببروتينات متكاملة ، يمكن للخلية استقبال إشارات من البيئة والتفاعل معها. مثال على ذلك مستقبلات خلايا عضلة القلب الكظرية ، بروتين التصاق الخلية ، مستقبلات الأنسولين. مثال خاص على بروتين المستقبل هو بكتيريورودوبسين ، وهو بروتين غشائي خاص موجود في بعض البكتيريا يسمح لها بالاستجابة للضوء.
بروتينات التفاعل بين الخلايا
المجموعة الثالثة من وظائف البروتينات المتكاملة هي تنفيذ الاتصالات بين الخلايا. بفضلهم ، يمكن لخلية واحدة أن تنضم إلى أخرى ، وبالتالي إنشاء سلسلة من نقل المعلومات. تعمل Nexuses وفقًا لهذه الآلية - تقاطعات الفجوة بين خلايا عضلة القلب ، والتي من خلالها ينتقل إيقاع القلب. يتم ملاحظة نفس مبدأ العملية في المشابك العصبية ، والتي من خلالها تنتقل نبضة في الأنسجة العصبية.
من خلال البروتينات المتكاملة ، يمكن للخلايا أيضًا إنشاء اتصال ميكانيكي ، وهو أمر مهم في تكوين نسيج بيولوجي متكامل. أيضًا ، يمكن أن تلعب البروتينات المتكاملة دور إنزيمات الغشاء والمشاركة في نقل الطاقة ، بما في ذلك النبضات العصبية.
