هر چه بیشتر یاد بدی بیشتر یاد می گیری.مجله آموزشی آسان بود

غشای سلولی

۲۹پرسش اساسی در رابطه با غشای سلولی

غشاها و نفوذپذیری

۱- غشاء چیست؟

غشا هر ورقه ظریف است که یک منطقه را از یک دیگر جدا می کند، اجازه (انتخابی یا کامل) عبور مواد را می دهد. برای مثال، پوست می تواند یک غشاء باشد که درون و بیرون بدن را جداسازی می کند؛ سلفون، که در آزمایشگاه های شیمیایی برای جدا کردن محلول ها استفاده می شود، همچنین به عنوان یک غشا عمل می کند.

 

Cell-Membrane

۲- غشاهای چطور بر اساس نفوذ پذیری طبقه بندی می شوند؟

غشاء را می توان به عنوان نفوذ ناپذیر ، نفوذ پذیر،  نیمه تراوا یا نفوذ پذیری انتخابی طبقه بندی کرد.

یک غشاء غیر قابل نفوذ، از طریق آن هیچ ماده ای نمی تواند منتقل شود. غشاهای نیمه رسانا غشاء هایی هستند که فقط اجازه می دهند حلال ها مانند آب از طریق آنها عبور کنند. غشاهای قابل نفوذ، غشاء هایی هستند که اجازه می دهند. حلال ها مانند یون ها و مولکول ها از طریق آنها عبور کنند. غشاهای نفوذپذیر انتخابی نیز وجود دارند که غشاء هایی هستند که علاوه بر اجازه دادن به عبور  حلالها اجازه می دهد تا مواد خواسته عبور کنند و مواد ناخاسته از آن عبور نکنند.

انتشار و اسمز

۳- انتشار چیست؟

انتشار، پخش مولکول های یک ماده از یک منطقه پر تراکم به یک منطقۀ کم تراکم است .یعنی انتشار بر اساس شیب غلظت انجام می گیرد. به عنوان مثال، زمانی که آب جوشانده می شود، ذرات آب (گازها) به صورت یکنواخت در هوا از طریق انتشار پخش می شوند.

۴- معنی شیب غلظت چیست؟ آیا صحیح است که به “شیب غلظت آب” اشاره شود؟

شیب غلظت، اختلاف غلظت ماده بین دو منطقه است.

غلظت یک اصطلاح است که برای تعیین مقدار حل شونده تقسیم بر مقدار کل یک  محلول استفاده می شود. از آنجا که آب به طور کلی حلال  است، درست نیست که به “غلظت آب” در یک محلول معین اشاره شود.

۵- تفاوت اسمزی و انتشار چیست؟

اسمز پدیده حرکت ذرات حلال (به طور کلی آب) از یک منطقه با غلظت  پائین تر به یک منطقه با غلظت بالاتر  است. از سوی دیگر، انتشار، حرکت حل شونده ها از منطقه غلظت  بالاتر به یک منطقه از غلظت  پایین است.

اسمز می تواند حرکت آب (حلال) باشد در حالیکه انتشار می تواند حرکت حل شونده ها باشد که ناشی از شیب غلظت است.

۶- فشار اسمزی چیست؟

فشار لازم برای توقف کامل اسمز ، فشاراسمزی محلول نام دارد.فشار اسمزی عامل پیش برنده اسمز است به اینترتیب که هرچه اختلاف غلظت آب در دو سوی غشاءبیشتر باشد،فشار اسمزی بیشتر است و آب سریعتر جابجا می شود.

در یک محلول آبی، فشار اسمز بصورتی معکوس عمل می کند به این ترتیب که اگرمحیطی با غلظت پائین در محیطی با غلظت بالاتر قرار بگیرد باعث عبور آب از محل غلظت پائین به محل غلظت بالا می شود. شدت فشار اسمزی (در واحد فشار) برابر با فشار لازم برای اعمال راه حلی برای جلوگیری از رقیق شدن آن توسط اسمز است.

  برای مقابله با فشار اسمزی بر روی یک محلول می توان از فشار هایی مانند فشار هیدرواستاتیکی مایع یا فشار اتمسفر استفاده کرد. به عنوان مثال، در سلول های گیاهی، دیواره سلول سفت و سخت است که باعث ایجاد حالت تورژسانس  می شود .زمانی که سلول درمحیط رقیقتر از فضای درون سلول قرار می گیرد.دیوارۀ سلولی از ورود آب جلوگیری نمی کندوآب برای ازبین بردن تفاوت غلظت مواد، وارد سلول میگردد.و این عمل بدون وجود فشاراسمزی میسر نمی گردید.

۷- آیا می توان محلول هایی با همان غلظت ، ولی فشار اسمزی متفاوت داشت؟

فشار اسمزی یک محلول بستگی به ماهیت حل شونده ندارد. این فقط به مقدار مولکول ها (ذرات) به حجم کل محلول بستگی دارد.محلول های متفاوت با همان غلظت ذرات، فشار اسمزی هماننددارند.این وضعیت حتی وقتی که محلول حاوی مخلوطی از حل شونده های مختلف است، فرقی نمیکند.در کل  فشار اسمزی یک محلول صرف نظر از ماهیت حل شونده فقط به غلظت کل ذرات آن بستگی دارد.

۸-

۹- چه نوع غشاء، غشای نفوذ پذیر انتخابی  است؟

غشای سلولی یک غشای نفوذپذیر انتخابی است، به این معنی که در یک محیط حاوی محلول آبی به آب اجازۀ عبور میدهد و به حل شونده ها اجازۀ عبور نمی دهد.

۱۰- اجزای اصلی غشای سلولی چیست؟

غشای سلولی از لیپیدها، پروتئین ها و کربوهیدرات ها تشکیل شده است.

لیپیدهای موجود در غشا فسفولیپیدها، نوع خاصی از چربی هستند که در یک انتهای یک گروه فسفات دارند و به این ترتیب شار الکتریکی به این منطقه از مولکول می دهند. از آنجاییکه فسفولیپید ها دارای یک پایه الکتریکی متصل و یک زنجیره آلی طولانی آب گریز هستند، می توانند خود را به دو لایه مولکول متصل سازند: بخش هیدروفولی (قطبی) هر لایه به سمت خارج و در تماس با آب (همچنین یک مولکول قطبی) قرار دارد در فضای خارج سلولی و درون سلولی، در حالی که زنجیرهای هیدروفی فشاری (غیر قطبی) رو به داخل و از آب جدا می شوند. از آنجا که این نوع غشاء از دو لایه فسفولیپید ساخته شده است،  غشای دو لایه نامیده می شود.

پروتئین های غشایی در ساختار بیولوژیک فشرده جاسازی شده و پراکنده می شوند. کربوهیدرات ها در سطح بیرونی غشا ظاهر می شوند، و به شکل گلیکوپروتئین ها یعنی کربو هیدرات های متصل شده به پروتئین های و یا  گلیکولپیدها یعنی کربو هیدرات های متصل شده به فسفو لیپید را تشکیل می دهند. کربوهیدرات در غشا، گلیکوکالیس غشا را تشکیل می دهد.ساختار غشاهای سلولی به عنوان مدل موزاییک مایع شناخته شده است.

۱۱- عملکرد فسفولیپید، پروتئین و کربوهیدرات در غشای سلولی چیست؟

فسفولیپید ها در غشای سلولی عملکرد ساختاری دارند. آنها غشای دو لایه ای تشکیل می دهند که حاوی مولکول های پروتئینی است.

پروتئین ها چندین وظایف خاص در غشای سلولی دارند. بعضی از آنها کانالهایی هستند برای انتقال مواد از طریق غشاء؛ بعضی گیرنده و گیرنده اطلاعات هستند؛ بعضی آنزیم هستند بعضی شناسه های سلولی (نشانگرهای سلولی)؛ و همچنین در چسبندگی بین سلولها یا بین سطح داخلی غشا و سیتو زل سلول شرکت می کنند.

  کربوهیدرات های غشاء، متصل به پروتئین ها یا چربی ها، در سطح بیرونی غشای سلولی یافت می شود. به طور کلی، آنها برای علامت گذاری سلول ها به طوری که این سلول ها و توابع آنها توسط سلول های دیگر و مواد شناخته شده (به عنوان مثال، آنها از گلبول های قرمز در سیستم گروه ABO ،تمایز قلب). آنها همچنین توابع مدولاسیون ایمنی، توابع حساسیت پاتوژن و غیره را انجام می دهند.

میکرو ویلی(ریز پرز ها) و پیوند سلولی

۱۲- تمایز غشای سلولی چیست؟

در برخی از انواع سلول ها، غشای سلولی دارای ساختارهای مختلفی است که برای عملکرد خاص سلول ها لازم است. اصلیترین آنها میکرو ویلی و ساختارهای تقویت چسبندگی بین سلولها (اتصالات سلولی) هستند.

Microvilli ریزپرزهای غشائی شبیه انگشتان دستکش است. آنها در سلول های بافت هایی یافت می شوند که در آن برای افزایش جذب مواد مغذی مورد استفاده قرار می گیرد تا اندازه سطوح جذب ، مثلا در اپیتلیوم روده ای (روده) افزایش یابد.

سازه هایی که تقویت چسبندگی بین سلول ها را تقویت می کنند، عمدتا در بافت های پوششی مشاهده می شود که به طور معمول در معرض کشش و فشار قرار دارند مانند پوست.به طور کلی این  سازه ها می توانند به صورت اتصالات پوشش ورقه ای و گسترده (فاسیا)،به شکل یک نقطه یا دکمه با وسعت محدود(ماکولا)،یا در تا درو سلول به صورت کمربند کشیده شده باشد (zonula،زونولا) .

انتقال فعال و غیر فعال( انتشار ساده و تسهیل شده)

۱۳- رابطه گرادیان انتقال فعال و غیر فعال چیست؟

انتقال غیر فعال حرکت مواد از عرض غشاء در جهت شیب غلظت می گویند که از جهت پر تراکم به سمت کم تراکم انجام می گیرد. از سوی دیگر، انتقال فعال حمل مواد در در عرض غشاءاز محیط پر تراکم به محیط کم تراکم است. انرژی در انرژی در انتقال غیر فعال استفاده نمی شود، زیرا خود به خودی است. از سوی دیگر، اتقال فعال نیاز به انرژی (کار) دارد.

اتقال فعال برای حفظ یا افزایش غلظت یک ماده بین دو منطقه انجام می گیرد ، در حالی که انتقال غیر فعال برای کاهش گرادیان غلظت انجام می گیرد.

۱۴- سه نوع اصلی انتقال غیر فعال چیست؟

سه نوع اصلی انتقال غیر فعال عبارتند از انتشار ساده، اسمز و انتشار تسهیل شده.

بررسی غشای سلولی – تنوع تصویر: انتقال غیر فعال

۱۵- چه منبع انرژی در انتقال فعال از طریق غشای بیولوژیکی استفاده می شود؟

انرژی لازم برای انتقال فعال از مولکول های ATP حاصل می شود.

۱۶- تفاوت بین انتشار ساده و تسهیل شده چیست؟ معنی “تسهیل شده” به چه معنی است؟

انتشار ساده انتقال مستقیم مواد در داخل غشا به دلیل گرادیان غلظت آن است. در انتشار تسهیل شده، حرکت مواد نیز به نفع شیب غلظت است، با این تفاوت که مولکول هایی خاص به عنوان کانال به این عبور کمک می کنند..

۱۷-  با توجه به رابطه گرادیان غلظت مواد انتقالی، شدت انتشار ساده تا چه اندازه متفاوت است؟

در صورت افزایش گرادیان غلظت یک ماده، شدت انتشار آن ماده نیز ساده تر خواهد بود. اگر گرادیان غلظت کاهش یابد، شدت انتشار ساده نیز کاهش می یابد.

۱۸- آیا شدت انتشار تسهیل شده بر اساس غلظت مواد متفاوت است؟آیا عامل محدود کننده ای وجود دارد؟

همانند انتشار ساده، انتشار تسهیل شده زمانی که گرادیان غلظت ماده بیشتر است ،شدید می شود.  و زمانی که غلظت کاهش می یابد ، انتشار نیز کاهش می یابد.با این حال، در انتشار تسهیل شده، یک عامل محدود کننده وجود دارد: مقدار پروتئین های انتقالی ، که حمل و نقل را از طریق غشا تسهیل می کنند،از این محدود کننده ها محسوب می شود.حتی در شرایطی که غلظت  ماده انتشاری بالا است، اگر  پروتئین های انتقالی برای انجام حمل و نقل مناسب نباشند، افزایش شدت انتشار وجود نخواهد داشت. این وضعیت اشباع پروتئین های انتقالی نامیده می شود و نشان دهنده نقطه ای است که حداکثر ظرفیت انتقال ماده در سراسر غشاء به دست می آید.

۱۹- در شرایطی که پروتئین های انتقالی اشباع نمی شوند، سرعت انتشار ساده می تواند با سرعت انتشار تسهیل شده مقایسه شود؟

عمل پروتئین انتقالی در انتشار تسهیل شده، این نوع انتشار را سریعتر از انتشار ساده (برای یکسان بودن غلظت مواد حمل و نقل) می کند.

۲۰- آیا انتشار تسهیل شده را می توان با عمل آنزیم ها یکسان دانست؟

یکی از نمونه های اصلی انتشار تسهیل شده ورود گلوکز از خون به سلول است. گلوکز از خون به پروتئین انتقالی خاصی نیاز دارد که (پروتئین انتقالی هگزوز) نامیده می شود.گلوکز به این مولکول موجود در غشای سلولی متصل می شود و از طریق انتشار حاصل از این پروتئین ها، وارد سلول می شود تا واکنش های متابولیکی مربوط به آن انجام شود.

انتشار تسهیل شده شبیه به کاتالیزورهای شیمیایی است، زیرا مواد انتقالی به پروتئین های انتقالی متصل شده اند ،مانند زیر ساخت ها یی که به آنزیم ها متصل می شوند و پس از اتمام یک کار انتقالی،  دوباره می تواند مولکول های دیگر را حمل کند.یعنی پروتئین های انتقالی مصرف نمی شوند.

۲۱- برخی از نمونه هایی از فعالیت های بیولوژیکی که در آن اسمز نقش مهمی دارد، کدامند؟

همولیز (تخریب گلبول های قرمز) با ورود آب، فرایند های هیدرولیکی در گیاهان و ورود آب به تار های کشنده در ریشۀ گیاهان ، نمونه هایی از پدیده های بیولوژیکی ناشی از اسمز است.

ریزش بیش از حد پلاسماهای خون باعث می شود از طریق اسمز، ورود آب بیش از حد به سلول های قرمز خون و تخریب آن ها (همولیز). اسمز همچنین فرآیند اصلی نگهداری سلولهای گیاهی است که به صورت تورژسانس(آماس) و پلاسمولیز انجام می گیرد.اسمز یکی از نیروهای مسئول ورود آب به ریشه گیاهان است، زیرا سلول های ریشه در مقایسه با خاک دارای هیپرتونیک(غلظت بالاتری) هستند.

۲۲- نقاط مشترک بین انتشار تسهیل شده و انتقال فعال چیست؟ تفاوت بین آنها چیست؟

انتشار تسهیل شده می تواند با انتقال فعال اشتباه شود، زیرا پروتئین های غشایی در هر دو فرآیند شرکت می کنند.

با این حال، در انتقال فعال مواد اتقالی در مقابل شیب غلظت و با مصرف انرژی حرکت می کند. انتشار تسهیل شده، انتقال غیر فعال در جهت شیب غلظت و بدون مصرف انرژی صورت می گیرد.

۲۳- کدام مولکول ها انتقال فعال را از طریق غشاها امکان پذیر می کنند؟

انتقال فعال توسط پروتئین های غشایی خاص امکان پذیر است. این پروتئین ها “پمپ ها” نامیده می شوند، زیرا آنها با استفاده از انرژی مولکول های ATP “مواد” متحرک را از طریق غشاء پمپ می کنند.

پمپ سدیم و پتاسیم

۲۴- چگونه پمپ سدیم پتاسیم در عملکرد غشای سلولی دخیل است؟ اهمیت این پروتئین برای سلول ها چیست؟

پمپ سدیم  پتاسیم پروتئین انتقالیی است که شیب غلظت این یون ها را بین فضاهای داخل و خارج سلولی حفظ می کند. این پروتئین در هر چرخه پمپاژ فسفریله می شود و سپس سه یون سدیم را به خارج و دو یون پتاسیم را به داخل سلول پمپ می کند. فسفریلاسیون بوسیله اتصال یک فسفات اهدا شده توسط یک مولکول ATP بوجود می آید که سپس به ADP (آدنوزین دی فسفات) تبدیل می شود.

کار پمپ سدیم پتاسیم، که همچنین به نام سدیم پتاسیم ATPase شناخته می شود، در نگهداری اختلاف پتانسیل  بین داخل سلول و خارج آن بسیار ضروری است. ایجاد شرایط مناسب غلظت سدیم و پتاسیم در خارج و داخل سلول ، برای حفظ متابولیسم سلولی لازم می باشد.

اندوسیتوز

۲۵- ذرات درشت چگونه از سلول خارج یا به سلول وارد می شوند؟

  ورود یا خروج مواد درشت از طریق فرایندهایی غیر از انتقال فعال یا غیر فعال انجام میگیرد .در این فرایند غشائ سلولی با فرورفتگی یا ترکیب غشای کیسه چه ها(وزیکول ها) با غشاء سلولی و آزاد شدن مواد درون آنها به خارج سلول  انجام می گیرد.ترکیب غشائ کیسه چه ها با غشاء سلولی و خروج مواد از آنها به خارج سلول ، اگزو سیتوز(برون رانی) نامیده می شود.و ورود مواد به سلول از طریق فرو رفتگی غشاء که با ایجاد کیسه چه همراه است ، اندو سیتوز(درون بری) نامیده می شود. 

۲۶- دو نوع اصلی از اندوسیتوز کدامند؟

Endocytosis ورود مواد به سلول از طریق غوطه ور شدن توسط بخش های غشای سلولی است.

Endocytosis را می توان به عنوان پینو سیتوز یا فاگوسیتوز طبقه بندی کرد. در پینوسیتوز، ذرات کوچک مایع بر روی سطح خارجی غشاء موجب تحریک و فرو رفتگی غشاء و ایجاد حفره ، پر از ذرات مایع یه سمت داخل سلول می شود. غشائ پر از ذرات پس از جدا شدن از غشاء سلولی و وارد شدن به سیتوپلاسم به ویزیکول (کیسه جه)تبدیل می شود.. در فاگوسیتوز، ذرات بزرگتر بر روی سطح خارجی غشاء، قرار می گیرند و غشاء یاخته با ایجاد پاهای کاذب اطراف ذرات ریز کیسۀ کوچک غشائی به سمت سیتوپلاسم ایجاد می کند .

دیوارۀ سلول گیاهی

۲۷- چگونه دیوارۀسلول های گیاهی در محیط هپوتونی قرار می گیرد؟

دیواره سلول گیاهی (پوشش سلول خارج از غشای سلولی) از سلولزکه یک پلیمر گلوکزی است ، ساخته شده است.

هنگامی که یک سلول گیاهی در یک محیط هیپوتونی (رقیق)قرار می گیرد، آب بیش از حد از طریق اسمز جذب می شود. در این وضعیت، فشار دیواره سلول برای مقابله با فشار اسموتیک شروع به فعالیت می کند، این عمل برای جلوگیری از افزایش بیش از حد حجم سلولی و لیز شدن سلول ها  اهمیت دارد.

۲۸- Deplasmolysis سلول های گیاهی چیست؟

هنگامی که یک سلول گیاهی در محیط هیپرتونیک قرار می گیرد سلول های گیاهی مقدار زیادی آب را از دست می دهند و غشاهای سلولی آنها از دیواره های سلولی جدا می شوند.  این وضعیت ، پلاسمولیزه نامیده می شود. هنگامی که یک سلول پلاسمولیز شده در یک محیط هیپوتونیک قرار می گیرد، آب را جذب می کند و به سلول turgid تبدیل می شود. این پدیده  deplasmolysis نامیده می شود.

کم آبی

۲۹- چرا نمک و شکر در تولید گوشت خشک و میوه های خشک استفاده می شود؟

مواد غذایی مانند شکر و نمک ، در محیط های پر تنش مواد غذایی را حفظ می کنند. در تولید گوشت خشک، و نگه داری میوه ها  و یا ماهی ها  استفاده می شوند، زیرا با افزودن شکر یا نمک ، غلظت محیط افزایش می یابد.فرایند اسمز انجام گرفته و مواد نگه داری شده خشک می شوند و میکروارگانیزم های تجزیه کننده ، دیگر نمی توانند در محط خشک رشد و نمو کنند و از آنجا که این میکرو ارگانیزم ها نیز آب از دست می دهند انها نیز می میرند.

اکنون که به مطالعه غشای سلولی پرداخته اید ، این گزینه ها هستند:

  • این موضوع را مرور کنید، همه پ و پ را بخوانید.
  • موضوع بعدی را دنبال کنید: به جنبش سلولی بروید.
  • دنباله پ و پ دیگری برای مطالعه با استفاده از منوی موضوع را انتخاب کنید.