غشاهای سلولی و انتقال
غشاهای سلولی، دولایههای لیپیدی با نفوذپذیری انتخابی هستند که مرزهای سلولها و اندامکها را مشخص کرده و عبور مواد از آنها را کنترل میکنند.
Definition
غشای بیولوژیکی یک دولایه نازک از لیپیدها با پروتئینهای تعبیهشده است که بخشها را از هم جدا کرده و انتقال را تنظیم میکند؛ انتقال غشایی مجموعهای از فرآیندها است که یونها و مولکولها را از این سد عبور میدهد.
Scope
این حوزه شامل ساختار غشاهای بیولوژیکی به عنوان دولایههای لیپیدی سیال حاوی پروتئینها، مکانیسمهایی که از طریق آنها مواد حلشده از طریق انتشار، کانالها، حاملها و پمپها از غشا عبور میکنند، و خواص الکتریکی غشاها که ناشی از نفوذپذیری انتخابی یونها است، میشود.
Sub-topics
Core questions
- ساختار یک غشای بیولوژیکی در سطح مولکولی چگونه است؟
- سلولها چگونه مواد حلشده را از یک دولایه که در غیر این صورت غیرقابل نفوذ است، عبور میدهند؟
- چه چیزی انتقال غیرفعال را از انتقال فعال متمایز میکند؟
- نفوذپذیری انتخابی یونها چگونه پتانسیل غشا را ایجاد میکند؟
Key theories
- مدل موزاییک سیال
- غشاهای بیولوژیکی سیالات دو بعدی هستند که در آنها یک دولایه لیپیدی میزبان پروتئینهایی است که میتوانند به صورت جانبی منتشر شوند و به غشاها هم پایداری و هم رفتار پویا میبخشند.
Mechanisms
غشاها دولایههایی از لیپیدهای آمفیپاتیک هستند که پروتئینهای درونی و محیطی در آنها تعبیه شدهاند. مولکولهای کوچک غیرقطبی از طریق انتشار ساده عبور میکنند، در حالی که یونها و مواد حلشده قطبی به پروتئینهای ناقل نیاز دارند: کانالها منافذ انتخابی را فراهم میکنند، حاملها به مواد حلشده متصل شده و آنها را جابجا میکنند، و پمپها از انرژی برای حرکت مواد حلشده در خلاف جهت گرادیانها استفاده میکنند. نفوذپذیری افتراقی یونها و پمپاژ فعال، گرادیانهای الکتروشیمیایی را ایجاد میکنند که انرژی را ذخیره کرده و مبنای پتانسیل غشا هستند.
Clinical relevance
زیستشناسی غشاها زیربنای چگونگی حفظ محیط داخلی سلولها، برقراری ارتباط و تبدیل انرژی توسط آنها است و چارچوبی برای درک انتقال و سیگنالدهی الکتریکی فراهم میکند. رویکرد در اینجا توصیفی و غیرتجویزی است.
History
آزمایشهای اولیه دولایه، اساس لیپیدی غشاها را مشخص کردند؛ مدل موزاییک سیال سینگر و نیکلسون در سال 1972، تصویر پروتئینها را در یک دولایه سیال یکپارچه کرد، و مطالعات ساختاری بعدی پمپها و کانالها جزئیات چگونگی انجام انتقال را روشن ساختند.
Key figures
- S. Jonathan Singer
- Garth Nicolson
- Jens Christian Skou
- Roderick MacKinnon
Related topics
Seminal works
- singer1972
- alberts2014
Frequently asked questions
- مدل موزاییک سیال چیست؟
- این مدل غشای سلولی را به عنوان یک دولایه لیپیدی سیال توصیف میکند که در آن پروتئینها شناور بوده و به صورت جانبی حرکت میکنند، مانند موزاییکی از اجزا در یک مایع دو بعدی.
- چرا بیشتر یونها نمیتوانند آزادانه از غشا عبور کنند؟
- بخش داخلی آبگریز دولایه لیپیدی یونهای باردار را دفع میکند، بنابراین آنها فقط میتوانند از طریق پروتئینهای ناقل خاصی مانند کانالها، حاملها و پمپها عبور کنند.