คุณลักษณะและโครงสร้างของพลาสม่าติกเมมเบรน

พลาสมาเมมเบรน, Cellular membrane, plasmalemma หรือ cytoplasmic membrane เป็นโครงสร้างของไขมันธรรมชาติที่ล้อมรอบและแยกเซลล์เป็นองค์ประกอบที่ขาดไม่ได้ของสถาปัตยกรรม Biomembranes มีคุณสมบัติของการล้อมโครงสร้างบางอย่างกับภายนอก หน้าที่หลักของมันคือทำหน้าที่เป็นกำแพงกั้น.

นอกจากนี้ยังควบคุมการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่สามารถเข้าและออกได้ โปรตีนของเมมเบรนทำหน้าที่เป็น "ประตูโมเลกุล" กับผู้รักษาประตูที่มีความต้องการค่อนข้างมาก องค์ประกอบของเมมเบรนยังมีบทบาทในการรับรู้เซลล์.

โครงสร้างเป็น bilayers ที่เกิดขึ้นโดยธรรมชาติที่เกิดขึ้นจากฟอสโฟลิปิดโปรตีนและคาร์โบไฮเดรต ฟอสโฟไลปิดแสดงถึงฟอสฟอรัสที่มีหัวและหาง หางนั้นประกอบขึ้นด้วยโซ่คาร์บอนที่ไม่ละลายในน้ำ.

ในทางตรงกันข้ามหัวนั้นมีขั้วและให้สภาพแวดล้อมของเซลล์น้ำ เมมเบรนเป็นโครงสร้างที่เสถียรมาก กองกำลังที่ดูแลพวกเขาคือพวกแวนเดอร์วาลส์ท่ามกลางฟอสโฟลิปิดที่ประกอบขึ้น สิ่งนี้ช่วยให้พวกเขาล้อมรอบขอบของเซลล์อย่างแน่นหนา.

อย่างไรก็ตามพวกมันค่อนข้างมีพลังและลื่นไหล คุณสมบัติของเยื่อหุ้มจะแตกต่างกันไปตามประเภทของเซลล์ที่วิเคราะห์ ตัวอย่างเช่นเซลล์เม็ดเลือดแดงจะต้องมีความยืดหยุ่นในการเคลื่อนที่ผ่านหลอดเลือด. 

ในทางตรงกันข้ามในเซลล์ประสาทเยื่อหุ้มเซลล์ (myelin sheath) มีโครงสร้างที่จำเป็นในการอนุญาตการนำกระแสประสาทอย่างมีประสิทธิภาพ.

ดัชนี

• 1 ลักษณะทั่วไป
  • 1.1 การไหลของเมมเบรน
  • 1.2 ความโค้ง
  • 1.3 การกระจายไขมัน
• 2 ฟังก์ชั่น
• 3 โครงสร้างและองค์ประกอบ
  • 3.1 โมเดลโมเสคของไหล
  • 3.2 ประเภทของไขมัน
  • 3.3 แพดไขมัน
  • 3.4 โปรตีนเมมเบรน
• 4 อ้างอิง

ลักษณะทั่วไป

เมมเบรนเป็นโครงสร้างแบบไดนามิกที่แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับชนิดของเซลล์และองค์ประกอบของไขมัน เยื่อหุ้มจะถูกปรับเปลี่ยนตามลักษณะเหล่านี้ในวิธีต่อไปนี้:

การไหลของเมมเบรน

เมมเบรนไม่ใช่เอนทิตีคงที่มันทำตัวเหมือนของเหลว ระดับการไหลของโครงสร้างขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการรวมถึงองค์ประกอบของไขมันและอุณหภูมิที่เยื่อสัมผัส.

เมื่อพันธะทั้งหมดที่มีอยู่ในโซ่คาร์บอนอิ่มตัวเมมเบรนมีแนวโน้มที่จะทำตัวเหมือนเจลและปฏิกิริยาของแวนเดอร์วาวาลจะเสถียร ในทางกลับกันเมื่อมีพันธะคู่การโต้ตอบก็จะน้อยลงและความลื่นไหลจะเพิ่มขึ้น

นอกจากนี้ยังมีผลกระทบจากความยาวของโซ่คาร์บอน ยิ่งใช้เวลานานก็ยิ่งเกิดปฏิกิริยากับเพื่อนบ้านมากขึ้นทำให้เพิ่มความคล่องแคล่ว เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นความลื่นไหลของเมมเบรนก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน.

คอเลสเตอรอลมีบทบาทสำคัญในการควบคุมการไหลและขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของคอเลสเตอรอล เมื่อหางยาวคอเลสเทอรอลทำหน้าที่เป็นตัวทำให้เคลื่อนที่ไม่ได้และลดการไหล ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นในระดับคอเลสเตอรอลปกติ.

ผลการเปลี่ยนแปลงเมื่อความเข้มข้นของคอเลสเตอรอลต่ำ เมื่อทำปฏิกิริยากับหางของไขมันผลที่เกิดขึ้นคือการแยกออกจากกันเหล่านี้ลดการไหล.

ความโค้ง

เช่นเดียวกับการไหลความโค้งของเมมเบรนจะถูกกำหนดโดยไขมันที่ประกอบด้วยเมมเบรนแต่ละตัวโดยเฉพาะ.

ความโค้งขึ้นอยู่กับขนาดของหัวของไขมันและหาง ผู้ที่มีหางยาวและหัวโตแบน ผู้ที่มีหัวค่อนข้างเล็กมักจะโค้งมากกว่ากลุ่มก่อน ๆ.

คุณสมบัตินี้มีความสำคัญในปรากฏการณ์ของการระเหยของเมมเบรนการก่อตัวของตุ่ม microvilli และอื่น ๆ.

กระจายไขมัน

"แผ่น" สองแผ่นที่ประกอบกันเป็นพังผืด - เราจำได้ว่ามันเป็น bilayer - ไม่มีส่วนประกอบของไขมันภายในเดียวกัน ดังนั้นจึงมีการกล่าวว่าการกระจายนั้นไม่สมมาตร ความจริงเรื่องนี้มีผลกระทบการทำงานที่สำคัญ.

ตัวอย่างที่เฉพาะเจาะจงคือองค์ประกอบของพลาสมาเมมเบรนของเม็ดเลือดแดง ในเซลล์เม็ดเลือดเหล่านี้ sphingomyelin และ phosphatidylcholine (ซึ่งก่อตัวเป็นเยื่อที่มีการไหลสัมพัทธ์มากกว่า) ถูกพบโดยหันด้านนอกของเซลล์.

ไขมันที่มีแนวโน้มที่จะสร้างโครงสร้างของของเหลวมากขึ้นต้องเผชิญกับไซโตโซล รูปแบบนี้ไม่ได้ตามด้วยคอเลสเตอรอลซึ่งมีการกระจายมากหรือน้อยทั้งในชั้นเดียวกัน.

ฟังก์ชั่น

ฟังก์ชั่นของเมมเบรนของแต่ละเซลล์มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับโครงสร้าง อย่างไรก็ตามพวกเขาตอบสนองฟังก์ชั่นพื้นฐาน.

Biomembranes มีหน้าที่รับผิดชอบในการกำหนดสภาพแวดล้อมของเซลล์ ในทำนองเดียวกันมีช่องเยื่อหุ้มเซลล์ภายในเซลล์.

ยกตัวอย่างเช่นไมโทคอนเดรียและคลอโรพลาสต์นั้นล้อมรอบไปด้วยเยื่อหุ้มและโครงสร้างเหล่านี้เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาทางชีวเคมีที่เกิดขึ้นในอวัยวะเหล่านี้.

เยื่อหุ้มเซลล์ควบคุมการส่งผ่านของวัสดุไปยังเซลล์ ด้วยอุปสรรคนี้วัสดุที่จำเป็นสามารถเข้าได้ไม่ว่าจะเฉยๆหรือกระตือรือร้น (ด้วยความต้องการ ATP) นอกจากนี้วัสดุที่ไม่พึงประสงค์หรือเป็นพิษไม่ได้เข้า.

เยื่อหุ้มเซลล์รักษาองค์ประกอบอิออนิคของเซลล์ในระดับที่เหมาะสมผ่านกระบวนการออสโมซิสและการแพร่กระจาย น้ำสามารถเดินทางได้อย่างอิสระขึ้นอยู่กับความลาดชันของความเข้มข้น เกลือและสารเมแทบอไลท์มีตัวส่งสัญญาณเฉพาะและควบคุมค่า pH ของเซลล์.

ต้องขอบคุณการมีอยู่ของโปรตีนและช่องทางบนพื้นผิวของเยื่อหุ้มเซลล์ที่อยู่ใกล้เคียงสามารถโต้ตอบและแลกเปลี่ยนวัสดุ ด้วยวิธีนี้เซลล์จะรวมตัวกันและเกิดเนื้อเยื่อ.

ในที่สุดเยื่อหุ้มเซลล์จะส่งสัญญาณโปรตีนจำนวนมากและอนุญาตให้มีการโต้ตอบกับฮอร์โมนสารสื่อประสาทและอื่น ๆ.

โครงสร้างและองค์ประกอบ

ส่วนประกอบพื้นฐานของเยื่อหุ้มเซลล์คือ phospholipids โมเลกุลเหล่านี้เป็น amphipathic พวกเขามีขั้วและเขต apolar ขั้วโลกช่วยให้พวกเขามีปฏิสัมพันธ์กับน้ำในขณะที่หางเป็นโซ่คาร์บอนที่ไม่ละลายน้ำ.

ความสัมพันธ์ของโมเลกุลเหล่านี้เกิดขึ้นตามธรรมชาติใน bilayer โดยหางที่ไม่ชอบน้ำจะมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันและหัวชี้ไปที่ด้านนอก.

ในเซลล์สัตว์เล็ก ๆ เราพบไขมันจำนวนมากอย่างไม่น่าเชื่อตามลำดับ 10⁹ โมเลกุล เยื่อมีความหนาประมาณ 7 นาโนเมตร แกนในที่ไม่ชอบน้ำในเยื่อหุ้มส่วนใหญ่เกือบทั้งหมดมีความหนา 3 ถึง 4 นาโนเมตร.

รูปแบบโมเสคของไหล

แบบจำลองที่ได้รับการจัดการโดย biomembranes ในปัจจุบันเป็นที่รู้จักกันในนาม "โมเสคเหลว" ซึ่งผลิตขึ้นในยุค 70 โดยนักวิจัยซิงเกอร์และนิโคลสัน แบบจำลองนี้แสดงให้เห็นว่าเยื่อหุ้มเซลล์นั้นไม่เพียง แต่สร้างไขมันเท่านั้น แต่ยังรวมถึงคาร์โบไฮเดรตและโปรตีนด้วย คำว่าโมเสกหมายถึงส่วนผสมดังกล่าว.

ใบหน้าของเยื่อหุ้มเซลล์ที่อยู่ด้านนอกของเซลล์เรียกว่าใบหน้า exoplasmic ในทางตรงกันข้ามด้านในคือไซโตซิลิก.

ระบบการตั้งชื่อเดียวกันนี้ใช้กับไบโอเมมเบรนที่ประกอบกันเป็นอวัยวะยกเว้นใบหน้า exoplasmic ในกรณีนี้ชี้ไปที่ด้านในของเซลล์และไม่อยู่ด้านนอก.

ไขมันที่ทำขึ้นเมมเบรนไม่คงที่ สิ่งเหล่านี้มีความสามารถในการเคลื่อนย้ายโดยมีระดับความเป็นอิสระในบางภูมิภาคผ่านโครงสร้าง.

เยื่อประกอบด้วยสามประเภทพื้นฐานของไขมัน: ฟอสโฟกลีเซอไรด์, sphingolipids และเตียรอยด์; พวกมันคือโมเลกุล amphipathic ทั้งหมด ต่อไปเราจะอธิบายรายละเอียดแต่ละกลุ่ม:

ประเภทของไขมัน

กลุ่มแรกประกอบด้วย phosphoglycerides มาจาก glycerol-3-phosphate หางที่มีลักษณะชอบน้ำนั้นประกอบด้วยกรดไขมันสองสาย ความยาวของโซ่นั้นแปรผัน: พวกมันมีตั้งแต่ 16 ถึง 18 คาร์บอน พวกเขาอาจมีพันธะเดี่ยวหรือสองครั้งระหว่างคาร์บอน.

การจัดประเภทย่อยของกลุ่มนี้กำหนดโดยประเภทของหัวหน้าที่มีอยู่ Phosphatidylcholines มีมากที่สุดและหัวมีโคลีน ในประเภทอื่น ๆ โมเลกุลที่แตกต่างกันเช่นเอธานอลามีนหรือซีรีนมีปฏิกิริยากับกลุ่มฟอสเฟต.

อีกกลุ่มของฟอสโฟกลีเซอไรด์คือพลาสม่า โซ่ไขมันเชื่อมโยงกับกลีเซอรีนโดยพันธะเอสเตอร์ ในทางกลับกันก็มีโซ่คาร์บอนเชื่อมโยงกับกลีเซอรอลด้วยพันธะอีเธอร์ พวกมันมีอยู่มากมายในหัวใจและในสมอง.

Sphingolipids มาจาก sphingosine Sphingomyelin เป็น sphingolipid มากมาย glycolipids ประกอบด้วยหัวที่เกิดจากน้ำตาล.

ชั้นที่สามและสุดท้ายของไขมันที่เป็นเยื่อเป็นสเตอรอยด์ พวกมันคือวงแหวนที่ประกอบด้วยคาร์บอนซึ่งรวมกันเป็นสี่กลุ่ม โคเลสเตอรอลเป็นสเตอรอยด์ในเยื่อหุ้มเซลล์และโดยเฉพาะอย่างยิ่งในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและแบคทีเรีย.

ไขมันแพ

มีโซนที่เฉพาะเจาะจงของเยื่อหุ้มของสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตที่คอเลสเตอรอลและ sphingolipids มีความเข้มข้น โดเมนเหล่านี้เรียกอีกอย่างว่า แพ ไขมัน.

ภายในภูมิภาคเหล่านี้ยังมีโปรตีนต่าง ๆ ซึ่งทำหน้าที่ส่งสัญญาณมือถือ เชื่อกันว่าส่วนประกอบของไขมันจะปรับเปลี่ยนส่วนประกอบโปรตีนในแพ.

โปรตีนเมมเบรน

ภายในพลาสมาเมมเบรนจะยึดโปรตีนไว้เป็นจำนวนมาก สิ่งเหล่านี้สามารถเป็นส่วนประกอบยึดกับไขมันหรืออยู่ในบริเวณรอบนอก.

อินทิกรัลนั้นผ่านเมมเบรน ดังนั้นพวกเขาจะต้องมีโดเมนโปรตีนที่ชอบน้ำและไม่ชอบน้ำเพื่อให้สามารถโต้ตอบกับส่วนประกอบทั้งหมด.

ในโปรตีนที่ยึดกับไขมันโซ่คาร์บอนจะยึดในชั้นหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์ โปรตีนไม่ได้เข้าสู่เยื่อหุ้มเซลล์จริงๆ.

ในที่สุดอุปกรณ์ต่อพ่วงไม่โต้ตอบโดยตรงกับเขตที่ไม่ชอบน้ำของเมมเบรน ในทางตรงกันข้ามพวกเขาสามารถเข้าร่วมด้วยโปรตีนหนึ่งหรือหัวขั้ว พวกเขาสามารถอยู่บนทั้งสองด้านของเมมเบรน.

เปอร์เซ็นต์ของโปรตีนในแต่ละเมมเบรนมีความแตกต่างกันอย่างกว้างขวาง: จาก 20% ในเซลล์ประสาทถึง 70% ในเยื่อหุ้มเซลล์ยลเนื่องจากมันต้องการองค์ประกอบโปรตีนจำนวนมากในการทำปฏิกิริยาเมตาบอลิ.

การอ้างอิง

1. Kraft, M. L. (2013) การจัดระเบียบและหน้าที่ของเมมเบรนในพลาสมา: การเคลื่อนย้ายแพดไขมันในอดีต. อณูชีววิทยาของเซลล์, 24(18), 2765-2768.
2. Lodish, H. (2002). ชีววิทยาโมเลกุลของเซลล์. ฉบับที่ 4 วิทยาศาสตร์พวงมาลัย
3. Lodish, H. (2005). ชีววิทยาของเซลล์และโมเลกุล. Ed. Panamericana การแพทย์.
4. ลอมบาร์ด, เจ (2014) กาลครั้งหนึ่งเยื่อหุ้มเซลล์: การวิจัยขอบเขตเซลล์ 175 ปี. ชีววิทยาโดยตรง, 9(1), 32.
5. Thibodeau, G.A. , Patton, K.T. , & Howard, K. (1998). โครงสร้างและหน้าที่. เอลส์เวียร์สเปน.