Skip to main content
Global

3.4: קרום התא

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    208566

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    קרום הפלזמה של התא מגדיר את גבול התא וקובע את אופי המגע שלו עם הסביבה. תאים אינם כוללים חומרים מסוימים, לוקחים אחרים ומפרישים אחרים, והכל בכמויות מבוקרות. ממברנות הפלזמה סוגרות את גבולות התאים, אך במקום להיות שקית סטטית, הן דינמיות ונמצאות כל הזמן בשטף. קרום הפלזמה חייב להיות גמיש מספיק כדי לאפשר לתאים מסוימים, כגון תאי דם אדומים ותאי דם לבנים, לשנות צורה כשהם עוברים דרך נימים צרים. אלה הפונקציות הברורות יותר של קרום פלזמה. בנוסף, פני השטח של קרום הפלזמה נושאים סמנים המאפשרים לתאים לזהות זה את זה, שהוא חיוני ככל שנוצרים רקמות ואיברים במהלך ההתפתחות המוקדמת, ואשר מאוחר יותר ממלאים תפקיד בהבחנה "עצמי" לעומת "לא-עצמי" של התגובה החיסונית.

    קרום הפלזמה נושא גם קולטנים, שהם אתרי התקשרות לחומרים ספציפיים המקיימים אינטראקציה עם התא. כל קולטן בנוי להיקשר לחומר ספציפי. לדוגמה, קולטני פני השטח של הממברנה יוצרים שינויים בפנים, כגון שינויים באנזימים של מסלולים מטבוליים. מסלולים מטבוליים אלה עשויים להיות חיוניים לאספקת אנרגיה לתא, לייצור חומרים ספציפיים לתא או לפירוק פסולת תאית או רעלים לסילוק. קולטנים על פני השטח החיצוניים של קרום הפלזמה מקיימים אינטראקציה עם הורמונים או נוירוטרנסמיטורים, ומאפשרים להעביר את המסרים שלהם לתא. אתרי זיהוי מסוימים משמשים וירוסים כנקודות התקשרות. למרות שהם מאוד ספציפיים, פתוגנים כמו וירוסים עשויים להתפתח כדי לנצל קולטנים כדי להיכנס לתא על ידי חיקוי החומר הספציפי שהקולטן נועד לקשור. ספציפיות זו מסייעת להסביר מדוע נגיף הכשל החיסוני האנושי (HIV) או כל אחד מחמשת סוגי נגיפי הפטיטיס פולשים לתאים ספציפיים בלבד.

    דגם פסיפס נוזלי

    בשנת 1972 הציעו ס 'ג'יי זינגר וגארת ל' ניקולסון מודל חדש של קרום הפלזמה, שבהשוואה להבנה מוקדמת יותר הסביר טוב יותר הן את התצפיות המיקרוסקופיות והן את תפקוד קרום הפלזמה. זה נקרא מודל הפסיפס הנוזלי. המודל התפתח מעט עם הזמן, אך עדיין מסביר בצורה הטובה ביותר את המבנה והתפקודים של קרום הפלזמה כפי שאנו מבינים אותם כעת. מודל הפסיפס הנוזלי מתאר את מבנה קרום הפלזמה כפסיפס של רכיבים - כולל פוספוליפידים, כולסטרול, חלבונים ופחמימות - בהם הרכיבים מסוגלים לזרום ולשנות מיקום, תוך שמירה על שלמות הממברנה הבסיסית. גם מולקולות פוספוליפידים וגם חלבונים משובצים מסוגלים להתפזר במהירות ולרוחב בממברנה. נזילות קרום הפלזמה הכרחית לפעילותם של אנזימים מסוימים ומולקולות הובלה בתוך הממברנה. ממברנות הפלזמה נעות בין עובי 5-10 ננומטר. לשם השוואה, תאי דם אדומים אנושיים, הנראים באמצעות מיקרוסקופ אור, הם בעובי של כ -8 מיקרומטר, או עבים פי 1,000 מממברנת פלזמה. (איור\(\PageIndex{1}\))

    איור של מרכיבי קרום הפלזמה, כולל חלבונים אינטגרליים והיקפיים, חוטים ציטושלד, כולסטרול, פחמימות ותעלות
    איור\(\PageIndex{1}\): מודל הפסיפס הנוזלי של מבנה קרום הפלזמה מתאר את קרום הפלזמה כשילוב נוזלי של פוספוליפידים, כולסטרול, חלבונים ופחמימות.

    קרום הפלזמה מורכב בעיקר משכבה דו-שכבתית של פוספוליפידים עם חלבונים משובצים, פחמימות, גליקוליפידים וגליקופרוטאינים, ובתאי בעלי חיים, כולסטרול. כמות הכולסטרול בממברנות הפלזמה של בעלי חיים מווסתת את נזילות הממברנה ומשתנה בהתאם לטמפרטורת סביבת התא. במילים אחרות, הכולסטרול פועל כנוזל לרדיאטור בקרום התא והוא שופע יותר בבעלי חיים החיים באקלים קר.

    המרקם העיקרי של הממברנה מורכב משתי שכבות של מולקולות פוספוליפידים, והקצוות הקוטביים של המולקולות הללו (שנראות כמו אוסף כדורים בביצוע האמן של המודל) (איור\(\PageIndex{1}\)) נמצאים במגע עם נוזל מימי הן בפנים והן מחוץ לתא. לפיכך, שני המשטחים של קרום הפלזמה הם הידרופיליים. לעומת זאת, פנים הממברנה, בין שני המשטחים שלה, הוא אזור הידרופובי או לא קוטבי בגלל זנבות חומצת השומן. לאזור זה אין משיכה למים או למולקולות קוטביות אחרות.

    חלבונים מהווים את המרכיב הכימי העיקרי השני של ממברנות הפלזמה. חלבונים אינטגרליים מוטבעים בקרום הפלזמה ועשויים להשתרע על כל הממברנה או חלקה. חלבונים אינטגרליים עשויים לשמש תעלות או משאבות להעברת חומרים לתוך התא או החוצה ממנו. חלבונים היקפיים נמצאים על המשטחים החיצוניים או הפנימיים של הממברנות, המחוברים לחלבונים אינטגרליים או למולקולות פוספוליפידים. חלבונים אינטגרליים והיקפיים כאחד עשויים לשמש כאנזימים, כחיבורים מבניים לסיבי השלד, או כחלק מאתרי הזיהוי של התא.

    פחמימות הן המרכיב העיקרי השלישי בממברנות הפלזמה. הם נמצאים תמיד על פני השטח החיצוניים של התאים וקשורים לחלבונים (יוצרים גליקופרוטאינים) או לשומנים (יוצרים גליקוליפידים). שרשראות פחמימות אלו עשויות להיות מורכבות מ-2-60 יחידות חד -סוכר ועשויות להיות ישרות או מסועפות. יחד עם חלבונים היקפיים, פחמימות יוצרות אתרים מיוחדים על פני התא המאפשרים לתאים לזהות זה את זה.

    אבולוציה בפעולה: כיצד וירוסים מדביקים איברים ספציפיים

    מולקולות גליקופרוטאין ספציפיות שנחשפות על פני ממברנות התא של תאי המארח מנוצלות על ידי וירוסים רבים כדי להדביק איברים ספציפיים. לדוגמה, HIV הוא מסוגל לחדור את קרום הפלזמה של סוגים מסוימים של תאי דם לבנים הנקראים תאי T-helper ומונוציטים, כמו גם כמה תאים של מערכת העצבים המרכזית. נגיף הפטיטיס תוקף רק תאי כבד.

    וירוסים אלה מסוגלים לפלוש לתאים אלה, מכיוון שלתאים יש אתרי קישור על פני השטח שלהם שהנגיפים ניצלו עם גליקופרוטאינים ספציפיים באותה מידה במעילים שלהם (איור\(\PageIndex{2}\)). התא מתעתע על ידי חיקוי של מולקולות מעיל הנגיף, והנגיף מסוגל להיכנס לתא. אתרי זיהוי אחרים על פני הנגיף מתקשרים עם מערכת החיסון האנושית, מה שמניע את הגוף לייצר נוגדנים. נוגדנים נוצרים בתגובה לאנטיגנים (או חלבונים הקשורים לפתוגנים פולשניים). אותם אתרים משמשים מקומות לחיבור נוגדנים, או הורסים או מעכבים את פעילות הנגיף. למרבה הצער, אתרים אלה ב- HIV מקודדים על ידי גנים המשתנים במהירות, מה שמקשה מאוד על ייצור חיסון יעיל נגד הנגיף. אוכלוסיית הנגיפים בתוך אדם נגוע מתפתחת במהירות באמצעות מוטציה לאוכלוסיות שונות, או גרסאות, המובחנות בהבדלים באתרי זיהוי אלה. שינוי מהיר זה של סמני פני השטח הנגיפיים מקטין את יעילות המערכת החיסונית של האדם בתקיפת הנגיף, מכיוון שהנוגדנים לא יזהו את הווריאציות החדשות של דפוסי פני השטח.

    איור זה מציג את קרום הפלזמה של תא T. קולטני CD4 משתרעים מהממברנה לחלל החוץ תאי. נגיף ה- HIV מזהה חלק מקולטן ה- CD4 ומתחבר אליו.
    איור\(\PageIndex{2}\): HIV עוגן ונקשר לקולטן CD4, גליקופרוטאין על פני השטח של תאי T, לפני שהוא נכנס לתא או מדביק אותו. (אשראי: שינוי העבודה על ידי המכונים הלאומיים לבריאות/המכון הלאומי לאלרגיה ומחלות זיהומיות).

    סיכום

    ההבנה המודרנית של קרום הפלזמה מכונה מודל פסיפס הנוזל. קרום הפלזמה מורכב מדו-שכבה של פוספוליפידים, כאשר זנבותיהם ההידרופוביים של חומצות השומן במגע זה עם זה. הנוף של הממברנה משובץ בחלבונים שחלקם משתרעים על הממברנה. חלק מהחלבונים הללו משמשים להובלת חומרים לתא או מחוצה לו. פחמימות מחוברות לחלק מהחלבונים והשומנים על פני השטח הפונה כלפי חוץ של הממברנה. אלה יוצרים קומפלקסים שמתפקדים לזיהוי התא לתאים אחרים. האופי הנוזלי של הממברנה חייב את עצמו לתצורת זנבות חומצות השומן, נוכחות הכולסטרול המוטמע בקרום (בתאי בעלי חיים), ואופי הפסיפס של החלבונים ומתחמי החלבון-פחמימות, שאינם קבועים היטב במקום. ממברנות הפלזמה סוגרות את גבולות התאים, אך במקום להיות שקית סטטית, הן דינמיות ונמצאות כל הזמן בשטף.

    רשימת מילים

    מודל פסיפס נוזלי
    מודל של מבנה קרום הפלזמה כפסיפס של רכיבים, כולל פוספוליפידים, כולסטרול, חלבונים וגליקוליפידים, וכתוצאה מכך אופי נוזלי ולא סטטי

    תורמים וייחוסים