ประกอบด้วยเมมเบรนสองแผ่น เมมเบรนหลังคา: ความหมายและประเภท
เยื่อหุ้มเซลล์ชั้นนอก (พลาสมาเลมมา, ไซโตเลมมา, พลาสมาเมมเบรน) ของเซลล์สัตว์ปกคลุมด้านนอก (เช่น ด้านข้างที่ไม่สัมผัสกับไซโตพลาสซึม) ด้วยชั้นของสายโซ่โอลิโกแซ็กคาไรด์ที่ยึดติดโควาเลนต์กับโปรตีนของเมมเบรน (ไกลโคโปรตีน) และในระดับที่น้อยกว่า ครอบคลุมถึงไขมัน (ไกลโคลิพิด) การเคลือบเมมเบรนคาร์โบไฮเดรตนี้เรียกว่า ไกลโคคาลิกซ์วัตถุประสงค์ของ glycocalyx ยังไม่ชัดเจนนัก มีข้อสันนิษฐานว่าโครงสร้างนี้มีส่วนร่วมในกระบวนการรับรู้ระหว่างเซลล์
ในเซลล์พืชด้านบนของเยื่อหุ้มเซลล์ชั้นนอกจะมีชั้นเซลลูโลสหนาแน่นและมีรูพรุน ซึ่งการสื่อสารระหว่างเซลล์ข้างเคียงเกิดขึ้นผ่านสะพานไซโตพลาสซึม
ในเซลล์ เห็ดด้านบนของพลาสมาเลมมา - ชั้นที่มีความหนาแน่น ไคติน.
คุณ แบคทีเรีย – มูเรนา.
คุณสมบัติของเยื่อหุ้มชีวภาพ
1. ความสามารถในการประกอบตัวเองหลังจากอิทธิพลทำลายล้าง คุณสมบัตินี้ถูกกำหนดโดยคุณสมบัติทางเคมีฟิสิกส์ของโมเลกุลฟอสโฟไลปิดซึ่งในสารละลายที่เป็นน้ำมารวมกันเพื่อให้ปลายที่ชอบน้ำของโมเลกุลแผ่ออกด้านนอกและปลายที่ไม่ชอบน้ำจะเข้าด้านใน โปรตีนสามารถสร้างเป็นชั้นฟอสโฟไลปิดสำเร็จรูปได้ ความสามารถในการประกอบเองมีความสำคัญในระดับเซลล์
2. กึ่งซึมผ่านได้(หัวกะทิในการส่งไอออนและโมเลกุล) รับประกันการรักษาความสม่ำเสมอขององค์ประกอบไอออนิกและโมเลกุลในเซลล์
3. ความลื่นไหลของเมมเบรน- เมมเบรนไม่ใช่โครงสร้างที่แข็งกระด้าง แต่จะผันผวนอยู่ตลอดเวลาเนื่องจากการเคลื่อนที่แบบหมุนและการสั่นสะเทือนของโมเลกุลของไขมันและโปรตีน ซึ่งทำให้มั่นใจได้ถึงอัตราที่สูงขึ้นของเอนไซม์และกระบวนการทางเคมีอื่นๆ ในเมมเบรน
4. ชิ้นส่วนของเมมเบรนไม่มีปลายอิสระขณะที่พวกมันเข้าใกล้ฟองสบู่
หน้าที่ของเยื่อหุ้มเซลล์ชั้นนอก (พลาสม่าเลมมา)
หน้าที่หลักของพลาสมาเลมม่ามีดังต่อไปนี้: 1) สิ่งกีดขวาง 2) ตัวรับ 3) การแลกเปลี่ยน 4) การขนส่ง
1. ฟังก์ชั่นสิ่งกีดขวางแสดงให้เห็นความจริงที่ว่าพลาสมาเมมเบรนจำกัดเนื้อหาของเซลล์ โดยแยกมันออกจากสภาพแวดล้อมภายนอก และเยื่อหุ้มเซลล์ในเซลล์แบ่งไซโตพลาสซึมออกเป็นเซลล์ปฏิกิริยาที่แยกจากกัน ช่องต่างๆ.
2. ฟังก์ชั่นตัวรับหน้าที่ที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งของพลาสมาเลมมาคือเพื่อให้แน่ใจว่ามีการสื่อสาร (การเชื่อมต่อ) ของเซลล์กับสภาพแวดล้อมภายนอกผ่านอุปกรณ์ตัวรับที่มีอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งเป็นลักษณะของโปรตีนหรือไกลโคโปรตีน หน้าที่หลักของการก่อตัวของพลาสมาเลมม่าคือการจดจำสัญญาณภายนอกซึ่งต้องขอบคุณเซลล์ที่ถูกวางตำแหน่งอย่างถูกต้องและสร้างเนื้อเยื่อในระหว่างกระบวนการสร้างความแตกต่าง ฟังก์ชั่นตัวรับมีความเกี่ยวข้องกับกิจกรรมของระบบการกำกับดูแลต่าง ๆ รวมถึงการก่อตัวของการตอบสนองทางภูมิคุ้มกัน
ฟังก์ชั่นการแลกเปลี่ยนกำหนดโดยปริมาณโปรตีนของเอนไซม์ในเยื่อหุ้มชีวภาพซึ่งเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพ กิจกรรมของพวกมันจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับ pH ของสภาพแวดล้อม อุณหภูมิ ความดัน และความเข้มข้นของทั้งซับสเตรตและเอ็นไซม์เอง เอนไซม์เป็นตัวกำหนดความรุนแรงของปฏิกิริยาหลัก การเผาผลาญรวมทั้งของพวกเขาด้วยทิศทาง.
ฟังก์ชั่นการขนส่งของเมมเบรนเมมเบรนช่วยให้สามารถเลือกแทรกซึมสารเคมีต่างๆ เข้าไปในเซลล์และออกจากเซลล์ออกสู่สิ่งแวดล้อมได้ การขนส่งสารเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อรักษาค่า pH ที่เหมาะสมและความเข้มข้นของไอออนิกที่เหมาะสมในเซลล์ ซึ่งรับประกันประสิทธิภาพของเอนไซม์ในเซลล์ การขนส่งเป็นแหล่งสารอาหารที่ทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานและเป็นวัสดุสำหรับการสร้างส่วนประกอบของเซลล์ต่างๆ การกำจัดของเสียที่เป็นพิษออกจากเซลล์การหลั่งสารที่มีประโยชน์ต่างๆและการสร้างการไล่ระดับไอออนที่จำเป็นสำหรับกิจกรรมทางประสาทและกล้ามเนื้อขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงอัตราการถ่ายโอนของสารสามารถนำไปสู่การรบกวนในกระบวนการพลังงานชีวภาพเกลือของน้ำ เมแทบอลิซึม ความตื่นเต้นง่าย และกระบวนการอื่นๆ
การแก้ไขการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ขึ้นอยู่กับการกระทำของยาหลายชนิด
มีสองวิธีหลักที่สารจะเข้าเซลล์และออกจากเซลล์ออกสู่สิ่งแวดล้อมภายนอก
การขนส่งแบบพาสซีฟ
การขนส่งที่ใช้งานอยู่การขนส่งแบบพาสซีฟ
การไล่ระดับสีทั้งสองรวมกันถือเป็นการไล่ระดับเคมีไฟฟ้า การขนส่งสารแบบพาสซีฟสามารถดำเนินการได้สองวิธี: การแพร่กระจายอย่างง่ายและการแพร่กระจายแบบอำนวยความสะดวก
ด้วยการแพร่กระจายอย่างง่ายเกลือไอออนและน้ำสามารถทะลุผ่านช่องทางที่เลือกได้ ช่องเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นโดยโปรตีนเมมเบรนบางชนิดที่สร้างเส้นทางการขนส่งแบบ end-to-end ที่เปิดอย่างถาวรหรือเพียงช่วงเวลาสั้น ๆ เท่านั้น โมเลกุลขนาดและประจุต่าง ๆ ที่สอดคล้องกับช่องสัญญาณจะทะลุผ่านช่องสัญญาณที่เลือก
มีวิธีการแพร่กระจายแบบง่าย ๆ อีกวิธีหนึ่ง - นี่คือการแพร่กระจายของสารผ่านไขมัน bilayer ซึ่งสารที่ละลายในไขมันและน้ำสามารถผ่านไปได้ง่าย ไขมันชั้นสองไม่สามารถซึมผ่านไปยังโมเลกุลที่มีประจุ (ไอออน) ได้ และในเวลาเดียวกัน โมเลกุลขนาดเล็กที่ไม่มีประจุก็สามารถแพร่กระจายได้อย่างอิสระ และยิ่งโมเลกุลมีขนาดเล็กเท่าใด การขนย้ายก็จะเร็วขึ้นเท่านั้น อัตราการแพร่กระจายของน้ำค่อนข้างสูงผ่านชั้นลิปิดของไขมันนั้นอธิบายได้อย่างแม่นยำด้วยขนาดโมเลกุลที่เล็กและการไม่มีประจุ
พร้อมกระจายตัวสะดวกการขนส่งสารเกี่ยวข้องกับโปรตีน ซึ่งเป็นพาหะที่ทำงานบนหลักการ "ปิงปอง" โปรตีนมีอยู่ในสถานะเชิงโครงสร้างสองสถานะ: ในสถานะ "ปอง" ตำแหน่งการจับสำหรับสารที่ถูกขนส่งจะเปิดที่ด้านนอกของชั้นสองชั้น และในสถานะ "ปิง" ตำแหน่งเดียวกันจะเปิดที่อีกด้านหนึ่ง กระบวนการนี้สามารถย้อนกลับได้ ตำแหน่งการจับของสารจะเปิดจากด้านใดในเวลาที่กำหนดขึ้นอยู่กับการไล่ระดับความเข้มข้นของสารนี้
ด้วยวิธีนี้น้ำตาลและกรดอะมิโนจึงผ่านเยื่อหุ้มเซลล์
ด้วยการแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวก อัตราการขนส่งของสารจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับการแพร่กระจายแบบธรรมดา
นอกจากโปรตีนพาหะแล้ว ยาปฏิชีวนะบางชนิดยังมีส่วนช่วยในการแพร่กระจาย เช่น แกรมมิซิดินและวาลิโนมัยซิน
เนื่องจากพวกมันให้การขนส่งไอออนพวกมันจึงถูกเรียกว่า ไอโอโนฟอร์ส.
การเคลื่อนย้ายสารในเซลล์อย่างแข็งขันการขนส่งประเภทนี้ต้องใช้พลังงานเสมอ แหล่งพลังงานที่จำเป็นสำหรับการขนส่งแบบแอคทีฟคือ ATP คุณลักษณะเฉพาะของการขนส่งประเภทนี้คือดำเนินการได้สองวิธี:
ใช้เอนไซม์ที่เรียกว่า ATPases
การขนส่งในบรรจุภัณฑ์เมมเบรน (endocytosis)
ใน เยื่อหุ้มเซลล์ชั้นนอกประกอบด้วยโปรตีนเอนไซม์ เช่น ATPasesซึ่งมีหน้าที่จัดการขนส่งที่ใช้งานอยู่ ไอออนเทียบกับการไล่ระดับความเข้มข้นเนื่องจากมีการขนส่งไอออน กระบวนการนี้จึงเรียกว่าปั๊มไอออน
มีระบบขนส่งไอออนหลักสี่ระบบในเซลล์สัตว์ สามคนให้การถ่ายโอนผ่านเยื่อหุ้มชีวภาพ: Na + และ K +, Ca +, H + และการถ่ายโอนโปรตอนที่สี่ระหว่างการทำงานของระบบทางเดินหายใจของไมโตคอนเดรีย
ตัวอย่างของกลไกการขนส่งไอออนแบบแอคทีฟคือ ปั๊มโซเดียมโพแทสเซียมในเซลล์สัตว์โดยจะรักษาความเข้มข้นของโซเดียมและโพแทสเซียมไอออนในเซลล์ให้คงที่ ซึ่งแตกต่างจากความเข้มข้นของสารเหล่านี้ในสิ่งแวดล้อม โดยปกติแล้ว ไอออนโซเดียมในเซลล์จะน้อยกว่าในสิ่งแวดล้อม และมีโพแทสเซียมไอออนมากกว่า
ด้วยเหตุนี้ตามกฎของการแพร่กระจายอย่างง่ายโพแทสเซียมจึงมีแนวโน้มที่จะออกจากเซลล์และโซเดียมจะแพร่กระจายเข้าไปในเซลล์ ตรงกันข้ามกับการแพร่กระจายแบบธรรมดา ปั๊มโซเดียม-โพแทสเซียมจะสูบโซเดียมออกจากเซลล์อย่างต่อเนื่องและนำโพแทสเซียมเข้ามา โดยทุกๆ 3 โมเลกุลของโซเดียมที่ปล่อยออกมา จะมีโพแทสเซียม 2 โมเลกุลถูกนำเข้าไปในเซลล์
การลำเลียงโซเดียม-โพแทสเซียมไอออนนี้มั่นใจได้ด้วย ATPase ที่ขึ้นต่อกัน ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่อยู่ในเมมเบรนในลักษณะที่แทรกซึมผ่านความหนาทั้งหมดได้ โซเดียมและ ATP เข้าสู่เอนไซม์นี้จากด้านในของเมมเบรน และโพแทสเซียมจากภายนอก
การถ่ายโอนโซเดียมและโพแทสเซียมผ่านเมมเบรนเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างที่ ATPase ที่ขึ้นกับโซเดียม-โพแทสเซียมเกิดขึ้น ซึ่งจะถูกกระตุ้นเมื่อความเข้มข้นของโซเดียมภายในเซลล์หรือโพแทสเซียมในสิ่งแวดล้อมเพิ่มขึ้น
ในการจ่ายพลังงานให้กับปั๊มนี้ จำเป็นต้องมี ATP ไฮโดรไลซิส กระบวนการนี้มั่นใจได้ด้วยเอนไซม์ ATPase ที่ขึ้นกับโซเดียมโปแตสเซียมชนิดเดียวกัน ยิ่งไปกว่านั้น มากกว่าหนึ่งในสามของ ATP ที่ใช้โดยเซลล์สัตว์ที่เหลือนั้นถูกใช้ไปกับการทำงานของปั๊มโซเดียม-โพแทสเซียม
การละเมิดการทำงานที่เหมาะสมของปั๊มโซเดียมโพแทสเซียมทำให้เกิดโรคร้ายแรงต่างๆ
ประสิทธิภาพของปั๊มนี้เกิน 50% ซึ่งไม่สามารถทำได้ด้วยเครื่องจักรที่ทันสมัยที่สุดที่มนุษย์สร้างขึ้น
ระบบการขนส่งแบบแอคทีฟจำนวนมากใช้พลังงานจากพลังงานที่สะสมอยู่ในการไล่ระดับไอออน แทนที่จะเป็นการไฮโดรไลซิสโดยตรงของ ATP ทั้งหมดทำงานเป็นระบบขนส่งร่วม (ส่งเสริมการขนส่งสารประกอบที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ) ตัวอย่างเช่น การขนส่งน้ำตาลและกรดอะมิโนบางชนิดไปยังเซลล์สัตว์จะถูกกำหนดโดยการไล่ระดับโซเดียมไอออน และยิ่งการไล่ระดับโซเดียมไอออนสูง อัตราการดูดซึมกลูโคสก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น และในทางกลับกัน ถ้าความเข้มข้นของโซเดียมในพื้นที่ระหว่างเซลล์ลดลงอย่างเห็นได้ชัด การขนส่งกลูโคสจะหยุดลง ในกรณีนี้ โซเดียมจะต้องรวมกับโปรตีนขนส่งกลูโคสที่ขึ้นกับโซเดียม ซึ่งมีจุดจับสองตำแหน่ง: จุดหนึ่งสำหรับกลูโคส และอีกจุดสำหรับโซเดียม โซเดียมไอออนที่เจาะเซลล์ช่วยให้นำโปรตีนตัวพาเข้าไปในเซลล์พร้อมกับกลูโคสได้ ไอออนของโซเดียมที่เข้าสู่เซลล์พร้อมกับกลูโคสจะถูกปั๊มกลับโดย ATPase ที่ขึ้นกับโซเดียม-โพแทสเซียม ซึ่งโดยการรักษาระดับความเข้มข้นของโซเดียมไว้ จะควบคุมการขนส่งกลูโคสทางอ้อม
การขนส่งสารในบรรจุภัณฑ์แบบเมมเบรนโมเลกุลขนาดใหญ่ของพอลิเมอร์ชีวภาพไม่สามารถทะลุผ่านพลาสมาเลมมาได้ด้วยกลไกการขนส่งสารเข้าสู่เซลล์ตามที่อธิบายไว้ข้างต้น พวกมันถูกจับโดยเซลล์และดูดซึมเข้าสู่บรรจุภัณฑ์เมมเบรนซึ่งเรียกว่า เอนโดโทซิส- หลังถูกแบ่งอย่างเป็นทางการเป็น phagocytosis และ pinocytosis การดูดกลืนอนุภาคโดยเซลล์คือ ฟาโกไซโตซิสและของเหลว - พิโนไซโทซิส- ในช่วง endocytosis จะสังเกตขั้นตอนต่อไปนี้:
การรับสารดูดซึมเนื่องจากตัวรับในเยื่อหุ้มเซลล์
การรุกรานของเมมเบรนด้วยการก่อตัวของฟอง (ตุ่ม);
การแยกถุงเอนโดไซติกออกจากเมมเบรนด้วยการใช้พลังงาน – การก่อตัว phagosomeและการฟื้นฟูความสมบูรณ์ของเมมเบรน
การหลอมรวมของฟาโกโซมกับไลโซโซมและการก่อตัว ฟาโกไลโซโซม (แวคิวโอลย่อยอาหาร) ซึ่งการย่อยของอนุภาคที่ถูกดูดซึมเกิดขึ้น
การกำจัดวัสดุที่ไม่ได้ย่อยในฟาโกไลโซโซมออกจากเซลล์ ( ภาวะ exocytosis).
ในโลกของสัตว์ เอนโดโทซิสเป็นวิธีการทางโภชนาการที่เป็นลักษณะเฉพาะสำหรับสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวหลายชนิด (เช่น ในอะมีบา) และในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ การย่อยอาหารประเภทนี้จะพบได้ในเซลล์เอนโดเดอร์มอลของซีเลนเตอเรต สำหรับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและมนุษย์ พวกมันมีระบบเซลล์ reticulo-histio-endothelial ที่มีความสามารถในการสร้างเอนโดโทซิส ตัวอย่าง ได้แก่ เม็ดเลือดขาวในเลือดและเซลล์ Kupffer ในตับ เส้นหลังเรียกว่าเส้นเลือดฝอยไซนูซอยด์ของตับและจับสิ่งแปลกปลอมต่าง ๆ ที่แขวนอยู่ในเลือด เอ็กโซไซโทซิส- นี่เป็นวิธีการกำจัดสารตั้งต้นที่มันหลั่งออกมาจากเซลล์ของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ซึ่งจำเป็นสำหรับการทำงานของเซลล์ เนื้อเยื่อ และอวัยวะอื่น ๆ
ท่ามกลาง หน้าที่หลักของเยื่อหุ้มเซลล์สามารถแยกแยะได้: สิ่งกีดขวาง, การขนส่ง, เอนไซม์และตัวรับ- เยื่อหุ้มเซลล์ (ชีวภาพ) (หรือที่เรียกว่าพลาสมาเลมมา, พลาสมาหรือเมมเบรนไซโตพลาสซึม) ปกป้องเนื้อหาของเซลล์หรือออร์แกเนลล์ของมันจากสิ่งแวดล้อม, ให้การซึมผ่านแบบเลือกสรรสำหรับสาร, เอนไซม์ที่ตั้งอยู่บนมัน, เช่นเดียวกับโมเลกุลที่สามารถ "จับ" ” สัญญาณทางเคมีและกายภาพต่างๆ
ฟังก์ชั่นนี้มั่นใจได้ด้วยโครงสร้างพิเศษของเยื่อหุ้มเซลล์
ในการวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตบนโลก โดยทั่วไปเซลล์สามารถก่อตัวได้ก็ต่อเมื่อมีการปรากฏตัวของเมมเบรน ซึ่งแยกและทำให้เนื้อหาภายในมีความเสถียรและป้องกันไม่ให้สลายตัว
ในแง่ของการรักษาสภาวะสมดุล (การควบคุมตนเองของความคงที่สัมพัทธ์ของสภาพแวดล้อมภายใน) ฟังก์ชั่นกั้นของเยื่อหุ้มเซลล์มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับการขนส่ง.
โมเลกุลขนาดเล็กสามารถผ่านพลาสมาเลมมาได้โดยไม่มี "ตัวช่วย" ใดๆ ไปตามระดับความเข้มข้น เช่น จากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงของสารที่กำหนดไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำ ตัวอย่างเช่น ในกรณีของก๊าซที่เกี่ยวข้องกับการหายใจ ออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์แพร่กระจายผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ในทิศทางที่ความเข้มข้นลดลงในปัจจุบัน
เนื่องจากเมมเบรนส่วนใหญ่ไม่ชอบน้ำ (เนื่องจากชั้นไขมันสองชั้น) โมเลกุลที่มีขั้ว (ชอบน้ำ) แม้แต่ชิ้นเล็กๆ ก็มักจะไม่สามารถทะลุผ่านเข้าไปได้ ดังนั้นโปรตีนเมมเบรนจำนวนหนึ่งจึงทำหน้าที่เป็นพาหะของโมเลกุลดังกล่าวจับกับพวกมันและขนส่งพวกมันผ่านพลาสมาเลมมา
โปรตีนอินทิกรัล (ซึมผ่านเมมเบรน) มักทำงานบนหลักการของการเปิดและปิดช่อง เมื่อโมเลกุลใดเข้าใกล้โปรตีนดังกล่าว มันจะรวมเข้ากับโปรตีนนั้นและช่องจะเปิดขึ้น สารนี้หรือสารอื่นผ่านช่องโปรตีน หลังจากนั้นโครงสร้างของมันจะเปลี่ยนไป และช่องปิดกับสารนี้ แต่สามารถเปิดเพื่อให้สารอื่นผ่านได้ ปั๊มโซเดียม-โพแทสเซียมทำงานบนหลักการนี้ โดยสูบโพแทสเซียมไอออนเข้าไปในเซลล์และสูบโซเดียมไอออนออกจากเซลล์
การทำงานของเอนไซม์ของเยื่อหุ้มเซลล์มากขึ้นบนเยื่อหุ้มเซลล์ออร์แกเนลล์ โปรตีนส่วนใหญ่ที่สังเคราะห์ในเซลล์ทำหน้าที่ของเอนไซม์ “การนั่ง” บนเมมเบรนตามลำดับที่กำหนด พวกมันจะจัดสายพานลำเลียงเมื่อผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาที่ถูกเร่งปฏิกิริยาโดยโปรตีนของเอนไซม์ตัวหนึ่งเคลื่อนไปยังโปรตีนตัวถัดไป “สายพานลำเลียง” นี้ถูกทำให้เสถียรโดยโปรตีนบนพื้นผิวของพลาสมาเลมมา
แม้ว่าโครงสร้างของเยื่อหุ้มชีวภาพทั้งหมดจะเป็นสากล (สร้างขึ้นตามหลักการเดียว แต่เกือบจะเหมือนกันในสิ่งมีชีวิตทุกชนิดและในโครงสร้างเซลล์เมมเบรนที่แตกต่างกัน) องค์ประกอบทางเคมีของพวกเขายังคงแตกต่างกัน มีของเหลวและของแข็งมากกว่า บางชนิดมีโปรตีนบางชนิดมากกว่า บางชนิดมีน้อยกว่า นอกจากนี้ด้านที่แตกต่างกัน (ด้านในและด้านนอก) ของเมมเบรนเดียวกันก็แตกต่างกันเช่นกัน
เมมเบรนที่ล้อมรอบเซลล์ (ไซโตพลาสซึม) มีสายคาร์โบไฮเดรตจำนวนมากที่ติดอยู่กับไขมันหรือโปรตีนที่ด้านนอก (ทำให้เกิดไกลโคลิปิดและไกลโคโปรตีน) คาร์โบไฮเดรตเหล่านี้จำนวนมากให้บริการ ฟังก์ชั่นตัวรับ, ไวต่อฮอร์โมนบางชนิด, ตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของตัวบ่งชี้ทางกายภาพและเคมีในสิ่งแวดล้อม
ตัวอย่างเช่นหากฮอร์โมนเชื่อมต่อกับตัวรับเซลล์ส่วนคาร์โบไฮเดรตของโมเลกุลตัวรับจะเปลี่ยนโครงสร้างตามด้วยการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของส่วนโปรตีนที่เกี่ยวข้องซึ่งแทรกซึมเข้าไปในเยื่อหุ้มเซลล์ ในระยะต่อไป ปฏิกิริยาทางชีวเคมีต่างๆ จะเริ่มหรือระงับอยู่ในเซลล์ เช่น เมแทบอลิซึมของมันเปลี่ยนแปลง และการตอบสนองของเซลล์ต่อ "สิ่งกระตุ้น" เริ่มต้นขึ้น
นอกเหนือจากฟังก์ชั่นสี่ประการที่ระบุไว้ของเยื่อหุ้มเซลล์แล้ว ยังมีคุณสมบัติอื่น ๆ อีกด้วย: เมทริกซ์, พลังงาน, การทำเครื่องหมาย, การก่อตัวของการสัมผัสระหว่างเซลล์ ฯลฯ อย่างไรก็ตาม สิ่งเหล่านี้ถือได้ว่าเป็น "ฟังก์ชั่นย่อย" ของฟังก์ชั่นที่พิจารณาไปแล้ว
เยื่อหุ้มเซลล์
การจัดโครงสร้างของเซลล์ขึ้นอยู่กับหลักการของโครงสร้างเมมเบรน กล่าวคือ เซลล์ส่วนใหญ่สร้างจากเยื่อหุ้มเซลล์ เยื่อชีวภาพทั้งหมดมีคุณสมบัติและคุณสมบัติทางโครงสร้างที่เหมือนกัน
ปัจจุบันโครงสร้างเมมเบรนแบบโมเสกเหลวเป็นที่ยอมรับโดยทั่วไป
องค์ประกอบทางเคมีและโครงสร้างของเมมเบรน |
เมมเบรนนั้นมีพื้นฐานมาจากไขมัน bilayer ที่เกิดขึ้นเป็นหลัก ฟอสโฟลิปิด- ไขมันประกอบด้วยค่าเฉลี่ย 40% ขององค์ประกอบทางเคมีของเมมเบรน ในชั้นสองชั้น หางของโมเลกุลในเมมเบรนหันหน้าเข้าหากัน และหัวขั้วโลกหันออกด้านนอก ดังนั้นพื้นผิวของเมมเบรนจึงชอบน้ำ ไขมันเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติพื้นฐานของเยื่อหุ้มเซลล์
นอกจากไขมันแล้ว เมมเบรนยังมีโปรตีนอีกด้วย (โดยเฉลี่ยประมาณ 60%) พวกมันกำหนดหน้าที่เฉพาะส่วนใหญ่ของเมมเบรน โมเลกุลโปรตีนไม่ก่อตัวเป็นชั้นต่อเนื่องกัน (รูปที่ 280) ขึ้นอยู่กับการแปลในเมมเบรนมีดังนี้:
© โปรตีนส่วนปลาย- โปรตีนที่อยู่บนพื้นผิวด้านนอกหรือด้านในของชั้นไขมัน
© โปรตีนกึ่งอินทิกรัล- โปรตีนที่แช่อยู่ในไขมัน bilayer ในระดับความลึกต่างๆ
© บูรณาการ, หรือ โปรตีนเมมเบรน -โปรตีนที่ทะลุผ่านเยื่อหุ้มเซลล์สัมผัสกับสภาพแวดล้อมทั้งภายนอกและภายในของเซลล์
โปรตีนเมมเบรนสามารถทำหน้าที่ต่างๆ ได้:
©การขนส่งโมเลกุลบางชนิด
© การเร่งปฏิกิริยาของปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นบนเยื่อหุ้มเซลล์
© รักษาโครงสร้างเมมเบรน
© รับและแปลงสัญญาณจากสิ่งแวดล้อม
เมมเบรนสามารถมีคาร์โบไฮเดรตได้ตั้งแต่ 2 ถึง 10% ส่วนประกอบคาร์โบไฮเดรตของเมมเบรนมักจะแสดงด้วยโอลิโกแซ็กคาไรด์หรือโซ่โพลีแซ็กคาไรด์ที่เกี่ยวข้องกับโมเลกุลโปรตีน (ไกลโคโปรตีน) หรือไขมัน (ไกลโคลิพิด) คาร์โบไฮเดรตส่วนใหญ่อยู่ที่ผิวด้านนอกของเมมเบรน หน้าที่ของคาร์โบไฮเดรตในเยื่อหุ้มเซลล์ยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างสมบูรณ์ แต่เราสามารถพูดได้ว่าพวกมันให้หน้าที่รับของเยื่อหุ้มเซลล์
ในเซลล์สัตว์ ไกลโคโปรตีนจะก่อตัวเป็นสารเชิงซ้อนเหนือเมมเบรน - ไกลโคคาลิกซ์ซึ่งมีความหนาหลายสิบนาโนเมตร การย่อยนอกเซลล์เกิดขึ้นมีตัวรับเซลล์จำนวนมากอยู่และการยึดเกาะของเซลล์ดูเหมือนจะเกิดขึ้นด้วยความช่วยเหลือ
โมเลกุลของโปรตีนและไขมันสามารถเคลื่อนที่ได้และสามารถเคลื่อนที่ได้ , ส่วนใหญ่อยู่ในระนาบของเมมเบรน เมมเบรนมีความไม่สมมาตร , นั่นคือองค์ประกอบของไขมันและโปรตีนของพื้นผิวด้านนอกและด้านในของเมมเบรนนั้นแตกต่างกัน
ความหนาของพลาสมาเมมเบรนโดยเฉลี่ย 7.5 นาโนเมตร
หน้าที่หลักประการหนึ่งของเมมเบรนคือการขนส่งเพื่อให้เกิดการแลกเปลี่ยนสารระหว่างเซลล์กับสภาพแวดล้อมภายนอก เมมเบรนมีคุณสมบัติในการเลือกซึมผ่านได้ กล่าวคือ สารหรือโมเลกุลบางชนิดสามารถซึมผ่านได้ดี และบางชนิดซึมผ่านได้ไม่ดี (หรือซึมผ่านไม่ได้ทั้งหมด) ความสามารถในการซึมผ่านของเมมเบรนสำหรับสารต่างๆ ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของโมเลกุล (ขั้ว ขนาด ฯลฯ) และลักษณะของเมมเบรน (ส่วนด้านในของชั้นไขมันเป็นแบบไม่ชอบน้ำ)
มีกลไกต่างๆ ในการลำเลียงสารผ่านเมมเบรน (รูปที่ 281) ขึ้นอยู่กับความจำเป็นในการใช้พลังงานในการขนส่งสารมีดังนี้:
© การขนส่งแบบพาสซีฟ- การขนส่งสารโดยไม่ใช้พลังงาน
© การขนส่งที่ใช้งานอยู่- การขนส่งที่ต้องใช้พลังงาน
การขนส่งแบบพาสซีฟ |
การขนส่งแบบพาสซีฟขึ้นอยู่กับความแตกต่างในด้านความเข้มข้นและประจุ ในการขนส่งแบบพาสซีฟ สารจะเคลื่อนที่จากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงกว่าไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำกว่าเสมอ นั่นคือตามการไล่ระดับความเข้มข้น หากโมเลกุลมีประจุ การขนส่งก็จะได้รับผลกระทบจากการไล่ระดับทางไฟฟ้าด้วย ดังนั้น ผู้คนมักพูดถึงการไล่ระดับเคมีไฟฟ้า ซึ่งรวมการไล่ระดับสีทั้งสองเข้าด้วยกัน ความเร็วของการขนส่งขึ้นอยู่กับขนาดของความลาดชัน
การขนส่งแบบพาสซีฟมีกลไกหลักสามประการ:
© การแพร่กระจายอย่างง่าย- การลำเลียงสารโดยตรงผ่านชั้นไขมัน (lipid bilayer) ก๊าซ โมเลกุลขั้วที่ไม่มีขั้วหรือไม่มีประจุขนาดเล็กสามารถผ่านเข้าไปได้ง่าย ยิ่งโมเลกุลมีขนาดเล็กและละลายในไขมันได้มากเท่าไรก็ยิ่งแทรกซึมเข้าไปในเยื่อหุ้มเซลล์ได้เร็วเท่านั้น สิ่งที่น่าสนใจคือน้ำแม้จะค่อนข้างไม่ละลายในไขมัน แต่ก็แทรกซึมเข้าไปในชั้นไขมันได้เร็วมาก สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าโมเลกุลของมันมีขนาดเล็กและเป็นกลางทางไฟฟ้า เรียกว่าการแพร่กระจายของน้ำผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ โดยการออสโมซิส.
การแพร่กระจายผ่านช่องทางเมมเบรน- โมเลกุลและไอออนที่มีประจุ (Na +, K +, Ca 2+, Cl -) ไม่สามารถผ่านไขมัน bilayer โดยการแพร่กระจายอย่างง่าย ๆ อย่างไรก็ตามพวกมันเจาะทะลุเยื่อหุ้มเซลล์เนื่องจากมีโปรตีนที่สร้างช่องทางพิเศษอยู่ในนั้น สร้างรูพรุนของน้ำ© การแพร่กระจายที่สะดวก- การลำเลียงสารโดยใช้วิธีพิเศษ
การขนส่งโปรตีน ซึ่งแต่ละส่วนมีหน้าที่ในการขนส่งโมเลกุลเฉพาะหรือกลุ่มของโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกัน พวกมันมีปฏิกิริยากับโมเลกุลของสารที่ถูกขนส่งและเคลื่อนผ่านเมมเบรน ด้วยวิธีนี้ น้ำตาล กรดอะมิโน นิวคลีโอไทด์ และโมเลกุลขั้วโลกอื่นๆ จำนวนมากจึงถูกขนส่งเข้าสู่เซลล์
การขนส่งที่ใช้งานอยู่ |
ความจำเป็นในการขนส่งแบบแอคทีฟเกิดขึ้นเมื่อจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่ามีการเคลื่อนย้ายโมเลกุลผ่านเมมเบรนเพื่อป้องกันการไล่ระดับเคมีไฟฟ้า การขนส่งนี้ดำเนินการโดยโปรตีนพาหะซึ่งมีกิจกรรมที่ต้องใช้พลังงาน แหล่งพลังงานคือโมเลกุล ATP
หนึ่งในระบบการขนส่งที่มีการศึกษามากที่สุดคือปั๊มโซเดียมโพแทสเซียม ความเข้มข้นของ K ภายในเซลล์นั้นสูงกว่าภายนอกมากและ Na ก็ในทางกลับกัน ดังนั้น K จึงแพร่กระจายออกจากเซลล์อย่างอดทนผ่านทางรูพรุนของเมมเบรน และ Na เข้าไปในเซลล์ ในเวลาเดียวกัน สำหรับการทำงานปกติของเซลล์ สิ่งสำคัญคือต้องรักษาอัตราส่วนของไอออน K และ Na ในไซโตพลาสซึมและในสภาพแวดล้อมภายนอก สิ่งนี้เป็นไปได้เนื่องจากเมมเบรนมีปั๊ม (Na + K) คอยสูบ Na ออกจากเซลล์และ K เข้าไปในเซลล์ การทำงานของปั๊ม (Na + K) สิ้นเปลืองพลังงานเกือบหนึ่งในสามของพลังงานทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับอายุการใช้งานของเซลล์
ปั๊มเป็นโปรตีนเมมเบรนเมมเบรนพิเศษที่สามารถเปลี่ยนโครงสร้างได้ เนื่องจากสามารถยึดเกาะทั้ง K และ Na ได้ รอบการทำงานของปั๊ม (Na + K) ประกอบด้วยหลายเฟส (รูปที่ 282):
© ไอออน Na และโมเลกุล ATP เข้าสู่โปรตีนปั๊มจากด้านในของเมมเบรน และ K ไอออนจากภายนอก
© Na ไอออนรวมกับโมเลกุลโปรตีนและโปรตีนได้รับกิจกรรม ATPase นั่นคือได้รับความสามารถในการทำให้เกิดการไฮโดรไลซิสของ ATP พร้อมกับการปล่อยพลังงานที่ขับเคลื่อนปั๊ม
© ฟอสเฟตที่ปล่อยออกมาในระหว่างการไฮโดรไลซิสของ ATP จะเกาะติดกับโปรตีนนั่นคือฟอสโฟรีเลชั่นของโปรตีนเกิดขึ้น
© ฟอสโฟรีเลชั่นทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างในโปรตีนทำให้ไม่สามารถกักเก็บ Na ไอออนได้ - พวกมันถูกปล่อยออกมาและออกจากเซลล์
© โครงสร้างใหม่ของโปรตีนทำให้สามารถยึด K ไอออนเข้ากับมันได้
©การเติม K ไอออนทำให้เกิดภาวะฟอสโฟรีเลชั่นของโปรตีนซึ่งเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างอีกครั้ง
© การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างโปรตีนนำไปสู่การปล่อย K ไอออนภายในเซลล์
© ตอนนี้โปรตีนก็พร้อมที่จะเกาะ Na ไอออนเข้ากับตัวมันเองอีกครั้ง
ในรอบการทำงานหนึ่ง ปั๊มจะสูบ Na ไอออน 3 ไอออนออกจากเซลล์และปั๊มไอออน 2 K ความแตกต่างของจำนวนไอออนที่ถูกถ่ายโอนนี้เกิดจากการซึมผ่านของเมมเบรนสำหรับ K ไอออนสูงกว่า Na ไอออน ดังนั้น K จึงแพร่กระจายออกจากเซลล์ได้เร็วกว่า Na เข้าไปในเซลล์
อนุภาคขนาดใหญ่ (เช่น phagocytosis ของลิมโฟไซต์, โปรโตซัว ฯลฯ );© pinocytosis เป็นกระบวนการในการจับและดูดซับหยดของเหลวโดยมีสารที่ละลายอยู่ในนั้น
เอ็กโซไซโทซิส- กระบวนการกำจัดสารต่างๆ ออกจากเซลล์ ในระหว่างการเกิด exocytosis เยื่อหุ้มของตุ่ม (หรือแวคิวโอล) เมื่อสัมผัสกับเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมด้านนอกจะรวมตัวเข้ากับมัน เนื้อหาของถุงจะถูกลบออกนอกรูและเมมเบรนของมันจะรวมอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมด้านนอก
บทความนี้จะอธิบายคุณลักษณะของโครงสร้างและการทำงานของเยื่อหุ้มเซลล์ เรียกอีกอย่างว่า: พลาสม่าเลมมา, พลาสมาเลมมา, ไบโอเมมเบรน, เยื่อหุ้มเซลล์, เยื่อหุ้มเซลล์ชั้นนอก, เยื่อหุ้มเซลล์ ข้อมูลเบื้องต้นทั้งหมดที่นำเสนอจะจำเป็นสำหรับความเข้าใจที่ชัดเจนเกี่ยวกับกระบวนการกระตุ้นและการยับยั้งประสาทหลักการทำงานของไซแนปส์และตัวรับ
พลาสมาเลมมาเป็นเมมเบรนไลโปโปรตีนสามชั้นที่แยกเซลล์ออกจากสภาพแวดล้อมภายนอก นอกจากนี้ยังดำเนินการแลกเปลี่ยนที่มีการควบคุมระหว่างเซลล์กับสภาพแวดล้อมภายนอก
เมมเบรนชีวภาพเป็นฟิล์มโมเลกุลบางเฉียบที่ประกอบด้วยฟอสโฟลิพิด โปรตีน และโพลีแซ็กคาไรด์ หน้าที่หลักคือสิ่งกีดขวาง กลไก และเมทริกซ์
คุณสมบัติพื้นฐานของเยื่อหุ้มเซลล์:
- การซึมผ่านของเมมเบรน
- เมมเบรนกึ่งซึมผ่านได้
- การซึมผ่านของเมมเบรนแบบเลือกสรร
- การซึมผ่านของเมมเบรนที่ใช้งานอยู่
- ควบคุมการซึมผ่านได้
- Phagocytosis และ Pinocytosis ของเยื่อหุ้มเซลล์
- Exocytosis บนเยื่อหุ้มเซลล์
- การมีอยู่ของศักย์ไฟฟ้าและเคมีบนเยื่อหุ้มเซลล์
- การเปลี่ยนแปลงศักย์ไฟฟ้าของเมมเบรน
- ความหงุดหงิดของเมมเบรน เกิดจากการมีตัวรับเฉพาะบนเมมเบรนที่สัมผัสกับสารส่งสัญญาณ ด้วยเหตุนี้สถานะของทั้งเมมเบรนและทั้งเซลล์จึงมักจะเปลี่ยนแปลง หลังจากเชื่อมต่อกับลาแกนด์ (สารควบคุม) ตัวรับโมเลกุลที่อยู่บนเมมเบรนจะกระตุ้นกระบวนการทางชีวเคมี
- กิจกรรมของเอนไซม์เร่งปฏิกิริยาของเยื่อหุ้มเซลล์ เอนไซม์ทำหน้าที่ทั้งภายนอกเยื่อหุ้มเซลล์และภายในเซลล์
หน้าที่พื้นฐานของเยื่อหุ้มเซลล์
สิ่งสำคัญในการทำงานของเยื่อหุ้มเซลล์คือการดำเนินการและควบคุมการแลกเปลี่ยนระหว่างเซลล์กับสารระหว่างเซลล์ สิ่งนี้เป็นไปได้เนื่องจากการซึมผ่านของเมมเบรน การควบคุมความสามารถในการซึมผ่านของเมมเบรนนั้นดำเนินการเนื่องจากการซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์ที่ปรับได้
โครงสร้างเยื่อหุ้มเซลล์
เยื่อหุ้มเซลล์มีสามชั้น ชั้นกลางหรือชั้นไขมันทำหน้าที่ป้องกันเซลล์โดยตรง ไม่อนุญาตให้สารที่ละลายน้ำได้ผ่านได้ เฉพาะสารที่ละลายในไขมันเท่านั้น
ชั้นที่เหลือ - ชั้นล่างและชั้นบน - เป็นกลุ่มโปรตีนที่กระจัดกระจายในรูปแบบของเกาะบนชั้นไขมัน ระหว่างเกาะเหล่านี้จะมีตัวขนส่งและท่อไอออนที่ซ่อนอยู่ซึ่งทำหน้าที่ขนส่งสารที่ละลายน้ำได้โดยเฉพาะทั้งเข้าไปในเซลล์ และเกินขอบเขตของมัน
ในรายละเอียดเพิ่มเติม ชั้นไขมันของเมมเบรนประกอบด้วยฟอสโฟลิปิดและสฟิงโกลิพิด
ความสำคัญของช่องไอออนของเมมเบรน
เนื่องจากมีเพียงสารที่ละลายในไขมันเท่านั้นที่แทรกซึมผ่านฟิล์มไขมัน ได้แก่ ก๊าซ ไขมัน และแอลกอฮอล์ และเซลล์จะต้องแนะนำและกำจัดสารที่ละลายน้ำได้อย่างต่อเนื่อง ซึ่งรวมถึงไอออนด้วย เพื่อจุดประสงค์เหล่านี้ ทำหน้าที่ขนส่งโครงสร้างโปรตีนที่เกิดจากเมมเบรนอีกสองชั้น
โครงสร้างโปรตีนดังกล่าวประกอบด้วยโปรตีน 2 ประเภท - ตัวสร้างช่องซึ่งก่อตัวเป็นรูในเมมเบรนและโปรตีนตัวขนส่งซึ่งด้วยความช่วยเหลือของเอนไซม์จะเกาะติดกับตัวเองและส่งผ่านสารที่จำเป็น
มีสุขภาพที่ดีและมีประสิทธิภาพสำหรับตัวคุณเอง!
คั่น ( สิ่งกีดขวาง) - แยกเนื้อหามือถือออกจากสภาพแวดล้อมภายนอก
ควบคุมการแลกเปลี่ยนระหว่างเซลล์กับสิ่งแวดล้อม
พวกมันแบ่งเซลล์ออกเป็นส่วน ๆ หรือช่องต่าง ๆ มีไว้สำหรับวิถีเมแทบอลิซึมเฉพาะบางอย่าง ( การแบ่ง);
เป็นที่ตั้งของปฏิกิริยาเคมีบางอย่าง (ปฏิกิริยาแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสงในคลอโรพลาสต์, ออกซิเดชั่นฟอสโฟรีเลชั่นระหว่างการหายใจในไมโตคอนเดรีย);
ให้การสื่อสารระหว่างเซลล์ในเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์
ขนส่ง- ดำเนินการขนส่งเมมเบรน
ตัวรับ- เป็นที่ตั้งของบริเวณตัวรับที่รับรู้สิ่งเร้าภายนอก
การขนส่งสารผ่านเมมเบรน - หนึ่งในหน้าที่ชั้นนำของเมมเบรนทำให้มั่นใจได้ถึงการแลกเปลี่ยนสารระหว่างเซลล์และสภาพแวดล้อมภายนอก ขึ้นอยู่กับการใช้พลังงานในการถ่ายโอนสารที่มีความโดดเด่น:
การขนส่งแบบพาสซีฟหรือการอำนวยความสะดวกในการแพร่กระจาย
การขนส่งแบบแอคทีฟ (เลือก) โดยมีส่วนร่วมของ ATP และเอนไซม์
การขนส่งในบรรจุภัณฑ์เมมเบรน มีภาวะเอนโดไซโทซิส (เข้าสู่เซลล์) และเอ็กโซไซโทซิส (นอกเซลล์) - กลไกที่ขนส่งอนุภาคขนาดใหญ่และโมเลกุลขนาดใหญ่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ ในระหว่างกระบวนการเอนโดโทซิส พลาสมาเมมเบรนจะก่อให้เกิดการรุกราน ขอบของมันจะรวมเข้าด้วยกัน และถุงน้ำจะถูกปล่อยออกสู่ไซโตพลาสซึม
ถุงถูกคั่นจากไซโตพลาสซึมด้วยเมมเบรนเดี่ยวซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมด้านนอก มีฟาโกไซโตซิสและพิโนไซโทซิส Phagocytosis คือการดูดซับอนุภาคขนาดใหญ่ที่ค่อนข้างแข็ง
ตัวอย่างเช่น phagocytosis ของเซลล์เม็ดเลือดขาว, โปรโตซัว ฯลฯ Pinocytosis เป็นกระบวนการในการจับและดูดซับหยดของเหลวโดยมีสารที่ละลายอยู่ในนั้น Exocytosis เป็นกระบวนการกำจัดสารต่าง ๆ ออกจากเซลล์ ในระหว่างกระบวนการ exocytosis เยื่อหุ้มของตุ่มหรือแวคิวโอลจะหลอมรวมกับเยื่อหุ้มไซโตพลาสซึมด้านนอก เนื้อหาของถุงจะถูกกำจัดออกไปเลยผิวเซลล์ และเมมเบรนจะรวมอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมด้านนอกที่แกนกลาง
เฉยๆ
การขนส่งโมเลกุลที่ไม่มีประจุนั้นขึ้นอยู่กับความแตกต่างระหว่างความเข้มข้นของไฮโดรเจนและประจุเช่น การไล่ระดับเคมีไฟฟ้า สารจะเคลื่อนจากบริเวณที่มีความชันสูงกว่าไปยังบริเวณที่มีความชันต่ำกว่า ความเร็วของการขนส่งขึ้นอยู่กับความแตกต่างในการไล่ระดับสี
การแพร่กระจายอย่างง่ายคือการขนส่งสารโดยตรงผ่านชั้นไขมัน
ลักษณะของก๊าซ โมเลกุลขั้วโลกที่ไม่มีขั้วหรือไม่มีประจุขนาดเล็ก ละลายได้ในไขมัน น้ำซึมเข้าสู่ชั้น Bilayer ได้อย่างรวดเร็วเพราะว่า โมเลกุลของมันมีขนาดเล็กและเป็นกลางทางไฟฟ้า การแพร่กระจายของน้ำผ่านเยื่อหุ้มเซลล์เรียกว่าออสโมซิสการแพร่กระจายผ่านช่องเมมเบรนคือการขนส่งโมเลกุลและไอออนที่มีประจุ (Na, K, Ca, Cl) ที่เจาะผ่านเมมเบรนเนื่องจากมีโปรตีนที่สร้างช่องพิเศษซึ่งก่อตัวเป็นรูพรุนของน้ำ
ความเข้มข้นของโพแทสเซียมภายในเซลล์สูงกว่าภายนอกมากและโซเดียมก็ในทางกลับกัน ดังนั้นโพแทสเซียมและโซเดียมไอออนบวกจึงแพร่กระจายผ่านรูพรุนของเมมเบรนตามระดับความเข้มข้น สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าความสามารถในการซึมผ่านของเมมเบรนสำหรับโพแทสเซียมไอออนนั้นสูงกว่าไอออนโซเดียม ดังนั้นโพแทสเซียมจะกระจายออกจากเซลล์เร็วกว่าโซเดียมเข้าสู่เซลล์ อย่างไรก็ตาม สำหรับการทำงานของเซลล์ปกติ จำเป็นต้องมีโพแทสเซียม 3 ตัวและโซเดียม 2 ตัวในอัตราส่วนหนึ่ง ดังนั้นจึงมีปั๊มโซเดียมโพแทสเซียมในเมมเบรนที่สูบโซเดียมออกจากเซลล์และโพแทสเซียมเข้าสู่เซลล์ ปั๊มนี้เป็นโปรตีนเมมเบรนของเมมเบรนที่สามารถจัดเรียงโครงสร้างใหม่ได้ ดังนั้นจึงสามารถเกาะติดทั้งโพแทสเซียมและโซเดียมไอออน (แอนติพอร์ต) กับตัวเองได้ กระบวนการนี้ใช้พลังงานมาก:
จากด้านในของเมมเบรน โซเดียมไอออนและโมเลกุล ATP จะเข้าสู่โปรตีนปั๊ม และโพแทสเซียมไอออนมาจากภายนอก
โซเดียมไอออนรวมกับโมเลกุลโปรตีนและโปรตีนได้รับกิจกรรม ATPase เช่น ความสามารถในการทำให้เกิดการไฮโดรไลซิสของ ATP ซึ่งมาพร้อมกับการปล่อยพลังงานที่ขับเคลื่อนปั๊ม
ฟอสเฟตที่ปล่อยออกมาในระหว่างการไฮโดรไลซิสของ ATP จะเกาะติดกับโปรตีนเช่น ฟอสโฟรีเลทของโปรตีน
ฟอสโฟรีเลชั่นทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างในโปรตีน ทำให้ไม่สามารถกักเก็บโซเดียมไอออนได้ พวกมันจะถูกปล่อยและเคลื่อนออกไปนอกห้องขัง
โครงสร้างใหม่ของโปรตีนส่งเสริมการเกาะตัวของโพแทสเซียมไอออน
การเติมโพแทสเซียมไอออนทำให้เกิดภาวะฟอสโฟรีเลชั่นของโปรตีน มันเปลี่ยนโครงสร้างอีกครั้ง
การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างโปรตีนนำไปสู่การปล่อยโพแทสเซียมไอออนภายในเซลล์
โปรตีนพร้อมที่จะเกาะโซเดียมไอออนเข้ากับตัวมันเองอีกครั้ง
ในรอบการทำงานหนึ่ง ปั๊มจะสูบโซเดียมไอออน 3 ไอออนออกจากเซลล์ และปั๊มโพแทสเซียมไอออน 2 ไอออน
ไซโตพลาสซึม- องค์ประกอบบังคับของเซลล์ซึ่งอยู่ระหว่างอุปกรณ์พื้นผิวของเซลล์และนิวเคลียส นี่คือโครงสร้างเชิงซ้อนเชิงซ้อนที่ซับซ้อนซึ่งประกอบด้วย:
ไฮยาโลพลาสมา
ออร์แกเนลล์ (ส่วนประกอบถาวรของไซโตพลาสซึม)
การรวมเป็นส่วนประกอบชั่วคราวของไซโตพลาสซึม
เมทริกซ์ไซโตพลาสซึม(hyaloplasm) คือเนื้อหาภายในของเซลล์ - สารละลายคอลลอยด์ไม่มีสี หนา และโปร่งใส ส่วนประกอบของเมทริกซ์ไซโตพลาสซึมดำเนินกระบวนการสังเคราะห์ทางชีวภาพในเซลล์และมีเอนไซม์ที่จำเป็นสำหรับการผลิตพลังงาน สาเหตุหลักมาจากไกลโคไลซิสแบบไม่ใช้ออกซิเจน
คุณสมบัติพื้นฐานของเมทริกซ์ไซโตพลาสซึม
กำหนดคุณสมบัติคอลลอยด์ของเซลล์ เมื่อใช้ร่วมกับเยื่อหุ้มเซลล์ของระบบแวคิวโอลาร์ ก็ถือได้ว่าเป็นระบบคอลลอยด์ที่มีความหลากหลายสูงหรือหลายเฟส
ให้การเปลี่ยนแปลงความหนืดของไซโตพลาสซึมการเปลี่ยนจากเจล (หนากว่า) ไปเป็นโซล (ของเหลวมากขึ้น) ซึ่งเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของปัจจัยภายนอกและภายใน
ทำให้เกิดไซโคลซิส การเคลื่อนไหวของอะมีบา การแบ่งเซลล์ และการเคลื่อนที่ของเม็ดสีในโครมาโตฟอร์
กำหนดขั้วของตำแหน่งของส่วนประกอบภายในเซลล์
ให้คุณสมบัติเชิงกลของเซลล์ - ความยืดหยุ่น, ความสามารถในการผสาน, ความแข็งแกร่ง
ออร์แกเนลล์– โครงสร้างเซลล์ถาวรที่ทำให้แน่ใจว่าเซลล์ทำหน้าที่เฉพาะ ขึ้นอยู่กับลักษณะโครงสร้างที่มีความโดดเด่น:
ออร์แกเนลล์เมมเบรน - มีโครงสร้างเมมเบรน
พวกมันอาจเป็นเมมเบรนเดี่ยว (ER, อุปกรณ์ Golgi, ไลโซโซม, แวคิวโอลของเซลล์พืช) เมมเบรนสองชั้น (ไมโตคอนเดรีย, พลาสติด, นิวเคลียส)
ออร์แกเนลล์ที่ไม่ใช่เมมเบรน - ไม่มีโครงสร้างเมมเบรน (โครโมโซม, ไรโบโซม, ศูนย์กลางเซลล์, โครงร่างโครงร่าง)
ออร์แกเนลล์เอนกประสงค์เป็นลักษณะเฉพาะของเซลล์ทั้งหมด: นิวเคลียส, ไมโตคอนเดรีย, ศูนย์กลางเซลล์, อุปกรณ์กอลไจ, ไรโบโซม, EPS, ไลโซโซม เมื่อออร์แกเนลล์เป็นลักษณะเฉพาะของเซลล์บางประเภท พวกมันจะถูกเรียกว่าออร์แกเนลล์พิเศษ (เช่น ไมโอไฟบริลที่หดตัวของเส้นใยกล้ามเนื้อ)ตาข่ายเอนโดพลาสมิก
- โครงสร้างต่อเนื่องเดี่ยวซึ่งเป็นเมมเบรนที่ก่อให้เกิดการบุกรุกและรอยพับมากมายที่ดูเหมือน tubules, microvacuoles และถังเก็บน้ำขนาดใหญ่ เยื่อ ER ในด้านหนึ่งเชื่อมต่อกับเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึม และอีกด้านหนึ่งเชื่อมต่อกับเปลือกนอกของเยื่อหุ้มนิวเคลียส
EPS มีสองประเภท - แบบหยาบและแบบเรียบ