เยื่อหุ้มเซลล์มีชั้นต่างๆ โครงสร้างและหน้าที่ของเยื่อหุ้มชีวภาพ การลำเลียงสารผ่านเยื่อหุ้มชีวภาพ

เยื่อหุ้มเซลล์ (เช่น ไซโตเลมมา พลาสมาเลมมา หรือพลาสมาเมมเบรน) เป็นโครงสร้างโมเลกุลยืดหยุ่นที่ประกอบด้วยโปรตีนและไขมัน แยกเนื้อหาของเซลล์ออกจากสภาพแวดล้อมภายนอกเพื่อให้มั่นใจในความสมบูรณ์ ควบคุมการแลกเปลี่ยนระหว่างเซลล์กับสิ่งแวดล้อม เยื่อหุ้มเซลล์แบ่งเซลล์ออกเป็นช่องปิดพิเศษ - ช่องหรือออร์แกเนลล์ซึ่งรักษาสภาพแวดล้อมบางอย่างไว้

หากเซลล์นั้นมีเซลล์หนึ่ง (โดยปกติแล้วเซลล์พืชจะมี) มันจะปกคลุมเยื่อหุ้มเซลล์

เยื่อหุ้มเซลล์เป็นโมเลกุลสองชั้น (bilayer) ของชั้นไขมันซึ่งส่วนใหญ่เรียกว่าไขมันเชิงซ้อน - ฟอสโฟลิปิด- โมเลกุลของไขมันมีส่วนที่ชอบน้ำ (“หัว”) และส่วนที่ไม่ชอบน้ำ (“หาง”) เมื่อเมมเบรนถูกสร้างขึ้น บริเวณที่ไม่ชอบน้ำของโมเลกุลจะหมุนเข้าด้านใน และบริเวณที่ชอบน้ำจะหันออกด้านนอก เยื่อหุ้มชีวภาพยังรวมถึงโปรตีนต่างๆ:

• อินทิกรัล (เจาะเมมเบรนผ่าน)
• กึ่งอินทิกรัล (แช่อยู่ที่ปลายด้านหนึ่งในชั้นไขมันด้านนอกหรือด้านใน)
• ผิวเผิน (อยู่ที่ด้านนอกหรือติดกับด้านในของเมมเบรน)

โปรตีนบางชนิดเป็นจุดสัมผัสระหว่างเยื่อหุ้มเซลล์กับโครงกระดูกภายในเซลล์และผนังเซลล์ด้านนอก

ฟังก์ชั่นเมมเบรน:

• Barrier - ให้การเผาผลาญที่มีการควบคุม เลือก โต้ตอบ และใช้งานกับสิ่งแวดล้อม
• การขนส่ง - การลำเลียงสารเข้าและออกจากเซลล์เกิดขึ้นผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ การขนส่งผ่านเมมเบรนช่วยให้มั่นใจได้ว่า: การส่งสารอาหาร การกำจัดผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายจากการเผาผลาญ การหลั่งสารต่างๆ การสร้างการไล่ระดับไอออน การรักษาค่า pH และความเข้มข้นของไอออนที่เหมาะสมในเซลล์ ซึ่งจำเป็นสำหรับการทำงานของเอนไซม์ในเซลล์
• เมทริกซ์ - รับประกันตำแหน่งสัมพัทธ์และการวางแนวของโปรตีนเมมเบรนซึ่งเป็นปฏิกิริยาที่เหมาะสมที่สุด
• กลไก - รับประกันความเป็นอิสระของเซลล์ โครงสร้างภายในเซลล์ รวมถึงการเชื่อมต่อกับเซลล์อื่น ๆ (ในเนื้อเยื่อ) ผนังเซลล์มีบทบาทสำคัญในการรับประกันการทำงานทางกล
• พลังงาน - ในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงในคลอโรพลาสต์และการหายใจของเซลล์ในไมโตคอนเดรีย ระบบถ่ายโอนพลังงานจะทำงานในเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งมีโปรตีนเข้าร่วมด้วย

เมมเบรนประกอบด้วยไขมันสามประเภท:

• ฟอสโฟลิปิด,
• ไกลโคลิปิด,
• คอเลสเตอรอล

ฟอสโฟไลปิดและไกลโคลิพิด(ไขมันที่มีคาร์โบไฮเดรตติดอยู่) ประกอบด้วย “หาง” ไฮโดรโฟบิกไฮโดรคาร์บอนที่ไม่ชอบน้ำสองอันซึ่งเชื่อมต่อกับ “หัว” ที่มีประจุที่ชอบน้ำ

คอเลสเตอรอลให้ความแข็งแกร่งแก่เมมเบรนโดยการครอบครองพื้นที่ว่างระหว่างหางที่ไม่ชอบน้ำของไขมันและป้องกันไม่ให้โค้งงอ ดังนั้นเมมเบรนที่มีปริมาณโคเลสเตอรอลต่ำจึงมีความยืดหยุ่นมากกว่า และเมมเบรนที่มีปริมาณโคเลสเตอรอลสูงจะมีความแข็งและเปราะบางมากกว่า คอเลสเตอรอลยังทำหน้าที่เป็น "ตัวอุด" ที่ป้องกันการเคลื่อนที่ของโมเลกุลขั้วโลกจากเซลล์เข้าสู่เซลล์

ส่วนสำคัญของเมมเบรนก็คือ โปรตีนทะลุทะลวงและรับผิดชอบต่อคุณสมบัติต่างๆ ของเมมเบรน องค์ประกอบและการวางแนวแตกต่างกันไปในเยื่อหุ้มเซลล์ต่างๆ ถัดจากโปรตีนนั้นมีไขมันรูปวงแหวนซึ่งมีการเรียงลำดับมากกว่าเคลื่อนที่น้อยกว่ามีกรดไขมันอิ่มตัวมากกว่าและถูกปล่อยออกจากเมมเบรนพร้อมกับโปรตีน หากไม่มีไขมันรูปวงแหวน โปรตีนของเมมเบรนจะไม่ทำงาน

เยื่อหุ้มเซลล์มักจะ อสมมาตร,นั่นคือชั้นต่างกันในองค์ประกอบของไขมันส่วนด้านนอกประกอบด้วยฟอสฟาติดิลโนซิทอลเป็นส่วนใหญ่, ฟอสฟาติดิลโคลีน, สฟิงโกไมอีลินและไกลโคลิพิด ส่วนชั้นในประกอบด้วยฟอสฟาติดิลซีรีน, ฟอสฟาติดิลเอทานอลเอมีนและฟอสฟาติดิลโนซิทอล การเปลี่ยนผ่านของแต่ละโมเลกุลจากชั้นหนึ่งไปยังอีกชั้นหนึ่ง (ที่เรียกว่าฟลิปฟล็อป) เป็นเรื่องยาก แต่สามารถเกิดขึ้นเองได้เอง ประมาณทุกๆ 6 เดือน หรือด้วยความช่วยเหลือของโปรตีนฟลิปพาสและสแครมเบลสของพลาสมาเมมเบรน หากฟอสฟาติดิลซีรีนปรากฏขึ้นที่ชั้นนอก นี่เป็นสัญญาณว่ามาโครฟาจจะทำลายเซลล์

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

เยื่อหุ้มเซลล์ได้ การซึมผ่านแบบเลือกสรร: กลูโคส, กรดอะมิโน, กรดไขมัน, กลีเซอรอลและไอออนค่อยๆ แพร่กระจายผ่านพวกมัน และเยื่อหุ้มเองก็ควบคุมกระบวนการนี้อย่างแข็งขันในระดับหนึ่ง - สารบางชนิดผ่านไปได้ 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

ด้านนอกของเซลล์ถูกปกคลุมด้วยพลาสมาเมมเบรน (หรือเยื่อหุ้มเซลล์ด้านนอก) ที่มีความหนาประมาณ 6-10 นาโนเมตร

เยื่อหุ้มเซลล์เป็นฟิล์มหนาแน่นของโปรตีนและไขมัน (ส่วนใหญ่เป็นฟอสโฟลิปิด) โมเลกุลของไขมันถูกจัดเรียงอย่างเป็นระเบียบ ตั้งฉากกับพื้นผิวเป็นสองชั้น เพื่อให้ส่วนที่ทำปฏิกิริยากับน้ำอย่างเข้มข้น (ชอบน้ำ) หันออกด้านนอก และส่วนที่เฉื่อยต่อน้ำ (ไม่ชอบน้ำ) หันเข้าด้านใน

โมเลกุลของโปรตีนตั้งอยู่ในชั้นที่ไม่ต่อเนื่องกันบนพื้นผิวของโครงไขมันทั้งสองด้าน บางส่วนถูกแช่อยู่ในชั้นไขมันและบางส่วนก็ผ่านเข้าไปทำให้เกิดพื้นที่ที่น้ำซึมเข้าไปได้ โปรตีนเหล่านี้ทำหน้าที่ต่าง ๆ - บางส่วนเป็นเอนไซม์ส่วนบางชนิดเป็นโปรตีนขนส่งที่เกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนสารบางชนิดจากสิ่งแวดล้อมไปยังไซโตพลาสซึมและไปในทิศทางตรงกันข้าม

หน้าที่พื้นฐานของเยื่อหุ้มเซลล์

คุณสมบัติหลักอย่างหนึ่งของเยื่อชีวภาพคือการซึมผ่านแบบเลือกสรร (การซึมผ่านแบบกึ่ง)- สารบางชนิดผ่านเข้าไปได้ยาก สารบางชนิดทะลุผ่านได้ง่ายและมีความเข้มข้นสูงกว่า ดังนั้น สำหรับเซลล์ส่วนใหญ่ ความเข้มข้นของ Na ไอออนภายในจึงต่ำกว่าในสิ่งแวดล้อมอย่างมาก ความสัมพันธ์ตรงกันข้ามเป็นเรื่องปกติสำหรับ K ไอออน: ความเข้มข้นภายในเซลล์สูงกว่าภายนอก ดังนั้น Na ไอออนมักจะทะลุผ่านเซลล์ และ K ไอออนมักจะออกไป การทำให้ความเข้มข้นของไอออนเหล่านี้เท่ากันถูกป้องกันโดยการมีอยู่ในเมมเบรนของระบบพิเศษที่ทำหน้าที่เป็นปั๊ม ซึ่งจะปั๊ม Na ไอออนออกจากเซลล์และปั๊ม K ไอออนภายในพร้อมกัน

แนวโน้มของ Na ไอออนที่จะเคลื่อนที่จากภายนอกสู่ภายในนั้นใช้เพื่อขนส่งน้ำตาลและกรดอะมิโนเข้าสู่เซลล์ ด้วยการกำจัด Na ไอออนออกจากเซลล์อย่างแข็งขัน เงื่อนไขจะถูกสร้างขึ้นสำหรับการป้อนกลูโคสและกรดอะมิโนเข้าไป

ในหลายเซลล์ สารต่างๆ จะถูกดูดซึมโดยฟาโกไซโตซิสและพิโนไซโทซิสเช่นกัน ที่ ฟาโกไซโตซิสเยื่อหุ้มชั้นนอกที่ยืดหยุ่นจะก่อให้เกิดการกดขนาดเล็กซึ่งทำให้อนุภาคที่ถูกจับตกลงไป ช่องนี้จะเพิ่มขึ้น และอนุภาคจะจมอยู่ในไซโตพลาสซึมของเซลล์ที่ล้อมรอบด้วยส่วนของเยื่อหุ้มชั้นนอก ปรากฏการณ์ของ phagocytosis เป็นลักษณะของอะมีบาและโปรโตซัวอื่น ๆ เช่นเดียวกับเม็ดเลือดขาว (phagocytes) เซลล์ดูดซับของเหลวที่มีสารที่จำเป็นสำหรับเซลล์ในลักษณะเดียวกัน ปรากฏการณ์นี้ถูกเรียกว่า พิโนไซโทซิส.

เยื่อหุ้มชั้นนอกของเซลล์ต่างๆ มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญทั้งในองค์ประกอบทางเคมีของโปรตีนและไขมัน และในเนื้อหาที่สัมพันธ์กัน เป็นคุณสมบัติเหล่านี้ที่กำหนดความหลากหลายในกิจกรรมทางสรีรวิทยาของเยื่อหุ้มเซลล์ต่าง ๆ และบทบาทในชีวิตของเซลล์และเนื้อเยื่อ

ตาข่ายเอนโดพลาสซึมของเซลล์เชื่อมต่อกับเยื่อหุ้มชั้นนอก ด้วยความช่วยเหลือของเยื่อหุ้มชั้นนอกทำให้มีการติดต่อระหว่างเซลล์หลายประเภทเช่น การสื่อสารระหว่างแต่ละเซลล์

เซลล์หลายประเภทมีลักษณะเฉพาะด้วยการปรากฏตัวบนพื้นผิวของส่วนที่ยื่นออกมารอยพับและไมโครวิลลีจำนวนมาก มีส่วนทำให้พื้นที่ผิวของเซลล์เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญและการเผาผลาญที่ดีขึ้น เช่นเดียวกับการเชื่อมต่อที่แน่นแฟ้นยิ่งขึ้นระหว่างเซลล์แต่ละเซลล์และแต่ละเซลล์

เซลล์พืชมีเยื่อหุ้มเซลล์หนาอยู่ด้านนอกเยื่อหุ้มเซลล์ มองเห็นได้ชัดเจนด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง ประกอบด้วยเส้นใย (เซลลูโลส) พวกมันสร้างการรองรับเนื้อเยื่อพืช (ไม้) อย่างแข็งแกร่ง

เซลล์สัตว์บางชนิดยังมีโครงสร้างภายนอกจำนวนหนึ่งอยู่ด้านบนของเยื่อหุ้มเซลล์และมีลักษณะเป็นการป้องกัน ตัวอย่างคือไคตินของเซลล์แมลง

หน้าที่ของเยื่อหุ้มเซลล์ (สั้น ๆ )

การทำงาน	คำอธิบาย
สิ่งกีดขวางป้องกัน	แยกออร์แกเนลล์ของเซลล์ภายในออกจากสภาพแวดล้อมภายนอก
กฎระเบียบ	ควบคุมการเผาผลาญระหว่างเนื้อหาภายในเซลล์และสภาพแวดล้อมภายนอก
การแบ่งเขต (การแบ่งส่วน)	การแบ่งพื้นที่ภายในของเซลล์ออกเป็นบล็อกอิสระ (ช่อง)
พลังงาน	- การสะสมและการเปลี่ยนแปลงพลังงาน - ปฏิกิริยาแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสงในคลอโรพลาสต์ - การดูดซึมและการหลั่ง
ตัวรับ (ข้อมูล)	มีส่วนร่วมในการก่อตัวของความเร้าอารมณ์และความประพฤติ
มอเตอร์	ดำเนินการเคลื่อนไหวของเซลล์หรือแต่ละส่วน

เยื่อหุ้มเซลล์ -โครงสร้างโมเลกุลที่ประกอบด้วยไขมันและโปรตีน คุณสมบัติและหน้าที่หลัก:

• การแยกเนื้อหาของเซลล์ใด ๆ ออกจากสภาพแวดล้อมภายนอกเพื่อให้มั่นใจในความสมบูรณ์
• การควบคุมและการสร้างการแลกเปลี่ยนระหว่างสิ่งแวดล้อมและเซลล์
• เยื่อหุ้มเซลล์แบ่งเซลล์ออกเป็นส่วนพิเศษ: ออร์แกเนลล์หรือช่องต่างๆ

คำว่า "เมมเบรน" ในภาษาละตินแปลว่า "ฟิล์ม" หากเราพูดถึงเยื่อหุ้มเซลล์ มันคือการรวมกันของฟิล์มสองชนิดที่มีคุณสมบัติต่างกัน

เยื่อหุ้มชีวภาพประกอบด้วย โปรตีนสามประเภท:

1. อุปกรณ์ต่อพ่วง – ตั้งอยู่บนพื้นผิวของฟิล์ม
2. อินทิกรัล – เจาะเมมเบรนได้อย่างสมบูรณ์
3. กึ่งอินทิกรัล - ปลายด้านหนึ่งแทรกซึมเข้าไปในชั้นบิลิพิด

เยื่อหุ้มเซลล์ทำหน้าที่อะไร?

1. ผนังเซลล์เป็นเยื่อหุ้มเซลล์ที่แข็งแรงซึ่งอยู่นอกเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึม ทำหน้าที่ป้องกัน การขนส่ง และโครงสร้าง มีอยู่ในพืช แบคทีเรีย เชื้อรา และอาร์เคียหลายชนิด

2. จัดให้มีฟังก์ชั่นอุปสรรคนั่นคือเมแทบอลิซึมแบบเลือกควบคุมแบบแอคทีฟและแบบพาสซีฟกับสภาพแวดล้อมภายนอก

3. มีความสามารถในการส่งและจัดเก็บข้อมูลและยังมีส่วนร่วมในกระบวนการทำซ้ำอีกด้วย

4. ทำหน้าที่ขนส่งที่สามารถขนส่งสารเข้าและออกจากเซลล์ผ่านเมมเบรน

5. เยื่อหุ้มเซลล์มีค่าการนำไฟฟ้าทางเดียว ด้วยเหตุนี้โมเลกุลของน้ำจึงสามารถผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ได้โดยไม่ชักช้า และโมเลกุลของสารอื่น ๆ ก็สามารถเจาะทะลุได้อย่างเจาะจง

6. ด้วยความช่วยเหลือของเยื่อหุ้มเซลล์น้ำออกซิเจนและสารอาหารจะได้รับและโดยผ่านมันผลิตภัณฑ์ของเมแทบอลิซึมของเซลล์จะถูกกำจัดออกไป

7. ทำการเผาผลาญของเซลล์ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ และสามารถทำได้โดยใช้ปฏิกิริยา 3 ประเภทหลัก: พิโนไซโทซิส, ฟาโกไซโตซิส, เอ็กโซไซโทซิส

8. เมมเบรนช่วยให้มั่นใจได้ถึงความจำเพาะของการสัมผัสระหว่างเซลล์

9. เมมเบรนประกอบด้วยตัวรับจำนวนมากที่สามารถรับสัญญาณทางเคมีได้ เช่น ตัวกลาง ฮอร์โมน และสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพอื่นๆ อีกมากมาย จึงมีพลังในการเปลี่ยนแปลงกิจกรรมการเผาผลาญของเซลล์

10. คุณสมบัติและหน้าที่พื้นฐานของเยื่อหุ้มเซลล์:

• เมทริกซ์
• สิ่งกีดขวาง
• ขนส่ง
• พลังงาน
• เครื่องกล
• เอนไซม์
• ตัวรับ
• ป้องกัน
• การทำเครื่องหมาย
• ศักยภาพทางชีวภาพ

พลาสมาเมมเบรนทำหน้าที่อะไรในเซลล์?

1. กำหนดขอบเขตเนื้อหาของเซลล์
2. ดำเนินการเข้าของสารเข้าสู่เซลล์
3. ให้การกำจัดสารจำนวนหนึ่งออกจากเซลล์

โครงสร้างเยื่อหุ้มเซลล์

เยื่อหุ้มเซลล์ รวมไขมัน 3 ชั้น:

• ไกลโคไลปิด;
• ฟอสโฟไลปิด;
• คอเลสเตอรอล.

โดยพื้นฐานแล้ว เยื่อหุ้มเซลล์ประกอบด้วยโปรตีนและไขมัน และมีความหนาไม่เกิน 11 นาโนเมตร จาก 40 ถึง 90% ของไขมันทั้งหมดเป็นฟอสโฟลิปิด สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตไกลโคลิปิดซึ่งเป็นหนึ่งในองค์ประกอบหลักของเมมเบรน

โครงสร้างของเยื่อหุ้มเซลล์มีสามชั้น ตรงกลางจะมีชั้นบิลิพิดเหลวที่เป็นเนื้อเดียวกัน และโปรตีนจะปกคลุมทั้งสองด้าน (เช่นโมเสก) โดยบางส่วนเจาะเข้าไปในความหนา โปรตีนยังจำเป็นสำหรับเมมเบรนเพื่อให้สารพิเศษเข้าและออกจากเซลล์ที่ไม่สามารถทะลุผ่านชั้นไขมันได้ ตัวอย่างเช่น โซเดียมและโพแทสเซียมไอออน

• สิ่งนี้น่าสนใจ -

โครงสร้างเซลล์ - วิดีโอ

หน่วยโครงสร้างพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตคือเซลล์ ซึ่งเป็นส่วนที่แตกต่างของไซโตพลาสซึมที่ล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มเซลล์ เนื่องจากเซลล์ทำหน้าที่สำคัญหลายอย่าง เช่น การสืบพันธุ์ โภชนาการ การเคลื่อนไหว เมมเบรนจึงต้องเป็นพลาสติกและมีความหนาแน่น

ประวัติความเป็นมาของการค้นพบและการวิจัยเยื่อหุ้มเซลล์

ในปี 1925 Grendel และ Gorder ได้ทำการทดลองที่ประสบความสำเร็จเพื่อระบุ “เงา” ของเซลล์เม็ดเลือดแดงหรือเยื่อหุ้มเซลล์ที่ว่างเปล่า แม้จะมีข้อผิดพลาดหลายครั้ง แต่นักวิทยาศาสตร์ก็ค้นพบชั้นไขมัน (lipid bilayer) งานของพวกเขาดำเนินต่อไปโดย Danielli, Dawson ในปี 1935 และ Robertson ในปี 1960 จากการทำงานเป็นเวลาหลายปีและการสะสมข้อโต้แย้งในปี 1972 ซิงเกอร์และนิโคลสันได้สร้างแบบจำลองโครงสร้างเมมเบรนแบบฟลูอิดโมเสก การทดลองและการศึกษาเพิ่มเติมยืนยันผลงานของนักวิทยาศาสตร์

ความหมาย

เยื่อหุ้มเซลล์คืออะไร? คำนี้เริ่มใช้มานานกว่าร้อยปีที่แล้ว แปลจากภาษาละตินแปลว่า "ภาพยนตร์" "ผิวหนัง" นี่คือวิธีกำหนดขอบเขตของเซลล์ ซึ่งเป็นอุปสรรคตามธรรมชาติระหว่างเนื้อหาภายในและสภาพแวดล้อมภายนอก โครงสร้างของเยื่อหุ้มเซลล์หมายถึงความสามารถในการซึมผ่านแบบกึ่งซึมผ่านได้ เนื่องจากความชื้น สารอาหาร และผลิตภัณฑ์ที่สลายตัวสามารถผ่านได้อย่างอิสระ เปลือกนี้สามารถเรียกได้ว่าเป็นองค์ประกอบโครงสร้างหลักของการจัดระเบียบเซลล์

พิจารณาหน้าที่หลักของเยื่อหุ้มเซลล์

1. แยกเนื้อหาภายในของเซลล์และส่วนประกอบของสภาพแวดล้อมภายนอก

2.ช่วยรักษาองค์ประกอบทางเคมีของเซลล์ให้คงที่

3. ควบคุมการเผาผลาญที่เหมาะสม

4. ให้การสื่อสารระหว่างเซลล์

5. รับรู้สัญญาณ

6. ฟังก์ชั่นการป้องกัน

"พลาสมาเชลล์"

เยื่อหุ้มเซลล์ด้านนอกหรือที่เรียกว่าพลาสมาเมมเบรนเป็นฟิล์มอัลตร้าไมโครสโคปิกซึ่งมีความหนาตั้งแต่ห้าถึงเจ็ดนาโนมิลลิเมตร ประกอบด้วยสารประกอบโปรตีน ฟอสโฟไลด์ และน้ำเป็นส่วนใหญ่ ฟิล์มมีความยืดหยุ่น ดูดซับน้ำได้ง่าย และคืนความสมบูรณ์ได้อย่างรวดเร็วหลังจากเกิดความเสียหาย

มีโครงสร้างเป็นสากล เมมเบรนนี้ครองตำแหน่งชายแดน มีส่วนร่วมในกระบวนการซึมผ่านแบบเลือกได้ การกำจัดผลิตภัณฑ์ที่ผุพัง และสังเคราะห์พวกมัน ความสัมพันธ์กับ "เพื่อนบ้าน" และการปกป้องเนื้อหาภายในจากความเสียหายที่เชื่อถือได้ทำให้เป็นองค์ประกอบสำคัญในเรื่องต่างๆ เช่น โครงสร้างของเซลล์ เยื่อหุ้มเซลล์ของสิ่งมีชีวิตในสัตว์บางครั้งถูกปกคลุมด้วยชั้นบาง ๆ ซึ่งก็คือไกลโคคาลิกส์ซึ่งรวมถึงโปรตีนและโพลีแซ็กคาไรด์ เซลล์พืชที่อยู่นอกเมมเบรนได้รับการปกป้องโดยผนังเซลล์ ซึ่งทำหน้าที่พยุงและรักษารูปร่าง ส่วนประกอบหลักขององค์ประกอบคือไฟเบอร์ (เซลลูโลส) ซึ่งเป็นโพลีแซ็กคาไรด์ที่ไม่ละลายในน้ำ

ดังนั้นเยื่อหุ้มเซลล์ชั้นนอกจึงมีหน้าที่ซ่อมแซม ป้องกัน และโต้ตอบกับเซลล์อื่นๆ

โครงสร้างของเยื่อหุ้มเซลล์

ความหนาของเปลือกที่สามารถเคลื่อนย้ายได้นี้แตกต่างกันไปตั้งแต่หกถึงสิบนาโนมิลลิเมตร เยื่อหุ้มเซลล์ของเซลล์มีองค์ประกอบพิเศษซึ่งมีพื้นฐานคือไขมันสองชั้น หางที่ไม่ชอบน้ำซึ่งเฉื่อยต่อน้ำตั้งอยู่ด้านใน ในขณะที่หัวที่ชอบน้ำซึ่งมีปฏิกิริยากับน้ำจะหันหน้าออกด้านนอก ไขมันแต่ละชนิดคือฟอสโฟลิพิด ซึ่งเป็นผลมาจากปฏิกิริยาระหว่างสารต่างๆ เช่น กลีเซอรอลและสฟิงโกซีน กรอบไขมันนั้นล้อมรอบด้วยโปรตีนอย่างใกล้ชิดซึ่งจัดเรียงอยู่ในชั้นที่ไม่ต่อเนื่องกัน บางส่วนถูกแช่อยู่ในชั้นไขมันส่วนที่เหลือจะผ่านไปได้ ส่งผลให้เกิดพื้นที่ที่สามารถซึมผ่านน้ำได้ ฟังก์ชั่นที่ทำโดยโปรตีนเหล่านี้แตกต่างกัน บางส่วนเป็นเอนไซม์ส่วนที่เหลือเป็นโปรตีนขนส่งที่ถ่ายโอนสารต่าง ๆ จากสภาพแวดล้อมภายนอกไปยังไซโตพลาสซึมและด้านหลัง

เยื่อหุ้มเซลล์ถูกแทรกซึมผ่านและเชื่อมต่อกันอย่างใกล้ชิดด้วยโปรตีนอินทิกรัล และการเชื่อมต่อกับโปรตีนส่วนปลายมีความแข็งแรงน้อยกว่า โปรตีนเหล่านี้ทำหน้าที่สำคัญ ซึ่งก็คือการรักษาโครงสร้างของเมมเบรน รับและแปลงสัญญาณจากสิ่งแวดล้อม ขนส่งสาร และกระตุ้นปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นบนเมมเบรน

สารประกอบ

พื้นฐานของเยื่อหุ้มเซลล์คือชั้นสองโมเลกุล ด้วยความต่อเนื่องของมัน เซลล์จึงมีสิ่งกีดขวางและคุณสมบัติทางกล ในระยะต่างๆ ของชีวิต ชั้นสองนี้สามารถถูกทำลายได้ เป็นผลให้เกิดข้อบกพร่องทางโครงสร้างของรูพรุนที่ชอบน้ำ ในกรณีนี้ฟังก์ชันทั้งหมดของส่วนประกอบเช่นเยื่อหุ้มเซลล์สามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างแน่นอน แกนกลางอาจได้รับอิทธิพลจากภายนอก

คุณสมบัติ

เยื่อหุ้มเซลล์มีคุณสมบัติที่น่าสนใจ เนื่องจากความลื่นไหล เมมเบรนนี้จึงไม่ใช่โครงสร้างที่แข็งแรง และโปรตีนและไขมันจำนวนมากที่ประกอบกันเป็นส่วนประกอบจะเคลื่อนที่อย่างอิสระบนระนาบของเมมเบรน

โดยทั่วไป เยื่อหุ้มเซลล์จะไม่สมมาตร ดังนั้นองค์ประกอบของชั้นโปรตีนและไขมันจึงแตกต่างกัน เยื่อหุ้มพลาสมาในเซลล์สัตว์ที่ด้านนอกมีชั้นไกลโคโปรตีนที่ทำหน้าที่รับและการส่งสัญญาณ และยังมีบทบาทสำคัญในกระบวนการรวมเซลล์เข้ากับเนื้อเยื่อ เยื่อหุ้มเซลล์มีขั้ว กล่าวคือ ประจุด้านนอกเป็นบวก และประจุด้านในเป็นลบ นอกเหนือจากที่กล่าวมาทั้งหมด เยื่อหุ้มเซลล์ยังมีข้อมูลเชิงลึกแบบเลือกสรรอีกด้วย

ซึ่งหมายความว่านอกเหนือจากน้ำแล้ว มีเพียงกลุ่มโมเลกุลและไอออนของสารที่ละลายบางกลุ่มเท่านั้นที่ได้รับอนุญาตให้เข้าไปในเซลล์ ความเข้มข้นของสารเช่นโซเดียมในเซลล์ส่วนใหญ่ต่ำกว่าในสภาพแวดล้อมภายนอกมาก โพแทสเซียมไอออนมีอัตราส่วนที่แตกต่างกัน: ปริมาณของพวกมันในเซลล์สูงกว่าในสิ่งแวดล้อมมาก ในเรื่องนี้ไอออนของโซเดียมมีแนวโน้มที่จะทะลุผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ และโพแทสเซียมไอออนมีแนวโน้มที่จะถูกปล่อยออกมาจากภายนอก ภายใต้สถานการณ์เหล่านี้ เมมเบรนจะเปิดใช้งานระบบพิเศษที่มีบทบาท "การสูบน้ำ" โดยจะปรับระดับความเข้มข้นของสาร โดยโซเดียมไอออนจะถูกปั๊มไปที่พื้นผิวของเซลล์ และโพแทสเซียมไอออนจะถูกปั๊มเข้าไปภายใน คุณลักษณะนี้เป็นหนึ่งในหน้าที่ที่สำคัญที่สุดของเยื่อหุ้มเซลล์

แนวโน้มที่โซเดียมและโพแทสเซียมไอออนจะเคลื่อนเข้ามาจากพื้นผิวมีบทบาทสำคัญในการขนส่งน้ำตาลและกรดอะมิโนเข้าสู่เซลล์ ในกระบวนการกำจัดโซเดียมไอออนออกจากเซลล์อย่างแข็งขัน เมมเบรนจะสร้างสภาวะสำหรับการดูดซึมกลูโคสและกรดอะมิโนเข้าไปใหม่ภายใน ในทางตรงกันข้ามในกระบวนการถ่ายโอนโพแทสเซียมไอออนเข้าสู่เซลล์จะมีการเติมเต็มจำนวน "ตัวขนส่ง" ของผลิตภัณฑ์ที่สลายตัวจากภายในเซลล์ไปยังสภาพแวดล้อมภายนอก

สารอาหารของเซลล์เกิดขึ้นผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ได้อย่างไร?

เซลล์จำนวนมากดูดซับสารผ่านกระบวนการต่างๆ เช่น ฟาโกไซโตซิสและพิโนไซโทซิส ในตัวเลือกแรก เมมเบรนด้านนอกที่ยืดหยุ่นจะสร้างการกดเล็กน้อยซึ่งอนุภาคที่จับได้จะสิ้นสุดลง เส้นผ่านศูนย์กลางของช่องจะมีขนาดใหญ่ขึ้นจนกว่าอนุภาคที่ปิดล้อมจะเข้าสู่ไซโตพลาสซึมของเซลล์ โปรโตซัวบางชนิดเช่นอะมีบาจะถูกป้อนผ่าน phagocytosis เช่นเดียวกับเซลล์เม็ดเลือด - เม็ดเลือดขาวและ phagocytes ในทำนองเดียวกัน เซลล์ดูดซับของเหลวซึ่งมีสารอาหารที่จำเป็น ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าพิโนไซโทซิส

เยื่อหุ้มชั้นนอกเชื่อมต่ออย่างใกล้ชิดกับเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมของเซลล์

ส่วนประกอบของเนื้อเยื่อหลักหลายประเภทมีส่วนที่ยื่นออกมา รอยพับ และไมโครวิลลี่บนพื้นผิวของเมมเบรน เซลล์พืชที่อยู่ด้านนอกของเปลือกนี้ถูกปกคลุมไปด้วยอีกเซลล์หนึ่ง ซึ่งมีความหนาและมองเห็นได้ชัดเจนภายใต้กล้องจุลทรรศน์ เส้นใยที่ทำขึ้นช่วยรองรับเนื้อเยื่อพืช เช่น ไม้ เซลล์สัตว์ยังมีโครงสร้างภายนอกจำนวนหนึ่งที่วางอยู่เหนือเยื่อหุ้มเซลล์ พวกมันมีการปกป้องโดยธรรมชาติโดยเฉพาะ ตัวอย่างนี้คือไคตินที่มีอยู่ในเซลล์ผิวหนังของแมลง

นอกจากเยื่อหุ้มเซลล์แล้วยังมีเยื่อหุ้มเซลล์อีกด้วย หน้าที่ของมันคือการแบ่งเซลล์ออกเป็นช่องปิดเฉพาะหลายช่อง - ช่องหรือออร์แกเนลล์ซึ่งต้องรักษาสภาพแวดล้อมบางอย่างไว้

ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะประเมินค่าสูงไปบทบาทของส่วนประกอบดังกล่าวของหน่วยพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตเช่นเยื่อหุ้มเซลล์ โครงสร้างและหน้าที่แนะนำให้มีการขยายตัวอย่างมีนัยสำคัญของพื้นที่ผิวทั้งหมดของเซลล์และการปรับปรุงกระบวนการเผาผลาญ โครงสร้างโมเลกุลนี้ประกอบด้วยโปรตีนและไขมัน เมมเบรนจะแยกเซลล์ออกจากสภาพแวดล้อมภายนอกเพื่อให้มั่นใจถึงความสมบูรณ์ของมัน ด้วยความช่วยเหลือของมัน การเชื่อมต่อระหว่างเซลล์จะยังคงอยู่ในระดับที่ค่อนข้างแข็งแกร่งโดยสร้างเนื้อเยื่อ ในเรื่องนี้เราสามารถสรุปได้ว่าเยื่อหุ้มเซลล์มีบทบาทที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งในเซลล์ โครงสร้างและหน้าที่ที่ทำนั้นแตกต่างกันอย่างสิ้นเชิงในเซลล์ต่าง ๆ ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ ด้วยคุณสมบัติเหล่านี้ ทำให้เกิดกิจกรรมทางสรีรวิทยาที่หลากหลายของเยื่อหุ้มเซลล์และบทบาทในการดำรงอยู่ของเซลล์และเนื้อเยื่อ

เยื่อหุ้มชีวภาพ- ชื่อทั่วไปของโครงสร้างพื้นผิวที่มีการใช้งานตามหน้าที่ซึ่งผูกเซลล์ (เซลล์หรือเยื่อหุ้มพลาสมา) และออร์แกเนลล์ภายในเซลล์ (เยื่อหุ้มของไมโตคอนเดรีย, นิวเคลียส, ไลโซโซม, ตาข่ายเอนโดพลาสมิก ฯลฯ ) ประกอบด้วยไขมัน โปรตีน โมเลกุลที่ต่างกัน (ไกลโคโปรตีน ไกลโคลิพิด) และส่วนประกอบย่อยจำนวนมาก ขึ้นอยู่กับการทำงานที่ทำ เช่น โคเอ็นไซม์ กรดนิวคลีอิก สารต้านอนุมูลอิสระ แคโรทีนอยด์ ไอออนอนินทรีย์ ฯลฯ

การทำงานร่วมกันของระบบเมมเบรน - ตัวรับ เอนไซม์ กลไกการขนส่ง - ช่วยรักษาสภาวะสมดุลของเซลล์และในขณะเดียวกันก็ตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมภายนอกได้อย่างรวดเร็ว

ถึง หน้าที่พื้นฐานของเยื่อหุ้มชีวภาพ สามารถนำมาประกอบได้:

·การแยกเซลล์ออกจากสิ่งแวดล้อมและการก่อตัวของช่องภายในเซลล์ (ช่อง)

· การควบคุมและการควบคุมการขนส่งสารหลากหลายชนิดผ่านเยื่อเมมเบรน

· มีส่วนร่วมในการสร้างปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์ ส่งสัญญาณเข้าสู่เซลล์

· การแปลงพลังงานของสารอินทรีย์ในอาหารให้เป็นพลังงานของพันธะเคมีของโมเลกุล ATP

การจัดเรียงโมเลกุลของพลาสมาเมมเบรน (เซลล์) นั้นใกล้เคียงกันในทุกเซลล์: ประกอบด้วยโมเลกุลไขมันสองชั้นซึ่งมีโปรตีนจำเพาะหลายชนิดรวมอยู่ในนั้น โปรตีนจากเมมเบรนบางชนิดมีฤทธิ์ของเอนไซม์ ในขณะที่บางชนิดจับสารอาหารจากสิ่งแวดล้อมและขนส่งเข้าสู่เซลล์ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ โปรตีนเมมเบรนมีความโดดเด่นด้วยธรรมชาติของการเชื่อมต่อกับโครงสร้างของเมมเบรน โปรตีนบางชนิดเรียกว่า ภายนอกหรืออุปกรณ์ต่อพ่วง จะถูกผูกไว้อย่างหลวมๆ กับพื้นผิวของเมมเบรน หรือเรียกอีกอย่างว่า ภายในหรืออินทิกรัล , แช่อยู่ในเมมเบรน โปรตีนส่วนนอกสามารถสกัดได้ง่าย ในขณะที่โปรตีนอินทิกรัลสามารถแยกได้โดยใช้ผงซักฟอกหรือตัวทำละลายอินทรีย์เท่านั้น ในรูป รูปที่ 4 แสดงโครงสร้างของพลาสมาเมมเบรน

เยื่อหุ้มเซลล์ด้านนอกหรือพลาสมาของเซลล์จำนวนมากรวมถึงเยื่อหุ้มของออร์แกเนลล์ในเซลล์เช่นไมโตคอนเดรียคลอโรพลาสต์ถูกแยกออกในรูปแบบอิสระและศึกษาองค์ประกอบโมเลกุลของพวกมัน เมมเบรนทั้งหมดมีโพลาร์ลิพิดในปริมาณตั้งแต่ 20 ถึง 80% ของมวล ขึ้นอยู่กับประเภทของเมมเบรน ส่วนที่เหลือส่วนใหญ่เป็นโปรตีน ดังนั้นในพลาสมาเมมเบรนของเซลล์สัตว์ปริมาณโปรตีนและไขมันตามกฎจะเท่ากัน เยื่อหุ้มไมโตคอนเดรียชั้นในประกอบด้วยโปรตีนประมาณ 80% และมีไขมันเพียง 20% ในขณะที่เยื่อหุ้มไมอีลินของเซลล์สมองมีไขมันประมาณ 80% และมีโปรตีนเพียง 20% เท่านั้น

ข้าว. 4. โครงสร้างของพลาสมาเมมเบรน

ส่วนไขมันของเมมเบรนเป็นส่วนผสมของโพลาร์ลิพิดชนิดต่างๆ โพลาร์ลิปิดซึ่งรวมถึงฟอสโฟกลีเซอโรไลปิด สฟิงโกลิพิด และไกลโคลิพิด จะไม่ถูกเก็บไว้ในเซลล์ไขมัน แต่จะรวมอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ และในสัดส่วนที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด

ไขมันขั้วโลกทั้งหมดในเยื่อหุ้มเซลล์ได้รับการต่ออายุอย่างต่อเนื่องในระหว่างกระบวนการเมตาบอลิซึม ภายใต้สภาวะปกติ สถานะคงที่แบบไดนามิกจะถูกสร้างขึ้นในเซลล์ ซึ่งอัตราการสังเคราะห์ไขมันจะเท่ากับอัตราการสลายตัว

เยื่อหุ้มเซลล์สัตว์ประกอบด้วยฟอสโฟกลีซีโรลิพิดเป็นส่วนใหญ่ และสฟิงโกลิพิดในปริมาณที่น้อยกว่า triacylglycerols พบได้ในปริมาณเล็กน้อยเท่านั้น เยื่อหุ้มเซลล์สัตว์บางชนิด โดยเฉพาะเยื่อหุ้มพลาสมาชั้นนอก มีคอเลสเตอรอลและเอสเทอร์ในปริมาณมาก (รูปที่ 5)

รูปที่ 5 ไขมันเมมเบรน

ปัจจุบัน แบบจำลองโครงสร้างเมมเบรนที่เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไปคือแบบจำลองโมเสกของเหลว ซึ่งเสนอในปี 1972 โดย S. Singer และ J. Nicholson

จากข้อมูลดังกล่าว โปรตีนสามารถเปรียบได้กับภูเขาน้ำแข็งที่ลอยอยู่ในทะเลไขมัน ดังที่ได้กล่าวไปแล้วโปรตีนเมมเบรนมี 2 ประเภท: อินทิกรัลและอุปกรณ์ต่อพ่วง โปรตีนอินทิกรัลทะลุผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ โมเลกุลแอมฟิพาติก- โปรตีนส่วนปลายไม่ทะลุผ่านเยื่อหุ้มเซลล์และเกาะแน่นน้อยกว่า ส่วนต่อเนื่องหลักของเมมเบรนซึ่งก็คือเมทริกซ์คือชั้นไขมันขั้วโลก ที่อุณหภูมิเซลล์ปกติเมทริกซ์จะอยู่ในสถานะของเหลวซึ่งมั่นใจได้ในอัตราส่วนที่แน่นอนระหว่างกรดไขมันอิ่มตัวและไม่อิ่มตัวในหางที่ไม่ชอบน้ำของไขมันขั้วโลก

แบบจำลองโมเสกเหลวยังสันนิษฐานว่าบนพื้นผิวของโปรตีนอินทิกรัลที่อยู่ในเมมเบรนมีกลุ่ม R ของกรดอะมิโนที่ตกค้าง (ส่วนใหญ่เป็นกลุ่มที่ไม่ชอบน้ำ เนื่องจากโปรตีนดูเหมือนจะ "ละลาย" ในส่วนที่ไม่ชอบน้ำส่วนกลางของชั้นสองชั้น) . ในเวลาเดียวกันบนพื้นผิวของอุปกรณ์ต่อพ่วงหรือโปรตีนภายนอกส่วนใหญ่จะมีกลุ่ม R ที่ชอบน้ำซึ่งถูกดึงดูดไปที่หัวขั้วของไขมันที่มีประจุที่ชอบน้ำเนื่องจากแรงไฟฟ้าสถิต โปรตีนอินทิกรัลซึ่งรวมถึงเอนไซม์และโปรตีนในการขนส่งจะทำงานได้ก็ต่อเมื่ออยู่ภายในส่วนที่ไม่ชอบน้ำของชั้นสองชั้นซึ่งพวกมันจะได้รับการกำหนดค่าเชิงพื้นที่ที่จำเป็นสำหรับการสำแดงของกิจกรรม (รูปที่ 6) ควรเน้นย้ำอีกครั้งว่าพันธะโควาเลนต์จะไม่เกิดขึ้นระหว่างโมเลกุลในชั้นสองชั้นหรือระหว่างโปรตีนกับไขมันของชั้นสองชั้น

รูปที่ 6. โปรตีนเมมเบรน

โปรตีนเมมเบรนสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระในระนาบด้านข้าง โปรตีนส่วนนอกจะลอยอยู่บนพื้นผิวของ "ทะเล" ที่มีชั้นสอง ในขณะที่โปรตีนที่เป็นส่วนประกอบ เช่น ภูเขาน้ำแข็ง จะถูกแช่อยู่ในชั้นไฮโดรคาร์บอนเกือบทั้งหมด

โดยส่วนใหญ่แล้วเมมเบรนจะไม่สมมาตรนั่นคือมีด้านไม่เท่ากัน ความไม่สมดุลนี้แสดงออกมาดังต่อไปนี้:

· ประการแรก ด้านในและด้านนอกของพลาสมาเมมเบรนของเซลล์แบคทีเรียและสัตว์ต่างกันในองค์ประกอบของโพลาร์ลิพิด ตัวอย่างเช่น ชั้นไขมันชั้นในของเยื่อหุ้มเม็ดเลือดแดงของมนุษย์ประกอบด้วยฟอสฟาติดิลเอทานอลเอมีนและฟอสฟาติดิลซีรีนเป็นส่วนใหญ่ และชั้นนอกประกอบด้วยฟอสฟาติดิลโคลีนและสฟิงโกไมอีลิน

ประการที่สอง ระบบขนส่งบางระบบในเมมเบรนทำหน้าที่ในทิศทางเดียวเท่านั้น ตัวอย่างเช่นในเยื่อหุ้มเซลล์เม็ดเลือดแดงมีระบบขนส่ง (“ปั๊ม”) ที่สูบ Na + ไอออนจากเซลล์ออกสู่สิ่งแวดล้อมและ K + ไอออนเข้าสู่เซลล์เนื่องจากพลังงานที่ปล่อยออกมาระหว่างการไฮโดรไลซิสของ ATP

· ประการที่สาม พื้นผิวด้านนอกของพลาสมาเมมเบรนมีหมู่โอลิโกแซ็กคาไรด์จำนวนมาก ซึ่งเป็นหัวของไกลโคลิปิดและสายโซ่ด้านข้างของโอลิโกแซ็กคาไรด์ของไกลโคโปรตีน ในขณะที่บนพื้นผิวด้านในของพลาสมาเมมเบรนแทบไม่มีหมู่โอลิโกแซ็กคาไรด์เลย

ความไม่สมดุลของเยื่อหุ้มชีวภาพยังคงอยู่เนื่องจากความจริงที่ว่าการถ่ายโอนโมเลกุลฟอสโฟลิปิดแต่ละโมเลกุลจากด้านหนึ่งของชั้นไลปิดไปยังอีกชั้นหนึ่งนั้นทำได้ยากมากด้วยเหตุผลด้านพลังงาน โมเลกุลของไขมันมีขั้วสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระที่ด้านข้างของชั้นสองชั้น แต่มีข้อจำกัดในเรื่องความสามารถในการข้ามไปยังอีกด้านหนึ่ง

การเคลื่อนที่ของไขมันขึ้นอยู่กับปริมาณสัมพัทธ์และชนิดของกรดไขมันไม่อิ่มตัวที่มีอยู่ ธรรมชาติของไฮโดรคาร์บอนของโซ่กรดไขมันช่วยให้คุณสมบัติของเมมเบรนมีความลื่นไหลและเคลื่อนที่ได้ เมื่อมีกรดไขมันไม่อิ่มตัวซิส แรงยึดเกาะระหว่างสายโซ่จะอ่อนกว่าในกรณีของกรดไขมันอิ่มตัวเพียงอย่างเดียว และลิพิดยังคงเคลื่อนที่ได้สูงแม้ในอุณหภูมิต่ำ

ที่ด้านนอกของเมมเบรนจะมีบริเวณการจดจำเฉพาะ ซึ่งมีหน้าที่ในการจดจำสัญญาณโมเลกุลบางอย่าง ตัวอย่างเช่นผ่านเมมเบรนที่แบคทีเรียบางชนิดรับรู้การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในความเข้มข้นของสารอาหารซึ่งกระตุ้นการเคลื่อนไหวไปยังแหล่งอาหาร ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า ยาเคมีบำบัด.

เยื่อหุ้มเซลล์ต่างๆ และออร์แกเนลล์ในเซลล์มีความเฉพาะเจาะจงบางประการเนื่องจากโครงสร้าง องค์ประกอบทางเคมี และหน้าที่ของพวกมัน กลุ่มเยื่อหุ้มหลักต่อไปนี้ในสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตมีความโดดเด่น:

พลาสมาเมมเบรน (เยื่อหุ้มเซลล์ชั้นนอก, พลาสม่าเลมมา),

· เยื่อหุ้มนิวเคลียส

ตาข่ายเอนโดพลาสซึม,

เยื่อหุ้มของอุปกรณ์ Golgi, ไมโตคอนเดรีย, คลอโรพลาสต์, เปลือกไมอีลิน,

เยื่อหุ้มเซลล์ที่น่าตื่นเต้น

ในสิ่งมีชีวิตโปรคาริโอตนอกเหนือจากพลาสมาเมมเบรนแล้วยังมีการก่อตัวของเยื่อหุ้มเซลล์ในโปรคาริโอตอีกด้วย ในโปรคาริโอตเฮเทอโรโทรฟิกพวกมันถูกเรียกว่า มีโซโซมหลังเกิดขึ้นจากการรุกรานของเยื่อหุ้มเซลล์ด้านนอกและในบางกรณียังคงสัมผัสกับมัน

เยื่อหุ้มเซลล์เม็ดเลือดแดงประกอบด้วยโปรตีน (50%) ไขมัน (40%) และคาร์โบไฮเดรต (10%) คาร์โบไฮเดรตจำนวนมาก (93%) เกี่ยวข้องกับโปรตีน ส่วนที่เหลือเกี่ยวข้องกับไขมัน ในเมมเบรน ไขมันจะถูกจัดเรียงแบบไม่สมมาตร ตรงกันข้ามกับการจัดเรียงแบบสมมาตรในไมเซลล์ ตัวอย่างเช่น พบเซฟาลินเป็นส่วนใหญ่ในชั้นไขมันชั้นใน เห็นได้ชัดว่าความไม่สมดุลนี้ยังคงอยู่เนื่องจากการเคลื่อนที่ตามขวางของฟอสโฟลิพิดในเยื่อหุ้มเซลล์ ซึ่งดำเนินการด้วยความช่วยเหลือของโปรตีนเมมเบรน และเนื่องจากพลังงานเมตาบอลิซึม ชั้นในของเมมเบรนเม็ดเลือดแดงประกอบด้วยสฟิงโกไมอีลินเป็นส่วนใหญ่, ฟอสฟาติดิลเอทานอลเอมีน, ฟอสฟาติดิลซีรีน และชั้นนอกประกอบด้วยฟอสฟาติดิลโคลีน เยื่อหุ้มเซลล์เม็ดเลือดแดงประกอบด้วยไกลโคโปรตีนที่เป็นส่วนประกอบ ไกลโคโฟรินประกอบด้วยกรดอะมิโน 131 ตัวตกค้างและทะลุผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ และที่เรียกว่าโปรตีนแบนด์ 3 ประกอบด้วยกรดอะมิโน 900 ตัวตกค้าง ส่วนประกอบของคาร์โบไฮเดรตของไกลโคโฟรินทำหน้าที่รับการทำงานของไวรัสไข้หวัดใหญ่ ไฟโตเฮมักกลูตินิน และฮอร์โมนหลายชนิด พบโปรตีนอินทิกรัลอีกชนิดหนึ่งในเยื่อหุ้มเม็ดเลือดแดง ซึ่งมีคาร์โบไฮเดรตน้อยและแทรกซึมเข้าไปในเยื่อหุ้มเซลล์ พวกเขาเรียกเขาว่า โปรตีนในอุโมงค์(ส่วนประกอบ a) เนื่องจากสันนิษฐานว่าเป็นช่องทางสำหรับแอนไอออน โปรตีนส่วนปลายที่เกี่ยวข้องกับด้านในของเยื่อหุ้มเม็ดเลือดแดงคือ สเปกตรัม

เยื่อหุ้มไมอีลิน ล้อมรอบแอกซอนของเซลล์ประสาทมีหลายชั้นมีไขมันจำนวนมาก (ประมาณ 80% ครึ่งหนึ่งเป็นฟอสโฟลิปิด) โปรตีนของเมมเบรนเหล่านี้มีความสำคัญในการตรึงเกลือของเมมเบรนที่อยู่ด้านบน

เยื่อหุ้มคลอโรพลาสต์- คลอโรพลาสต์ถูกหุ้มด้วยเมมเบรนสองชั้น เยื่อหุ้มชั้นนอกมีความคล้ายคลึงกับเยื่อหุ้มไมโตคอนเดรีย นอกจากเมมเบรนพื้นผิวนี้แล้ว คลอโรพลาสยังมีระบบเมมเบรนภายใน - ลาเมลลา- ลาเมลลาก่อตัวเป็นถุงแบน - ไทลาคอยด์ซึ่งอยู่เหนืออีกอันหนึ่งจะถูกรวบรวมเป็นแพ็ค (กรานา) หรือสร้างระบบเมมเบรนสโตรมัล (สโตรมัลลาเมลลา) ลาเมลลาของกรานาและสโตรมาที่ด้านนอกของเมมเบรนไทลาคอยด์คือกลุ่มที่ชอบน้ำเข้มข้น กาแลคโต- และซัลโฟลิปิด ส่วนไฟทอลของโมเลกุลคลอโรฟิลล์นั้นถูกแช่อยู่ในทรงกลมและสัมผัสกับกลุ่มโปรตีนและไขมันที่ไม่ชอบน้ำ นิวเคลียสพอร์ไฟรินของคลอโรฟิลล์ส่วนใหญ่อยู่บริเวณระหว่างเยื่อสัมผัสของแกรนา ไทลาคอยด์

เยื่อหุ้มชั้นใน (ไซโตพลาสซึม) ของแบคทีเรียโครงสร้างของมันคล้ายกับเยื่อหุ้มภายในของคลอโรพลาสต์และไมโตคอนเดรีย เอ็นไซม์ของห่วงโซ่ทางเดินหายใจและการขนส่งแบบแอคทีฟนั้นมีการแปลเป็นภาษาท้องถิ่น เอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการสร้างส่วนประกอบของเมมเบรน ส่วนประกอบเด่นของเยื่อหุ้มแบคทีเรียคือโปรตีน อัตราส่วนโปรตีน/ไขมัน (โดยน้ำหนัก) คือ 3:1 เยื่อหุ้มชั้นนอกของแบคทีเรียแกรมลบเมื่อเปรียบเทียบกับเมมเบรนไซโตพลาสซึมนั้นมีฟอสโฟลิปิดและโปรตีนหลายชนิดน้อยกว่า เมมเบรนทั้งสองมีองค์ประกอบของไขมันต่างกัน เยื่อหุ้มชั้นนอกประกอบด้วยโปรตีนที่สร้างรูพรุนเพื่อการแทรกซึมของสารโมเลกุลต่ำหลายชนิด ส่วนประกอบที่เป็นลักษณะเฉพาะของเมมเบรนด้านนอกก็คือไลโปโพลีแซ็กคาไรด์ที่จำเพาะเช่นกัน โปรตีนจากเยื่อหุ้มชั้นนอกจำนวนหนึ่งทำหน้าที่เป็นตัวรับสำหรับฟาจ

เยื่อหุ้มไวรัสในบรรดาไวรัส โครงสร้างเมมเบรนเป็นลักษณะของโครงสร้างที่มีนิวคลีโอแคปซิดซึ่งประกอบด้วยโปรตีนและกรดนิวคลีอิก “แกนกลาง” ของไวรัสนี้ล้อมรอบด้วยเมมเบรน (ซอง) นอกจากนี้ยังประกอบด้วยไขมันสองชั้นที่มีไกลโคโปรตีนฝังอยู่ซึ่งส่วนใหญ่อยู่บนพื้นผิวของเมมเบรน ในไวรัสจำนวนหนึ่ง (ไมโครไวรัส) 70-80% ของโปรตีนทั้งหมดจะอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ โปรตีนที่เหลือจะอยู่ในนิวคลีโอแคปซิด

ดังนั้นเยื่อหุ้มเซลล์จึงมีโครงสร้างที่ซับซ้อนมาก สารประกอบเชิงซ้อนของโมเลกุลที่เป็นส่วนประกอบก่อให้เกิดโมเสกสองมิติที่ได้รับคำสั่ง ซึ่งให้ความจำเพาะทางชีวภาพแก่พื้นผิวเมมเบรน