4: ממברנות - מבנה, תכונות ותפקוד

Last updated
Save as PDF

Page ID: 208502

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

ממברנות ביולוגיות הן הבסיס לתכונות חשובות רבות של התא, לא פחות מהן היא הגדרה פיזית של גבול התא, ובאוקריוטים, את הגבולות של כל אברון תוך תאי. עם זאת, הם אינם גבולות אטומים לחלוטין, ובאמצעות חלבונים מוטבעים, הממברנה משמשת כשומר הסף למעבר מולקולות ספציפיות לתוך (למשל חומרים מזינים) ומחוץ לתא (למשל פסולת). חלבונים משובצים אחרים יכולים לזהות את התא לתאים אחרים, ולהשתתף באינטראקציות רבות עם הסביבה או תאים אחרים. לבסוף, הממברנה, או ליתר דיוק, השיפועים הכימיים על פני הממברנה, היא מקור אנרגיה חשוב לתא.

4.1: מבנה הממברנה והרכבו
מכיוון שרוב התאים חיים בסביבה מימית ותכולת התא גם מימית ברובה, סביר להניח שממברנה המפרידה בין צד אחד לשני חייבת להיות הידרופובית כדי ליצור מחסום יעיל מפני דליפה מקרית של חומרים או מים. ממברנות הסלולר הוגדרו בחלקן כמורכבות בעיקר מפוספוליפידים: מולקולות המורכבות מקבוצת ראש קוטבית זרחנית המחוברת לעמוד שדרה של גליצרול שיש לו שני זנבות פחמימנים ארוכים.
4.2: חדירות ממברנה
דו שכבה פוספוליפידית טהורה, לא משנה מה הרכב השומנים, היא קרום חדיר למחצה שבדרך כלל דוחה מולקולות גדולות ויונים. מולקולות קוטביות קטנות יכולות לפעמים לעבור בקלות (למשל אתנול), אך לעתים קרובות יותר עוברות בקצב נמוך אם בכלל (למשל מים). עם זאת, מולקולות קטנות לא קוטביות מסוגלות לעבור דרך הממברנה בקלות יחסית. הסיבות צריכות להיות מובנות מאליהן: מולקולות גדולות יותר פשוט אינן יכולות להתאים בין מולקולות השומנים כדי לפלס את דרכן.
4.3: חלבוני הובלת ממברנה
חלבוני ממברנה מגיעים בשני סוגים בסיסיים: חלבוני ממברנה אינטגרליים (הנקראים לפעמים פנימיים), המוחדרים ישירות בתוך דו שכבת הפוספוליפידים, וחלבוני קרום היקפיים (הנקראים לפעמים חיצוניים), הממוקמים קרוב מאוד או אפילו במגע עם פנים אחת של הממברנה, אך אינם משתרעים לתוך הליבה ההידרופובית של הדו-שכבה. חלבוני ממברנה אינטגרליים עשויים להתרחב לחלוטין דרך הממברנה וליצור קשר הן עם הסביבה החוץ-תאית והן עם הציטופלזמה.
4.4: פוטנציאל הפעולה בנוירונים
הובלת המומסים פנימה והחוצה מהתאים היא קריטית לחיים. עם זאת, בנוירונים, לתנועת היונים יש תפקיד מכריע נוסף בבעלי חיים מטאזואים: ייצור פוטנציאל פעולה המשמש להעברה עצבית. התמחות זו מאפשרת העברה מהירה ביותר של מידע למרחקים ארוכים. דוגמה שהמנטור שלי היה משתמש בה בעת לימוד מדעי המוח הבסיסיים לתלמידי בית הספר הייתה נוירון דו קוטבי המשתרע מהבוהן למוח.

תמונה ממוזערת: קרום התא, הנקרא גם קרום הפלזמה או פלסמלמה, הוא דו שכבת שומנים חדירה למחצה המשותפת לכל התאים החיים. הוא מכיל מגוון של מולקולות ביולוגיות, בעיקר חלבונים ושומנים, המעורבים במגוון עצום של תהליכים תאיים. הוא משמש גם כנקודת ההתקשרות הן לשלד הציטוס התוך תאי והן, אם קיים, לדופן התא. (נחלת הכלל; LadyofHats באמצעות ויקיפדיה).