غشای پلاسمایی ، غشای سلولی ، غشای سیتوپلاسمی یا پلاسمالما یک لایه لیپیدی یا دولایه از فسفولیپیدها و سایر مواد است که کل سلول را محدود می کند و محیط خارج سلولی را از محیط داخل سلولی ( سیتوپلاسم ) تقسیم می کند .
غشاهای سلولی که سلول را میسازند، شامل غشای پلاسما و غشای داخلی یوکاریوتی (مانند غشای هسته )، از گلیسروفسفولیپیدها ، مولکولهای متشکل از گلیسرول ، یک گروه فسفات و دو زنجیره لیپیدی (مانند اسیدهای چرب ) ساخته شدهاند . گلیسرول یک مولکول سه کربنه است که به عنوان محور مرکزی این غشاء عمل می کند. هندسهای شکل میگیرد که به گلیسروفسفولیپیدها اجازه میدهد در کنار هم قرار بگیرند و صفحات پهنی تشکیل دهند. گلیسروفسفولیپیدها تا حد زیادی فراوان ترین لیپیدها در غشای سلولی هستند و مانند همه لیپیدها در آب نامحلول هستند، اما هندسه منحصر به فرد آنها باعث می شود آنها در لایه ها بدون هیچ گونه انرژی ورودی جمع شوند. 1
اندازه تقریبی آن 7.4 نانومتر مربع (74 Å ) است و در زیر میکروسکوپ نوری قابل مشاهده نیست ، اما در زیر میکروسکوپ الکترونی قابل مشاهده است و در زیر لایه بیرونی دیگری به نام دیواره سلولی (در صورت وجود) قرار دارد.
LewaBrane-RO-B085-LE-4040-en-L
تاریخچه
در سال 1925، دو دانشمند هلندی (E. Gorter و R. Grendel) غشای سلولی را مطالعه کردند و گلبول های قرمز خون را انتخاب کردند، زیرا آنها هیچ اندامک غشایی که در تجزیه و تحلیل تداخل داشته باشد، انتخاب کردند و متوجه شدند که غشاء از لیپیدهایی تشکیل شده است که به صورت دوتایی چیده شده اند. لایه (دو لایه). 3
تابع
در تمام انواع سلول ها، غشاء به طور کلی وظایف زیر را دارد:
- محافظت از سلول در برابر محیط خارجی
- لنگر انداختن اسکلت سلولی
- نیمه تراوا ، برای تبادل مواد.
- اسمز ، برای انتشار غیرفعال املاح.
- سایر عملکردها با توجه به نوع موجودات.
انواع غشای سلولی _
- با توجه به ساختار اصلی خود، آنها دو نوع غشای لیپیدی هستند، یکی از اسیدهای چرب و دیگری از ایزوپرنوئیدها ساخته شده است:
دولایه اسید چرب _
این گسترده ترین ساختار در بین موجودات زنده است و موجودات یوکاریوتی و باکتری ها و همچنین ویروس های خاص را مشخص می کند . آنها از فسفولیپیدهای آمفیفیل تشکیل شده اند ، دارای سر فسفات آبدوست و دم آبگریز متشکل از دو زنجیره اسید چرب هستند . اسیدهای چرب از طریق یک پیوند استری به ستون فقرات sn – گلیسرول – 3 – فسفات متصل می شوند . دولایه اسید چرب نه تنها در غشای پلاسما یافت می شود، بلکه در غشای اندامک های غشایی یوکاریوتی و در غشای خارجی اضافی باکتری های گرم منفی نیز مشاهده می شود .
دولایه یا تک لایه ایزوپرنوئیدها
آرکیا غشای خاصی دارند . از نظر شیمیایی از هیدروکربن های ایزوپرنوئیدی تشکیل شده است که توسط یک پیوند اتری به زنجیره اصلی sn- گلیسرول-1-فسفات متصل شده اند. غشاء ممکن است توسط دولایه ای از لیپیدهای دیتر تشکیل شود، اما در باستان های گرمادوست و اسیدوفیل ممکن است تک لایه ای از لیپیدهای تترا اتر باشد که مقاومت بیشتری در برابر شرایط افراطی ایجاد می کند. اعتقاد بر این است که غشای ایزوپرنوئید میتواند آخرین جد مشترک جهانی را مشخص کند ، زیرا بیوسنتز این هیدروکربنها در باستانها و برخی باکتریهای اولیه رایج است. 5
با توجه به پیچیدگی، دو نوع غشای پلاسمایی را می توان توصیف کرد، یوکاریوتی و پروکاریوتی:
غشای پلاسمایی یوکاریوتی
دارای اجزای چربی اضافی برای فسفولیپیدها مانند اسفنگولیپیدها و کلسترول است . فسفولیپیدهای رایج عبارتند از لسیتین ( فسفاتیدیل کولین ) و سفالین (فسفاتیدیل اتانول آمین). پروتئین هایی وجود دارند که از کل لایه غشای سلولی عبور می کنند، مانند پروتئین های انتگرال ، گلیکوپروتئین ها و پروتئین های محیطی . سایر مواد موجود ممکن است کربوهیدرات ها، گلیکولیپیدها و گلیکوپروتئین ها باشند.
ظرفیت هجوم را دارد و به اگزوسیتوز برای دفع و اندوسیتوز برای بلع ذرات جامد ( فاگوسیتوز ) یا ذرات مایع ( پینوسیتوز ) اجازه میدهد. این فرآیند مربوط به وزیکول های سیتوزول است که دارای غشای دولایه لیپیدی خاص خود هستند . این ویژگی انواژیناسیون می تواند به منشا سلول یوکاریوتی مرتبط باشد ، با نقش تکاملی در منشاء هسته ، سیستم غشایی و اندوسیمبیوز نهایی که منجر به میتوکندری می شود . 6
غشای پلاسمایی یوکاریوتی ظرفیت انتقال سیگنال پیچیده ای برای پاسخ به تأثیرات محیط اطراف دارد که شامل تعداد زیادی محرک شیمیایی و سیگنال های فیزیکوشیمیایی از طریق چند زنجیره انتقال است که ابتدا در گیرنده های سلولی .
غشای پروکاریوتی __ _
غشای سلولی پروکاریوتی 20 تا 30 درصد وزن سلول را تشکیل می دهد و تقریباً از 60 درصد فسفولیپیدها و 40 درصد پروتئین تشکیل شده است. اگرچه ممکن است مقدار کمی گلیکولیپید وجود داشته باشد .
علاوه بر عملکردهای ذاتی هر غشای پلاسمایی، غشای پروکاریوتی در فرآیندهای تخریبی یا کاتابولیک مداخله می کند و می تواند از آنزیم هایی استفاده کند که هنگام دفع، به عنوان اگزونزیم عمل می کنند . همچنین در فرآیندهای بیوسنتزی یا آنابولیک، مانند سنتز دیواره سلولی ، گلیکوکالیکس در صورت امکان، و سایر اجزا دخالت می کند. به همین ترتیب، در فرآیندهای انرژی زیستی، مانند انتقال الکترون، فسفوریلاسیون اکسیداتیو و پیدایش ATP ضروری است . بسیاری از عملکردها با این واقعیت مطابقت دارند که آنزیم ها در چین های غشاء و همچنین رنگدانه های پروکاریوت های فوتوتروف قرار دارند. این غشاء به عنوان لنگر برای ساختارهای مختلف مانند پیلی ، فیمبریا و تاژک استفاده می شود . 7
یک غشای سلولی در باکتریهای آرکی و مونودرمی وجود دارد، اما دو غشای سلولی در باکتریهای دیدرمیک وجود دارد . آنتی بیوتیک پلی میکسین در برابر باکتری های گرم منفی عمل می کند زیرا ساختار غشای خارجی را می شکند.
پروتئین های درون غشا
بسیاری از پروتئین های غشایی به سطح دولایه فسفولیپیدی غشای سلولی وارد یا متصل می شوند. پروتئینهای غشای پلاسما که کربوهیدراتهای متصل به قسمت در معرض غشای سلولی را حمل میکنند، گلیکوپروتئین نامیده میشوند (گلیکو از اصطلاح یونانی به معنای شیرین است و به بخشی از کربوهیدرات با واحدهای قند آن اشاره دارد ) .
پروتئین های غشایی را می توان بر اساس عملکردشان به پنج دسته کلی طبقه بندی کرد: گیرنده های شناسایی، آنزیمی، اتصال و انتقال.
پروتئین های شناسایی گلیکوپروتئین هایی هستند که به عنوان برچسب های شناسایی عمل می کنند. سلول های هر فرد حامل گلیکوپروتئین های منحصر به فردی است که آنها را به عنوان “خود” شناسایی می کند. سلولهای سیستم ایمنی خود را نادیده میگیرند و به سلولهای مهاجم مانند باکتریها حمله میکنند که سلولهای تشخیص متفاوتی در غشای خود دارند. پروتئین های شناسایی روی سطح گلبول های قرمز، حامل گروه های مختلف کربوهیدرات هستند و تعیین می کنند که خون از نوع O، A، B یا AB است. انتقال خون، و همچنین اندام های پیوندی، باید دارای گلیکوپروتئین هایی باشد که با دریافت کننده مطابقت داشته باشد تا حملات سیستم ایمنی به حداقل برسد.
پروتئین های آنزیمی واکنش های شیمیایی را کاتالیز می کنند که مولکول های بیولوژیکی را سنتز یا تجزیه می کنند. اگرچه بسیاری از آنزیم ها در سیتوپلاسم قرار دارند، برخی از آنها به غشای سلولی گسترش می یابند و برخی دیگر به سطح غشاها متصل می شوند. آنزیمهای غشای پلاسما شامل آنزیمهایی هستند که پروتئینها و کربوهیدراتهای ماتریکس خارج سلولی (شبکهای از فیبرهای پروتئین و گلیکوپروتئین که فضاهای بین سلولهای حیوانی را پر میکنند) را سنتز میکنند.
گروه متنوعی از پروتئین های اتصال دهنده غشاهای سلولی را به روش های مختلف لنگر می اندازند. برخی غشای پلاسمایی را می پوشانند و اسکلت سلولی را در داخل سلول، با ماتریکس خارج سلولی در خارج، حمایت می کنند، به طوری که سلول جای خود را در بافت حفظ می کند. برخی از پروتئین های چسبنده با اتصال غشای پلاسمایی به اسکلت سلولی شکل سلول را حفظ می کنند و برخی دیگر به سلول می چسبند و آن را در سراسر سطوح حرکت می دهند. سایر پروتئین های اتصالی بین سلول های مجاور ارتباط برقرار می کنند.
پروتئین های حمل و نقل حرکت مولکول های آبدوست را در سراسر غشای پلاسما تنظیم می کنند . برخی از پروتئینهای انتقالی که پروتئینهای کانالی نامیده میشوند، کانالهایی را تشکیل میدهند که مولکولهای آب یا یونهای خاص از طریق منافذ مرکزی آنها به دنبال گرادیان غلظت از غشاء عبور میکنند. سایر پروتئین های حمل و نقل، به نام پروتئین های حامل، دارای محل های اتصال هستند که در آن به طور موقت به مولکول های یک طرف غشاء متصل می شوند. سپس این پروتئینها تغییر شکل میدهند (گاهی انرژی را از ATP سلول میگیرند)، مولکول را از غشاء عبور داده و در طرف دیگر رسوب میکنند.
استفاده از اصطلاح غشای سلولی
عبارت غشای سلولی با معانی زیر استفاده می شود:
- غشای پلاسمایی که در این مقاله توضیح داده شده است، غشایی است که همیشه سیتوپلاسم سلول ها را احاطه کرده است. اگرچه استفاده از “غشای سلولی” می تواند نامشروع در نظر گرفته شود، اما به طور فوق العاده ای گسترده است، به ویژه در متون انگلیسی زبان ( غشای سلولی ).
- غشاهای دیگر: سلول یوکاریوتی به دلیل سیستم غشایی غشایی چندین غشا دارد ، بنابراین صحبت در مورد غشای سلولی می تواند مبهم باشد. باکتری های دیدرمی مانند باکتری های گرم منفی دارای دو غشای سلولی هستند که به همین دلیل به آنها غشای خارجی و غشای سیتوپلاسمی می گویند.
- دیواره سلولی که غشای ترشحی نیز نامیده میشود ، یک پوشش سفت و سخت کم و بیش مقاوم است که تمام یا بیشتر سلولهای گیاهان، قارچها، بسیاری از جلبکها و پروکاریوتها را میپوشاند.
منشأ ابهام _ _
برای یک قرن و نیم (حدود 1800 تا 1950) تحقیقات در سلول ها تنها بر اساس مشاهده توسط میکروسکوپ نوری بود . به دلایل فیزیکی مربوط به طول موج نور، نمی تواند ساختارهای کوچکتر از 0.25 میکرومتر را تشخیص دهد. مرز سلول زمانی که قابل تشخیص بود غشای سلول نامیده می شد و این تنها استفاده مشروع از این بیان باقی می ماند. در بیشتر موارد آنچه مشاهده شد پوشش کم و بیش انعطاف پذیری بود که از پلی ساکاریدها ، پروتئین ها یا پلیمرهای مخلوط ساخته شده بود که به آن دیواره سلولی نیز می گویند. این دقیقا همان عبارتی است که برای جلوگیری از ابهام باید ترجیح داده شود.
در آغاز قرن بیستم، تحقیقات تجربی فیزیولوژی سلولی منجر به فرض وجود غشای نامرئی در تمام سلولها شد که غشای پلاسمایی یا سیتوپلاسمی نامیده میشد و باید اساساً از لیپیدها تشکیل شده باشد . این نشان دهنده پوشش پروتوپلاسم ، بخش فعال فیزیولوژیکی سلول است. با استفاده از میکروسکوپ الکترونی می توان غشای پلاسمایی را در نهایت مشاهده کرد.