الغشاء الخلوي والنقل - الجلسة الأولى

هل تساءلت يومًا كيف يتم تنظيم الخلايا في أجسامنا وكيف يتم حمايتها؟. حسنًا، تكمن الإجابة في نموذج رائع يُعرف باسم نموذج الفسيفساء السائل. يصف نموذج الفسيفساء السائل بنية غشاء سطح الخلية، المعروف أيضًا باسم الغشاء البلازمي. نحن نعلم بالفعل أن الغشاء البلازمي يعمل كحاجز. يقوم بفصل البيئة الداخلية للخلية عن البيئة الخارجية.

وفقا لنموذج الفسيفساء السائل، يتكون الغشاء البلازمي من بنية خاصة تسمى الطبقة الثنائية الدهنية. تتكون هذه الطبقة الدهنية الثنائية من two من جزيئات الفوسفوليبيد. الفوسفوليبيدات هي نوع من جزيئات الدهون التي لها رأس محب للماء وذيل كاره للماء. محبة للماء تعني جذب الماء. كاره للماء يعني طارد للماء. يتكون رأس الفسفوليبيد من مجموعة الفوسفات. إنها تتمتع بجاذبية قوية تجاه الماء. ومن ناحية أخرى، يتكون ذيل الفسفوليبيد من سلاسل الأحماض الدهنية. فهو يقاوم الماء بقوة.

في الغشاء البلازمي، تتجه رؤوس الفسفوليبيدات في طبقة one نحو الخارج، نحو البيئة المائية. في هذه الأثناء، تتجه رؤوس الفسفوليبيدات في الطبقة الأخرى إلى الداخل، أي إلى داخل الخلية. تتواجد الذيل الكارهة للماء للفوسفوليبيدات بين الرؤوس المحبة للماء. يؤدي هذا إلى إنشاء منطقة داخلية كارهة للماء داخل الغشاء.

في الغشاء البلازمي، يمكن لجزيئات الفوسفوليبيد أن تتحرك داخل طبقتها الخاصة. وهذا يجعل الغشاء مرنا وسائلا. إنه مثل الشكل المتغير باستمرار. إن هذه السيولة مهمة جدًا للعديد من الأشياء التي تحدث في الخلية. يساعد الجزيئات على التحرك عبر الغشاء. ويسمح للخلية بتغيير شكلها عند الحاجة لذلك. لذا، فإن الطبيعة السائلة للطبقة الدهنية الثنائية مفيدة ومهمة لمختلف العمليات التي تحافظ على عمل الخلية بشكل صحيح.

بالإضافة إلى الطبقة الثنائية الفوسفوليبيد، يحتوي غشاء الخلية أيضًا على proteins. proteins المتكاملة هي نوع من البروتينات التي تتواجد داخل الطبقة الدهنية المزدوجة للغشاء السطحي للخلية. لديهم مناطق تمتد عبر الغشاء بأكمله. تمتد أجزاء من هذه proteins المتكاملة إلى السطحين الداخلي والخارجي للغشاء. يسمح هذا البناء الفريد proteins المتكاملة بالتفاعل مع البيئات داخل الخلايا وخارجها. يعني داخل الخلية. يعني خارج الخلية.

ترتبط proteins المحيطية بالسطح الداخلي أو الخارجي للغشاء. لا يتم تضمينها داخل الطبقة الدهنية الثنائية. أنها لا تمتد عبر الغشاء بأكمله. تتفاعل proteins المحيطية مع proteins المتكاملة وجزيئات الدهون في الغشاء. تساعد proteins الطرفية الغشاء على البقاء مستقرًا والمشاركة في مهام محددة داخل الخلية.

يوجد في غشاء سطح الخلية مكونات مهمة أخرى مثل الكوليسترول والجليكوليبيدات والجليكوبروتينات. يتم وضعها بين طبقات الفسفوليبيد. يتفاعلون مع الذيل الكاره للماء. يساعد الكوليسترول على الحفاظ على مستوى مثالي من السيولة. ويمنع الغشاء من أن يصبح أكثر صلابة أو أكثر سيولة. كما أن الكوليسترول يجعل الغشاء أقل نفاذية لجزيئات معينة من خلال العمل كحاجز.

تتواجد الجليكوليبيدات على الجزء الخارجي من الغشاء. إنها تحتوي على carbohydrates المرتبطة بها. تواجه هذه carbohydrates الجزء الخارجي من الخلية. تشارك الجليكوليبيدات في التعرف على الخلايا الأخرى. تساعد الخلايا على الالتصاق ببعضها البعض. كما أن لديهم دورًا في الاستجابة المناعية.

البروتينات السكرية هي proteins تحتوي على carbohydrates مرتبطة بها. وهي موجودة أيضًا على الجزء الخارجي من الغشاء. تساعد البروتينات السكرية على التعرف على الخلايا والتواصل فيما بينها. تعمل بعض الجليكوبروتينات كمستقبلات. يستقبلون الإشارات من البيئة ويرسلونها إلى الخلية.

إشارات الخلية هي العملية التي تتواصل بها الخلايا مع بعضها البعض لتنسيق أنشطتها. يتضمن إرسال واستقبال الإشارات من خلال proteins خاصة على سطح الخلية تسمى المستقبلات. عندما ترتبط جزيئات الإشارة، مثل الهرمونات، بهذه المستقبلات، فإنها تؤدي إلى سلسلة من الأحداث داخل الخلية. وهذا يؤدي إلى استجابات محددة. يمكن أن تتضمن هذه الاستجابات تغييرات في التعبير الجيني، ونشاط البروتين، والسلوك العام للخلية.

تتواصل الخلايا مع بعضها البعض عن طريق إطلاق جزيئات الإشارة. وتسمى جزيئات الإشارة هذه بالربيطات. يمكن أن تكون هذه الجزيئات عبارة عن هرمونات، أو عوامل نمو، أو نواقل عصبية، أو سايتوكينات. يتم إنتاج جزيئات الإشارة وإطلاقها بواسطة الخلايا إلى الفضاء خارج الخلية.

مستقبلات سطح الخلية هي proteins تقع على الغشاء البلازمي للخلية المستهدفة. تتمتع هذه المستقبلات ببنية محددة تسمح لها بالارتباط برباط معين. يعتبر الارتباط بين الربيطة والمستقبل عالي الخصوصية، ويشبه آلية القفل والمفتاح. عندما يرتبط جزيء الإشارة بمستقبله المقابل، فإنه يسبب تغييرًا تكوينيًا في بروتين المستقبل. يؤدي هذا التغيير في الشكل إلى تنشيط المستقبل.

بمجرد تنشيط المستقبل، فإنه يؤدي إلى إطلاق سلسلة من أحداث الإشارات داخل الخلايا المعروفة باسم نقل الإشارة. أثناء نقل الإشارة، يمكن تشغيل أو إيقاف تشغيل proteins داخل الخلية عن طريق إضافة أو إزالة مجموعات الفوسفات، وهي علامات كيميائية صغيرة. تساعد هذه التغييرات في نشاط البروتين على نقل الإشارة وتضخيمها. وهذا يسمح للخلية بالاستجابة بشكل مناسب للإشارة الأولية التي تلقتها.

الاستجابة الخلوية هي ما يحدث داخل الخلية بعد استقبال إشارة. تتضمن بعض الاستجابات الخلوية المحتملة تعديلات في عمل proteins مما يؤدي إلى تغيير نشاطها أو تفاعلاتها. وقد تشمل الاستجابة أيضًا إطلاق جزيئات محددة في البيئة المحيطة. وفي الحالات القصوى، قد يحدث موت الخلايا كرد فعل للإشارة المستقبلة. تعتمد الاستجابة الخلوية على نوع الإشارة والمستقبلات الموجودة في الخلية. إنه يتيح للخلية التكيف وتنفيذ الإجراءات اللازمة بناءً على الإشارة المستقبلة.

التعرف على الخلايا هو الآلية التي تتعرف بها الخلايا على بعضها البعض وتتفاعل مع بعضها البعض من خلال جزيئات محددة على سطحها الخارجي. وتُعرف هذه الجزيئات باسم المستضدات أو علامات سطح الخلية. تساعد هذه المستضدات الخلايا على التعرف على الخلايا أو الجزيئات الأخرى والالتصاق بها. في عملية زراعة الأعضاء، يعد مطابقة علامات سطح الخلية بين عضو المتبرع والجهاز المناعي للمتلقي أمرًا بالغ الأهمية لتقليل خطر الرفض. إذا اعتبر الجهاز المناعي العضو المزروع غريبًا، فقد يؤدي ذلك إلى رفضه. التوافق في علامات سطح الخلية يحسن نجاح عملية الزرع.