غشای سلولی یک لایه بسیار نازک بر روی سطح سلول یا اندامک سلولی است که از یک لایه دو مولکولی از لیپیدها با پروتئین ها و پلی ساکاریدهای جاسازی شده تشکیل شده است.

عملکرد غشاء:

• · مانع - متابولیسم تنظیم شده، انتخابی، غیرفعال و فعال را با محیط فراهم می کند. به عنوان مثال، غشای پراکسی زوم از سیتوپلاسم در برابر پراکسیدهایی که برای سلول خطرناک هستند محافظت می کند. نفوذپذیری انتخابی به این معنی است که نفوذپذیری یک غشا به اتم ها یا مولکول های مختلف به اندازه، بار الکتریکی و خواص شیمیایی آنها بستگی دارد. نفوذپذیری انتخابی جداسازی سلول و محفظه های سلولی از محیط و تامین مواد لازم برای آنها را تضمین می کند.
• · حمل و نقل - از طریق غشاء حمل و نقل مواد به داخل سلول و خارج از سلول وجود دارد. حمل و نقل از طریق غشاها فراهم می کند: تحویل مواد مغذی، حذف محصولات نهایی متابولیسم، ترشح مواد مختلف، ایجاد گرادیان های یونی، حفظ pH بهینه در سلول و غلظت یون هایی که برای عملکرد ضروری هستند. آنزیم های سلولی ذراتی که به دلایلی قادر به عبور از دولایه فسفولیپیدی نیستند (مثلاً به دلیل خاصیت آبدوست، چون غشای داخل آن آبگریز است و اجازه عبور مواد آبدوست را نمی دهد یا به دلیل اندازه بزرگشان)، اما برای سلول ضروری است. ، می تواند از طریق پروتئین های حامل خاص (انتقال دهنده ها) و پروتئین های کانال یا توسط اندوسیتوز به غشاء نفوذ کند. در انتقال غیرفعال، مواد از دولایه لیپیدی بدون صرف انرژی در طول گرادیان غلظت با انتشار عبور می کنند. یک نوع از این مکانیسم انتشار تسهیل شده است که در آن یک مولکول خاص به ماده کمک می کند تا از غشاء عبور کند. این مولکول ممکن است کانالی داشته باشد که تنها به یک نوع ماده اجازه عبور می دهد. حمل و نقل فعال به انرژی نیاز دارد، زیرا در برابر گرادیان غلظت رخ می دهد. پروتئین های پمپ خاصی روی غشاء وجود دارد، از جمله ATPase، که به طور فعال یون های پتاسیم (K +) را به داخل سلول پمپ می کند و یون های سدیم (Na +) را از آن پمپ می کند.
• · ماتریس - موقعیت نسبی و جهت گیری خاصی از پروتئین های غشایی، تعامل بهینه آنها را فراهم می کند.
• مکانیکی - استقلال سلول، ساختارهای درون سلولی آن و همچنین ارتباط با سایر سلول ها (در بافت ها) را تضمین می کند. دیواره های سلولی نقش مهمی در ارائه عملکرد مکانیکی دارند و در حیوانات - ماده بین سلولی.
• انرژی - در طول فتوسنتز در کلروپلاست ها و تنفس سلولی در میتوکندری، سیستم های انتقال انرژی در غشاهای آنها کار می کنند که در آن پروتئین ها نیز شرکت می کنند.
• گیرنده - برخی از پروتئین های واقع در غشاء گیرنده هستند (مولکول هایی که سلول سیگنال های خاصی را با آنها درک می کند). برای مثال، هورمون‌هایی که در خون گردش می‌کنند، فقط روی سلول‌های هدفی که گیرنده‌های مربوط به آن هورمون‌ها دارند، عمل می‌کنند. انتقال دهنده های عصبی (مواد شیمیایی که تکانه های عصبی را هدایت می کنند) نیز به پروتئین های گیرنده خاصی در سلول های هدف متصل می شوند.
• آنزیمی - پروتئین های غشایی اغلب آنزیم هستند. به عنوان مثال، غشای پلاسمایی سلول های اپیتلیال روده حاوی آنزیم های گوارشی است.
• · اجرای تولید و هدایت پتانسیل های زیستی. با کمک غشاء، غلظت ثابتی از یون ها در سلول حفظ می شود: غلظت یون K + در داخل سلول بسیار بیشتر از خارج است، و غلظت Na + بسیار کمتر است، که بسیار مهم است، زیرا این تفاوت پتانسیل را در سراسر غشاء حفظ می کند و یک تکانه عصبی ایجاد می کند.
• علامت گذاری سلول - آنتی ژن هایی روی غشاء وجود دارد که به عنوان نشانگر عمل می کنند - "برچسب هایی" که به سلول اجازه شناسایی می دهند. اینها گلیکوپروتئین هایی هستند (یعنی پروتئین هایی با زنجیره های جانبی الیگوساکارید شاخه ای متصل به آنها) که نقش "آنتن" را بازی می کنند. با توجه به پیکربندی های بی شمار زنجیره جانبی، می توان یک نشانگر خاص برای هر نوع سلول ایجاد کرد. با کمک نشانگرها، سلول‌ها می‌توانند سلول‌های دیگر را بشناسند و به عنوان مثال هنگام تشکیل اندام‌ها و بافت‌ها، با آنها هماهنگ عمل کنند. همچنین به سیستم ایمنی اجازه می دهد تا آنتی ژن های خارجی را تشخیص دهد.

برخی از مولکول های پروتئین آزادانه در سطح لایه لیپیدی پخش می شوند. در حالت طبیعی، بخش‌هایی از مولکول‌های پروتئین که در طرف مقابل غشای سلولی ظاهر می‌شوند، موقعیت خود را تغییر نمی‌دهند.

مورفولوژی خاص غشای سلولی ویژگی های الکتریکی آنها را تعیین می کند که از جمله مهم ترین آنها می توان به ظرفیت و رسانایی اشاره کرد.

خواص خازنی عمدتاً توسط دولایه فسفولیپیدی تعیین می شود که در برابر یون های هیدراته نفوذ ناپذیر است و در عین حال به اندازه کافی نازک است (حدود 5 نانومتر) تا از جداسازی و انباشت کارآمد بارها و برهمکنش الکترواستاتیکی کاتیون ها و آنیون ها اطمینان حاصل کند. علاوه بر این، ویژگی‌های خازنی غشای سلولی یکی از دلایلی است که ویژگی‌های زمانی فرآیندهای الکتریکی روی غشای سلولی را تعیین می‌کند.

رسانایی (g) متقابل مقاومت الکتریکی و برابر با نسبت کل جریان گذر غشایی برای یک یون معین به مقداری است که باعث اختلاف پتانسیل گذرنده آن شده است.

مواد مختلف می توانند از طریق دولایه فسفولیپیدی منتشر شوند و درجه نفوذپذیری (P) یعنی توانایی غشای سلولی برای عبور این مواد به تفاوت غلظت ماده انتشار دهنده در دو طرف غشا و حلالیت آن بستگی دارد. در لیپیدها و خواص غشای سلولی سرعت انتشار یون های باردار در یک میدان ثابت در غشاء با تحرک یون ها، ضخامت غشا و توزیع یون ها در غشا تعیین می شود. برای غیر الکترولیت ها، نفوذپذیری غشاء بر هدایت آن تأثیر نمی گذارد، زیرا غیر الکترولیت ها بار حمل نمی کنند، یعنی نمی توانند جریان الکتریکی را حمل کنند.

رسانایی غشا معیاری برای نفوذپذیری یون آن است. افزایش رسانایی نشان دهنده افزایش تعداد یون هایی است که از غشاء عبور می کنند.

یکی از ویژگی های مهم غشاهای بیولوژیکی سیالیت است. همه غشاهای سلولی ساختارهای سیال سیال هستند: بیشتر مولکول های لیپید و پروتئینی که آنها را تشکیل می دهند می توانند با سرعت کافی در صفحه غشاء حرکت کنند.

ساختار سلول

نظریه سلولی

طرح

سلول واحد ساختاری اصلی یک موجود زنده است.

1. نظریه سلولی.

2. ساختار سلول.

3. تکامل سلول.

در سال 1665م آر. هوک اولین بار سلول های گیاهی را کشف کرد. در سال 1674م A. Leeuwenhoek سلول حیوانی را کشف کرد. در سال 1839م T. Schwann و M. Schleiden نظریه سلولی را فرموله کردند. موضع اصلی نظریه سلولی این بود که سلول اساس ساختاری و عملکردی سیستم های زنده است. اما آنها به اشتباه معتقد بودند که سلول ها از یک ماده بدون ساختار تشکیل می شوند. در سال 1859 R. Virchow ثابت کرد که سلول های جدید تنها با تقسیم سلول های قبلی تشکیل می شوند.

مفاد اساسی تئوری سلولی :

1) سلول واحد ساختاری و عملکردی همه موجودات زنده است. همه موجودات زنده از سلول تشکیل شده اند.

2) همه سلول ها اساساً از نظر ترکیب شیمیایی و فرآیندهای متابولیکی مشابه هستند.

3) سلول های جدید با تقسیم سلول های موجود تشکیل می شوند.

4) همه سلول ها اطلاعات ارثی را به یک شکل ذخیره و پیاده سازی می کنند.

5) فعالیت حیاتی یک ارگانیسم چند سلولی به طور کلی به دلیل تعامل سلول های سازنده آن است.

با توجه به ساختار، 2 نوع سلول متمایز می شوند:

پروکاریوت ها

یوکاریوت ها

پروکاریوت ها شامل باکتری ها و جلبک های سبز آبی هستند. پروکاریوت ها با یوکاریوت ها در موارد زیر متفاوت هستند: آنها اندامک های غشایی موجود در سلول یوکاریوتی ندارند (میتوکندری، شبکه آندوپلاسمی، لیزوزوم ها، کمپلکس گلژی، کلروپلاست).

مهمترین تفاوت آنها این است که هسته ای ندارند که توسط یک غشاء احاطه شده باشد. DNA پروکاریوتی با یک مولکول دایره ای چین خورده نشان داده می شود. پروکاریوت‌ها فاقد سانتریول‌های مرکز سلولی هستند، بنابراین هرگز با میتوز تقسیم نمی‌شوند. آنها با آمیتوز - تقسیم سریع مستقیم مشخص می شوند.

سلول های یوکاریوتی سلول های موجودات تک سلولی و چند سلولی هستند. آنها از سه جزء اصلی تشکیل شده اند:

غشای سلولی که سلول را احاطه کرده و آن را از محیط خارجی جدا می کند.

سیتوپلاسم حاوی آب، نمک های معدنی، ترکیبات آلی، اندامک ها و اجزاء؛

هسته ای که حاوی مواد ژنتیکی سلول است.

1 - سر قطبی مولکول فسفولیپید

2- دم اسید چرب مولکول فسفولیپید

3- پروتئین انتگرال

4- پروتئین محیطی

5- پروتئین نیمه انتگرال

6- گلیکوپروتئین

7 - گلیکولیپید

غشای سلولی خارجی در همه سلول ها (حیوانات و گیاهان) ذاتی است، ضخامتی در حدود 7.5 (تا 10) نانومتر دارد و از مولکول های لیپید و پروتئین تشکیل شده است.

در حال حاضر، مدل سیال موزاییکی ساخت غشای سلولی گسترده است. طبق این مدل، مولکول‌های لیپید در دو لایه قرار می‌گیرند که انتهای آبگریز (آب گریز - محلول در چربی) رو به روی یکدیگر و محلول در آب (آب دوست) - به سمت حاشیه قرار دارند. مولکول های پروتئین در لایه لیپیدی قرار می گیرند. برخی از آنها در سطح بیرونی یا داخلی قسمت لیپیدی قرار دارند، برخی دیگر تا حدی غوطه ور هستند یا از طریق و از طریق غشاء نفوذ می کنند.

عملکرد غشاء و فرآیندهای غشایی :

محافظ، مرز، مانع؛

حمل و نقل؛

گیرنده - با هزینه پروتئین ها انجام می شود - گیرنده هایی که دارای توانایی انتخابی برای مواد خاص (هورمون ها، آنتی ژن ها و غیره) هستند، وارد تعاملات شیمیایی با آنها می شوند، سیگنال ها را در داخل سلول هدایت می کنند.

شرکت در تشکیل تماس های بین سلولی؛

آنها حرکت برخی از سلول ها را فراهم می کنند (حرکت آمیبوئید).

سلول های حیوانی دارای یک لایه نازک گلیکوکالیکس در بالای غشای سلولی خارجی هستند. این مجموعه ای از کربوهیدرات ها با لیپیدها و کربوهیدرات ها با پروتئین است. گلیکوکالیکس در فعل و انفعالات بین سلولی نقش دارد. غشاهای سیتوپلاسمی اکثر اندامک های سلولی دقیقاً ساختار مشابهی دارند.

در سلول های گیاهی خارج از غشای سیتوپلاسمی. دیواره سلولی از سلولز تشکیل شده است.

انتقال مواد از طریق غشای سیتوپلاسمی .

دو مکانیسم اصلی برای ورود مواد به داخل سلول یا خارج از سلول به خارج وجود دارد:

1. حمل و نقل غیرفعال.

2. حمل و نقل فعال.

انتقال غیرفعال مواد بدون صرف انرژی صورت می گیرد. نمونه ای از این انتقال، انتشار و اسمز است که در آن حرکت مولکول ها یا یون ها از ناحیه ای با غلظت بالا به ناحیه ای با غلظت کمتر، به عنوان مثال، مولکول های آب انجام می شود.

حمل و نقل فعال - در این نوع انتقال، مولکول ها یا یون ها در برابر یک گرادیان غلظت به غشاء نفوذ می کنند که به انرژی نیاز دارد. نمونه ای از انتقال فعال پمپ سدیم پتاسیم است که به طور فعال سدیم را از سلول پمپ می کند و یون های پتاسیم را از محیط خارجی جذب می کند و آنها را به سلول منتقل می کند. پمپ یک پروتئین غشایی ویژه است که آن را با ATP به حرکت در می آورد.

انتقال فعال حجم سلولی و پتانسیل غشایی را ثابت نگه می دارد.

مواد را می توان از طریق اندوسیتوز و اگزوسیتوز منتقل کرد.

اندوسیتوز - نفوذ مواد به داخل سلول، اگزوسیتوز - خارج از سلول.

در طول اندوسیتوز، غشای پلاسمایی یک انواژیناسیون یا رشد می کند که سپس ماده را در بر می گیرد و با بسته شدن به وزیکول تبدیل می شود.

دو نوع اندوسیتوز وجود دارد:

1) فاگوسیتوز - جذب ذرات جامد (سلول های فاگوسیت)،

2) پینوسیتوز - جذب مواد مایع. پینوسیتوز مشخصه تک یاخته آمیبوئید است.

با اگزوسیتوز، مواد مختلفی از سلول ها خارج می شود: باقی مانده های غذای هضم نشده از واکوئل های گوارشی خارج می شود، ترشح مایع آنها از سلول های ترشحی خارج می شود.

سیتوپلاسم -(سیتوپلاسم + هسته تشکیل پروتوپلاسم). سیتوپلاسم از یک ماده خاکی آبکی (ماتریکس سیتوپلاسمی، هیالوپلاسم، سیتوزول) و اندامک ها و آخال های مختلف در آن تشکیل شده است.

شامل -محصولات زائد سلولی 3 گروه از اجزاء وجود دارد - ارزش تغذیه ای، ترشحی (سلول های غده) و ویژه (رنگدانه).

اندامک ها -اینها ساختارهای دائمی سیتوپلاسم هستند که عملکردهای خاصی را در سلول انجام می دهند.

اندامک های با اهمیت عمومی و خاص را اختصاص دهید. موارد خاص در بیشتر سلول ها یافت می شوند، اما به تعداد قابل توجهی فقط در سلول هایی وجود دارند که عملکرد خاصی را انجام می دهند. اینها شامل میکروویل های سلول های اپیتلیال روده، مژک های اپیتلیوم نای و برونش ها، تاژک ها، میوفیبریل ها (تامین کننده انقباض عضلانی و غیره) است.

اندامک های دارای اهمیت کلی عبارتند از EPS، کمپلکس گلژی، میتوکندری، ریبوزوم ها، لیزوزوم ها، سانتریول های مرکز سلول، پراکسی زوم ها، میکروتوبول ها، میکروفیلامان ها. سلول های گیاهی حاوی پلاستید و واکوئل هستند. اندامک های دارای اهمیت کلی را می توان به اندامک های دارای ساختار غشایی و غیر غشایی تقسیم کرد.

اندامک های دارای ساختار غشایی دو غشایی و یک غشایی هستند. سلول های دو غشایی شامل میتوکندری ها و پلاستیدها هستند. به تک غشایی - شبکه آندوپلاسمی، کمپلکس گلژی، لیزوزوم ها، پراکسی زوم ها، واکوئل ها.

اندامک های بدون غشاء: ریبوزوم ها، مرکز سلولی، میکروتوبول ها، ریز رشته ها.

میتوکندری – این اندامک های گرد یا بیضی شکل هستند. آنها از دو غشا تشکیل شده اند: داخلی و خارجی. غشای داخلی دارای برآمدگی هایی است - cristae که میتوکندری ها را به بخش هایی تقسیم می کنند. محفظه ها با یک ماده پر می شوند - یک ماتریس. ماتریکس حاوی DNA، mRNA، tRNA، ریبوزوم، نمک های کلسیم و منیزیم است. اینجاست که بیوسنتز پروتئین انجام می شود. وظیفه اصلی میتوکندری سنتز انرژی و تجمع آن در مولکول های ATP است. میتوکندری های جدید در نتیجه تقسیم میتوکندری های قدیمی در سلول تشکیل می شوند.

پلاستیدها – اندامک هایی که عمدتاً در سلول های گیاهی یافت می شوند. آنها سه نوع هستند: کلروپلاست های حاوی رنگدانه سبز. کروموپلاست ها (رنگدانه های قرمز، زرد، نارنجی)؛ لوکوپلاست (بی رنگ).

کلروپلاست ها به لطف رنگدانه سبز کلروفیل قادرند با استفاده از انرژی خورشید مواد آلی را از غیر آلی سنتز کنند.

کروموپلاست ها رنگ های روشنی به گل ها و میوه ها می دهند.

لوکوپلاست ها قادر به جمع آوری مواد مغذی ذخیره مانند نشاسته، لیپیدها، پروتئین ها و غیره هستند.

شبکه آندوپلاسمی ( EPS ) یک سیستم پیچیده از واکوئل ها و کانال هایی است که توسط غشاء محدود می شوند. EPS صاف (دانه ای) و خشن (دانه ای) وجود دارد. صاف روی غشای خود ریبوزوم ندارد. این شامل سنتز لیپیدها، لیپوپروتئین ها، تجمع و حذف مواد سمی از سلول است. EPS گرانول دارای ریبوزوم هایی بر روی غشاهایی است که در آن پروتئین ها سنتز می شوند. سپس پروتئین ها وارد مجتمع گلژی و از آنجا به بیرون می روند.

مجموعه گلژی (دستگاه گلژی)مجموعه ای از کیسه های غشایی صاف - مخازن و سیستمی از حباب های مرتبط با آنها است. پشته آب انبارها دیکتوزوم نامیده می شود.

توابع مجموعه گلژی : اصلاح پروتئین، سنتز پلی ساکارید، انتقال مواد، تشکیل غشای سلولی، تشکیل لیزوزوم.

لیزوزوم ها – وزیکول های متصل به غشاء حاوی آنزیم هستند. آنها شکاف درون سلولی مواد را انجام می دهند و به اولیه و ثانویه تقسیم می شوند. لیزوزوم های اولیه حاوی آنزیم هایی به شکل غیر فعال هستند. پس از ورود به اندامک های مواد مختلف، آنزیم ها فعال می شوند و فرآیند هضم آغاز می شود - اینها لیزوزوم های ثانویه هستند.

پراکسی زوم هاظاهر حباب هایی دارند که توسط یک غشاء محصور شده اند. آنها حاوی آنزیم هایی هستند که پراکسید هیدروژن را که برای سلول ها سمی است، تجزیه می کند.

واکوئل ها – این اندامک های سلولی گیاهی هستند که حاوی شیره سلولی هستند. شیره سلولی ممکن است حاوی مواد مغذی اضافی، رنگدانه ها و مواد زائد باشد. واکوئل ها در ایجاد فشار تورگ، در تنظیم متابولیسم آب-نمک نقش دارند.

ریبوزوم ها – اندامک هایی که از زیر واحدهای بزرگ و کوچک تشکیل شده اند. آنها می توانند روی ER یا آزادانه در سلول قرار گیرند و پلی زوم ها را تشکیل دهند. آنها از rRNA و پروتئین تشکیل شده و در هسته تولید می شوند. سنتز پروتئین در ریبوزوم ها انجام می شود.

مرکز سلولی – در سلول های حیوانات، قارچ ها، گیاهان پایین تر یافت می شود و در گیاهان بالاتر وجود ندارد. از دو سانتریول و یک کره تابشی تشکیل شده است. سانتریول به شکل یک استوانه توخالی است که دیواره آن از 9 ریز لوله سه گانه تشکیل شده است. هنگام تقسیم، سلول ها رشته هایی از دوک میتوزی را تشکیل می دهند که واگرایی کروماتیدها در آنافاز میتوز و کروموزوم های همولوگ را در طول میوز تضمین می کند.

میکروتوبول ها – سازندهای لوله ای با طول های مختلف. آنها بخشی از سانتریول ها، دوک میتوزی، تاژک ها، مژک ها هستند، عملکرد حمایتی را انجام می دهند، حرکت ساختارهای درون سلولی را ترویج می کنند.

میکروفیلامنت ها – تشکیلات نازک رشته ای در سراسر سیتوپلاسم قرار دارند، اما به ویژه بسیاری از آنها در زیر غشای سلولی وجود دارد. آنها همراه با میکروتوبول ها، اسکلت سلولی را تشکیل می دهند، جریان سیتوپلاسم، حرکات داخل سلولی وزیکول ها، کلروپلاست ها و سایر اندامک ها را تعیین می کنند.

غشای سلولی که پلاسمالما، سیتولما یا غشای پلاسمایی نیز نامیده می شود، یک ساختار مولکولی است که ماهیتی کشسان دارد و از پروتئین ها و لیپیدهای مختلف تشکیل شده است. محتویات هر سلول را از محیط خارجی جدا می کند و در نتیجه خواص محافظتی آن را تنظیم می کند و همچنین تبادلی بین محیط خارجی و محتویات مستقیم داخلی سلول فراهم می کند.

غشای پلاسمایی

پلاسمالما یک سپتوم است که در داخل و مستقیماً پشت پوسته قرار دارد. این سلول را به بخش های خاصی تقسیم می کند که به بخش ها یا اندامک ها هدایت می شوند. آنها شامل شرایط محیطی تخصصی هستند. دیواره سلولی به طور کامل تمام غشای سلولی را می پوشاند. به نظر می رسد یک لایه دوگانه از مولکول ها باشد.

اطلاعات اولیه

ترکیب پلاسمالما فسفولیپیدها یا همانطور که به آنها لیپیدهای پیچیده نیز گفته می شود. فسفولیپیدها چندین قسمت دارند: دم و سر. متخصصان بخش های آبگریز و آبدوست را می نامند: بسته به ساختار یک سلول حیوانی یا گیاهی. بخش هایی که سر نامیده می شوند، به سمت داخل سلول و دم ها به سمت بیرون هستند. پلاسمالم ها از نظر ساختاری تغییر ناپذیر و در موجودات مختلف بسیار شبیه هستند. رایج ترین استثنا ممکن است archaea باشد که در آن پارتیشن ها از الکل های مختلف و گلیسرول تشکیل شده اند.

ضخامت پلاسمالما تقریباً 10 نانومتر.

پارتیشن هایی وجود دارد که در خارج یا خارج از قسمت مجاور غشاء قرار دارند - به آنها سطحی می گویند. برخی از انواع پروتئین می توانند نوعی نقطه تماس برای غشای سلولی و پوسته باشند. در داخل سلول، اسکلت سلولی و دیواره بیرونی قرار دارد. انواع خاصی از پروتئین انتگرال را می توان به عنوان کانال در گیرنده های انتقال یون (به موازات پایانه های عصبی) استفاده کرد.

اگر از میکروسکوپ الکترونی استفاده می کنید، می توانید داده هایی را به دست آورید که بر اساس آنها می توانید نموداری از ساختار تمام قسمت های سلول و همچنین اجزای اصلی و غشاها بسازید. دستگاه فوقانی از سه زیر سیستم تشکیل شده است:

• گنجاندن پیچیده فوق غشایی؛
• دستگاه اسکلتی عضلانی سیتوپلاسم که دارای قسمت زیر غشایی خواهد بود.

این دستگاه را می توان به اسکلت سلولی نسبت داد. سیتوپلاسم با اندامک ها و هسته را دستگاه هسته ای می نامند. غشای سیتوپلاسمی یا به عبارت دیگر غشای پلاسمایی در زیر غشای سلولی قرار دارد.

کلمه "غشاء" از کلمه لاتین membrum گرفته شده است که می تواند به عنوان "پوست" یا "پوسته" ترجمه شود. این اصطلاح بیش از 200 سال پیش مطرح شد و اغلب لبه های سلول نامیده می شد، اما در دوره ای که استفاده از تجهیزات الکترونیکی مختلف آغاز شد، مشخص شد که سیتولم های پلاسما بسیاری از عناصر مختلف غشاء را تشکیل می دهند.

عناصر اغلب ساختاری هستند، مانند:

• میتوکندری؛
• لیزوزوم ها؛
• پلاستیدها
• پارتیشن ها

یکی از اولین فرضیه ها در مورد ترکیب مولکولی پلاسمالما در سال 1940 توسط یک موسسه علمی در بریتانیای کبیر مطرح شد. قبلاً در سال 1960 ، ویلیام رابرتز فرضیه "در مورد غشای ابتدایی" را به جهان پیشنهاد کرد. او فرض کرد که تمام غشای پلاسمایی سلولی از بخش های خاصی تشکیل شده است، در واقع، آنها بر اساس یک اصل کلی برای همه پادشاهی های موجودات تشکیل شده اند.

در اوایل دهه هفتاد قرن بیستم، داده های زیادی کشف شد که بر اساس آنها، در سال 1972، دانشمندان استرالیایی یک مدل موزاییک مایع جدید از ساختار سلولی را پیشنهاد کردند.

ساختار غشای پلاسمایی

مدل 1972 تا به امروز به طور جهانی شناخته شده است. یعنی در علم مدرن، دانشمندان مختلفی که با پوسته کار می کنند، بر کار نظری "ساختار غشای بیولوژیکی مدل مایع موزاییک" تکیه می کنند.

مولکول های پروتئین با دو لایه لیپیدی مرتبط هستند و به طور کامل به کل غشاء نفوذ می کنند - پروتئین های انتگرال (یکی از نام های رایج پروتئین های گذرنده است).

پوسته موجود در ترکیب دارای اجزای کربوهیدرات مختلفی است که شبیه یک زنجیره پلی ساکارید یا ساکارید است. این زنجیره به نوبه خود توسط لیپیدها و پروتئین به هم متصل خواهد شد. زنجیره هایی که توسط مولکول های پروتئین به هم متصل می شوند گلیکوپروتئین و مولکول های لیپید گلیکوزید نامیده می شوند. کربوهیدرات ها در قسمت بیرونی غشاء قرار دارند و به عنوان گیرنده در سلول های حیوانی عمل می کنند.

گلیکوپروتئین - مجموعه ای از عملکردهای فوق غشایی است. به آن گلیکوکالیکس نیز می گویند (از کلمات یونانی گلیک و کالیکس که به معنای شیرین و فنجان است). این مجموعه باعث افزایش چسبندگی سلولی می شود.

عملکرد غشای پلاسمایی

مانع

به جداسازی اجزای داخلی توده سلولی از آن دسته از موادی که در خارج هستند کمک می کند. بدن را از ورود مواد مختلفی که با آن بیگانه خواهد بود محافظت می کند و به حفظ تعادل درون سلولی کمک می کند.

حمل و نقل

سلول "انتقال غیرفعال" خود را دارد و از آن برای کاهش مصرف انرژی استفاده می کند. تابع حمل و نقل در فرآیندهای زیر کار می کند:

• اندوسیتوز؛
• اگزوسیتوز؛
• متابولیسم سدیم و پتاسیم

در قسمت بیرونی غشاء یک گیرنده وجود دارد که در محل آن اختلاط هورمون ها و مولکول های تنظیم کننده مختلف رخ می دهد.

حمل و نقل غیرفعالفرآیندی که در آن یک ماده بدون صرف انرژی از یک غشاء عبور می کند. به عبارت دیگر، این ماده از ناحیه ای از سلول با غلظت بالا به سمتی که غلظت آن کمتر خواهد بود، تحویل داده می شود.

دو نوع وجود دارد:

• انتشار ساده- ذاتی مولکول های خنثی کوچک H2O، CO2 و O2 و برخی از مواد آلی آبگریز با وزن مولکولی کم و بر این اساس، بدون مشکل از فسفولیپیدهای غشایی عبور می کنند. این مولکول ها می توانند تا زمانی که گرادیان غلظت پایدار و بدون تغییر باشد در غشاء نفوذ کنند.
• انتشار تسهیل شده- مشخصه مولکول های مختلف از نوع آبدوست. آنها همچنین می توانند به دنبال یک گرادیان غلظت از غشاء عبور کنند. با این حال، این فرآیند با کمک پروتئین های مختلفی انجام می شود که کانال های خاصی از ترکیبات یونی را در غشاء تشکیل می دهند.

حمل و نقل فعال- این حرکت اجزای مختلف از طریق دیواره غشایی بر خلاف گرادیان است. چنین انتقالی مستلزم صرف هزینه قابل توجهی از منابع انرژی در سلول است. اغلب، این حمل و نقل فعال است که منبع اصلی مصرف انرژی است.

انواع مختلفی وجود داردانتقال فعال با مشارکت پروتئین های حامل:

• پمپ سدیم پتاسیم.به دست آوردن مواد معدنی و عناصر کمیاب مورد نیاز توسط سلول.
• اندوسیتوز- فرآیندی که در آن سلول ذرات جامد (فاگوسیتوز) یا قطرات مختلف هر مایع (پینوسیتوز) را جذب می کند.
• اگزوسیتوز- فرآیندی که طی آن ذرات خاصی از سلول به محیط خارجی آزاد می شوند. این فرآیند تعادلی برای اندوسیتوز است.

اصطلاح "اندوسیتوز" از کلمات یونانی "enda" (از درون) و "ketosis" (فنجان، ظرف) گرفته شده است. این فرآیند جذب ترکیب خارجی توسط سلول را مشخص می کند و در طول تولید وزیکول های غشایی انجام می شود. این اصطلاح در سال 1965 توسط پروفسور بلژیکی سیتولوژی کریستین بیلز پیشنهاد شد که جذب مواد مختلف توسط سلول های پستانداران و همچنین فاگوسیتوز و پینوسیتوز را مطالعه کرد.

فاگوسیتوز

زمانی رخ می دهد که یک سلول ذرات جامد یا سلول های زنده خاصی را جذب کند. و پینوسیتوز فرآیندی است که در آن قطرات مایع توسط سلول گرفته می شود. فاگوسیتوز (برگرفته از کلمات یونانی "بلعنده" و "ظرف") فرآیندی است که طی آن اشیاء بسیار کوچک حیات وحش و همچنین قطعات جامد موجودات تک سلولی مختلف دستگیر و مصرف می شوند.

کشف این فرآیند متعلق به یک فیزیولوژیست از روسیه - ویاچسلاو ایوانوویچ مکنیکوف است که مستقیماً این روند را تعیین کرد، در حالی که او آزمایشات مختلفی را با ستاره دریایی و دافنیای کوچک انجام داد.

تغذیه موجودات هتروتروف تک سلولی بر اساس توانایی آنها در هضم و جذب ذرات مختلف است.

مکنیکوف الگوریتم جذب باکتری توسط آمیب و اصل کلی فاگوسیتوز را شرح داد:

• چسبندگی - چسبندگی باکتری ها به غشای سلولی؛
• جذب؛
• تشکیل یک وزیکول با یک سلول باکتریایی؛
• حباب زدن حباب

بر این اساس، روند فاگوسیتوز شامل مراحل زیر است:

1. ذره جذب شده به غشاء چسبیده است.
2. اطراف ذره جذب شده توسط غشاء.
3. تشکیل یک وزیکول غشایی (فاگوزوم).
4. جدا شدن وزیکول غشایی (فاگوزوم) به داخل سلول.
5. ارتباط فاگوزوم و لیزوزوم (هضم)، و همچنین حرکت داخلی ذرات.

هضم کامل یا جزئی قابل مشاهده است.

در مورد هضم جزئی، اغلب یک جسم باقی مانده تشکیل می شود که برای مدتی در داخل سلول باقی می ماند. باقی مانده هایی که هضم نمی شوند توسط اگزوسیتوز از سلول خارج می شوند (تخلیه می شوند). در سیر تکامل، این تابع میل فاگوسیتی به تدریج جدا شد و از سلول‌های مختلف تک سلولی به سلول‌های تخصصی (مانند گوارشی در کولترات و اسفنج‌ها) و سپس به سلول‌های ویژه در پستانداران و انسان منتقل شد.

لنفوسیت ها و لکوسیت ها در خون مستعد فاگوسیتوز هستند. فرآیند فاگوسیتوز به خودی خود مستلزم صرف انرژی زیاد است و مستقیماً با فعالیت غشای سلولی خارجی و لیزوزوم که حاوی آنزیم های گوارشی است ترکیب می شود.

پینوسیتوز

پینوسیتوز عبارت است از گرفتن مایعی که مواد مختلفی در آن قرار دارند توسط سطح یک سلول. کشف پدیده پینوسیتوز متعلق به دانشمند فیتزجرالد لوئیس است.. این رویداد در سال 1932 اتفاق افتاد.

پینوسیتوز یکی از مکانیسم های اصلی ورود ترکیبات ماکرومولکولی به سلول است، به عنوان مثال، گلیکوپروتئین های مختلف یا پروتئین های محلول. فعالیت پینوسیتوتیک به نوبه خود بدون وضعیت فیزیولوژیکی سلول غیرممکن است و به ترکیب آن و ترکیب محیط بستگی دارد. ما می توانیم فعال ترین پینوسیتوز را در آمیب مشاهده کنیم.

در انسان، پینوسیتوز در سلول های روده، در عروق، لوله های کلیوی و همچنین در تخمک های در حال رشد مشاهده می شود. برای به تصویر کشیدن روند پینوسیتوز، که با کمک لکوسیت های انسانی انجام می شود، می توان یک برآمدگی غشای پلاسمایی ایجاد کرد. در این صورت قطعات توری و جدا می شوند. فرآیند پینوسیتوز نیاز به صرف انرژی دارد.

مراحل فرآیند پینوسیتوز:

1. برآمدگی های نازک در پلاسمالمای سلولی بیرونی ظاهر می شوند که قطرات مایع را احاطه کرده اند.
2. این بخش از پوسته بیرونی نازک تر می شود.
3. تشکیل یک وزیکول غشایی.
4. دیوار می شکند (شکست).
5. وزیکول در سیتوپلاسم حرکت می کند و می تواند با وزیکول ها و اندامک های مختلف ترکیب شود.

اگزوسیتوز

این اصطلاح از کلمات یونانی "exo" - خارجی، خارجی و "cytosis" - یک ظرف، یک کاسه گرفته شده است. این فرآیند شامل رهاسازی ذرات خاص توسط بخش سلولی به محیط خارجی است. فرآیند اگزوسیتوز برعکس پینوسیتوز است.

در فرآیند اکوسیتوز، حباب‌های مایع داخل سلولی از سلول خارج شده و به غشای خارجی سلول می‌رسند. محتویات داخل وزیکول ها را می توان به بیرون رها کرد و غشای سلولی با پوسته وزیکول ها ادغام می شود. بنابراین، اکثر ترکیبات ماکرومولکولی به این ترتیب ایجاد می شوند.

اگزوسیتوز چندین کار را انجام می دهد:

• تحویل مولکول ها به غشای سلول خارجی؛
• حمل و نقل در سراسر سلول موادی که برای رشد و افزایش سطح غشاء مورد نیاز خواهد بود، به عنوان مثال، برخی پروتئین ها یا فسفولیپیدها.
• آزادسازی یا اتصال قطعات مختلف؛
• دفع محصولات مضر و سمی که در طول متابولیسم ظاهر می شوند، به عنوان مثال، اسید هیدروکلریک ترشح شده توسط سلول های مخاط معده.
• انتقال پپسینوژن و همچنین مولکول های سیگنال دهنده، هورمون ها یا انتقال دهنده های عصبی.

عملکردهای خاص غشاهای بیولوژیکی:

• تولید یک تکانه که در سطح عصبی، در داخل غشای نورون رخ می دهد.
• سنتز پلی پپتیدها و همچنین لیپیدها و کربوهیدرات های شبکه خشن و صاف شبکه آندوپلاسمی.
• تغییر انرژی نور و تبدیل آن به انرژی شیمیایی.

ویدئو

از ویدیوی ما چیزهای جالب و مفید زیادی در مورد ساختار سلول خواهید آموخت.

سلول- این نه تنها یک 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، 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 نفوذپذیر 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 چربی غشای سلولیاز نفوذ آب جلوگیری می کند. اساس غشاء یک لایه دولایه لیپیدی است - یک فیلم نازک لیپیدی متشکل از دو تک لایه و کاملاً سلول را می پوشاند. در سراسر غشاء پروتئین هایی به شکل گلبول های بزرگ وجود دارد.

نمایش شماتیک غشای سلولی که عناصر اصلی آن را منعکس می کند
- دولایه فسفولیپیدی و تعداد زیادی مولکول پروتئینی که بالای سطح غشاء بیرون زده اند.
زنجیره های کربوهیدرات به پروتئین های سطح بیرونی متصل می شوند
و به مولکول های پروتئین اضافی در داخل سلول (این در شکل نشان داده نشده است).

دولایه لیپیدیعمدتا از مولکول های فسفولیپید تشکیل شده است. یک سر چنین مولکولی آبدوست است، یعنی. محلول در آب (یک گروه فسفات روی آن قرار دارد)، دیگری آبگریز است، یعنی. فقط در چربی ها محلول است (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 هستند که در ضخامت غشاء به یکدیگر متصل شوند، 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.

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

مولکول هاکلسترول، که بخشی از غشاء است، نیز به طور طبیعی لیپید است، زیرا گروه استروئیدی آنها حلالیت بالایی در چربی دارد. به نظر می رسد این مولکول ها در دولایه لیپیدی حل شده اند. هدف اصلی آنها تنظیم نفوذپذیری (یا نفوذناپذیری) 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 غشاء نفوذ می کند. (2) محیطی، که فقط از بالای یک سطح 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 انتخابی بودن کانال ها، برخی از مواد بهتر از سایرین منتشر می شوند.

سایر پروتئین های انتگرالبه عنوان پروتئین های حامل عمل می کند و حمل و نقل موادی را انجام می دهد که دولایه لیپیدی برای آنها نفوذ ناپذیر است. گاهی اوقات پروتئین های حامل در جهت مخالف انتشار عمل می کنند، چنین انتقالی فعال نامیده می شود. 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. تعامل یک پروتئین گیرنده با یک لیگاند خاص منجر به تغییرات ساختاری در مولکول پروتئین می شود که به نوبه خود باعث تحریک فعالیت آنزیمی بخش درون سلولی مولکول پروتئین یا انتقال سیگنال از گیرنده به سلول با استفاده از یک پیام رسان دوم می شود. بنابراین، پروتئین های انتگرال ساخته شده در غشای سلولی، 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 یک توزیع کننده برای انتقال مواد از طریق منافذ غشایی را ایفا می کنند.