غشاء سلول - یک عنصر ساختاری سلول است که از آن در برابر محیط خارجی محافظت می کند. به کمک آن با فضای بین سلولی تعامل دارد و بخشی از سیستم بیولوژیکی است. غشای آن دارای ساختار ویژه ای است که از یک لایه دولایه لیپیدی، پروتئین های انتگرال و نیمه انتگرال تشکیل شده است. دومی مولکول های بزرگی هستند که عملکردهای مختلفی را انجام می دهند. بیشتر اوقات، آنها در حمل و نقل مواد خاصی نقش دارند که غلظت آنها در طرف های مختلف غشاء به دقت تنظیم می شود.
طرح کلی ساختار غشای سلولی
غشای پلاسمایی مجموعه ای از مولکول های چربی و پروتئین های پیچیده است. فسفولیپیدهای آن با بقایای آبدوست خود در دو طرف غشاء قرار دارند و یک لایه لیپیدی را تشکیل می دهند. اما نواحی آبگریز آنها که متشکل از بقایای اسیدهای چرب است به سمت داخل چرخانده شده است. این به شما امکان می دهد یک ساختار کریستالی مایع سیال ایجاد کنید که می تواند دائماً شکل خود را تغییر دهد و در تعادل دینامیکی باشد.
این ویژگی ساختار به شما امکان می دهد سلول را از فضای بین سلولی محدود کنید، زیرا غشاء به طور معمول در برابر آب و همه مواد محلول در آن نفوذ ناپذیر است. برخی از پروتئین های انتگرال پیچیده، مولکول های نیمه انتگرال و سطحی در ضخامت غشاء غوطه ور می شوند. از طریق آنها، سلول با دنیای خارج تعامل می کند و هموستاز را حفظ می کند و بافت های بیولوژیکی یکپارچه را تشکیل می دهد.
پروتئین های غشای پلاسما
همه مولکول های پروتئینی که در سطح یا در ضخامت غشای پلاسمایی قرار دارند بسته به عمق پیدایش به انواعی تقسیم می شوند. پروتئین‌های انتگرالی که در دولایه لیپیدی نفوذ می‌کنند، پروتئین‌های نیمه انتگرال که از ناحیه آبدوست غشاء سرچشمه می‌گیرند و به بیرون می‌روند و همچنین پروتئین‌های سطحی که در ناحیه بیرونی غشاء قرار دارند وجود دارد. مولکول های پروتئین انتگرال به روش خاصی در پلاسمالما نفوذ می کنند و می توانند به دستگاه گیرنده متصل شوند. بسیاری از این مولکول ها در کل غشا نفوذ می کنند و به آنها گذرنده می گویند. بقیه در قسمت آبگریز غشاء لنگر انداخته و یا به سطح داخلی یا خارجی خارج می شوند.
کانال های یون سلولی
بیشتر اوقات، کانال های یونی به عنوان پروتئین های مجتمع عمل می کنند. این ساختارها مسئول انتقال فعال مواد خاص به داخل یا خارج از سلول هستند. آنها از چندین زیر واحد پروتئین و یک سایت فعال تشکیل شده اند. هنگامی که در معرض یک لیگاند خاص در مرکز فعال قرار می گیرد که توسط یک مجموعه خاص نشان داده می شوداسیدهای آمینه، تغییر در ساختار کانال یونی وجود دارد. چنین فرآیندی به شما امکان می‌دهد کانال را باز یا ببندید و در نتیجه انتقال فعال مواد را شروع یا متوقف کنید.
برخی از کانال‌های یونی اغلب باز هستند، اما وقتی سیگنالی از پروتئین گیرنده دریافت می‌شود یا زمانی که لیگاند خاصی به آن متصل است، می‌توانند بسته شوند و جریان یونی متوقف شود. این اصل عملکرد به این واقعیت خلاصه می شود که تا زمانی که یک گیرنده یا سیگنال هومورال برای متوقف کردن انتقال فعال یک ماده خاص دریافت نشود، انجام می شود. به محض دریافت سیگنال، حمل و نقل باید متوقف شود.
بیشتر پروتئین های انتگرال که به عنوان کانال های یونی عمل می کنند تا زمانی که لیگاند خاصی به محل فعال متصل شود، انتقال را مهار می کنند. سپس انتقال یون فعال می شود که به غشاء اجازه شارژ مجدد می دهد. این الگوریتم عملکرد کانال‌های یونی برای سلول‌های بافت‌های انسانی تحریک‌پذیر معمول است.
انواع پروتئین های جاسازی شده
همه پروتئین های غشایی (انتگرال، نیمه انتگرال و سطحی) وظایف مهمی را انجام می دهند. دقیقاً به دلیل نقش ویژه آنها در زندگی سلول است که نوع خاصی از ادغام در غشای فسفولیپیدی دارند. برخی از پروتئین‌ها، که اغلب کانال‌های یونی هستند، باید پلاسمالما را به طور کامل سرکوب کنند تا عملکرد خود را درک کنند. سپس آنها را پلی توپی می گویند، یعنی گذرنده. برخی دیگر توسط محل لنگر خود در محل آبگریز دولایه فسفولیپیدی موضعی می شوند و محل فعال فقط به داخل یا فقط به بیرون گسترش می یابد.سطح غشای سلولی سپس به آنها یکنواخت می گویند. اغلب آنها مولکول های گیرنده ای هستند که سیگنالی را از سطح غشاء دریافت می کنند و آن را به یک "واسط" خاص منتقل می کنند.
تجدید پروتئین های انتگرال
تمام مولکول های انتگرال به طور کامل در ناحیه آبگریز نفوذ می کنند و در آن به گونه ای ثابت می شوند که حرکت آنها فقط در طول غشاء مجاز باشد. با این حال، ورود پروتئین به سلول، درست مانند جدا شدن خود به خودی مولکول پروتئین از سیتولما، غیرممکن است. گونه ای وجود دارد که در آن پروتئین های انتگرال غشاء وارد سیتوپلاسم می شوند. با پینوسیتوز یا فاگوسیتوز همراه است، یعنی زمانی که یک سلول یک جامد یا مایع را می گیرد و آن را با یک غشاء احاطه می کند. سپس همراه با پروتئین های موجود در آن به داخل کشیده می شود.
البته، این کارآمدترین راه برای تبادل انرژی در سلول نیست، زیرا تمام پروتئین هایی که قبلاً به عنوان گیرنده یا کانال یونی عمل می کردند توسط لیزوزوم هضم می شوند. این امر مستلزم سنتز جدید آنها است که بخش قابل توجهی از ذخایر انرژی کلان انرژی صرف می شود. با این حال، در طول "بهره برداری" از مولکول های کانال های یونی یا گیرنده ها اغلب آسیب می بینند، تا اینکه بخش هایی از مولکول جدا می شوند. این نیز نیاز به سنتز مجدد آنها دارد. بنابراین، فاگوسیتوز، حتی اگر با شکافتن مولکول‌های گیرنده‌ی خود اتفاق بیفتد، نیز راهی برای تجدید مداوم آنهاست.
برهم کنش هیدروفوبیک پروتئین های انتگرال
همانطور که بوددر بالا توضیح داده شد، پروتئین های غشای انتگرال مولکول های پیچیده ای هستند که به نظر می رسد در غشای سیتوپلاسمی گیر کرده اند. در همان زمان، آنها می توانند آزادانه در آن شنا کنند و در امتداد پلاسمالما حرکت کنند، اما نمی توانند از آن جدا شده و وارد فضای بین سلولی شوند. این به دلیل ویژگی‌های برهمکنش آبگریز پروتئین‌های انتگرال با فسفولیپیدهای غشایی است.
مراکز فعال پروتئین های انتگرال در سطح داخلی یا خارجی دولایه لیپیدی قرار دارند. و آن قطعه از ماکرومولکول، که مسئول تثبیت محکم است، همیشه در میان مناطق آبگریز فسفولیپیدها قرار دارد. به دلیل تعامل با آنها، تمام پروتئین های گذرنده همیشه در ضخامت غشای سلولی باقی می مانند.
توابع ماکرومولکول های انتگرال
هر پروتئین غشایی یکپارچه دارای یک محل لنگر است که در بین باقی مانده های آبگریز فسفولیپیدها و یک مرکز فعال قرار دارد. برخی از مولکول ها تنها یک مرکز فعال دارند و در سطح داخلی یا خارجی غشا قرار دارند. همچنین مولکول هایی با چندین سایت فعال وجود دارد. همه اینها به عملکردهای انجام شده توسط پروتئین های انتگرال و محیطی بستگی دارد. اولین عملکرد آنها حمل و نقل فعال است.
ماکرومولکول های پروتئینی که وظیفه عبور یون ها را بر عهده دارند از چندین زیر واحد تشکیل شده و جریان یون را تنظیم می کنند. به طور معمول، غشای پلاسما نمی تواند یون های هیدراته را عبور دهد، زیرا ذاتاً یک لیپید است. وجود کانال‌های یونی که پروتئین‌های یکپارچه هستند، به یون‌ها اجازه می‌دهد تا به داخل سیتوپلاسم نفوذ کرده و غشای سلولی را شارژ کنند.این مکانیسم اصلی برای وقوع پتانسیل غشایی سلول‌های بافت تحریک‌پذیر است.
مولکول های گیرنده
دومین عملکرد مولکول های انتگرال عملکرد گیرنده است. یک لایه دولایه لیپیدی غشاء یک عملکرد محافظتی را انجام می دهد و سلول را کاملاً از محیط خارجی محدود می کند. با این حال، به دلیل وجود مولکول‌های گیرنده، که توسط پروتئین‌های انتگرال نشان داده می‌شوند، سلول می‌تواند سیگنال‌هایی را از محیط دریافت کند و با آن تعامل داشته باشد. به عنوان مثال، گیرنده آدرنال کاردیومیوسیت، پروتئین چسبنده سلولی، گیرنده انسولین است. یک مثال خاص از پروتئین گیرنده باکتریورودوپسین است، پروتئین غشایی خاصی که در برخی از باکتری ها یافت می شود و به آنها اجازه می دهد به نور پاسخ دهند.
پروتئین های تعامل بین سلولی
سومین گروه از عملکردهای پروتئین های انتگرال، اجرای تماس های بین سلولی است. به لطف آنها، یک سلول می تواند به سلول دیگر بپیوندد، بنابراین زنجیره ای از انتقال اطلاعات ایجاد می شود. پیوندها بر اساس این مکانیسم کار می کنند - اتصالات شکاف بین کاردیومیوسیت ها، که از طریق آن ریتم قلب منتقل می شود. همان اصل عملکرد در سیناپس ها مشاهده می شود که از طریق آنها یک تکانه در بافت های عصبی منتقل می شود.
از طریق پروتئین های انتگرال، سلول ها همچنین می توانند یک اتصال مکانیکی ایجاد کنند که در تشکیل یک بافت بیولوژیکی یکپارچه مهم است. همچنین پروتئین های انتگرال می توانند نقش آنزیم های غشایی را ایفا کرده و در انتقال انرژی از جمله تکانه های عصبی شرکت کنند.
