ما هي وظيفة غشاء الخلية الخارجي؟ هيكل غشاء الخلية الخارجي. غشاء الخلية الخارجية

غشاء الخلية -التركيب الجزيئي الذي يتكون من الدهون والبروتينات. خصائصه ووظائفه الرئيسية:

• فصل محتويات أي خلية عن البيئة الخارجية ، مع ضمان سلامتها ؛
• إدارة وتعديل التبادل بين البيئة والخلية ؛
• تقسم الأغشية داخل الخلايا الخلية إلى مقصورات خاصة: عضيات أو مقصورات.

كلمة "غشاء" في اللاتينية تعني "فيلم". إذا تحدثنا عن غشاء الخلية ، فهذا مزيج من فيلمين لهما خصائص مختلفة.

يشمل الغشاء البيولوجي ثلاثة أنواع من البروتينات:

1. محيطي - يقع على سطح الفيلم ؛
2. لا يتجزأ - تخترق الغشاء بالكامل ؛
3. شبه متكامل - في أحد طرفيه تخترق الطبقة ثنائية الشحميات.

ما هي وظائف غشاء الخلية

1. جدار الخلية - غلاف قوي للخلية ، يقع خارج الغشاء السيتوبلازمي. يؤدي وظائف الحماية والنقل والهيكل. توجد في العديد من النباتات والبكتيريا والفطريات والعتائق.

2. يوفر وظيفة حاجز ، أي التمثيل الغذائي الانتقائي والمنظم والنشط والسلبي مع البيئة الخارجية.

3. قادرة على نقل المعلومات وتخزينها ، كما تشارك في عملية الاستنساخ.

4. يؤدي وظيفة نقل يمكنها نقل المواد عبر الغشاء إلى داخل الخلية وخارجها.

5. غشاء الخلية لديه موصلية في اتجاه واحد. نتيجة لذلك ، يمكن لجزيئات الماء أن تمر عبر غشاء الخلية دون تأخير ، كما تخترق جزيئات المواد الأخرى بشكل انتقائي.

6. بمساعدة غشاء الخلية ، يتم الحصول على الماء والأكسجين والمواد المغذية ، ومن خلالها يتم إزالة منتجات الأيض الخلوي.

7. يقوم بتبادل الخلايا عبر الأغشية ، ويمكن أن يؤديها من خلال 3 أنواع رئيسية من التفاعلات: كثرة الخلايا ، البلعمة ، إفراز الخلايا.

8. يوفر الغشاء خصوصية الاتصالات بين الخلايا.

9. هناك العديد من المستقبلات في الغشاء القادرة على إدراك الإشارات الكيميائية - الوسطاء والهرمونات والعديد من المواد الأخرى النشطة بيولوجيًا. لذلك فهي قادرة على تغيير نشاط التمثيل الغذائي للخلية.

10. الخصائص والوظائف الرئيسية لغشاء الخلية:

• مصفوفة
• حاجز
• المواصلات
• طاقة
• ميكانيكي
• أنزيمية
• مستقبلات
• محمي
• العلامات
• القدرة الحيوية

ما هي وظيفة غشاء البلازما في الخلية؟

1. يحدد محتويات الخلية ؛
2. ينفذ تدفق المواد إلى الخلية ؛
3. يوفر إزالة عدد من المواد من الخلية.

هيكل غشاء الخلية

أغشية الخلايا تشمل الدهون من 3 فئات:

• جليكوليبيدات.
• الفسفوليبيدات.
• الكوليسترول.

يتكون غشاء الخلية أساسًا من البروتينات والدهون ، ولا يزيد سمكه عن 11 نانومتر. من 40 إلى 90٪ من الدهون الفوسفورية. من المهم أيضًا ملاحظة الجليكوليبيدات ، والتي تعد أحد المكونات الرئيسية للغشاء.

يتكون غشاء الخلية من ثلاث طبقات. توجد طبقة ثنائية سائلة متجانسة في الوسط ، وتغطيها البروتينات من كلا الجانبين (مثل الفسيفساء) ، وتخترق السماكة جزئيًا. البروتينات ضرورية أيضًا حتى يمر الغشاء داخل الخلايا وينقل منها مواد خاصة لا يمكنها اختراق الطبقة الدهنية. على سبيل المثال ، أيونات الصوديوم والبوتاسيوم.

• إنه ممتع -

هيكل الخلية - فيديو

تتكون جميع الكائنات الحية على الأرض من خلايا ، وكل خلية محاطة بقشرة واقية - غشاء. ومع ذلك ، فإن وظائف الغشاء لا تقتصر على حماية العضيات وفصل خلية عن أخرى. غشاء الخلية عبارة عن آلية معقدة تشارك بشكل مباشر في التكاثر والتجديد والتغذية والتنفس والعديد من وظائف الخلية المهمة الأخرى.

مصطلح "غشاء الخلية" يُستخدم منذ حوالي مائة عام. كلمة "غشاء" في الترجمة من اللاتينية تعني "فيلم". ولكن في حالة غشاء الخلية ، سيكون من الأصح الحديث عن مزيج من فيلمين مترابطين بطريقة معينة ، علاوة على ذلك ، فإن الجوانب المختلفة لهذه الأفلام لها خصائص مختلفة.

غشاء الخلية (الغشاء الخلوي ، غشاء البلازما) عبارة عن غلاف مكون من ثلاث طبقات من البروتين الدهني (بروتين دهني) يفصل كل خلية عن الخلايا المجاورة والبيئة ، ويقوم بتبادل متحكم فيه بين الخلايا والبيئة.

من الأهمية الحاسمة في هذا التعريف ألا يفصل غشاء الخلية خلية عن أخرى ، بل يضمن تفاعلها مع الخلايا الأخرى والبيئة. الغشاء عبارة عن هيكل خلية نشط للغاية يعمل باستمرار ، حيث يتم تعيين العديد من الوظائف بواسطة الطبيعة. من مقالتنا ، سوف تتعلم كل شيء عن تكوين غشاء الخلية وبنيته وخصائصه ووظائفه ، فضلاً عن الخطر الذي يشكله على صحة الإنسان من خلال الاضطرابات في أداء أغشية الخلايا.

تاريخ أبحاث غشاء الخلية

في عام 1925 ، تمكن عالمان ألمانيان ، جورتر وجريندل ، من إجراء تجربة معقدة على خلايا الدم الحمراء البشرية ، كريات الدم الحمراء. باستخدام الصدمة التناضحية ، حصل الباحثون على ما يسمى بـ "الظلال" - قذائف فارغة من خلايا الدم الحمراء ، ثم وضعوها في كومة واحدة وقاسوا مساحة السطح. كانت الخطوة التالية هي حساب كمية الدهون في غشاء الخلية. بمساعدة الأسيتون ، عزل العلماء الدهون من "الظلال" وقرروا أنها كافية فقط لطبقة مزدوجة مستمرة.

ومع ذلك ، أثناء التجربة ، تم ارتكاب خطأين فادحين:

لا يسمح استخدام الأسيتون بعزل جميع الدهون من الأغشية ؛

تم حساب مساحة سطح "الظلال" بالوزن الجاف ، وهو أيضًا غير صحيح.

نظرًا لأن الخطأ الأول أعطى علامة سالبة في الحسابات ، والخطأ الثاني أعطى علامة زائد ، فقد تبين أن النتيجة الإجمالية كانت دقيقة بشكل مدهش ، وقد جلب العلماء الألمان أهم اكتشاف للعالم العلمي - طبقة ثنائية الدهون في غشاء الخلية.

في عام 1935 ، توصل باحثان آخران ، دانييلي وداوسون ، بعد تجارب طويلة على أغشية ثنائية الدهون ، إلى استنتاج مفاده أن البروتينات موجودة في أغشية الخلايا. لم تكن هناك طريقة أخرى لشرح سبب ارتفاع التوتر السطحي في هذه الأفلام. قدم العلماء للجمهور نموذجًا تخطيطيًا لغشاء الخلية ، يشبه الساندويتش ، حيث تلعب طبقات البروتين الدهني المتجانسة دور شرائح الخبز ، وبينها بدلاً من الزيت يكون الفراغ.

في عام 1950 ، بمساعدة المجهر الإلكتروني الأول ، تم تأكيد نظرية دانييلي داوسون جزئيًا - أظهرت الصور المجهرية لغشاء الخلية بوضوح طبقتين تتكونان من رؤوس دهنية وبروتينية ، وبينهما مساحة شفافة مليئة فقط بذيول من الدهون و البروتينات.

في عام 1960 ، مسترشدًا بهذه البيانات ، طور عالم الأحياء الدقيقة الأمريكي جيه روبرتسون نظرية حول بنية أغشية الخلايا المكونة من ثلاث طبقات ، والتي كانت تعتبر لفترة طويلة النظرية الوحيدة الحقيقية. ومع ذلك ، مع تطور العلم ، ولدت المزيد والمزيد من الشكوك حول تجانس هذه الطبقات. من وجهة نظر الديناميكا الحرارية ، فإن مثل هذه البنية غير مواتية للغاية - سيكون من الصعب جدًا على الخلايا نقل المواد داخل وخارج "الشطيرة" بأكملها. بالإضافة إلى ذلك ، فقد ثبت أن أغشية الخلايا للأنسجة المختلفة لها سماكة مختلفة وطريقة ربط مختلفة ، ويرجع ذلك إلى وظائف الأعضاء المختلفة.

في عام 1972 ، قام علماء الأحياء الدقيقة S.D. سينجر و ج. كان نيكلسون قادرًا على شرح جميع التناقضات في نظرية روبرتسون بمساعدة نموذج فسيفساء سائل جديد لغشاء الخلية. وجد العلماء أن الغشاء غير متجانس وغير متماثل ومليء بالسائل وأن خلاياه في حركة مستمرة. والبروتينات التي تتكون منها لها بنية وهدف مختلفان ، بالإضافة إلى أنها تقع بشكل مختلف بالنسبة للطبقة ثنائية الدهون من الغشاء.

تحتوي أغشية الخلايا على ثلاثة أنواع من البروتينات:

محيطي - متصل بسطح الفيلم ؛

شبه متكامل- تخترق جزئيًا في الطبقة ثنائية الشحوم ؛

لا يتجزأ - تخترق الغشاء بالكامل.

ترتبط البروتينات الطرفية برؤوس الدهون الغشائية من خلال التفاعل الكهروستاتيكي ، ولا تشكل أبدًا طبقة مستمرة كما كان يعتقد سابقًا.وتعمل البروتينات شبه المتكاملة والمتكاملة على نقل الأكسجين والمواد المغذية إلى الخلية ، بالإضافة إلى إزالة التحلل منتجات منه وأكثر للعديد من الميزات المهمة ، والتي ستتعرف عليها لاحقًا.

يؤدي غشاء الخلية الوظائف التالية:

الحاجز - نفاذية الغشاء لأنواع مختلفة من الجزيئات ليست هي نفسها ، لتجاوز غشاء الخلية ، يجب أن يكون للجزيء حجم معين ، وخصائص كيميائية وشحنة كهربائية. الجزيئات الضارة أو غير الملائمة ، بسبب وظيفة الحاجز لغشاء الخلية ، ببساطة لا تستطيع دخول الخلية. على سبيل المثال ، بمساعدة تفاعل البيروكسيد ، يحمي الغشاء السيتوبلازم من البيروكسيدات التي تشكل خطورة عليه ؛

النقل - يمر التبادل السلبي والنشط والمنظم والانتقائي عبر الغشاء. الأيض السلبي مناسب للمواد القابلة للذوبان في الدهون والغازات التي تتكون من جزيئات صغيرة جدًا. تخترق هذه المواد داخل الخلية وخارجها دون إنفاق للطاقة ، بحرية ، عن طريق الانتشار. يتم تنشيط وظيفة النقل النشط لغشاء الخلية عند الضرورة ، ولكن يجب نقل المواد التي يصعب نقلها داخل الخلية أو خارجها. على سبيل المثال ، أولئك الذين لديهم حجم جزيئي كبير ، أو غير قادرين على عبور الطبقة ثنائية الشحوم بسبب كره الماء. ثم تبدأ مضخات البروتين في العمل ، بما في ذلك ATPase ، وهو المسؤول عن امتصاص أيونات البوتاسيوم في الخلية وطرد أيونات الصوديوم منها. النقل المنظم ضروري لوظائف الإفراز والتخمير ، مثل عندما تنتج الخلايا وتفرز الهرمونات أو العصارة المعدية. كل هذه المواد تخرج من الخلايا من خلال قنوات خاصة وفي حجم معين. وترتبط وظيفة النقل الانتقائي بالبروتينات المتكاملة للغاية التي تخترق الغشاء وتعمل كقناة لدخول وخروج أنواع محددة بدقة من الجزيئات ؛

المصفوفة - يحدد غشاء الخلية ويثبت موقع العضيات بالنسبة لبعضها البعض (النواة ، الميتوكوندريا ، البلاستيدات الخضراء) وينظم التفاعل بينها ؛

ميكانيكي - يضمن تقييد خلية من خلية أخرى ، وفي نفس الوقت ، التوصيل الصحيح للخلايا بنسيج متجانس ومقاومة الأعضاء للتشوه ؛

الحماية - في كل من النباتات والحيوانات ، يعمل غشاء الخلية كأساس لبناء إطار وقائي. مثال على ذلك الخشب الصلب ، قشر كثيف ، أشواك شائكة. في عالم الحيوان ، هناك أيضًا العديد من الأمثلة على الوظيفة الوقائية لأغشية الخلايا - قوقعة السلحفاة ، والصدفة الكيتينية ، والحوافر والقرون ؛

الطاقة - ستكون عمليات التمثيل الضوئي والتنفس الخلوي مستحيلة بدون مشاركة بروتينات غشاء الخلية ، لأن الخلايا تتبادل الطاقة بمساعدة قنوات البروتين ؛

مستقبل - قد يكون للبروتينات الموجودة في غشاء الخلية وظيفة مهمة أخرى. وهي تعمل كمستقبلات تستقبل الخلية من خلالها إشارة من الهرمونات والناقلات العصبية. وهذا بدوره ضروري لتوصيل النبضات العصبية والمسار الطبيعي للعمليات الهرمونية ؛

إنزيمية - وظيفة مهمة أخرى متأصلة في بعض بروتينات أغشية الخلايا. على سبيل المثال ، في ظهارة الأمعاء ، يتم تصنيع الإنزيمات الهاضمة بمساعدة هذه البروتينات ؛

القدرة الحيوية- تركيز أيونات البوتاسيوم داخل الخلية أعلى بكثير من تركيزه في الخارج ، كما أن تركيز أيونات الصوديوم ، على العكس من ذلك ، أكبر في الخارج منه في الداخل. وهذا ما يفسر الاختلاف المحتمل: داخل الخلية تكون الشحنة سالبة ، وخارجها تكون موجبة ، مما يساهم في حركة المواد داخل الخلية وخارجها في أي من أنواع التمثيل الغذائي الثلاثة - البلعمة ، والتضخم ، وإخراج الخلايا ؛

وضع العلامات - على سطح أغشية الخلايا هناك ما يسمى ب "الملصقات" - مستضدات تتكون من بروتينات سكرية (بروتينات ذات سلاسل جانبية متفرعة قليلة السكاريد متصلة بها). نظرًا لأن السلاسل الجانبية يمكن أن تحتوي على مجموعة كبيرة ومتنوعة من التكوينات ، فإن كل نوع من الخلايا يتلقى تسمية فريدة خاصة به تسمح للخلايا الأخرى في الجسم بالتعرف عليها "عن طريق البصر" والاستجابة لها بشكل صحيح. لهذا السبب ، على سبيل المثال ، تتعرف الخلايا المناعية البشرية ، الضامة ، بسهولة على شخص أجنبي دخل الجسم (عدوى ، فيروس) ومحاولة تدميره. يحدث الشيء نفسه مع الخلايا المريضة والمتحورة والقديمة - يتغير الملصق الموجود على غشاء الخلية ويتخلص الجسم منها.

يحدث التبادل الخلوي عبر الأغشية ، ويمكن إجراؤه من خلال ثلاثة أنواع رئيسية من التفاعلات:

البلعمة هي عملية خلوية تقوم فيها الخلايا البلعمية المدمجة في الغشاء بالتقاط وهضم الجزيئات الصلبة من العناصر الغذائية. في جسم الإنسان ، تتم عملية البلعمة بواسطة أغشية من نوعين من الخلايا: الخلايا الحبيبية (الكريات البيض الحبيبية) والضامة (الخلايا القاتلة المناعية) ؛

كثرة الخلايا البينية هي عملية التقاط الجزيئات السائلة التي تتلامس معها عن طريق سطح غشاء الخلية. للتغذية حسب نوع كثرة الخلايا ، تنمو الخلية نواتج رقيقة رقيقة على شكل هوائيات على غشاءها ، والتي ، كما كانت ، تحيط بقطرة من السائل ، ويتم الحصول على فقاعة. أولاً ، تبرز هذه الحويصلة فوق سطح الغشاء ، ثم "تبتلع" - تختبئ داخل الخلية ، وتندمج جدرانها مع السطح الداخلي لغشاء الخلية. يحدث كثرة الخلايا في جميع الخلايا الحية تقريبًا ؛

خروج الخلايا هو عملية عكسية يتم فيها تكوين حويصلات بسائل وظيفي إفرازي (إنزيم ، هرمون) داخل الخلية ، ويجب بطريقة ما إزالتها من الخلية إلى البيئة. للقيام بذلك ، تندمج الفقاعة أولاً مع السطح الداخلي لغشاء الخلية ، ثم تنتفخ للخارج ، وتنفجر ، وتطرد المحتويات وتندمج مرة أخرى مع سطح الغشاء ، هذه المرة من الخارج. يحدث خروج الخلايا ، على سبيل المثال ، في خلايا الظهارة المعوية والقشرة الكظرية.

تحتوي أغشية الخلايا على ثلاث فئات من الدهون:

الفسفوليبيدات.

جليكوليبيدات.

الكوليسترول.

تتكون الفسفوليبيدات (مزيج من الدهون والفوسفور) وجليكوليبيدات (مزيج من الدهون والكربوهيدرات) ، بدورها ، من رأس محب للماء ، يمتد منه ذيلان طويلين كارهين للماء. لكن الكوليسترول أحيانًا يحتل الفراغ بين هذين الذيلين ولا يسمح لهما بالانحناء ، مما يجعل أغشية بعض الخلايا صلبة. بالإضافة إلى ذلك ، تعمل جزيئات الكوليسترول على تبسيط بنية أغشية الخلايا وتمنع انتقال الجزيئات القطبية من خلية إلى أخرى.

لكن أهم مكون ، كما يتضح من القسم السابق حول وظائف أغشية الخلايا ، هو البروتينات. إن تكوينها والغرض منها وموقعها متنوع للغاية ، ولكن هناك شيء مشترك يوحدهم جميعًا: توجد دائمًا الدهون الحلقية حول بروتينات أغشية الخلايا. وهي دهون خاصة منظمة بشكل واضح ومستقرة وتحتوي على المزيد من الأحماض الدهنية المشبعة في تركيبها ، ويتم إطلاقها من الأغشية جنبًا إلى جنب مع البروتينات "المدعومة". هذا نوع من الغلاف الواقي الشخصي للبروتينات ، والتي بدونها لن تعمل ببساطة.

يتكون غشاء الخلية من ثلاث طبقات. توجد طبقة سائلة متجانسة نسبيًا في الوسط ، وتغطيها البروتينات على كلا الجانبين بنوع من الفسيفساء ، تخترق السماكة جزئيًا. بمعنى أنه سيكون من الخطأ الاعتقاد بأن طبقات البروتين الخارجية لأغشية الخلايا مستمرة. البروتينات ، بالإضافة إلى وظائفها المعقدة ، ضرورية في الغشاء لكي تمر داخل الخلايا وتنقل منها تلك المواد التي لا تستطيع اختراق الطبقة الدهنية. على سبيل المثال ، أيونات البوتاسيوم والصوديوم. بالنسبة لهم ، يتم توفير هياكل بروتينية خاصة - القنوات الأيونية ، والتي سنناقشها بمزيد من التفصيل أدناه.

إذا نظرت إلى غشاء الخلية من خلال مجهر ، يمكنك أن ترى طبقة من الدهون تكونت من أصغر الجزيئات الكروية ، والتي تطفو على طولها ، مثل البحر ، خلايا بروتينية كبيرة بأشكال مختلفة. تقسم الأغشية نفسها المساحة الداخلية لكل خلية إلى أجزاء حيث توجد النواة والبلاستيدات الخضراء والميتوكوندريا بشكل مريح. إذا لم تكن هناك "غرف" منفصلة داخل الخلية ، فإن العضيات ستلتصق ببعضها البعض ولن تكون قادرة على أداء وظائفها بشكل صحيح.

الخلية عبارة عن مجموعة من العضيات منظمة ومحددة بواسطة أغشية ، والتي تشارك في مجموعة معقدة من عمليات الطاقة والتمثيل الغذائي والمعلوماتية والتكاثرية التي تضمن النشاط الحيوي للكائن الحي.

كما يتضح من هذا التعريف ، فإن الغشاء هو أهم مكون وظيفي لأي خلية. أهميته كبيرة مثل أهمية النواة والميتوكوندريا وعضيات الخلية الأخرى. وترجع الخصائص الفريدة للغشاء إلى هيكله: فهو يتكون من فيلمين ملتصقين معًا بطريقة خاصة. توجد جزيئات الفسفوليبيد في الغشاء برؤوس محبة للماء إلى الخارج وذيول كارهة للماء إلى الداخل. لذلك ، أحد جوانب الفيلم مبلل بالماء ، بينما الآخر غير مبلل. لذلك ، ترتبط هذه الأفلام ببعضها البعض بجوانب غير قابلة للبلل إلى الداخل ، وتشكل طبقة ثنائية الشحوم محاطة بجزيئات بروتينية. هذا هو الهيكل "الشطري" لغشاء الخلية.

القنوات الأيونية لأغشية الخلايا

دعونا نفكر بمزيد من التفصيل في مبدأ تشغيل القنوات الأيونية. ما الذي يحتاجون إليه؟ الحقيقة هي أن المواد القابلة للذوبان في الدهون فقط هي التي يمكنها اختراق الغشاء الدهني بحرية - وهذه هي الغازات والكحول والدهون نفسها. لذلك ، على سبيل المثال ، يوجد في خلايا الدم الحمراء تبادل مستمر للأكسجين وثاني أكسيد الكربون ، ولهذا لا يضطر جسمنا إلى اللجوء إلى أي حيل إضافية. ولكن ماذا عن متى يصبح من الضروري نقل المحاليل المائية ، مثل أملاح الصوديوم والبوتاسيوم ، عبر غشاء الخلية؟

سيكون من المستحيل تمهيد الطريق لمثل هذه المواد في الطبقة ثنائية الشحميات ، حيث أن الثقوب سوف تشد فورًا وتلتصق ببعضها البعض ، مثل بنية أي نسيج دهني. لكن الطبيعة ، كما هو الحال دائمًا ، وجدت طريقة للخروج من الموقف وأنشأت هياكل خاصة لنقل البروتين.

هناك نوعان من البروتينات الموصلة:

الناقلات عبارة عن مضخات بروتينية شبه متكاملة ؛

تعد مشكّلات القناة بروتينات متكاملة.

تنغمس البروتينات من النوع الأول جزئيًا في الطبقة ثنائية الشحوم من غشاء الخلية ، وتنظر برؤوسها ، وفي وجود المادة المرغوبة ، تبدأ في التصرف كمضخة: فهي تجذب الجزيء وتمتصه في زنزانة. والبروتينات من النوع الثاني ، متكامل ، لها شكل ممدود وتقع بشكل عمودي على الطبقة ثنائية الشحميات من غشاء الخلية ، وتخترقها من خلالها ومن خلالها. من خلالهم ، كما هو الحال من خلال الأنفاق ، تنتقل المواد غير القادرة على المرور عبر الدهون إلى داخل الخلية وخارجها. من خلال القنوات الأيونية ، تخترق أيونات البوتاسيوم الخلية وتتراكم فيها ، بينما يتم إخراج أيونات الصوديوم ، على العكس من ذلك. هناك اختلاف في الجهد الكهربائي ، وهو أمر ضروري للعمل السليم لجميع خلايا الجسم.

أهم الاستنتاجات حول بنية ووظائف أغشية الخلايا

تبدو النظرية دائمًا مثيرة للاهتمام وواعدة إذا كان من الممكن تطبيقها بشكل مفيد في الممارسة العملية. سمح اكتشاف بنية ووظائف أغشية الخلايا في جسم الإنسان للعلماء بإحداث اختراق حقيقي في العلوم بشكل عام ، وفي الطب بشكل خاص. ليس من قبيل المصادفة أننا ركزنا على القنوات الأيونية بمثل هذه التفاصيل ، لأن هنا تكمن الإجابة على أحد أهم الأسئلة في عصرنا: لماذا يمرض الناس بشكل متزايد بسبب الأورام؟

يودي السرطان بحياة حوالي 17 مليون شخص في جميع أنحاء العالم كل عام وهو رابع سبب رئيسي لجميع الوفيات. وفقًا لمنظمة الصحة العالمية ، فإن حالات الإصابة بالسرطان تتزايد باطراد ، وبحلول نهاية عام 2020 قد تصل إلى 25 مليونًا سنويًا.

ما الذي يفسر الوباء الحقيقي للسرطان ، وما علاقة وظيفة أغشية الخلايا به؟ ستقولون: السبب في الظروف البيئية السيئة وسوء التغذية والعادات السيئة والوراثة الشديدة. وبالطبع ستكون على حق ، لكن إذا تحدثنا عن المشكلة بمزيد من التفصيل ، فإن السبب هو تحمض جسم الإنسان. العوامل السلبية المذكورة أعلاه تؤدي إلى اضطراب أغشية الخلايا وتثبط التنفس والتغذية.

عندما يجب أن يكون هناك علامة زائد ، يتم تكوين ناقص ، ولا يمكن للخلية أن تعمل بشكل طبيعي. لكن الخلايا السرطانية لا تحتاج إلى أكسجين أو بيئة قلوية - فهي قادرة على استخدام نوع من التغذية اللاهوائية. لذلك ، في ظروف تجويع الأكسجين ومستويات الأس الهيدروجيني خارج النطاق ، تتحور الخلايا السليمة ، وترغب في التكيف مع البيئة ، وتصبح خلايا سرطانية. هذه هي الطريقة التي يصاب بها الإنسان بالسرطان. لتجنب ذلك ، تحتاج فقط إلى شرب كمية كافية من الماء النظيف يوميًا ، والتخلي عن المواد المسرطنة في الطعام. ولكن ، كقاعدة عامة ، يدرك الناس جيدًا المنتجات الضارة والحاجة إلى مياه عالية الجودة ، ولا يفعلون شيئًا - فهم يأملون أن تتخطى المشاكل.

من خلال معرفة ميزات بنية ووظائف أغشية الخلايا للخلايا المختلفة ، يمكن للأطباء استخدام هذه المعلومات لتوفير تأثيرات علاجية مستهدفة وموجهة على الجسم. تبحث العديد من الأدوية الحديثة ، التي تدخل أجسامنا ، عن "الهدف" الصحيح ، والذي يمكن أن يكون قنوات أيونية ، وإنزيمات ، ومستقبلات ، ومؤشرات حيوية لأغشية الخلايا. تسمح لك طريقة العلاج هذه بتحقيق نتائج أفضل مع الحد الأدنى من الآثار الجانبية.

المضادات الحيوية من الجيل الأحدث ، عند إطلاقها في الدم ، لا تقتل جميع الخلايا على التوالي ، ولكنها تبحث عن خلايا العامل الممرض بالضبط ، مع التركيز على العلامات الموجودة في أغشية الخلايا. أحدث الأدوية المضادة للصداع النصفي ، أدوية التريبتان ، تعمل فقط على تقليص الأوعية الدموية الملتهبة في الدماغ ، دون أي تأثير تقريبًا على القلب والجهاز الدوري المحيطي. ويتعرفون على الأوعية الضرورية بدقة عن طريق بروتينات أغشية الخلايا الخاصة بهم. هناك العديد من الأمثلة ، لذلك يمكننا القول بثقة أن المعرفة حول بنية ووظائف أغشية الخلايا تكمن وراء تطور العلوم الطبية الحديثة ، وتنقذ ملايين الأرواح كل عام.

تعليم:معهد موسكو الطبي. M. Sechenov ، تخصص - "الطب" عام 1991 ، في عام 1993 "الأمراض المهنية" ، في عام 1996 "العلاج".

محدد ( حاجز) - فصل المحتويات الخلوية عن البيئة الخارجية ؛

تنظيم التبادل بين الخلية والبيئة ؛

قسِّم الخلايا إلى أقسام ، أو مقصورات ، مصممة لمسارات أيضية متخصصة معينة ( الفاصل);

إنه موقع بعض التفاعلات الكيميائية (تفاعلات ضوئية لعملية التمثيل الضوئي في البلاستيدات الخضراء ، الفسفرة المؤكسدة أثناء التنفس في الميتوكوندريا) ؛

توفير الاتصال بين الخلايا في أنسجة الكائنات متعددة الخلايا ؛

المواصلات- ينفذ النقل عبر الغشاء.

مستقبلات- هي موقع توطين مواقع المستقبلات التي تتعرف على المحفزات الخارجية.

نقل الموادمن خلال الغشاء هي إحدى الوظائف الرئيسية للغشاء الذي يضمن تبادل المواد بين الخلية والبيئة الخارجية. اعتمادًا على تكاليف الطاقة لنقل المواد ، هناك:

النقل السلبي ، أو الانتشار الميسر ؛

النقل النشط (الانتقائي) بمشاركة ATP والإنزيمات.

النقل في عبوات غشائية. هناك الالتقام الخلوي (في الخلية) والإفراز الخلوي (خارج الخلية) - آليات تنقل الجزيئات الكبيرة والجزيئات الكبيرة عبر الغشاء. أثناء الالتقام الخلوي ، يشكل غشاء البلازما انغلافًا ، وتندمج حوافه ، ويتم وضع الحويصلة في السيتوبلازم. يتم تحديد الحويصلة من السيتوبلازم بواسطة غشاء واحد ، وهو جزء من الغشاء السيتوبلازمي الخارجي. يميز بين البلعمة و pinocytosis. البلعمة هو امتصاص جزيئات كبيرة ، صلبة نوعًا ما. على سبيل المثال ، البلعمة من الخلايا الليمفاوية ، والأوليات ، وما إلى ذلك. كثرة الخلايا البينية هي عملية التقاط وامتصاص قطرات السائل مع المواد المذابة فيها.

خروج الخلايا هو عملية إزالة مواد مختلفة من الخلية. أثناء خروج الخلايا ، يندمج غشاء الحويصلة أو الفجوة مع الغشاء السيتوبلازمي الخارجي. تتم إزالة محتويات الحويصلة من سطح الخلية ، ويتم تضمين الغشاء في الغشاء السيتوبلازمي الخارجي.

في الصميم سلبينقل الجزيئات غير المشحونة هو الفرق بين تركيزات الهيدروجين والشحنات ، أي التدرج الكهروكيميائي. ستنتقل المواد من منطقة ذات انحدار أعلى إلى منطقة منخفضة. تعتمد سرعة النقل على اختلاف التدرج.

الانتشار البسيط هو نقل المواد مباشرة من خلال طبقة ثنائية الدهون. خصائص الغازات ، الجزيئات القطبية غير القطبية أو الصغيرة غير المشحونة ، القابلة للذوبان في الدهون. يخترق الماء بسرعة من خلال الطبقة الثنائية ، لأن. جزيءه صغير ومحايد كهربائيًا. يسمى انتشار الماء عبر الأغشية بالتناضح.

الانتشار عبر القنوات الغشائية هو نقل الجزيئات والأيونات المشحونة (Na ، K ، Ca ، Cl) التي تخترق الغشاء بسبب وجود بروتينات خاصة مكونة للقنوات تشكل مسام مائية.

الانتشار الميسر هو نقل المواد بمساعدة بروتينات النقل الخاصة. كل بروتين مسؤول عن جزيء محدد بدقة أو مجموعة من الجزيئات ذات الصلة ، ويتفاعل معه ويتحرك عبر الغشاء. على سبيل المثال ، السكريات والأحماض الأمينية والنيوكليوتيدات والجزيئات القطبية الأخرى.

النقل النشطيتم تنفيذه بواسطة البروتينات - ناقلات (ATPase) ضد التدرج الكهروكيميائي ، مع إنفاق الطاقة. مصدره هو جزيئات ATP. على سبيل المثال ، مضخة الصوديوم والبوتاسيوم.

تركيز البوتاسيوم داخل الخلية أعلى بكثير من تركيزه خارجها ، والصوديوم - بالعكس. لذلك ، تنتشر كاتيونات البوتاسيوم والصوديوم بشكل سلبي على طول تدرج التركيز عبر مسام الماء في الغشاء. هذا يرجع إلى حقيقة أن نفاذية غشاء أيونات البوتاسيوم أعلى من أيونات الصوديوم. وفقًا لذلك ، ينتشر البوتاسيوم خارج الخلية بشكل أسرع من الصوديوم في الخلية. ومع ذلك ، من أجل الأداء الطبيعي للخلية ، من الضروري وجود نسبة معينة من 3 أيونات البوتاسيوم و 2 أيونات الصوديوم. لذلك ، توجد مضخة الصوديوم والبوتاسيوم في الغشاء ، والتي تضخ بنشاط الصوديوم خارج الخلية والبوتاسيوم في الخلية. هذه المضخة عبارة عن بروتين غشاء عبر الغشاء قادر على إعادة الترتيب التوافقي. لذلك ، يمكن أن تلتصق بنفسها بأيونات البوتاسيوم وأيونات الصوديوم (مضاد منفذ). العملية كثيفة الاستهلاك للطاقة:

تدخل أيونات الصوديوم وجزيء ATP بروتين المضخة من داخل الغشاء وأيونات البوتاسيوم من الخارج.

تتحد أيونات الصوديوم مع جزيء البروتين ، ويكتسب البروتين نشاط ATPase ، أي القدرة على التسبب في التحلل المائي ATP ، والذي يصاحبه إطلاق الطاقة التي تدفع المضخة.

يرتبط الفوسفات المنطلق أثناء التحلل المائي ATP بالبروتين ، أي فسفرة بروتين.

تسبب الفسفرة تغيرًا في تكوين البروتين ، ولا يمكنها الاحتفاظ بأيونات الصوديوم. أطلق سراحهم وخرجوا من الزنزانة.

يعزز الشكل الجديد للبروتين إضافة أيونات البوتاسيوم إليه.

تؤدي إضافة أيونات البوتاسيوم إلى نزع الفسفرة من البروتين. يغير شكله مرة أخرى.

يؤدي التغيير في تكوين البروتين إلى إطلاق أيونات البوتاسيوم داخل الخلية.

يصبح البروتين جاهزًا مرة أخرى لربط أيونات الصوديوم بنفسه.

في دورة تشغيل واحدة ، تضخ المضخة 3 أيونات صوديوم من الخلية وتضخ 2 أيونات بوتاسيوم.

السيتوبلازم- عنصر إلزامي للخلية ، محاط بين الجهاز السطحي للخلية والنواة. إنه مجمع هيكلي غير متجانس معقد ، يتكون من:

الهيالوبلازم

العضيات (مكونات دائمة من السيتوبلازم)

الادراج - مكونات مؤقتة من السيتوبلازم.

المصفوفة السيتوبلازمية(الهيالوبلازم) هو المحتويات الداخلية للخلية - محلول غرواني عديم اللون وسميك وشفاف. تقوم مكونات المصفوفة السيتوبلازمية بعمليات التخليق الحيوي في الخلية ، وتحتوي على الإنزيمات اللازمة لتكوين الطاقة ، ويرجع ذلك أساسًا إلى تحلل السكر اللاهوائي.

الخصائص الأساسية للمصفوفة السيتوبلازمية.

يحدد الخصائص الغروانية للخلية. جنبا إلى جنب مع الأغشية داخل الخلايا للنظام الفراغي ، يمكن اعتباره نظامًا غروانيًا غير متجانس للغاية أو متعدد الأطوار.

يوفر تغييرًا في لزوجة السيتوبلازم ، والانتقال من مادة هلامية (أكثر سمكًا) إلى محلول غرواني (سائل أكثر) ، والذي يحدث تحت تأثير العوامل الخارجية والداخلية.

يوفر داء الحلقات وحركة الأميبات وانقسام الخلايا وحركة الصباغ في الكروماتوفور.

يحدد قطبية موقع المكونات داخل الخلايا.

يوفر الخصائص الميكانيكية للخلايا - المرونة والقدرة على الاندماج والصلابة.

العضيات- الهياكل الخلوية الدائمة التي تضمن أداء الخلية لوظائف محددة. اعتمادًا على ميزات الهيكل ، هناك:

العضيات الغشائية - لها بنية غشائية. يمكن أن تكون أحادية الغشاء (ER ، جهاز Golgi ، الجسيمات الحالة ، فجوات الخلايا النباتية). غشاء مزدوج (ميتوكوندريا ، بلاستيدات ، نواة).

العضيات غير الغشائية - ليس لها بنية غشائية (الكروموسومات ، الريبوسومات ، مركز الخلية ، الهيكل الخلوي).

عضيات الأغراض العامة - مميزة لجميع الخلايا: النواة ، الميتوكوندريا ، مركز الخلية ، جهاز جولجي ، الريبوسومات ، ER ، الجسيمات الحالة. إذا كانت العضيات مميزة لأنواع معينة من الخلايا ، فإنها تسمى عضيات خاصة (على سبيل المثال ، اللييفات العضلية التي تنقبض ألياف عضلية).

الشبكة الأندوبلازمية- هيكل واحد مستمر ، يشكل غشاءه العديد من الانغماسات والطيات التي تشبه الأنابيب الدقيقة والحويصلات الدقيقة والصهاريج الكبيرة. ترتبط أغشية EPS ، من ناحية ، بالغشاء الخلوي السيتوبلازمي ، ومن ناحية أخرى ، مع الغلاف الخارجي للغشاء النووي.

هناك نوعان من EPS - خشن وسلس.

في ER الخام أو الحبيبي ، ترتبط الصهاريج والأنابيب بالريبوسومات. هو الجانب الخارجي من الغشاء ، ولا يوجد اتصال مع الريبوسومات في EPS أملس أو حبيبي. هذا هو الجزء الداخلي من الغشاء.

الوحدة الهيكلية الأساسية للكائن الحي هي الخلية ، وهي عبارة عن قسم متمايز من السيتوبلازم محاط بغشاء الخلية. بالنظر إلى حقيقة أن الخلية تؤدي العديد من الوظائف المهمة ، مثل التكاثر والتغذية والحركة ، يجب أن تكون القشرة بلاستيكية وكثيفة.

تاريخ اكتشاف وبحث غشاء الخلية

في عام 1925 ، أجرى جريندل وجوردر تجربة ناجحة لتحديد "ظلال" كريات الدم الحمراء ، أو الأصداف الفارغة. على الرغم من ارتكاب العديد من الأخطاء الجسيمة ، اكتشف العلماء طبقة ثنائية الدهون. واصل دانييلي ، داوسون عملهم في عام 1935 ، وروبرتسون في عام 1960. نتيجة لسنوات عديدة من العمل وتراكم الحجج في عام 1972 ، ابتكر Singer و Nicholson نموذج فسيفساء سائل لهيكل الغشاء. أكدت التجارب والدراسات الأخرى أعمال العلماء.

المعنى

ما هو غشاء الخلية؟ بدأ استخدام هذه الكلمة منذ أكثر من مائة عام ، وترجمت من اللاتينية وتعني "فيلم" ، "جلد". لذا عيّن حد الخلية ، وهو حاجز طبيعي بين المحتويات الداخلية والبيئة الخارجية. يشير هيكل غشاء الخلية إلى شبه نفاذية ، بسبب الرطوبة والمواد الغذائية ومنتجات الاضمحلال التي يمكن أن تمر عبرها بحرية. يمكن أن يسمى هذا الغلاف المكون الهيكلي الرئيسي لتنظيم الخلية.

ضع في اعتبارك الوظائف الرئيسية لغشاء الخلية

1. يفصل بين المحتويات الداخلية للخلية ومكونات البيئة الخارجية.

2. يساعد في الحفاظ على التركيب الكيميائي الثابت للخلية.

3. ينظم التمثيل الغذائي الصحيح.

4. يوفر الترابط بين الخلايا.

5. يتعرف على الإشارات.

6. وظيفة الحماية.

"غلاف البلازما"

غشاء الخلية الخارجي ، الذي يُطلق عليه أيضًا غشاء البلازما ، عبارة عن غشاء فوق الميكروسكوب يبلغ سمكه من خمسة إلى سبعة نانومترات. يتكون أساسًا من مركبات البروتين والفوسفوليد والماء. الفيلم مرن ، ويمتص الماء بسهولة ، كما أنه يستعيد سلامته بسرعة بعد التلف.

يختلف في هيكل عالمي. يحتل هذا الغشاء موقعًا حدوديًا ، ويشارك في عملية النفاذية الانتقائية ، وإفراز منتجات الاضمحلال ، وتوليفها. العلاقة مع "الجيران" والحماية الموثوقة للمحتويات الداخلية من التلف تجعلها مكونًا مهمًا في مسألة مثل بنية الخلية. في بعض الأحيان ، يتضح أن غشاء الخلية للكائنات الحية مغطى بطبقة نحيفة - glycocalyx ، والتي تحتوي على البروتينات والسكريات. الخلايا النباتية خارج الغشاء محمية بجدار خلوي يعمل كدعم ويحافظ على الشكل. المكون الرئيسي لتكوينه هو الألياف (السليلوز) - عديد السكاريد غير القابل للذوبان في الماء.

وبالتالي ، يؤدي غشاء الخلية الخارجية وظيفة الإصلاح والحماية والتفاعل مع الخلايا الأخرى.

هيكل غشاء الخلية

يتراوح سمك هذه القشرة المتحركة من ستة إلى عشرة نانومتر. يحتوي غشاء الخلية على تركيبة خاصة ، أساسها طبقة ثنائية الدهون. توجد ذيول كارهة للماء ، وهي خاملة في الماء ، من الداخل ، بينما تنقلب الرؤوس المحبة للماء ، التي تتفاعل مع الماء ، إلى الخارج. كل دهن هو فوسفوليبيد ، وهو نتيجة تفاعل مواد مثل الجلسرين والسفينجوزين. السقالة الدهنية محاطة عن كثب بالبروتينات الموجودة في طبقة غير متصلة. البعض منهم مغمور في طبقة الدهون ، والباقي يمر عبرها. نتيجة لذلك ، تتشكل مناطق نفاذية للماء. تختلف الوظائف التي تؤديها هذه البروتينات. بعضها عبارة عن إنزيمات ، والباقي عبارة عن بروتينات نقل تحمل مواد مختلفة من البيئة الخارجية إلى السيتوبلازم والعكس صحيح.

يتخلل غشاء الخلية بروتينات متكاملة وترتبط ارتباطًا وثيقًا بها ، بينما يكون الاتصال بالبروتينات الطرفية أقل قوة. تؤدي هذه البروتينات وظيفة مهمة ، وهي الحفاظ على بنية الغشاء ، واستقبال وتحويل الإشارات من البيئة ، ونقل المواد ، وتحفيز التفاعلات التي تحدث على الأغشية.

مُجَمَّع

أساس غشاء الخلية هو طبقة ثنائية الجزيئية. نظرًا لاستمراريتها ، تمتلك الخلية حاجزًا وخصائص ميكانيكية. في مراحل مختلفة من الحياة ، يمكن أن تتعطل هذه الطبقة الثنائية. نتيجة لذلك ، تتشكل العيوب الهيكلية من خلال المسام المحبة للماء. في هذه الحالة ، يمكن تغيير جميع وظائف عنصر مثل غشاء الخلية. في هذه الحالة ، قد تعاني النواة من تأثيرات خارجية.

الخصائص

يحتوي غشاء الخلية في الخلية على ميزات مثيرة للاهتمام. نظرًا لسيولتها ، فإن هذه القشرة ليست بنية صلبة ، ويتحرك الجزء الأكبر من البروتينات والدهون التي تشكل تركيبتها بحرية على مستوى الغشاء.

بشكل عام ، يكون غشاء الخلية غير متماثل ، لذلك يختلف تكوين طبقات البروتين والدهون. تحتوي أغشية البلازما في الخلايا الحيوانية على طبقة بروتين سكري على جانبها الخارجي ، والتي تؤدي وظائف المستقبلات والإشارات ، وتلعب أيضًا دورًا مهمًا في عملية دمج الخلايا في الأنسجة. غشاء الخلية قطبي ، أي الشحنة الخارجية موجبة وفي الداخل سالبة. بالإضافة إلى كل ما سبق ، فإن غشاء الخلية لديه رؤية انتقائية.

هذا يعني أنه بالإضافة إلى الماء ، يُسمح فقط لمجموعة معينة من الجزيئات والأيونات من المواد الذائبة بالدخول إلى الخلية. تركيز مادة مثل الصوديوم في معظم الخلايا أقل بكثير من تركيزه في البيئة الخارجية. بالنسبة إلى أيونات البوتاسيوم ، هناك نسبة مختلفة مميزة: عددها في الخلية أعلى بكثير منه في البيئة. في هذا الصدد ، تميل أيونات الصوديوم إلى اختراق غشاء الخلية ، وتميل أيونات البوتاسيوم إلى الانطلاق في الخارج. في ظل هذه الظروف ، ينشط الغشاء نظامًا خاصًا يؤدي دور "الضخ" ، مما يؤدي إلى تسوية تركيز المواد: يتم ضخ أيونات الصوديوم إلى سطح الخلية ، ويتم ضخ أيونات البوتاسيوم إلى الداخل. يتم تضمين هذه الميزة في أهم وظائف غشاء الخلية.

يلعب ميل أيونات الصوديوم والبوتاسيوم للتحرك إلى الداخل من السطح دورًا كبيرًا في نقل السكر والأحماض الأمينية إلى الخلية. في عملية الإزالة النشطة لأيونات الصوديوم من الخلية ، يخلق الغشاء ظروفًا لتدفقات جديدة من الجلوكوز والأحماض الأمينية بالداخل. على العكس من ذلك ، في عملية نقل أيونات البوتاسيوم إلى الخلية ، يتم تجديد عدد "ناقلات" نواتج الاضمحلال من داخل الخلية إلى البيئة الخارجية.

كيف تتغذى الخلية من خلال غشاء الخلية؟

تأخذ العديد من الخلايا المواد من خلال عمليات مثل البلعمة والكثافة. في الشكل الأول ، يتم إنشاء فجوة صغيرة بواسطة غشاء خارجي مرن ، حيث يقع الجسيم الملتقط. ثم يصبح قطر التجويف أكبر حتى يدخل الجسيم المحيط في سيتوبلازم الخلية. من خلال البلعمة ، يتم تغذية بعض الأوليات ، مثل الأميبا ، وكذلك خلايا الدم - الكريات البيض والخلايا البلعمية. وبالمثل ، تمتص الخلايا السوائل التي تحتوي على العناصر الغذائية الضرورية. هذه الظاهرة تسمى كثرة الخلايا.

يرتبط الغشاء الخارجي ارتباطًا وثيقًا بالشبكة الإندوبلازمية للخلية.

في العديد من أنواع مكونات الأنسجة الأساسية ، توجد النتوءات والطيات والميكروفيلي على سطح الغشاء. الخلايا النباتية الموجودة على السطح الخارجي لهذه القشرة مغطاة بخلايا أخرى ، سميكة ويمكن رؤيتها بوضوح تحت المجهر. تساعد الألياف المصنوعة منها في دعم الأنسجة النباتية مثل الخشب. تحتوي الخلايا الحيوانية أيضًا على عدد من الهياكل الخارجية الموجودة أعلى غشاء الخلية. إنها وقائية بطبيعتها حصريًا ، ومثال على ذلك الكيتين الموجود في الخلايا الغشائية للحشرات.

بالإضافة إلى غشاء الخلية ، يوجد غشاء داخل الخلايا. وتتمثل وظيفتها في تقسيم الخلية إلى عدة مقصورات مغلقة متخصصة - مقصورات أو عضيات ، حيث يجب الحفاظ على بيئة معينة.

وبالتالي ، من المستحيل المبالغة في تقدير دور هذا المكون من الوحدة الأساسية للكائن الحي مثل غشاء الخلية. تتضمن البنية والوظائف توسعًا كبيرًا في مساحة سطح الخلية الكلية ، وتحسين عمليات التمثيل الغذائي. يتكون هذا التركيب الجزيئي من البروتينات والدهون. بفصل الخلية عن البيئة الخارجية ، يضمن الغشاء سلامتها. بمساعدتها ، يتم الحفاظ على الروابط بين الخلايا على مستوى قوي بما فيه الكفاية ، وتشكيل الأنسجة. في هذا الصدد ، يمكننا أن نستنتج أن أحد أهم الأدوار في الخلية يلعبه غشاء الخلية. تختلف البنية والوظائف التي تؤديها اختلافًا جذريًا في الخلايا المختلفة ، اعتمادًا على الغرض منها. من خلال هذه الميزات ، يتم تحقيق مجموعة متنوعة من النشاط الفسيولوجي لأغشية الخلايا ودورها في وجود الخلايا والأنسجة.

ضمن يمكن تمييز الوظائف الرئيسية لغشاء الخلية كحاجز ونقل وأنزيم ومستقبل. يحمي غشاء الخلية (البيولوجي) (المعروف أيضًا باسم غشاء البلازما أو الغشاء البلازمي أو السيتوبلازم) محتويات الخلية أو عضياتها من البيئة ، ويوفر نفاذية انتقائية للمواد ، وتقع الإنزيمات عليها ، بالإضافة إلى الجزيئات التي يمكنها "التقاط" مختلف الإشارات الكيميائية والفيزيائية.

يتم توفير هذه الوظيفة من خلال الهيكل الخاص لغشاء الخلية.

في تطور الحياة على الأرض ، لا يمكن أن تتكون الخلية بشكل عام إلا بعد ظهور غشاء يفصل ويثبت المحتويات الداخلية ، ويمنعها من التفكك.

من حيث الحفاظ على التوازن الداخلي (التنظيم الذاتي للثبات النسبي للبيئة الداخلية) ترتبط وظيفة الحاجز لغشاء الخلية ارتباطًا وثيقًا بالنقل.

الجزيئات الصغيرة قادرة على المرور عبر غشاء البلازما بدون أي "مساعدين" ، على طول تدرج التركيز ، أي من منطقة ذات تركيز عالٍ من مادة معينة إلى منطقة ذات تركيز منخفض. هذا هو الحال ، على سبيل المثال ، بالنسبة للغازات التي تدخل في عملية التنفس. ينتشر الأكسجين وثاني أكسيد الكربون عبر غشاء الخلية في الاتجاه الذي يكون فيه تركيزهما أقل حاليًا.

نظرًا لأن الغشاء كاره للماء في الغالب (بسبب الطبقة الدهنية المزدوجة) ، فإن الجزيئات القطبية (المحبة للماء) ، حتى الجزيئات الصغيرة ، غالبًا لا تستطيع اختراقه. لذلك ، يعمل عدد من البروتينات الغشائية كناقلات لهذه الجزيئات ، وترتبط بها وتنقلها عبر غشاء البلازما.

غالبًا ما تعمل البروتينات المتكاملة (التي تخترق الغشاء) على مبدأ فتح القنوات وإغلاقها. عندما يقترب جزيء من هذا البروتين ، فإنه يتصل به ، وتفتح القناة. تمر هذه المادة أو غيرها عبر قناة البروتين ، وبعد ذلك يتغير شكلها ، وتغلق القناة لهذه المادة ، لكنها قد تنفتح لمرور مادة أخرى. تعمل مضخة الصوديوم والبوتاسيوم وفقًا لهذا المبدأ ، حيث تضخ أيونات البوتاسيوم في الخلية وتضخ أيونات الصوديوم منها.

الوظيفة الأنزيمية لغشاء الخليةيتم تنفيذها إلى حد كبير على أغشية عضيات الخلية. تؤدي معظم البروتينات التي يتم تصنيعها في الخلية وظيفة إنزيمية. يجلسون على الغشاء بترتيب معين ، وينظمون ناقلًا عندما ينتقل منتج التفاعل المحفز بواسطة بروتين إنزيم إلى البروتين التالي. مثل هذا "خط الأنابيب" يعمل على استقرار البروتينات السطحية لغشاء البلازما.

على الرغم من عالمية بنية جميع الأغشية البيولوجية (تم بناؤها وفقًا لمبدأ واحد ، فهي متشابهة تقريبًا في جميع الكائنات الحية وفي هياكل الخلايا الغشائية المختلفة) ، قد لا يزال تركيبها الكيميائي مختلفًا. هناك المزيد من السوائل وأكثر صلابة ، وبعضها يحتوي على بروتينات معينة أكثر ، والبعض الآخر أقل. بالإضافة إلى ذلك ، تختلف الجوانب المختلفة (الداخلية والخارجية) لنفس الغشاء أيضًا.

يحتوي الغشاء المحيط بالخلية (السيتوبلازمي) من الخارج على العديد من سلاسل الكربوهيدرات المرتبطة بالدهون أو البروتينات (نتيجة لذلك ، يتم تكوين الدهون السكرية والبروتينات السكرية). العديد من هذه الكربوهيدرات وظيفة المستقبل، كونها عرضة لهرمونات معينة ، والتقاط التغيرات في المؤشرات الفيزيائية والكيميائية في البيئة.

على سبيل المثال ، إذا ارتبط هرمون ما بمستقبلاته الخلوية ، فإن جزء الكربوهيدرات من جزيء المستقبل يغير هيكله ، يليه تغيير في بنية جزء البروتين المرتبط الذي يخترق الغشاء. في المرحلة التالية ، تبدأ أو تتوقف تفاعلات كيميائية حيوية مختلفة في الخلية ، أي يتغير التمثيل الغذائي لها ، وتبدأ الاستجابة الخلوية لـ "المهيج".

بالإضافة إلى الوظائف الأربع المدرجة لغشاء الخلية ، يتم تمييز وظائف أخرى: المصفوفة ، والطاقة ، ووضع العلامات ، وتشكيل الاتصالات بين الخلايا ، وما إلى ذلك ، ومع ذلك ، يمكن اعتبارها "وظائف فرعية" لتلك التي تم النظر فيها بالفعل.