وظایف غشا سلولی

غشا سلولی، پوشش بیرونی سلول است که از اندامک‌های داخلی حفاظت می‌کند. این غشا که به عنوان غشا پلاسما نیز شناخته می‌شود وظایف حیاتی متعددی را بر عهده دارد.
این یک واقعیت رایج است که سلول‌ها، بلوک‌های سازنده‌ی بنیادی و اصلی زندگی هستند. یک سلول، واحد کاری و ساختاری اصلی هر موجود زنده‌ای را تشکیل می‌دهد. با این که برخی ارگانیسم‌ها مثل باکتری‌ها تک سلولی هستند اما بیشتر موجودات زنده‌ی دیگر چند سلولی هستند. در ارگانیسم‌های چند سلولی، انواع مختلفی از سلول‌ها وجود دارند که وظایف متفاوتی را بر عهده دارند. چون وظایف سلول‌های مختلف با هم دیگر فرق می‌کند بخش‌های فردی سلول نیز وظایف خودشان را دارند. مطلب زیر غشا پلاسما (غشا سلولی) و اندامک‌های داخلی سلول را تفهیم می‌سازد.

بخش‌های سلول :

دو نوع از سلول‌ها وجود دارند : یوکاریوتی و پروکاریوت
گیاهان، حیوانات، قارچ‌ها، تک یاخته‌ها و غیره دارای سلول‌های یوکاریوتی هستند و سلول‌های پروکاریوت فقط در باکتری‌ها یافت می‌شوند. سلول‌های یوکاریوتی مربوط به ساختار اصلی هستند که شامل بخش‌هایی مثل DNA، ریبوزوم، وزیکول (کیسه‌ی کوچک)، شبکه‌ی اندوپلاسمی (هم خشن و هم نرم)، دستگاه گلژی، اسکلت سلولی، میتو کندری، واکوئل، سانتریول، لیزوزوم، سیتو پلاسم، غشا پلاسما و دیواره‌ی سلولی است.
سلول‌های گیاهی واکوئل بزرگ و دیواره‌ی سلولی محدودی دارند ولی سلول‌های حیوانی فاقد دیواره‌ی سلولی هستند اما ممکن است برخی از آنها، واکوئل‌های خیلی کوچک داشته باشند. بنابراین در سلول‌های حیوانی، غشا سلولی، پوشش بیرونی است.

ساختار غشا سلولی :

غشا سلولی که به عنوان غشا پلاسمایی و یا پلاسما لما نیز شناخته می‌شود یکی از بخش‌های حیاتی سلول است که اندامک‌های داخلی را احاطه کرده است. این غشا، داخل سلول را از محیط بیرون جدا می‌کند.
غشا سلولی به طور فیزیکی محتوای سلول را از محیط بیرون جدا می‌کند اما در گیاهان، قارچ‌ها و برخی باکتری‌ها، یک دیواره‌ی سلولی وجود دارد که این غشا را احاطه کرده است. دیواره‌ی سلولی تنها به عنوان یک حامی مکانیکی جامد عمل می‌کند. وظیفه‌ی واقعی غشا سلولی در هر دو مورد، مشابه و یکسان است و با حضور دیواره‌ی سلولی خیلی تغییر نمی‌کند.

فسفولیپیدها :

غشا سلولی از دو لایه فسفولیپید تشکیل یافته و هر مولکول فسفولیپید یک سر و یک جفت دم دارد. منطقه‌ی سر هیدروفولیک (تمایل آن به سمت مولکول‌های آب است) و انتهای دم هیدروفوبیک (از مولکول‌های آب دور می‌ماند) است. هر دو لایه‌ی فسفولیپید طوری مرتب و ردیف شده‌اند که مناطق سر، سطح بیرونی و درونی این غشا را شکل داده‌اند و انتهای دم به مرکز غشا سلولی نزدیک می‌شود.
غشا سلولی جایگاه انواع مختلفی از مولکول‌های پروتئینی است که در لایه‌ی فسفولیپید جای گرفته‌اند. بیشتر این مولکول‌های پروتئینی همانند فسفولیپیدها قادر به حرکت جانبی و افقی هستند.

پروتئین‌های غشا :

پروتئین‌های غشا می‌توانند به سه زیرگروه مهم طبقه بندی شوند : پروتئین‌های کامل، محیطی و لنگر انداخته به لیپید. پروتئین‌های کامل در کل پهنای غشا سلولی گسترده شده‌اند اما پروتئین‌های محیطی در سطوح درونی و یا بیرونی یافت می‌شوند. گروه سوم به صورت لنگر انداخته به غشا به کمک مولکول‌های لیپید، یافت می‌شوند.
با این که برخی از این مولکول‌های پروتئینی، حمایت ساختاری از غشا را فراهم می‌کنند اما برخی دیگر به اسکلت سلولی که در سیتو پلاسم معلق است می‌چسبند. پروتئین‌های ویژه‌ای وجود دارند که مسئول انتقال یون‌ها و مولکول‌ها در طول غشا سلولی هستند. برخی از این پروتئین‌ها وظایف دیگری مثل ارتباط سلول به سلول، تشخیص، فعالیت‌های آنزیمی و سیگنال دادن را دارند.
اجزای اصلی غشا سلولی، فسفولیپیدها و پروتئین‌ها هستند. اما این غشا مولکول‌های کلسترولی دارد که آن را محکم و انعطاف پذیر می‌سازند. آنها هم چنین عبور از غشا را برای مواد قابل حل در آب دشوار می‌سازند. روی سطح بیرونی غشا سلولی، گلیکو لیپیدها و گلیکو پروتئین‌ها یافت می‌شوند. آنها چیزی به جز لیپیدها و مولکول‌های پروتئینی که به زنجیره‌ی کوتاه کربو هیدرات‌ها وصل شده‌اند نیستند. تمام این اجزا با اتصال به هم دیگر کار می‌کنند تا وظایف غشا سلولی را به انجام برسانند.

غشا سلولی چه کاری انجام می‌دهد؟

به اسکلت سلولی لنگر می‌اندازد :
غشا سلولی به عنوان حصاری برای اندامک‌های داخلی عمل می‌کند و از آنها حفاظت می‌کند. این کار در سلول‌های حیوانی که فاقد دیواره‌ی سلولی هستند خیلی ضروری است. این غشا به اسکلت سلولی لنگر می‌اندازد (اسکلت سلولی از پروتئین ساخته شده و در سیتو پلاسم قرار دارد) و به سلول شکل می‌دهد.
رشته‌های ریز اسکلت سلولی به پروتئین‌های ویژه‌ای در غشا سلولی مخصوصاً پروتئین‌های کامل، می‌چسبند. هم چنین پیشنهاد شده است که این رشته‌های ریز، پروتئین‌ها را در یک جا نگه می‌دارد چون پروتئین‌های محیطی تمایل دارند حرکت کنند. توضیح زیر نشان می‌دهد که اسکلت سلولی در سیتو پلاسم معلق است و به غشا سلولی چسبیده است.

انتقال سلولی :

غشا سلولی مسئول انتقال مولکول‌ها و یون‌ها به درون و بیرون سلول است. نیمه تراوا بودن غشا، به مولکول‌های ویژه‌ای اجازه می‌دهد تا آزادانه به درون آن حرکت کنند. بیشتر مولکول‌های هیدروفوبیک کوچک (هیچ تناسبی با آب ندارند)، از این غشا آزادانه عبور می‌کنند. برخی از مولکول‌های هیدروفولیک ریز نیز ممکن است موفق شوند. اما بقیه باید از این غشا حمل شوند.
حرکت مولکول‌ها در طول غشا ممکن است به استفاده از انرژی سلولی نیاز داشته باشد و یا نداشته باشد. چنین حرکت‌هایی در طول غشا سلولی می‌توانند به سه نوع طبقه بندی شوند : انتقال منفعل، فعال و بالک.
انتقال منفعل به صرف هیچ گونه انرژی توسط سلول‌ها نیاز ندارد. این انتقال می‌تواند به شکل نفوذ ساده، نفوذ آسان و یا اسمزی رخ دهد. نفوذ ساده به حرکت مولکول‌ها در طول غشا از منطقه‌ای با غلظت بالاتر به منطقه‌ای با غلظت پایین‌تر اشاره می‌کند. چنین حرکتی تا وقتی که هر دو طرف به غلظت یکسانی برسند ادامه پیدا می‌کند که در زیر توضیح بیشتری در مورد آن داده شده است.
عوامل ویژه‌ای وجود دارند که بر سرعت نفوذ منفعل و یا ساده تأثیر می‌گذارند. در صورت تفاوت خیلی زیاد در غلظت (بین قسمت درونی و بیرونی) و یا اگر دما بالا باشد می‌توان حرکت سریع‌تر را ملاحظه نمود.
هر چه مولکول‌ها کوچک‌تر باشند سریع‌تر می‌توانند از غشا عبور کنند. در نفوذ اسمزی نیز، آب (حلال) از غشا نیمه تراوا عبور می‌کند؛ در حالتی که یک طرف غشا، غلظت حل شونده‌ی بالاتری از طرف دیگر دارد (حل شونده ماده‌ای است که در مایع حلال حل می‌شود). در این حالت حرکت مولکول‌های حلال از محلول با غلظت پایین‌تر به بخش با غلظت بیشتر است. اسمزی نیز شکلی از نفوذ منفعل است.
نوعی از انتقال منفعل، نفوذ آسان است. در نفوذ آسان، مولکول‌ها از کانال‌هایی در پروتئین‌های انتقال ویژه، عبور می‌کنند. حتی این نوع نفوذ نیز به هیچ گونه انرژی نیاز ندارد. اما اگر مولکول‌هایی که حمل می شوند خیلی بزرگ باشند و یا حرکت عمدی بر خلاف شیب غلظتی (از غلظت پایین به غلظت بالا) صورت گیرد باید انرژی صرف شود. در چنین مواردی مولکول‌ها و یا یون‌ها توسط پروتئین‌های ویژه‌ای شناخته می‌شوند قبل از این که آنها در طول غشا پلاسما توسط یک سری از پروتئین‌ها که انرژی خود را از ATP گرفته‌اند منتقل شوند و این حرکت، انتقال فعال نامیده می‌شود. در این نوع انتقال، پروتئین‌ها واقعاً انتخابی و ویژه هستند. این پروتئین‌های انتقال، دهانه‌هایی در یک طرف دارند که از طریق آن مولکول‌ها و یا یون‌ها وارد می‌شوند و به گروه‌های کاری در داخل پروتئین‌ها می‌چسبند. پروتئین‌های انتقال، انرژی خود را از ATP می‌گیرند و تغییر شکل می‌دهند تا مولکول‌ها را از طرف دیگر غشا سلولی آزاد کنند. در زیر هم نفوذ آسان از طریق کانال‌های یونی و هم انتقال فعال توسط پروتئین‌های حامل، توضیح داده شده است.
انتقال بالک اغلب به کمک وزیکول‌ها انجام می‌شود. انتقال مواد به بیرون از سلول‌ها برون یاختگی نامیده می‌شود. اگر انتقال از بیرون به درون باشد فرآیند درون یاختگی نامیده می‌شود که می‌تواند سه نوع باشد : سلول خواری، قطره خواری و گیرنده - واسطه.
در درون یاختگی، غشا پلاسمایی یک فرورفتگی کوچک (شبه پا) ایجاد می‌کند که مواد انتقالی درون آن جمع می‌شوند تا یک وزیکول را شکل دهند. وزیکول به سطح داخلی غشا سلولی رانده می‌شود و بعداً با دستگاه گلژی ادغام می‌شود.
سلول خواری انتقال جامدات است و قطره خواری به حرکت مایعاتی که درون وزیکول حمل می‌شوند اشاره می‌کند. درون یاختگی گیرنده - واسطه یک شکل پیچیده است که در آن پروتئین‌های واسطه در غشا، به مواد انتقالی می‌چسبند. فقط مولکول‌ها و یا یون‌های ویژه می‌توانند توسط این روش منتقل شوند.
در حالت برون یاختگی، وزیکول‌ها به سطح درونی غشا پلاسما حرکت می‌کنند، از آن عبور می‌کنند و بیرون باز می‌شوند تا این که محتوای آنها بیرون سلول، رها شوند. وزیکول‌های گسیخته با غشا پلاسما ترکیب می‌شوند. برون یاختگی علاوه بر انتقال مواد به بیرون از سلول، در احیای غشا پلاسما نیز مفید است. وزیکول‌ها برای برون یاختگی یا از شبکه‌ی اندوپلاسمی و یا از کمپلکس گلژی شکل می‌گیرند. این وزیکول‌ها با موادی که باید دفع شوند پر می‌شوند و به کمک اسکلت سلولی از مناطق درونی به محیط منتقل می‌شوند.
انتقال سلولی یکی از وظایف حیاتی غشا پلاسما است. غشاهای سلولی علاوه بر حمایت از اسکلت سلولی و انتقال مولکول‌ها و یون‌ها، وظایف متعدد دیگری نیز دارند :
• تعامل با سلول‌های دیگر : غشا سلولی مسئول چسبیدن سلول به محل خارج از سلول (مواد غیر زنده که در بیرون از سلول‌ها یافت می‌شوند) نیز هست تا این که سلول‌ها بتوانند جمع شوند و بافت‌ها را تشکیل دهند.
• برقراری ارتباط با سلول‌های دیگر : مولکول‌های پروتئینی در غشا سلولی، سیگنال‌هایی از سلول‌های دیگر و یا محیط بیرون دریافت می‌کنند و سیگنال‌ها را به پیام‌هایی دریافت می‌کنند که از اندامک‌ها به درون سلول منتقل می‌شوند.
• انجام فعالیت‌های متابولیکی : در برخی سلول‌ها، مولکول‌های پروتئینی ویژه‌ای با هم جمع می‌شوند تا آنزیم‌ها را شکل دهند که واکنش‌های متابولیکی را نزدیک سطح داخلی غشا سلولی انجام می‌دهند.
این تنها مروری خلاصه بر وظایف و ساختار غشا سلولی بود. اگر وظیفه‌ی یک بخش از سلول این قدر پیچیده است پس در مورد بخش‌های دیگر و هزاران سلول دیگر در یک موجود زنده فکر بکنید. به طور خلاصه، سلول‌ها، بسیار ریز و ذره بینی هستند اما رشد یافته‌اند تا این کارهای پیچیده را انجام دهند. یک انسان بالغ متوسط، حدوداً 100 تریلیون سلول در بدن خودش دارد. عملکرد روان این سلول‌ها است که فرد را سالم نگه می‌دارد.