Part of cell 1) The Plasma Membrane Forms the cell s flexible outer surface, separating the cell s internal environment from the external environment.

النسخ

1 Part of cell 1) The Plasma Membrane Forms the cell s flexible outer surface, separating the cell s internal environment from the external environment. غشاء البالزما: السطح الخارجي المرن للخلية ويفصل البيئة الداخلية للخلية عن البيئة الخارجية. 2) The cytoplasm All the cellular contents between the plasma membrane and the nucleus. It has two components: cytosol and organelles. سيتوبالزما :جميع المحتويات الخلوية بين غشاء البالزما والنواة. له مكونان: العصارة الخلوية والعضيات. 3) The nucleus Large organelle that houses most of a cell s DNA. The plasma membrane النواة عضية كبيرة تضم معظم الحمض النووي للخلية. A flexible yet sturdy barrier that surrounds and contains the cytoplasm of a cell. Made of lipids and proteins. حاجز مرن لكنه قوي يحيط ويحتوي على سيتوبالزم الخلية.مصنوع من الدهون والبروتينات. Functions of the plasma membrane وظائف غشاء البالزما 1. Acts as a barrier separating inside and outside of the cell 2. Controls the flow of substances into and out of the cell. 3. Helps identify the cell to other cells (e.g., immune cells). 4. Participates in intercellular signaling. ١. يعمل كحاجز يفصل داخل وخارج الخلية. 2. يتحكم في تدفق المواد داخل وخارج الخلية. 3. يساعد على تحديد الخلية للخاليا األخرى )مثل الخاليا المناعية(. 4. يشارك في اإلشارات بين الخاليا.

2 Structure of the Plasma Membrane The Lipid Bilayer Two back-to-back layers made up of three types of lipid molecules. The lipids are amphipathic molecules having both polar and nonpolar parts Phospholipids are lipids that contain phosphorus make 75% of the membrane lipids. They have a hydrophilic head and a hydrophobic tail Cholesterol a steroid with an attached (hydroxyl) group make 20% of the membrane lipids. Glycolipids lipids with attached carbohydrate groups make 5% of the membrane lipids. هيكل غشاء البالزما طبقة الدهون الثنائية طبقتان متتاليتان تتكونان من ثالثة أنواع من جزيئات الدهون. الدهون عبارة عن جزيئات أمفيباثية لها أجزاء قطبية وغير قطبية لديهم رأس ماء وذيل كاره الفسفوليبيدات هي دهون تحتوي على الفوسفور تشكل 75 من دهون الغشاء. للماء الكوليسترول عبارة عن ستيرويد مع مجموعة )هيدروكسيل( ملحقة يصنع 20 من دهون الغشاء. دهون الجليكوليبيدات مع مجموعات الكربوهيدرات المرفقة بها تشكل 5 من دهون الغشاء Arrangement of Membrane Proteins Arrangement of Membrane Proteins Integral proteins extend into or through the lipid bilayer and are firmly embedded in it, they are amphipathic. Most integral proteins are transmembrane proteins: they span the entire lipid bilayer and protrude into both the cytosol and extracellular fluid. Many integral proteins are glycoproteins Peripheral proteins are attached to the polar heads of membrane lipids or to integral proteins at the inner or outer surface of the membrane.

3 Functions of Membrane Proteins Integral proteins can function as Ion channels: selectively allow ions to get into or out of the cell through pores. Carriers (transporters): selectively move a polar substance or ion from one side of the membrane to the other Receptors which serve as cellular recognition sites. Each type of receptor recognizes and binds a specific type of molecule called a ligand. Enzymes that catalyze specific chemical reactions at the inside or outside surface of the cell. Linkers that anchor proteins in the plasma membranes of neighboring cells to one another Membrane glycoproteins and glycolipids often serve as cell identity markers. Peripheral proteins work as linkers or enzymes, they help support the plasma membrane, anchor integral proteins and participate in mechanical activities. ترتيب البروتينات الغشائية للبروتينات الغشائية البروتينات المتكاملة تمتد إلى أو من خالل طبقة ثنائية الليبيد وهي مدمجة بقوة فيها فهي أمفيباثيك. معظم البروتينات المتكاملة عبارة عن بروتينات عبر الغشاء: فهي تمتد على طبقة الدهون الثنائية بأكملها وتبرز في العصارة الخلوية والسائل خارج الخلية. العديد من البروتينات المتكاملة هي بروتينات سكرية ترتبط البروتينات المحيطية بالرؤوس القطبية للدهون الغشائية أو ببروتينات متكاملة على السطح الداخلي أو الخارجي للغشاء. وظائف البروتينات الغشائية يمكن أن تعمل البروتينات المتكاملة القنوات األيونية: تسمح بشكل انتقائي لأليونات بالدخول إلى الخلية أو الخروج منها عبر المسام. الناقالت )الناقالت(: تنقل انتقائي ا مادة قطبية أو أيون ا من جانب واحد من الغشاء إلى الجانب اآلخر المستقبالت التي تعمل كمواقع التعرف الخلوي. يتعرف كل نوع من المستقبالت على نوع معين من الجزيئات يسمى يجند ويربطه. إنزيمات تحفز تفاعالت كيميائية محددة على السطح الداخلي أو الخارجي للخلية. الوصالت التي تثبت البروتينات في األغشية البالزمية للخاليا المجاورة لبعضها البعض غالب ا ما تعمل البروتينات السكرية الغشائية والجليكوليبيدات كعالمات هوية للخلية. تعمل البروتينات الطرفية كحلقات وصل أو إنزيمات فهي تساعد في دعم غشاء البالزما وترسيخ البروتينات المتكاملة والمشاركة في األنشطة الميكانيكية. Membrane Fluidity Membranes are fluid structures; that is, most of the membrane lipids and many of the membrane proteins easily rotate and move sideways in their own half of the bilayer. The degree of fluidity depends on the number of double bonds in the fatty acid tails of lipids and the amount of cholesterol in the membrane. It allows interactions to occur within the plasma membrane.

4 It also enables the movement of the membrane components responsible for cellular processes (growth, division and secretion). It allows the membrane to self-seal if torn or punctured. سيولة الغشاء األغشية عبارة عن تراكيب سائلة. أي أن معظم دهون الغشاء والعديد من بروتينات الغشاء تدور بسهولة وتتحرك جانبي ا في نصفها الخاص من الطبقة الثنائية. درجة السيولة تعتمد على عدد الروابط المزدوجة في ذيول األحماض الدهنية للدهون وكمية الكوليسترول في الغشاء. يسمح بحدوث تفاعالت داخل غشاء البالزما. كما أنها تمكن من حركة مكونات الغشاء المسؤولة عن العمليات الخلوية )النمو واالنقسام واإلفراز(. يسمح للغشاء باإلغالق الذاتي إذا تمزق أو ثقب Membrane Permeability The plasma membrane is selectively permeable. It means the permeability of the plasma membrane to different substances varies. It allows a cell to maintain different concentrations of certain substances on either side of the plasma membrane The hydrophobic interior of the plasma membrane allows nonpolar molecules to rapidly pass through, but prevents passage of ions and large, uncharged polar molecules. The more hydrophobic or lipid-soluble a substance is, the greater the membrane s permeability to that substance. Highly permeable to nonpolar molecules such as oxygen, carbon dioxide, and steroids Moderately permeable to small polar molecules, such as water and urea Impermeable to ions and large polar molecules, such as glucose. Transmembrane proteins that act as channels and carriers increase the plasma membrane s permeability to a variety of ions and uncharged polar molecules Gradients across the Plasma Membrane A concentration gradient is a difference in the concentration of a chemical from one place to another, such as from the inside to the outside of the plasma membrane Many ions and molecules are more concentrated in either the cytosol or the extracellular fluid.. Oxygen and sodium ions are more concentrated in the extracellular fluid Carbon dioxide and potassium ions are more concentrated in the cytosol. An electrical gradient is a difference in electrical charges between two regions. The inner surface of the plasma membrane is more negatively charged and the outer surface is more positively charged. نفاذية الغشاء غشاء البالزما قابل لالختراق بشكل انتقائي. يعني أن نفاذية غشاء البالزما تختلف باختالف المواد.

5 يسمح للخلية بالحفاظ على تركيزات مختلفة من بعض المواد على جانبي غشاء البالزما يسمح الجزء الداخلي المسعور لغشاء البالزما للجزيئات غير القطبية بالمرور بسرعة من خالله ولكنه يمنع مرور األيونات والجزيئات القطبية الكبيرة غير المشحونة. كلما كانت المادة أكثر كارهة للماء أو قابلية للذوبان في الدهون زادت نفاذية الغشاء لتلك المادة. عالية النفاذية للجزيئات غير القطبية مثل األكسجين وثاني أكسيد الكربون والمنشطات معتدل النفاذية للجزيئات القطبية الصغيرة مثل الماء واليوريا غير منفذة لأليونات والجزيئات القطبية الكبيرة مثل الجلوكوز. بروتينات الغشاء التي تعمل كقنوات وناقالت تزيد من البالزما نفاذية الغشاء لمجموعة متنوعة من األيونات والجزيئات القطبية غير المشحونة التدرجات عبر غشاء البالزما تدرج التركيز هو اختالف في تركيز مادة كيميائية من مكان إلى آخر مثل من الداخل إلى الخارج لغشاء البالزما العديد من األيونات والجزيئات تتركز بشكل أكبر إما في العصارة الخلوية أو في السائل خارج الخلية.. يتركز األكسجين وأيونات الصوديوم بشكل أكبر في السائل خارج الخلوي ثاني أكسيد الكربون وأيونات البوتاسيوم أكثر تركيز ا في العصارة الخلوية. التدرج الكهربائي هو اختالف في الشحنات الكهربائية بين منطقتين. السطح الداخلي لغشاء البالزما مشحون بشكل سلبي أكثر والسطح الخارجي يكون موجب الشحنة What is the importance of an electrochemical gradient? A substance will move across a plasma membrane down its concentration gradient downhill It moves from where it is more concentrated to where it is less concentrated, to reach equilibrium. A positively charged substance will tend to move toward a negatively charged area, and a negatively charged substance will tend to move toward a positively charged ما هي أهمية التدرج الكهروكيميائي area ستتحرك المادة عبر غشاء بالزما أسفل تدرج تركيزها "انحدار" ينتقل من حيث يكون أكثر تركيز ا إلى حيث يكون أقل تركيز ا إلى الوصول إلى التوازن. المادة موجبة الشحنة تميل إلى التحرك نحو منطقة سالبة الشحنة وسوف تميل المادة سالبة الشحنة إلى التحرك نحو موجب الشحنة مساحة

6 Chemical Gradient. Electrical Gradient Membrane Transport systems Transport across the Plasma Membrane Transport of materials across the plasma membrane is essential to the life of a cell. Certain substances like oxygen must move into the cell to support metabolic reactions. Certain substances like carbon dioxide must move out of the cell. This movement can be active or passive. In passive processes, a substance moves downhill down its concentration or electrical gradient to cross the membrane using only its own kinetic energy. In active processes, cellular energy (ATP) is used to drive the substance uphill against its concentration or electrical gradient. أنظمة النقل باألغشية النقل عبر غشاء البالزما يعد نقل المواد عبر غشاء البالزما أمر ا ضروري ا لحياة الخلية.

7 يجب أن تنتقل مواد معينة مثل األكسجين إلى الخلية لدعم عملية التمثيل الغذائي تفاعالت. يجب أن تتحرك مواد معينة مثل ثاني أكسيد الكربون خارج الخلية. يمكن أن تكون هذه الحركة نشطة أو سلبية. في العمليات السلبية تتحرك المادة "إلى أسفل" أسفل تركيزها أوالتدرج الكهربائي لعبور الغشاء باستخدام طاقته الحركية فقط. في العمليات النشطة ت ستخدم الطاقة الخلوية ( ( ATPلدفع المادة "صعود ا" ضد تركيزه أو التدرج الكهربائي. PASSIVE PROCESSES Diffusion A passive process in which the random mixing of particles in a solution occurs because of the particles kinetic energy. Both the solutes and the solvent undergo diffusion. Equilibrium is when the particles become evenly distributed throughout the solution االنتشار The particles continue to move but their concentrations do not change عملية سلبية يحدث فيها الخلط العشوائي للجسيمات في محلول بسبب الطاقة الحركية للجسيمات. يخضع كل من المذاب والمذيب لالنتشار. التوازن هو عندما تصبح الجسيمات موزعة بالتساوي في جميع أنحاء المحلول تستمر الجسيمات في الحركة لكن تركيزاتها ال تتغير Types of diffusion Simple Diffusion

8 Facilitated Diffusion Channel-Mediated Carrier- Mediated Osmosis Simple Diffusion A passive process in which substances move freely through the lipid bilayer of the plasma membranes of cells without the help of membrane transport proteins. Nonpolar, hydrophobic molecules move across the membrane by simple diffusion. Oxygen, carbon dioxide, and nitrogen gases; fatty acids; steroids; and fat-soluble vitamins )A, D, E, and K ( Small polar molecules such as water, urea, and small alcohols also pass through the lipid bilayer by simple diffusion انتشار بسيط عملية سلبية تتحرك فيها المواد بحرية عبر الطبقة الدهنية الثنائية ألغشية البالزما في الخاليا دون مساعدة بروتينات النقل الغشائي. جزيئات غير قطبية كارهة للماء تتحرك عبر الغشاء عن طريق االنتشار البسيط. أحماض دهنية منشطات والفيتامينات التي تذوب في األكسجين وثاني أكسيد الكربون وغازات النيتروجين الدهون)أ د ك ) الجزيئات القطبية الصغيرة مثل الماء واليوريا والكحوليات الصغيرة تمر أيض ا عبر طبقة ثنائية الدهون عن طريق االنتشار البسيط Facilitated Diffusion Used by polar or highly charged molecules An integral membrane protein (channel or carrier) assists a specific substance across the membrane. 1. Channel-Mediated Facilitated Diffusion 2. Carrier-Mediated Facilitated Diffusion الغشاء. نشر الميسر تستخدم بواسطة الجزيئات القطبية أو عالية الشحنة بروتين غشائي متكامل )قناة أو ناقل( يساعد مادة معينة عبر 1. قناة انتشار ميسرة 2. االنتشار الميسر بوساطة الناقل Channel-Mediated Facilitated Diffusion

9 A solute moves down its concentration gradient across the lipid bilayer through a membrane channel. Most membrane channels are ion channels. Each ion can diffuse across the membrane only at certain sites. Most numerous ion channels are selective for K+ ions or Cl- ions. It is a fast process but slower than simple diffusion Some are Gated channels االنتشار الميسر بوساطة القناة يتحرك المذاب إلى أسفل تدرج تركيزه عبر طبقة ثنائية الدهون من خالل أ قناة الغشاء. معظم القنوات الغشائية هي قنوات أيونية. يمكن أن ينتشر كل أيون عبر الغشاء فقط في مواقع معينة. Cl. أيونات Kأو + Carrier-Mediated Facilitated Diffusion معظم القنوات األيونية العديدة انتقائية أليونات إنها عملية سريعة ولكنها أبطأ من االنتشار البسيط بعض القنوات "ذات البوابات " The solute binds to a specific carrier on one side of the membrane and is released on the other side after the carrier undergoes a change in shape. The rate of carrier-mediated facilitated diffusion is determined by the steepness of the concentration gradient across the membrane and the number of carriers. Transport maximum: the maximum rate at which facilitated diffusion can occur. It depends on the number of carriers available in a plasma membrane Molecules that are transported by carriers include: glucose, fructose, galactose and some vitamins

10 االنتشار الميسر بوساطة الناقل يرتبط المذاب بحامل معين على جانب واحد من الغشاء ويتم تحريره على الجانب اآلخر بعد أن يخضع الحامل لتغيير في الشكل. يتم تحديد معدل االنتشار الميسر بوساطة الموجات الحاملة من خالل انحدار تدرج التركيز عبر الغشاء وعدد الموجات الحاملة. الحد األقصى للنقل: المعدل األقصى الذي يمكن أن يحدث فيه االنتشار الميسر. يعتمد ذلك على عدد الحامالت المتوفرة في غشاء البالزما الجزيئات التي يتم نقلها بواسطة ناقالت تشمل: الجلوكوز والفركتوز والجالكتوز وبعض الفيتامينات Osmosis A type of diffusion in which there is net movement of a solvent through a selectively permeable membrane. Osmosis occurs only when a membrane is permeable to water but is not permeable to certain solutes. Passive process. In the human body, net movement of water occurs through the plasma membrane from an area of high concentration of water (low concentration of solutes) to an area of lower concentration of water, by: 1. Moving between neighboring phospholipid molecules in the lipid bilayer via simple diffusion.

11 2. Moving through aquaporin's, integral membrane proteins that function as water channels. الماء نوع من االنتشار حيث توجد حركة صافية للمذيب عبر غشاء قابل للنفاذ بشكل انتقائي. يحدث التناضح فقط عندما يكون الغشاء منفذا للماء ولكنه غير منفذ لبعض المواد المذابة. عملية سلبية. في جسم اإلنسان تحدث الحركة الصافية للمياه من خالل غشاء البالزما من منطقة عالية التركيز من )تركيز منخفض من المواد المذابة( إلى منطقة أقل. تركيز الماء عن طريق : 1. االنتقال بين جزيئات الفسفوليبيد المجاورة في طبقة ثنائية الدهون عن طريق االنتشار البسيط. 2. التحرك عبر البروتينات الغشائية المتكاملة لألكوابورين والتي تعمل كقنوات مائية. The membrane is permeable to water and impermeable to sugar Factors that influence the diffusion rate of substances across plasma membranes 1. Steepness of the concentration gradient 2. Temperature. Direct relationship

12 3. Surface area. 4. Mass of the diffusing substance. 5. Diffusion distance. Inverse relationship Active Transport An active process because energy is required for carrier proteins to move solutes across the membrane against a concentration gradient Uphill The sources of energy: 1. ATP hydrolysis 2. Energy stored in an ionic concentration gradient Exhibits transport maximum & saturation Several ions, such as Na+, K+, H+, Ca+2, and Cl-; amino acids; and monosaccharides are transported by active transport. النقل النشط عملية نشطة ألن الطاقة مطلوبة لنقل البروتينات الحاملة للمذابات عبر الغشاء مقابل تدرج تركيز "مرتفع " - Cl أحماض أمينية ويتم نقل السكريات األحادية عن + 2 Caو مصادر الطاقة : 1. التحلل المائي ATP 2. الطاقة المخزنة في تدرج تركيز أيوني + Hو نقل المعارض كحد أقصى والتشبع عدة أيونات مثل + Naو + Kو طريق النقل النشط. Primary active transport Energy derived from hydrolysis of ATP changes the shape of a carrier protein, which pumps a substance across a plasma membrane against its concentration gradient. Carrier proteins that mediate primary active transport are called pumps. Sodium- potassium pump (Na K ATPase): the most prevalent primary active transport mechanism that expels three sodium ions from cells and brings two potassium ions into the cells.

13 Found in all cells Maintains normal cell volume Enables some cells to generate electrical signals النقل النشط األساسي الطاقة المستمدة من التحلل المائي ل ATPتغير شكل البروتين الحامل الذي "يضخ" مادة عبر غشاء البالزما مقابل تدرج تركيزها. البروتينات الحاملة التي تتوسط النقل النشط األولي تسمى المضخات. مضخة الصوديوم والبوتاسيوم ( ATPase): Naآلية K- النقل األولية األكثر انتشار ا والتي تطرد ثالثة أيونات الصوديوم من الخاليا وتدخل أيوني بوتاسيوم إلى الخاليا. Secondary active transport موجود في جميع الخاليا يحافظ على حجم الخلية الطبيعي تمكن بعض الخاليا من توليد إشارات كهربائية The energy stored in a Na+ or H+ concentration gradient is used to drive other substances across the membrane against their own concentration gradients. The Na+ - K+ pump maintains a steep concentration gradient of Na+ across the plasma membrane. As a result, the Na+ have stored energy. Some of the stored energy can be converted to kinetic energy(energy of motion) and used to transport other substances against their concentration gradients Symporters are transporters that move two substances in the same direction Antiporters are transporters that move two substances in opposite directions across the membrane Naالطاقة. + Hلدفع المواد األخرى عبر الغشاء ضد تدرجات + Naعبر غشاء البالزما. + Naأو النقل النشط الثانوي نتيجة لذلك خزن يتم استخدام الطاقة المخزنة في تدرج تركيز التركيز الخاصة بها. تحافظ مضخة + K Naعلى + - تدرج تركيز حاد ل يمكن تحويل بعض الطاقة المخزنة إلى طاقة حركية )طاقة الحركة( واستخدامها لنقل مواد أخرى ضد تدرجات تركيزها الناقلون هم ناقالت تنقل مادتين في نفس االتجاه هي ناقالت تنقل مادتين في اتجاهين متعاكسين عبر الغشاء

14 Because K + and Na + slowly leak back across the plasma membrane down their electrochemical gradients through passive transport or secondary active transport, the sodium potassium pumps must work nonstop to maintain a low concentration of Na + and a high concentration of K + in the cytosol. Transport in Vesicles A vesicle is a small, spherical sac. A variety of substances are transported in vesicles from one structure to another within cells. Vesicles also import materials from and release materials into extracellular fluid. Active transport Two types: Endocytosis

15 النقل في الحويصالت Receptor -mediated endocytosis Phagocytosis Exocytosis Receptor-mediated endocytosis الحويصلة هي كيس كروي صغير. يتم نقل مجموعة متنوعة من المواد في الحويصالت من بنية إلى أخرى داخل الخاليا. تستورد الحويصالت أيض ا المواد من السوائل خارج الخلية وتطلقها. A highly selective type of endocytosis by which cells take up specific ligands. النقل النشط نوعين: االلتقام الخلوي بوساطة مستقبالت اإللتقام البلعمة طرد خلوي بوساطة مستقبالت اإللتقام نوع انتقائي للغاية من االلتقام الخلوي الذي تأخذ الخاليا من خالله روابط معينة. Phagocytosis A form of endocytosis in which the cell engulfs large solid particles, such as worn-out

16 cells, whole bacteria, or viruses. Only a few body cells, termed phagocytes are able to carry out phagocytosis. Two main types of phagocytes 1. Macrophages: located in many bodies tissues 2. Neutrophils: a type of white blood cell. مثل البلعمة شكل من أشكال االلتقام الخلوي حيث تبتلع الخلية جزيئات صلبة كبيرة الخاليا أو البكتيريا أو الفيروسات. فقط عدد قليل من خاليا الجسم التي تسمى بالبلعمة قادرة على تنفيذ عملية البالية البلعمة. نوعان رئيسيان من البالعات 1. الضامة: توجد في العديد من أنسجة الجسم 2. العدالت: نوع من خاليا الدم البيضاء. Exocytosis Exocytosis releases materials from a cell. All cells carry out exocytosis Secretory cells use it to liberate digestive enzymes, hormones, mucus, or other secretions Nerve cells use it to release substances called neurotransmitters Many cells use it to get rid of wastes. طرد )اإلخراج( خلوي

17 خروج المواد من الخلية. والمخاط أو إفرازات أخرى تقوم جميع الخاليا بعملية إفراز الخاليا تستخدمه الخاليا اإلفرازية لتحرير اإلنزيمات الهضمية والهرمونات تستخدمه الخاليا العصبية إلطالق مواد تسمى الناقالت العصبية تستخدمه العديد من الخاليا للتخلص من الفضالت.