هيكل غشاء الخلية. هيكل غشاء الخلية

الأغشية شديدة اللزوجة وفي نفس الوقت هياكل بلاستيكية تحيط بجميع الخلايا الحية. وظائفأغشية الخلايا:

1. غشاء البلازما هو حاجز يحافظ على التركيبة المختلفة للبيئة خارج الخلايا وداخلها.

2. تشكل الأغشية حجيرات متخصصة داخل الخلية، أي. العديد من العضيات - الميتوكوندريا، الجسيمات الحالة، مجمع جولجي، الشبكة الإندوبلازمية، الأغشية النووية.

3. الإنزيمات المشاركة في تحويل الطاقة في عمليات مثل الفسفرة التأكسدية والتمثيل الضوئي تتمركز في الأغشية.

هيكل وتكوين الأغشية

أساس الغشاء هو طبقة دهنية مزدوجة، والتي تتضمن تكوينها الدهون الفوسفاتية والجليكوليبيدات. تتكون الطبقة الدهنية الثنائية من صفين من الدهون، حيث تكون جذورها الكارهة للماء مخفية إلى الداخل، والمجموعات المحبة للماء تواجه الخارج وتكون على اتصال مع البيئة المائية. جزيئات البروتين "تذوب" في الطبقة الدهنية الثنائية.

هيكل الدهون الغشائية

الدهون الغشائية هي جزيئات أمفيفيلية، لأن يحتوي الجزيء على منطقة محبة للماء (رؤوس قطبية) ومنطقة كارهة للماء، ممثلة بالجذور الهيدروكربونية للأحماض الدهنية، والتي تشكل تلقائيًا طبقة ثنائية. تحتوي الأغشية على ثلاثة أنواع رئيسية من الدهون - الدهون الفوسفاتية، والجليكوليبيدات، والكوليسترول.

تكوين الدهون مختلف. يبدو أن محتوى دهون معينة يتحدد من خلال مجموعة متنوعة من الوظائف التي تؤديها هذه الدهون في الأغشية.

الفوسفوليبيدات. يمكن تقسيم جميع الدهون الفوسفورية إلى مجموعتين - الجلسرين الفوسفوليبيدات والسفينجوفوسفوليبيدات. يتم تصنيف الجليسيروفوسفوليبيدات على أنها مشتقات حمض الفوسفاتيديك. أكثر أنواع الجليسروفوسفوليبيد شيوعًا هي فسفاتيديل كولين وفوسفاتيديل إيثانول أمين. تعتمد السفينجوفوسفوليبيدات على الكحول الأميني السفينجوزين.

الجليكوليبيدات. في الجليكوليبيدات، يتم تمثيل الجزء الكاره للماء بواسطة سيراميد الكحول، والجزء المحب للماء يمثله بقايا الكربوهيدرات. اعتمادا على طول وبنية الجزء الكربوهيدرات، يتم تمييز cerebrosides وgangliosides. توجد "الرؤوس" القطبية للجليكوليبيدات على السطح الخارجي لأغشية البلازما.

الكوليسترول (CS). CS موجود في جميع أغشية الخلايا الحيوانية. يتكون جزيئه من قلب صلب كاره للماء وسلسلة هيدروكربونية مرنة. مجموعة الهيدروكسيل المفردة في الموضع 3 هي "الرأس القطبي". بالنسبة للخلية الحيوانية، فإن متوسط النسبة المولية للكوليسترول / الدهون الفوسفاتية هو 0.3-0.4، ولكن في غشاء البلازما تكون هذه النسبة أعلى بكثير (0.8-0.9). إن وجود الكوليسترول في الأغشية يقلل من حركة الأحماض الدهنية، ويقلل من الانتشار الجانبي للدهون وبالتالي يمكن أن يؤثر على وظائف بروتينات الغشاء.

خصائص الغشاء:

1. النفاذية الانتقائية. توفر الطبقة الثنائية المغلقة إحدى الخصائص الرئيسية للغشاء: فهي غير منفذة لمعظم الجزيئات القابلة للذوبان في الماء، لأنها لا تذوب في قلبها الكاره للماء. تتمتع الغازات مثل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون والنيتروجين بالقدرة على اختراق الخلايا بسهولة بسبب صغر حجم جزيئاتها وضعف تفاعلها مع المذيبات. الجزيئات ذات الطبيعة الدهنية، مثل هرمونات الستيرويد، تخترق الطبقة الثنائية بسهولة أيضًا.

2. السيولة. تتميز الأغشية بالسيولة (السيولة)، وقدرة الدهون والبروتينات على الحركة. هناك نوعان ممكنان من حركات الفسفوليبيد: الشقلبة (وتسمى "التخبط" في الأدبيات العلمية) والانتشار الجانبي. في الحالة الأولى، تنقلب جزيئات الفسفوليبيد المتعارضة مع بعضها البعض في الطبقة ثنائية الجزيئات (أو تشقلب) تجاه بعضها البعض وتغير أماكنها في الغشاء، أي. الخارج يصبح الداخل والعكس صحيح. ترتبط هذه القفزات باستهلاك الطاقة. في كثير من الأحيان، يتم ملاحظة الدوران حول المحور (الدوران) والانتشار الجانبي - الحركة داخل الطبقة الموازية لسطح الغشاء. تعتمد سرعة حركة الجزيئات على اللزوجة الدقيقة للأغشية، والتي بدورها يتم تحديدها من خلال المحتوى النسبي للأحماض الدهنية المشبعة وغير المشبعة في تركيبة الدهون. تكون اللزوجة الدقيقة أقل إذا كانت الأحماض الدهنية غير المشبعة هي السائدة في تكوين الدهون، وتكون أعلى إذا كان محتوى الأحماض الدهنية المشبعة مرتفعًا.

3. عدم تناسق الغشاء. تختلف أسطح الغشاء نفسه في تركيب الدهون والبروتينات والكربوهيدرات (عدم التماثل العرضي). على سبيل المثال، تهيمن الفوسفاتيديل كولين في الطبقة الخارجية، في حين تسود الفوسفاتيديل إيثانولامين والفوسفاتيديل سيرينات في الطبقة الداخلية. تأتي مكونات الكربوهيدرات من البروتينات السكرية والشحميات السكرية إلى السطح الخارجي، وتشكل بنية مستمرة تسمى الكأس السكري. لا توجد الكربوهيدرات على السطح الداخلي. البروتينات - توجد مستقبلات الهرمونات على السطح الخارجي لغشاء البلازما، والإنزيمات التي تنظمها - محلقة الأدينيلات، فسفوليباز C - على السطح الداخلي، إلخ.

بروتينات الغشاء

تعمل الدهون الفوسفاتية الغشائية كمذيب لبروتينات الغشاء، مما يخلق بيئة دقيقة يمكن أن تعمل فيها الأخيرة. تشكل البروتينات ما بين 30 إلى 70% من كتلة الأغشية. يتراوح عدد البروتينات المختلفة في الغشاء من 6-8 في الشبكة الساركوبلازمية إلى أكثر من 100 في الغشاء البلازمي. هذه هي الإنزيمات، وبروتينات النقل، والبروتينات الهيكلية، والمستضدات، بما في ذلك مستضدات نظام التوافق النسيجي الرئيسي، ومستقبلات الجزيئات المختلفة.

بناءً على توطينها في الغشاء، تنقسم البروتينات إلى متكاملة (مغمورة جزئيًا أو كليًا في الغشاء) ومحيطية (توجد على سطحها). تعبر بعض البروتينات المتكاملة الغشاء مرة واحدة (الجليكوفورين)، والبعض الآخر يعبر الغشاء عدة مرات. على سبيل المثال، يعبر المستقبل الضوئي الشبكي والمستقبل الأدرينالي β2 الطبقة الثنائية 7 مرات.

البروتينات الطرفية ومجالات البروتينات المتكاملة، الموجودة على السطح الخارجي لجميع الأغشية، تكون دائمًا تقريبًا غليكوزيلاتية. تحمي بقايا قليل السكاريد البروتين من التحلل البروتيني وتشارك أيضًا في التعرف على الروابط أو الالتصاق.

يفصل غشاء الخلية (أو السيلولما، أو البلازميمية، أو الغشاء البلازمي) محتويات أي خلية عن البيئة الخارجية، مما يضمن سلامتها؛ ينظم التبادل بين الخلية والبيئة. تقسم الأغشية داخل الخلايا الخلية إلى حجرات أو حجرات أو عضيات مغلقة متخصصة، حيث يتم الحفاظ على ظروف بيئية معينة.

جميع الأغشية البيولوجية لها سمات وخصائص هيكلية مشتركة. حاليًا، يتم قبول نموذج الفسيفساء السائلة لهيكل الغشاء بشكل عام. أساس الغشاء عبارة عن طبقة دهنية ثنائية تتكون أساسًا من الدهون الفوسفاتية. الفوسفوليبيدات عبارة عن دهون ثلاثية يتم فيها استبدال بقايا حمض دهني ببقايا حمض الفوسفوريك. يُطلق على جزء الجزيء الذي يحتوي على بقايا حمض الفوسفوريك اسم الرأس المحب للماء، وتسمى الأقسام التي تحتوي على بقايا الأحماض الدهنية بالذيول الكارهة للماء. في الغشاء، يتم ترتيب الفسفوليبيدات بطريقة منظمة بشكل صارم: ذيول الجزيئات الكارهة للماء تواجه بعضها البعض، والرؤوس المحبة للماء تواجه الخارج، نحو الماء.

بالإضافة إلى الدهون، يحتوي الغشاء على بروتينات (في المتوسط ≈ 60٪). وهي تحدد معظم الوظائف المحددة للغشاء (نقل جزيئات معينة، وتحفيز التفاعلات، واستقبال وتحويل الإشارات من بيئةإلخ.). هناك: 1) بروتينات محيطية (تقع على السطح الخارجي أو الداخلي لطبقة الدهون الثنائية)، 2) بروتينات شبه متكاملة (مغمورة في طبقة الدهون الثنائية إلى أعماق متفاوتة)، 3) بروتينات متكاملة أو عبر الغشاء (تخترق الغشاء من خلاله). والاتصال بالبيئة الخارجية والداخلية للخلية). تسمى البروتينات المتكاملة في بعض الحالات بروتينات القناة أو بروتينات القناة، حيث يمكن اعتبارها قنوات محبة للماء تمر من خلالها الجزيئات القطبية إلى الخلية (لا يسمح لها المكون الدهني في الغشاء بالمرور).

قد يحتوي الغشاء على كربوهيدرات (تصل إلى 10٪). يتم تمثيل مكون الكربوهيدرات في الأغشية بواسطة سلاسل قليلة السكاريد أو عديد السكاريد المرتبطة بجزيئات البروتين (البروتينات السكرية) أو الدهون (الجليكوليبيدات). توجد الكربوهيدرات بشكل رئيسي على السطح الخارجي للغشاء. توفر الكربوهيدرات وظائف مستقبلات الغشاء. في الخلايا الحيوانية، تشكل البروتينات السكرية مركبًا فوق الغشاء، يُسمى الكأس السكري، ويبلغ سمكه عدة عشرات من النانومترات. يحتوي على العديد من المستقبلات الخلوية، وبمساعدته يحدث التصاق الخلايا.

جزيئات البروتينات والكربوهيدرات والدهون متحركة وقادرة على التحرك في مستوى الغشاء. سمك غشاء البلازما حوالي 7.5 نانومتر.

وظائف الأغشية

تؤدي الأغشية الوظائف التالية:

1. فصل محتويات الخلية عن البيئة الخارجية،

2. تنظيم عملية التمثيل الغذائي بين الخلية والبيئة،

3. تقسيم الخلية إلى أجزاء ("المقصورات")،

4. مكان توطين "الناقلات الأنزيمية"،

5. ضمان التواصل بين الخلايا في أنسجة الكائنات متعددة الخلايا (الالتصاق)،

6. التعرف على الإشارة.

الخاصية الأكثر أهمية للأغشية هي النفاذية الانتقائية، أي. تكون الأغشية ذات نفاذية عالية لبعض المواد أو الجزيئات ونفاذية ضعيفة (أو غير نفاذية تمامًا) للآخرين. تكمن هذه الخاصية في الوظيفة التنظيمية للأغشية، مما يضمن تبادل المواد بين الخلية والبيئة الخارجية. تسمى عملية مرور المواد عبر غشاء الخلية بنقل المواد. هناك: 1) النقل السلبي - عملية مرور المواد التي تحدث دون استهلاك الطاقة؛ 2) النقل النشط - عملية مرور المواد التي تحدث مع استهلاك الطاقة.

غشاء الخلية (أيضًا السيلولما أو البلازمليما أو الغشاء البلازمي) عبارة عن بنية جزيئية مرنة تتكون من البروتينات والدهون. يفصل محتويات أي خلية عن البيئة الخارجية، ويضمن سلامتها؛ ينظم التبادل بين الخلية والبيئة. تقسم الأغشية داخل الخلايا الخلية إلى حجرات مغلقة متخصصة - حجرات أو عضيات يتم فيها الحفاظ على ظروف بيئية معينة.

المفاهيم ذات الصلة

ومن خلال شكل وبنية البروتين المرتبط بجزيء أي مادة، يبدو أن الخلية تتعرف على نوع هذه المادة. تتعرف عليه من خلال أي من مستقبلاتها تم تنشيطه عند ظهوره. وبدون آلية التعرف هذه، فإن المادة ببساطة لن تدخل الخلية. غشاء الخليةقوي بدرجة كافية ومقاوم للمؤثرات الخارجية لمنعه من دخول داخل الخلية. تتم حماية الخلية باستخدام هذه الآلية من السموم ومسببات الأمراض والعوامل الأخرى القادرة على تدميرها. لذلك، لكي تتمكن الخلية من امتصاص المادة التي تحتاجها، يجب عليها أن تتعرف عليها. ولهذا تحتاج إلى بروتين إشارة (نقل) على سطح المادة.

غشاء الخليةيتكون من طبقتين من الدهون متصلة بواسطة البروتينات. يؤدي تلف الطبقة الدهنية الرقيقة حتمًا إلى تدمير مستقبلات معينة وتغييرات في نفاذية الغشاء. يتم تعزيز هذه العمليات عن طريق التحلل المائي للفوسفوليباز، مما يؤدي إلى تكوين كمية كبيرة من الأحماض الدهنية العالية من الأغشية المدمرة الخلايا العصبية. تراكم الأحماض الدهنية الأعلى يعزز التأثير السام للضرر، ويعطل وظائف الميتوكوندريا (محطات طاقة الخلية)، مما يؤدي إلى نقص الطاقة. يحدث نقص الطاقة العصبية نتيجة لعدم كفاية إمدادات الأكسجين وخلل في الميتوكوندريا، حيث يتم تصنيع حامل الطاقة الرئيسي (حمض الأدينوسين ثلاثي الفوسفوريك - ATP). ويصاحب التغيير في نفاذية الغشاء دخول أيونات الصوديوم والكالسيوم إلى الخلية. يؤدي المحتوى الزائد من الكالسيوم داخل الخلية العصبية إلى انحطاطها وضمورها وموتها.

يمكن أن تختلف آليات تغذية الحيوانات من مختلف الفئات بشكل كبير. في الأوليات، هناك طريقتان معروفتان لتناول الطعام: كثرة الخلايا والبلعمة (الشكل 33). في الحالة الأولى "الشرب الخلوي"، وفي الثانية "الابتلاع الخلوي". يبدأ كثرة الخلايا بظهور غزو ضيق غشاء الخلية– قناة الإحتساء – يبلغ قطرها من 0.5 إلى 2 ميكرومتر. ثم، في نهاية هذه القناة، يتم فصل البينوسوم - حويصلة محاطة بغشاء وتقع في السيتوبلازم. هذا هو المكان الذي يتم فيه هضم المحتويات السائلة للفقاعة. يمكن ملاحظة عملية تغذية مماثلة بسهولة في الأميبات العارية. البلعمة شائعة جدًا في مجموعة واسعة من الأوليات. وهذا ينطوي على ابتلاع قطع صلبة من الطعام مثل الطحالب وحيدة الخليةوالبكتيريا وغيرها. وفي السيتوبلازم تكون أيضًا محاطة بغشاء، مما يشكل البلغومات أو الفجوات الهضمية.

يؤدي ارتباط المستقبل على سطح الخلية وبروتين HN إلى تنشيط بروتين F المسؤول عن اندماج غشاء الفيروس والخلية المستهدفة (Griffin D. E., 2007). يتم تصنيع البروتين F كبروتين طليع F0، ويتكون من بروتينات F1 وF2. الطرف N للبروتين F1، كونه كارهًا للماء، يتضمن 10-15 من الأحماض الأمينية المتعادلة الشحنة ويسبب اندماج الفيروسات و غشاء الخليةعندما يدخل الفيروس إلى الخلية. عندما يصاب عدد من الخلايا الحساسة، يتسبب بروتين Morbillivirus F في اندماجها، مما يؤدي إلى تكوين خلايا عملاقة متعددة النوى (الشكل 3). هذا التأثير هو نتيجة للتأثير الخلوي النموذجي لفيروس الحصبة على الخلايا. في مرض الحصبة، توجد خلايا وارثين-فينكلداي العملاقة متعددة النوى في بصيلات العقد الليمفاوية. تم التعرف على خلايا مماثلة تحتوي على شوائب في النواة والسيتوبلازم لأول مرة في القرن العشرين من قبل علماء الأمراض الأمريكيين والألمان أ.س. وارثين ود. فينكلدي.

للحفاظ على عدم التماثل الأيوني، التوازن الكهروكيميائي ليس كافيا. لدى الخلية آلية أخرى - مضخة الصوديوم والبوتاسيوم. مضخة الصوديوم والبوتاسيوم - آلية التوريد النقل النشطالأيونات. في غشاء الخليةيوجد نظام من الناقلات، كل منها يربط ثلاث أيونات الصوديوم الموجودة داخل الخلية وينقلها إلى الخارج. من الخارج، يرتبط الناقل بأيونات K الموجودة خارج الخلية وينقلهما إلى السيتوبلازم. يتم الحصول على الطاقة من انهيار ATP.

إن تخليق مستقبلات LDL هو عملية تنظيم ذاتي. إذا شعرت الخلية بالحاجة إلى الكوليسترول، يتم تحفيز تخليق مستقبلات LDL، ولكن إذا لم تكن هناك حاجة للكوليسترول في فترة زمنية معينة في الخلية، يتم تثبيط أو إيقاف تخليق مستقبلات LDL. بمعنى آخر، عدد مستقبلات LDL على سطح الخلايا ليس ثابتًا ويعتمد على تشبع الخلية بالكوليسترول. هذه هي الطريقة التي تحدث بها العملية الفسيولوجية لتبادل الكوليسترول مع الأداء الطبيعي لمستقبلات LDL، وهي بروتينات النقل داخل الخلايا التي تنقل مستقبلات LDL إلى غشاء الخليةومركبات "مستقبلات LDL + LDL" المنقولة من الغشاء إلى داخل الخلية.

الكالسيوم: ذو نشاط بيولوجي عالي. يحتوي جسم الإنسان على 1-2 كجم من الكالسيوم، يوجد 98-99% منه في أنسجة العظام والأسنان والغضاريف، والباقي موزع في الأنسجة الرخوة والسوائل خارج الخلية. الكالسيوم هو العنصر الهيكلي الرئيسي لأنسجة العظام ويؤثر على النفاذية أغشية الخلاياويشارك في عمل العديد من الأنظمة الإنزيمية، وفي نقل النبضات العصبية، ويقوم بتقلص العضلات، ويلعب دوراً في جميع مراحل تخثر الدم. من المهم ل التشغيل السليمعضلات القلب. له خصائص مضادة للالتهابات.

سحق الثالث. في هذه المرحلة، يكون عدم تزامن التجزئة أكثر وضوحًا، ونتيجة لذلك، يتم تشكيل مفهوم بعدد مختلف من القسيمات المتفجرة، ويمكن تقسيمه بشكل مشروط إلى 8 قسيمات متفجرة. قبل ذلك، كانت الكريات المتفجرة موجودة بشكل غير محكم، ولكن سرعان ما يصبح المفهوم أكثر كثافة، ويزداد سطح التلامس للقسيمات المتفجرة، وينخفض حجم المساحة بين الخلايا. ونتيجة لذلك، لوحظ التقارب والضغط - وهو شرط مهم للغاية لتشكيل اتصالات ضيقة وشبيهة بالفجوة بين المتفجرات. قبل تكوين القسيمات المتفجرة، يبدأ اليوفومورولين، وهو بروتين التصاق الخلية، في الاندماج في غشاء البلازما. في القسيمات الانفجارية في حالات الحمل المبكرة، يتم توزيع اليوفومورولين بالتساوي غشاء الخلية. في وقت لاحق، يتم تشكيل تراكمات (مجموعات) من جزيئات أوفومورولين في منطقة الاتصالات بين الخلايا.

ولكي يحدث تفاعل سام، يجب أن تصل المادة السامة إلى هدفها. في بعض الأحيان يكون مستقبلًا، وأحيانًا يكون بروتينًا محددًا أو DNA نوويًا، ولكن بشكل عام يمكننا القول أن هدف السم إما أن يكون في مكان ما داخل الخلية، أو داخلها. غشاء الخليةأو هذا الغشاء نفسه (طبقة ثنائية الدهون). لذلك، يجب أن تعبر العديد من المواد السامة الأغشية لتكون نشطة، وهنا يأتي دور قابليتها للذوبان. لا يمكن للمواد القابلة للذوبان في الماء (العضوية وغير العضوية) أن تمر بسهولة عبر طبقات الدهون ما لم تستخدم قنوات البروتين. وبالتالي، يتم التحكم في نقل المواد القابلة للذوبان في الماء، ويتم الحفاظ على محتوى الكثير منها - على سبيل المثال، الأيونات غير العضوية مثل أيونات الصوديوم أو الكلوريد أو البوتاسيوم أو الكالسيوم - عند مستوى ثابت في الخلية.

أغشية الخلايا عبارة عن آليات حسية معقدة تراقب تلقائيًا الظروف الخارجية التي تعيش فيها الخلية وتضبط عمل الخلايا وفقًا للظروف المتغيرة. تحدد هذه الآليات الحسية عمل الميتوكوندريا والنواة. تؤدي الاضطرابات فيها إلى خلل في عمل النواة وجينومها. وهكذا تظهر لنا مشكلة تكون الأورام السرطانية على أنها انتهاك للعلاقة بين الميتوكوندريا والميتوكوندريا. أغشية الخلايا، وليس كطفرة بسيطة في الميتوكوندريا. بدون وجود تلف سابق طويل الأمد في أغشية الخلايا السيتوبلازمية وأغشية الميتوكوندريا لا يمكن تفسيره المراحل الأوليةبدء الورم.

لا تحتوي الخلايا الحيوانية على جدران خلايا كثيفة. إنهم محاصرون غشاء الخليةوالتي يتم من خلالها تبادل المواد مع البيئة.

نقل المواد من خلال أغشية الخلاياالمرتبطة بتغييرها الخصائص الميكانيكية. وبالتالي، فإن تراكم K+ بواسطة الميتوكوندريا يرتبط بتسارع تفاعلات الفسفرة التأكسدية ويؤدي إلى تقلص الميتوكوندريا، بينما يرتبط إطلاق K+ بتورم الميتوكوندريا وفصل الفسفرة والتنفس فيها. على سطح الأغشية، تعمل جزيئات البروتين، باستخدام طاقة ATP، على تحفيز عمليات النقل النشط عبر الغشاء. تعتمد الطبيعة الأنزيمية لعمليات النقل النشطة على الرقم الهيدروجيني للبيئة ودرجة الحرارة (جونستون، 1964). يؤخذ هذا الظرف في الاعتبار عند الحفاظ على الأنسجة.

يُطلق على المسار الثاني لتنشيط التخثر اسم المسار الداخلي، حيث يتم تنفيذه دون إضافة ثرومبوبلاستين الأنسجة من الخارج، وذلك باستخدام موارد البلازما الداخلية. في ظل الظروف الاصطناعية، يتم ملاحظة التخثر بواسطة آلية داخلية عندما يتخثر الدم المستخرج من قاع الأوعية الدموية تلقائيًا في أنبوب اختبار. يبدأ إطلاق هذه الآلية الداخلية بتفعيل العامل الثاني عشر (عامل هاجمان). يحدث هذا التنشيط في ظل ظروف مختلفة: بسبب ملامسة الدم لجدار الأوعية الدموية التالف (الكولاجين والهياكل الأخرى)، مع تغيرات في الأوعية الدموية. أغشية الخلايا، تحت تأثير بعض البروتياز والأدرينالين، وخارج الجسم - بسبب ملامسة الدم أو البلازما لسطح غريب - الزجاج، الإبر، الكوفيت، إلخ. لا يتم منع تنشيط الاتصال هذا عن طريق إزالة أيونات الكالسيوم من الدم ، وبالتالي فهو موجود أيضًا في بلازما السيترات (أو الأكسالات). ومع ذلك، في هذه الحالة، تنتهي العملية عند تفعيل العامل التاسع، الذي يتطلب بالفعل الكالسيوم المتأين. بعد العامل الثاني عشر، يتم تنشيط العوامل الحادي عشر والتاسع والثامن بشكل تسلسلي. ويشكل العاملان الأخيران منتجًا ينشط العامل X، مما يؤدي إلى تكوين نشاط البروثرومبيناز. في الوقت نفسه، فإن العامل المنشط X نفسه لديه نشاط ضعيف من البروثرومبيناز، ولكن يتم تعزيزه 1000 مرة بواسطة العامل المتسارع - العامل الخامس.

غشاء الخليةقاسية وبسيطة تمامًا، تناضحية: لم أسمع أبدًا عن أي بروتينات، فهي تسمح فقط بمرور الماء والمركبات منخفضة الجزيئات (الجلوكوز، على سبيل المثال). ليس من السهل على البروتينات، وخاصة الصوديوم والبوتاسيوم، المرور عبر مسام الخلايا. يفسر المرور المحدود للأيونات عبر غشاء الخلية الاختلافات الكبيرة في التركيب الأيوني للسائل خارج الخلايا وداخل الخلايا: في الخلية - البوتاسيوم، المغنيسيوم، خلف الخلية - الصوديوم، الكلور.

تتكون الدهون من الجلسرين والأحماض الدهنية. عندما يتم تعبئتها من مستودعات الدهون داخل الخلايا (عملية تحلل الدهون)، يتم تقسيمها إلى الأجزاء المكونة لها. يتم تبادل الجلسرين على طول مسار تحويل الكربوهيدرات، وتخضع الأحماض الدهنية الناتجة للأكسدة في ميتوكوندريا الخلايا، حيث يتم نقلها عبر الكارنيتين. تختلف الأحماض الدهنية التي تشكل جزيئات الدهون في التشبع الروابط داخل الجزيئات. تحتوي الدهون الحيوانية على نسبة عالية من الأحماض الدهنية المشبعة وتستخدم بشكل رئيسي لأغراض الطاقة. تحتوي الدهون النباتية على كميات كبيرة من الأحماض الدهنية غير المشبعة، والتي تستخدم في البناء أغشية الخلاياوأداء الوظائف التحفيزية. يجب أن يحتوي الطعام الذي يستهلكه الرياضيون على كميات كبيرة من الأحماض الدهنية غير المشبعة، والتي يتم تضمينها بسهولة في عمليات التمثيل الغذائي "العامل" وهي ضرورية للحفاظ على السلامة الهيكلية لأغشية الخلايا. يعد استخدام الدهون كمصدر للطاقة أمرًا مهمًا بشكل خاص في تلك الرياضات التي تتجاوز فيها المدة القصوى للتمرين 1.5 ساعة (ركوب الدراجات والتزلج الريفي على الثلج، والجري لمسافات طويلة جدًا، والمشي لمسافات طويلة، وتسلق الجبال، وما إلى ذلك)، وكذلك في ظروف درجات الحرارة المحيطة المنخفضة، عند استخدام الدهون لأغراض التنظيم الحراري. ومع ذلك، ينبغي أن يؤخذ في الاعتبار أنه من أجل الاستخدام الكامل للدهون كمواد طاقة في الأنسجة، يجب الحفاظ على توتر عالي للأكسجين. يؤدي أي انقطاع في إمدادات الأكسجين الكافية للأنسجة إلى تراكم منتجات استقلاب الدهون غير المؤكسدة - أجسام الكيتون، والتي ترتبط بتطور التعب المزمن أثناء العمل طويل الأمد.

تتكون الجسيمات المركزية من "سحابة" من البروتينات حول زوج من الهياكل الأنبوبية المرتبطة معًا والتي تحتوي على التوبولين. هذا الزوج هو المركز المنظم للمادة المركزية. استعدادًا لانقسام الخلايا، تنفصل الخلايا الأنبوبية عن بعضها البعض، وتصبح كل واحدة منها على الفور قالبًا لتجميع الشريك المفقود. وبالتالي، بعد مرور بعض الوقت، سيتم وضع زوجين من الهياكل الأنبوبية في الجوار. ينظم كل واحد منهم مادة مركزية حول نفسه ويبدأ في تكوين أنابيب دقيقة جديدة تشع من الجسم المركزي. في الخلية التي تحتوي على اثنين من الجسيمات المركزية، تصطدم الأنابيب الدقيقة الشعاعية لأحد النظامين بالأنيبيبات الدقيقة الموجودة في النظام الآخر. في نموذج التنافر، سيتم صد الأنابيب الدقيقة في أحد الأنظمة عن طريق الأنابيب الدقيقة في نظام آخر، تمامًا كما سيتم صدها عن طريق الأنابيب الدقيقة في نظام آخر غشاء الخلية. إن وجود جسيم مركزي ثانٍ ونظام أنبوبي دقيق ثانٍ يخلق "انطباعًا خاطئًا" عن مدى قرب كل جسيم مركزي من غشاء الخلية. ولذلك، فإن كل من الجسيم المركزي ليس في مركز الخلية، ولكن على أقصى مسافة من الجسيم المركزي الآخر (الشكل 5). وبالمثل، في نموذج السحب، يعمل كل نظام يتكون من جسيم مركزي وأنابيب دقيقة كدرع للنظام الآخر ويمنع سحب الجسيم المركزي إلى الجانب البعيد من الخلية. كلتا الآليتين، اللتين يمكن أن تعملا في وقت واحد في الخلايا البشرية، سيكون لهما نفس التأثير: لن يوجد أي جسيم مركزي في وسط الخلية. وبدلًا من ذلك، فإنها ستحتل موقعًا تقريبًا في منتصف المسافة بين المركز الحقيقي ومحيط الخلية (الشكل 5). وهكذا، يحدد الجسيمان المركزيان المراكز المستقبلية لخليتين جديدتين تتشكلان أثناء انقسام الخلية الأم. مرة أخرى، يحدث هذا "تلقائيًا" - فالمشاركين في العملية لا "يعرفون" شيئًا عن شكل الخلية.

في غشاء الخليةكما أنها تحتوي على مستقبلات حساسة للغاية تمكن الخلية من التعرف على الإشارات القادمة من البيئة، بالإضافة إلى العناصر الغذائية والمركبات المضادة للبكتيريا المختلفة. وبالإضافة إلى ذلك، على سطح السيتو غشاء البلازماهناك أنظمة إنزيمية نشطة تشارك في تركيب البروتين والسموم والإنزيمات، الأحماض النوويةوغيرها من المواد، وكذلك في الفسفرة التأكسدية.

أيونات هذه العناصر هي المسؤولة عن الموصلية الكهربائية أغشية الخلايا. على الجانبين المتقابلين من غشاء الخلية، أي داخل الخلية وخارجها، يتم الحفاظ على الاختلاف باستمرار الإمكانات الكهربائية. يكون تركيز الصوديوم والكلوريد أعلى في خارج الخلية، ويكون تركيز البوتاسيوم أعلى في الداخل، ولكنه أقل من الصوديوم في الخارج، مما يخلق فرق جهد بين جانبي غشاء الخلية. ويسمى هذا الاختلاف المحتمل بشحنة الراحة، والتي تسمح للخلية بالاستجابة بسرعة للنبضات العصبية القادمة من الدماغ. عند فقدان هذه الشحنة، تترك الخلية النظام وتتوقف عن إجراء النبضات.

1) يتم تنفيذه تحت تأثير الإنزيمات المثبتة عليه أغشية الخلايا. يتم تثبيتها بحيث يتم توجيه مركزها النشط إلى التجويف المعوي مما يزيد من نشاطها. يتم تصنيع هذه الإنزيمات بواسطة خلايا الأمعاء الدقيقة أو يتم امتصاصها من محتوياتها.

أرز. 2.6. مراحل انتشار الإشارة الهرمونية. يحدث تخليق الهرمونات داخل الخلية. الإفراز ليس إطلاقًا سلبيًا لمادة ما في الفضاء المحيط، ولكنه عملية نشطة يمكن أن تتأثر بعوامل لا تغير من شدة التخليق. في الدم، ترتبط الهرمونات بالبروتينات الحاملة. في شكل ملزم، الهرمونات غير نشطة. وبالتالي، فإن تأثيرها البيولوجي يعتمد أيضًا على محتوى بروتينات النقل في الدم. لتحقيق تأثير بيولوجي، يجب أن يرتبط الهرمون بمستقبل خلوي - هيكل معقدتقع في الداخل غشاء الخليةأو داخل الخلية في العصارة الخلوية. بعد أن يرتبط جزيء الهرمون بالمستقبل، تتبعه سلسلة كاملة التفاعلات الكيميائيةمما يؤدي إلى تغيرات في نشاط الخلية. ويتجلى ذلك في التغيرات في تخليق البروتين في الخلية، وكذلك في التغيرات في خصائص غشائها، والتي تحدث أثناء انتقال النبضات العصبية، وانقباض الخلايا العضلية، وإفراز المواد المختلفة منها. بمجرد إطلاقه من المجمع مع المستقبل، يتم تعطيل جزيء الهرمون في الدم (الببتيدات) أو في الكبد (الستيرويدات). يحدث التغيير في التأثير الهرموني بسبب التغيرات ليس فقط في تركيب جزيئات الهرمون في الغدة الصماء، ولكن أيضًا في أي مرحلة من مراحل نقل الإشارات الهرمونية

جميع النباتات والأنواع النباتية والحيوانات، بما في ذلك البشر، تعيش بفضل الطاقة التي ينتجها الماء. لقد أثبت العلماء أن الماء يجعل "مضخات" البروتين الأيوني تعمل أغشية الخلايا، مما يساعد على دفع المواد الضرورية إلى داخل الخلية، بما في ذلك الصوديوم، وإخراج البوتاسيوم والمنتجات الأيضية منها. بشكل عام، إذا كان الجسم المشبع بالماء يحتوي على ما يصل إلى 92% من الماء، فإن محتوى الماء داخل الخلية يصل إلى 75%. وهذا الاختلاف يخلق ضغطًا اسموزيًا، مما يسمح للماء بالدخول إلى الخلايا. يقوم الماء بتنشيط "مضخات" الصوديوم والبوتاسيوم، وبالتالي إنتاج الطاقة اللازمة لعمل الخلايا الطبيعي، مما يؤدي إلى تفعيل آلية التمثيل الغذائي خارج الخلايا وداخلها.

علم الأمراض والفيزيولوجيا المرضية. بوابة دخول العدوى هي الجهاز الهضمي، والمكان الرئيسي لتكاثر الضمات هو تجويف الأمعاء الدقيقة، حيث تلتصق بسطح الخلايا الظهارية للطبقة المخاطية وتنتج السموم المعوية، والتي يتم تثبيتها على المستقبلات غشاء الخلية. تدخل الوحدة الفرعية النشطة من السم إلى الخلية وتنشط إنزيم أدينيلات سيكلاز. وهذا يعزز زيادة إنتاج cAMP، مما يؤدي إلى انخفاض في الامتصاص النشط للصوديوم والكلوريد وزيادة في إفراز الصوديوم النشط بواسطة خلايا التشفير. نتيجة هذه التغييرات هي إطلاق كميات كبيرة من الماء والكهارل في تجويف الأمعاء.

أغشية الخلاياحويصلات خاصة تحتوي على جزيئات المادة الطبية التي تنتقل إليها الجانب الآخرالأغشية وتحرير محتوياتها. تجول الأدويةمن خلال الجهاز الهضمي يرتبط ارتباطًا وثيقًا بذوبانها في الدهون وتأينها. لقد ثبت أنه عند تناول الأدوية عن طريق الفم، فإن معدل امتصاصها في أجزاء مختلفة من الجهاز الهضمي ليس هو نفسه. بعد أن مرت عبر الغشاء المخاطي للمعدة والأمعاء، تدخل المادة إلى الكبد، حيث تخضع لتغيرات كبيرة تحت تأثير إنزيماتها. تتأثر عملية امتصاص الدواء في المعدة والأمعاء بدرجة الحموضة. وهكذا يكون الرقم الهيدروجيني في المعدة 1-3، مما يسهل امتصاص الأحماض، ويزيد الرقم الهيدروجيني في الأمعاء الدقيقة والغليظة إلى 8 قواعد. وفي نفس الوقت في البيئة الحمضيةالمعدة، يمكن تدمير بعض الأدوية، على سبيل المثال البنزيل بنسلين. تعمل إنزيمات الجهاز الهضمي على تعطيل البروتينات والبوليبيبتيدات، ويمكن للأملاح الصفراوية تسريع امتصاص الأدوية أو إبطائها عن طريق تكوين مركبات غير قابلة للذوبان.

الدهون (الدهون: الأحماض الدهنية الحرة، الدهون الثلاثية، الكوليسترول) هي مواد البناء أغشية الخلايا. إنها تلعب دورًا رئيسيًا في تكوين حاجز الماء، وتمنع فقدان الماء عبر البشرة (تدفق الماء عبر البشرة إلى الخارج) وتضمن مقاومتها للماء.

تشمل الدهون الدهون والمواد الشبيهة بالدهون. يتم بناء جزيئات الدهون من الجلسرين والأحماض الدهنية. ل مواد تشبه الدهونوتشمل الكولسترول، وبعض الهرمونات، والليسيثين. الدهون، وهي المكون الرئيسي أغشية الخلايا(يتم وصفها أدناه)، وبالتالي أداء وظيفة البناء. الدهون هي أهم مصادر الطاقة. لذلك، إذا كانت الأكسدة الكاملة لـ 1 جرام من البروتين أو الكربوهيدرات تطلق 17.6 كيلوجول من الطاقة، فإن الأكسدة الكاملة لـ 1 جرام من الدهون تطلق 38.9 كيلوجول. تقوم الدهون بتنظيم الحرارة وحماية الأعضاء (الكبسولات الدهنية).

التفكيك (التقويض) هو عملية تحلل المواد القادمة من الخارج وتلك التي تدخل خلايا الجسم؛ يرافقه إطلاق الطاقة. تُستخدم الطاقة المنطلقة في جميع العمليات الحياتية: تقلص العضلات، والنبضات العصبية، والحفاظ على درجة حرارة الجسم، أنواع مختلفةالتوليف والامتصاص والإفراز، والحفاظ على التركيزات الفسيولوجية للأيونات العضوية وغير العضوية على كلا الجانبين غشاء الخلية(داخل الخلية وخارجها) الخ.

المواد اللازمة لضمان الأداء الطبيعي للخلية الحية والدخول إليها غشاء الخلية، تسمى العناصر الغذائية.

تم اقتراح نموذج "المايونيز البدائي" من قبل هارولد مورويتز في كتاب المايونيز وأصل الحياة: أفكار العقول والجزيئات. إنها تقترح أن نظائرها بدائية أغشية الخلاياكانت موجودة منذ العصور القديمة، حتى قبل ظهور الحمض النووي الريبي (RNA) الذي ينسخ ذاتيًا. وبعبارة أخرى، فإن عالم الحمض النووي الريبي (RNA) بأكمله موجود داخل الخلايا الأولية - الحويصلات الدهنية الصغيرة. تحظى نظرية "المايونيز الأولي" بعدد أقل من المؤيدين من نظرية "البيتزا الأولية"، لأنه بالنسبة للخلايا الأولية هناك مشكلة غذائية: حيث تمر النيوكليوتيدات عبر الأغشية بشكل سيء للغاية. في الخلايا الحديثة، هناك بروتينات نقل خاصة لهذا الغرض، ولكن لم يتم العثور بعد على حل مناسب لاستيعاب النيوكليوتيدات بواسطة الخلايا الأولية البدائية. لكن في نموذج "المايونيز الأولي"، يتم تحقيق فصل فعال للغاية لجزيئات الحمض النووي الريبي (RNA) إلى مجموعات متعاونة، لذا فإن العلماء ليسوا في عجلة من أمرهم لرفضه. علاوة على ذلك، هناك طرق للجمع بين نظريتي "البيتزا الأولية" و"المايونيز الأولي": حيث تبين أن جزيئات الطين تساعد في تكوين فقاعات غشائية، وتحيط الفقاعة الناتجة بجزيئات الطين من جميع الجوانب.

الخصائص المورفولوجيةالشيخوخة الخلوية هي انخفاض في حجمها، وانخفاض معظم العضيات، وزيادة في محتوى الليزوزومات، وتراكم الصبغات والشوائب الدهنية، وزيادة في النفاذية أغشية الخلايا، تفريغ السيتوبلازم والنواة.

4. كثرة الخلايا. تتم عملية النقل من خلال تشكيل الهياكل أغشية الخلاياحويصلات خاصة تحتوي على جزيئات من الدواء تنتقل إلى الجانب المقابل للغشاء وتطلق محتوياتها. يرتبط مرور الأدوية عبر الجهاز الهضمي ارتباطًا وثيقًا بذوبانها في الدهون وتأينها. لقد ثبت أنه عند تناول الأدوية عن طريق الفم، فإن معدل امتصاصها في أجزاء مختلفة من الجهاز الهضمي ليس هو نفسه. بعد مرورها عبر الغشاء المخاطي للمعدة والأمعاء، تدخل المادة إلى الكبد، حيث تخضع لتغيرات كبيرة تحت تأثير إنزيمات الكبد. تتأثر عملية امتصاص الدواء في المعدة والأمعاء بدرجة الحموضة. وهكذا يكون الرقم الهيدروجيني في المعدة 1-3، مما يسهل امتصاص الأحماض، ويزيد الرقم الهيدروجيني في الأمعاء الدقيقة والغليظة إلى 8 قواعد. وفي الوقت نفسه، في البيئة الحمضية للمعدة، يمكن تدمير بعض الأدوية، على سبيل المثال البنزيل بنسلين. تعمل إنزيمات الجهاز الهضمي على تعطيل البروتينات والبوليبتيدات، ويمكن للأملاح الصفراوية أن تسرع امتصاص الأدوية أو تبطئها، وتشكل مركبات غير قابلة للذوبان. يتأثر معدل الامتصاص في المعدة بتركيبة الطعام وحركة المعدة والفاصل الزمني بين الوجبات وتناول الأدوية. بعد دخوله إلى مجرى الدم، يتم توزيع الدواء في جميع أنسجة الجسم، كما أن ذوبانه في الدهون، وجودة ارتباطه ببروتينات بلازما الدم، وكثافة تدفق الدم الإقليمي وعوامل أخرى مهمة. يدخل جزء كبير من الدواء في المرة الأولى بعد الامتصاص إلى الأعضاء والأنسجة التي يتم إمدادها بالدم بشكل أكثر نشاطًا (القلب والكبد والرئتين والكلى) والعضلات والأغشية المخاطية. الأنسجة الدهنيةو جلدمشبعة بالمواد الطبية ببطء. يتم إعطاء الأدوية القابلة للذوبان في الماء والتي يتم امتصاصها بشكل سيئ من الجهاز الهضمي عن طريق الحقن فقط (على سبيل المثال، الستربتوميسين). يتم توزيع الأدوية القابلة للذوبان في الدهون (المخدرات الغازية) بسرعة في جميع أنحاء الجسم.

الهرمونات هي مواد "كيميائية" لها نشاط فسيولوجي مرتفع للغاية. إنها تتحكم في عملية التمثيل الغذائي، وتنظم النشاط الخلوي (!) والنفاذية أغشية الخلاياوالعديد من الوظائف المحددة الأخرى للجسم.

الصفائح الدموية (أو الصفائح الدموية) ليست أقل تشكيلات معقدة، على الرغم من حجمها المتواضع. يتم تشكيلها من مؤطرة غشاء الخليةشظايا السيتوبلازم لخلايا نخاع العظم العملاقة (الخلايا الضخمة). تعمل الصفائح الدموية، جنبًا إلى جنب مع بروتينات بلازما الدم (مثل الفيبرينوجين)، على تعزيز عملية تخثر الدم عند تلف سلامة الوعاء الدموي، مما يؤدي إلى وقف النزيف. هذه هي الوظيفة الوقائية الرئيسية للصفائح الدموية - منع فقدان الدم بشكل خطير.

الأحماض المتعددة غير المشبعة هي مواد أساسية للجسم، ولا يستطيع الجسم نفسه إنتاجها، ويؤدي نقصها أو غيابها التام في الجسم إلى أمراض خطيرة. هم الجزء النشط أغشية الخلايا، تنظيم عملية التمثيل الغذائي، ولا سيما استقلاب الكوليسترول والدهون الفوسفاتية وعدد من الفيتامينات، وتكوين هرمونات الأنسجة وغيرها من المواد النشطة بيولوجيا في الجسم، لها تأثير إيجابي على حالة الجلد وجدران الأوعية الدموية، واستقلاب الدهون في الكبد.

نقص الأكسجة يعطل استقلاب الماء والملح، وقبل كل شيء، عملية الحركة النشطة للأيونات من خلال أغشية الخلايا. في ظل هذه الظروف، تفقد خلايا الأنسجة القابلة للاستثارة أيونات K+، وتتراكم في البيئة خارج الخلية. لا يرتبط تأثير نقص الأكسجة هذا بنقص الطاقة فحسب، بل يرتبط أيضًا بانخفاض نشاط ATPase المعتمد على K+/No+. يتناقص أيضًا نشاط ATPase المعتمد على Ca 2+/Mg 2+، مما يؤدي إلى زيادة تركيز أيونات Ca 2+ في السيتوبلازم، وتدخل الميتوكوندريا وتقلل من كفاءة الأكسدة البيولوجية، مما يؤدي إلى تفاقم نقص الطاقة.

الكوليسترول مادة من مجموعة الدهون. تم عزل الكولسترول لأول مرة من حصوات المرارة، ومن هنا جاء اسمه. الكوليسترول جزء من خلايا المخ، وهرمونات الغدة الكظرية والهرمونات الجنسية، وينظم النفاذية أغشية الخلايا. يتم إنتاج حوالي 70-80٪ من الكوليسترول عن طريق الجسم نفسه (الكبد والأمعاء والكلى والغدد الكظرية والغدد التناسلية)، أما نسبة 20-30٪ المتبقية فتأتي من الأطعمة ذات الأصل الحيواني. يضمن الكوليسترول استقرار أغشية الخلايا خلال نطاق واسع من درجات الحرارة. وهو ضروري لإنتاج فيتامين د، وإنتاج مختلف المواد النشطة بيولوجياً بواسطة الغدد الكظرية، بما في ذلك الهرمونات الجنسية الأنثوية والذكورية، ووفقاً للبيانات الحديثة فإنه يلعب دوراً مهماً في نشاط الدماغ والدماغ. الجهاز المناعيبما في ذلك الحماية من السرطان.

الكالسيوم جزء من العظام والأسنان. أنها تحتوي على 99٪ من إجمالي الكالسيوم في الجسم، و 1٪ فقط موجود في الأنسجة الأخرى وفي الدم. ينظم النفاذية أغشية الخلاياوتجلط الدم، وتوازن عمليات الإثارة والتثبيط في القشرة الدماغية. وتبلغ الحاجة اليومية للكالسيوم 0.8-1 جرام. وتزداد حاجة الجسم للكالسيوم أثناء الحمل والرضاعة وكسور العظام.

وبضع كلمات أخرى عن الكحول. حمض الكربوكسيلويمكن أن يدخل الكحول في تفاعل مع بعضهما البعض، حيث يتم فصل OH من مجموعة الكربوكسيل، وH من مجموعة الكحول، وتشكل هذه الأجزاء المنقسمة الماء على الفور (صيغته هي H – O – H أو H2O). ). وتتحد بقايا الحمض والكحول لتشكل إستر - جزيء به صيغة عامة R1-CO-O-R2. يجب أن نأخذ في الاعتبار أن الاسترات والإيثرات مألوفة لنا تمامًا فئات مختلفةاتصالات لا ينبغي الخلط بينها تحت أي ظرف من الظروف. في اللغة الإنجليزية، على سبيل المثال، يتم تحديدها بواسطة جذور مختلفة، على التوالي إستر (إستر) وإيثر (إثير). من بين المواد النشطة بيولوجيا هناك كلاهما، ولكن استراتهناك عموما المزيد هناك. دون معرفة ما هو عليه، من المستحيل فهم الجهاز، على سبيل المثال غشاء الخلية.

يمكن أن يؤدي نقص فيتامين E إلى تغيرات لا رجعة فيها في العضلات، وهو أمر غير مقبول بالنسبة للرياضيين. قد يتطور العقم أيضًا. ويعتبر هذا الفيتامين مضاداً للأكسدة ويحمي البشرة التالفة أغشية الخلاياوتقليل كمية الجذور الحرة في الجسم، والتي يؤدي تراكمها إلى تغيرات في تكوين الخلايا.

بادئ ذي بدء، في الخلية السليمة، فإنها تتضرر أغشية الخلايا. أيضًا، تحت تأثير الجذور الحرة، يتلف الحمض النووي للخلايا، وتحدث طفرات عديدة، والتي يمكن أن تؤدي في النهاية إلى مرض خطير مثل السرطان.

غشاء الخلية، ويسمى أيضًا غشاء البلازما، أو غشاء الخلية، أو غشاء البلازما التركيب الجزيئيمرنة بطبيعتها وتتكون من بروتينات ودهون مختلفة. فهو يفصل محتويات أي خلية عن البيئة الخارجية، وبالتالي ينظم خصائصها الوقائية، ويضمن أيضًا التبادل بين البيئة الخارجية والمحتويات الداخلية المباشرة للخلية.

غشاء البلازما

البلازما عبارة عن حاجز يقع بالداخل خلف الغشاء مباشرة. يقسم الخلية إلى حجرات معينة، والتي يتم توجيهها إلى حجرات أو عضيات. أنها تحتوي على الظروف البيئية المتخصصة. يغطي جدار الخلية غشاء الخلية بالكامل. يبدو وكأنه طبقة مزدوجة من الجزيئات.

الأساسيات

تكوين البلازماليما هو الدهون الفوسفاتية أو، كما يطلق عليها أيضا، الدهون المعقدة. تتكون الفوسفوليبيدات من عدة أجزاء: الذيل والرأس. يسمي الخبراء الأجزاء الكارهة للماء والمحبة للماء: اعتمادًا على بنية الحيوان أو الخلية النباتية. المناطق التي تسمى الرأس تواجه داخل الخلية، والذيول تواجه الخارج. البلازماليمات ثابتة في البنية وهي متشابهة جدًا في الكائنات الحية المختلفة. في أغلب الأحيان، قد يكون الاستثناء هو العتائق، التي تتكون أقسامها من مختلف أنواع الكحول والجلسرين.

سمك البلازماما حوالي 10 نانومتر.

هناك أقسام تقع في الخارج أو خارج الجزء المجاور للغشاء - وتسمى سطحية. يمكن لبعض أنواع البروتين أن تكون نقاط اتصال فريدة لغشاء الخلية والغشاء. يوجد داخل الخلية هيكل خلوي وجدار خارجي. يمكن استخدام أنواع معينة من البروتين المتكامل كقنوات في مستقبلات النقل الأيوني (بالتوازي مع النهايات العصبية).

إذا كنت تستخدم المجهر الإلكتروني، فيمكنك الحصول على البيانات التي يمكنك من خلالها إنشاء مخطط تخطيطي لبنية جميع أجزاء الخلية، بالإضافة إلى المكونات والأغشية الرئيسية. سيتكون الجهاز العلوي من ثلاثة أنظمة فرعية:

إدراج الغشاء فوق المعقد.
الجهاز الداعم والمقلص للسيتوبلازم، والذي سيكون له جزء تحت الغشاء.

يتضمن هذا الجهاز الهيكل الخلوي للخلية. يسمى السيتوبلازم مع العضيات والنواة بالجهاز النووي. يقع غشاء الخلية السيتوبلازمي أو بعبارة أخرى غشاء الخلية البلازمية تحت غشاء الخلية.

كلمة "غشاء" تأتي من الكلمة اللاتينية membrum، والتي يمكن ترجمتها على أنها "جلد" أو "غمد". تم اقتراح هذا المصطلح منذ أكثر من 200 عام وكان يستخدم في كثير من الأحيان للإشارة إلى حواف الخلية، ولكن خلال الفترة التي بدأ فيها استخدام المعدات الإلكترونية المختلفة، ثبت أن الخلايا الخلوية البلازمية تشكل العديد من الخلايا. عناصر مختلفةقذائف.

غالبًا ما تكون العناصر هيكلية، مثل:

الميتوكوندريا.
الليزوزومات.
البلاستيدات.
أقسام.

تم طرح إحدى الفرضيات الأولى المتعلقة بالتركيب الجزيئي للغشاء البلازمي في عام 1940 من قبل معهد علمي بريطاني. بالفعل في عام 1960، اقترح ويليام روبرتس على العالم فرضية "الغشاء الأولي". لقد افترضت أن جميع البلازما الخلوية تتكون من أجزاء معينة، وهي في الواقع تتشكل وفقًا لمبدأ عام لجميع ممالك الكائنات الحية.

في أوائل السبعينيات من القرن العشرين، تم اكتشاف الكثير من البيانات، على أساسها في عام 1972، اقترح علماء من أستراليا نموذجًا جديدًا للفسيفساء السائل لبنية الخلية.

هيكل غشاء البلازما

نموذج 1972 معروف بشكل عام حتى يومنا هذا. وهذا هو، في العلوم الحديثةيعتمد عليها العديد من العلماء العاملين في مجال الصدفة العمل النظري"تركيب الغشاء البيولوجي باستخدام نموذج الفسيفساء السائل."

ترتبط جزيئات البروتين بطبقة ثنائية الدهون وتخترق الغشاء بالكامل - البروتينات المتكاملة (أحد الأسماء الشائعة هو بروتينات الغشاء).

تحتوي القشرة على مكونات كربوهيدراتية مختلفة تبدو وكأنها سلسلة من السكاريد أو السكاريد. سيتم ربط السلسلة بدورها عن طريق الدهون والبروتينات. تسمى السلاسل المرتبطة بجزيئات البروتين بالبروتينات السكرية وبجزيئات الدهون - جليكوسيدات. توجد الكربوهيدرات على السطح الخارجي للغشاء وتعمل كمستقبلات في الخلايا الحيوانية.

البروتين السكري - يمثل مجموعة معقدة من وظائف الغشاء العلوي. ويسمى أيضًا الجليكوكليكس (من الكلمات اليونانية glyk و kalix، والتي تعني "حلو" و"كوب"). يعزز المجمع التصاق الخلايا.

وظائف الغشاء البلازمي

حاجز

يساعد على فصل المكونات الداخلية للكتلة الخلوية عن تلك المواد الخارجية. فهو يحمي الجسم من دخول المواد المختلفة التي قد تكون غريبة عليه، ويساعد في الحفاظ على التوازن داخل الخلايا.

ينقل

تتمتع الخلية بـ "النقل السلبي" الخاص بها وتستخدمه لتقليل استهلاك الطاقة. تعمل وظيفة النقل بالعمليات التالية:

الالتقام.
الرقابة.
استقلاب الصوديوم والبوتاسيوم.

يوجد على الجانب الخارجي للغشاء مستقبل يحدث في مكانه خلط الهرمونات والجزيئات التنظيمية المختلفة.

النقل السلبي- العملية التي تمر فيها المادة عبر الغشاء دون استهلاك الطاقة. بمعنى آخر، يتم توصيل المادة من منطقة الخلية ذات التركيز العالي إلى الجانب الذي يكون فيه التركيز أقل.

هناك نوعان:

انتشار بسيط- متأصل في الجزيئات الصغيرة المحايدة H2O و CO2 و O2 وبعض الجزيئات الكارهة للماء مادة عضويةمن المنخفض الوزن الجزيئيوبالتالي تمر عبر الدهون الفوسفاتية الغشائية دون مشاكل. يمكن لهذه الجزيئات اختراق الغشاء حتى يصبح تدرج التركيز مستقرًا ودون تغيير.
سهولة الانتشار- خاصية الجزيئات المحبة للماء المختلفة. يمكنهم أيضًا المرور عبر الغشاء وفقًا لتدرج التركيز. ومع ذلك، سيتم تنفيذ العملية بمساعدة البروتينات المختلفة التي ستشكل قنوات محددة المركبات الأيونيةفي الغشاء.

النقل النشط- هذه هي حركة المكونات المختلفة عبر جدار الغشاء بدلاً من التدرج. يتطلب هذا النقل إنفاقًا كبيرًا لموارد الطاقة في الخلية. في أغلب الأحيان، يكون النقل النشط هو المصدر الرئيسي لاستهلاك الطاقة.

هناك عدة أصنافالنقل النشط بمشاركة البروتينات الحاملة:

مضخة الصوديوم والبوتاسيوم.استلام المعادن الضرورية والعناصر النزرة من قبل الخلية.
الالتقام- عملية تلتقط فيها الخلية جزيئات صلبة (البلعمة) أو قطيرات مختلفة من أي سائل (احتساء الخلايا).
خروج الخلايا- عملية يتم فيها إطلاق جزيئات معينة من الخلية إلى البيئة الخارجية. هذه العملية هي موازنة للالتقام الخلوي.

يأتي مصطلح "الالتقام الخلوي" من الكلمتين اليونانيتين "enda" (من الداخل) و"ketosis" (كوب، حاوية). تتميز العملية بالتقاط المركبات الخارجية بواسطة الخلية ويتم إجراؤها أثناء إنتاج الحويصلات الغشائية. تمت صياغة هذا المصطلح في عام 1965 من قبل كريستيان بايلز، أستاذ علم الخلايا في بلجيكا، الذي درس امتصاص خلايا الثدييات لمواد مختلفة، بالإضافة إلى البلعمة واحتساء الخلايا.

البلعمة

يحدث عندما تلتقط الخلية بعض الجزيئات الصلبة أو الخلايا الحية. واحتساء الخلايا هو العملية التي يتم من خلالها التقاط قطرات من السائل بواسطة الخلية. البلعمة (من الكلمتين اليونانيتين "المفترس" و"الوعاء") هي العملية التي يتم من خلالها التقاط وامتصاص الكائنات الحية الصغيرة جدًا، بالإضافة إلى الأجزاء الصلبة من مختلف الكائنات الحية أحادية الخلية.

يعود اكتشاف العملية إلى عالم الفسيولوجيا من روسيا - فياتشيسلاف إيفانوفيتش ميتشنيكوف، الذي حدد العملية نفسها، بينما أجرى اختبارات مختلفة مع نجم البحر والدفنيا الصغيرة.

تعتمد تغذية الكائنات غير المتجانسة أحادية الخلية على قدرتها على الهضم وكذلك التقاط الجزيئات المختلفة.

وصف متشنيكوف خوارزمية لامتصاص البكتيريا بواسطة الأميبا و المبدأ العامالبلعمة:

التصاق - التصاق البكتيريا بغشاء الخلية.
امتصاص؛
تشكيل فقاعة مع خلية بكتيرية;
فتح الزجاجة.

وبناء على ذلك فإن عملية البلعمة تتكون من المراحل التالية:

يتم ربط الجسيم الممتص بالغشاء.
إحاطة الجسيم الممتص بغشاء.
تشكيل الحويصلة الغشائية (البلعمية).
انفصال الحويصلة الغشائية (الجسيم البلعمي) إلى داخل الخلية.
مزيج من البلغوم والليزوزوم (الهضم)، وكذلك الحركة الداخلية للجزيئات.

ويمكن ملاحظة الهضم الكامل أو الجزئي.

في حالة الهضم الجزئي، غالبا ما يتم تشكيل الجسم المتبقي، والذي سيبقى داخل الخلية لبعض الوقت. تتم إزالة (إخلاء) تلك البقايا التي لم يتم هضمها من الخلية عن طريق الإخراج الخلوي. خلال عملية التطور، تم فصل وظيفة الاستعداد للبلعمة تدريجيًا وتمريرها من خلايا أحادية الخلية إلى خلايا متخصصة (مثل الخلية الهضمية في التجويفات المعوية والإسفنجيات)، ثم إلى خلايا متخصصة في الثدييات والبشر.

الخلايا الليمفاوية والكريات البيض في الدم معرضة للبلعمة. تتطلب عملية البلعمة نفسها كميات كبيرة من الطاقة ويتم دمجها مباشرة مع نشاط غشاء الخلية الخارجي والليزوزوم، حيث توجد الإنزيمات الهضمية.

كثرة الخلايا

Pinocytosis هو التقاط سطح الخلية لأي سائل موجود فيه مواد مختلفة. يعود اكتشاف ظاهرة كثرة الكريات إلى العالم فيتزجيرالد لويس. وقع هذا الحدث في عام 1932.

يعد كثرة الكريات إحدى الآليات الرئيسية التي تدخل من خلالها المركبات عالية الجزيئات، على سبيل المثال، البروتينات السكرية المختلفة أو البروتينات القابلة للذوبان، إلى الخلية. النشاط بينوسيتوتيك، بدوره، مستحيل دون الحالة الفسيولوجية للخلية ويعتمد على تكوينها وتكوين البيئة. يمكننا أن نلاحظ كثرة الخلايا الأكثر نشاطا في الأميبا.

في البشر، لوحظ كثرة الخلايا في الخلايا المعوية والأوعية الدموية والأنابيب الكلوية، وكذلك في البويضات المتنامية. من أجل تصوير عملية احتساء الخلايا، والتي سيتم تنفيذها باستخدام كريات الدم البيضاء البشرية، يمكن عمل نتوء لغشاء البلازما. في هذه الحالة، سيتم فك الأجزاء وفصلها. تتطلب عملية احتساء الخلايا طاقة.

مراحل عملية الإحتساء:

تظهر زوائد رقيقة على البلازما الخلوية الخارجية، التي تحيط بقطرات السائل.
يصبح هذا القسم من الغلاف الخارجي أرق.
تشكيل الحويصلة الغشائية.
الجدار ينكسر (يفشل).
تتحرك الحويصلة في السيتوبلازم ويمكن أن تندمج مع الحويصلات والعضيات المختلفة.

خروج الخلايا

يأتي المصطلح من الكلمات اليونانية "exo" - خارجي، خارجي و "cytosis" - وعاء، كوب. تتكون العملية من إطلاق جزيئات معينة بواسطة جزء الخلية أثناء البيئة الخارجية. عملية خروج الخلايا هي عكس عملية الإحتساء.

أثناء عملية كثرة الخلايا، تخرج فقاعات من السائل داخل الخلايا من الخلية وتنتقل إلى الغشاء الخارجي للخلية. يمكن إطلاق المحتويات الموجودة داخل الحويصلات، ويندمج غشاء الخلية مع غشاء الحويصلات. وبالتالي، فإن معظم المركبات الجزيئية سوف تحدث بهذه الطريقة.

يؤدي Exocytosis عددًا من المهام:

توصيل الجزيئات إلى غشاء الخلية الخارجي.
نقل المواد اللازمة للنمو وزيادة مساحة الغشاء في جميع أنحاء الخلية، على سبيل المثال، بعض البروتينات أو الدهون الفوسفاتية؛
تحرير أو توصيل أجزاء مختلفة؛
إزالة المنتجات الضارة والسامة التي تظهر أثناء عملية التمثيل الغذائي، على سبيل المثال، حمض الهيدروكلوريكتفرزها خلايا الغشاء المخاطي في المعدة.
نقل البيبسينوجين، وكذلك جزيئات الإشارة أو الهرمونات أو الناقلات العصبية.

وظائف محددة للأغشية البيولوجية:

توليد دفعة تحدث على مستوى العصب، داخل غشاء العصبون؛
تخليق الببتيدات، وكذلك الدهون والكربوهيدرات من الشبكة الخشنة والملساء للشبكة الإندوبلازمية؛
التغير في الطاقة الضوئية وتحولها إلى طاقة كيميائية.