Skip to main content
Global

5.1: المكونات والهيكل

  • Page ID
    196238
  • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    المهارات اللازمة للتطوير

    • افهم نموذج الفسيفساء السائلة لأغشية الخلايا
    • وصف وظائف الفوسفوليبيدات والبروتينات والكربوهيدرات في الأغشية
    • ناقش سيولة الغشاء

    يحدد الغشاء البلازمي للخلية الخلية، ويحدد حدودها، ويحدد طبيعة تفاعلها مع بيئتها (انظر الجدول\(\PageIndex{1}\) للحصول على ملخص). تستبعد الخلايا بعض المواد، وتستوعب مواد أخرى، وتفرز مواد أخرى، كل ذلك بكميات خاضعة للرقابة. يجب أن يكون غشاء البلازما مرنًا جدًا للسماح لخلايا معينة، مثل خلايا الدم الحمراء وخلايا الدم البيضاء، بتغيير شكلها أثناء مرورها عبر الشعيرات الدموية الضيقة. هذه هي الوظائف الأكثر وضوحًا لغشاء البلازما. بالإضافة إلى ذلك، يحمل سطح غشاء البلازما علامات تسمح للخلايا بالتعرف على بعضها البعض، وهو أمر حيوي لتكوين الأنسجة والأعضاء أثناء التطور المبكر، والذي يلعب لاحقًا دورًا في التمييز «الذاتي» مقابل «غير الذاتي» للاستجابة المناعية.

    من بين الوظائف الأكثر تعقيدًا لغشاء البلازما القدرة على إرسال الإشارات عن طريق البروتينات المعقدة والمتكاملة المعروفة باسم المستقبلات. تعمل هذه البروتينات كمستقبلات للمدخلات خارج الخلية وكمنشطات للعمليات داخل الخلايا. توفر هذه المستقبلات الغشائية مواقع التعلق خارج الخلية للمؤثرات مثل الهرمونات وعوامل النمو، وتقوم بتنشيط سلاسل الاستجابة داخل الخلايا عندما تكون مؤثراتها مرتبطة. في بعض الأحيان، يتم اختطاف المستقبلات بواسطة الفيروسات (فيروس نقص المناعة البشرية، وفيروس نقص المناعة البشرية، هو أحد الأمثلة) التي تستخدمها للدخول إلى الخلايا، وفي بعض الأحيان، تصبح الجينات المشفرة للمستقبلات متحولة، مما يتسبب في تعطل عملية نقل الإشارة مع عواقب كارثية.

    نموذج الفسيفساء السائل

    تم تحديد وجود غشاء البلازما في تسعينيات القرن التاسع عشر، وتم تحديد مكوناته الكيميائية في عام 1915. كانت المكونات الرئيسية التي تم تحديدها في ذلك الوقت هي الدهون والبروتينات. تم اقتراح أول نموذج مقبول على نطاق واسع لهيكل غشاء البلازما في عام 1935 من قبل هيو دافسون وجيمس دانييلي؛ واستند إلى مظهر «مسار السكة الحديدية» لغشاء البلازما في الميكروغرافيا الإلكترونية المبكرة. لقد افترضوا أن بنية غشاء البلازما تشبه الساندويتش، حيث يماثل البروتين الخبز، والدهون مماثلة للحشوة. في الخمسينيات من القرن الماضي، سمحت التطورات في الفحص المجهري، ولا سيما الفحص المجهري الإلكتروني للإرسال (TEM)، للباحثين برؤية أن جوهر غشاء البلازما يتكون من طبقة مزدوجة بدلاً من طبقة واحدة. تم اقتراح نموذج جديد يشرح بشكل أفضل كل من الملاحظات المجهرية ووظيفة غشاء البلازما هذا من قبل S.J. Singer و Garth L. Nicolson في عام 1972.

    يُطلق على التفسير الذي اقترحه سنجر ونيكولسون اسم نموذج الفسيفساء السائل. لقد تطور النموذج إلى حد ما بمرور الوقت، لكنه لا يزال يفسر بشكل أفضل بنية ووظائف غشاء البلازما كما نفهمها الآن. يصف نموذج الفسيفساء السائلة بنية غشاء البلازما كفسيفساء من المكونات - بما في ذلك الفوسفوليبيدات والكوليسترول والبروتينات والكربوهيدرات - التي تمنح الغشاء طابعًا مائعًا. تتراوح سماكة أغشية البلازما من 5 إلى 10 نانومتر. للمقارنة، يبلغ عرض خلايا الدم الحمراء البشرية، التي يمكن رؤيتها عن طريق الفحص المجهري الضوئي، حوالي 8 ميكرومتر، أو حوالي 1000 مرة أوسع من غشاء البلازما. يبدو الغشاء قليلاً مثل الساندويتش (الشكل\(\PageIndex{1}\)).

    يُظهر هذا الرسم التوضيحي طبقة ثنائية الفسفوليبيد تحتوي على البروتينات والكوليسترول. تغطي بروتينات الغشاء المتكاملة الغشاء بأكمله. قنوات البروتين هي بروتينات غشائية متكاملة ذات مسام مركزي يمكن للجزيئات أن تمر من خلاله. ترتبط البروتينات الطرفية بمجموعات الرأس الفوسفورية على جانب واحد من الغشاء فقط. يظهر البروتين السكري مع جزء البروتين من الجزيء المضمن في الغشاء وجزء الكربوهيدرات الذي يخرج من الغشاء. يظهر الجليكوليبيد أيضًا مع الجزء الدهني المضمن في الغشاء وجزء الكربوهيدرات الذي يخرج من الغشاء.
    الشكل\(\PageIndex{1}\): يصف نموذج الفسيفساء السائل لغشاء البلازما غشاء البلازما كمزيج سائل من الفوسفوليبيدات والكوليسترول والبروتينات. تمتد الكربوهيدرات المرتبطة بالدهون (الجليكوليبيدات) والبروتينات (البروتينات السكرية) من السطح الخارجي للغشاء.

    المكونات الرئيسية لغشاء البلازما هي الدهون (الفوسفوليبيدات والكوليسترول) والبروتينات والكربوهيدرات المرتبطة ببعض الدهون وبعض البروتينات. الفوسفوليبيد هو جزيء يتكون من الجلسرين واثنين من الأحماض الدهنية ومجموعة الرأس المرتبطة بالفوسفات. يوجد الكوليسترول، وهو دهون أخرى تتكون من أربع حلقات كربونية منصهرة، بجانب الفوسفوليبيدات في قلب الغشاء. تختلف نسب البروتينات والدهون والكربوهيدرات في غشاء البلازما باختلاف نوع الخلية، ولكن بالنسبة للخلية البشرية النموذجية، يمثل البروتين حوالي 50 بالمائة من التركيبة حسب الكتلة، وتمثل الدهون (من جميع الأنواع) حوالي 40 بالمائة من التركيبة بالكتلة، مع الـ 10 بالمائة المتبقية من التركيب بالكتلة عبارة عن كربوهيدرات. ومع ذلك، يختلف تركيز البروتينات والدهون باختلاف أغشية الخلايا. على سبيل المثال، يحتوي الميالين، وهو ثمرة لغشاء الخلايا المتخصصة التي تعزل محاور الأعصاب الطرفية، على 18 بالمائة فقط من البروتين و 76 بالمائة من الدهون. يحتوي الغشاء الداخلي للميتوكوندريا على 76 بالمائة من البروتين و 24 بالمائة فقط من الدهون. يتكون الغشاء البلازمي لخلايا الدم الحمراء البشرية من 30 بالمائة من الدهون. توجد الكربوهيدرات فقط على السطح الخارجي لغشاء البلازما وترتبط بالبروتينات، وتشكل البروتينات السكرية، أو ترتبط بالدهون، وتشكل الجليكوليبيدات.

    الفسفوليبيدات

    يتكون النسيج الرئيسي للغشاء من جزيئات أمفيلية وفسفورية. تتلامس المناطق المحبة للماء أو «المحبة للماء» في هذه الجزيئات (والتي تبدو كمجموعة من الكرات في عرض الفنان للنموذج\(\PageIndex{1}\)) (الشكل) مع السائل المائي داخل الخلية وخارجها. تميل الجزيئات الكارهة للماء أو التي تكره الماء إلى أن تكون غير قطبية. تتفاعل مع الجزيئات الأخرى غير القطبية في التفاعلات الكيميائية، ولكنها بشكل عام لا تتفاعل مع الجزيئات القطبية. تميل الجزيئات الكارهة للماء إلى تكوين كرة أو عنقود عند وضعها في الماء. تميل المناطق المحبة للماء في الفسفوليبيدات إلى تكوين روابط هيدروجينية مع الماء والجزيئات القطبية الأخرى على كل من السطح الخارجي والداخلي للخلية. وبالتالي، فإن الأسطح الغشائية التي تواجه الجزء الداخلي والخارجي للخلية تكون محبة للماء. في المقابل، فإن الجزء الداخلي من غشاء الخلية مقاوم للماء ولن يتفاعل مع الماء. لذلك، تشكل الفسفوليبيدات غشاءًا ممتازًا من طبقتين يفصل السائل داخل الخلية عن السائل خارج الخلية.

    يتكون جزيء الفوسفوليبيد (الشكل\(\PageIndex{2}\)) من عمود فقري من الجلسرين ثلاثي الكربون مع جزيئين من الأحماض الدهنية مرتبطين بالكربونات 1 و 2، ومجموعة تحتوي على الفوسفات مرتبطة بالكربون الثالث. يمنح هذا الترتيب الجزيء الكلي مساحة توصف برأسه (المجموعة المحتوية على الفوسفات)، والتي لها طابع قطبي أو شحنة سالبة، ومنطقة تسمى الذيل (الأحماض الدهنية)، والتي ليس لها شحنة. يمكن للرأس تكوين روابط هيدروجينية، لكن الذيل لا يستطيع ذلك. يشار إلى الجزيء الذي يحتوي على هذا الترتيب لمنطقة موجبة أو سالبة الشحنة ومنطقة غير مشحونة أو غير قطبية باسم أمفيفيلي أو «محب مزدوج».

    يُظهر رسم توضيحي لفوسفوليبيد مجموعة رأس محبة للماء تتكون من الفوسفات المتصل بجزيء جليسرول ثلاثي الكربون، وذيلان كاربان للماء يتكونان من سلاسل هيدروكربونية طويلة.
    الشكل\(\PageIndex{2}\): يتكون جزيء الفوسفوليبيد هذا من رأس محب للماء وذيلين كارهين للماء. تتكون مجموعة الرأس المحبة للماء من مجموعة تحتوي على الفوسفات مرتبطة بجزيء الجلسرين. أما الذيول الكارهة للماء، التي تحتوي كل منها على حمض دهني مشبع أو غير مشبع، فهي سلاسل هيدروكربونية طويلة.

    هذه الخاصية ضرورية لبنية غشاء البلازما لأنه في الماء، تميل الدهون الفوسفاتية إلى الترتيب حيث تواجه ذيولها الكارهة للماء بعضها البعض ورؤوسها المحبة للماء متجهة للخارج. وبهذه الطريقة، فإنها تشكل طبقة ثنائية دهنية - حاجز يتكون من طبقة مزدوجة من الفسفوليبيدات التي تفصل الماء والمواد الأخرى على جانب واحد من الحاجز عن الماء والمواد الأخرى على الجانب الآخر. في الواقع، تميل الدهون الفوسفاتية التي يتم تسخينها في محلول مائي إلى تكوين كرات أو قطرات صغيرة تلقائيًا (تسمى الميسيلات أو الليبوزومات)، حيث تشكل رؤوسها المحبة للماء الجزء الخارجي وذيولها الكارهة للماء من الداخل (الشكل\(\PageIndex{3}\)).

    تُظهر الصورة الموجودة على اليسار طبقة شحمية كروية ثنائية. تُظهر الصورة الموجودة على اليمين كرة أصغر تحتوي على طبقة دهنية واحدة فقط. تُظهر الصورة الموجودة في الأسفل ورقة دهنية ثنائية الطبقة.
    الشكل\(\PageIndex{3}\): في المحلول المائي، تميل الفوسفوليبيدات إلى ترتيب نفسها بحيث تكون رؤوسها القطبية متجهة للخارج وذيولها الكارهة للماء متجهة إلى الداخل. (الائتمان: تعديل العمل من قبل ماريانا رويز فيلاريال)

    البروتينات

    تشكل البروتينات المكون الرئيسي الثاني لأغشية البلازما. البروتينات المتكاملة (بعض الأنواع المتخصصة تسمى الإنترينات)، كما يوحي اسمها، مدمجة تمامًا في بنية الغشاء، وتتفاعل مناطقها الممتدة للغشاء الكارهة للماء مع المنطقة الكارهة للماء في الطبقة الثنائية الفوسفورية (الشكل\(\PageIndex{1}\)). عادةً ما تحتوي بروتينات الأغشية المتكاملة أحادية التمرير على جزء عبر غشاء مقاوم للماء يتكون من 20-25 حمضًا أمينيًا. يمتد بعضها على جزء فقط من الغشاء - يرتبط بطبقة واحدة - بينما يمتد البعض الآخر من جانب واحد من الغشاء إلى الآخر، ويتعرض على كلا الجانبين. تتكون بعض البروتينات المعقدة من ما يصل إلى 12 شريحة من بروتين واحد، والتي يتم طيها على نطاق واسع ودمجها في الغشاء (الشكل\(\PageIndex{4}\)). يحتوي هذا النوع من البروتين على منطقة أو مناطق محبة للماء، ومنطقة واحدة أو أكثر من المناطق المقاومة للماء بشكل معتدل. يميل هذا الترتيب لمناطق البروتين إلى توجيه البروتين جنبًا إلى جنب مع الدهون الفوسفورية، مع وجود المنطقة الكارهة للماء من البروتين المجاورة لذيول الفوسفوليبيدات والمنطقة المحبة للماء أو مناطق البروتين البارزة من الغشاء والتي تتلامس مع السيتوسول أو سائل خارج الخلية.

    يُظهر الجزء الأيسر من هذا الرسم التوضيحي بروتينًا غشائيًا متكاملًا مع حلزون ألفا واحد يمتد عبر الغشاء. يُظهر الجزء الأوسط بروتينًا يحتوي على العديد من حلزون ألفا التي تمتد عبر الغشاء. يُظهر الجزء الأيمن بروتينًا يحتوي على ورقتي بيتا تمتدان على الغشاء.
    الشكل\(\PageIndex{4}\): قد تحتوي بروتينات الأغشية المتكاملة على واحد أو أكثر من حلزون ألفا الذي يمتد عبر الغشاء (المثالان 1 و 2)، أو قد تحتوي على صفائح بيتا تغطي الغشاء (مثال 3). (المصدر: «Foobar» /ويكيميديا كومنز)

    توجد البروتينات الطرفية على الأسطح الخارجية والداخلية للأغشية، وترتبط إما بالبروتينات المتكاملة أو بالفوسفوليبيدات. قد تعمل البروتينات الطرفية، جنبًا إلى جنب مع البروتينات المتكاملة، كإنزيمات، أو كملحقات هيكلية لألياف الهيكل الخلوي، أو كجزء من مواقع التعرف على الخلية. يشار إلى هذه البروتينات أحيانًا باسم البروتينات «الخاصة بالخلايا». يتعرف الجسم على البروتينات الخاصة به ويهاجم البروتينات الأجنبية المرتبطة بمسببات الأمراض الغازية.

    الكربوهيدرات

    الكربوهيدرات هي المكون الرئيسي الثالث لأغشية البلازما. توجد دائمًا على السطح الخارجي للخلايا وترتبط إما بالبروتينات (التي تشكل البروتينات السكرية) أو الدهون (التي تشكل الجليكوليبيدات) (الشكل\(\PageIndex{1}\)). قد تتكون سلاسل الكربوهيدرات هذه من 2-60 وحدة أحادية السكاريد ويمكن أن تكون إما مستقيمة أو متفرعة. إلى جانب البروتينات الطرفية، تشكل الكربوهيدرات مواقع متخصصة على سطح الخلية تسمح للخلايا بالتعرف على بعضها البعض. تحتوي هذه المواقع على أنماط فريدة تسمح بالتعرف على الخلية، إلى حد كبير بالطريقة التي تسمح بها ملامح الوجه الفريدة لكل شخص بالتعرف عليه. وظيفة التعرف هذه مهمة جدًا للخلايا، لأنها تسمح لجهاز المناعة بالتمييز بين خلايا الجسم (تسمى «الذات») والخلايا أو الأنسجة الأجنبية (تسمى «غير الذاتية»). توجد أنواع مماثلة من البروتينات السكرية والجليكوليبيدات على أسطح الفيروسات وقد تتغير بشكل متكرر، مما يمنع الخلايا المناعية من التعرف عليها ومهاجمتها.

    يشار إلى هذه الكربوهيدرات الموجودة على السطح الخارجي للخلية - مكونات الكربوهيدرات لكل من البروتينات السكرية والجليكوليبيدات - بشكل جماعي باسم الجليكوكاليك (بمعنى «طلاء السكر»). يعتبر الجليكوكاليك محبًا جدًا للماء ويجذب كميات كبيرة من الماء إلى سطح الخلية. يساعد ذلك في تفاعل الخلية مع بيئتها المائية وفي قدرة الخلية على الحصول على المواد الذائبة في الماء. كما تمت مناقشته أعلاه، فإن الجليكوكاليس مهم أيضًا لتحديد الخلايا، وتقرير المصير الذاتي/عدم الذات، والتطور الجنيني، ويستخدم في ملحقات الخلايا الخلوية لتشكيل الأنسجة.

    اتصال التطور: كيف تصيب الفيروسات أعضاء معينة

    تعطي أنماط البروتين السكري والجليكوليبيد على أسطح الخلايا العديد من الفيروسات فرصة للعدوى. تصيب فيروسات فيروس نقص المناعة البشرية والتهاب الكبد أعضاء أو خلايا معينة فقط في جسم الإنسان. فيروس نقص المناعة البشرية قادر على اختراق أغشية البلازما لنوع فرعي من الخلايا الليمفاوية تسمى الخلايا التائية المساعدة، وكذلك بعض الخلايا الأحادية وخلايا الجهاز العصبي المركزي. يهاجم فيروس التهاب الكبد خلايا الكبد.

    هذه الفيروسات قادرة على غزو هذه الخلايا، لأن الخلايا لها مواقع ربط على أسطحها خاصة بفيروسات معينة ومتوافقة معها (الشكل\(\PageIndex{5}\)). تتفاعل مواقع التعرف الأخرى على سطح الفيروس مع جهاز المناعة البشري، مما يدفع الجسم إلى إنتاج أجسام مضادة. يتم تصنيع الأجسام المضادة استجابة للمستضدات أو البروتينات المرتبطة بمسببات الأمراض الغازية، أو استجابة للخلايا الغريبة، مثل ما قد يحدث مع زراعة الأعضاء. تعمل هذه المواقع نفسها كأماكن للأجسام المضادة للالتصاق وإما تدمير أو تثبيط نشاط الفيروس. لسوء الحظ، تتغير مواقع التعرف على فيروس نقص المناعة البشرية هذه بمعدل سريع بسبب الطفرات، مما يجعل إنتاج لقاح فعال ضد الفيروس أمرًا صعبًا للغاية، مع تطور الفيروس وتكيفه. سيطور الشخص المصاب بفيروس نقص المناعة البشرية بسرعة مجموعات أو متغيرات مختلفة من الفيروس تتميز بالاختلافات في مواقع التعرف هذه. يقلل هذا التغيير السريع في علامات السطح من فعالية الجهاز المناعي للشخص في مهاجمة الفيروس، لأن الأجسام المضادة لن تتعرف على الاختلافات الجديدة في أنماط السطح. في حالة فيروس نقص المناعة البشرية، تتفاقم المشكلة بسبب حقيقة أن الفيروس يصيب ويدمر على وجه التحديد الخلايا المشاركة في الاستجابة المناعية، مما يزيد من عجز المضيف.

    يُظهر هذا الرسم التوضيحي الغشاء البلازمي للخلية التائية. تمتد مستقبلات CD4 من الغشاء إلى الفضاء خارج الخلية. يتعرف فيروس نقص المناعة البشرية على جزء من مستقبل CD4 ويرتبط به.
    الشكل\(\PageIndex{5}\): يرتبط فيروس نقص المناعة البشرية بمستقبلات CD4، وهو بروتين سكري على أسطح الخلايا التائية. (الائتمان: تعديل العمل من قبل NIH، NIAID)
     

    سيولة الغشاء

    تساعد خاصية الفسيفساء للغشاء، الموصوفة في نموذج الفسيفساء السائل، على توضيح طبيعته. توجد البروتينات والدهون المتكاملة في الغشاء كجزيئات منفصلة ولكن متصلة بشكل فضفاض. وهي تشبه البلاطات المنفصلة متعددة الألوان لصورة الفسيفساء، وهي تطفو وتتحرك إلى حد ما فيما يتعلق ببعضها البعض. ومع ذلك، فإن الغشاء ليس مثل البالون الذي يمكن أن يتمدد ويتقلص؛ بل إنه صلب إلى حد ما ويمكن أن ينفجر إذا تم اختراقه أو إذا استوعبت الخلية الكثير من الماء. ومع ذلك، نظرًا لطبيعة الفسيفساء، يمكن للإبرة الدقيقة جدًا اختراق غشاء البلازما بسهولة دون التسبب في انفجاره، وسوف يتدفق الغشاء ويغلق ذاتيًا عند استخراج الإبرة.

    تفسر الخصائص الفسيفسائية للغشاء بعض سيولته وليس كلها. هناك عاملان آخران يساعدان في الحفاظ على خاصية السوائل هذه. أحد العوامل هو طبيعة الفسفوليبيدات نفسها. في شكلها المشبع، يتم تشبع الأحماض الدهنية في ذيول الفوسفوليبيد بذرات الهيدروجين المرتبطة. لا توجد روابط مزدوجة بين ذرات الكربون المجاورة. ينتج عن هذا ذيول مستقيمة نسبيًا. في المقابل، لا تحتوي الأحماض الدهنية غير المشبعة على الحد الأقصى لعدد ذرات الهيدروجين، ولكنها تحتوي على بعض الروابط المزدوجة بين ذرات الكربون المجاورة؛ ينتج عن الرابطة المزدوجة انحناء في سلسلة الكربونات بحوالي 30 درجة (الشكل\(\PageIndex{2}\)).

    وبالتالي، إذا تم ضغط الأحماض الدهنية المشبعة، بذيولها المستقيمة، عن طريق خفض درجات الحرارة، فإنها تضغط على بعضها البعض، مما يجعل غشاءًا كثيفًا وصلبًا إلى حد ما. إذا تم ضغط الأحماض الدهنية غير المشبعة، فإن «التواءات» في ذيولها تمنع جزيئات الفوسفوليبيد المجاورة بعيدًا، مع الحفاظ على بعض المسافة بين جزيئات الفوسفوليبيد. تساعد «غرفة الكوع» هذه في الحفاظ على السيولة في الغشاء عند درجات الحرارة التي «تتجمد» فيها الأغشية ذات ذيول الأحماض الدهنية المشبعة في الفوسفوليبيدات أو تتصلب. تعتبر السيولة النسبية للغشاء مهمة بشكل خاص في البيئة الباردة. تميل البيئة الباردة إلى ضغط الأغشية المكونة بشكل كبير من الأحماض الدهنية المشبعة، مما يجعلها أقل سيولة وأكثر عرضة للتمزق. العديد من الكائنات الحية (الأسماك هي أحد الأمثلة) قادرة على التكيف مع البيئات الباردة عن طريق تغيير نسبة الأحماض الدهنية غير المشبعة في أغشيتها استجابة لانخفاض درجة الحرارة.

    رابط إلى التعلم

    قم بزيارة هذا الموقع لمشاهدة الرسوم المتحركة للسيولة وجودة الفسيفساء للأغشية.

    تحتوي الحيوانات على مكون غشائي إضافي يساعد في الحفاظ على السيولة. يميل الكوليسترول، الذي يقع بجانب الفسفوليبيدات في الغشاء، إلى تخفيف آثار درجة الحرارة على الغشاء. وبالتالي، تعمل هذه الدهون كمخزن مؤقت، مما يمنع درجات الحرارة المنخفضة من تثبيط السيولة ومنع ارتفاع درجات الحرارة من زيادة السيولة أكثر من اللازم. وبالتالي، يمتد الكوليسترول، في كلا الاتجاهين، نطاق درجة الحرارة التي يكون فيها الغشاء سائلًا بشكل مناسب وبالتالي يعمل. يؤدي الكوليسترول أيضًا وظائف أخرى، مثل تنظيم مجموعات من البروتينات عبر الغشاء في مجموعات دهنية.

    الجدول\(\PageIndex{1}\): مكونات ووظائف غشاء البلازما.
    المكون الموقع
    فوسفوليبيد النسيج الرئيسي للغشاء
    كولسترول تعلق بين الفسفوليبيدات وبين طبقتين من الفسفوليبيد
    البروتينات المتكاملة (على سبيل المثال، الإنتيجرين) مضمن داخل طبقة (طبقات) الفوسفوليبيد. قد تخترق أو لا تخترق كلتا الطبقتين
    بروتينات طرفية على السطح الداخلي أو الخارجي للطبقة الفسفورية الثنائية؛ غير مضمنة في الفسفوليبيدات
    الكربوهيدرات (مكونات البروتينات السكرية والجليكوليبيدات) ترتبط عمومًا بالبروتينات الموجودة على طبقة الغشاء الخارجية

    الاتصال الوظيفي: عالم المناعة

    تعتبر الاختلافات في البروتينات الطرفية والكربوهيدرات التي تؤثر على مواقع التعرف على الخلية ذات أهمية قصوى في علم المناعة. يتم أخذ هذه التغييرات في الاعتبار في تطوير اللقاح. تم التغلب على العديد من الأمراض المعدية، مثل الجدري وشلل الأطفال والدفتيريا والكزاز، باستخدام اللقاحات.

    أخصائيو المناعة هم الأطباء والعلماء الذين يبحثون ويطورون اللقاحات، وكذلك يعالجون ويدرسون الحساسية أو غيرها من مشاكل المناعة. يدرس بعض علماء المناعة ويعالجون مشاكل المناعة الذاتية (الأمراض التي يهاجم فيها الجهاز المناعي للشخص خلاياه أو أنسجته، مثل الذئبة) ونقص المناعة، سواء كان مكتسبًا (مثل متلازمة نقص المناعة المكتسب أو الإيدز) أو وراثيًا (مثل نقص المناعة المشترك الوخيم أو SCID) ). يتم استدعاء علماء المناعة للمساعدة في علاج مرضى زراعة الأعضاء، الذين يجب أن يتم قمع أجهزتهم المناعية حتى لا ترفض أجسامهم العضو المزروع. يعمل بعض علماء المناعة على فهم المناعة الطبيعية وتأثيرات بيئة الشخص عليها. يعمل آخرون على أسئلة حول كيفية تأثير الجهاز المناعي على أمراض مثل السرطان. في الماضي، لم تكن أهمية وجود نظام مناعي صحي في الوقاية من السرطان مفهومة على الإطلاق.

    للعمل كأخصائي في علم المناعة، يلزم الحصول على درجة الدكتوراه أو الدكتوراه. بالإضافة إلى ذلك، يخضع أخصائيو المناعة لما لا يقل عن 2-3 سنوات من التدريب في برنامج معتمد ويجب عليهم اجتياز اختبار يقدمه المجلس الأمريكي للحساسية والمناعة. يجب أن يمتلك علماء المناعة معرفة بوظائف جسم الإنسان من حيث صلتها بقضايا تتجاوز التحصين، ومعرفة علم الأدوية والتكنولوجيا الطبية، مثل الأدوية والعلاجات ومواد الاختبار والإجراءات الجراحية.

    ملخص

    يشار إلى الفهم الحديث للغشاء البلازمي بنموذج الفسيفساء السائل. يتكون غشاء البلازما من طبقة ثنائية من الفسفوليبيدات، حيث تتلامس ذيولها الحمضية الدهنية الكارهة للماء مع بعضها البعض. المناظر الطبيعية للغشاء مرصعة بالبروتينات التي يمتد بعضها عبر الغشاء. تعمل بعض هذه البروتينات على نقل المواد داخل الخلية أو خارجها. ترتبط الكربوهيدرات ببعض البروتينات والدهون الموجودة على السطح الخارجي للغشاء، وتشكل مجمعات تعمل على تحديد الخلية للخلايا الأخرى. تعود الطبيعة السائلة للغشاء إلى درجة الحرارة، وتكوين ذيول الأحماض الدهنية (بعضها ملتوي بروابط مزدوجة)، ووجود الكوليسترول المضمن في الغشاء، والطبيعة الفسيفسائية للبروتينات ومجموعات البروتين والكربوهيدرات، والتي لا يتم تثبيتها بإحكام في مكانها. تقوم أغشية البلازما بإحاطة وتحديد حدود الخلايا، ولكن بدلاً من أن تكون كيسًا ثابتًا، فهي ديناميكية ومتغيرة باستمرار.

    مسرد المصطلحات

    البرمائي
    جزيء يمتلك منطقة قطبية أو مشحونة ومنطقة غير قطبية أو غير مشحونة قادرة على التفاعل مع كل من البيئات المحبة للماء والبيئات الكارهة للماء
    نموذج الفسيفساء السائل
    يصف بنية غشاء البلازما على شكل فسيفساء من المكونات بما في ذلك الفوسفوليبيدات والكوليسترول والبروتينات السكرية والجليكوليبيدات (سلاسل السكر المرتبطة بالبروتينات أو الدهون، على التوالي)، مما يؤدي إلى طابع سائل (سيولة)
    غليكوليبيد
    مزيج من الكربوهيدرات والدهون
    بروتين سكري
    مزيج من الكربوهيدرات والبروتينات
    محبة للماء
    جزيء مع القدرة على الارتباط بالماء؛ «محب للماء»
    نافرة من الماء
    جزيء ليس لديه القدرة على الارتباط بالماء؛ «يكره الماء»
    بروتين متكامل
    بروتين مدمج في بنية الغشاء يتفاعل بشكل مكثف مع السلاسل الهيدروكربونية للدهون الغشائية وغالبًا ما يمتد عبر الغشاء؛ لا يمكن إزالة هذه البروتينات إلا عن طريق تعطيل الغشاء بواسطة المنظفات
    بروتين محيطي
    البروتين الموجود على سطح غشاء البلازما إما على جانبه الخارجي أو الداخلي؛ يمكن إزالة هذه البروتينات (غسلها من الغشاء) بغسول عالي الملح