เยื่อหุ้มเซลล์ - องค์ประกอบโครงสร้างของเซลล์ ปกป้องจากสภาพแวดล้อมภายนอก ด้วยความช่วยเหลือของมัน มันโต้ตอบกับอวกาศระหว่างเซลล์และเป็นส่วนหนึ่งของระบบชีวภาพ เมมเบรนของมันมีโครงสร้างพิเศษที่ประกอบด้วยลิปิดไบเลเยอร์ โปรตีนอินทิกรัลและกึ่งอินทิกรัล หลังเป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ที่ทำหน้าที่ต่างๆ ส่วนใหญ่มักเกี่ยวข้องกับการขนส่งสารพิเศษซึ่งควบคุมความเข้มข้นของเมมเบรนในด้านต่าง ๆ อย่างระมัดระวัง
แผนทั่วไปของโครงสร้างเยื่อหุ้มเซลล์
พลาสมาเมมเบรนคือกลุ่มของโมเลกุลของไขมันและโปรตีนที่ซับซ้อน ฟอสโฟลิปิดซึ่งมีสารตกค้างที่ชอบน้ำตั้งอยู่บนด้านตรงข้ามของเมมเบรน ก่อตัวเป็นไขมันสองชั้น แต่บริเวณที่ไม่ชอบน้ำซึ่งประกอบด้วยกรดไขมันตกค้างจะถูกหันเข้าด้านใน สิ่งนี้ช่วยให้คุณสร้างโครงสร้างผลึกเหลวที่สามารถเปลี่ยนรูปร่างได้อย่างต่อเนื่องและอยู่ในสมดุลไดนามิก
คุณลักษณะของโครงสร้างนี้ทำให้คุณสามารถจำกัดเซลล์จากช่องว่างระหว่างเซลล์ได้ เนื่องจากโดยปกติเมมเบรนจะผ่านน้ำไม่ได้และสารทั้งหมดที่ละลายอยู่ในนั้น โปรตีนอินทิกรัลที่ซับซ้อน กึ่งอินทิกรัล และโมเลกุลพื้นผิวบางส่วนถูกแช่อยู่ในความหนาของเมมเบรน เซลล์จะโต้ตอบกับโลกภายนอกโดยผ่านพวกมัน รักษาสภาวะสมดุลและสร้างเนื้อเยื่อชีวภาพที่สำคัญ
โปรตีนพลาสมาเมมเบรน
โปรตีนโมเลกุลทั้งหมดที่อยู่บนพื้นผิวหรือในความหนาของพลาสมาเมมเบรนจะแบ่งออกเป็นประเภทตามความลึกของการเกิด มีโปรตีนสำคัญที่เจาะไขมัน bilayer ซึ่งเป็นโปรตีนกึ่งอินทิกรัลที่มีต้นกำเนิดในบริเวณที่ชอบน้ำของเมมเบรนและออกไปข้างนอกรวมถึงโปรตีนพื้นผิวที่อยู่บริเวณด้านนอกของเมมเบรน โมเลกุลโปรตีนที่เป็นส่วนประกอบจะแทรกซึมเข้าไปในพลาสมาเลมมาในลักษณะพิเศษและสามารถเชื่อมต่อกับอุปกรณ์รับ โมเลกุลเหล่านี้จำนวนมากซึมผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ทั้งหมดและเรียกว่าทรานส์เมมเบรน ส่วนที่เหลือจะถูกยึดไว้ในส่วนที่ไม่ชอบน้ำของเมมเบรนและออกไปยังพื้นผิวด้านในหรือด้านนอก
ช่องเซลล์ไอออน
โดยส่วนใหญ่ ช่องไอออนทำหน้าที่เป็นโปรตีนเชิงซ้อน โครงสร้างเหล่านี้มีหน้าที่ในการขนส่งสารบางชนิดเข้าหรือออกจากเซลล์ ประกอบด้วยหน่วยย่อยโปรตีนหลายหน่วยและไซต์ที่ทำงานอยู่ เมื่อสัมผัสกับลิแกนด์เฉพาะบนศูนย์กลางที่ทำงานอยู่ แทนด้วยเซตเฉพาะกรดอะมิโนมีการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างของช่องไอออน กระบวนการดังกล่าวทำให้คุณสามารถเปิดหรือปิดช่องสัญญาณได้ ดังนั้นจึงเริ่มหรือหยุดการขนส่งสารที่ใช้งานอยู่
ช่องไอออนบางช่องเปิดเกือบตลอดเวลา แต่เมื่อรับสัญญาณจากโปรตีนตัวรับหรือเมื่อติดลิแกนด์เฉพาะ พวกมันจะปิดลงเพื่อหยุดกระแสไอออน หลักการของการดำเนินการนี้เกิดขึ้นจากข้อเท็จจริงที่ว่าจนกว่าจะได้รับตัวรับหรือสัญญาณอารมณ์ขันเพื่อหยุดการขนส่งสารบางชนิดก็จะดำเนินการ ทันทีที่ได้รับสัญญาณ ควรหยุดการขนส่ง
โปรตีนอินทิกรัลส่วนใหญ่ที่ทำหน้าที่เป็นช่องไอออนทำงานเพื่อยับยั้งการขนส่งจนกว่าจะมีลิแกนด์จำเพาะติดอยู่กับไซต์ที่ทำงานอยู่ จากนั้นการขนส่งไอออนจะเปิดใช้งาน ซึ่งจะทำให้เมมเบรนสามารถชาร์จใหม่ได้ อัลกอริธึมของการทำงานของช่องไอออนนี้เป็นเรื่องปกติสำหรับเซลล์ของเนื้อเยื่อมนุษย์ที่กระตุ้นได้
ประเภทของโปรตีนที่ฝังตัว
โปรตีนเมมเบรนทั้งหมด (อินทิกรัล กึ่งอินทิกรัล และพื้นผิว) ทำหน้าที่สำคัญ เป็นเพราะบทบาทพิเศษของพวกมันในชีวิตของเซลล์ที่พวกมันมีการรวมเข้ากับเยื่อหุ้มฟอสโฟลิปิดบางประเภท โปรตีนบางชนิด ซึ่งมักจะเป็นช่องไอออน ต้องกดพลาสมาเลมมาอย่างสมบูรณ์เพื่อให้ทราบถึงหน้าที่ของโปรตีน จากนั้นจะเรียกว่า polytopic นั่นคือ transmembrane ส่วนอื่นๆ จะถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นโดยจุดยึดของพวกมันในบริเวณที่ไม่ชอบน้ำของฟอสโฟลิปิดไบเลเยอร์ และบริเวณที่ออกฤทธิ์จะขยายไปถึงภายในหรือภายนอกเท่านั้นพื้นผิวของเยื่อหุ้มเซลล์ จากนั้นจะเรียกว่าโมโนโทป บ่อยครั้งพวกมันเป็นโมเลกุลของตัวรับที่รับสัญญาณจากพื้นผิวของเมมเบรนและส่งไปยัง "ตัวกลาง" พิเศษ
การต่ออายุโปรตีนรวม
โมเลกุลอินทิกรัลทั้งหมดทะลุผ่านบริเวณที่ไม่ชอบน้ำได้อย่างสมบูรณ์และถูกตรึงไว้ในลักษณะที่อนุญาตให้เคลื่อนที่ไปตามเมมเบรนเท่านั้น อย่างไรก็ตาม การซึมผ่านของโปรตีนเข้าสู่เซลล์ เช่นเดียวกับการแยกตัวของโมเลกุลโปรตีนออกจากไซโตเลมมาโดยธรรมชาตินั้นเป็นไปไม่ได้ มีตัวแปรที่โปรตีนสำคัญของเมมเบรนเข้าสู่ไซโตพลาสซึม มีความเกี่ยวข้องกับ pinocytosis หรือ phagocytosis นั่นคือเมื่อเซลล์จับของแข็งหรือของเหลวและล้อมรอบด้วยเมมเบรน มันถูกดึงเข้าไปข้างในพร้อมกับโปรตีนที่ฝังอยู่ในนั้น
แน่นอนว่านี่ไม่ใช่วิธีแลกเปลี่ยนพลังงานในเซลล์ที่มีประสิทธิภาพที่สุด เพราะโปรตีนทั้งหมดที่เคยทำหน้าที่เป็นตัวรับหรือช่องไอออนจะถูกย่อยโดยไลโซโซม สิ่งนี้จะต้องใช้การสังเคราะห์ใหม่ ซึ่งส่วนสำคัญของพลังงานสำรองของแมคโครจะถูกใช้ไป อย่างไรก็ตาม ในช่วง "การใช้ประโยชน์" ของโมเลกุลของช่องไอออนหรือตัวรับมักจะได้รับความเสียหาย จนถึงส่วนที่แยกออกของโมเลกุล สิ่งนี้ต้องการการสังเคราะห์ซ้ำ ดังนั้น ฟาโกไซโตซิส แม้ว่ามันจะเกิดขึ้นพร้อมกับการแยกตัวของโมเลกุลตัวรับของมันเอง มันก็เป็นวิธีหนึ่งของการต่ออายุอย่างต่อเนื่องของพวกมัน
ปฏิสัมพันธ์แบบไม่ชอบน้ำของโปรตีนรวม
เหมือนเดิมโปรตีนเมมเบรนหนึ่งเป็นโมเลกุลที่ซับซ้อนซึ่งดูเหมือนจะติดอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมที่อธิบายไว้ข้างต้น ในเวลาเดียวกันพวกเขาสามารถว่ายน้ำได้อย่างอิสระเคลื่อนที่ไปตามพลาสมาเลมมา แต่ไม่สามารถแยกออกจากมันและเข้าสู่อวกาศระหว่างเซลล์ สิ่งนี้เกิดขึ้นได้เนื่องจากลักษณะเฉพาะของปฏิกิริยาแบบไม่ชอบน้ำของโปรตีนรวมที่มีฟอสโฟลิปิดเมมเบรน
ศูนย์รวมของโปรตีนหนึ่งตัวจะอยู่บนพื้นผิวด้านในหรือด้านนอกของไขมันไบเลเยอร์ และชิ้นส่วนของโมเลกุลขนาดใหญ่ซึ่งมีหน้าที่ในการตรึงแน่นนั้นมักจะอยู่ท่ามกลางบริเวณที่ไม่ชอบน้ำของฟอสโฟลิปิด เนื่องจากการทำงานร่วมกันกับพวกมัน โปรตีนเมมเบรนทั้งหมดจึงยังคงอยู่ในความหนาของเยื่อหุ้มเซลล์เสมอ
ฟังก์ชันของโมเลกุลขนาดใหญ่
โปรตีนเมมเบรนใด ๆ ที่มีจุดยึดซึ่งอยู่ท่ามกลางสารตกค้างที่ไม่ชอบน้ำของฟอสโฟลิปิดและจุดศูนย์กลางที่แอคทีฟ โมเลกุลบางตัวมีจุดศูนย์กลางเพียงจุดเดียวและอยู่ที่พื้นผิวด้านในหรือด้านนอกของเมมเบรน นอกจากนี้ยังมีโมเลกุลที่มีไซต์แอคทีฟหลายแห่ง ทั้งหมดนี้ขึ้นอยู่กับหน้าที่ของโปรตีนอินทิกรัลและโปรตีนส่วนปลาย ฟังก์ชั่นแรกของพวกเขาคือ Active Transport
โปรตีนมาโครโมเลกุล ซึ่งมีหน้าที่ในการเคลื่อนที่ของไอออน ประกอบด้วยหน่วยย่อยหลายหน่วยและควบคุมกระแสไอออน โดยปกติเมมเบรนในพลาสมาไม่สามารถส่งผ่านไฮเดรตไอออนได้เนื่องจากเป็นลิปิดโดยธรรมชาติ การปรากฏตัวของช่องไอออนซึ่งเป็นโปรตีนที่สำคัญช่วยให้ไอออนสามารถเจาะเข้าไปในไซโตพลาสซึมและเติมเยื่อหุ้มเซลล์ได้นี่คือกลไกหลักในการเกิดขึ้นของศักยภาพของเมมเบรนของเซลล์เนื้อเยื่อที่กระตุ้นได้
โมเลกุลตัวรับ
หน้าที่ที่สองของโมเลกุลอินทิกรัลคือหน้าที่ของตัวรับ ไขมันไบเลเยอร์หนึ่งชั้นของเมมเบรนทำหน้าที่ป้องกันและจำกัดเซลล์จากสภาพแวดล้อมภายนอกโดยสมบูรณ์ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการมีอยู่ของโมเลกุลของตัวรับ ซึ่งแสดงโดยโปรตีนที่ครบถ้วน เซลล์จึงสามารถรับสัญญาณจากสิ่งแวดล้อมและโต้ตอบกับมันได้ ตัวอย่างคือ cardiomyocyte adrenal receptor, โปรตีนยึดเกาะของเซลล์, ตัวรับอินซูลิน ตัวอย่างเฉพาะของโปรตีนตัวรับคือ bacteriorhodopsin ซึ่งเป็นโปรตีนเมมเบรนพิเศษที่พบในแบคทีเรียบางชนิดที่ช่วยให้พวกมันตอบสนองต่อแสง
โปรตีนปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์
หน้าที่กลุ่มที่สามของโปรตีนอินทิกรัลคือการดำเนินการติดต่อระหว่างเซลล์ ต้องขอบคุณเซลล์เหล่านี้ เซลล์หนึ่งจึงสามารถเชื่อมกับอีกเซลล์หนึ่งได้ จึงเป็นการสร้างห่วงโซ่ของการถ่ายโอนข้อมูล Nexuses ทำงานตามกลไกนี้ - ช่องว่างระหว่าง cardiomyocytes ซึ่งส่งผ่านจังหวะการเต้นของหัวใจ หลักการทำงานแบบเดียวกันนี้พบได้ใน synapses ซึ่งส่งแรงกระตุ้นไปยังเนื้อเยื่อประสาท
ด้วยโปรตีนที่เป็นส่วนประกอบ เซลล์สามารถสร้างการเชื่อมต่อทางกล ซึ่งมีความสำคัญต่อการก่อตัวของเนื้อเยื่อชีวภาพที่ครบถ้วน นอกจากนี้ โปรตีนที่เป็นส่วนประกอบสามารถเล่นบทบาทของเอนไซม์เมมเบรนและมีส่วนร่วมในการถ่ายโอนพลังงาน ซึ่งรวมถึงแรงกระตุ้นของเส้นประสาท
