ส่วนประกอบโครงสร้างของการวาดเยื่อหุ้มเซลล์ โครงสร้างของเซลล์ เยื่อหุ้มเซลล์

เยื่อหุ้มเซลล์ - นี่คือเยื่อหุ้มเซลล์ที่ทำหน้าที่ดังต่อไปนี้: การแยกเนื้อหาของเซลล์และสภาพแวดล้อมภายนอก, การขนส่งสารแบบเลือกสรร (แลกเปลี่ยนกับสภาพแวดล้อมภายนอกเซลล์), ที่ตั้งของปฏิกิริยาทางชีวเคมีบางอย่าง, การรวมตัวของเซลล์ เข้าสู่เนื้อเยื่อและการรับ

เยื่อหุ้มเซลล์แบ่งออกเป็นพลาสมา (ภายในเซลล์) และภายนอก คุณสมบัติหลักของเมมเบรนใด ๆ คือการซึมผ่านแบบกึ่งหนึ่งนั่นคือความสามารถในการให้สารบางชนิดผ่านได้เท่านั้น ซึ่งช่วยให้สามารถเลือกการแลกเปลี่ยนระหว่างเซลล์กับสภาพแวดล้อมภายนอกหรือแลกเปลี่ยนระหว่างช่องเซลล์ได้

พลาสมาเมมเบรนเป็นโครงสร้างไลโปโปรตีน ไขมันก่อตัวเป็นสองชั้น (สองชั้น) ตามธรรมชาติและโปรตีนเมมเบรนจะ "ลอย" อยู่ในนั้น เยื่อหุ้มประกอบด้วยโปรตีนที่แตกต่างกันหลายพันชนิด: โครงสร้าง, ตัวขนส่ง, เอนไซม์ ฯลฯ ระหว่างโมเลกุลโปรตีนจะมีรูขุมขนที่สารที่ชอบน้ำผ่านไป (ไขมัน bilayer ป้องกันการแทรกซึมเข้าไปในเซลล์โดยตรง) หมู่ไกลโคซิล (โมโนแซ็กคาไรด์และโพลีแซ็กคาไรด์) ติดอยู่กับโมเลกุลบางชนิดบนพื้นผิวของเมมเบรน ซึ่งเกี่ยวข้องกับกระบวนการรับรู้เซลล์ระหว่างการสร้างเนื้อเยื่อ

เมมเบรนมีความหนาแตกต่างกันไป โดยทั่วไปจะมีตั้งแต่ 5 ถึง 10 นาโนเมตร ความหนาถูกกำหนดโดยขนาดของโมเลกุลไขมันแอมฟิฟิลิกและอยู่ที่ 5.3 นาโนเมตร ความหนาของเมมเบรนที่เพิ่มขึ้นอีกนั้นเกิดจากขนาด โปรตีนเมมเบรนคอมเพล็กซ์ ขึ้นอยู่กับ สภาพภายนอก(คอเลสเตอรอลเป็นตัวควบคุม) โครงสร้างของ bilayer สามารถเปลี่ยนแปลงได้เพื่อให้มีความหนาแน่นหรือของเหลวมากขึ้น - ความเร็วของการเคลื่อนที่ของสารตามเยื่อหุ้มขึ้นอยู่กับสิ่งนี้

เยื่อหุ้มเซลล์ประกอบด้วย: พลาสมาเมมเบรน, คาริโอเลมมา, เยื่อหุ้มของเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม, อุปกรณ์กอลไจ, ไลโซโซม, เปอร์รอกซิโซม, ไมโตคอนเดรีย, สิ่งเจือปน ฯลฯ

ไขมันไม่ละลายในน้ำ (ชอบน้ำ) แต่ละลายได้ในตัวทำละลายอินทรีย์และไขมัน (ไขมัน) องค์ประกอบของไขมันในเยื่อหุ้มต่างๆไม่เหมือนกัน ตัวอย่างเช่น พลาสมาเมมเบรนมีคอเลสเตอรอลจำนวนมาก ไขมันที่พบมากที่สุดในเมมเบรน ได้แก่ ฟอสโฟลิพิด (กลีเซอรอฟอสฟาไทด์), สฟิงโกไมอีลิน (สฟิงโกลิพิด), ไกลโคลิพิด และโคเลสเตอรอล

ฟอสโฟไลปิด, สฟิงโกไมอีลิน, ไกลโคลิปิดประกอบด้วยสองหน้าที่ ส่วนต่างๆ: ไม่ชอบน้ำไม่มีขั้วซึ่งไม่มีประจุ - "หาง" ที่ประกอบด้วยกรดไขมันและชอบน้ำซึ่งมี "หัว" ที่มีประจุ - กลุ่มแอลกอฮอล์ (เช่น กลีเซอรอล)

ส่วนที่ไม่ชอบน้ำของโมเลกุลมักประกอบด้วยกรดไขมันสองตัว กรดตัวหนึ่งอิ่มตัว และกรดตัวที่สองไม่อิ่มตัว สิ่งนี้กำหนดความสามารถของลิพิดในการสร้างโครงสร้างเยื่อหุ้มเซลล์สองชั้น (บิลิพิด) ตามธรรมชาติ ไขมันของเมมเบรนทำหน้าที่ดังต่อไปนี้: สิ่งกีดขวาง, การขนส่ง, สภาพแวดล้อมระดับจุลภาคของโปรตีน, ความต้านทานไฟฟ้าเมมเบรน

เมมเบรนต่างกันในชุดโมเลกุลโปรตีน โปรตีนเมมเบรนหลายชนิดประกอบด้วยบริเวณที่อุดมไปด้วยกรดอะมิโนที่มีขั้ว (มีประจุ) และบริเวณที่มีกรดอะมิโนไม่มีขั้ว (ไกลซีน, อะลานีน, วาลีน, ลิวซีน) โปรตีนดังกล่าวในชั้นไขมันของเยื่อหุ้มเซลล์นั้นตั้งอยู่เพื่อให้ส่วนที่ไม่มีขั้วของมันจมอยู่ในส่วน "ไขมัน" ของเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งเป็นที่ตั้งของส่วนที่ไม่ชอบน้ำของไขมัน ส่วนที่มีขั้ว (ชอบน้ำ) ของโปรตีนเหล่านี้ทำปฏิกิริยากับหัวของไขมันและหันไปทางเฟสที่เป็นน้ำ

เยื่อชีวภาพมีคุณสมบัติทั่วไป:

เมมเบรนเป็นระบบปิดที่ไม่อนุญาตให้เนื้อหาของเซลล์และช่องต่างๆ ผสมกัน การละเมิดความสมบูรณ์ของเมมเบรนอาจทำให้เซลล์ตายได้

การเคลื่อนไหวผิวเผิน (ระนาบ, ด้านข้าง) ในเมมเบรนมีการเคลื่อนที่ของสารอย่างต่อเนื่องผ่านพื้นผิว

ความไม่สมดุลของเมมเบรน โครงสร้างของชั้นนอกและชั้นผิวมีความหลากหลายทางเคมี โครงสร้าง และเชิงหน้าที่

เยื่อหุ้มเซลล์

รูปภาพของเยื่อหุ้มเซลล์ ลูกบอลสีน้ำเงินและสีขาวลูกเล็กสอดคล้องกับหัวที่ไม่ชอบน้ำของฟอสโฟลิพิด และเส้นที่ติดอยู่นั้นสอดคล้องกับหางที่ชอบน้ำ รูปนี้แสดงเฉพาะโปรตีนเมมเบรนอินทิกรัล (ทรงกลมสีแดงและเอนริเก้สีเหลือง) จุดวงรีสีเหลืองภายในเมมเบรน - โมเลกุลของคอเลสเตอรอล โซ่เม็ดบีดสีเหลืองสีเขียวที่ด้านนอกของเมมเบรน - สายโซ่ของโอลิโกแซ็กคาไรด์ที่ก่อตัวเป็นไกลโคคาลิกซ์

เมมเบรนชีวภาพยังรวมถึงโปรตีนหลายชนิด: อินทิกรัล (เจาะผ่านเมมเบรน), กึ่งอินทิกรัล (จุ่มที่ปลายด้านหนึ่งเข้าไปในชั้นไขมันด้านนอกหรือด้านใน), พื้นผิว (อยู่ที่ด้านนอกหรือติดกับ ด้านภายในเมมเบรน) โปรตีนบางชนิดเป็นจุดสัมผัสระหว่างเยื่อหุ้มเซลล์กับโครงร่างโครงร่างเซลล์ภายในเซลล์ และผนังเซลล์ (ถ้ามี) ภายนอก โปรตีนอินทิกรัลบางชนิดทำหน้าที่เป็นช่องไอออน ตัวขนส่งและตัวรับต่างๆ

ฟังก์ชั่น

• สิ่งกีดขวาง - ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการเผาผลาญที่มีการควบคุม, เลือก, โต้ตอบและใช้งานกับสิ่งแวดล้อม ตัวอย่างเช่น เมมเบรนเปอร์รอกซิโซมช่วยปกป้องไซโตพลาสซึมจากเปอร์ออกไซด์ที่เป็นอันตรายต่อเซลล์ การซึมผ่านแบบคัดเลือกหมายความว่าการซึมผ่านของเมมเบรนไปยังอะตอมหรือโมเลกุลที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับขนาด ประจุไฟฟ้า และ คุณสมบัติทางเคมี- การซึมผ่านแบบเลือกช่วยให้มั่นใจได้ว่าเซลล์และช่องเซลล์จะแยกออกจากกัน สิ่งแวดล้อมและจัดหาสารที่จำเป็นให้พวกเขา
• การขนส่ง - การขนส่งสารเข้าและออกจากเซลล์เกิดขึ้นผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ การขนส่งผ่านเมมเบรนช่วยให้มั่นใจได้ถึง: การส่งมอบ สารอาหาร, การกำจัดผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายจากการเผาผลาญ, การหลั่ง สารต่างๆ, สร้างการไล่ระดับไอออน, รักษาความเข้มข้นที่เหมาะสมของไอออนในเซลล์ที่จำเป็นสำหรับการทำงานของเอนไซม์ในเซลล์
  อนุภาคที่ไม่สามารถข้ามชั้นฟอสโฟไลปิดได้ไม่ว่าด้วยเหตุผลใดก็ตาม (เช่น เนื่องจากคุณสมบัติที่ชอบน้ำ เนื่องจากเมมเบรนที่อยู่ด้านในนั้นไม่ชอบน้ำและไม่อนุญาตให้สารที่ชอบน้ำผ่านได้ หรือเนื่องจาก ขนาดใหญ่) แต่จำเป็นสำหรับเซลล์ สามารถเจาะเยื่อหุ้มเซลล์ผ่านโปรตีนตัวพาพิเศษ (ตัวขนส่ง) และโปรตีนแชนเนลหรือโดยเอนโดโทซิส
  ในการขนส่งแบบพาสซีฟ สารจะข้ามชั้นไขมันสองชั้นโดยไม่ใช้พลังงานไปตามการไล่ระดับความเข้มข้นโดยการแพร่กระจาย กลไกที่แตกต่างออกไปคือการอำนวยความสะดวกในการแพร่กระจาย ซึ่งโมเลกุลจำเพาะจะช่วยให้สสารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ได้ โมเลกุลนี้อาจมีช่องที่ยอมให้สารชนิดเดียวผ่านไปได้
  การขนส่งแบบแอคทีฟต้องใช้พลังงานเมื่อเกิดขึ้นกับการไล่ระดับความเข้มข้น มีโปรตีนปั๊มพิเศษบนเมมเบรน รวมถึง ATPase ซึ่งจะปั๊มโพแทสเซียมไอออน (K+) เข้าไปในเซลล์อย่างแข็งขันและปั๊มโซเดียมไอออน (Na+) ออกจากเซลล์
• เมทริกซ์ - รับประกันตำแหน่งสัมพัทธ์และการวางแนวของโปรตีนเมมเบรนซึ่งเป็นปฏิสัมพันธ์ที่เหมาะสมที่สุด
• เชิงกล - รับประกันความเป็นอิสระของเซลล์ โครงสร้างภายในเซลล์ รวมถึงการเชื่อมต่อกับเซลล์อื่น ๆ (ในเนื้อเยื่อ) ผนังเซลล์ และในสัตว์คือสารระหว่างเซลล์ มีบทบาทสำคัญในการรับประกันการทำงานทางกล
• พลังงาน - ในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงในคลอโรพลาสต์และการหายใจของเซลล์ในไมโตคอนเดรียระบบถ่ายโอนพลังงานจะทำงานในเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งมีโปรตีนเข้าร่วมด้วย
• ตัวรับ - โปรตีนบางชนิดที่อยู่ในเมมเบรนเป็นตัวรับ (โมเลกุลที่เซลล์รับรู้สัญญาณบางอย่าง)
  ตัวอย่างเช่น ฮอร์โมนที่ไหลเวียนในเลือดออกฤทธิ์เฉพาะกับเซลล์เป้าหมายที่มีตัวรับที่สอดคล้องกับฮอร์โมนเหล่านี้ สารสื่อประสาท ( สารเคมีเพื่อให้แน่ใจว่าการนำกระแสประสาท) ยังจับกับโปรตีนตัวรับพิเศษของเซลล์เป้าหมาย
• เอนไซม์ - โปรตีนเมมเบรนมักเป็นเอนไซม์ ตัวอย่างเช่นเยื่อหุ้มพลาสมาของเซลล์เยื่อบุผิวในลำไส้ประกอบด้วย เอนไซม์ย่อยอาหาร.
• การดำเนินการสร้างและการนำศักยภาพทางชีวภาพ
  ด้วยความช่วยเหลือของเมมเบรน ความเข้มข้นของไอออนจะคงที่ในเซลล์: ความเข้มข้นของ K+ ไอออนภายในเซลล์จะสูงกว่าภายนอกมากและความเข้มข้นของ Na+ นั้นต่ำกว่ามาก ซึ่งมีความสำคัญมาก เนื่องจากสิ่งนี้ทำให้แน่ใจได้ การรักษาความต่างศักย์บนเยื่อหุ้มเซลล์และการสร้างกระแสประสาท
• การทำเครื่องหมายของเซลล์ - มีแอนติเจนบนเมมเบรนที่ทำหน้าที่เป็นเครื่องหมาย - "ฉลาก" ที่ช่วยให้สามารถระบุเซลล์ได้ เหล่านี้คือไกลโคโปรตีน (นั่นคือโปรตีนที่มีโซ่ด้านข้างโอลิโกแซ็กคาไรด์กิ่งก้านติดอยู่) ซึ่งมีบทบาทเป็น "เสาอากาศ" เนื่องจากการกำหนดค่าสายด้านข้างจำนวนมาก จึงเป็นไปได้ที่จะสร้างเครื่องหมายเฉพาะสำหรับเซลล์แต่ละประเภท ด้วยความช่วยเหลือของเครื่องหมาย เซลล์สามารถจดจำเซลล์อื่นๆ และทำหน้าที่ร่วมกับเซลล์เหล่านั้น เช่น ในการก่อตัวของอวัยวะและเนื้อเยื่อ นอกจากนี้ยังช่วยให้ระบบภูมิคุ้มกันสามารถจดจำแอนติเจนจากต่างประเทศได้

โครงสร้างและองค์ประกอบของไบโอเมมเบรน

เมมเบรนประกอบด้วยไขมันสามประเภท: ฟอสโฟลิพิด, ไกลโคลิพิด และโคเลสเตอรอล ฟอสโฟลิพิดและไกลโคลิพิด (ลิพิดที่มีคาร์โบไฮเดรตติดอยู่) ประกอบด้วยหางไฮโดรโฟบิกไฮโดรคาร์บอนยาว 2 หางที่เชื่อมต่อกับหัวที่มีประจุที่ชอบน้ำ คอเลสเตอรอลทำให้เมมเบรนมีความแข็งแกร่งโดยการครอบครองพื้นที่ว่างระหว่างหางของไขมันที่ไม่ชอบน้ำและป้องกันไม่ให้โค้งงอ ดังนั้นเมมเบรนที่มีปริมาณโคเลสเตอรอลต่ำจึงมีความยืดหยุ่นมากกว่า และเมมเบรนที่มีปริมาณโคเลสเตอรอลสูงจะมีความแข็งและเปราะบางมากกว่า คอเลสเตอรอลยังทำหน้าที่เป็น "ตัวอุด" ที่ป้องกันการเคลื่อนที่ของโมเลกุลขั้วโลกจากเซลล์เข้าสู่เซลล์ ส่วนสำคัญของเมมเบรนประกอบด้วยโปรตีนที่ทะลุผ่านและมีหน้าที่รับผิดชอบต่อคุณสมบัติต่างๆของเมมเบรน องค์ประกอบและการวางแนวแตกต่างกันไปในเยื่อหุ้มเซลล์ต่างๆ

เยื่อหุ้มเซลล์มักจะไม่สมมาตรนั่นคือชั้นต่างกันในองค์ประกอบของไขมันการเปลี่ยนโมเลกุลแต่ละโมเลกุลจากชั้นหนึ่งไปอีกชั้นหนึ่ง (ที่เรียกว่า พลิกล้มเหลว) เป็นเรื่องยาก

ออร์แกเนลล์เมมเบรน

สิ่งเหล่านี้เป็นส่วนปิดเดี่ยวหรือส่วนเชื่อมต่อระหว่างกันของไซโตพลาสซึม ซึ่งแยกออกจากไฮยาโลพลาสซึมด้วยเยื่อหุ้ม ออร์แกเนลล์แบบเมมเบรนเดี่ยว ได้แก่ เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม, อุปกรณ์กอลไจ, ไลโซโซม, แวคิวโอล, เปอร์รอกซิโซม; ถึงเยื่อหุ้มสองชั้น - นิวเคลียส, ไมโตคอนเดรีย, พลาสติด โครงสร้างของเยื่อหุ้มของออร์แกเนลล์ต่าง ๆ แตกต่างกันไปตามองค์ประกอบของไขมันและโปรตีนของเมมเบรน

การซึมผ่านแบบเลือกสรร

เยื่อหุ้มเซลล์มีการซึมผ่านแบบเลือกได้: กลูโคส, กรดอะมิโน, กรดไขมัน, กลีเซอรอลและไอออนค่อยๆ แพร่กระจายผ่านพวกมัน และเยื่อหุ้มเซลล์เองก็ควบคุมกระบวนการนี้อย่างแข็งขันในระดับหนึ่ง - สารบางชนิดผ่านเข้าไปได้ แต่บางชนิดไม่ผ่าน มีกลไกหลักสี่ประการสำหรับการเข้าสู่เซลล์หรือการกำจัดออกจากเซลล์สู่ภายนอก: การแพร่กระจาย, ออสโมซิส, การขนส่งแบบแอคทีฟและ exo- หรือ endocytosis สองกระบวนการแรกมีลักษณะเฉื่อย กล่าวคือ ไม่ต้องการพลังงาน สองอันสุดท้าย - กระบวนการที่ใช้งานอยู่ที่เกี่ยวข้องกับการใช้พลังงาน

ความสามารถในการซึมผ่านแบบเลือกสรรของเมมเบรนระหว่างการขนส่งแบบพาสซีฟนั้นเกิดจากช่องทางพิเศษ - โปรตีนอินทิกรัล พวกมันทะลุผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ทำให้เกิดเป็นทางผ่าน องค์ประกอบ K, Na และ Cl มีช่องของตัวเอง สัมพันธ์กับการไล่ระดับความเข้มข้น โมเลกุลขององค์ประกอบเหล่านี้จะเคลื่อนที่เข้าและออกจากเซลล์ เมื่อระคายเคือง ช่องโซเดียมไอออนจะเปิดและโซเดียมไอออนไหลเข้าสู่เซลล์อย่างกะทันหัน ในกรณีนี้จะเกิดความไม่สมดุลของศักยภาพของเมมเบรน หลังจากนั้นศักยภาพของเมมเบรนกลับคืนมา ช่องโพแทสเซียมเปิดอยู่เสมอ ทำให้โพแทสเซียมไอออนเข้าสู่เซลล์ได้ช้าๆ

ดูเพิ่มเติม

วรรณกรรม

• อันโตนอฟ วี.เอฟ., สมีร์โนวา อี.เอ็น., เชฟเชนโก อี.วี.เยื่อหุ้มไขมันระหว่างการเปลี่ยนเฟส - อ.: วิทยาศาสตร์, 2537.
• เกนนิส อาร์.ไบโอเมมเบรน โครงสร้างและฟังก์ชันโมเลกุล: แปลจากภาษาอังกฤษ = ไบโอเมมเบรน โครงสร้างและหน้าที่โมเลกุล (โดย Robert B. Gennis) - ฉบับที่ 1 - อ.: มีร์, 1997. - ISBN 5-03-002419-0
• Ivanov V. G. , Berestovsky T. N.ไขมันสองชั้น เยื่อหุ้มชีวภาพ- - ม.: เนากา, 2525.
• รูบิน เอ.บี.ชีวฟิสิกส์ หนังสือเรียน เล่ม 2 - ฉบับที่ 3 แก้ไขและขยายความ - อ.: สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยมอสโก, 2547. -

เยื่อหุ้มเซลล์

รูปภาพของเยื่อหุ้มเซลล์ ลูกบอลสีน้ำเงินและสีขาวลูกเล็กสอดคล้องกับหัวที่ไม่ชอบน้ำของฟอสโฟลิพิด และเส้นที่ติดอยู่นั้นสอดคล้องกับหางที่ชอบน้ำ รูปนี้แสดงเฉพาะโปรตีนเมมเบรนอินทิกรัล (ทรงกลมสีแดงและเอนริเก้สีเหลือง) จุดวงรีสีเหลืองภายในเมมเบรน - โมเลกุลของคอเลสเตอรอล โซ่เม็ดบีดสีเหลืองสีเขียวที่ด้านนอกของเมมเบรน - สายโซ่ของโอลิโกแซ็กคาไรด์ที่ก่อตัวเป็นไกลโคคาลิกซ์

เมมเบรนชีวภาพยังรวมถึงโปรตีนหลายชนิด: อินทิกรัล (เจาะผ่านเมมเบรน), กึ่งอินทิกรัล (จุ่มอยู่ที่ปลายด้านหนึ่งในชั้นไขมันด้านนอกหรือด้านใน), พื้นผิว (อยู่ที่ด้านนอกหรือติดกับด้านในของเมมเบรน) โปรตีนบางชนิดเป็นจุดสัมผัสระหว่างเยื่อหุ้มเซลล์กับโครงร่างโครงร่างเซลล์ภายในเซลล์ และผนังเซลล์ (ถ้ามี) ภายนอก โปรตีนอินทิกรัลบางชนิดทำหน้าที่เป็นช่องไอออน ตัวขนส่งและตัวรับต่างๆ

ฟังก์ชั่น

• สิ่งกีดขวาง - ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการเผาผลาญที่มีการควบคุม, เลือก, โต้ตอบและใช้งานกับสิ่งแวดล้อม ตัวอย่างเช่น เมมเบรนเปอร์รอกซิโซมช่วยปกป้องไซโตพลาสซึมจากเปอร์ออกไซด์ที่เป็นอันตรายต่อเซลล์ การซึมผ่านแบบเลือกหมายความว่าการซึมผ่านของเมมเบรนกับอะตอมหรือโมเลกุลที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับขนาด ประจุไฟฟ้า และคุณสมบัติทางเคมี การซึมผ่านแบบเลือกช่วยให้มั่นใจได้ถึงการแยกเซลล์และช่องเซลล์ออกจากสิ่งแวดล้อมและจัดหาสารที่จำเป็นให้กับพวกมัน
• การขนส่ง - การขนส่งสารเข้าและออกจากเซลล์เกิดขึ้นผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ การขนส่งผ่านเมมเบรนช่วยให้มั่นใจได้ว่า: การส่งสารอาหาร การกำจัดผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมขั้นสุดท้าย การหลั่งสารต่างๆ การสร้างการไล่ระดับไอออน การรักษาความเข้มข้นของไอออนที่เหมาะสมในเซลล์ซึ่งจำเป็นต่อการทำงานของเอนไซม์ในเซลล์
  อนุภาคที่ไม่สามารถข้ามฟอสโฟไลปิดไบเลเยอร์ได้ไม่ว่าด้วยเหตุผลใดก็ตาม (เช่น เนื่องจากคุณสมบัติที่ชอบน้ำ เนื่องจากเมมเบรนที่อยู่ภายในนั้นไม่ชอบน้ำและไม่อนุญาตให้สารที่ชอบน้ำผ่านได้ หรือเนื่องจากมีขนาดใหญ่) แต่จำเป็นสำหรับเซลล์ สามารถเจาะเยื่อหุ้มเซลล์ผ่านโปรตีนตัวพาพิเศษ (ตัวขนส่ง) และโปรตีนแชนเนลหรือโดยเอนโดโทซิส
  ในการขนส่งแบบพาสซีฟ สารจะข้ามชั้นไขมันสองชั้นโดยไม่ใช้พลังงานไปตามการไล่ระดับความเข้มข้นโดยการแพร่กระจาย กลไกที่แตกต่างออกไปคือการอำนวยความสะดวกในการแพร่กระจาย ซึ่งโมเลกุลจำเพาะจะช่วยให้สสารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ได้ โมเลกุลนี้อาจมีช่องที่ยอมให้สารชนิดเดียวผ่านไปได้
  การขนส่งแบบแอคทีฟต้องใช้พลังงานเมื่อเกิดขึ้นกับการไล่ระดับความเข้มข้น มีโปรตีนปั๊มพิเศษบนเมมเบรน รวมถึง ATPase ซึ่งจะปั๊มโพแทสเซียมไอออน (K+) เข้าไปในเซลล์อย่างแข็งขันและปั๊มโซเดียมไอออน (Na+) ออกจากเซลล์
• เมทริกซ์ - รับประกันตำแหน่งสัมพัทธ์และการวางแนวของโปรตีนเมมเบรนซึ่งเป็นปฏิสัมพันธ์ที่เหมาะสมที่สุด
• เชิงกล - รับประกันความเป็นอิสระของเซลล์ โครงสร้างภายในเซลล์ รวมถึงการเชื่อมต่อกับเซลล์อื่น ๆ (ในเนื้อเยื่อ) ผนังเซลล์ และในสัตว์คือสารระหว่างเซลล์ มีบทบาทสำคัญในการรับประกันการทำงานทางกล
• พลังงาน - ในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงในคลอโรพลาสต์และการหายใจของเซลล์ในไมโตคอนเดรียระบบถ่ายโอนพลังงานจะทำงานในเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งมีโปรตีนเข้าร่วมด้วย
• ตัวรับ - โปรตีนบางชนิดที่อยู่ในเมมเบรนเป็นตัวรับ (โมเลกุลที่เซลล์รับรู้สัญญาณบางอย่าง)
  ตัวอย่างเช่น ฮอร์โมนที่ไหลเวียนในเลือดออกฤทธิ์เฉพาะกับเซลล์เป้าหมายที่มีตัวรับที่สอดคล้องกับฮอร์โมนเหล่านี้ สารสื่อประสาท (สารเคมีที่รับประกันการนำกระแสประสาท) ยังจับกับโปรตีนตัวรับพิเศษในเซลล์เป้าหมาย
• เอนไซม์ - โปรตีนเมมเบรนมักเป็นเอนไซม์ ตัวอย่างเช่น พลาสมาเมมเบรนของเซลล์เยื่อบุผิวในลำไส้มีเอนไซม์ย่อยอาหาร
• การดำเนินการสร้างและการนำศักยภาพทางชีวภาพ
  ด้วยความช่วยเหลือของเมมเบรน ความเข้มข้นของไอออนจะคงที่ในเซลล์: ความเข้มข้นของ K+ ไอออนภายในเซลล์จะสูงกว่าภายนอกมากและความเข้มข้นของ Na+ นั้นต่ำกว่ามาก ซึ่งมีความสำคัญมาก เนื่องจากสิ่งนี้ทำให้แน่ใจได้ การรักษาความต่างศักย์บนเยื่อหุ้มเซลล์และการสร้างกระแสประสาท
• การทำเครื่องหมายของเซลล์ - มีแอนติเจนบนเมมเบรนที่ทำหน้าที่เป็นเครื่องหมาย - "ฉลาก" ที่ช่วยให้สามารถระบุเซลล์ได้ เหล่านี้คือไกลโคโปรตีน (นั่นคือโปรตีนที่มีโซ่ด้านข้างโอลิโกแซ็กคาไรด์กิ่งก้านติดอยู่) ซึ่งมีบทบาทเป็น "เสาอากาศ" เนื่องจากการกำหนดค่าสายด้านข้างจำนวนมาก จึงเป็นไปได้ที่จะสร้างเครื่องหมายเฉพาะสำหรับเซลล์แต่ละประเภท ด้วยความช่วยเหลือของเครื่องหมาย เซลล์สามารถจดจำเซลล์อื่นๆ และทำหน้าที่ร่วมกับเซลล์เหล่านั้น เช่น ในการก่อตัวของอวัยวะและเนื้อเยื่อ นอกจากนี้ยังช่วยให้ระบบภูมิคุ้มกันสามารถจดจำแอนติเจนจากต่างประเทศได้

โครงสร้างและองค์ประกอบของไบโอเมมเบรน

เมมเบรนประกอบด้วยไขมันสามประเภท: ฟอสโฟลิพิด, ไกลโคลิพิด และโคเลสเตอรอล ฟอสโฟลิพิดและไกลโคลิพิด (ลิพิดที่มีคาร์โบไฮเดรตติดอยู่) ประกอบด้วยหางไฮโดรโฟบิกไฮโดรคาร์บอนยาว 2 หางที่เชื่อมต่อกับหัวที่มีประจุที่ชอบน้ำ คอเลสเตอรอลทำให้เมมเบรนมีความแข็งแกร่งโดยการครอบครองพื้นที่ว่างระหว่างหางของไขมันที่ไม่ชอบน้ำและป้องกันไม่ให้โค้งงอ ดังนั้นเมมเบรนที่มีปริมาณโคเลสเตอรอลต่ำจึงมีความยืดหยุ่นมากกว่า และเมมเบรนที่มีปริมาณโคเลสเตอรอลสูงจะมีความแข็งและเปราะบางมากกว่า คอเลสเตอรอลยังทำหน้าที่เป็น "ตัวอุด" ที่ป้องกันการเคลื่อนที่ของโมเลกุลขั้วโลกจากเซลล์เข้าสู่เซลล์ ส่วนสำคัญของเมมเบรนประกอบด้วยโปรตีนที่ทะลุผ่านและมีหน้าที่รับผิดชอบต่อคุณสมบัติต่างๆของเมมเบรน องค์ประกอบและการวางแนวแตกต่างกันไปในเยื่อหุ้มเซลล์ต่างๆ

เยื่อหุ้มเซลล์มักจะไม่สมมาตรนั่นคือชั้นต่างกันในองค์ประกอบของไขมันการเปลี่ยนโมเลกุลแต่ละโมเลกุลจากชั้นหนึ่งไปอีกชั้นหนึ่ง (ที่เรียกว่า พลิกล้มเหลว) เป็นเรื่องยาก

ออร์แกเนลล์เมมเบรน

สิ่งเหล่านี้เป็นส่วนปิดเดี่ยวหรือส่วนเชื่อมต่อระหว่างกันของไซโตพลาสซึม ซึ่งแยกออกจากไฮยาโลพลาสซึมด้วยเยื่อหุ้ม ออร์แกเนลล์แบบเมมเบรนเดี่ยว ได้แก่ เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม, อุปกรณ์กอลไจ, ไลโซโซม, แวคิวโอล, เปอร์รอกซิโซม; ถึงเยื่อหุ้มสองชั้น - นิวเคลียส, ไมโตคอนเดรีย, พลาสติด โครงสร้างของเยื่อหุ้มของออร์แกเนลล์ต่าง ๆ แตกต่างกันไปตามองค์ประกอบของไขมันและโปรตีนของเมมเบรน

การซึมผ่านแบบเลือกสรร

เยื่อหุ้มเซลล์มีการซึมผ่านแบบเลือกได้: กลูโคส, กรดอะมิโน, กรดไขมัน, กลีเซอรอลและไอออนค่อยๆ แพร่กระจายผ่านพวกมัน และเยื่อหุ้มเซลล์เองก็ควบคุมกระบวนการนี้อย่างแข็งขันในระดับหนึ่ง - สารบางชนิดผ่านเข้าไปได้ แต่บางชนิดไม่ผ่าน มีกลไกหลักสี่ประการสำหรับการเข้าสู่เซลล์หรือการกำจัดออกจากเซลล์สู่ภายนอก: การแพร่กระจาย, ออสโมซิส, การขนส่งแบบแอคทีฟและ exo- หรือ endocytosis สองกระบวนการแรกมีลักษณะเฉื่อย กล่าวคือ ไม่ต้องการพลังงาน สองรายการสุดท้ายเป็นกระบวนการที่ใช้งานอยู่ซึ่งเกี่ยวข้องกับการใช้พลังงาน

ความสามารถในการซึมผ่านแบบเลือกสรรของเมมเบรนระหว่างการขนส่งแบบพาสซีฟนั้นเกิดจากช่องทางพิเศษ - โปรตีนอินทิกรัล พวกมันทะลุผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ทำให้เกิดเป็นทางผ่าน องค์ประกอบ K, Na และ Cl มีช่องของตัวเอง สัมพันธ์กับการไล่ระดับความเข้มข้น โมเลกุลขององค์ประกอบเหล่านี้จะเคลื่อนที่เข้าและออกจากเซลล์ เมื่อระคายเคือง ช่องโซเดียมไอออนจะเปิดและโซเดียมไอออนไหลเข้าสู่เซลล์อย่างกะทันหัน ในกรณีนี้จะเกิดความไม่สมดุลของศักยภาพของเมมเบรน หลังจากนั้นศักยภาพของเมมเบรนกลับคืนมา ช่องโพแทสเซียมเปิดอยู่เสมอ ทำให้โพแทสเซียมไอออนเข้าสู่เซลล์ได้ช้าๆ

ดูเพิ่มเติม

วรรณกรรม

• อันโตนอฟ วี.เอฟ., สมีร์โนวา อี.เอ็น., เชฟเชนโก อี.วี.เยื่อหุ้มไขมันระหว่างการเปลี่ยนเฟส - อ.: วิทยาศาสตร์, 2537.
• เกนนิส อาร์.ไบโอเมมเบรน โครงสร้างและฟังก์ชันโมเลกุล: แปลจากภาษาอังกฤษ = ไบโอเมมเบรน โครงสร้างและหน้าที่โมเลกุล (โดย Robert B. Gennis) - ฉบับที่ 1 - อ.: มีร์, 1997. - ISBN 5-03-002419-0
• Ivanov V. G. , Berestovsky T. N.ไขมัน bilayer ของเยื่อหุ้มชีวภาพ - ม.: เนากา, 2525.
• รูบิน เอ.บี.ชีวฟิสิกส์ หนังสือเรียน เล่ม 2 - ฉบับที่ 3 แก้ไขและขยายความ - อ.: สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยมอสโก, 2547. -

เยื่อหุ้มเซลล์ (พลาสมาเมมเบรน) เป็นเมมเบรนบางกึ่งซึมผ่านได้ซึ่งล้อมรอบเซลล์

หน้าที่และบทบาทของเยื่อหุ้มเซลล์

หน้าที่ของมันคือการปกป้องความสมบูรณ์ของการตกแต่งภายในด้วยการปล่อยให้บางส่วน สารที่จำเป็นเข้าไปในกรงไม่ให้คนอื่นเข้ามา

นอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับการยึดติดกับสิ่งมีชีวิตบางชนิดและกับสิ่งมีชีวิตอื่นด้วย ดังนั้นพลาสมาเมมเบรนจึงให้รูปร่างของเซลล์ด้วย หน้าที่อีกอย่างหนึ่งของเมมเบรนคือควบคุมการเติบโตของเซลล์ผ่านความสมดุลและ

ในภาวะเอนโดโทซิส ไขมันและโปรตีนจะถูกกำจัดออกจากเยื่อหุ้มเซลล์เมื่อสารถูกดูดซึม ในระหว่างกระบวนการ exocytosis ถุงที่มีไขมันและโปรตีนจะหลอมรวมกับเยื่อหุ้มเซลล์ ส่งผลให้ขนาดของเซลล์เพิ่มขึ้น และเซลล์เชื้อราจะมีเยื่อหุ้มพลาสมา ตัวอย่างเช่นสิ่งที่อยู่ภายในก็ถูกห่อหุ้มด้วยเยื่อหุ้มป้องกันเช่นกัน

โครงสร้างเยื่อหุ้มเซลล์

พลาสมาเมมเบรนส่วนใหญ่ประกอบด้วยส่วนผสมของโปรตีนและไขมัน ขึ้นอยู่กับตำแหน่งและบทบาทของเยื่อหุ้มเซลล์ในร่างกาย ไขมันสามารถประกอบเป็นร้อยละ 20 ถึง 80 ของเยื่อหุ้มเซลล์ โดยส่วนที่เหลือเป็นโปรตีน ในขณะที่ลิพิดช่วยให้เมมเบรนมีความยืดหยุ่น แต่โปรตีนจะควบคุมและรักษาไว้ องค์ประกอบทางเคมีเซลล์และยังช่วยในการลำเลียงโมเลกุลผ่านเยื่อหุ้มเซลล์

ไขมันเมมเบรน

ฟอสโฟไลปิดเป็นส่วนประกอบหลักของพลาสมาเมมเบรน พวกมันสร้างชั้นไขมันสองชั้นโดยที่บริเวณส่วนหัวที่ชอบน้ำ (ดึงดูดน้ำ) จะจัดเรียงตัวตามธรรมชาติเพื่อเผชิญกับไซโตโซลที่เป็นน้ำและของเหลวที่อยู่นอกเซลล์ ในขณะที่บริเวณหางที่ไม่ชอบน้ำ (ขับไล่น้ำ) จะหันหน้าออกจากไซโตโซลและของเหลวที่อยู่นอกเซลล์ ไขมันชั้นสองเป็นแบบกึ่งซึมผ่านได้ ทำให้มีโมเลกุลเพียงบางส่วนเท่านั้นที่กระจายไปทั่วเยื่อหุ้มเซลล์

คอเลสเตอรอลเป็นส่วนประกอบของไขมันอีกชนิดหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์ของสัตว์ โมเลกุลของคอเลสเตอรอลจะถูกกระจายอย่างคัดเลือกระหว่างเมมเบรนฟอสโฟลิปิด ซึ่งช่วยรักษาความแข็งแกร่งของเยื่อหุ้มเซลล์โดยป้องกันไม่ให้ฟอสโฟลิพิดอัดแน่นเกินไป คอเลสเตอรอลไม่มีอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์พืช

ไกลโคลิพิดจะตั้งอยู่ด้วย พื้นผิวด้านนอกเยื่อหุ้มเซลล์และเชื่อมต่อกันด้วยสายโซ่คาร์โบไฮเดรต ช่วยให้เซลล์จดจำเซลล์อื่นในร่างกาย

โปรตีนเมมเบรน

เยื่อหุ้มเซลล์ประกอบด้วยโปรตีนที่เกี่ยวข้องสองประเภท โปรตีนของเมมเบรนส่วนปลายนั้นอยู่ภายนอกและสัมพันธ์กันโดยการทำปฏิกิริยากับโปรตีนชนิดอื่น โปรตีนจากเยื่ออินทิกรัลถูกนำเข้าไปในเยื่อหุ้มเซลล์และส่วนใหญ่ผ่านเข้าไป บางส่วนของโปรตีนเมมเบรนเหล่านี้ตั้งอยู่ทั้งสองด้าน

โปรตีนเมมเบรนในพลาสมามีจำนวนหนึ่ง ฟังก์ชั่นต่างๆ- โปรตีนโครงสร้างให้การสนับสนุนและรูปร่างแก่เซลล์ โปรตีนของตัวรับเมมเบรนช่วยให้เซลล์สื่อสารกับสภาพแวดล้อมภายนอกโดยใช้ฮอร์โมน สารสื่อประสาท และโมเลกุลส่งสัญญาณอื่นๆ ขนส่งโปรตีน เช่น โปรตีนทรงกลม ขนส่งโมเลกุลผ่านเยื่อหุ้มเซลล์โดยการแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวก ไกลโคโปรตีนมีสายโซ่คาร์โบไฮเดรตติดอยู่ พวกมันถูกฝังอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ ช่วยในการแลกเปลี่ยนและขนส่งโมเลกุล

เยื่อหุ้มออร์แกเนลล์

ออร์แกเนลล์ของเซลล์บางชนิดก็ถูกล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มป้องกันเช่นกัน แกนหลัก,