الفضاء المحيطي: الخصائص والوظائف

المساحة المحيطة بالبلازما هي منطقة من الغلاف أو الجدار الخلوي للبكتيريا سالبة الجرام والتي يمكن رؤيتها بواسطة الصور المجهرية الإلكترونية مثل المسافة بين غشاء البلازما والغشاء الخارجي لها.

في البكتيريا الموجبة للجرام ، يمكن أيضًا ملاحظة مسافة مماثلة ، على الرغم من أنها أصغر ، ولكن بين غشاء البلازما وجدار الخلية ، نظرًا لعدم وجود غلاف غشاء مزدوج.

استخدم ميتشل مصطلح "الفضاء المحيط بالبلازما" في عام 1961 ، الذي وصفه ، وذلك باستخدام بعض المعلمات الفسيولوجية ، كمستودع للإنزيمات و "غربال جزيئي" بين طبقتين غشائيتين. كلا المصطلحين الوصفيين لا يزالان صحيحين حتى اليوم.

يجب أن يتذكر القارئ أن غلاف الخلية من البكتيريا سالبة الجرام هو عبارة عن هيكل من طبقات متعددة ومعقدة ، وكلها مختلفة في سمكها وتكوينها ووظائفها وتفاعلاتها ، وهي مرنة ومقاومة على حد سواء ، لأنها تمنع تفكك الخلايا بفضل حقيقة أنه يحافظ على الضغط الاسموزي الداخلي.

وتشمل هذه الطبقات الغشاء الخلوي ، ومجمع البروتين الدهني المرتبط به وطبقة الببتيدوغليكان المدرجة في المنطقة المحيطة بالبلازما. الغشاء الخارجي والطبقات الخارجية الإضافية التي تختلف في العدد والخصائص والخصائص الفيزيائية والكيميائية وفقا للأنواع البكتيرية التي يتم النظر فيها.

يشير مصطلح "الفضاء المحيط بالبلازما" حرفيًا إلى الفضاء المحيط بغشاء البلازما ، وهذه واحدة من مناطق غلاف الخلية المتورطة في إنشاء الشكل وصلابة ومقاومة الإجهاد الاسموزي.

ملامح

الخصائص العامة

وقد أظهرت الدراسات الخلوية المختلفة أن الفضاء المحيط بالبلازما ليس مادة سائلة ، بل هو جل معروف باسم المحيط. يتكون هذا من شبكة ببتيدوغليكان ومكونات بروتينية وجزيئية مختلفة.

يتكون الببتيدوغليكان من وحدات مكررة من حمض ديساكاريد N-acetyl glucosamine-N-acetyluric acid ، والتي ترتبط بسلسلة جانبية خماسية الببتيد (oligopeptides من 5 بقايا حمض أميني).

في البكتيريا سالبة الجرام ، يمكن أن يتفاوت سمك هذا الفضاء من 1 نانومتر إلى 70 نانومتر ويمكن أن يمثل ما يصل إلى 40 ٪ من إجمالي حجم الخلية لبعض البكتيريا.

تحتوي هذه المجموعة من الخلايا البكتيرية سلبية الغرام على نسبة كبيرة من البروتينات القابلة للذوبان في الماء ، وبالتالي ، من الخصائص القطبية. في الواقع ، أثبتت البروتوكولات التجريبية أن هذه المساحة يمكن أن تحتوي على ما يصل إلى 20 ٪ من إجمالي محتوى الماء في الخلايا.

الخصائص الهيكلية

يرتبط الغشاء الخارجي ارتباطًا وثيقًا بال peptتيدوغليكان المدرج في المحيطات بفضل وجود بروتين صغير وفير يسمى البروتين الدهني البروتين أو البروتين الدهني murein. يرتبط هذا البروتين مع الغشاء الخارجي من خلال نهايته الكارهة ويشير إلى الفضاء المحيط بالبلازما.

معظم الإنزيمات في المنطقة المحيطة بالبلازما من جدار الخلية البكتيرية ليست مرتبطة تساهميًا بأي مكون هيكلي للجدار ، لكنها تتركز في المناطق المكبرة من الفضاء المحيط بالبلازما المعروفة باسم الجيوب القطبية.

ترتبط البروتينات المرتبطة ارتباطًا تساهميًا ببعض المكونات الهيكلية في المحيط المحيط ، وفقًا لخطوط عديدة من الأدلة التجريبية ، بسكريات الدهون الشحمية الموجودة في غشاء البلازما أو في الغشاء الخارجي.

يتم نقل جميع البروتينات الموجودة في الفضاء المحيط بالمنظار من السيتوبلازم من خلال طريقين أو أنظمة إفراز: نظام إفراز الكلاسيكية (ثانية) ونظام إزفاء أرجينين مزدوج (TAT).

يقوم النظام الكلاسيكي بنقل البروتينات في شكلها غير المطوي ، ويتم طيها بعد انتهاء العملية بواسطة آليات معقدة ، في حين أن ركائز نظام TAT يتم طيها تمامًا ونشطة وظيفيًا.

الخصائص الوظيفية العامة

على الرغم من كونها في نفس المنطقة المكانية ، إلا أن وظائف الفضاء المحيط بالشبكة وشبكة الببتيدوغليكان مختلفة إلى حد كبير ، حيث أن الوظائف السابقة لتوفير مكونات البروتين والمكونات الأنزيمية ، وتعمل الأخيرة كدعم وتعزيز للمغلف الخلية.

تحتوي هذه "الحجرة" الخلوية للبكتيريا على العديد من البروتينات التي تشارك في بعض عمليات امتصاص المغذيات. من بينها الانزيمات المائي قادرة على استقلاب المركبات الفسفورية والأحماض النووية.

يمكن أيضًا العثور على بروتينات المخلبة ، أي البروتينات التي تشارك في نقل المواد إلى الخلية في أشكال كيميائية أكثر ثباتًا واستيعابًا.

بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي المنطقة المذكورة في جدار الخلية عادة على العديد من البروتينات اللازمة لتوليف الببتيدوغليكان ، وكذلك البروتينات الأخرى التي تشارك في تعديل المركبات السامة المحتملة للخلية.

وظائف

يجب أن يُنظر إلى الفضاء المحيط بالبلازما على أنه سلسلة متصلة وظيفية ، ويعتمد موقع العديد من البروتينات ، بدلاً من القيود المادية داخل المقصورة ، على موقع بعض المكونات الهيكلية المرتبطة بها.

توفر هذه الحجرة بيئة مؤكسدة حيث يمكن تثبيت العديد من هياكل البروتين عن طريق جسور ثاني كبريتيد (SS).

يسمح وجود هذه الحجرة الخلوية في البكتيريا بفصل الإنزيمات التي قد تكون خطرة مثل الإنزيمات RNases والفوسفاتيز القلوية ، ولهذا السبب يُعرف السلائف التطورية للليزوزومات في الخلايا حقيقية النواة.

تشمل الوظائف المهمة الأخرى للفضاء المحيط بالمنظار النقل والاكتئاب الكيميائي للأحماض الأمينية والسكريات ، بالإضافة إلى وجود البروتينات ذات الوظائف الشبيهة بالوصلة الدودية التي تعمل في التكوين الحيوي لمغلف الخلية.

إن البروتينات الشبيهة بالشابرون في الفضاء المحيط بالبلازما هي بروتينات ملحقة تسهم في الحفز القابل للطي للبروتينات التي يتم تحويلها إلى هذه المجموعة. من بينها بعض بروتينات ثاني كبريتيد أيزوميد ، قادرة على إنشاء وتبادل جسور ثاني كبريتيد.

تم العثور على عدد كبير من الانزيمات المتدهورة في محيطه. الفوسفاتيز القلوي هو واحد منهم ويرتبط مع عديد السكاريد الدهني الغشائي. وتتمثل مهمتها الرئيسية في تحلل المركبات الفسفورية ذات الطبيعة المختلفة.

أظهرت بعض الدراسات الفسيولوجية أن جزيئات الطاقة العالية مثل GTP (غوانوزين 5 '- ثلاثي الفوسفات) يتم تحللها بواسطة هذه الفوسفات في الفضاء المحيطي وأن الجزيء لا يتلامس مع السيتوبلازم.

تحتوي المساحة المحيطة بالبلازما لبعض البكتيريا النازعة (قادرة على تقليل النتريت إلى غاز النيتروجين) و quimiolitoautotrophs (التي يمكن استخراج الإلكترونات من مصادر غير عضوية) على بروتينات نقل الإلكترون.