الأغشية هي عبارة عن حواجز عالية اللزوجة وذات نفوذية شديدة الانتقائية تحيط بالخلية (الغشاء البلازمي plasma membrane) والعضيات داخل الخلوية كالنواة والمتقدرات والشبكة الهيولية الباطنية ومعقدات غولجي والجسيمات الحالة.

وظائف الأغشية البيولوجية وأهميتها

1- تحدد الأغشية شكل الخلية وعضياتها وتعطي للخلية تميزها وكينونتها الخاصة من خلال فصلها عن الخلايا الأخرى والوسط المحيط.

2- تتمتع الأغشية بنفوذيتها الانتقائية التي تتحقق عن طريق قنوات channels ومضخات pumps خاصة بالأيونات (الشوارد) والركائز فضلاً عن وجود مستقبلات receptors نوعية خاصة بالرسائل (الإشعارات) التي تحملها بعض المواد كالهرمونات. أما قيمة هذه النفوذية الانتقائية فهي في الحفاظ على ثباتية التركيب داخل الخلية ونوعيته واختلافه عن التركيب خارجها.

 3- تشكل الأغشية مواضع لحدوث بعض التفاعلات الكيميائية المهمة والتي يأتي في مقدمتها تفاعلات إنتاج الطاقة (الفسفتة الأكسديّة) في الأغشية المتقدرية.

 4- تعتبر الأغشية البلازمية، بما تحويه من مستقبلات، موقعاً للتعرف على بعض المراسيل الكيميائية الخارجية كالهرمونات والنواقل العصبية والتي تستجيب لها الخلية لتجعلها جزءاً متفاعلاً من النسيج والجسم يؤدي وظيفته بحسب التغيرات المحيطة به.

5- كما تلعب دوراً مهماً في تعرّف الخلايا بعضها على بعض وتيسير الحركة الخلوية الموضعية. 6. وتقوم الأغشية البلازمية أيضاً بتبادل المواد مع الوسط خارج الخلايا بوساطة الإيماس exocytosis والالتقام endocytosis فضلاً عن وجود مناطق خاصة في البنى الغشائية يتم من خلالها تبادل المواد بين الخلايا المتجاورة وتُدعى الموصلات الفجوية gap junctions.

الخصائص البنيوية للأغشية البيولوجية

1- الأغشية هي بنى مغلقة شبيهة بالصحيفة sheet-like تبلغ ثخانتها 5-10 نانومتر.

 2- تتكون الأغشية بشكل رئيس من الشحميات والبروتينات فضلاً عن كميات قليلة، إنما مهمة، من السكريات. ويختلف تركيب الأغشية بين العضيات في الخلية الواحدة وبين أنواع الخلايا، الأمر الذي تعكسه نسبة البروتين إلى الشحميات والتي تتراوح بين 0.23 في غمد الميالين مثلاً و1.1 في الكرية الحمراء و 3.2 في غشاء المتقدرات الداخلي. ولن يكون هناك حيرة في تفسير هذا إذا علمنا بالاختلاف الكبير في وظائف الأغشية.

 3 - الأغشية بنى غير متناظرة، بمعنى أنّ الوريقة (الطبقة) الخارجية والداخلية لها مختلفان وكذلك وجهيها (سطحيها) الخارجي والداخلي. وينجم عدم التناظر هذا عن التوزع غير المتناظر للبروتينات والشحميات بين الوريقتين فضلاً عن اقتصار وجود السكريات على الوجه الخارجي للأغشية.

 4 - تكون شحميات الغشاء متقابلة الزمر، بمعنى احتوائها على الأجزاء القطبية وغير القطبية، وبذا فهي تكون تلقائياً صحائف ثنائية الجزيئات الحيوية (أي البنية ثنائية الطبقة الشحمية) في الوسط المائي.

5- وكذلك فإن معظم بروتينات الغشاء متقابلة الزمر وتنتشر ضمن البنية ثنائية الطبقة الشحمية.

 6- والأغشية، أخيراً، بنى غير تساهمية، بمعنى أن الشحميات والبروتينات ترتبط فيما بينها بروابط غير تساهمية (روابط كارهة للماء تعتمد على قوى فان در فالس). والأغشية كذلك مستقرة من الناحية الترموديناميكية وذات فعالية استقلابية.

اقترح سينغر Singer ونيكولسون Nicolson في العام 1972 النموذج السائلي المزيق (الفسيفسائي) fluid mosaic model لبنية الغشاء (كما في الشكل) وهو يلقى الآن قبولاً واسعاً. وكثيراً ما يُشبه هذا النموذج بجبال جليدية (البروتينات الغشائية) طافية في بحر تسود فيه جزيئات الشحميات الفسفورية.

تسمح بنية الأغشية الاصطناعية هذه بحركة جزيئات الشحميات والبروتينات جانبياً في مستوى إحدى الطبقات فقط، أما انتقال هذه الجزيئات من وريقة (طبقة) إلى أخرى، أي من الداخل للخارج وبالعكس، فهي : محددة تماماً وتكاد تكون ممنوعة. ولقد أثبتت التجارب على الأغشية الحقيقية بعد ذلك وجود تلك الحركة والتي يمكن أن تكون سريعةً تماماً بالنسبة لبعض الشحميات الفسفورية (يمكن للجزيء الواحد من الشحم الفسفوري أن يتحرك ضمن مستوى وريقة الغشاء عدة ميكرومترات في الثانية).

إن التبدلات الطورية للغشاء، وبالتالي سائليته fluidity، تعتمد بشكل كبير على مكوناته الشحمية. فقي طبقة مضاعفة شحمية ما يمكن أن ترتبط السلاسل الكارهة للماء في الحموض الدهنية أو تترتب لتعطي بنية متيسة stiff نوعاً ما. وعندما تزداد درجة الحرارة، تنتقل تلك السلاسل من الحالة المرتبة (الطور الشبيه بالهلام أو البلوري إلى حالة مضطربة تعطي الترتيب سائلي أو الشبيه بالسائل. نسمّيدرجة الحرارة التي يتم عندها هذا الانتقال (أي الانصهار melting) بدرجة حرارة التحول (Tm).

 تتأثر سلاسل الحموض الدهنية الطويلة المشبعة (ذيول مستقيمة) بقوة أكبر فيما بينها عن طريق سلاسلها الهيدروكربونية الطويلة وبذلك فهي تسبب ارتفاعاً في قيم الـ Tm، أي تلزم درجات حرارة أعلى لزيادة سائلية الطبقة المضاعفة. أما الروابط غير المشبعة المقرونة فتميل إلى زيادة سائلية الطبقة المضاعفة بتخفيض تكدس أو اكتناز السلاسل الجانبية (ذيول ملتوية ) دون أن تنقص من مدى نفورها من الماء. ومن المعلوم أن الشحميات الفسفورية للأغشية الخلوية تحوي عموماً حمضاً دهنياً غير مشبع واحداً على الأقل فيه رابطة مضاعفة واحدة على الأقل من الشكل المقرون.

كما يلعب الكولسترول دوراً كبيراً في تعديل سائلية الأغشية، فهو يتداخل مع تأثر الذيول الهيدروكربونية للحموض الدهنية عند درجات الحرارة الأخفض من Tm ويزيد السائلية؛ أما عند درجات الحرارة الأعلى من Tm، فهو يحد من الاضطراب أو اللاترتيب، لأنه يكون أكثر قساوة من الذيول الهيدروكربونية للحموض الدهنية ولا يستطيع أن يتحرك في الغشاء بالدرجة نفسها، مما يؤدي إلى انخفاض السائلية.

تؤثر سائلية الغشاء كثيراً في وظائفه، فعندما تزداد تزيد نفوذيته تجاه الماء والجزيئات الصغيرة الأخرى المحبة للماء، وكذلك تزداد الحركة الجانبية للبروتينات الصميمية.