الأغشية البيولوجية:
يمكن تعريف الطبقة غير السمكية التي تشكل الحدود خارج الخلية الحية أو بنية الخلية الداخلية باسم الغشاء في الاحياء، حيث أن الحدود الخارجية هي غشاء البلازما والمقصورة المحاطة بأغشية داخلية تسمى العضيات، وللأغشية البيولوجية ثلاث وظائف أساسية إذ إنها تساهم في جعل المواد السامة خارج الخلية.
تعتبر الطبقة المزدوجة وهي طبقة ثنائية للدهون تتكون من:
- الجليكوليبيد.
- جزيئات الفوسفوليبيد التي تحتوي على سلسلة من الأحماض الدهنية، وتحدد ما إذا كان الغشاء يتكون في صفائح مسطحة طويلة أو حويصلات مستديرة، وهي التي تتكون منها الأغشية بشكل كبير.
إن البروتينات الكبيرة جزء من طبقة دهون ثنائية تقوم بنقل العديد من الأيونات والجزيئات القابلة للذوبان في الماء عبر الغشاء، كما تشكل بعض البروتينات في غشاء البلازما مسامًا مفتوحة تسمى قنوات الغشاء، والتي تسمح بالانتشار الحر للأيونات داخل وخارج الخلية.
ترتبط بعض أنواع البروتينات بجزيئات معينة على جانب واحد من الغشاء، ويقوم بنقل الجزيئات إلى الجانب الآخر، أيضا في بعض الأحيان ينقل بروتين واحد نوعين من الجزيئات في نفس الوقت في اتجاهين متعاكسين، إذ تحتوي معظم أغشية البلازما على حوالي 50 بالمائة من البروتين بالوزن، وفي نفس الوقت فإن أغشية بعض العضيات النشطة الأيضية تحتوي على خمسة وسبعون بالمائة من البروتين، وترتبط بالبروتينات الموجودة على الجزء الخارجي من غشاء البلازما جزيئات كربوهيدرات طويلة.
الوظائف الخلوية في العضيات الغشائية:
تحدث العديد من الوظائف الخلوية في العضيات الغشائية بما في ذلك:
- امتصاص وتحويل العناصر الغذائية.
- تخليق جزيئات جديدة.
- إنتاج الطاقة.
- تنظيم التسلسل الأيضي.
تحتوي نواة الخلية على المادة الوراثية، إذ تكون محاطة بغشاء مزدوج ذو مسام كبيرة يعمل على السماحية بتبادل المواد بين نواة الخلية والسيتوبلازم، كما أن الغشاء النووي الخارجي يعتبر امتداد لغشاء الشبكة الإندوبلازمية، والتي تقوم بتجميع الدهون لجميع أغشية الخلايا.
يتم بواسطة الريبوسومات في الخلية تصنيع البروتينات التي ترتبط إما بالشبكة الإندوبلازمية أو تكون معلقة بحرية في محتويات الخلية، حيث تحتوي الميتوكوندريا وهي وحدات الخلية المؤكسدة وتخزين الطاقة على غشاء خارجي يسهل اختراقه بسهولة للعديد من المواد وغشاء داخلي أقل نفاذاً مرصعًا ببروتينات النقل والإنزيمات المنتجة للطاقة.
بيولوجيا الغشاء:
الشرط الأساسي للحياة هو التقسيم، إذ بدون أغشية للحفاظ على جميع المكونات الجزيئية القابلة للذوبان الضرورية للحياة في منطقة محددة لا يمكن أن توجد الخلايا الفردية والكائنات متعددة الخلايا مثل البشر، والأغشية البيولوجية هي هياكل فوقية معقدة تؤدي العديد من المهام بخلاف التقسيم.
كما إنها تتكون من آلاف الجزيئات المختلفة التي يتم تجميعها بطريقة محددة بعناية وبتركيب محكم التحكم، وكل غشاء له تركيبته المميزة اعتمادًا على وظائفه، وفي حالة خلايا الثدييات يختلف التركيب البروتيني والدهني لغشاء البلازما تمامًا عن أغشية الميتوكوندريا والأغشية النووية.
تحتوي أغشية الخلايا الحيوانية على مجموعة متنوعة من أنواع الدهون، حيث يعرض كل غشاء تركيبة دهنية مميزة اعتمادًا على نوع الخلية والموقع داخل الخلية، كما تؤدي التغييرات في التوازن الغشائي إلى مجموعة متنوعة من الأمراض، يتطلب الامر تحديد العوامل التي تؤثر على التخليق الحيوي للجليسيروليبيد ونقله، وهي العمليات التي تنظم تركيبات الأغشية المحددة.
للقيام بذلك يتم عزل ودراسة خطوط الخلايا الطافرة التي تظهر عيوبًا في التخليق الحيوي للدهون أو النقل، حيث تُستخدم هذه الخلايا الطافرة لتحديد وظائف أنواع دهنية معينة ولتحديد العوامل المهمة لتكوينها الحيوي ولعزل الجينات المشاركة في التمثيل الغذائي للدهون يتم استخدام مجموعة متنوعة من التقنيات البيوكيميائية والهيكلية والوراثية لتوصيف خطوط الخلايا الطافرة هذه.
يحتوي عدد من هذه الطفرات على آفات بيوكيميائية ووراثية مماثلة للأمراض البشرية الموروثة، وبالتالي يمكن استخدامها كنماذج لدراسة الأساس الجزيئي للمرض.
الأحماض الدهنية:
تمثل الأحماض الدهنية مصدرًا رئيسيًا للطاقة الغذائية وشكلًا لتخزين الطاقة في الأنسجة الدهنية، وبعض الأحماض الدهنية لها نشاط بيولوجي كبير مثل الرسل الثاني والسيتوكينات، إذ ترتبط التعديلات في البروتينات التي تساعد في نقل الأحماض الدهنية بأمراض بشرية مثل مرض السكري.
لذلك هناك اهتمام بنقل هذه الجزيئات داخل الخلايا ومجرى الدم ونقلها عبر الأغشية البيولوجية والبروتينات التي تساعد في هذه العمليات، وللقيام بذلك يستخدم مجموعة متنوعة من التقنيات الفيزيائية والأدوات بما في ذلك التحليل الطيفي والحالة الصلبة والزاوية السحرية التي تدور حول الرنين المغناطيسي النووي متعدد النوى، والتصوير بالرنين المغناطيسي النووي متعدد الأبعاد والتصوير بالرنين المغناطيسي النووي والفلورة.
