3.4: Membrane ya Kiini
- Page ID
- 173756
Membrane ya plasma ya seli inafafanua mipaka ya seli na huamua asili ya kuwasiliana na mazingira. Viini hutenganisha vitu vingine, huchukua kwa wengine, na hutoa wengine, wote kwa kiasi cha kudhibitiwa. Vipande vya plasma vinafunga mipaka ya seli, lakini badala ya kuwa mfuko wa tuli, wao ni wenye nguvu na daima hupungua. Utando wa plasma lazima uwe rahisi kutosha kuruhusu seli fulani, kama vile seli nyekundu za damu na seli nyeupe za damu, kubadili sura wanapopitia kapilari nyembamba. Hizi ni kazi dhahiri zaidi ya membrane ya plasma. Aidha, uso wa utando wa plasma hubeba alama zinazowezesha seli kutambuana, ambayo ni muhimu kama tishu na viungo vinavyotengenezwa wakati wa maendeleo ya mapema, na ambayo baadaye ina jukumu katika “kujitegemea” dhidi ya tofauti ya “isiyo ya kujitegemea” ya majibu ya kinga.
Utando wa plasma pia hubeba vipokezi, ambavyo ni maeneo ya kushikamana kwa vitu maalum vinavyoingiliana na seli. Kila receptor imeundwa ili kumfunga na dutu maalum. Kwa mfano, receptors ya uso wa membrane hufanya mabadiliko katika mambo ya ndani, kama vile mabadiliko katika enzymes ya njia za kimetaboliki. Hizi pathways metabolic inaweza kuwa muhimu kwa ajili ya kutoa kiini na nishati, kufanya vitu maalum kwa ajili ya kiini, au kuvunja taka za mkononi au sumu kwa ajili ya ovyo. Vipokezi kwenye uso wa nje wa membrane ya plasma huingiliana na homoni au nyurotransmitters, na kuruhusu ujumbe wao kupitishwa ndani ya seli. Baadhi ya maeneo ya kutambua hutumiwa na virusi kama pointi za kushikamana. Ingawa ni maalumu sana, vimelea kama virusi vinaweza kubadilika kutumia vipokezi ili kupata kuingia kwenye seli kwa kuiga dutu maalumu ambayo kipokezi ina maana ya kumfunga. Ufafanuzi huu husaidia kuelezea kwa nini virusi vya ukimwi wa binadamu (VVU) au aina yoyote ya tano ya virusi vya hepatitis huvamia seli maalum tu.
Mfano wa Musa wa maji
Mwaka 1972, S.J. Singer na Garth L. Nicolson mapendekezo ya mtindo mpya wa utando wa plasma kwamba, ikilinganishwa na uelewa wa awali, bora alielezea uchunguzi wote microscopic na kazi ya utando wa plasma. Hii ilikuwa inaitwa mfano wa mosaic wa maji. Mfano huo umebadilika kwa muda fulani, lakini bado ni bora zaidi kwa muundo na kazi za utando wa plasma kama tunavyozielewa sasa. Mfano wa mosaic wa maji huelezea muundo wa utando wa plasma kama mosaic ya vipengele—ikiwa ni pamoja na phospholipids, cholesterol, protini, na kabohaidrati-ambapo vipengele vinaweza kutiririka na kubadilisha msimamo, huku kudumisha uadilifu wa msingi wa utando. Molekuli zote za phospholipid na protini zilizoingia zinaweza kuenea kwa haraka na baadaye katika membrane. Unyevu wa membrane ya plasma ni muhimu kwa shughuli za enzymes fulani na molekuli za usafiri ndani ya membrane. Vipande vya plasma vinaanzia 5—10 nm nene. Kwa kulinganisha, seli za damu nyekundu za binadamu, zinazoonekana kupitia hadubini nyepesi, zina takriban 8 μm nene, au takriban mara 1,000 kali kuliko utando wa plasma. (Kielelezo\(\PageIndex{1}\))
Utando wa plasma hujumuisha hasa safu ya phospholipids yenye protini zilizoingia, wanga, glycolipids, na glycoproteins, na, katika seli za wanyama, cholesterol. Kiasi cha cholesterol katika membrane ya plasma ya wanyama inasimamia fluidity ya membrane na mabadiliko kulingana na joto la mazingira ya seli. Kwa maneno mengine, cholesterol hufanya kama antifreeze katika membrane ya seli na ni nyingi zaidi katika wanyama wanaoishi katika hali ya baridi.
Kitambaa kuu cha utando kinaundwa na tabaka mbili za molekuli za phospholipid, na mwisho wa polar wa molekuli hizi (ambazo zinaonekana kama mkusanyiko wa mipira katika mfano wa msanii wa mfano) (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)) huwasiliana na maji yenye maji ndani na nje ya seli. Hivyo, nyuso zote mbili za membrane ya plasma ni hydrophilic. Kwa upande mwingine, mambo ya ndani ya membrane, kati ya nyuso zake mbili, ni mkoa wa hydrophobic au nonpolar kwa sababu ya mikia ya asidi ya mafuta. Mkoa huu hauna kivutio cha maji au molekuli nyingine za polar.
Protini hufanya sehemu ya pili ya kemikali ya membrane ya plasma. Protini muhimu huingizwa kwenye membrane ya plasma na inaweza kuenea yote au sehemu ya membrane. Protini za integral zinaweza kutumika kama njia au pampu za kuhamisha vifaa ndani au nje ya seli. Protini za pembeni hupatikana kwenye nyuso za nje au za ndani za membrane, zimeunganishwa na protini muhimu au kwa molekuli za phospholipid. Protini zote muhimu na za pembeni zinaweza kutumika kama enzymes, kama viambatisho vya miundo kwa nyuzi za cytoskeleton, au kama sehemu ya maeneo ya kutambua seli.
Karodi ni sehemu kuu ya tatu ya membrane ya plasma. Wao daima hupatikana kwenye uso wa nje wa seli na hufungwa kwa protini (kutengeneza glycoproteins) au lipids (kutengeneza glycolipids). Minyororo hii ya kabohaidreti inaweza kuwa na vitengo 2—60 vya monosaccharide na inaweza kuwa ama moja kwa moja au matawi. Pamoja na protini za pembeni, wanga huunda maeneo maalumu kwenye uso wa seli ambayo huruhusu seli kutambuana.
EVOLUTION KATIKA ACTION: Jinsi Virusi Kuambukiza viungo maalum
Molekuli maalum ya glycoprotein iliyofunuliwa juu ya uso wa membrane ya seli za seli za jeshi hutumiwa na virusi vingi kuambukiza viungo maalum. Kwa mfano, VVU ina uwezo wa kupenya utando wa plasma wa aina maalum za seli nyeupe za damu zinazoitwa seli za msaidizi wa T na monocytes, pamoja na seli zingine za mfumo mkuu wa neva. Virusi vya hepatitis hushambulia seli za ini tu.
Virusi hivi vinaweza kuvamia seli hizi, kwa sababu seli zina maeneo ya kumfunga kwenye nyuso zao ambazo virusi vinatumiwa na glycoproteins maalum sawa katika nguo zao (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)). Kiini kinakabiliwa na mimicry ya molekuli ya kanzu ya virusi, na virusi vinaweza kuingia kwenye seli. Maeneo mengine ya kutambuliwa kwenye uso wa virusi yanaingiliana na mfumo wa kinga ya binadamu, na kusababisha mwili kuzalisha kingamwili. Antibodies hufanywa kwa kukabiliana na antigens (au protini zinazohusiana na vimelea vya vimelea). Maeneo haya yanatumika kama maeneo ya antibodies kuunganisha, na ama kuharibu au kuzuia shughuli za virusi. Kwa bahati mbaya, maeneo haya juu ya VVU ni encoded na jeni zinazobadilika haraka, na kufanya uzalishaji wa chanjo bora dhidi ya virusi vigumu sana. Idadi ya virusi ndani ya mtu aliyeambukizwa haraka hubadilika kwa njia ya mutation katika idadi tofauti, au tofauti, inayojulikana na tofauti katika maeneo haya ya kutambua. Mabadiliko haya ya haraka ya alama za uso wa virusi hupunguza ufanisi wa mfumo wa kinga ya mtu katika kushambulia virusi, kwa sababu antibodies haitambui tofauti mpya za mifumo ya uso.
Muhtasari
Uelewa wa kisasa wa membrane ya plasma hujulikana kama mfano wa mosaic ya maji. Utando wa plasma hujumuisha bilayer ya phospholipids, na mikia yao ya hydrophobic, mafuta ya asidi katika kuwasiliana na kila mmoja. Mazingira ya membrane yanajaa protini, ambayo baadhi yake hupanda membrane. Baadhi ya protini hizi hutumikia kusafirisha vifaa ndani au nje ya seli. Karodi huunganishwa na baadhi ya protini na lipids kwenye uso wa nje wa membrane. Hizi fomu complexes kwamba kazi kutambua kiini kwa seli nyingine. Hali ya maji ya membrane inadaiwa na usanidi wa mikia ya asidi ya mafuta, kuwepo kwa cholesterol iliyoingia kwenye membrane (katika seli za wanyama), na asili ya mosaic ya protini na complexes ya protini-kabohaidreti, ambazo hazijawekwa imara. Vipande vya plasma vinafunga mipaka ya seli, lakini badala ya kuwa mfuko wa tuli, wao ni wenye nguvu na daima hupungua.
faharasa
- mfano wa mosaic ya maji
- mfano wa muundo wa utando wa plasma kama mosaic ya vipengele, ikiwa ni pamoja na phospholipids, cholesterol, protini, na glycolipids, na kusababisha maji badala ya tabia ya tuli