ساختار و عملکرد غشای سلولی: محافظت و پشتیبانی از سلول ها

غشای سلولی (غشای پلاسمایی) یک غشای نازک و نیمه نفوذپذیر است که سیتوپلاسم سلول را احاطه کرده است. وظیفه آن حفظ یکپارچگی داخلی سلول با اجازه دادن به ورود برخی مواد و جلوگیری از ورود سایرین است. همچنین به عنوان پایه ای برای اتصال به سیتوسکلت در برخی ارگانیسم ها و دیواره سلولی در برخی دیگر عمل می کند. بنابراین، غشای سلولی به حمایت از سلول و حفظ شکل آن کمک می کند.

نکات کلیدی

• غشای سلولی یک غشای چندوجهی است که سیتوپلاسم یک سلول را احاطه می کند. این غشا یکپارچگی سلول را حفظ کرده و به حمایت از سلول و حفظ شکل آن کمک می کند.
• پروتئین ها و لیپیدها اجزای اصلی غشای سلولی هستند. نسبت دقیق پروتئین ها و لیپیدها بسته به عملکرد یک سلول خاص می تواند متفاوت باشد.
• فسفولیپیدها اجزای مهم غشای سلولی هستند. آن ها به طور خودجوش به گونه ای سازماندهی می شوند که یک لایه دوگانه لیپیدی نیمه نفوذپذیر تشکیل دهند، به طوری که فقط برخی مواد می توانند از غشا به داخل سلول نفوذ کنند.
• مانند غشای سلولی، برخی از ارگانل های سلولی نیز توسط غشا احاطه شده اند. هسته و میتوکندری دو مثال از این مورد هستند.

یکی دیگر از وظایف غشا تنظیم رشد سلول از طریق تعادل اندرایتوز و اگزوکیتوز است. در اندرایتوز، لیپیدها و پروتئین ها از غشای سلولی حذف می شوند زیرا مواد داخلی می شوند. در اگزوکیتوز، وزیکول های حاوی لیپیدها و پروتئین ها با غشای سلولی ادغام می شوند و اندازه سلول را افزایش می دهند. سلول های حیوانی، سلول های گیاهی، سلول های پروکاریوتیک و سلول های قارچی دارای غشای پلاسمایی هستند. ارگانل های داخلی نیز با غشا محصور شده اند.

ساختار غشای سلولی

غشای سلولی عمدتاً از ترکیبی از پروتئین ها و لیپیدها تشکیل شده است. بسته به موقعیت و نقش غشا در بدن، لیپیدها می توانند بین 20 تا 80 درصد از غشا را تشکیل دهند و بقیه پروتئین ها هستند. در حالی که لیپیدها به انعطاف پذیری غشا کمک می کنند، پروتئین ها شرایط شیمیایی سلول را نظارت و حفظ کرده و به انتقال مولکول ها از طریق غشا کمک می کنند.

لیپیدهای غشای سلولی

نمای میکروسکوپی از فسفولیپیدها.

فسفولیپیدها اجزای اصلی غشای سلولی هستند. فسفولیپیدها یک لایه دوگانه لیپیدی تشکیل می دهند که در آن نواحی سر آبدوست (متمایل به آب) به طور خودجوش به سمت سیتوز آبی و مایع خارج سلولی قرار می گیرند، در حالی که نواحی دم آب گریز (دفع شده از آب) دور از سیتوز آبی و مایع خارج سلولی قرار می گیرند. این لایه دوگانه نیمه نفوذپذیر است و اجازه می دهد تنها برخی مولکول ها از غشا عبور کنند.

کلسترول یکی دیگر از اجزای لیپیدی غشای سلولی حیوانات است. مولکول های کلسترول به طور انتخابی بین فسفولیپیدهای غشا توزیع شده اند. این کمک می کند که غشای سلولی از سفت شدن جلوگیری کرده و مانع از نزدیک قرار گرفتن بیش از حد فسفولیپیدها شود. کلسترول در غشای سلولی گیاهی یافت نمی شود.

گلیکولیپیدها بر روی سطح غشای سلولی قرار دارند و دارای زنجیره قندی کربوهیدراتی متصل به خود هستند. آن ها به سلول کمک می کنند تا سایر سلول های بدن را شناسایی کند.

پروتئین های غشای سلولی

لیپوپروتئین ها و PCSK9 متصل به گیرنده ها.

غشای سلولی شامل دو نوع پروتئین وابسته است. پروتئین های محیطی غشا در بیرون غشا قرار دارند و از طریق تعامل با سایر پروتئین ها به غشا متصل می شوند. پروتئین های درون غشایی در خود غشا قرار دارند و بیشتر آن ها از غشا عبور می کنند. بخش هایی از این پروتئین های گذرنده از غشا در دو طرف غشا در معرض دید هستند. پروتئین های غشای سلولی دارای وظایف مختلفی هستند.

پروتئین های ساختاری به سلول کمک می کنند تا از نظر شکل و ساختار حمایت دریافت کند.

پروتئین های گیرنده غشا به سلول ها کمک می کنند تا از طریق هورمون ها، انتقال دهنده های عصبی و دیگر مولکول های سیگنال با محیط خارجی خود ارتباط برقرار کنند.

پروتئین های حمل و نقل، مانند پروتئین های کروی، مولکول ها را از طریق انتقال تسهیل شده از غشای سلولی عبور می دهند.

گلیکوپروتئین ها دارای زنجیره ای از کربوهیدرات ها هستند که به آن ها متصل شده است. آن ها در غشای سلولی جاسازی شده و به ارتباطات بین سلولی و حمل و نقل مولکول ها از طریق غشا کمک می کنند.

غشاهای ارگانیل

روغن آندنوپلاسمی خشن.

برخی از ارگانل های سلولی نیز توسط غشاهای محافظ احاطه شده اند. هسته، شبکه آندنوپلاسمی، واکوئل ها، لیزوزوم ها و دستگاه گلژی نمونه هایی از ارگانل های غشادار هستند. میتوکندری ها و کلروپلاست ها توسط یک غشای دوگانه احاطه شده اند. غشای ارگانل های مختلف از نظر ترکیب مولکولی متفاوت است و به خوبی برای عملکردهایی که انجام می دهند مناسب است. غشای ارگانل ها برای چندین عملکرد حیاتی سلول، از جمله سنتز پروتئین، تولید لیپید و تنفس سلولی حائز اهمیت هستند.

ساختارهای سلول های یوکاریوتی

آثار هنری کروموزوم ها.

غشای سلولی تنها یکی از اجزای یک سلول است. ساختارهای زیر نیز در یک سلول یوکاریوتی حیوانی معمولی یافت می شوند:

• سنتریول ها - در سازماندهی مونتاژ میکروتوبول ها کمک می کنند.
• کروموزوم ها - حامل DNA سلولی هستند.
• مژک ها و تیغه ها - در حرکات سلولی کمک می کنند.
• شبکه آندنوپلاسمی - کربوهیدرات ها و لیپیدها را سنتز می کند.
• دستگاه گلژی - محصولات خاص سلولی را تولید، ذخیره و ارسال می کند.
• لیزوزوم ها - ماکرومولکول های سلولی را هضم می کنند.
• میتوکندری ها - انرژی لازم برای سلول را تأمین می کنند.
• هسته - رشد و تولیدمثل سلول را کنترل می کند.
• پراکسیزوم ها - الکل را سم زدایی کرده، اسید صفرا تولید می کنند و از اکسیژن برای تجزیه چربی استفاده می کنند.
• ریبوزوم ها - مسئول تولید پروتئین از طریق ترجمه هستند.