غشای سلولی

غشای پلاسمایی (به انگلیسی: Plasma membrane) یا غشای سلولی یا غشای یاخته‌ای (به انگلیسی: Cell membrane) (از نظر تاریخی به عنوان پلاسمالما نامیده می شود.) دیوار دور سلول، و مرز بین درون سلول و بیرون سلول است که از دو لایه فسفولیپیدی که اسیدچرب‌های آن رو به روی هم و گلیسرول‌های دور از هم است تشکیل شده‌است. در واقع غشای یاخته دیواره‌ای است که محافظت از یاخته را برعهده دارد و ورود و خروج مواد به یاخته را کنترل می‌کند. سیتوپلاسم درون غشای یاخته جای دارد. در غشای یاخته پروتئین‌هایی به صورت سطحی (مرتبط با یک لایه فسفولیپید) یا سراسری از دو نوعِ ترابر و غیر ترابر (مرتبط با هر دو لایه فسفولیپیدی) وجود دارد. بخش اصلی و بیشترین مولکول غشا فسفولیپیدها هستند. همچنین در یاخته‌های جانوری کلسترول نیز وجود دارد. رفت‌وآمد مواد به داخل و خارج یاخته به پنج طریق از مجراهای غشای یاخته انجام می‌شود: انتشار ساده،انتشار تسهیل شده،انتقال فعال، آندوسیتوز و اگزوسیتوز. از بین رفتن این غشای آسیب‌پذیری یاخته را سبب می‌شود. غشای یاخته جانوری شامل دو لایه فسفولیپیدی (فسفو لیپیدها یک سر و دم دارند دم آن آب گریز و سر آن آن آب دوست است) همراه با کلسترول و پروتئین‌های درون پوسته‌ای یا سطح پوسته‌ای می‌باشد. لازم است ذکر شود که یاخته‌های گیاهی کلسترول ندارند.

به بیانی دیگر بخش اعظم اندامک‌های یاخته بوسیله پوسته‌هایی مفروش شده‌اند که به‌طور عمده از لیپیدها و پروتئین‌ها و کربوهیدرات تشکیل شده‌اند. این پوسته‌ها شامل غشای یاخته، غشای هسته، غشای شبکهٔ آندوپلاسمی و غشای میتوکندری‌ها، لیزوزوم‌ها و دستگاه گلژی هستند. لیپیدهای پوسته‌ها سدی ایجاد می‌کنند که از حرکت آزاد آب موجود در بافت‌مانه برون‌یاخته‌ای و مواد محلول در آب از یک بخش یاخته به یک بخش دیگر جلوگیری می‌کنند زیرا آب در چربی محلول نیست. اما باید دانست که ملکول‌های پروتئینی در پوسته، غالباً در سراسر عرض پوسته نفوذ کرده و به این ترتیب مسیرهای اختصاصی، که غالباً مجراها یا Pores نامیده می‌شوند برای عبور مواد ویژه از پوسته پدید می‌آورند. همچنین بسیاری از دیگر پروتئین‌های پوسته آنزیم‌ها هستند که شمار فراوانی از واکنش‌های شیمیایی مختلف را کاتالیز می‌کنند

غشای یاخته

شکل پروتئین‌ها در غشای یاخته

سر قطبی فسفولیپیدها که آب دوست است و سر ناقطبی آنها (دو اسید چرب) که آبگریز است

غشای یاخته که به‌طور کامل یاخته را احاطه می‌کند، یک ساختار خم‌پذیر ارتجاعی نازک به ضخامت ۷٫۵ تا ۱۰ نانومتر است. پوسته تقریباً از پروتئین‌ها و لیپیدها تشکیل شده‌است و ترکیب تقریبی عبارت است از: پروتئین‌ها ۵۵ درصد، فسفولیپیدها ۲۵ درصد، کلسترول ۱۳ درصد و دیگر لیپیدها ۴ درصد و کربوهیدرات‌ها ۳ درصد.
سد لیپیدی غشای یاخته از نفوذ آب جلوگیری می‌کند: ساختار بنیادی غشای یاخته یک لایه چربی دو طبقه‌است که یک برگهٔ نازک از لیپیدها فقط به ضخامت دو مولکول بوده و در سراسر سطح یاخته یکپارچه‌است. جای‌جای این برگهٔ نازک لیپیدی، مولکول‌های پروتئینی درشت از نوع کروی‌شکل قرار دارند.
ساختار بنیادی لایهٔ دوطبقه چربی از مولکول‌های فسفولیپید تشکیل شده‌است. یک انتهای هر مولکول فسفولیپید در آب محلول بوده یعنی آب‌دوست است. انتهای دیگر فقط در چربی‌ها محلول بوده یعنی آب‌گریز است. انتهای فسفاتی فسفولیپید آب‌دوست و اسید چرب آن آب‌گریز است. چون بخش‌های آب‌گریز فسفولیپیدها به کمک آب دفع می‌شوند اما به سوی یکدیگر جذب می‌شوند ازاین‌رو، دارای یک تمایل طبیعی هستند و آن‌ها در پهلوی همدیگر در مرکز پوسته قرار دارند. بخش‌های فسفاتی آب‌دوست دو سطح پوسته را که در تماس با پیرامون است می‌پوشانند. لایهٔ دوطبقهٔ چربی در وسط پوسته به مواد طبیعی محلول در آب مانند یون‌ها، گلوکز و اوره نفوذناپذیر است برعکس، مواد محلول در چربی از جمله اکسیژن، دی‌اکسید کربن و الکل می‌توانند به آسانی در این بخش از پوسته نفوذ کنند. یک صفت ویژهٔ لایهٔ دوطبقه چربی این است که یک مایع است نه یک جامد. ازاین‌رو، بخش‌هایی از پوسته می‌توانند عملاً در سطح پوسته از یک نقطه به یک نقطه دیگر جریان پیدا کنند. پروتئین‌ها و دیگر مواد محلول در غشای دوطبقه لیپیدی یا شناور در آن تمایل دارند که به همهٔ غشای یاخته انتشار یابند.
مولکول‌های کلسترول در پوسته نیز ماهیت چربی دارند زیرا هستهٔ استروئیدی آن‌ها بسیار محلول در چربی است. این مولکول‌ها از یک نظر در لایهٔ دوطبقهٔ پوسته حل شده‌اند. این مولکول‌ها به‌طور عمده به تعیین اندازهٔ نفوذپذیری لایه‌لایهٔ دو طبقه به اجزای محلول در آب و مایعات بدن کمک می‌کنند. کلسترول همچنین بخش زیادی از توان جابجایی پوسته را کنترل می‌کند.

پروتئین‌های غشای یاخته

توده‌های کروی‌شکل که در لایهٔ دو طبقه چربی شناورند، اینها پروتئین‌های پوسته هستند که بخش اعظم آن‌ها را گلیکو پروتئین‌ها (اتصال کربوهیدرات به پروتئین) تشکیل می‌دهند. دو گونه پروتئین در پوسته وجود دارد: پروتئین پوسته‌ای درونی یا سرتاسری که در همهٔ قطر پوسته نفوذ می‌کنند و پروتئین‌های پیرامونی که فقط به یک سمت پوسته می‌چسبند و در آن نفوذ نمی‌کنند.
شمار بسیاری از پروتئین پوسته‌ای درونی مجراهای ساختاری ایجاد می‌کنند که از راه آن‌ها مولکول‌های آب و مواد محلول در آب به ویژه یون‌ها می‌توانند بین مایع بیرون‌یاخته‌ای و درون‌یاخته‌ای انتشار یابند. این مجراهای پروتئینی دارای ویژگی‌های انتخابی نیز هستند که وا پخش گزینشی برخی مواد به میزان بیشتر از مواد دیگر را امکان‌پذیر می‌سازند. شمار دیگر از پروتئین پوسته‌ای درونی به عنوان پروتئین‌های حامل برای جابجایی موادی عمل می‌کنند که در غیر این صورت نمی‌توانستند از لایهٔ دوطبقه چربی نفوذ کنند. گاهی نیز این پروتئین‌های حامل مواد را در جهتی خلاف جهت پخش طبیعی آن‌ها جابجا می‌کنند که «انتقال فعال» نامیده می‌شوند. شمار دیگری از پروتئین پوسته‌ای درونی نقش آنزیمی دارند.
پروتئین‌های پیرامونی بیشتر روی سطح درونی پوسته وجود دارند و غالباً به یکی از پروتئین پوسته‌ای درونی چسبیده‌اند. این پروتئین‌های پیرامونی تقریباً به‌طور کامل نقش آنزیمی یا نقش دیگر سازمان دهنده‌های درون‌یاخته‌ای را دارا می‌باشند.

ورود و خروج مواد به یاخته

1. انتشار ساده : جریان مولکول‌ها در جهت شیب غلظت (از بخش با غلظت بیشتر به بخش با غلظت کمتر) را انتشار می‌نامند. نتیجه نهایی انتشار هر ماده یکسان شدن غلظت آن در محیط است. در این روش انرژی 《ATP》 مصرف نمی‌شود و از انرژی جنبشی مولکول‌ها استفاده می‌شود. مولکول‌هایی مثل اکسیژن و کربن دی‌اکسید (O2 , CO2) از این روش انتشار می‌یابند.
2. انتشار تسهیل شده : این روش مانند روش انتشار ساده است تنها با این تفاوت که مولکول‌ها از طریق پروتئین‌های سراسری انتشار می‌یابند. باید توجه داشت که در این روش نیز انرژی (ATP)مصرف نمی‌شود.
3. گذرندگی یا اسمز: این روش تنها برای جابجایی آب در یاخته است. فرض می‌شود که لوله ای U شکل داریم در این صورت دو طرف لوله را با غشایی با نفوذپذیری انتخابی یا تراوایی نسبی (غشا) از هم جدا می‌کنیم. در سمت راست آب خالص و در طرف چپ به همان اندازه آب و شکر می‌ریزیم. در این صورت غشا که نمی‌تواند شکر را عبور دهد تنها آب را عبور می‌دهد. به دلیل غلظت بیشتر آب در سمت راست آب از سمت راست به چپ انتشار میابد. توجه داشته باشید که غلظت آب در سمت راست بیشتر است اما غلظت محلول (آب و شکر) در سمت چپ بیشتر است. این پدیده که در یاخته صورت می‌پذیرد چون فشار اسمزی درون و بیرون یاخته یکسان است، یاخته به‌طور معمول از خطر تورم و ترکیدن حفظ می‌شود.
4. انتقال فعال : فرایندی که در آن یاخته مواد را برخلاف‌ شیب‌ غلظت‌ منتقل‌ می‌کند، انتقال‌ فعال‌ نام‌ دارد. دراین‌فرایند، مولکول‌های پروتئین با صرف‌ انرژی، ماده‌ای را برخلاف‌ شیب‌ غلظت منتقل‌ می‌کنند. این انرژی می‌تواند از مولکول《ATP 》به‌دست آید.
5. آندوسیتوز و اگزوسیتوز(درون بری و برون رانی): برخی یاخته‌ها می‌توانند ذره‌های بزرگ (مثلا مولکول‌های پروتئینی) را با درون بری جذب کنند. در این روش با نزدیک شدن مواد بزرگ به غشا، قسمتی از غشا با پیچیدن به دور آن آن را به داخل می‌برد. این غشا که به دور مواد بزرگ می‌پیچد وزیکول نام دارد. با تشکیل وزیکول؛ اندازه، مقدار، طول و سطح غشا کاهش می‌یابد. در برون رانی (اگزوسیتوز) این فرایند برعکس می‌شود؛ یعنی ذره‌های بزرگ از یاخته خارج می‌شوند. این تنها روشی است که به شیب غلظت ربطی ندارد. این روش با مصرف انرژی 《ATP》 همراه است.

کربوهیدرات‌های پوسته – گلیکوکالیکس یاخته‌ای

کربوهیدرات‌های پوسته تقریباً همیشه به صورت ترکیب با پروتئین‌ها به شکل گلیکوپروتئین‌ها و گلیکولیپیدها وجود دارند. در واقع بخش بزرگی از پروتئین پوسته‌ای درونی از نوع گلیکوپروتئین‌ها و در حدود یک‌دهم مولکول‌های لیپید از نوع گلیکولیپیدها هستند. بخش‌های گلیکو در این مولکول‌ها تقریباً همیشه به سمت سطح بیرونی یاخته برآمدگی پیدا می‌کنند و از سطح یاخته به سمت بیرون آویزان هستند. بسیاری از ترکیب‌های کربوهیدراتی دیگر به نام پروتئوگلیکان‌ها که بیشتر از مواد کربوهیدراتی ساخته شده‌اند که به هسته‌های کوچک پروتئینی متصل شده‌اند نیز غالباً به‌طور سست به سطح بیرونی یاخته پیوسته‌اند. به‌این ترتیب همهٔ سطح یاخته دارای یک پوشش سست کربوهیدراتی به نام گلیکوکالیکس است.

این بخش‌های کربوهیدراتی که به سطح بیرونی یاخته پیوسته‌اند دارای چندین کارکرد مهم هستند:

1. بسیاری از آن‌ها بار الکتریکی منفی دارند. ازاین‌رو، بیشتر یاخته‌ها یک لایه با بار منفی دارند که چیزهای دیگر با بار الکتریکی منفی را از خود می‌رانند.
2. گلیکوکالیکس برخی از یاخته‌ها به گلیکوکالیکس یاخته‌های دیگر می‌چسبند و به این ترتیب یاخته‌ها را به یک دیگر می‌چسبانند.
3. بسیاری از کربوهیدرات‌ها به عنوان مواد حامل برای گرفتن هورمون‌هایی ازجمله انسولین عمل می‌کنند؛ و پس از انجام این عمل این مجموعه پروتئین‌های چسبیده به سطح درونی پوسته را فعال می‌کند که به نوبهٔ خود یک زنجیرهٔ متوالی از آنزیم‌های درونی یاخته را فعال می‌کنند.
4. برخی از بخش‌های کربوهیدراتی وارد واکنش‌های شیمیایی می‌شوند.

منابع

کتاب زیست‌شناسی دهم-چاپ چهارم ۱۳۹۸

• کتاب فیزیولوژی پزشکی – نوشته پروفسور آرتور گایتون، پروفسور جان هال – ترجمه دکتر فرخ شادان، دکتر امیر صدیقی – صفحهٔ ۱۷

جستارهای وابسته

• پروتئین پی‌جی‌پی
• لیپید
• پروتئین