معلومة

كيف بالضبط الميكروفيلامين يغير شكل غشاء الخلية؟

كيف بالضبط الميكروفيلامين يغير شكل غشاء الخلية؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أفهم أنها تتركز تحت غشاء الخلية ويمكن أن تتقلص ، لكن التفاصيل ليست واضحة تمامًا. كيف ترتبط بالغشاء ، وفي أي اتجاه يسحبون؟ هل يرسمون نقطتين من غشاء الخلية معًا أم ماذا؟ كما أن الأكتين في العضلات لا ينقبض نفسه فحسب ، بل يرسو على الميوسين و "يزحف" على طوله: ليس الأكتين هو الذي ينقبض ، ولكن معقد الأكتين والميوسين بأكمله. هل يحدث شيء مشابه في الميكروفيلامين؟


الميكروفيلمنت

الميكروفيلامين، وتسمى أيضا خيوط الأكتين، هي خيوط بروتينية في سيتوبلازم الخلايا حقيقية النواة التي تشكل جزءًا من الهيكل الخلوي. وهي تتكون أساسًا من بوليمرات الأكتين ، ولكنها يتم تعديلها وتتفاعل مع العديد من البروتينات الأخرى في الخلية. يبلغ قطر الخيوط الدقيقة عادة حوالي 7 نانومتر وتتكون من شريطين من الأكتين. تشمل وظائف الخيوط الدقيقة التحريك الخلوي ، والحركة الأميبية ، وحركة الخلية ، والتغيرات في شكل الخلية ، والالتقام الخلوي والإخراج الخلوي ، وانقباض الخلية ، والاستقرار الميكانيكي. تتميز الألياف الدقيقة بالمرونة والقوة نسبيًا ، حيث تقاوم الالتواء بواسطة قوى الضغط متعددة البيكونيوتن وكسر الشعيرة بواسطة قوى الشد النانويوتن. في تحفيز حركة الخلية ، يستطيل أحد طرفي خيوط الأكتين بينما يتقلص الطرف الآخر ، على الأرجح بواسطة المحركات الجزيئية للميوسين II. [1] بالإضافة إلى ذلك ، فهي تعمل كجزء من المحركات الجزيئية الانقباضية التي يقودها الأكتوموسين ، حيث تعمل الخيوط الرقيقة كمنصات شد لعمل سحب ATP المعتمد على الميوسين في تقلص العضلات وتقدم الكاذبة. تحتوي الألياف الدقيقة على إطار قوي ومرن يساعد الخلية في الحركة. [2]


الميكروفيلامين

من بين الأنواع الثلاثة لألياف البروتين في الهيكل الخلوي ، فإن الألياف الدقيقة هي الأضيق. تعمل في الحركة الخلوية ، ويبلغ قطرها حوالي 7 نانومتر ، وهي مصنوعة من خيطين متشابكين من بروتين كروي يسمى الأكتين (الشكل ( فهرس الصفحة <2> )). لهذا السبب ، تُعرف الخيوط الدقيقة أيضًا باسم خيوط الأكتين.

الشكل ( PageIndex <2> ): تتكون الخيوط الدقيقة من خيطين متشابكين من الأكتين.

يتم تشغيل الأكتين بواسطة ATP لتجميع شكله الخيطي ، والذي يعمل كمسار لحركة بروتين محرك يسمى الميوسين. يمكّن هذا الأكتين من الانخراط في الأحداث الخلوية التي تتطلب الحركة ، مثل انقسام الخلايا في الخلايا الحيوانية والتدفق السيتوبلازمي ، وهو الحركة الدائرية للسيتوبلازم الخلوي في الخلايا النباتية. الأكتين والميوسين وفير في خلايا العضلات. عندما تنزلق خيوط الأكتين والميوسين عن بعضها البعض ، تنقبض عضلاتك.

توفر الألياف الدقيقة أيضًا بعض الصلابة والشكل للخلية. يمكنهم إزالة البلمرة (التفكيك) والإصلاح بسرعة ، وبالتالي تمكين الخلية من تغيير شكلها والتحرك. تستفيد خلايا الدم البيضاء (خلايا الجسم و rsquos المقاومة للعدوى) من هذه القدرة بشكل جيد. يمكنهم الانتقال إلى موقع الإصابة وبلعمة العامل الممرض.

فيديو ( فهرس الصفحة <1> ): لمشاهدة مثال على خلية دم بيضاء أثناء عملها ، شاهد مقطع فيديو قصير بفاصل زمني للخلية وهي تلتقط نوعين من البكتيريا. يبتلع أحدهما ثم ينتقل إلى الآخر.


4.5 الهيكل الخلوي

بنهاية هذا القسم ، ستكون قادرًا على القيام بما يلي:

  • وصف الهيكل الخلوي
  • قارن أدوار الخيوط الدقيقة والخيوط الوسيطة والأنابيب الدقيقة
  • قارن وقارن بين الأهداب والسوط
  • لخص الاختلافات بين مكونات الخلايا بدائية النواة والخلايا الحيوانية والخلايا النباتية

إذا كنت ستقوم بإزالة جميع العضيات من الخلية ، فهل سيكون غشاء البلازما والسيتوبلازم هما المكونان الوحيدان المتبقيان؟ لا. داخل السيتوبلازم ، لا يزال هناك أيونات وجزيئات عضوية ، بالإضافة إلى شبكة من ألياف البروتين التي تساعد في الحفاظ على شكل الخلية ، وتأمين بعض العضيات في مواقع محددة ، والسماح للسيتوبلازم والحويصلات بالتحرك داخل الخلية ، وتمكين الخلايا داخل الخلايا متعددة الخلايا. الكائنات الحية للتحرك. بشكل جماعي ، يطلق العلماء على هذه الشبكة من ألياف البروتين الهيكل الخلوي. هناك ثلاثة أنواع من الألياف داخل الهيكل الخلوي: الخيوط الدقيقة ، والخيوط الوسيطة ، والأنابيب الدقيقة (الشكل 4.22). هنا ، سوف نفحص كل منها.

الميكروفيلامين

من بين الأنواع الثلاثة لألياف البروتين في الهيكل الخلوي ، فإن الألياف الدقيقة هي الأضيق. وهي تعمل في الحركة الخلوية ، ويبلغ قطرها حوالي 7 نانومتر ، وتتكون من خيطين متشابكين من البروتين الكروي ، نسميهما الأكتين (الشكل 4.23). لهذا السبب ، نسمي أيضًا الخيوط الدقيقة خيوط الأكتين.

يعمل ATP على تمكين الأكتين لتجميع شكله الخيطي ، والذي يعمل كمسار لحركة البروتين الحركي الذي نسميه الميوسين. يمكّن هذا الأكتين من الانخراط في الأحداث الخلوية التي تتطلب الحركة ، مثل انقسام الخلايا في الخلايا حقيقية النواة والتدفق السيتوبلازمي ، وهو الحركة الدائرية للسيتوبلازم الخلوي في الخلايا النباتية. الأكتين والميوسين وفير في خلايا العضلات. عندما تنزلق خيوط الأكتين والميوسين عن بعضها البعض ، تنقبض عضلاتك.

توفر الألياف الدقيقة أيضًا بعض الصلابة والشكل للخلية. يمكنهم إزالة البلمرة (التفكيك) والإصلاح بسرعة ، وبالتالي تمكين الخلية من تغيير شكلها والتحرك. تستفيد خلايا الدم البيضاء (خلايا الجسم التي تقاوم العدوى) من هذه القدرة. يمكنهم الانتقال إلى موقع الإصابة وبلعمة الممرض.

ارتباط بالتعلم

لمشاهدة مثال على خلية دم بيضاء تعمل ، شاهد مقطع فيديو بفاصل زمني قصير للخلية وهي تلتقط نوعين من البكتيريا. يبتلع أحدهما ثم ينتقل إلى الآخر.

المتوسطة الشعيرات

تتكون العديد من خيوط البروتينات الليفية التي يتم لفها معًا من خيوط وسيطة (الشكل 4.24). تحصل عناصر الهيكل الخلوي على اسمها من حقيقة أن قطرها ، من 8 إلى 10 نانومتر ، يقع بين تلك الموجودة في الألياف الدقيقة والأنابيب الدقيقة.

الخيوط الوسيطة ليس لها دور في حركة الخلية. وظيفتها هيكلية بحتة. إنها تتحمل التوتر ، وبالتالي تحافظ على شكل الخلية ، وتثبت النواة والعضيات الأخرى في مكانها. يوضح الشكل 4.22 كيف تنشئ الخيوط الوسيطة سقالات داعمة داخل الخلية.

الخيوط الوسيطة هي المجموعة الأكثر تنوعًا من عناصر الهيكل الخلوي. توجد عدة أنواع من البروتينات الليفية في الخيوط الوسيطة. ربما تكون أكثر دراية بالكيراتين ، وهو البروتين الليفي الذي يقوي شعرك وأظافرك وبشرة بشرتك.

أنابيب مجهرية

كما يوحي اسمها ، الأنابيب الدقيقة عبارة عن أنابيب مجوفة صغيرة. تتألف البلمرة البلمرة من α-tubulin و β-tubulin ، وهما بروتينان كرويان ، جدران الأنابيب الدقيقة (الشكل 4.25). يبلغ قطر الأنابيب الدقيقة حوالي 25 نانومتر ، وهي أوسع مكونات الهيكل الخلوي. إنها تساعد الخلية على مقاومة الانضغاط ، وتوفر مسارًا تنتقل فيه الحويصلات عبر الخلية ، وتسحب الكروموسومات المضاعفة إلى الأطراف المتقابلة للخلية المنقسمة. مثل الميكروفيلامين ، يمكن للأنابيب الدقيقة أن تتفكك وتصلح بسرعة.

الأنابيب الدقيقة هي أيضًا العناصر الهيكلية للسوط ، والأهداب ، والمريكزات (الأخيران هما الجسمان العموديان في الجسيم المركزي). في الخلايا الحيوانية ، الجسيم المركزي هو مركز تنظيم الأنابيب الدقيقة. في الخلايا حقيقية النواة ، تختلف الأسواط والأهداب تمامًا من الناحية الهيكلية عن نظيراتها في بدائيات النوى ، كما نناقش أدناه.

فلاجيلا وأهداب

السوط (المفرد = السوط) عبارة عن هياكل طويلة تشبه الشعر تمتد من غشاء البلازما وتمكن الخلية بأكملها من التحرك (على سبيل المثال ، الحيوانات المنوية ، يوجلينا، وبعض بدائيات النوى). عند وجودها ، تحتوي الخلية على سوط واحد فقط أو عدد قليل من الأسواط. ومع ذلك ، عند وجود أهداب (المفرد = الهدب) ، يمتد الكثير منها على طول سطح غشاء البلازما بالكامل. وهي عبارة عن هياكل قصيرة شبيهة بالشعر تحرك خلايا كاملة (مثل الباراميسيا) أو مواد على طول السطح الخارجي للخلية (على سبيل المثال ، أهداب الخلايا التي تبطن قناتي فالوب التي تحرك البويضة نحو الرحم ، أو أهداب تبطن خلايا الجهاز التنفسي الذي يحبس الجسيمات وينقلها نحو أنفك.)

على الرغم من الاختلافات في الطول والعدد ، تشترك الأسواط والأهداب في ترتيب هيكلي مشترك للأنابيب الدقيقة يسمى "مصفوفة 9 + 2". هذا اسم مناسب لأن سوطًا واحدًا أو هدبًا مصنوعًا من حلقة من تسعة أزواج من الأنابيب الدقيقة ، تحيط بزوج صغير واحد في المركز (الشكل 4.26).

لقد أكملت الآن مسحًا واسعًا لمكونات الخلايا بدائية النواة وحقيقية النواة. للحصول على ملخص للمكونات الخلوية في الخلايا بدائية النواة وحقيقية النواة ، انظر الجدول 4.1.


الخلايا

من المرجح أن الخلايا الأولى التي نشأت منذ حوالي 3.5 مليار سنة كانت تشبه البكتيريا أو العتائق ، وكان لديها هياكل بسيطة نسبيًا وتفتقر إلى النوى أو العضيات الداخلية. تظهر معظم أشجار الحياة النشوء والتطور أن العتائق والبكتيريا تتباعد أولاً عن آخر سلف مشترك عالمي (LUCA). لذلك نستنتج أن LUCA كان له بنية خلوية بسيطة ، مع السيتوبلازم يحده نوع من الأغشية ثنائية الطبقة الفوسفورية ، ولا توجد نوى أو مقصورات غشاء داخلي أو عضيات.

شجرة الحياة النشوء والتطور مع 3 مجالات ، استنادًا إلى تسلسل 16S rRNA ، من ويكيميديا ​​كومنز

تُصنف البكتيريا والعتائق على أنها بدائيات النوى ، أي الخلايا التي لا تحتوي على نوى ، على الرغم من أن بعض علماء الأحياء الحديثين يكرهون المصطلح لأن بدائيات النوى لا تشكل مجموعة أحادية النوى.

Methanococcus janaschii ، مع العديد من الأسواط ، الصورة من متحف جامعة كاليفورنيا لعلم الحفريات ، www.ucmp.berkeley.edu.

تمتلك البكتيريا والأركيا أشكالًا متنوعة من الخلايا ، لكن لديهم جميعًا بعض السمات الهيكلية المشتركة.

هيكل الخلية بدائية النواة ، من ويكيبيديا

  • كروموسوم دائري واحد (بعض الأنواع لها كروموسومان دائريان)
  • منطقة نووية تحتوي على الحمض النووي الصبغي ، مع عدم وجود غشاء محيط لفصلها عن السيتوبلازم
  • جزيئات DNA دائرية صغيرة تسمى البلازميدات مشتتة في السيتوبلازم.

بالإضافة إلى غشاء الخلية ثنائي الطبقة من الفوسفوليبيد ، لديهم جدران خلوية تختلف في التركيب بين البكتيريا والعتائق. تكون الخلايا بدائية النواة بشكل عام أصغر من الخلايا حقيقية النواة. لديهم هيكل خلوي بدائي ويمكن أن يكون لديهم سوط للحركة.

المقياس النسبي لأحجام الخلايا ، من ويكيبيديا

تطور حقيقيات النوى

منذ حوالي 2.1-2.4 مليار سنة ، ظهرت أولى الخلايا حقيقية النواة في السجل الأحفوري. يتزامن هذا مع حدث الأوكسجين العظيم أو يحدث بعد فترة وجيزة. تحتوي أغشية الخلايا حقيقية النواة على ستيرول يتطلب تركيبها الأكسجين الجزيئي. كيف نشأت حقيقيات النوى؟ أحد الأدلة هو أن جينات حقيقية النواة للبروتينات التي تقوم بتكرار الحمض النووي وتصنيع الحمض النووي الريبي في النواة تشبه الجينات البدائية ، في حين أن الجينات حقيقية النواة لاستقلاب الطاقة والتخليق الحيوي للدهون في السيتوبلازم تشبه الجينات البكتيرية. أدت هذه الملاحظة إلى الفرضية الحالية القائلة بأن حقيقيات النوى تطورت من تعايش جواني قديم أو حدث اندماج خلوي بين Archaeon و Bacterium.

يتطلب تطور حقيقيات النوى العديد من الابتكارات. واحد هو الالتقام (أخذ جزيئات مرتبطة بغشاء البلازما عن طريق تكوين جزيء صغير حويصلة، هيكل يشبه الفقاعة مصنوع من كيس ثنائي الطبقة يحتوي على سائل داخلي). بدائيات النوى الحديثة تفتقر إلى الالتقام الخلوي أو البلعمة (أخذ الجسيمات إلى الخلية عن طريق تكوين حويصلة كبيرة). لكن الالتقام الخلوي أو البلعمة ضروري لاستيعاب المتعايشات الداخلية وإيوائها داخل غلاف غشاء ، ويؤدي إلى تكوين حويصلات داخل الخلية. يمكن أن يؤدي غزو غشاء البلازما في عمق السيتوبلازم لإحاطة كروموسومات الخلية # 8217s إلى تكوين غلاف غشاء يفصل الحيز النووي عن باقي الخلية ، والتطور المتزامن لنظام الغشاء الداخلي.

تشترك البروتينات المطلوبة للالتقام الخلوي في أوجه تشابه بنيوية مع بروتينات المسام النووية ، مما يشير إلى أصل تطوري مشترك لنظام الغشاء الداخلي والنواة. الشكل 5 من Devos et al. 2004 ، PLoS Biology doi: 10.1371 / journal.pbio.0020380

لذلك ، يمكن أن تفسر البلعمة / الالتقام تكوين النواة المغلفة بغلاف نووي ، ونظام الغشاء الداخلي ، وتطور الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء من التعايش الداخلي للبكتيريا الهوائية والبكتيريا الزرقاء ، على التوالي.

هيكل خلية حقيقيات النوى

خلية حقيقية النواة من ويكيبيديا

ما الذي يجب أن يعرفه طلاب البيولوجيا الجدد عن بنية الخلية حقيقية النواة؟ بدلاً من محاولة حفظ تفاصيل حول مختلف العضيات وهياكل الخلايا ، يجب على الطلاب التفكير في أنظمة الخلايا الرئيسية.

السيتوبلازم

السيتوبلازم هو المنطقة الداخلية للخلية التي يحدها غشاء البلازما ، باستثناء الجزء الداخلي للنواة والمناطق الداخلية للعضيات ونظام الغشاء الداخلي. يحتوي السيتوبلازم على ريبوسومات و tRNAs و mRNAs لتخليق البروتين والهيكل الخلوي والعديد من الإنزيمات الأيضية والبروتينات التي تعمل في إشارات الخلية. السيتوبلازم مزدحم جدًا بالجزيئات الكبيرة لدرجة أنه يحتوي على تناسق في مادة هلامية مرطبة ، وترتبط الكثير من جزيئات الماء بجزيئات أخرى.

جهاز الغشاء الداخلي

يشتمل نظام الغشاء الداخلي على الغلاف النووي ، والشبكة الإندوبلازمية (ER) ، ومركب جولجي ، والجسيمات الحالة ، وحويصلات النقل ، والحويصلات الإفرازية ، والداخلية ، وغشاء البلازما. الغشاء المزدوج للمغلف النووي ملاصق لـ ER.

نظام الغشاء الداخلي من ويكيبيديا. يحتوي ER الخام على ريبوسومات مرتبطة بغشاء ER. تقوم الريبوسومات المرتبطة بـ ER بتجميع البروتينات في غشاء ER أو التجويف (الفضاء الداخلي). تبقى الريبوسومات الأخرى في السيتوبلازم وتصنع البروتينات التي تبقى في السيتوبلازم أو تذهب إلى النواة أو الميتوكوندريا أو البلاستيدات الخضراء.

يتضح أن كل هذه الأغشية تشتمل على نظام واحد عندما نفكر في التكوين الحيوي للغشاء. لكي تنمو الخلايا ، يتعين عليها إنتاج المزيد من الدهون الغشائية وبروتينات الغشاء.

بروتينات الغشاء لنظام الغشاء الداخلي و بروتينات للإفراز مصنوعة في ER الخام (rER) بواسطة الريبوسومات التي ترسو على قنوات البروتين في غشاء ER. تمر سلسلة البولي ببتيد الخارجة من الريبوسوم عبر القناة إلى ER التجويف (المساحة الداخلية للطوارئ) وتبدأ في الطي. تظل أي أجزاء من السلسلة التي تشكل حلزونات ألفا كارهة للماء مدمجة في غشاء ER ، كمجالات عبر الغشاء. تنتقل البروتينات المركبة حديثًا في غشاء rER أو التجويف إلى سلس ER، حيث يتم ربطها جزئيًا بالجليكوزيلات (مجموعات السكاريد قليلة السكاريد مرتبطة تساهميًا بأحماض أمينية معينة). يتم أيضًا تصنيع الدهون الغشائية (الدهون الفوسفاتية والستيرولات) وإضافتها إلى ER السلس. حويصلات النقل تحتوي على بروتينات غشائية وبروتينات مُفرزة تتبرعم من ER السلس وتنتقل إلى جولجي. تندمج هذه الحويصلات مع جولجي ، وتضيف دهون الغشاء وبروتينات الغشاء ، وكذلك محتوياتها الداخلية ، إلى حويصلات جولجي. في جولجي ، يتم فرز البروتينات الغشائية والبروتينات المفرزة ومعالجتها عن طريق الارتباط بالجليكوزيل الإضافي. يتم فصل البروتينات الليزوزومية إلى حويصلات تتقلص وتصبح الجسيمات المحللة. يتم حزم البروتينات المفرزة في الحويصلات الإفرازية يتم نقلها إلى محيط الخلية ، حيث تندمج الحويصلات الإفرازية مع غشاء البلازما ، مضيفة الدهون والبروتينات إلى غشاء البلازما وتفريغ محتوياتها الداخلية إلى خارج الخلية.
الخام ER & # 8211 & gt Smooth ER & # 8211 & gt transport vesicles & # 8211 & gt Golgi & # 8211 & gt secretory vesicles & # 8211 & gt PM
لاحظ أن نظام الغشاء الداخلي لا يشمل الميتوكوندريا ولا البلاستيدات الخضراء، وهي عضيات مستقلة وسيتم مناقشتها لاحقًا في سياق استقلاب الطاقة. تصنع البروتينات المخصصة للميتوكوندريا أو البلاستيدات الخضراء ، وكذلك البروتينات الموجهة لداخل النواة ، بواسطة الريبوسومات السيتوبلازمية الحرة (غير ملتصق بأي غشاء). يتم بعد ذلك استيراد هذه البروتينات إلى العضيات المعنية عبر أنظمة استيراد البروتين المتخصصة (الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء) أو عبر مجمعات المسام النووية (النوى). بالطبع ، البروتينات التي تعمل في السيتوبلازم تصنع أيضًا بواسطة الريبوسومات السيتوبلازمية الحرة.

الهيكل الخلوي

الهيكل الخلوي هو نظام خلوي آخر. وهو يتألف من خيوط مجهرية أكتين ، وعدة أنواع من الخيوط الوسيطة ، والأنابيب الدقيقة. هذه هي الهياكل الديناميكية المطلوبة لشكل الخلية ، وتنقل الخلية ، وتنظيم وحركة المواد داخل الخلية. الميكروفيلامين أرق ، وتشكل شبكات بالقرب من غشاء البلازما إما لتثبيت الخلية أو تغيير شكلها ، خاصةً عندما تتمدد أجزاء من الغشاء إلى الخارج. أنابيب مجهرية (المبلمرة من ثنائيات ألفا وبيتا توبولين) تعمل كمسارات لحركة حويصلات النقل والحويصلات الإفرازية بواسطة البروتينات الحركية ، وكذلك لحركة الكروموسومات أثناء انقسام الخلية. باختصار ، الميكروفيلامين مخصص لشكل الخلية ، والأنابيب الدقيقة مخصصة لتحريك الأشياء داخل الخلية.

المصفوفة خارج الخلية

خارج الخلية ، فوق غشاء البلازما ، توجد المصفوفة خارج الخلية. في النباتات والخميرة ، هذا هو جدار الخلية. في الخلايا الحيوانية ، يتكون هذا من الكولاجين والبوليمرات الأخرى للبروتين والسكريات.

نواة

تحتوي النواة على كروموسومات الخلية & # 8217s. تحدث جميع عمليات نسخ ونسخ الحمض النووي الصبغي لصنع الحمض النووي الريبي في النواة ، بالإضافة إلى معالجة الحمض النووي الريبي. الإنزيمات التي تؤدي هذه المهام ، البروتينات التي ترتبط بالحمض النووي لتشكيل الكروماتين ، في الواقع جميع البروتينات في النواة ، يتم تصنيعها بواسطة الريبوسومات في السيتوبلازم ، ثم يتم استيرادها إلى النواة من خلال مجمعات مسام الغلاف النووي. على العكس من ذلك ، يتم تصنيع الحمض النووي الريبي الريبوسومي والرسول في النواة ويخرجون من النواة عبر نفس مجمعات المسام ، حتى يتمكنوا من العمل في تخليق البروتين السيتوبلازمي.

الديناميات الخلوية: الحياة الداخلية للرسوم المتحركة الجزيئية للخلية

شاهد فيديو Inner Life of the Cell أدناه ، واعرف ما إذا كان بإمكانك تحديد المكونات المختلفة لنظام الغشاء الداخلي ورواية ما يجري. هذا الفيديو مخصص للطلاب الأكثر تقدمًا ، لكن منتصف الفيديو ، بدءًا من غشاء البلازما ، يوضح بشكل جميل الترابط الديناميكي بين الهياكل الخلوية.

يبدأ الفيديو بكريات الدم البيضاء (خلايا الدم البيضاء) تتدحرج على طول وعاء دموي. الخلايا البطانية هي الخلايا التي تشكل البطانة الداخلية للأوعية الدموية. تتفاعل بروتينات سطح الخلية الموجودة على خلايا الدم البيضاء وترتبط ببروتينات سطح الخلية الموجودة في بطانة الأوعية الدموية لإبطاء خلايا الدم البيضاء وإيقافها. من هنا يغوص الفيديو في الزنزانة.

الأجزاء الرئيسية التي يجب مراقبتها:

  • غشاء البلازما عبارة عن فسيفساء سائلة من الدهون الفوسفورية والبروتينات.
  • تجعل الدهون السفينجوليبيدية والكوليسترول أجزاء من غشاء البلازما صلبة ، وتسمى هذه الأجزاء الصلبة أطواف الدهون ، وهي مهمة لإشارات الخلية.
  • تحتوي الخلية على أنواع مختلفة من عناصر الهيكل الخلوي & # 8211 ، يُظهر الفيديو سبيكترين ، وهو خيوط دقيقة وسيطة من الأكتين وأنابيب دقيقة. دع & # 8217s لا تقلق بشأن التفاصيل الإضافية المذكورة في الفيديو.
  • البروتينات الحركية & # 8220walk & # 8221 على طول الأنابيب الدقيقة ، تنقل الحويصلات ذهابًا وإيابًا. يتم تشغيل & # 8220walking & # 8221 من هذه البروتينات الحركية بواسطة التحلل المائي ATP.
  • يحتوي الغلاف النووي على مسام ، وتخرج جزيئات الرنا المرسال من النواة إلى السيتوبلازم من خلال المسام النووية.
  • تقوم الريبوسومات الحرة في السيتوبلازم بترجمة وتصنيع البروتينات التي تبقى في السيتوبلازم ، أو تشارك البروتينات الخاصة التي تنقلها إلى الميتوكوندريا والعضيات الأخرى المستقلة عن نظام الغشاء الداخلي.
  • تبدأ الريبوسومات الحرة أيضًا في ترجمة بروتينات نظام الغشاء الداخلي والبروتينات المُفرزة ، لكنها تتوقف حتى يتم تثبيتها في مركب بروتيني في RER. RER هو & # 8220 من خلال & # 8221 لأن جميع الريبوسومات الموجودة هناك تعطي هذا الجزء من ER مظهرًا تقريبيًا في الصور المجهرية الإلكترونية. يتم تضمين بروتينات الغشاء في غشاء ER ، بينما ينتهي إفراز البروتينات في التجويف.
  • يتم نقل الغشاء والبروتينات المفرزة في حويصلات إلى جولجي.
  • يكمل جولجي ارتباط هذه البروتينات بالجليكوزيل.
  • يتم نقل الحويصلات الإفرازية من جولجي إلى غشاء البلازما ، حيث تلتحم.
  • يمكنك تجاهل بقية الفيديو ، على الرغم من أنه رائع حقًا. يُظهر كيف تضغط خلايا الدم البيضاء بين الخلايا التي تبطن الأوعية الدموية للوصول إلى الأنسجة في موقع العدوى والالتهاب.


كيف بالضبط الميكروفيلامين يغير شكل غشاء الخلية؟ - مادة الاحياء

تتحرك الخلايا الحيوانية. حتى في كائن حي متعدد الخلايا معقد مثل الإنسان ، تتحرك العديد من الخلايا طوال الوقت. أثناء التطور ، على سبيل المثال ، تزحف الخلايا المنتجة في منطقة واحدة من الجنين إلى مواقع أخرى قبل أن تستقر وتتخصص. بعد أن ينضج الفرد ، تزحف الضامة الزاحفة باستمرار حول المساحات في أجسامنا وبين خلايانا بحثًا عن البكتيريا الخطيرة أو الكائنات الغازية الأخرى. في وقت التكاثر ، تسبح خلايا الحيوانات المنوية مسافات رائعة بحثًا عن بويضة لتخصيبها. تتطلب كل هذه الأنشطة وغيرها أن تتمتع الخلايا بقوة الحركة.

يمكن تحقيق حركات أسرع باستخدام عضيات متخصصة تمتد من سطح الخلية.
الأهداب هي نتوءات قصيرة من سطح الخلية تمتلئ بطولها بالأنابيب الدقيقة. يوفر انزلاق الأنابيب الدقيقة فوق بعضها البعض إجراءً ثنيًا يتسبب في تغيير شكل الأهداب بالكامل. تنبض آلاف الأهداب الخارجة من سطح الخلية مثل المجاديف ، دافعة الماء فوق سطح الخلية. يمكن أن يؤدي هذا إما إلى تحرك الخلية بسرعة في الاتجاه المعاكس (كما هو موضح في Paramecium ، أو في عملية تطهير مثل تلك التي تظهر عندما تكتسح الأهداب الجزيئات غير المرغوب فيها من رئتينا.

لكن بطل الحركة التي تحفز العضيات هو السوط. يمكن أن تمتد هذه الإسقاطات من سطح الخلية لمسافات كبيرة ويتم تشغيلها بواسطة الأنابيب الدقيقة المركزية 9 + 2 المصفوفة مرتبة في دوائر. باستخدام إنزيم يسمى dynein ، يتم أخذ الطاقة من ATP واستخدامها لتغيير الشكل. نظرًا لأن جزيء الداينين ​​مرتبط عبر اثنين من الأنابيب الدقيقة ، فإن هذا التغيير في الشكل يتسبب في ثني الأنابيب الدقيقة وبالتالي ثني السوط. يتصرف مثل السوط الطويل ، يمكن أن يدور السوط المنحني مثل المفتاح أو الدفع في حركة موجة. كلا الفعلين يجبران الماء في اتجاه واحد ، وبالتالي يحركان الخلية في الاتجاه المعاكس.


كيف بالضبط الميكروفيلامين يغير شكل غشاء الخلية؟ - مادة الاحياء

تعود بعض التعليمات إلى الوراء ، لقد تعلمت عن الخلايا بدائية النواة وحقيقية النواة. لقد تعلمت أن الخلايا حقيقية النواة هي الخلايا التي تتكون منها الكائنات الحية المعقدة (مثلنا). وتعلمت أن أحد الاختلافات الرئيسية بين نوعي الخلايا هو بنيتها. تحتوي الخلية حقيقية النواة دائمًا على نواة وعضيات ، بينما لا تحتوي الخلية بدائية النواة.

سنتحدث الآن عما يعطي الخلايا حقيقية النواة شكلها ، الهيكل الخلوي. لا يعطي الهيكل الخلوي هذه الخلايا شكلها فقط. كما أنها تشارك في حركة الخلية.

الهيكل الخلوي
http://www.cellsalive.com/cells/cytoskel.htm

من السهل تذكر كلمة الهيكل الخلوي لأننا نحن البشر مكونون من خلايا حقيقية النواة - ولدينا هياكل عظمية أيضًا. Cyto تعني الخلية ، لذلك نحن نتحدث عن الهيكل العظمي للخلية. يعطي الخلية شكلها. الهيكل الخلوي عبارة عن هيكل متحرك ثلاثي الأبعاد (ثلاثي الأبعاد) يملأ السيتوبلازم.

ربما ينبغي أن نذكرك هنا بأن الأجزاء الثلاثة للخلية حقيقية النواة هي الغشاء والنواة والسيتوبلازم (السائل الخلوي بين الغشاء والنواة).
بالمناسبة ، تحتوي الخلايا النباتية أيضًا على شيء إضافي خارج غشاء البلازما يسمى جدار الخلية. يتحكم جدار الخلية هذا في شكل الخلية ويحميها من العالم الخارجي. تحتوي العديد من النباتات الناضجة على جدران خلوية أولية وثانوية ، مع كون جدار الخلية الثانوي هو الجزء الأعمق.
على أي حال ، نعود إلى الهيكل الخلوي. يعمل الهيكل الخلوي كهيكل عظمي وعضلات - ويقوم بثلاثة أشياء مهمة جدًا:

  • يعطي الخلية الخاص بها شكل
  • تساعد يحرك المواد الحيوية حول السيتوبلازم، و
  • يساعد في إعطاء الخلية حركتها (حركة).


الألياف التي تتكون منها

يتكون الهيكل الخلوي من ثلاثة ألياف رئيسية ، وهي:

  • الميكروفيلامين (هذه هي أنحف الألياف)
  • أنابيب مجهرية، (الأثخن)
  • المتوسطة الشعيرات(هذه هي الحجم بين الاثنين الآخرين)

سنخبرك قليلاً عن كل منها.

الميكروفيلامين
الألياف الدقيقة هي ألياف دقيقة تشبه الخيوط ، ويبلغ قطرها 3-6 مليون. تتكون في الغالب من جزيء بروتين كروي كروي يسمى الأكتين. الأكتين مسؤول عن تقلص الخلية وحركتها تساعد الخيوط الدقيقة الخلية على تغيير شكلها عن طريق إضافة وحدات في أحد الأطراف بينما تأخذ الوحدات بعيدًا في نهاية أخرى. إذا سبق لك أن رأيت حركة الأميبا ، فقد شاهدت هذا النشاط.

تذكر الأكتين وبروتين آخر يسمى الميوسين ، ستلعب هذه الخيوط عندما نتحدث عن تقلص العضلات في درس لاحق.

أنابيب مجهرية
الأنابيب الدقيقة هي أنابيب أسطوانية صغيرة ، قطرها 20-25 مليون. وهي تتكون من نوعين من بروتين كروي يسمى توبولين (ألفا توبولين وبيتا توبيولين).

تعمل هذه الأنابيب الدقيقة كسقالة لتحديد شكل الخلية وتوفير مجموعة من المسارات لعضيات الخلية والحويصلات لاستخدامها داخل السيتوبلازم. كما أنها تساعد الأسواط في مساعدة الخلية على التحرك (تذكر الحويصلات والأسواط من التعليمات السابقة؟). تتكون الأهداب والسوط بالفعل من هذه الأنابيب الدقيقة.

كما أنها تساعد في نوع من الانقسام الخلوي يسمى الانقسام ، والذي ستتعلم المزيد عنه في التعليمات القادمة. كما أنها تساعد في نوع من الانقسام الخلوي يسمى الانقسام ، والذي سنناقشه أكثر في التعليمات القادمة.

المتوسطة الشعيراتيبلغ قطر الشعيرات الوسيطة حوالي 20 نانومتر وتوفر قوة شد للخلية. الشد يعني التمدد ، لذا فإن ما تفعله هذه الخيوط الوسيطة هو مساعدة الخلية على التمدد والتقلص. هذا نوع من شد عضلات ذراعك لإظهار مدى قوتك. تتكون هذه الخيوط من بروتينات ليفية بدلاً من كروية مثل الليفين الآخرين.

تعليمات الفيديو
* قد يختلف مدى توفر روابط فيديو You Tube. لا تتحكم eTAP في هذه المواد.

تجارب للمنزل والفصول الدراسية

هذا موقع ويب رائع وطموح يدعو الطلاب للقيام بجولات افتراضية للخلايا وجميع هياكلها - بما في ذلك الهيكل الخلوي والأجزاء المكونة له (مع أوراق عمل مفيدة للإرشاد على طول الطريق). تتوفر الجولات باللغات الإنجليزية والإسبانية والفرنسية والروسية. ابدأ بصفحة التعليمات. ملاحظة: تم اقتراح هذه الجولة الخلوية أيضًا في تعليمات سابقة. انقر:
http://www.ibiblio.org/virtualcell/system.htm

لبدء الجولة ، ارجع إلى الصفحة الرئيسية على:

للطلاب وأولياء الأمور والمعلمين

لقد أكملت الآن الدرس الأول في بيولوجيا الخلية وأنت مستعد للقيام بقسمي المشكلة والاختبار.

قد ترغب في مراجعة أي من الموضوعات أو جميعها قبل الإجابة على الأسئلة التالية.


تحيط أغشية البلازما وتحدد الحدود بين داخل الخلايا وخارجها. عادة ما تتكون من متحرك طبقات ثنائية من الفسفوليبيدات التي تم دمج العديد من الجزيئات والبروتينات الأخرى القابلة للذوبان فيها. هذه الطبقات الثنائية غير متماثلة وتختلف الورقة الخارجية عن الورقة الداخلية في تكوين الدهون وفي البروتينات والكربوهيدرات التي يتم عرضها إما داخل الخلية أو خارجها. تتمثل إحدى الوظائف الرئيسية لغشاء الخلية الخارجية في توصيل هوية الخلية و rsquos الفريدة للخلايا الأخرى. تسمح البروتينات والدهون والسكريات المعروضة على غشاء الخلية باكتشاف الخلايا والتفاعل مع شركاء محددين.

تؤثر العوامل المختلفة على السيولة والنفاذية والعديد من الخصائص الفيزيائية الأخرى للغشاء. وتشمل هذه درجة الحرارة ، وتكوين ذيول الأحماض الدهنية (بعض

بواسطة الروابط المزدوجة) ، الستيرولات (أي الكوليسترول) المضمنة في الغشاء ، والطبيعة الفسيفسائية للعديد من البروتينات المضمنة فيه. غشاء البلازما هو & ldquoselectively نفاذية rdquo و. هذا يعني أنه يسمح فقط لبعض المواد بالمرور بينما يستبعد البعض الآخر. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن يكون غشاء البلازما ، في بعض الأحيان ، مرنًا بدرجة كافية للسماح لخلايا معينة ، مثل الأميبات ، بتغيير شكلها واتجاهها أثناء تحركها عبر البيئة ، واصطياد كائنات أصغر وحيدة الخلية.

الأغشية الخلوية

يتمثل الهدف الفرعي في تحدي التصميم & quotbuild-a-cell & quot في إنشاء حد يفصل & quotinside & quot للخلية من البيئة & quot؛ & quot؛ & quot؛ & quot؛ يجب أن يخدم هذا الحد وظائف متعددة تشمل:

  1. يعمل كحاجز عن طريق منع بعض المركبات من الدخول والخروج من الخلية.
  2. كن قابلاً للاختراق بشكل انتقائي

شكل 1. يبلغ قطر البالون النموذجي 25 سم ويبلغ سمك البالون البلاستيكي حوالي 0.25 ملم. هذا فرق 1000X. يبلغ قطر الخلية النموذجية حقيقية النواة حوالي

وسماكة غشاء الخلية 5 نانومتر. هذا فرق 10000X.

نموذج الفسيفساء السائل

يصف نموذج الفسيفساء السائل الحركة الديناميكية لـ

البروتينات والسكريات والدهون الموجودة في الخلية وغشاء البلازما rsquos.

للحصول على نظرة ثاقبة حول تاريخ فهمنا لهيكل غشاء البلازما ، انقر هنا.

من المفيد في بعض الأحيان أن نبدأ مناقشتنا من خلال تذكر حجم غشاء الخلية بالنسبة لحجم الخلية بأكملها

. تتراوح أغشية البلازما من 5 إلى 10

في السماكة. للمقارنة ، فإن خلايا الدم الحمراء البشرية ، المرئية عن طريق الفحص المجهري الضوئي ، تبلغ حوالي 8

واسعة ، أو ما يقرب من 1000 مرة أكبر من غشاء البلازما السميك. هذا يعني أن الحاجز الخلوي رقيق جدًا مقارنة بحجم الحجم الذي يحيط به. على الرغم من هذا الفارق الكبير في الحجم ، يجب أن يكون الغشاء الخلوي

لا تزال تقوم بتنفيذ الحاجز الرئيسي ، وقدرات النقل والتعرف الخلوي ، وبالتالي يجب أن تكون بنية متطورة نسبيًا وديناميكيًا.

الشكل 2. يصف نموذج الفسيفساء السائل لغشاء البلازما غشاء البلازما بأنه مزيج سائل من الدهون الفوسفورية والكوليسترول والبروتينات. الكربوهيدرات المرتبطة بالدهون (الجليكوليبيدات) و

تمتد البروتينات (البروتينات السكرية) من السطح المواجه للخارج للغشاء.

المكونات الرئيسية لغشاء البلازما هي الدهون (الفسفوليبيدات والكوليسترول) ، البروتينات، و الكربوهيدرات. الكربوهيدرات موجودة فقط على السطح الخارجي لغشاء البلازما و

لتشكيل البروتينات البروتينات السكرية، أو

الدهون ، تشكيل جليكوليبيدات. قد تختلف نسب البروتينات والدهون والكربوهيدرات في غشاء البلازما باختلاف الكائن ونوع الخلية. في الخلية البشرية النموذجية ، تمثل البروتينات 50 بالمائة من التركيب بالكتلة ، والدهون (من جميع الأنواع) تمثل حوالي 40 بالمائة من التركيب بالكتلة ، والكربوهيدرات تمثل 10 بالمائة المتبقية من التركيب بالكتلة. ومع ذلك ، قد يتسبب التخصص الوظيفي الخلوي في اختلاف نسب المكونات هذه بشكل كبير. على سبيل المثال ، المايلين ، وهو نتاج غشاء الخلايا المتخصصة ، يعزل محاور الأعصاب الطرفية ، ويحتوي فقط على 18 في المائة من البروتين و 76 في المائة من الدهون.

يحتوي الغشاء الداخلي للميتوكوندريا على 76٪ بروتين و 24٪ دهون فقط وغشاء البلازما لخلايا الدم الحمراء البشرية 30٪ دهون.

الفوسفوليبيد

الفوسفوليبيد هي المكونات الرئيسية لغشاء الخلية.

من الجلسرين العمود الفقري الذي

ذيول الأحماض الدهنية ومجموعة الفوسفات

- واحد لكل ذرة من ذرات كربون الجلسرين. وبالتالي فإن الفسفوليبيد هو برمائي جزيء ، بمعنى أنه يحتوي على جزء كاره للماء (ذيول الأحماض الدهنية) وجزء محب للماء (مجموعة رأس الفوسفات).

تأكد من ملاحظة في الشكل 3 أن مجموعة الفوسفات بها مجموعة R مرتبطة بإحدى ذرات الأكسجين. R هو متغير شائع الاستخدام في هذه الأنواع من الرسوم البيانية للإشارة إلى أن بعض الذرات أو الجزيئات الأخرى مرتبطة في هذا الموضع. يمكن أن يكون هذا الجزء من الجزيء مختلفًا في الفسفوليبيدات المختلفة ، وسوف ينقل mdasand بعض الكيمياء المختلفة للجزيء بأكمله. ومع ذلك ، في الوقت الحالي ، أنت مسؤول عن القدرة على التعرف على هذا النوع من الجزيئات (بغض النظر عن مجموعة R) بسبب العناصر الأساسية المشتركة والعمود الفقري للغليسيرول ومجموعة الفوسفات وذيول الهيدروكربونات.

الشكل 3. الفسفوليبيد هو جزيء يحتوي على نوعين من الأحماض الدهنية وأ

مجموعة الفوسفات المرتبطة بالعمود الفقري الجلسرين.

يمكن تعديل الفوسفات بإضافة مجموعات كيميائية مشحونة أو قطبية

. يمكن للعديد من مجموعات R الكيميائية

الفوسفات. الكولين والسيرين والإيثانولامين

هنا. ترتبط هذه بمجموعة الفوسفات في الموضع المسمى R عبر مجموعات الهيدروكسيل الخاصة بهم.
الإسناد:

to an aqueous environment, they can spontaneously arrange themselves into various structures including micelles and phospholipid bilayers. The latter is the basic structure of the cell membrane. In a phospholipid bilayer, the phospholipids associate with one another into two

sheets. In each sheet nonpolar parts of the phospholipids face inward towards one another, composing the internal part of the membrane, and polar head groups facing oppositely to both the aqueous extracellular and intracellular environments.

Possible NB Discussion Point

Earlier in the course, we discussed the Second Law of Thermodynamics, which states that the overall entropy of the universe is always increasing. Apply this law in the context of the formation of the lipid bilayer membrane. How is it possible that the lipids are able to spontaneously arrange themselves into such an organized structure instead of scatter into a more disordered state? Or in other words -- if the second law holds true, then how exactly does the spontaneous lipid organization lead to increased entropy?

الشكل 4. في وجود الماء ، فإن بعض الفسفوليبيدات سوف ترتب نفسها تلقائيًا في micelle.

The lipids will be arranged

such that their polar groups will be on the outside of the micelle, and the nonpolar tails will be on the inside. يمكن أيضًا أن تتكون طبقة ثنائية الدهون ، طبقة من طبقتين بسماكة بضعة نانومترات فقط. The lipid bilayer

two layers of phospholipids organized in a way that all the hydrophobic tails align side by side in the center of the bilayer and

by the hydrophilic head groups.
Source: Created by

بروتينات الغشاء

تشكل البروتينات المكون الرئيسي الثاني لأغشية البلازما. بروتينات غشاء لا يتجزأ, as their name suggests, integrate completely into the membrane structure, and their hydrophobic membrane-spanning regions interact with the hydrophobic region of the phospholipid bilayer.

Some membrane proteins associate with only one half of the bilayer, while others stretch from one side of the membrane to the other, and

to the environment on either side. Integral membrane proteins may have one or more transmembrane segments typically

20&ndash25 amino acids. Within the transmembrane segments, hydrophobic amino acid variable groups arrange themselves to form a chemically complementary surface to the hydrophobic tails of the membrane lipids.

البروتينات المحيطية are found on only one side of the membrane, but never embed into the membrane. They can be on the intracellular side or the extracellular side, and weakly or temporarily associated with the membranes.

الشكل 5. Integral membranes proteins may have one or more &alpha -helices (pink cylinders) that span the membrane (examples 1 and 2), or they may have &beta-sheets (blue rectangles) that span the membrane (example 3). (credit: &ldquoFoobar&rdquo/Wikimedia Commons)

الكربوهيدرات

Carbohydrates are a third major component of plasma membranes. They are always found on the exterior surface of cells and are bound either to proteins (forming glycoproteins) or to lipids (forming glycolipids). These carbohydrate chains may consist of 2&ndash60 monosaccharide units and can be either straight or branched. Along with peripheral proteins, carbohydrates form specialized sites on the cell surface that allow cells to recognize each other (one of the core functional requirements noted above.

سيولة الغشاء

The integral proteins and lipids exist in the membrane as separate molecules and they "float" in the membrane, moving with respect to one another. The membrane is not like a balloon, however because of the elastic properties of its plastic a balloon can easily grow and shrink its surface area without popping and while also maintaining the same rough circular shape. By contrast the plasma membrane is not able to withstand isotropic stretching or compression and can be easily popped when an imbalance of solute between inside and out causes water to rush in suddenly. A sudden loss of water will cause it to shrivel and wrinkle, dramatically changing the shape of the cell. it is fairly rigid and can burst if penetrated or if a cell takes in too much water and the membrane is stretched too far. However, because of its mosaic nature, a very fine needle can easily penetrate a plasma membrane without causing it to burst (the lipids flow around the needle point), and the membrane will self-seal when the needle is extracted.

Different organisms and cell types in multicellular organisms can tune fluidity of their membrane to be more compatible with specialized functions and/or in response to environmental factors. This tuning can be accomplished by adjusting the type and concentration of various components of the membrane, including the lipids, their degree of saturation, the lipids, their degree of saturation, the proteins, and other molecules like cholesterol. هناك عاملان آخران يساعدان في الحفاظ على خاصية السوائل هذه. أحد العوامل هو طبيعة الفسفوليبيدات نفسها. في شكلها المشبع ، تكون الأحماض الدهنية في ذيول الفسفوليبيد مشبعة بذرات الهيدروجين. There are no double bonds between adjacent carbon atoms, resulting in tails that are relatively straight. By contrast, unsaturated fatty acids do not have a full complement of hydrogen atoms on their fatty acid tails and therefore contain some double bonds between adjacent carbon atoms a double bond results in a bend in the string of carbons of approximately 30 degrees.

الشكل 6. سيتكون أي غشاء خلوي معين من مزيج من الدهون الفوسفورية المشبعة وغير المشبعة. ستؤثر نسبة الاثنين على نفاذية وسيولة الغشاء. سيكون الغشاء المكون من دهون مشبعة بالكامل كثيفًا وأقل سيولة ، وسيكون الغشاء المكون من دهون غير مشبعة تمامًا سائلاً للغاية.

يتم ضغط الأحماض الدهنية المشبعة ، ذات الذيل المستقيم ، عن طريق خفض درجات الحرارة ، وسوف تضغط على بعضها البعض ، مما يجعل الغشاء كثيفًا وصلبًا إلى حد ما. Conversely, when unsaturated fatty acids are compressed, the &ldquokinked&rdquo tails elbow adjacent phospholipid molecules away, maintaining some space between the phospholipid molecules. This &ldquoelbow room&rdquo helps to maintain fluidity in the membrane at temperatures at which membranes with high concentrations of saturated fatty acid tails would &ldquofreeze&rdquo or solidify. تعتبر السيولة النسبية للغشاء مهمة بشكل خاص في البيئة الباردة. العديد من الكائنات الحية (الأسماك مثال واحد) قادرة على التكيف مع البيئات الباردة عن طريق تغيير نسبة الأحماض الدهنية غير المشبعة في أغشيتها استجابة لانخفاض درجة الحرارة.

الكوليسترول

Animal cells have cholesterol, an additional membrane constituent that assists in maintaining fluidity. Cholesterol, which lies right in between the phospholipids in the membrane, tends to dampen the effects of temperature on the membrane.Cholesterol both stiffens and increases membrane fluidity, depending on the temperature. Low temperatures cause phospholipids to pack together more tightly, creating a stiffer membrane. In this case, the cholesterol molecules serve to space the phospholipids apart and prevent the membrane from becoming totally rigid. Conversely, higher temperatures contribute to phospholipids moving farther apart from each other and therefore a more fluid membrane, but cholesterol molecules in the membrane take up space and prevent the complete dissociation of phospholipids.

وهكذا ، فإن الكوليسترول يوسع ، في كلا الاتجاهين ، نطاق درجة الحرارة التي يكون فيها الغشاء سائلاً بشكل مناسب وبالتالي وظيفيًا. يخدم الكوليسترول أيضًا وظائف أخرى ، مثل تنظيم مجموعات بروتينات الغشاء في أطواف دهنية.

الشكل 7. يناسب الكوليسترول بين مجموعات الفسفوليبيد داخل الغشاء.

مراجعة مكونات الغشاء

مكونات ووظائف غشاء البلازما
مكون موقع
الفوسفوليبيد النسيج الرئيسي للغشاء
الكوليسترول بين الفسفوليبيدات وبين الطبقتين الفسفوريتين للخلايا الحيوانية
بروتينات متكاملة (على سبيل المثال ، الإنتغرينات) Embedded within the phospholipid layer(s) may or may not penetrate through both layers
البروتينات المحيطية On the inner or outer surface of the phospholipid bilayer not embedded within the phospholipids
الكربوهيدرات (مكونات البروتينات السكرية والجليكوليبيدات) ترتبط بشكل عام بالبروتينات الموجودة على طبقة الغشاء الخارجية

One major difference setting archaea apart from eukaryotes and bacteria is their membrane lipid composition. Though eukaryotes, bacteria, and archaea all use glycerol backbones in their membrane lipids, Archaea use long isoprenoid chains (20-40 carbons in length, derived from the five-carbon lipid isoprene) that are attached via الأثير linkages to glycerol, whereas eukaryotes and bacteria have fatty acids bonded to glycerol via استر linkages.

تختلف مجموعات الرأس القطبية بناءً على جنس أو أنواع الأركيا وتتكون من خليط من مجموعات الجلايكو (السكاريد بشكل أساسي) و / أو مجموعات الفوسفو بشكل أساسي من الفوسفوغليسيرول أو الفوسفوسرين أو الفوسفويثانولامين أو الفوسفوينوزيتول. جعل الاستقرار المتأصل والميزات الفريدة للدهون البدائية علامة حيوية مفيدة للعتائق داخل العينات البيئية ، على الرغم من أن الأساليب القائمة على الواسمات الجينية أصبحت الآن أكثر شيوعًا.

يرتبط الاختلاف الثاني بين الأغشية البكتيرية والأغشية البدائية بعض العتيقة هو وجود أغشية أحادية الطبقة، كما هو موضح أدناه. لاحظ أن سلسلة isoprenoid متصلة بالعمود الفقري للجليسرول في كلا الطرفين ، وتشكل جزيءًا واحدًا يتكون من مجموعتين من الرأس القطبيتين متصلتين عبر سلسلتين متماثلتين.

الشكل 8. السطح الخارجي لغشاء البلازما البدائي غير مطابق للسطح الداخلي لنفس الغشاء.

الشكل 9. مقارنات بين أنواع مختلفة من الدهون البدائية والدهون البكتيرية / حقيقية النواة


Cellular tensegrity

Tensegrity is a building principle that was first described by the architect R. Buckminster Fuller (Fuller,1961) and first visualized by the sculptor Kenneth Snelson(Snelson, 1996). Fuller defines tensegrity systems as structures that stabilize their shape by continuous tension or `tensional integrity' rather than by continuous compression (e.g. as used in a stone arch). This is clearly seen in the Snelson sculptures, which are composed of isolated stainless steel bars that are held in position and suspended in space by high tension cables(Fig. 1A). The striking simplicity of these sculptures has led to a description of tensegrity architecture as a tensed network of structural members that resists shape distortion and self-stabilizes by incorporating other support elements that resist compression. These sculptures and similar structures composed of wood struts and elastic strings (Fig. 1B) beautifully illustrate the underlying force balance, which is based on local compression and continuous tension(Fig. 2A) that is responsible for their stability. However, rigid elements are not required, because similar structures can be constructed from flexible springs that simply differ in their elasticity (Fig. 1C).

Tensegrity structures. (A) Triple crown, a tensegrity sculpture, by the artist Kenneth Snelson, that is composed of stainless steel bars and tension cables. Note that this structure is composed of multiple tensegrity modules that are interconnected by similar rules. (B) A tensegrity sphere composed of six wood struts and 24 white elastic strings, which mimics how a cell changes shape when it adheres to a substrate(Ingber, 1993b). (C) The same tensegrity configuration as in B constructed entirely from springs with different elasticities.

Tensegrity structures. (A) Triple crown, a tensegrity sculpture, by the artist Kenneth Snelson, that is composed of stainless steel bars and tension cables. Note that this structure is composed of multiple tensegrity modules that are interconnected by similar rules. (B) A tensegrity sphere composed of six wood struts and 24 white elastic strings, which mimics how a cell changes shape when it adheres to a substrate(Ingber, 1993b). (C) The same tensegrity configuration as in B constructed entirely from springs with different elasticities.

(A) A high magnification view of a Snelson sculpture with sample compression and tension elements labeled to visualize the tensegrity force balance based on local compression and continuous tension. (B) A schematic diagram of the complementary force balance between tensed microfilaments(MFs), intermediate filaments (IFs), compressed microtubules (MTs) and the ECM in a region of a cellular tensegrity array. Compressive forces borne by microtubules (top) are transferred to ECM adhesions when microtubules are disrupted (bottom), thereby increasing substrate traction.

(A) A high magnification view of a Snelson sculpture with sample compression and tension elements labeled to visualize the tensegrity force balance based on local compression and continuous tension. (B) A schematic diagram of the complementary force balance between tensed microfilaments(MFs), intermediate filaments (IFs), compressed microtubules (MTs) and the ECM in a region of a cellular tensegrity array. Compressive forces borne by microtubules (top) are transferred to ECM adhesions when microtubules are disrupted (bottom), thereby increasing substrate traction.

According to Fuller's more general definition, tensegrity includes two broad structural classes — prestressed and geodesic — which would both fail to act like a single entity or to maintain their shape stability when mechanically stressed without continuous transmission of tensional forces(Fuller, 1961 Fuller, 1979 Ingber, 1998 Chen and Ingber, 1999). The former hold their joints in position as the result of a `prestress'(pre-existing tensile stress or isometric tension) within the structure(Fig. 1). The latter triangulate their structural members and orient them along geodesics (minimal paths) to geometrically constrain movement. Our bodies provide a familiar example of a prestressed tensegrity structure: our bones act like struts to resist the pull of tensile muscles, tendons and ligaments, and the shape stability (stiffness) of our bodies varies depending on the tone (prestress)in our muscles. Examples of geodesic tensegrity structures include Fuller's geodesic domes, carbon-based buckminsterfullerenes (Bucky Balls), and tetrahedral space frames, which are popular with NASA because they maintain their stability in the absence of gravity and, hence, without continuous compression.

Some investigators use tensegrity to refer only to the prestressed `bar and cable' structures or particular subclasses of these (e.g. unanchored forms)(Snelson, 1996 Heidemann et al., 2000). Since Fuller defined the term tensegrity, I use his more general definition here. The existence of a common structural basis for these two different classes of structure is also supported by recent work by the mathematician Robert Connelly. He developed a highly simplified method to describe prestressed tensegrity configurations and then discovered that the same fundamental mathematical rules describe the closest packing of spheres(Connelly and Back, 1998),which also delineate the different geodesic forms(Fuller, 1965).

The cellular tensegrity model proposes that the whole cell is a prestressed tensegrity structure, although geodesic structures are also found in the cell at smaller size scales. In the model, tensional forces are borne by cytoskeletal microfilaments and intermediate filaments, and these forces are balanced by interconnected structural elements that resist compression, most notably, internal microtubule struts and extracellular matrix (ECM) adhesions(Fig. 2B). However, individual filaments can have dual functions and hence bear either tension or compression in different structural contexts or at different size scales (e.g. rigid actin filament bundles bear compression in filopodia). The tensional prestress that stabilizes the whole cell is generated actively by the contractile actomyosin apparatus. Additional passive contributions to this prestress come from cell distension through adhesions to the ECM and other cells, osmotic forces acting on the cell membrane, and forces exerted by filament polymerization. Intermediate filaments that interconnect at many points along microtubules,microfilaments and the nuclear surface provide mechanical stiffness to the cell through their material properties and their ability to act as suspensory cables that interconnect and tensionally stiffen the entire cytoskeleton and nuclear lattice. In addition, the internal cytoskeleton interconnects at the cell periphery with a highly elastic, cortical cytoskeletal network directly beneath the plasma membrane. The efficiency of mechanical coupling between this submembranous structural network and the internal cytoskeletal lattice depends on the type of molecular adhesion complex that forms on the cell surface. The entire integrated cytoskeleton is then permeated by a viscous cytosol and enclosed by a differentially permeable surface membrane.


الاستنتاجات

The shape of a cell is ultimately controlled by internal structures and how this cell interacts with its exterior. The proposals made here are solely concerned with migrating cells – they imply that the speed with which the cell circulates its adhesion sites will partly determine how flat and spread out it is. They may also provide a basis for the processes of ruffling at the front of the cell and de-adhesion at its rear. These ideas do not suggest an easy test for their validity: the shape effects need to be studied in a fast-moving cell by varying the circulation rate of an adhesive protein by mutagenesis. At present too little is known about the actual mechanism by which these molecules are endocytosed and the signals on their cytoplasmic domains that determine the rate at which they do so. A greater understanding of the role of cell-surface proteoglycans might tell us whether they have a role in de-adhesion. The value of the ideas offered here is, in my view, in the way of thinking about moving cells.


شاهد الفيديو: #5 Cell membrane غلاف الخلية. Biology (كانون الثاني 2023).