ในปี 1972 ทฤษฎีได้เสนอว่าเยื่อหุ้มเซลล์ที่ซึมผ่านได้บางส่วนล้อมรอบเซลล์และทำหน้าที่สำคัญหลายอย่าง และโครงสร้างและหน้าที่ของเยื่อหุ้มเซลล์เป็นปัญหาสำคัญเกี่ยวกับการทำงานที่เหมาะสมของเซลล์ทั้งหมดในร่างกาย. ทฤษฎีเซลล์เริ่มแพร่หลายในศตวรรษที่ 17 พร้อมกับการประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์ เป็นที่ทราบกันดีว่าเนื้อเยื่อพืชและสัตว์ประกอบด้วยเซลล์ แต่เนื่องจากอุปกรณ์ที่มีความละเอียดต่ำ จึงไม่สามารถมองเห็นสิ่งกีดขวางรอบเซลล์สัตว์ได้ ในศตวรรษที่ 20 มีการศึกษาลักษณะทางเคมีของเมมเบรนอย่างละเอียดมากขึ้น พบว่ามีไขมันเป็นพื้นฐาน
โครงสร้างและหน้าที่ของเยื่อหุ้มเซลล์
เยื่อหุ้มเซลล์ล้อมรอบไซโตพลาสซึมของเซลล์สิ่งมีชีวิต โดยแยกส่วนประกอบภายในเซลล์ออกจากสภาพแวดล้อมภายนอก เชื้อรา แบคทีเรีย และพืชยังมีผนังเซลล์ที่ช่วยป้องกันและป้องกันการเคลื่อนผ่านของโมเลกุลขนาดใหญ่ เยื่อหุ้มเซลล์ยังมีบทบาทในการก่อตัวของโครงร่างโครงร่างและการยึดติดกับเมทริกซ์นอกเซลล์ของอนุภาคสำคัญอื่น ๆ นี่เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อที่จะจับพวกมันเข้าด้วยกันสร้างเนื้อเยื่อและอวัยวะของร่างกาย คุณสมบัติโครงสร้างของเยื่อหุ้มเซลล์รวมถึงการซึมผ่าน หน้าที่หลักคือการป้องกัน เมมเบรนประกอบด้วยชั้นฟอสโฟลิปิดที่มีโปรตีนฝังอยู่ ส่วนนี้เกี่ยวข้องกับกระบวนการต่างๆ เช่น การยึดเกาะของเซลล์ การนำไอออน และระบบการส่งสัญญาณ และทำหน้าที่เป็นพื้นผิวยึดติดสำหรับโครงสร้างนอกเซลล์หลายอย่าง รวมถึงผนัง ไกลโคคาลิกซ์ และโครงร่างโครงกระดูกภายใน เมมเบรนยังรักษาศักยภาพของเซลล์โดยทำหน้าที่เป็นตัวกรองแบบคัดเลือก คัดเลือกผ่านการคัดเลือกไปยังไอออนและโมเลกุลอินทรีย์ และควบคุมการเคลื่อนที่ของอนุภาค
กลไกทางชีวภาพที่เกี่ยวข้องกับเยื่อหุ้มเซลล์
1. การแพร่กระจายแบบพาสซีฟ: สารบางชนิด (โมเลกุลขนาดเล็ก ไอออน) เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) และออกซิเจน (O2) สามารถแพร่กระจายผ่านเมมเบรนของพลาสมา เปลือกทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันโมเลกุลและไอออนบางตัวที่สามารถทำให้เข้มข้นได้ทั้งสองด้าน
2. ช่องเมมเบรนและโปรตีนลำเลียง: สารอาหาร เช่น กลูโคสหรือกรดอะมิโนต้องเข้าสู่เซลล์ และผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมบางชนิดต้องออกไป
3 เอนโดไซโทซิสเป็นกระบวนการที่โมเลกุลถูกดูดเข้าไป การเสียรูปเล็กน้อย (การบุกรุก) ถูกสร้างขึ้นในพลาสมาเมมเบรนซึ่งสารที่จะขนส่งถูกกลืนกิน มันต้องการพลังงานจึงเป็นรูปแบบหนึ่งของการขนส่ง
4. เอ็กโซไซโทซิส: เกิดขึ้นในเซลล์ต่างๆ เพื่อกำจัดสารตกค้างที่ไม่ได้แยกแยะของสารที่เกิดจากเอ็นโดไซโทซิสเพื่อหลั่งสาร เช่น ฮอร์โมนและเอนไซม์ และขนส่งสารผ่านสิ่งกีดขวางของเซลล์อย่างสมบูรณ์
โครงสร้างโมเลกุล
เยื่อหุ้มเซลล์เป็นเยื่อหุ้มชีวภาพซึ่งประกอบด้วยฟอสโฟลิปิดเป็นส่วนใหญ่และแยกเนื้อหาของเซลล์ทั้งหมดออกจากสภาพแวดล้อมภายนอก กระบวนการก่อตัวเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติภายใต้สภาวะปกติ เพื่อให้เข้าใจกระบวนการนี้และอธิบายโครงสร้างและหน้าที่ของเยื่อหุ้มเซลล์รวมทั้งคุณสมบัติได้อย่างถูกต้อง จำเป็นต้องประเมินธรรมชาติของโครงสร้างฟอสโฟลิปิดซึ่งมีลักษณะเฉพาะด้วยโพลาไรซ์เชิงโครงสร้าง เมื่อฟอสโฟลิปิดในสภาพแวดล้อมทางน้ำของไซโตพลาสซึมถึงความเข้มข้นวิกฤต พวกมันจะรวมกันเป็นไมเซลล์ซึ่งมีความเสถียรมากกว่าในสภาพแวดล้อมทางน้ำ
คุณสมบัติของเมมเบรน
- ความมั่นคง. ซึ่งหมายความว่าหลังจากการก่อตัวของเมมเบรนไม่น่าจะยุบ
- แรง. เยื่อหุ้มไขมันมีความน่าเชื่อถือเพียงพอที่จะป้องกันไม่ให้สารมีขั้วเคลื่อนผ่าน สารที่ละลาย (ไอออน กลูโคส กรดอะมิโน) และโมเลกุลที่ใหญ่กว่ามาก (โปรตีน) ไม่สามารถผ่านผ่านเส้นขอบที่เกิดขึ้นได้
- ตัวละครไดนามิก นี่อาจเป็นคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดเมื่อพิจารณาถึงโครงสร้างของเซลล์ เยื่อหุ้มเซลล์สามารถอาจมีการเสียรูปต่างๆ สามารถพับและงอได้โดยไม่ยุบ ภายใต้สถานการณ์พิเศษ เช่น การรวมตัวของถุงน้ำหรือการแตกหน่อ มันสามารถแตกได้ แต่เพียงชั่วคราวเท่านั้น ที่อุณหภูมิห้อง องค์ประกอบของไขมันจะคงที่ เคลื่อนที่ไม่เป็นระเบียบ สร้างขอบเขตของเหลวที่เสถียร
โมเดลโมเสกเหลว
เมื่อพูดถึงโครงสร้างและหน้าที่ของเยื่อหุ้มเซลล์ สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าในมุมมองสมัยใหม่ เมมเบรนที่เป็นแบบจำลองโมเสคเหลวได้รับการพิจารณาในปี 1972 โดยนักวิทยาศาสตร์ Singer และ Nicholson ทฤษฎีของพวกเขาสะท้อนถึงคุณสมบัติหลักสามประการของโครงสร้างเมมเบรน โปรตีนจากเมมเบรนแบบอินทิกรัลให้เทมเพลตโมเสคสำหรับเมมเบรน และสามารถเคลื่อนที่ในระนาบด้านข้างได้เนื่องจากลักษณะที่แปรผันของการเรียงตัวของไขมัน โปรตีนเมมเบรนก็อาจเคลื่อนที่ได้เช่นกัน ลักษณะสำคัญของโครงสร้างเมมเบรนคือความไม่สมมาตร โครงสร้างของเซลล์คืออะไร? เยื่อหุ้มเซลล์ นิวเคลียส โปรตีน และอื่นๆ เซลล์เป็นหน่วยพื้นฐานของชีวิต และสิ่งมีชีวิตทั้งหมดประกอบด้วยเซลล์ตั้งแต่หนึ่งเซลล์ขึ้นไป โดยแต่ละเซลล์มีเกราะป้องกันตามธรรมชาติที่แยกเซลล์ออกจากสิ่งแวดล้อม ขอบด้านนอกของเซลล์นี้เรียกอีกอย่างว่าพลาสมาเมมเบรน ประกอบด้วยโมเลกุลที่แตกต่างกันสี่ประเภท ได้แก่ ฟอสโฟลิปิด โคเลสเตอรอล โปรตีน และคาร์โบไฮเดรต แบบจำลองโมเสกเหลวอธิบายโครงสร้างของเยื่อหุ้มเซลล์ดังนี้ ยืดหยุ่นและยืดหยุ่น คล้ายกับน้ำมันพืช เพื่อให้ทุกอย่างโมเลกุลแต่ละตัวลอยอยู่ในตัวกลางที่เป็นของเหลว และพวกมันทั้งหมดสามารถเคลื่อนที่ไปด้านข้างภายในเปลือกนั้นได้ โมเสกเป็นสิ่งที่มีรายละเอียดที่แตกต่างกันมากมาย ในพลาสมาเมมเบรน จะแสดงด้วยฟอสโฟลิปิด โมเลกุลคอเลสเตอรอล โปรตีน และคาร์โบไฮเดรต
ฟอสโฟลิปิด
ฟอสโฟลิปิดประกอบขึ้นเป็นโครงสร้างพื้นฐานของเยื่อหุ้มเซลล์ โมเลกุลเหล่านี้มีปลายสองด้านที่แตกต่างกัน: หัวและหาง ส่วนหัวมีหมู่ฟอสเฟตและชอบน้ำ ซึ่งหมายความว่ามันถูกดึงดูดไปยังโมเลกุลของน้ำ หางประกอบด้วยไฮโดรเจนและอะตอมของคาร์บอนที่เรียกว่าสายโซ่กรดไขมัน โซ่เหล่านี้ไม่ชอบน้ำไม่ชอบผสมกับโมเลกุลของน้ำ กระบวนการนี้คล้ายกับสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อคุณเทน้ำมันพืชลงในน้ำ นั่นคือไม่ละลายในน้ำ ลักษณะโครงสร้างของเยื่อหุ้มเซลล์สัมพันธ์กับสิ่งที่เรียกว่า ลิปิด ไบเลเยอร์ ซึ่งประกอบด้วยฟอสโฟลิปิด หัวฟอสเฟตที่ชอบน้ำมักจะอยู่ในตำแหน่งที่มีน้ำอยู่ในรูปของของเหลวภายในเซลล์และของเหลวนอกเซลล์ หางที่ไม่ชอบน้ำของฟอสโฟลิปิดในเมมเบรนถูกจัดเรียงในลักษณะที่พวกมันไม่ให้น้ำ
คอเลสเตอรอล โปรตีนและคาร์โบไฮเดรต
เวลาคนได้ยินคำว่าโคเลสเตอรอล คนมักคิดว่ามันแย่ อย่างไรก็ตาม คอเลสเตอรอลเป็นส่วนประกอบที่สำคัญมากของเยื่อหุ้มเซลล์ โมเลกุลของมันประกอบด้วยอะตอมของไฮโดรเจนและคาร์บอนสี่วง พวกเขาไม่ชอบน้ำและเกิดขึ้นในหมู่หางไม่ชอบน้ำในไขมัน bilayer ความสำคัญอยู่ในรักษาความสม่ำเสมอพวกเขาเสริมเยื่อป้องกันครอสโอเวอร์ โมเลกุลของคอเลสเตอรอลยังป้องกันไม่ให้หางฟอสโฟลิปิดมาสัมผัสและแข็งตัว สิ่งนี้รับประกันความลื่นไหลและความยืดหยุ่น โปรตีนจากเมมเบรนทำหน้าที่เป็นเอ็นไซม์ในการเร่งปฏิกิริยาเคมี ทำหน้าที่เป็นตัวรับสำหรับโมเลกุลจำเพาะ หรือขนส่งสารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์
คาร์โบไฮเดรตหรือแซคคาไรด์พบได้เฉพาะที่ด้านนอกเซลล์ของเยื่อหุ้มเซลล์เท่านั้น พวกมันรวมกันเป็นไกลโคคาลิกซ์ ให้การกันกระแทกและป้องกันเมมเบรนพลาสม่า ขึ้นอยู่กับโครงสร้างและประเภทของคาร์โบไฮเดรตใน glycocalyx ร่างกายสามารถรับรู้เซลล์และกำหนดได้ว่าควรจะอยู่ที่นั่นหรือไม่
โปรตีนเมมเบรน
โครงสร้างของเยื่อหุ้มเซลล์ของเซลล์สัตว์ไม่สามารถจินตนาการได้หากไม่มีส่วนประกอบที่สำคัญอย่างโปรตีน อย่างไรก็ตามเรื่องนี้ ไขมันเหล่านี้อาจมีขนาดที่ด้อยกว่าส่วนประกอบที่สำคัญอื่น ๆ อย่างมีนัยสำคัญ - ลิพิด มีโปรตีนเมมเบรนหลักสามชนิด
- อินทิกรัล. พวกมันครอบคลุมสภาพแวดล้อมแบบไบเลเยอร์ ไซโตพลาสซึม และนอกเซลล์อย่างสมบูรณ์ พวกเขาทำหน้าที่ขนส่งและส่งสัญญาณ
- อุปกรณ์ต่อพ่วง. โปรตีนถูกยึดติดกับเมมเบรนโดยพันธะไฟฟ้าสถิตหรือไฮโดรเจนที่พื้นผิวของไซโตพลาสซึมหรือนอกเซลล์ พวกมันเกี่ยวข้องเป็นหลักในฐานะวิธีการยึดเกาะโปรตีนอินทิกรัล
- เมมเบรน. พวกเขาทำหน้าที่เกี่ยวกับเอนไซม์และการส่งสัญญาณ และยังปรับโครงสร้างพื้นฐานของลิปิดสองชั้นของเมมเบรน
หน้าที่ของเยื่อหุ้มชีวภาพ
ไม่ชอบน้ำ ซึ่งควบคุมพฤติกรรมของไฮโดรคาร์บอนในน้ำ ควบคุมโครงสร้างที่เกิดจากไขมันเมมเบรนและโปรตีนเมมเบรน คุณสมบัติหลายประการของเยื่อหุ้มเซลล์ถูกกำหนดโดยพาหะของลิปิด ไบเลเยอร์ ซึ่งเป็นโครงสร้างพื้นฐานสำหรับเยื่อหุ้มชีวภาพทั้งหมด โปรตีนเยื่อหุ้มเซลล์บางส่วนถูกซ่อนอยู่ในไขมัน bilayer โปรตีนเมมเบรนมีการจัดระเบียบเฉพาะของกรดอะมิโนในลำดับปฐมภูมิ
โปรตีนจากเยื่อหุ้มส่วนต่อพ่วงนั้นคล้ายกับโปรตีนที่ละลายได้มาก แต่พวกมันยังมีเยื่อหุ้มอยู่ด้วย เยื่อหุ้มเซลล์แบบพิเศษมีหน้าที่เฉพาะของเซลล์ โครงสร้างและหน้าที่ของเยื่อหุ้มเซลล์ส่งผลต่อร่างกายอย่างไร? การทำงานของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดขึ้นอยู่กับวิธีการจัดเรียงเยื่อหุ้มชีวภาพ จากออร์แกเนลล์ภายในเซลล์ ปฏิกิริยานอกเซลล์และระหว่างเซลล์ของเยื่อหุ้มเซลล์ โครงสร้างที่จำเป็นสำหรับการจัดระเบียบและประสิทธิภาพของการทำงานทางชีวภาพจะถูกสร้างขึ้น ลักษณะทางโครงสร้างและการทำงานหลายอย่างเป็นเรื่องปกติของแบคทีเรีย เซลล์ยูคาริโอต และไวรัสที่ห่อหุ้ม เยื่อหุ้มชีวภาพทั้งหมดสร้างขึ้นจากไขมัน bilayer ซึ่งกำหนดลักษณะทั่วไปหลายประการ โปรตีนเมมเบรนมีหน้าที่จำเพาะมากมาย
- ควบคุม. พลาสมาเมมเบรนของเซลล์กำหนดขอบเขตของปฏิสัมพันธ์ของเซลล์กับสิ่งแวดล้อม
- ขนส่ง. เยื่อหุ้มเซลล์ภายในเซลล์แบ่งออกเป็นหลายบล็อกการทำงานที่แตกต่างกันองค์ประกอบภายใน ซึ่งแต่ละอย่างได้รับการสนับสนุนโดยฟังก์ชันการขนส่งที่จำเป็นร่วมกับการควบคุมการซึมผ่าน
- การส่งสัญญาณ เมมเบรนฟิวชันเป็นกลไกสำหรับการแจ้งเตือนตุ่มภายในเซลล์และป้องกันไม่ให้ไวรัสชนิดต่างๆ เข้าสู่เซลล์อย่างอิสระ
ความหมายและข้อสรุป
โครงสร้างของเยื่อหุ้มเซลล์ชั้นนอกส่งผลต่อร่างกายทั้งหมด มีบทบาทสำคัญในการปกป้องความสมบูรณ์โดยยอมให้เฉพาะสารที่เลือกเท่านั้นที่จะทะลุผ่านได้ นอกจากนี้ยังเป็นฐานที่ดีสำหรับการยึดโครงร่างโครงกระดูกและผนังเซลล์ ซึ่งช่วยในการรักษารูปร่างของเซลล์ ลิปิดประกอบขึ้นประมาณ 50% ของมวลเมมเบรนของเซลล์ส่วนใหญ่ แม้ว่าจะแตกต่างกันไปตามประเภทของเมมเบรน โครงสร้างของเยื่อหุ้มเซลล์ชั้นนอกของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมีความซับซ้อนมากขึ้น ประกอบด้วยฟอสโฟลิปิดหลักสี่ชนิด คุณสมบัติที่สำคัญของลิพิดไบเลเยอร์คือพวกมันมีพฤติกรรมเหมือนของเหลวสองมิติซึ่งโมเลกุลแต่ละตัวสามารถหมุนและเคลื่อนที่ไปทางด้านข้างได้อย่างอิสระ ความลื่นไหลดังกล่าวเป็นคุณสมบัติที่สำคัญของเยื่อบางๆ ซึ่งพิจารณาจากอุณหภูมิและองค์ประกอบของไขมัน เนื่องจากโครงสร้างวงแหวนไฮโดรคาร์บอน คอเลสเตอรอลจึงมีบทบาทในการพิจารณาความลื่นไหลของเยื่อหุ้มเซลล์ การซึมผ่านแบบคัดเลือกของเยื่อหุ้มชีวภาพต่อโมเลกุลขนาดเล็กช่วยให้เซลล์สามารถควบคุมและรักษาโครงสร้างภายในได้
เมื่อพิจารณาถึงโครงสร้างของเซลล์ (เยื่อหุ้มเซลล์ นิวเคลียส และอื่นๆ) เราสามารถสรุปได้ว่าว่าร่างกายเป็นระบบควบคุมตนเองที่ไม่สามารถทำร้ายตัวเองได้หากไม่ได้รับความช่วยเหลือจากภายนอก และจะมองหาวิธีในการฟื้นฟู ปกป้อง และทำหน้าที่แต่ละเซลล์อย่างเหมาะสมเสมอ
