الغشاء الخلوي cell membrane (أو الغشاء البلازمي plasma membrane هو تركيب عالمي يفصل البيئات الداخلية internal
environments (السيتوبلازمية cytoplasmic) عن البيئات الخارجية، وتمنع المواد القابلة للذوبان soluble materials من الانتشار ببساطة داخل وخارج الخلية. استثناء واحد هو الماء water، والتي بسبب حجمها الصغير والافتقار الكلي للشحنة يمكن أن تنتشر ببطء عبر الغشاء. الغشاء الخلوي البكتيري bacterial cell membrane،
والذي هو بسمك 7 نانومتر، هو 40٪ دهون فوسفورية
phospholipid و60٪ بروتين protein. في الرسوم التوضيحية، يبدو الغشاء الخلوي صلب rigid جداً. في الواقع، إنه سائل fluid تماما، له تجانس زيت
الزيتون olive oil. هذا يعني أن فسيفساء mosaic الدهون الفوسفورية والبروتينات ليست مثبتة في مكان، وإنما يمكن أن تتحرك بشكل جانبي laterally في الغشاء. هذا النموذج الديناميكي لتركيب الغشاء بالتالي يسمى النموذج الفسيفسائي السائل fluid mosaic model.
جزيئات الدهون الفوسفورية، نموذجية لمعظم الأغشية البيولوجية biological
membranes، تترتب في طبقتين متوازيتين parallel layers (طبقة
ثنائية bilayer) وتمثل وظيفة الحاجز للغشاء. تحتوي الدهون الفوسفورية على
مجموعة رأسية فوسفاتية مشحونة مرتبطة بسلسلتين من الأحماض الدهنية الكارهة للماء hydrophobic
fatty acid. "ذيول" الأحماض الدهنية هي الجزء
الذي يشكل حاجز النفاذية permeability
barrier. في المقابل، المجموعات الرأسية الكارهة للماء مكشوفة للبيئات
السيتوبلازمية أو الخارجية المائية.
تعمل العديد من المواد المضادة للميكروبات antimicrobial
substances على الطبقة الثنائية للغشاء. المضاد الحيوي antibiotic بوليميكسين polymyxin
يوخز ثقوب
holes في الطبقة الثنائية،
بينما تذوب بعض المنظفات
detergents
والكحولات alcohols الطبقة الثنائية. يسمح هذا الإجراء للمحتويات السيتوبلازمية cytoplasmic contents بأن تتسرب من الخلايا البكتيرية، مما يؤدى إلى الموت
عبر التحلل الخلوي cell
lysis. مجموعة متنوعة من البروتينات الغشائية membrane proteins تملأ طبقة الدهون الفوسفورية الثنائية phospholipid bilayer. هذه البروتينات الغشائية غالبا لها امتدادات من الأحماض الأمينية
الكارهة للماء التي تتفاعل مع سلاسل الأحماض الدهنية الكارهة للماء في الغشاء.
تمتد هذه البروتينات على إمتداد الطبقة الثنائية ويشار
إليها باسم "البروتينات الغشائية
المكملة integral membrane proteins". ترتبط بروتينات أخرى، تسمى "البروتينات الغشائية المحيطية peripheral
membrane proteins"، بالرؤوس القطبية polar heads
في الطبقة الثنائية.
تنفذ البروتينات الغشائية وظائف
مهمة عديدة. تمثل البعض منها إنزيمات enzymes ضرورية لتخليق الجدار الخلوي cell wall أو لأيض الطاقة energy
metabolism. تفتقر الخلايا البكتيرية والأركية للميتوكندريا mitochondria
وجزء من وظيفة تلك العضية organelle ينفذها الغشاء الخلوي. تساعد البروتينات الغشائية الأخرى على تثبيت DNA
إلى الغشاء أثناء التضاعف replication أو تعمل كمستقبلات receptors للمعلومات الكيميائية chemical
information، تستشعر التغيرات في الظروف البيئية environment conditions وتحفز الاستجابات responses الملائمة.
ربما تشارك المجموعة الأكبر من البروتينات الغشائية المكملة كناقلات transporters للمواد المذابة المشحونة، مثل الأحماض الأمينية amino acids، السكريات البسيطة simple sugars، القواعد النيتروجينية nitrogenous bases، والأيونات ions عبر الطبقة الدهنية الثنائية lipid bilayer. أنظمة النقل محددة للغاية على الرغم من أنها تنقل نوع جزيئي molecular species واحد فقط أو فئة مشابهة جدا من الجزيئات molecules. بالتالي، هناك
العديد من بروتينات النقل transport proteins المختلفة لتنظيم حركة المرور الجزيئية
المتنوعة التي يجب أن تتدفق داخل أو خارج الخلية.
يمكن أن تكون عملية النقل سلبية passive أو إيجابية active. في الانتشار الميسر facilitated diffusion، تسهل البروتينات الغشائية المكملة حركة المواد
إلى أسفل تدرج تركيزها
concentration gradient،
أي من منطقة التركيز الأعلى إلى منطقة التركيز الأقل. من خلال العمل كقناة للإنتشار أو كناقل عبر الطبقة الثنائية الكارهة للماء، يمكن أن تدخل أو تخرج المواد الذائبة المحبة للماء hydrophilic دون الحاجة للطاقة الخلوية cellular energy.
على عكس الانتشار الميسر، يسمح النقل النشط active transport أن
تؤسس تركيزات مختلفة من المواد الذائبة خارج أو
داخل الخلية ضد
تدرج التركيز. تعمل هذه البروتينات الغشائية "كمضخات pumps"،
وعلى هذا النحو، تتطلب مدخلات الطاقة من الخلية. تعتمد
عمليات خلوية مثل إنتاج الطاقة
الخلوية ودوران الأسواط flagella
rotation أيضاً على النقل النشط.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق