غشاها و انتقال
غشاهای زیستی لایههای دوتایی لیپیدی خودآرا هستند که با پروتئینها پوشیده شدهاند و مرزهای سلولی را تعریف میکنند و به طور انتخابی آنچه را که از آنها عبور میکند، کنترل مینمایند.
Definition
غشاها و انتقال به شیمی غشاهای زیستی — لایههای دوتایی لیپیدی آمفیپاتیک با پروتئینهای مرتبط — و مکانیسمهایی که مواد از طریق این موانع با نفوذپذیری انتخابی حرکت میکنند، میپردازد.
Scope
این حوزه شامل ساختار و شیمی فیزیکی لایه دوتایی لیپیدی، سازماندهی موزاییکی سیال غشاها و پروتئینهای آنها، و شیمی انتقال در عرض غشاها، از جمله انتشار غیرفعال، انتقال تسهیلشده، و فرآیندهای انتقال فعال که املاح را برخلاف گرادیانهایشان حرکت میدهند، میشود.
Sub-topics
Core questions
- چرا لایههای دوتایی لیپیدی به صورت خودبهخودی تشکیل میشوند و مانند سیالات رفتار میکنند؟
- پروتئینها چگونه در غشاها و روی آنها آرایش یافتهاند؟
- چه چیزی تعیین میکند که یک املاح میتواند بدون کمک از غشا عبور کند؟
- انتقال فعال چگونه برخلاف گرادیانهای غلظت انرژی میگیرد؟
Key theories
- مدل موزاییک سیال
- سینگر و نیکلسون غشا را به عنوان یک لایه دوتایی سیال دو بعدی توصیف کردند که در آن پروتئینها شناور و منتشر میشوند، و جایگزین مدلهای ایستا شده و تحرک جانبی و عدم تقارن اجزای غشا را توضیح میدهد.
Mechanisms
لیپیدهای آمفیپاتیک به صورت یک لایه دوتایی جمع میشوند که هسته آبگریز آن مانعی برای یونها و مولکولهای قطبی است؛ لایه دوتایی به عنوان یک سیال دو بعدی عمل میکند که در آن لیپیدها و پروتئینها به صورت جانبی منتشر میشوند. مولکولهای کوچک غیرقطبی از طریق انتشار غیرفعال عبور میکنند، در حالی که گونههای قطبی و باردار به پروتئینهای ناقل نیاز دارند. انتقال تسهیلشده املاح را بدون نیاز به انرژی در جهت گرادیانهایشان حرکت میدهد، در حالی که انتقال فعال حرکت خلاف جهت گرادیان را به هیدرولیز ATP یا به یک گرادیان یونی موجود متصل میکند.
Clinical relevance
شیمی غشاها زیربنای مطالعه موانع، حسگرهای زیستی، و مواد مبتنی بر لیپید است و نفوذپذیری انتخابی را که برای همه سلولها اساسی است، توضیح میدهد. این رویکرد توصیفی و غیرتجویزی است.
History
مفاهیم اولیه لایه دوتایی از گورتر و گرندل به مدل موزاییک سیال سینگر و نیکلسون در سال ۱۹۷۲ تکامل یافت؛ در همین حال، کشف پمپ سدیم-پتاسیم توسط اسکو، اساس مولکولی انتقال فعال را آشکار کرد.
Key figures
- S. Jonathan Singer
- Garth Nicolson
- Jens Christian Skou
Related topics
Seminal works
- singer1972
- nelson2021
Frequently asked questions
- چرا غشاها نفوذپذیری انتخابی دارند؟
- هسته آبگریز لایه دوتایی لیپیدی، یونها و مولکولهای قطبی را مسدود میکند، بنابراین بیشتر این املاح تنها میتوانند از طریق پروتئینهای ناقل خاص عبور کنند، که به غشا خاصیت انتخابی آن را میدهد.
- تفاوت بین انتقال غیرفعال و فعال چیست؟
- انتقال غیرفعال یک املاح را در جهت گرادیان غلظت یا الکتروشیمیایی آن بدون نیاز به انرژی حرکت میدهد، در حالی که انتقال فعال از انرژی برای حرکت یک املاح برخلاف گرادیان آن استفاده میکند.