ما هو نموذج الفسيفساء السائل؟
يوضح نموذج الفسيفساء السائل أن أغشية الخلايا أو الأغشية الحيوية عبارة عن هياكل ديناميكية تظهر سيولة مكوناتها الجزيئية المختلفة ، والتي يمكن أن تتحرك بشكل جانبي. أي أن هذه المكونات في حالة حركة وليست ثابتة كما كان يعتقد سابقًا.
وقد طرح هذا النموذج س. جوناثان سينجر وغارث. L. نيكولسون في عام 1972 واليوم هو مقبول على نطاق واسع من قبل المجتمع العلمي. يتم احتواء جميع الخلايا بواسطة غشاء الخلية مع الخصائص في تكوينه ووظيفته.
يحدد هذا الغشاء حدود الخلية ، مما يسمح بوجود اختلافات بين العصارة الخلوية (أو الخلوية الداخلية) والبيئة الخارجية. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه ينظم تبادل المواد بين الخلية والخارج.
في الخلايا حقيقية النواة ، تُعرّف الأغشية الداخلية أيضًا المقصورات والعضيات ذات الوظائف المختلفة ، مثل الميتوكوندريا ، البلاستيدات الخضراء ، المغلف النووي ، الشبكة الإندوبلازمية ، جهاز جولجي ، من بين أشياء أخرى.
هيكل غشاء الخلية
نظرة عامة
يتكون غشاء الخلية من بنية غير منفذة للجزيئات والأيونات القابلة للذوبان في الماء والتي يتراوح سمكها بين 7 و 9 نانومتر. ويلاحظ في الصور المجهرية الإلكترونية كخط مزدوج متواصل ورقيق يحيط بالسيتوبلازم الخلوي.
يتكون الغشاء من طبقة ثنائية الفوسفورية ، مع بروتينات مضمنة في جميع أنحاء هيكلها وترتيبها على السطح.
بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي على جزيئات الكربوهيدرات على كلا السطحين (الداخلي والخارجي) وفي حالة الخلايا حقيقية النواة للحيوانات ، فإنه يحتوي أيضًا على جزيئات الكوليسترول المتخللة داخل طبقة ثنائية.
فسفوليبيد طبقة ثنائية
الفوسفوليبيد هي جزيئات برمائية لها نهاية ماء - تنتهى من الماء ، وأخرى مسفرة تعمل على صد الماء.
يحتوي طبقة ثنائية الفسفوليبيد التي تتكون من غشاء الخلية على سلاسل (أبولار) غير مسقطة مرتبة نحو الداخل من الغشاء وتنتهي المحبة للماء (القطبية) في اتجاه البيئة الخارجية.
وهكذا ، تتعرض رؤوس مجموعات الفوسفات من الفسفوليبيد على السطح الخارجي للغشاء.
تذكر أن كل من البيئة الخارجية والداخلية أو الخلوي ، مائي. هذا يؤثر على ترتيب الطبقة الفوسفورية المزدوجة مع أجزائه القطبية التي تتفاعل مع الماء وأجزائه المسعورة المكونة للمصفوفة الداخلية للغشاء.
كولسترول
في غشاء الخلايا الحيوانية حقيقية النواة ، تم العثور على جزيئات الكوليسترول في الأذيال الكارهة للفوسفوليبيد.
لا توجد هذه الجزيئات في أغشية الخلايا بدائية النواة ، وبعض البروتينات والنباتات والفطريات.
غشاء متكامل أو بروتينات الغشاء
في الجزء الداخلي من طبقة فسفورية ثنائية الطبقة ، تتخلل بروتينات الغشاء المتكامل.
تتفاعل هذه المواد بطريقة غير تساهمية من خلال الأجزاء المسعور لها ، مع طبقة ثنائية الشحوم ، وتحدد نهاياتها المحبة للماء نحو الوسط المائي الخارجي.
تكوين البروتينات الغشائية
يمكن أن يقدموا تكوينًا بسيطًا على شكل قضيب ، مع حلزون ألفا مسعور مطوي ومضمّن في الجزء الداخلي من الغشاء ، وبأجزاء ماء ممتدة على الجانبين.
يمكن أن تقدم أيضًا تكوينًا بحجم أكبر ونوع كروي وبنية ثلاثية أو معقدة معقدة.
هذا الأخير عادة ما يمر عبر غشاء الخلية عدة مرات مع شرائح هيلا ألفا الخاصة بهم المتكررة وترتيبها في نمط متعرج من خلال طبقة ثنائية الدهون.
المسام في الأغشية
تحتوي بعض هذه البروتينات الكروية على أجزاء داخلية محبة للماء ، وتشكل قنوات أو مسام يحدث من خلالها تبادل المواد القطبية من الخارج الخلوي إلى العصارة الخلوية والعكس.
البروتينات المحيطية
على سطح الوجه السيتوبلازمي لغشاء الخلية ، توجد بروتينات الغشاء المحيطي ، مرتبطة بالأجزاء البارزة لبعض البروتينات المتكاملة.
هذه البروتينات لا تخترق النواة الكارهة للطبقة الدهنية.
غطاء الكربوهيدرات
هناك جزيئات الكربوهيدرات على كل من سطح الغشاء.
على وجه الخصوص ، السطح الخارجي للغشاء لديه وفرة من الغليكوليبيدات. ويلاحظ أيضا سلاسل قصيرة من الكربوهيدرات المكشوفة وملزمة تساهمي إلى أجزاء البروتين جاحظ ، ودعا البروتينات السكرية.
سيولة غشاء الخلية
المشبعة مقابل نسبة الأحماض الدهنية غير المشبعة
تعتمد سيولة الغشاء بشكل أساسي على النسبة بين الدهون الفوسفورية للأحماض الدهنية المشبعة وغير المشبعة الموجودة. تتناقص سيولة الغشاء هذه مع زيادة نسبة الدهون الفوسفاتية في سلاسل الأحماض الدهنية المشبعة فيما يتعلق بالأحماض الدهنية غير المشبعة.
ويرجع ذلك إلى زيادة التماسك بين السلاسل الطويلة والبسيطة للأحماض الدهنية المشبعة ، فيما يتعلق بالتماسك بين السلاسل القصيرة وغير المشبعة للأحماض الدهنية غير المشبعة.
كلما زاد التماسك بين مكوناته الجزيئية ، كلما كان السائل أقل في الغشاء.
كولسترول
تتفاعل جزيئات الكوليسترول من خلال حلقاتها الصلبة مع سلاسل الهيدروكربونات في الدهون ، مما يزيد من صلابة الغشاء ويقلل من نفاذية نفسه.
في أغشية معظم الخلايا حقيقية النواة ، حيث يوجد تركيز عالي نسبيا من الكوليسترول ، يمنع السلاسل الكربونية من الارتباط في درجات حرارة منخفضة. وبالتالي ، من المتوقع تجميد الغشاء في درجات حرارة منخفضة.
خاصة ميزات
الأنواع المختلفة من أغشية الخلايا لها خصائص في كمية ونوع البروتينات والكربوهيدرات ، وكذلك في مجموعة متنوعة من الدهون الموجودة.
ترتبط هذه الخصائص بوظائف خلوية محددة.
لا توجد فقط اختلافات جوهرية بين أغشية الخلايا حقيقية النواة وخلايا بدائية النواة ، وبين تلك الموجودة في العضيات ، ولكن أيضًا بين مناطق الغشاء نفسه.
وظيفة غشاء الخلية
نظرة عامة
غشاء الخلية يحدد الخلية ويسمح لها بالحفاظ على حالة مستقرة في العصارة الخلوية ، يختلف عن البيئة الخارجية. هذا ، من خلال التنظيم النشط والسلبي لمرور المواد (الماء والأيونات والأيضات) من خلال نفسه ، والحفاظ على الإمكانات الكهروكيميائية اللازمة لتشغيل الخلوية.
كما يسمح للخلية بالاستجابة لإشارات البيئة الخارجية من خلال مستقبلات كيميائية في الغشاء ، وتوفر مواقع ترسيخ لخيوط الهيكل الخلوي.
في حالة الخلايا حقيقية النواة ، تشارك أيضًا في إنشاء أجزاء داخلية وعضيات ذات وظائف أيضية محددة.
وظيفة البروتينات في الغشاء
هناك بروتينات غشائية مختلفة لها وظائف محددة ، من بينها يمكننا أن نذكر:
- الانزيمات التي تحفز (تسريع) التفاعلات الكيميائية ،
- مستقبلات الأغشية التي تشارك في التعرف على جزيئات الإشارة (مثل الهرمونات) وملزمة لها ،
- تنقل البروتينات المواد عبر الغشاء (نحو السيتوسول ومن هذا إلى الخلية الخارجية). أنها تحافظ على التدرج الكهروكيميائي بفضل نقل الأيونات.
وظيفة قذيفة الكربوهيدرات الخارجية
تشارك الكربوهيدرات أو الجليكوليبيدات في التصاق الخلايا مع بعضها البعض وفي عملية التعرف على غشاء الخلية وتفاعله مع الجزيئات مثل الأجسام المضادة والهرمونات والفيروسات.
