غشای سلولی: ساختار و عملکرد غشای سلول چه عملکردی را انجام می دهد - خواص و عملکردهای آن

غشای سلولی ساختاری است که بیرون سلول را می پوشاند. به آن سیتولما یا پلاسمالما نیز می گویند.

این سازند از یک لایه دولیپیدی (دو لایه) با پروتئین های ساخته شده در آن ساخته شده است. کربوهیدرات هایی که پلاسمالما را تشکیل می دهند در حالت محدود هستند.

توزیع اجزای اصلی پلاسمالما به شرح زیر است: بیش از نیمی از ترکیب شیمیایی پروتئین ها، یک چهارم توسط فسفولیپیدها و یک دهم آن کلسترول است.

غشای سلولی و انواع آن

غشای سلولی یک لایه نازک است که اساس آن از لایه هایی از لیپوپروتئین ها و پروتئین ها تشکیل شده است.

با توجه به محلی سازی، اندامک های غشایی متمایز می شوند که دارای برخی ویژگی ها در سلول های گیاهی و حیوانی هستند:

• میتوکندری؛
• هسته؛
• شبکه آندوپلاسمی؛
• مجموعه گلژی؛
• لیزوزوم ها؛
• کلروپلاست ها (در سلول های گیاهی).

همچنین یک غشای سلولی داخلی و خارجی (پلاسمولمما) وجود دارد.

ساختار غشای سلولی

غشای سلولی حاوی کربوهیدرات هایی است که آن را به شکل گلیکوکالیکس می پوشاند. این یک ساختار فوق غشایی است که عملکرد مانع را انجام می دهد. پروتئین های واقع در اینجا در حالت آزاد هستند. پروتئین های غیر متصل در واکنش های آنزیمی شرکت می کنند و باعث تجزیه خارج سلولی مواد می شوند.

پروتئین های غشای سیتوپلاسمی توسط گلیکوپروتئین ها نشان داده می شوند. بر اساس ترکیب شیمیایی، پروتئین هایی که به طور کامل در لایه لیپیدی (در تمام طول آن) قرار دارند، به عنوان پروتئین های انتگرال طبقه بندی می شوند. همچنین محیطی، نرسیدن به یکی از سطوح پلاسمالما.

اولی به عنوان گیرنده عمل می کند و به انتقال دهنده های عصبی، هورمون ها و سایر مواد متصل می شود. پروتئین‌های درج برای ساخت کانال‌های یونی که از طریق آن‌ها انتقال یون‌ها و سوبستراهای آبدوست انجام می‌شود، ضروری هستند. دومی آنزیم هایی هستند که واکنش های درون سلولی را کاتالیز می کنند.

خواص اساسی غشای پلاسما

دولایه لیپیدی از نفوذ آب جلوگیری می کند. لیپیدها ترکیبات آبگریز هستند که در سلول توسط فسفولیپیدها نشان داده می شوند. گروه فسفات رو به بیرون است و از دو لایه تشکیل شده است: لایه بیرونی که به سمت محیط خارج سلولی هدایت می شود و لایه داخلی که محتویات داخل سلولی را محدود می کند.

نواحی محلول در آب سرهای آبدوست نامیده می شوند. محل های اسید چرب به شکل دم های آبگریز به داخل سلول هدایت می شوند. بخش آبگریز با لیپیدهای همسایه برهمکنش دارد که اتصال آنها به یکدیگر را تضمین می کند. لایه دوگانه دارای نفوذپذیری انتخابی در مناطق مختلف است.

بنابراین، در وسط غشاء نسبت به گلوکز و اوره غیرقابل نفوذ است: دی اکسید کربن، اکسیژن، الکل. کلسترول مهم است.

وظایف غشای سلولی خارجی

ویژگی های توابع به طور خلاصه در جدول ذکر شده است:

اهمیت غشای سلولی چیست؟

غشای سلولی به دلیل گزینش پذیری بالای موادی که وارد سلول می شوند و از آن خارج می شوند، در حفظ هموستاز نقش دارد (در زیست شناسی به آن نفوذپذیری انتخابی می گویند).

رشد پلاسمالما سلول را به محفظه‌هایی (محفظه‌هایی) تقسیم می‌کند که مسئول انجام وظایف خاصی هستند. غشاهای طراحی شده خاص مطابق با الگوی مایع موزاییک، یکپارچگی سلول را تضمین می کند.

غشای سلولیغشای پلاسما (یا سیتوپلاسمی) و پلاسمالما نیز نامیده می شود. این ساختار نه تنها محتویات داخلی سلول را از محیط خارجی جدا می کند، بلکه بخشی از بیشتر اندامک های سلولی و هسته است و به نوبه خود آنها را از هیالوپلاسم (سیتوزول) - قسمت چسبناک- مایع سیتوپلاسم - جدا می کند. بیا با هم تماس بگیریم غشای سیتوپلاسمیکه محتویات سلول را از محیط خارجی جدا می کند. عبارات باقی مانده همه غشاها را نشان می دهد.

ساختار غشای سلولی (بیولوژیکی) بر اساس یک لایه دوگانه از لیپیدها (چربی ها) است. تشکیل چنین لایه ای با ویژگی های مولکول های آنها مرتبط است. لیپیدها در آب حل نمی شوند، بلکه به روش خود در آن متراکم می شوند. یک قسمت از یک مولکول لیپیدی یک سر قطبی است (به آب جذب می شود، یعنی آب دوست)، و دیگری یک جفت دم بلند غیر قطبی است (این قسمت از مولکول توسط آب دفع می شود، یعنی آبگریز). این ساختار مولکول‌ها باعث می‌شود که دم‌های خود را از آب پنهان کنند و سر قطبی خود را به سمت آب بچرخانند.

در نتیجه یک دولایه لیپیدی تشکیل می شود که در آن دم های غیرقطبی به سمت داخل (رو به روی هم) و سرهای قطبی رو به بیرون (به سمت محیط خارجی و سیتوپلاسم) قرار دارند. سطح چنین غشایی آب دوست است، اما در داخل آن آبگریز است.

در غشای سلولی، فسفولیپیدها در بین لیپیدها غالب هستند (آنها به لیپیدهای پیچیده تعلق دارند). سر آنها حاوی باقیمانده اسید فسفریک است. علاوه بر فسفولیپیدها، گلیکولیپیدها (لیپیدها + کربوهیدرات ها) و کلسترول (مربوط به استرول) وجود دارد. دومی به غشاء استحکام می بخشد و در ضخامت آن بین دم لیپیدهای باقی مانده قرار دارد (کلسترول کاملاً آبگریز است).

به دلیل برهمکنش الکترواستاتیکی، برخی از مولکول های پروتئین به سرهای لیپیدی باردار متصل می شوند که به پروتئین های غشای سطحی تبدیل می شوند. سایر پروتئین‌ها با دم‌های غیرقطبی تعامل دارند، تا حدی در لایه دوتایی مدفون می‌شوند یا از طریق آن نفوذ می‌کنند.

بنابراین، غشای سلولی از یک لایه دولایه از لیپیدها، پروتئین های سطحی (محیطی)، تعبیه شده (نیمه انتگرال) و نفوذگر (انتگرال) تشکیل شده است. علاوه بر این، برخی از پروتئین ها و لیپیدها در قسمت بیرونی غشا با زنجیره های کربوهیدراتی مرتبط هستند.

این مدل موزاییک سیال ساختار غشاییدر دهه 70 قرن بیستم مطرح شد. پیش از این، یک مدل ساندویچی از ساختار در نظر گرفته شده بود که بر اساس آن دو لایه لیپیدی در داخل قرار دارد و در داخل و خارج غشاء با لایه‌های پیوسته پروتئین‌های سطحی پوشیده شده است. با این حال، انباشت داده های تجربی این فرضیه را رد کرد.

ضخامت غشاها در سلول های مختلف حدود 8 نانومتر است. غشاها (حتی اضلاع مختلف یک) از نظر درصد انواع لیپیدها، پروتئین ها، فعالیت آنزیمی و غیره با یکدیگر متفاوت هستند. برخی از غشاها مایع تر و نفوذپذیرتر هستند، برخی دیگر متراکم تر هستند.

غشای سلولی به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی دولایه لیپیدی به راحتی ادغام می شود. در صفحه غشاء، لیپیدها و پروتئین ها (مگر اینکه توسط اسکلت سلولی لنگر انداخته باشند) حرکت می کنند.

وظایف غشای سلولی

اکثر پروتئین های غوطه ور در غشای سلولی عملکرد آنزیمی دارند (آنزیم هستند). اغلب (به ویژه در غشای اندامک های سلولی) آنزیم ها در یک توالی مشخص قرار می گیرند به طوری که محصولات واکنش کاتالیز شده توسط یک آنزیم به آنزیم دوم و سپس سوم و غیره منتقل می شود. نوار نقاله ای تشکیل می شود که پروتئین های سطح را تثبیت می کند، زیرا آنها این کار را انجام نمی دهند. اجازه دهید آنزیم ها در امتداد دولایه لیپیدی شناور شوند.

غشای سلولی یک عملکرد محدودکننده (مانع) از محیط و در عین حال عملکردهای انتقال را انجام می دهد. می توان گفت که این مهم ترین هدف آن است. غشای سیتوپلاسمی با داشتن قدرت و نفوذپذیری انتخابی، ثبات ترکیب داخلی سلول (هموستاز و یکپارچگی آن) را حفظ می کند.

در این حالت حمل و نقل مواد به طرق مختلف صورت می گیرد. انتقال در امتداد گرادیان غلظت شامل جابجایی مواد از ناحیه ای با غلظت بالاتر به ناحیه ای با غلظت پایین تر (انتشار) است. به عنوان مثال، گازها (CO 2 , O 2 ) منتشر می شوند.

همچنین حمل و نقل در برابر گرادیان غلظت، اما با مصرف انرژی وجود دارد.

حمل و نقل می تواند غیرفعال و تسهیل شود (زمانی که توسط نوعی حامل کمک می شود). انتشار غیرفعال در غشای سلولی برای مواد محلول در چربی امکان پذیر است.

پروتئین های خاصی وجود دارند که غشاها را در برابر قندها و سایر مواد محلول در آب نفوذپذیر می کنند. چنین حامل هایی به مولکول های منتقل شده متصل می شوند و آنها را از طریق غشاء می کشند. به این ترتیب گلوکز به داخل گلبول های قرمز منتقل می شود.

پروتئین های نخی با هم ترکیب می شوند و منافذی را برای حرکت برخی مواد در سراسر غشاء تشکیل می دهند. چنین حامل‌هایی حرکت نمی‌کنند، بلکه کانالی را در غشاء تشکیل می‌دهند و مشابه آنزیم‌ها عمل می‌کنند و ماده خاصی را به هم متصل می‌کنند. انتقال به دلیل تغییر در ساختار پروتئین رخ می دهد که منجر به تشکیل کانال هایی در غشاء می شود. به عنوان مثال پمپ سدیم پتاسیم است.

عملکرد انتقال غشای سلول یوکاریوتی نیز از طریق اندوسیتوز (و اگزوسیتوز) محقق می شود.به لطف این مکانیسم ها، مولکول های بزرگی از پلیمرهای زیستی، حتی سلول های کامل، وارد سلول (و خارج از آن) می شوند. اندوسیتوز و اگزوسیتوز مشخصه همه سلول های یوکاریوتی نیست (پروکاریوت ها اصلاً آن را ندارند). بنابراین، اندوسیتوز در تک یاخته ها و بی مهرگان پایین مشاهده می شود. در پستانداران، لکوسیت ها و ماکروفاژها مواد و باکتری های مضر را جذب می کنند، یعنی اندوسیتوز یک عملکرد محافظتی برای بدن انجام می دهد.

اندوسیتوز به دو دسته تقسیم می شود فاگوسیتوز(سیتوپلاسم ذرات بزرگ را در بر می گیرد) و پینوسیتوز(گرفتن قطرات مایع با مواد حل شده در آن). مکانیسم این فرآیندها تقریباً یکسان است. مواد جذب شده در سطح سلول ها توسط یک غشاء احاطه شده اند. یک وزیکول (فاگوسیتیک یا پینوسیتیک) تشکیل می شود که سپس به داخل سلول حرکت می کند.

اگزوسیتوز حذف مواد از سلول (هورمون ها، پلی ساکاریدها، پروتئین ها، چربی ها و غیره) توسط غشای سیتوپلاسمی است. این مواد در وزیکول های غشایی که متناسب با غشای سلولی هستند وجود دارند. هر دو غشا با هم ادغام می شوند و محتویات در خارج از سلول ظاهر می شوند.

غشای سیتوپلاسمی یک عملکرد گیرنده را انجام می دهد.برای انجام این کار، ساختارهایی در سمت بیرونی آن قرار دارند که می توانند یک محرک شیمیایی یا فیزیکی را تشخیص دهند. برخی از پروتئین هایی که به پلاسمالما نفوذ می کنند از خارج به زنجیره های پلی ساکارید متصل می شوند (گلیکوپروتئین ها را تشکیل می دهند). اینها گیرنده های مولکولی عجیبی هستند که هورمون ها را جذب می کنند. هنگامی که یک هورمون خاص به گیرنده خود متصل می شود، ساختار خود را تغییر می دهد. این به نوبه خود باعث ایجاد مکانیسم پاسخ سلولی می شود. در این حالت، کانال ها می توانند باز شوند و مواد خاصی می توانند شروع به ورود یا خروج از سلول کنند.

عملکرد گیرنده غشای سلولی بر اساس عملکرد هورمون انسولین به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته است. هنگامی که انسولین به گیرنده گلیکوپروتئین خود متصل می شود، بخش درون سلولی کاتالیزوری این پروتئین (آنزیم آدنیلات سیکلاز) فعال می شود. این آنزیم AMP حلقوی را از ATP سنتز می کند. در حال حاضر آنزیم های مختلف متابولیسم سلولی را فعال یا سرکوب می کند.

عملکرد گیرنده غشای سیتوپلاسمی همچنین شامل شناسایی سلول های همسایه از همان نوع است. چنین سلول هایی توسط تماس های بین سلولی مختلف به یکدیگر متصل می شوند.

در بافت ها، با کمک تماس های بین سلولی، سلول ها می توانند با استفاده از مواد کم مولکولی سنتز شده، اطلاعات را با یکدیگر مبادله کنند. یکی از نمونه‌های چنین تعاملی، مهار تماس است، زمانی که سلول‌ها پس از دریافت اطلاعاتی که فضای آزاد اشغال شده است، رشد نمی‌کنند.

تماس های بین سلولی می تواند ساده باشد (غشاهای سلول های مختلف در مجاورت یکدیگر قرار دارند)، قفل شونده (تخلیه غشای یک سلول به سلول دیگر)، دسموزوم (زمانی که غشاها توسط دسته هایی از الیاف عرضی که به سیتوپلاسم نفوذ می کنند) متصل می شوند. علاوه بر این، گونه ای از تماس های بین سلولی به دلیل واسطه ها (واسطه ها) - سیناپس ها وجود دارد. در آنها، سیگنال نه تنها به صورت شیمیایی، بلکه الکتریکی نیز منتقل می شود. سیناپس ها سیگنال ها را بین سلول های عصبی و همچنین از سلول های عصبی به سلول های ماهیچه ای منتقل می کنند.

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 تمام سلول ها (حیوانی و گیاهی) 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-موزاییک 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 انتهای محلول در آب (آب دوست) آن‌ها رو به حاشیه است. 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 غشاء نفوذ می کنند.

عملکردهای غشایی :

محافظ، مرز، مانع؛

حمل و نقل؛

گیرنده - که به دلیل پروتئین ها انجام می شود - گیرنده هایی که توانایی انتخابی برای مواد خاصی (هورمون ها، آنتی ژن ها و غیره) دارند، وارد تعاملات شیمیایی با آنها می شوند، سیگنال ها را به سلول منتقل می کنند.

شرکت در تشکیل تماس های بین سلولی؛

حرکت برخی از سلول ها را فراهم می کند (حرکت آمیب).

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. یک دیواره سلولی متشکل از سلولز وجود دارد.

انتقال مواد از طریق غشای سیتوپلاسمی .

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

1.حمل و نقل غیرفعال

2. حمل و نقل فعال

انتقال غیرفعال مواد بدون مصرف 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 رخ می دهد.

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 داخل سلول منتقل می کند. پمپ یک پروتئین غشایی ویژه است که ATP را هدایت می کند.

انتقال فعال حفظ حجم سلولی و پتانسیل غشا ثابت را تضمین می کند.

انتقال مواد می تواند توسط اندوسیتوز و اگزوسیتوز انجام شود.

اندوسیتوز نفوذ مواد به داخل سلول است، اگزوسیتوز از سلول است.

در طی اندوسیتوز، غشای پلاسمایی انواژیناسیون ها یا برآمدگی هایی ایجاد می کند که سپس ماده را در بر می گیرد و پس از آزاد 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: بقایای غذای هضم نشده از واکوئل های گوارشی خارج می شود و ترشح مایع آنها از سلول های ترشحی خارج می شود.

سیتوپلاسم –(سیتوپلاسم + هسته از پروتوپلاسم تشکیل می شود). سیتوپلاسم از یک ماده زمینی آبکی (ماتریکس سیتوپلاسمی، هیالوپلاسم، سیتوزول) و اندامک ها و اجزاء مختلف موجود در آن تشکیل شده است.

شامل -مواد زائد سلولی 3 گروه از اجزاء وجود دارد - مهم تروفیک، 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 متمایز می شوند. خاص در اکثر سلول ها یافت می شود، اما به مقدار قابل توجهی فقط در سلول هایی که عملکرد خاصی را انجام می دهند وجود دارد. اینها عبارتند از میکروویل های سلول های اپیتلیال روده، مژک های اپیتلیوم نای و برونش ها، تاژک ها، میوفیبریل ها (تامین کننده انقباض عضلانی و غیره).

اندامک های دارای اهمیت کلی عبارتند از ER، کمپلکس گلژی، میتوکندری، ریبوزوم ها، لیزوزوم ها، سانتریول های مرکز سلول، پراکسی زوم ها، میکروتوبول ها، میکروفیلامان ها. در سلول های گیاهی پلاستیدها و واکوئل ها وجود دارد. اندامک های دارای اهمیت کلی را می توان به اندامک های دارای ساختار غشایی و غیر غشایی تقسیم کرد.

اندامک های با ساختار غشایی یا دو غشایی یا تک غشایی هستند. میتوکندری ها و پلاستیدها به عنوان سلول های دو غشایی طبقه بندی می شوند. سلول های تک غشایی شامل شبکه آندوپلاسمی، کمپلکس گلژی، لیزوزوم ها، پراکسی زوم ها و واکوئل ها هستند.

اندامک هایی که غشا ندارند: ریبوزوم ها، مرکز سلولی، میکروتوبول ها، ریز رشته ها.

میتوکندری – این اندامک هایی به شکل گرد یا بیضی هستند. آنها از دو غشا تشکیل شده اند: داخلی و خارجی. غشای داخلی دارای برجستگی هایی به نام cristae است که میتوکندری ها را به بخش هایی تقسیم می کند. محفظه ها با یک ماده پر می شوند - ماتریس. ماتریکس حاوی DNA، mRNA، tRNA، ریبوزوم، نمک های کلسیم و منیزیم است. بیوسنتز پروتئین مستقل در اینجا اتفاق می افتد. 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 در سه نوع هستند: کلروپلاست، که حاوی رنگدانه سبز است. 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.

لکوپلاست 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 غشاها محدود شده اند. 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. گرانولار ER دارای ریبوزوم هایی بر روی غشاهای خود است که در آن پروتئین ها سنتز می شوند. سپس پروتئین ها وارد کمپلکس گلژی و از آنجا خارج می شوند.

مجموعه گلژی (دستگاه گلژی)این مجموعه ای از کیسه های غشایی مسطح - مخازن و یک سیستم مرتبط از حباب ها است. پشته ای از سیسترن ها دیکتوزوم نامیده می شود.

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

لیزوزوم ها – آنها وزیکول های احاطه شده در غشاء هستند که حاوی آنزیم هستند. آنها تجزیه 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 مواد مختلف به اندامک ها، 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 محدود شده اند. آنها حاوی آنزیم هایی هستند که پراکسید هیدروژن را که برای سلول ها سمی است، تجزیه می کنند.

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

ریبوزوم ها – اندامک های متشکل از زیر واحدهای بزرگ و کوچک. 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 اند و در هسته تشکیل می شوند. بیوسنتز پروتئین در ریبوزوم ها اتفاق می افتد.

مرکز سلولی – در سلول های حیوانات، قارچ ها و گیاهان پایین تر یافت می شود و در گیاهان بالاتر وجود ندارد. از دو سانتریول و یک کره تابشی تشکیل شده است. سانتریول ظاهر یک استوانه توخالی است که دیواره آن از 9 ریز لوله سه گانه تشکیل شده است. هنگامی که سلول ها تقسیم می شوند، رشته های دوکی میتوزی را تشکیل می دهند که جدا شدن 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 های میتوزی، تاژک ها، مژک ها هستند، عملکرد حمایتی را انجام می دهند و حرکت ساختارهای درون سلولی را تقویت 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.

تکامل سلولی

دو مرحله در تکامل یک سلول وجود دارد:

1. شیمیایی.

2. بیولوژیکی.

مرحله شیمیایی حدود 4.5 میلیارد سال پیش آغاز شد. تحت تأثیر اشعه ماوراء بنفش، تابش، تخلیه رعد و برق (منابع انرژی)، تشکیل اولین ترکیبات شیمیایی ساده - مونومرها، و سپس ترکیبات پیچیده تر - پلیمرها و مجتمع های آنها (کربوهیدرات ها، لیپیدها، پروتئین ها، اسیدهای نوکلئیک) رخ داد.

مرحله بیولوژیکی تشکیل سلول با ظهور پروبیونت ها آغاز می شود - سیستم های پیچیده ایزوله ای که قادر به تولید مثل، خود تنظیمی و انتخاب طبیعی هستند. پروبیونت ها 3-3.8 میلیارد سال پیش ظاهر شدند. اولین سلول های پروکاریوتی، باکتری ها، از پروبیونت ها منشاء گرفتند. سلول های یوکاریوتی از پروکاریوت ها (1-1.4 میلیارد سال پیش) به دو روش تکامل یافته اند:

1) از طریق همزیستی چندین سلول پروکاریوتی - این یک فرضیه همزیستی است.

2) با نفوذ به غشای سلولی. ماهیت فرضیه invagination این است که سلول پروکاریوتی حاوی چندین ژنوم متصل به دیواره سلولی است. سپس انواژیناسیون رخ داد - انواژیناسیون، باز شدن غشای سلولی، و این ژنوم ها به میتوکندری، کلروپلاست و هسته تبدیل شدند.

تمایز و تخصص سلولی .

تمایز عبارت است از تشکیل انواع مختلف سلول ها و بافت ها در طول رشد یک ارگانیسم چند سلولی. یک فرضیه تمایز را به بیان ژن در طول رشد فردی مرتبط می کند. بیان فرآیند تبدیل ژن های خاص به کار است که شرایطی را برای سنتز هدفمند مواد ایجاد می کند. بنابراین، بافت ها در یک جهت یا جهت دیگر توسعه یافته و تخصصی می شوند.

اطلاعات مربوطه.

غشای سلولی پلاسمالما یا غشای پلاسما نامیده می شود. عملکرد اصلی غشای سلولی حفظ یکپارچگی سلول و ارتباط متقابل با محیط خارجی است.

ساختار

غشای سلولی از ساختارهای لیپوپروتئینی (پروتئین چربی) تشکیل شده و دارای ضخامت 10 نانومتر است. دیواره های غشایی توسط سه دسته از لیپیدها تشکیل می شوند:

• فسفولیپیدها - ترکیبات فسفر و چربی؛
• گلیکولیپیدها - ترکیبات لیپیدها و کربوهیدرات ها؛
• کلسترول (کلسترول) - الکل چرب.

این مواد یک ساختار موزاییکی مایع را تشکیل می دهند که از سه لایه تشکیل شده است. فسفولیپیدها دو لایه بیرونی را تشکیل می دهند. آنها یک سر آبدوست دارند که از آن دو دم آبگریز بیرون می آیند. دم ها در داخل ساختار چرخانده می شوند و یک لایه داخلی را تشکیل می دهند. هنگامی که کلسترول در دم فسفولیپیدها گنجانده می شود، غشاء سفت می شود.

برنج. 1. ساختار غشایی.

بین فسفولیپیدها گلیکولیپیدهایی هستند که عملکرد گیرنده و دو نوع پروتئین را انجام می دهند:

• پیرامونی (خارجی، سطحی) - بر روی سطح لیپید قرار دارد، بدون نفوذ به عمق غشاء.
• انتگرال - تعبیه شده در سطوح مختلف، می تواند به کل غشاء نفوذ کند، فقط لایه چربی داخلی یا خارجی.

همه پروتئین ها در ساختار خود متفاوت هستند و عملکردهای مختلفی را انجام می دهند. به عنوان مثال، ترکیبات پروتئین کروی دارای ساختار آبگریز-آب دوست هستند و عملکرد انتقال را انجام می دهند.

4 مقاله برترکه در کنار این مطلب می خوانند

برنج. 2. انواع پروتئین های غشایی.

پلاسمالما یک ساختار سیال است، زیرا لیپیدها به هم متصل نیستند، بلکه به سادگی در ردیف های متراکم قرار گرفته اند. به لطف این ویژگی، غشاء می تواند پیکربندی را تغییر دهد، متحرک و الاستیک باشد و همچنین مواد را منتقل کند.

کارکرد

غشای سلولی چه وظایفی را انجام می دهد؟

• مانع - محتویات سلول را از محیط خارجی جدا می کند.
• حمل و نقل - متابولیسم را تنظیم می کند؛
• آنزیمی - واکنش های آنزیمی را انجام می دهد.
• گیرنده - محرک های خارجی را تشخیص می دهد.

مهمترین وظیفه انتقال مواد در طول متابولیسم است. مواد مایع و جامد دائماً از محیط خارجی وارد سلول می شوند. محصولات متابولیک بیرون می آیند. همه مواد از غشای سلولی عبور می کنند. حمل و نقل به روش های مختلفی انجام می شود که در جدول توضیح داده شده است.

برنج. 3. اندوسیتوز و اگزوسیتوز.

انتقال فعال مولکول های ماده (پمپ سدیم-پتاسیم) با استفاده از ساختارهای پروتئینی ساخته شده در غشا انجام می شود و به انرژی به شکل ATP نیاز دارد.

میانگین امتیاز: 4.7. مجموع امتیازهای دریافتی: 289.

شاخه ای از زیست شناسی به نام سیتولوژی به مطالعه ساختار موجودات و همچنین گیاهان، حیوانات و انسان می پردازد. دانشمندان دریافته اند که محتویات سلول، که در داخل آن قرار دارد، کاملاً پیچیده است. توسط دستگاهی به اصطلاح سطحی احاطه شده است که شامل غشای سلولی بیرونی، ساختارهای فوق غشایی است: گلیکوکالیکس و همچنین ریز رشته ها، پلیکول ها و میکروتوبول هایی که مجموعه زیر غشایی آن را تشکیل می دهند.

در این مقاله به بررسی ساختار و عملکرد غشای سلولی خارجی می پردازیم که بخشی از دستگاه سطحی انواع مختلف سلول ها است.

غشای سلول خارجی چه وظایفی را انجام می دهد؟

همانطور که قبلاً توضیح داده شد، غشای خارجی بخشی از دستگاه سطحی هر سلول است که با موفقیت محتویات داخلی آن را جدا می کند و اندامک های سلولی را از شرایط نامطلوب محیطی محافظت می کند. عملکرد دیگر اطمینان از متابولیسم بین محتویات سلولی و مایع بافتی است، بنابراین غشای سلول خارجی مولکول‌ها و یون‌های وارد شده به سیتوپلاسم را حمل می‌کند و همچنین به حذف مواد زائد و سمی اضافی از سلول کمک می‌کند.

ساختار غشای سلولی

غشاها یا غشاهای پلاسمایی انواع مختلف سلول ها تفاوت زیادی با یکدیگر دارند. عمدتاً با ساختار شیمیایی آنها و همچنین محتوای نسبی لیپیدها ، گلیکوپروتئین ها ، پروتئین ها و بر این اساس ، ماهیت گیرنده های واقع در آنها. خارجی، که در درجه اول توسط ترکیب فردی گلیکوپروتئین ها تعیین می شود، در شناسایی محرک های محیطی و در واکنش های خود سلول به اعمال آنها شرکت می کند. برخی از انواع ویروس ها می توانند با پروتئین ها و گلیکولیپیدهای غشای سلولی تعامل داشته باشند و در نتیجه به داخل سلول نفوذ کنند. از ویروس های تبخال و آنفولانزا می توان برای ساخت پوسته محافظ آنها استفاده کرد.

و ویروس ها و باکتری ها، به اصطلاح باکتریوفاژها، به غشای سلولی می چسبند و با استفاده از آنزیم خاصی آن را در محل تماس حل می کنند. سپس یک مولکول DNA ویروسی به سوراخ ایجاد شده عبور می کند.

ویژگی های ساختار غشای پلاسمایی یوکاریوت ها

بیایید به یاد بیاوریم که غشای سلولی خارجی وظیفه انتقال را انجام می دهد، یعنی انتقال مواد به داخل و خارج از آن به محیط خارجی. برای انجام چنین فرآیندی، ساختار خاصی مورد نیاز است. در واقع، پلاسمالما یک سیستم دائمی و جهانی از دستگاه سطح است. این یک فیلم چند لایه نازک (2-10 نیوتن متر) اما کاملاً متراکم است که کل سلول را می پوشاند. ساختار آن در سال 1972 توسط دانشمندانی مانند D. Singer و G. Nicholson مورد مطالعه قرار گرفت و آنها همچنین یک مدل مایع موزاییکی از غشای سلولی ایجاد کردند.

ترکیبات شیمیایی اصلی که آن را تشکیل می دهند، مولکول های پروتئینی و فسفولیپیدهای خاصی هستند که در یک محیط لیپیدی مایع جاسازی شده و شبیه موزاییک هستند. بنابراین، غشای سلولی از دو لایه لیپید تشکیل شده است که "دم"های آبگریز غیرقطبی آن در داخل غشاء قرار دارند و سرهای آبدوست قطبی رو به سیتوپلاسم سلولی و مایع بین سلولی هستند.

لایه لیپیدی توسط مولکول های پروتئینی بزرگ نفوذ می کند که منافذ آبدوست را تشکیل می دهند. از طریق آنها است که محلول های آبی گلوکز و نمک های معدنی منتقل می شود. برخی از مولکول های پروتئین در هر دو سطح بیرونی و داخلی پلاسمالما یافت می شوند. بنابراین، بر روی غشای سلولی بیرونی در سلول‌های همه موجودات دارای هسته، مولکول‌های کربوهیدراتی وجود دارد که با پیوندهای کووالانسی به گلیکولیپیدها و گلیکوپروتئین‌ها مرتبط هستند. محتوای کربوهیدرات در غشای سلولی بین 2 تا 10 درصد است.

ساختار پلاسمالمای موجودات پروکاریوتی

غشای سلول خارجی در پروکاریوت ها عملکردهای مشابهی با غشای پلاسمایی سلول های موجودات هسته ای انجام می دهد، از جمله: درک و انتقال اطلاعات از محیط خارجی، انتقال یون ها و محلول ها به داخل و خارج از سلول، محافظت از سیتوپلاسم در برابر عوامل خارجی. معرف ها از خارج می‌تواند مزوزوم‌ها را تشکیل دهد - ساختارهایی که هنگام وارد شدن غشای پلاسمایی به داخل سلول به وجود می‌آیند. آنها ممکن است حاوی آنزیم‌هایی باشند که در واکنش‌های متابولیکی پروکاریوت‌ها، به عنوان مثال، همانندسازی DNA و سنتز پروتئین نقش دارند.

مزوزوم ها همچنین حاوی آنزیم های ردوکس هستند و فتوسنتزها حاوی باکتری کلروفیل (در باکتری ها) و فیکوبیلین (در سیانوباکتری ها) هستند.

نقش غشاهای خارجی در تماس های بین سلولی

در ادامه پاسخ به این سوال که غشای سلولی خارجی چه وظایفی را انجام می دهد، اجازه دهید به نقش آن بپردازیم. در سلول های گیاهی، منافذی در دیواره های غشای سلولی بیرونی ایجاد می شود که به لایه سلولزی می گذرد. از طریق آنها، سیتوپلاسم سلول می تواند به خارج از آن خارج شود.

به لطف آنها، ارتباط بین سلول های گیاهی همسایه بسیار قوی است. در سلول های انسان و حیوان، نقاط تماس بین غشای سلولی مجاور را دسموزوم می نامند. آنها مشخصه سلول های اندوتلیال و اپیتلیال هستند و همچنین در کاردیومیوسیت ها یافت می شوند.

تشکیلات کمکی پلاسمالما

درک اینکه چگونه سلول های گیاهی با سلول های حیوانی متفاوت هستند، با مطالعه ویژگی های ساختاری غشای پلاسمایی آنها، که به عملکرد غشای سلولی خارجی بستگی دارد، کمک می کند. بالای آن در سلول های حیوانی یک لایه گلیکوکالیکس وجود دارد. این توسط مولکول های پلی ساکارید مرتبط با پروتئین ها و لیپیدهای غشای سلول خارجی تشکیل می شود. به لطف گلیکوکالیکس، چسبندگی (به هم چسبیدن) بین سلول ها رخ می دهد که منجر به تشکیل بافت ها می شود، بنابراین در عملکرد سیگنال دهی پلاسمالما - شناسایی محرک های محیطی شرکت می کند.

انتقال غیرفعال برخی از مواد از طریق غشای سلولی چگونه انجام می شود؟

همانطور که قبلا ذکر شد، غشای سلول خارجی در فرآیند انتقال مواد بین سلول و محیط خارجی نقش دارد. دو نوع انتقال از طریق پلاسمالما وجود دارد: انتقال غیرفعال (انتشار) و انتقال فعال. اولین مورد شامل انتشار، انتشار تسهیل شده و اسمز است. حرکت مواد در امتداد گرادیان غلظت اول از همه به جرم و اندازه مولکول هایی که از غشای سلولی عبور می کنند بستگی دارد. به عنوان مثال، مولکول های کوچک غیرقطبی به راحتی در لایه لیپیدی میانی پلاسمالما حل می شوند، از طریق آن حرکت می کنند و به سیتوپلاسم ختم می شوند.

مولکول های بزرگی از مواد آلی با کمک پروتئین های حامل خاص به داخل سیتوپلاسم نفوذ می کنند. آنها دارای ویژگی گونه ای هستند و هنگام اتصال با یک ذره یا یون، آنها را به طور غیر فعال در سراسر غشاء در امتداد گرادیان غلظت بدون مصرف انرژی (انتقال غیرفعال) منتقل می کنند. این فرآیند زیربنای خاصیت پلاسمالما به عنوان نفوذپذیری انتخابی است. در طول فرآیند، انرژی مولکول های ATP استفاده نمی شود و سلول آن را برای سایر واکنش های متابولیکی ذخیره می کند.

انتقال فعال ترکیبات شیمیایی از طریق پلاسمالما

از آنجایی که غشای سلول خارجی انتقال مولکول ها و یون ها از محیط خارجی به داخل سلول و پشت را تضمین می کند، حذف محصولات تجزیه، که سموم هستند، در خارج، یعنی به داخل مایع بین سلولی، امکان پذیر می شود. در برابر گرادیان غلظت رخ می دهد و نیاز به استفاده از انرژی در قالب مولکول های ATP دارد. همچنین شامل پروتئین های حاملی به نام ATPases است که آنزیم نیز هستند.

نمونه ای از چنین انتقالی پمپ سدیم-پتاسیم است (یون های سدیم از سیتوپلاسم به محیط خارجی حرکت می کنند و یون های پتاسیم به داخل سیتوپلاسم پمپ می شوند). سلول های اپیتلیال روده ها و کلیه ها قادر به آن هستند. انواع این روش انتقال، فرآیندهای پینوسیتوز و فاگوسیتوز است. بنابراین، با مطالعه عملکرد غشای سلولی خارجی، می توان مشخص کرد که پروتیست های هتروتروف، و همچنین سلول های موجودات حیوانی بالاتر، به عنوان مثال، لکوسیت ها، قادر به انجام فرآیندهای پینو و فاگوسیتوز هستند.

فرآیندهای بیوالکتریک در غشای سلولی

مشخص شده است که بین سطح خارجی پلاسمالما (دارای بار مثبت) و لایه دیواره سیتوپلاسم که دارای بار منفی است، اختلاف پتانسیل وجود دارد. به آن پتانسیل استراحت می گفتند و در تمام سلول های زنده وجود دارد. و بافت عصبی نه تنها دارای پتانسیل استراحت است، بلکه قادر به هدایت جریان های زیستی ضعیف است که به آن فرآیند تحریک می گویند. غشاهای بیرونی سلول های عصبی - نورون ها که از گیرنده ها تحریک می شوند شروع به تغییر بار می کنند: یون های سدیم به طور انبوه وارد سلول می شوند و سطح پلاسمالما الکترونگاتیو می شود. و لایه نزدیک دیواره سیتوپلاسم به دلیل وجود کاتیون های اضافی بار مثبت دریافت می کند. این توضیح می دهد که چرا غشای سلولی بیرونی نورون دوباره شارژ می شود، که باعث هدایت تکانه های عصبی می شود که زیربنای فرآیند تحریک است.