4.4: نظام بطانة الرحم والبروتينات

Last updated
Save as PDF

Page ID: 196334

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

المهارات اللازمة للتطوير

قائمة مكونات نظام بطانة الرحم
تعرف على العلاقة بين نظام بطانة الرحم ووظائفه

نظام بطانة الرحم (endo = «with») عبارة عن مجموعة من الأغشية والعضيات (الشكل\(\PageIndex{1}\)) في الخلايا حقيقية النواة التي تعمل معًا لتعديل الدهون والبروتينات وتعبئتها ونقلها. وهي تشمل الغلاف النووي، والليزوزومات، والحويصلات، التي ذكرناها بالفعل، والشبكة الإندوبلازمية وجهاز جولجي، والتي سنغطيها قريبًا. على الرغم من أنه ليس من الناحية الفنية داخل الخلية، يتم تضمين غشاء البلازما في نظام بطانة الرحم لأنه، كما سترى، يتفاعل مع عضيات بطانة الرحم الأخرى. لا يشمل نظام بطانة الرحم أغشية الميتوكوندريا أو البلاستيدات الخضراء.

آرت كونيكشن

يُظهر الجزء الأيسر من هذا الشكل ER الخام مع بروتين غشائي متكامل مضمن فيه. يحتوي جزء البروتين الذي يواجه الجزء الداخلي من غرفة الطوارئ على كربوهيدرات مرتبطة به. يظهر البروتين وهو يخرج من غرفة الطوارئ في حويصلة تندمج مع جانب رابطة الدول المستقلة من جهاز Golgi. يتكون جهاز Golgi من عدة طبقات من الأغشية تسمى السيستيرنات. عندما يمر البروتين عبر السيستيرنات، يتم تعديله أيضًا بإضافة المزيد من الكربوهيدرات. في النهاية، يترك الوجه المتحول لجولجي في حويصلة. تندمج الحويصلة مع غشاء الخلية بحيث تواجه الكربوهيدرات الموجودة داخل الحويصلة الآن الجزء الخارجي من الغشاء. في نفس الوقت، يتم إخراج محتويات الحويصلة من الخلية. — الشكل\(\PageIndex{1}\): يتم تصنيع البروتينات الغشائية والإفرازية في الشبكة الإندوبلازمية الخشنة (RER). يقوم RER أيضًا أحيانًا بتعديل البروتينات. في هذا الرسم التوضيحي، يتم تعديل البروتين الغشائي المتكامل (الأخضر) في غرفة الطوارئ عن طريق إرفاق كربوهيدرات (أرجوانية). الحويصلات ذات برعم البروتين المتكامل من ER وتندمج مع وجه رابطة الدول المستقلة لجهاز Golgi. عندما يمر البروتين على طول سيسترنات جولجي، يتم تعديله أيضًا بإضافة المزيد من الكربوهيدرات. بعد اكتمال تركيبه، يخرج كبروتين غشائي متكامل للحويصلة التي تنبثق من الوجه المتحول لجولجي وعندما تندمج الحويصلة مع غشاء الخلية يصبح البروتين جزءًا لا يتجزأ من غشاء الخلية. (الائتمان: تعديل العمل من قبل ماغنوس مانسك)

إذا تم تصنيع بروتين الغشاء المحيطي في التجويف (داخل) غرفة الطوارئ، فهل سينتهي به الأمر داخل أو خارج غشاء البلازما؟

الشبكة الإندوبلازمية

الشبكة الإندوبلازمية (ER) (الشكل\(\PageIndex{1}\)) عبارة عن سلسلة من الأكياس والأنابيب الغشائية المترابطة التي تعمل بشكل جماعي على تعديل البروتينات وتصنيع الدهون. ومع ذلك، يتم تنفيذ هاتين الوظيفتين في مناطق منفصلة من ER: ER الخام وER السلس، على التوالي.

يُطلق على الجزء المجوف من أنابيب ER اسم التجويف أو الفضاء الصهاري. يتواصل غشاء ER، وهو عبارة عن طبقة ثنائية الفسفوليبيد مدمجة بالبروتينات، مع الغلاف النووي.

غرفة طوارئ خشنة

سميت الشبكة الإندوبلازمية الخشنة (RER) بهذا الاسم لأن الريبوسومات المتصلة بسطحها السيتوبلازمي تمنحها مظهرًا مرصعًا عند النظر إليها من خلال المجهر الإلكتروني (الشكل\(\PageIndex{2}\)).

في هذا المجهر الإلكتروني للإرسال، تكون النواة هي الميزة الأبرز. النواة هي منطقة دائرية مظلمة داخل النواة. يمكن رؤية المسام النووية في الغلاف النووي المحيط بالنواة. تحيط الشبكة الإندوبلازمية الخشنة بالنواة، وتظهر مثل العديد من طبقات الأغشية. تقع الميتوكوندريا بين طبقات غشاء ER. — الشكل\(\PageIndex{2}\): يُظهر هذا المجهري الإلكتروني للإرسال الشبكة الإندوبلازمية الخشنة والعضيات الأخرى في خلية البنكرياس. (الائتمان: تعديل العمل من قبل لويزا هوارد)

تقوم الريبوسومات بنقل البروتينات المركبة حديثًا إلى تجويف RER حيث تخضع لتعديلات هيكلية، مثل الطي أو الاستحواذ على سلاسل جانبية. سيتم دمج هذه البروتينات المعدلة في الأغشية الخلوية - غشاء ER أو أغشية العضيات الأخرى - أو يتم إفرازها من الخلية (مثل هرمونات البروتين والإنزيمات). يقوم RER أيضًا بتصنيع الفسفوليبيدات للأغشية الخلوية.

إذا لم يكن من المقرر أن تبقى الفوسفوليبيدات أو البروتينات المعدلة في RER، فسوف تصل إلى وجهاتها عبر حويصلات النقل التي تنطلق من غشاء RER (الشكل\(\PageIndex{1}\)).

نظرًا لأن RER منخرط في تعديل البروتينات (مثل الإنزيمات، على سبيل المثال) التي سيتم إفرازها من الخلية، فستكون على صواب في افتراض أن RER موجود بكثرة في الخلايا التي تفرز البروتينات. هذا هو الحال مع خلايا الكبد، على سبيل المثال.

سموث إيه

تكون الشبكة الإندوبلازمية الملساء (SER) متصلة مع RER ولكنها تحتوي على عدد قليل من الريبوسومات أو انعدامها على سطحها السيتوبلازمي (الشكل\(\PageIndex{1}\)). تشمل وظائف SER تخليق الكربوهيدرات والدهون وهرمونات الستيرويد؛ إزالة السموم من الأدوية والسموم؛ وتخزين أيونات الكالسيوم.

في خلايا العضلات، تكون SER المتخصصة التي تسمى الشبكة الساركوبلازمية مسؤولة عن تخزين أيونات الكالسيوم اللازمة لتحفيز الانقباضات المنسقة لخلايا العضلات.

رابط إلى التعلم

فيديو\(\PageIndex{1}\): يمكنك مشاهدة رسوم متحركة ممتازة لنظام بطانة الرحم هنا.

الاتصال الوظيفي: طبيب القلب

أمراض القلب هي السبب الرئيسي للوفاة في الولايات المتحدة. هذا يرجع في المقام الأول إلى نمط حياتنا الخامل ونظامنا الغذائي عالي الدهون المتحولة.

فشل القلب هو مجرد واحد من العديد من أمراض القلب المعوقة. لا يعني فشل القلب أن القلب قد توقف عن العمل. بل يعني ذلك أن القلب لا يستطيع الضخ بقوة كافية لنقل الدم المؤكسج إلى جميع الأعضاء الحيوية. يمكن أن يؤدي فشل القلب، إذا لم يتم علاجه، إلى الفشل الكلوي وفشل الأعضاء الأخرى.

يتكون جدار القلب من أنسجة عضلة القلب. يحدث فشل القلب عندما لا تعمل الشبكة الإندوبلازمية لخلايا عضلة القلب بشكل صحيح. ونتيجة لذلك، لا يتوفر عدد كافٍ من أيونات الكالسيوم لتحفيز قوة انقباض كافية.

أطباء القلب (cardi- = «القلب»؛ -ologist = «الشخص الذي يدرس») هم أطباء متخصصون في علاج أمراض القلب، بما في ذلك قصور القلب. يمكن لأطباء القلب تشخيص قصور القلب من خلال الفحص البدني، ونتائج مخطط القلب الكهربائي (ECG، وهو اختبار يقيس النشاط الكهربائي للقلب)، والأشعة السينية للصدر لمعرفة ما إذا كان القلب متضخمًا، وغيرها من الاختبارات. إذا تم تشخيص فشل القلب، فسيصف طبيب القلب عادةً الأدوية المناسبة ويوصي بتقليل تناول ملح الطعام وبرنامج تمارين تحت الإشراف.

جهاز جولجي

لقد ذكرنا بالفعل أن الحويصلات يمكن أن تنطلق من غرفة الطوارئ وتنقل محتوياتها إلى مكان آخر، ولكن إلى أين تذهب الحويصلات؟ قبل الوصول إلى وجهتها النهائية، لا تزال الدهون أو البروتينات الموجودة داخل حويصلات النقل بحاجة إلى الفرز والتعبئة ووضع العلامات عليها حتى تنتهي في المكان المناسب. يتم فرز الدهون والبروتينات ووضع العلامات عليها وتعبئتها وتوزيعها في جهاز Golgi (المعروف أيضًا باسم جسم Golgi)، وهو عبارة عن سلسلة من الأغشية المسطحة (الشكل\(\PageIndex{3}\)).

يُطلق على الجانب المتلقي لجهاز Golgi اسم وجه cis. يُطلق على الجانب الآخر اسم الوجه المتحول. تنتقل حويصلات النقل التي تشكلت من ER إلى وجه رابطة الدول المستقلة، وتندمج معها، وتفرغ محتوياتها في تجويف جهاز Golgi. أثناء انتقال البروتينات والدهون عبر Golgi، فإنها تخضع لمزيد من التعديلات التي تسمح بفرزها. التعديل الأكثر شيوعًا هو إضافة سلاسل قصيرة من جزيئات السكر. ثم يتم وضع علامة على هذه البروتينات والدهون المعدلة حديثًا بمجموعات الفوسفات أو الجزيئات الصغيرة الأخرى بحيث يمكن توجيهها إلى وجهاتها المناسبة.

أخيرًا، يتم تعبئة البروتينات المعدلة والمعلمة في حويصلات إفرازية تنبت من الوجه المتحول لجولجي. في حين أن بعض هذه الحويصلات تودع محتوياتها في أجزاء أخرى من الخلية حيث سيتم استخدامها، فإن الحويصلات الإفرازية الأخرى تندمج مع غشاء البلازما وتطلق محتوياتها خارج الخلية.

في مثال آخر لوظيفة متابعة الشكل، تحتوي الخلايا التي تشارك في قدر كبير من النشاط الإفرازي (مثل خلايا الغدد اللعابية التي تفرز الإنزيمات الهضمية أو خلايا الجهاز المناعي التي تفرز الأجسام المضادة) على وفرة من Golgi.

في الخلايا النباتية، يلعب جهاز Golgi دورًا إضافيًا في تصنيع السكريات المتعددة، والتي يتم دمج بعضها في جدار الخلية وبعضها يستخدم في أجزاء أخرى من الخلية.

الاتصال الوظيفي: عالم الوراثة

تنشأ العديد من الأمراض من الطفرات الجينية التي تمنع تخليق البروتينات الحرجة. أحد هذه الأمراض هو مرض لوي (المعروف أيضًا باسم متلازمة العين الدماغية، لأنه يؤثر على العينين والدماغ والكلى). في مرض لوي، هناك نقص في الإنزيم الموضعي لجهاز Golgi. يولد الأطفال المصابون بمرض لوي وهم يعانون من إعتام عدسة العين، وعادة ما يصابون بمرض الكلى بعد السنة الأولى من العمر، وقد يعانون من ضعف القدرات العقلية.

مرض لوي هو مرض وراثي ناتج عن طفرة في الكروموسوم X. الكروموسوم X هو أحد كروموسوم الجنس البشري، حيث تحدد هذه الكروموسومات جنس الشخص. تمتلك الإناث اثنين من الكروموسومات X بينما يمتلك الذكور كروموسوم X واحد وكروموسوم Y. في الإناث، يتم التعبير عن الجينات الموجودة على واحد فقط من الكروموسومات X. لذلك، فإن الإناث اللواتي يحملن جين مرض لوي على أحد كروموسومات X لديهن فرصة 50/50 للإصابة بالمرض. ومع ذلك، فإن الذكور لديهم كروموسوم X واحد فقط ويتم التعبير دائمًا عن الجينات الموجودة على هذا الكروموسوم. لذلك، سيصاب الذكور دائمًا بمرض لوي إذا كان كروموسوم X الخاص بهم يحمل جين مرض لوي. تم الآن تحديد موقع الجين المتحور، بالإضافة إلى مواقع العديد من الطفرات الأخرى التي تسبب الأمراض الوراثية. من خلال اختبار ما قبل الولادة، يمكن للمرأة معرفة ما إذا كان الجنين الذي تحمله قد يكون مصابًا بأحد الأمراض الوراثية العديدة.

يقوم علماء الوراثة بتحليل نتائج الاختبارات الجينية قبل الولادة وقد ينصحون النساء الحوامل بالخيارات المتاحة. قد يقومون أيضًا بإجراء أبحاث وراثية تؤدي إلى أدوية أو أطعمة جديدة، أو إجراء تحليلات الحمض النووي المستخدمة في تحقيقات الطب الشرعي.

الليزوزومات

بالإضافة إلى دورها كمكون هضمي ومنشأة لإعادة تدوير العضيات للخلايا الحيوانية، تعتبر الليزوزومات جزءًا من نظام بطانة الرحم. تستخدم الليزوزومات أيضًا إنزيماتها المائية لتدمير مسببات الأمراض (الكائنات الحية المسببة للأمراض) التي قد تدخل الخلية. ومن الأمثلة الجيدة على ذلك مجموعة من خلايا الدم البيضاء تسمى البلاعم، والتي تعد جزءًا من جهاز المناعة في الجسم. في عملية تُعرف باسم البلعمة أو إندوسيتوسيس الخلايا، يتغلغل جزء من الغشاء البلازمي للبلاعم (يطوى) ويبتلع أحد العوامل الممرضة. ثم يقوم القسم المغمور، مع وجود العامل الممرض بداخله، بقرص نفسه من غشاء البلازما ويصبح حويصلة. تندمج الحويصلة مع الليزوزوم. ثم تقوم إنزيمات الليزوزوم المائية بتدمير العامل الممرض (الشكل\(\PageIndex{4}\)).

في هذا الرسم التوضيحي، يظهر البلاعم الذي يستهلك بكتيريا. عندما يتم استهلاك البكتيريا بواسطة إندوسيتوسيس، يتم تغليفها في حويصلة. يندمج الليزوزوم مع الحويصلة والإنزيمات الهضمية داخل الليزوزوم يهضم البكتيريا. يتم طرد المادة غير المهضومة من البلاعم من خلال عملية خروج الخلايا. — الشكل\(\PageIndex{4}\): اجتاح البلاعم (بلعمته) بكتيريا يمكن أن تكون مسببة للأمراض ثم يندمج مع الليزوزومات داخل الخلية لتدمير العامل الممرض. توجد عضيات أخرى في الخلية ولكن من أجل البساطة لا تظهر.

ملخص

يشتمل نظام بطانة الرحم على الغلاف النووي، والليزوزومات، والحويصلات، وجهاز ER، وجهاز Golgi، بالإضافة إلى غشاء البلازما. تعمل هذه المكونات الخلوية معًا لتعديل البروتينات والدهون التي تشكل الأغشية وتعبئتها وتمييزها ونقلها.

يقوم RER بتعديل البروتينات وتصنيع الفسفوليبيدات المستخدمة في أغشية الخلايا. يقوم SER بتصنيع الكربوهيدرات والدهون وهرمونات الستيرويد؛ ويشارك في إزالة السموم من الأدوية والسموم؛ ويخزن أيونات الكالسيوم. يتم فرز الدهون والبروتينات ووضع العلامات عليها وتعبئتها وتوزيعها في جهاز Golgi. يتم إنشاء الليزوزومات من خلال نمو أغشية RER و Golgi. تعمل الليزوزومات على هضم الجزيئات الكبيرة وإعادة تدوير العضيات البالية وتدمير مسببات الأمراض.

اتصالات فنية

الشكل\(\PageIndex{1}\): إذا تم تصنيع بروتين الغشاء المحيطي في التجويف (داخل) غرفة الطوارئ، فهل سينتهي به الأمر داخل أو خارج غشاء البلازما؟

إجابة: سينتهي الأمر في الخارج. بعد أن تمر الحويصلة عبر جهاز Golgi وتندمج مع غشاء البلازما، تتحول من الداخل إلى الخارج.

مسرد المصطلحات

نظام بطانة الرحم: مجموعة من العضيات والأغشية في الخلايا حقيقية النواة التي تعمل معًا على تعديل الدهون والبروتينات وتعبئتها ونقلها

الشبكة الإندوبلازمية (ER): سلسلة من الهياكل الغشائية المترابطة داخل الخلايا حقيقية النواة التي تعمل بشكل جماعي على تعديل البروتينات وتجميع الدهون

جهاز جولجي: عضية حقيقية النواة تتكون من سلسلة من الأغشية المكدسة التي تقوم بفرز الدهون والبروتينات وتمييزها وتعبئتها للتوزيع

الشبكة الإندوبلازمية الخشنة (RER): منطقة من الشبكة الإندوبلازمية المرصعة بالريبوسومات وتشارك في تعديل البروتين وتخليق الفوسفوليبيد

الشبكة الإندوبلازمية الملساء (SER): منطقة من الشبكة الإندوبلازمية التي تحتوي على عدد قليل من الريبوسومات أو انعدامها على سطحها السيتوبلازمي وتجمع الكربوهيدرات والدهون وهرمونات الستيرويد؛ تزيل السموم من بعض المواد الكيميائية (مثل المبيدات الحشرية والمواد الحافظة والأدوية والملوثات البيئية)، وتخزن أيونات الكالسيوم