فسفولیپیدها و غشای سیتوپلاسمی PDF

# فسفولیپیدها - غشای سیتوپلاسمی، سیتوپلاسم را احاطه کرده و آن را از محیط بیرون جدا میکند. - اگر آسیبی به غشای سیتوپلاسمی وارد شود: - سلول استقامت خود را از دست میدهد. - سیتوپلاسم به بیرون نشت میکند. - و نهایتا سلول میمیرد. - غشای سیتوپلاسمی ساختار سستی دارد و مقاومت زیاد...

# فسفولیپیدها - غشای سیتوپلاسمی، سیتوپلاسم را احاطه کرده و آن را از محیط بیرون جدا میکند. - اگر آسیبی به غشای سیتوپلاسمی وارد شود: - سلول استقامت خود را از دست میدهد. - سیتوپلاسم به بیرون نشت میکند. - و نهایتا سلول میمیرد. - غشای سیتوپلاسمی ساختار سستی دارد و مقاومت زیادی در برابر فشار اسمزی ندارد. - ولی برای وظیفه اصلی اش، یعنی نفوذپذیری انتخابی، ساختاری بسیار ایده آل دارد. ## غشاء از چه چیزهایی تشکیل میشود؟ - ساختار اصلی غشای سیتوپلاسمی از دو لایه فسفولیپیدی تشکیل شده است. - یک فسفولیپید دارای بخشهای زیر است: - بخش آب دوست (گلیسرول فسفات) - بخش آب گریز (اسیدهای چرب) - اسیدهای چرب معمول در غشاء بین ۱۴ تا ۲۰ کربن دارند. ## غشاء از چه چیزهایی تشکیل میشود؟ - وقتی فسفولیپیدها در محیط آبی قرار میگیرند، ساختاری دو لایه تشکیل میدهند: - بخشهای آبگریز با قرار گرفتن در کنار هم به سمت داخل قرار میگیرند و محیطی آبگریز تشکیل میدهند. - بخشهای آب دوست نیز در سطح و در تماس با محیط خارجی یا سیتوپلاسم در کنار هم قرار میگیرند. ## غشاء از چه چیزهایی تشکیل میشود؟ - غشای پلاسمایی قطری ۸ تا ۱۰ میکرونی دارد و در میکروسکوپ الکترونی به صورت دو لایه تیره و یک قسمت روشن در وسط دیده میشود. - این غشای یک پارچه، به علاوه فسفولیپیدها از پروتئین های قرار گرفته در میان فسفولیپیدها تشکیل شده است. - غشای سیتوپلاسمی تا حدودی سیال است و ویسکوزیته های مشابه با روغنی با وسکوزیته پایین دارد. - به همین دلیل پروتئینها می توانند درون غشا مقداری حرکت کنند. ## غشاء از چه چیزهایی تشکیل میشود؟ - استرولها مولکولهای صفحه ای و‌ مستحکمی هستند که باعث کاهش سیالیت غشای سلولهای یوکاریوتی می شوند. - در غشای باکتریها استرول وجود ندارد، ولی مولکولی شبه استرولی به نام هوپانوید در غشای بعضی از باکتریها وجود دارد و نقشی مشابه با استرولها را برای باکتریها بازی میکند. ## غشاء از چه چیزهایی تشکیل میشود؟ - غشاء دارای مقادیر زیادی پروتئین است. - پروتئینهای غشاء در قسمتهایی که از عرض غشا عبور میکنند دارای سطوح هیدروفوبی هستند و در قسمتهای خارج سلولی و درون سیتوپلاسمی هیدروفیل اند. ## غشاء از چه چیزهایی تشکیل میشود؟ - پروتئینهای اینتگرال: - پروتئینهایی هستند که با عبور بخشهایی از خود از عرض غشا به طور محکمی به غشا متصل اند. ## غشاء از چه چیزهایی تشکیل میشود؟ - پروتئینهای لنگر زننده به غشا: - پروتئینهایی هستند که یک بخش آنها با پیوند کوالانسی به مولکولهای غشا متصل شده است. ## غشاء از چه چیزهایی تشکیل میشود؟ - پروتئینهای پریفرال: - پروتئینهایی اند که هیچ بخشی از آنها درون ساختار غشا قرار ندارد ولی با پیوندهای سست به غشا متصل اند. # غشای سیتوپلاسمی پروکاریوتها ## ساختار غشاء آرکیا ## غشای آرکیا - در فسفولیپیدهای غشای باکتریها و یوکاریوتها اسیدهای چرب با پیوند استری به گلیسرول متصل شده اند. - در غشای آرکیا گلیسرول از طریق پیوند اتری به زنجیره جانبی هیدروفوباش متصل می شود. ## غشای آرکیا - لیپیدهای آرکیا، فاقد اسیدهای چرب است - در عوض زنجیره جانبی هیدروفوبی از واحدهای تکراری پنج کربنه ای به نام ایزوپرن تشکیل شده است. - این زنجیره جانبی، نقشی مشابه با اسیدهای چرب بازی میکند. ## غشای آرکیا - غشای سیتوپلاسمی آرکیا میتواند از لیپیدهای زیر ساخته شده باشد: - گلیسرول دیاتر: - از یک مولکول گلیسرول متصل به زنجیره های جانبی ۲۰ کربنی به نام فیتانیل ساخته شده است. ## غشای آرکیا - دی گلیسرول تترا اتر: - در تترااتر، دو دیاتر از آخرین کربن فیتانیلهای خود با پیوند کوالان به هم متصل شده اند. در نتیجه: - زنجیره جانبی ۴۰ کربن دارد. ## غشای آرکیا - لیپیدهای تک لایه برخلاف انواع دو لایه بسیار نسبت به حرارت مقاوم اند. - بنابراین این نوع لیپیدها در آرکیای هایپرترموفیل که در دماهای بالای ۸۰ درجه سانتیگراد زندگی میکنند معمول اند. ## غشای آرکیا - زنجیره جانبی بسیاری از لیپیدهای آرکیا، حلقه دار است، مثلا: - Crenarchaeol: - لیپیدی است که به فراوانی در غشای Thaumarchaeota وجود دارد. - دارای چهار سیکلوپنتیل و یک سیکلوهگزیل است. - وجود حلقه در زنجیره جانبی، بر روی ویژگیهای لیپید و در نتیجه ویژگیهای غشا آرکی تاثیر گذار است. ## غشای آرکیا - قند نیز میتواند در ساختار لیپیدهای آرکیا وجود داشته باشد. - مثلا در لیپیدهای غشایی بسیاری از اعضای Euryarchaeota که متانوژنها و اکستیریم هالوفیلها را در برمی گیرد. - به جز تفاوتهای شیمیایی غشای آرکیا از نظر ساختار اصلی، شبیه به دو دومین دیگر حیات است. - چرا که انتخاب طبیعی این ساختار را به عنوان بهترین راه حل برای وظیفه اصلی غشاء، یعنی نفوذپذیری انتخابی برگزیده است. # غشای سیتوپلاسمی پروکاریوتها ## عملکرد غشاء - غشای سیتوپلاسمی وظایف مختلفی دارد: - مهمترین وظیفه غشاء، کنترل نفوذ پذیری سلول است. - غشاء محل قرارگیری پروتئین‌های زیادی ست. - غشای سیتوپلاسمی در سلولهای پروکاریوتی محل اصلی تولید انرژی است. ## نفوذ پذیری غشاء - سیتوپلاسم محلولی است از نمکها، قندها، آمینواسیدها، نوکلئوتیدها و بسیاری از مواد دیگر. - بخش هیدروفوب غشای سیتوپلاسمی سد محکمی در برابر انتشار این مواد است. - برخی مواد هیدروفوب کوچک میتوانند از عرض غشای سیتوپلاسمی عبور کنند. - مواد قطبی و مولکولهای باردار نمیتوانند مستقیما از عرض غشاء رد شوند و برای این منظور به کمک پروتئین های انتقالی نیاز دارند. - حتی یونی به کوچکی هیدروژن هم نمیتواند از عرض غشاء منتشر شود. ## نفوذ پذیری غشاء - اختلاف غلظت یون هیدروژن در دو سمت غشاء باعث ایجاد اختلاف پتانسیل الکتروشیمیایی میشود. - این اختلاف پتانسیل شبیه به چیزی است که در باتری وجود دارد. - به این منبع انرژی proton motive force گفته میشود و مسئول بسیاری از فرایندهای انرژی خواه سلول مثل بسیاری از نقل و انتقالات، حرکت باکتری و سنتز ATP است. ## نفوذ پذیری غشاء - آب با اینکه تا حدودی قطبی است، ولی به راحتی از عرض غشاء منتشر میشود. - علاوه بر انتشار ساده، پروتئینهایی به نام Aquaporin نیز وجود دارند که به انتشار آب کمک میکنند. - مثلا AqpZ، در اشرشیا کلای، بسته به وضعیت فشار اسمزی آب را وارد سلول کرده یا از آن خارج میکند. ## پروتئینهای انتقالی - اگر انتشار تنها مکانیسم ورود مواد به سلول بود، غلظت مواد غذایی درون سلول، هرگز بیشتر از غلظت مواد غذایی در خارج از آن نمیشد. - از آنجایی که معمولا غلظت مواد غذایی موجود در طبیعت بسیار پایین است، در صورتی که سلول نتواند این مواد را درون خود انباشته کند، نمیتواند نیازهای بیوشیمیایی اش را تامین کند. - پروتئین های انتقالی با مصرف انرژی مواد غذایی را در خلاف جهت شیب غلظت منتقل میکنند. ## پروتئینهای انتقالی - ویژگیهای سیستم انتقالی: - **Saturation effect**: - در صورتی که غلظت یک سوبسترا به قدری بالا باشد که تمام ترانسپورترهای مخصوص به خود را اشغال کند سرعت جذب آن ماده ماکسیموم میشود. - در این شرایط افزایش غلظت سوبسترا باعث افزایش سرعت انتقال نخواهد شد. - **ویژگی بالا**: - بسیاری از پروتئین های انتقالی تنها یک نوع مولکول را منتقل میکنند. - بعضی از این پروتئین ها می توانند مولکول های شبیه به هم، مثل آمینواسیدهای مختلف را انتقال دهند. - **تنظیم بسیار دقیق بیان پروتئین های ترشحی**: - حضور یک ترانسپورتر خاص در غشاء به غلظت سوبسترای آن ترانسپورتر خاص بستگی دارد. - بعضی سوبستراها، وقتی در غلظتهای بالا وجود داشته باشند توسط یک نوع ترانسپورتر منتقل میشوند ودر صورتی که غلظتشان کم شود، سلول ترانسپورترهایی با تمایل بیشتری نسبت به آن سوبسترا در سطح خود قرار میدهد. ## مکانیسمهای انتقال - انتقال ساده فقط از یک نوع پروتئین گذرنده از غشاء تشکیل میشود. - انتقال گروهی: گروهی از پروتئینها در این نوع انتقال نقش دارند. - تمام این سیستم ها برای انجام انتقال به انرژی نیاز دارند که از یکی از روشهای زیر به دست می آید. - هیدرولیز ATP - نیرو محرکه پروتونی - استفاده از مواد آلی پر انرژی ## مکانیسمهای انتقال - ترانسپورترهای غشاء ۱۲ بار عرض غشاء را طی میکنند و کانالی در غشاء ایجاد میکنند. - پس از اتصال به سوبسترا، کانفورماسیون ترانسپورتر تغییر می کند. - تغییر کانفورماسیون باعث ورود سوبسترا به سلول میشود. ## روشهای انتقال - مواد از طریق مکانیسم های گفته شده میتوانند به سه روش وارد سلول شوند. - یونی پورت - آنتی پورت - سیم پورت - هر سه روش با پروتئینی به نام porter کاتالیز میشوند. ## یونی پورت - انتقال در یک جهت، به سمت داخل یا خارج. ## آنتی پورت - انتقال همزمان یک سوبسترا به داخل و یک سوبسترای دیگر به خارج از سلول ## سیم پورت - این پروتئینها یک مولکول را به همراه مولکول دیگری به ویژه به همراه یک پروتون منتقل میکنند. ## انتقال ساده - اشرشیا کلای لاکتوز را از طریق ترانسپورتر lac permease با مکانیسم انتقال ساده وارد سیتوپلاسم خود میکند. - لک پرمئاز نوعی سیم پورتر است. - با ورود هر مولکول لاکتوز به درون سلول به دلیل انتقال همراه با پروتون از انرژی نیرو محرکه پروتونی کاسته میشود. ## انتقال گروهی - تفاوتهای انتقال گروهی و انتقال ساده: - در انتقال گروهی، سوبسترا ضمن فرایند انتقال دچار تغییرات شیمیایی میشود. - انرژی مورد نیاز برای این پروسه، به جای نیرو محرکه پروتونی از یک ماده آلی پر انرژی به دست میآید. ## انتقال گروهی - گلوکز، مانوز و فروکتوز در ای. کلای به روش انتقال گروهی منتقل میشوند. - این قندها ضمن فرایند انتقال به وسیله سیستم فسفوترانسفراز فسفریله میشوند. - سیستم فسفوترانسفراز از خانواده ای از پروتئینها تشکیل میشود که با هم کار میکنند. - قبل از انتقال قند، پروتئینهای سیستم فسفوترانسفراز به صورت آبشاری فسفریله و دفسفریله میشوند. - این فرایند آبشاری تا جایی پیش میرود که نهایتا ترانسپورتر واقعی، Enzyme IIc، مولکول قند را حین انتقال فسفریله میکند. ## انتقال گروهی - Hpr و Enzyme I غیر اختصاصی اند و در جذب قندهای مختلفی نقش دارند. - انواع مختلفی از Enzyme II وجود دارد، که برای هر قندی متفاوت اند. - انرژی انتقال را مولکول پر انرژی فسفوانول پیرووات تامین میکند. ## ABC system ## ABC system ## ABC system - سیستم انتقالی ABC از این بخشها تشکیل میشود - Periplasmic binding proteins - ترانسپورتر غشایی - پروتئین هیدرولیز کننده ATP ## ABC system - بیش از ۲۰۰ نوع ABC system در پروکاریوتها شناخته شده است. - این سیستم مسئول انتقال ترکیبات آلی مثل قندها و آمینواسیدها، و مواد معدنی مثل سولفات، فسفات و فلزهای خاص است. - یکی از ویژگیهای مهم periplasmic binding proteins، تمایل بالای آنها به سوبسترایشان است. - این پروتئینها میتوانند در غلظتهای بسیار پایین سوبسترا مثلا در غلظت یک میکرومولار به آن متصل شوند. - پس از اتصال periplasmic binding proteins به ترانسپورتر غشایی خود متصل شده و ترانسپورتر با استفاده از انرژی حاصل از هیدرولیز ATP، سوبسترا را منتقل میکند. ## ABC system - باکتریهای گرم مثبت فاقد پری پلاسم ولی دارای سیستم ABCاند. - .وجود دارد substrate binding proteins periplasmic binding proteins در این باکتریها به جای - این پروتئینها به وسیله اتصال لنگری به بخش خارجی غشای سیتوپلاسمی متصل اند. - به محض اتصال این پروتئینها به سوبسترا، انتقال از طریق ترانسپورتر و به کمک انرژی حاصل از تجزیه ATP رخ می دهد.