คุณสมบัติของโครงสร้างของพลาสมาเมมเบรน โครงสร้างของพลาสมาเมมเบรน
เยื่อหุ้มเซลล์เรียกอีกอย่างว่าพลาสมาเลมมา ไซโตเลมมาหรือพลาสมาเมมเบรนเป็นโครงสร้างโมเลกุลที่ยืดหยุ่นตามธรรมชาติและประกอบด้วยโปรตีนและลิพิดต่างๆ มันแยกเนื้อหาของเซลล์ใด ๆ จาก สภาพแวดล้อมภายนอกจึงควบคุมคุณสมบัติการป้องกันและยังจัดให้มีการแลกเปลี่ยนระหว่างสภาพแวดล้อมภายนอกและเนื้อหาภายในเซลล์โดยตรง
Plasmalemma เป็นกะบังที่อยู่ด้านในด้านหลังเปลือกโดยตรง มันแบ่งเซลล์ออกเป็นช่องต่างๆ ซึ่งมุ่งตรงไปยังช่องต่างๆ หรือออร์แกเนลล์ พวกเขามีสภาพแวดล้อมเฉพาะ ผนังเซลล์ครอบคลุมเยื่อหุ้มเซลล์ทั้งหมดอย่างสมบูรณ์ มีลักษณะเป็นโมเลกุลสองชั้น
ข้อมูลพื้นฐาน
องค์ประกอบของพลาสมาเลมมาคือฟอสโฟลิปิดหรือที่เรียกอีกอย่างว่าไขมันเชิงซ้อน ฟอสโฟลิปิดมีหลายส่วน: หางและหัว ผู้เชี่ยวชาญเรียกส่วนที่ไม่ชอบน้ำและไม่ชอบน้ำ: ขึ้นอยู่กับโครงสร้างของเซลล์สัตว์หรือพืช ส่วนที่เรียกว่าส่วนหัวจะหันเข้าหาด้านในของเซลล์และส่วนหางจะหันออกด้านนอก Plasmalemms มีโครงสร้างที่ไม่เปลี่ยนแปลงและมีความคล้ายคลึงกันมากใน สิ่งมีชีวิตต่างๆ; ข้อยกเว้นที่พบบ่อยที่สุดอาจเป็นอาร์เคียซึ่งพาร์ติชันประกอบด้วยแอลกอฮอล์และกลีเซอรอลต่างๆ
ความหนาของพลาสมาเลมมาประมาณ 10 นาโนเมตร.
มีพาร์ติชันที่อยู่ด้านนอกหรือด้านนอกของส่วนที่ติดกับเมมเบรน - เรียกว่าผิวเผิน โปรตีนบางชนิดสามารถเป็นจุดสัมผัสของเยื่อหุ้มเซลล์และเปลือก ภายในเซลล์ประกอบด้วยโครงร่างโครงร่างเซลล์และผนังด้านนอก โปรตีนอินทิกรัลบางประเภทสามารถใช้เป็นช่องทางในตัวรับการขนส่งไอออน (ขนานกับปลายประสาท)
หากคุณใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็คตรอน คุณจะได้รับข้อมูลบนพื้นฐานของการสร้างไดอะแกรมของโครงสร้างทุกส่วนของเซลล์ ตลอดจนส่วนประกอบหลักและเยื่อหุ้มเซลล์ เครื่องบนจะประกอบด้วยสามระบบย่อย:
- รวม supramembrane ที่ซับซ้อน
- ระบบกล้ามเนื้อและโครงกระดูกของไซโตพลาสซึมซึ่งจะมีส่วนของเยื่อหุ้มเซลล์
เครื่องมือนี้สามารถนำมาประกอบกับโครงร่างของเซลล์ ไซโตพลาสซึมที่มีออร์แกเนลล์และนิวเคลียสเรียกว่าเครื่องมือนิวเคลียร์ ไซโตพลาสซึมหรืออีกนัยหนึ่งคือเยื่อหุ้มเซลล์พลาสมาอยู่ใต้เยื่อหุ้มเซลล์
คำว่า "เมมเบรน" มาจากคำว่า membrum ในภาษาละติน ซึ่งสามารถแปลว่า "ผิวหนัง" หรือ "เปลือก" คำนี้ถูกเสนอเมื่อกว่า 200 ปีที่แล้วและมักเรียกว่าขอบของเซลล์ แต่ในช่วงที่เริ่มมีการใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ ได้มีการพิสูจน์แล้วว่าพลาสมาไซโตเลมมาประกอบด้วยองค์ประกอบต่างๆ มากมายของเยื่อหุ้มเซลล์
องค์ประกอบส่วนใหญ่มักมีโครงสร้าง เช่น:
- ไมโทคอนเดรีย;
- ไลโซโซม;
- พลาสมิด;
- พาร์ทิชัน
หนึ่งในสมมติฐานแรกเกี่ยวกับองค์ประกอบโมเลกุลของพลาสมาเลมมาถูกเสนอขึ้นในปี 1940 โดยสถาบันวิทยาศาสตร์ในบริเตนใหญ่ ในปีพ. ศ. 2503 วิลเลียมโรเบิร์ตส์ได้เสนอสมมติฐาน "บนเยื่อหุ้มเซลล์" ต่อโลก เธอสันนิษฐานว่าเยื่อหุ้มพลาสมาทั้งหมดของเซลล์ประกอบด้วยบางส่วน อันที่จริง พวกมันถูกสร้างขึ้นตามหลักการทั่วไปสำหรับทุกอาณาจักรของสิ่งมีชีวิต
ในช่วงต้นทศวรรษที่เจ็ดสิบของศตวรรษที่ XX มีการค้นพบข้อมูลจำนวนมากโดยในปี 1972 นักวิทยาศาสตร์จากออสเตรเลียได้เสนอแบบจำลองโครงสร้างเซลล์แบบโมเสคและของเหลวใหม่
โครงสร้างของพลาสมาเมมเบรน
รุ่นปี 1972 ได้รับการยอมรับในระดับสากลจนถึงทุกวันนี้ นั่นคือใน วิทยาศาสตร์สมัยใหม่นักวิทยาศาสตร์หลายคนที่ทำงานกับเชลล์อาศัยงานทางทฤษฎี "โครงสร้างของเยื่อหุ้มชีวภาพของแบบจำลองโมเสกของไหล"
โมเลกุลของโปรตีนมีความเกี่ยวข้องกับ bilayer ของไขมันและซึมผ่านเยื่อหุ้มทั้งหมดอย่างสมบูรณ์ - โปรตีนที่เป็นส่วนประกอบ (หนึ่งในชื่อสามัญคือโปรตีนจากเยื่อหุ้มเซลล์)
เปลือกในองค์ประกอบมีส่วนประกอบของคาร์โบไฮเดรตหลายชนิดซึ่งจะมีลักษณะเป็นโพลีแซคคาไรด์หรือสายโซ่แซ็กคาไรด์ ในทางกลับกันห่วงโซ่จะเชื่อมต่อกันด้วยไขมันและโปรตีน สายโซ่ที่เชื่อมต่อกันด้วยโมเลกุลของโปรตีนเรียกว่า ไกลโคโปรตีน และโมเลกุลของไขมันเรียกว่า ไกลโคไซด์ คาร์โบไฮเดรตอยู่ที่ด้านนอกของเยื่อหุ้มเซลล์และทำหน้าที่เป็นตัวรับในเซลล์สัตว์
Glycoprotein - มีความซับซ้อนของการทำงานของเยื่อหุ้มเซลล์ เรียกอีกอย่างว่า ไกลโคคาไลซ์ (จาก คำภาษากรีก glik และ calix ซึ่งแปลว่า "หวาน" และ "ถ้วย") คอมเพล็กซ์ส่งเสริมการยึดเกาะของเซลล์
หน้าที่ของพลาสมาเมมเบรน
สิ่งกีดขวาง
ช่วยแยกส่วนประกอบภายในของมวลเซลล์ออกจากสารที่อยู่ภายนอก ปกป้องร่างกายจากการซึมผ่านของสารต่าง ๆ ที่จะแปลกปลอมเข้าไป และช่วยรักษาสมดุลภายในเซลล์
ขนส่ง
เซลล์มี "การขนส่งแบบพาสซีฟ" ของตัวเองและใช้เพื่อลดการใช้พลังงาน ฟังก์ชันการขนส่งทำงานในกระบวนการต่อไปนี้:
- เอนโดไซโทซิส;
- เอ็กโซไซโทซิส;
- เมแทบอลิซึมของโซเดียมและโพแทสเซียม
ที่ด้านนอกของเมมเบรนมีตัวรับซึ่งเกิดการผสมของฮอร์โมนและโมเลกุลควบคุมต่างๆ
การขนส่งแบบพาสซีฟกระบวนการที่สารผ่านเมมเบรนโดยไม่ต้องใช้พลังงาน กล่าวอีกนัยหนึ่งสารจะถูกส่งจากบริเวณเซลล์ที่มีความเข้มข้นสูงไปยังด้านที่มีความเข้มข้นต่ำกว่า
มีสองประเภท:
- การแพร่กระจายที่เรียบง่าย- มีอยู่ในโมเลกุลที่เป็นกลางขนาดเล็ก H2O, CO2 และ O2 และสารอินทรีย์ที่ไม่ชอบน้ำบางชนิดที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ ดังนั้น จึงผ่านเมมเบรนฟอสโฟลิปิดได้โดยไม่มีปัญหา โมเลกุลเหล่านี้สามารถซึมผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ได้จนกว่าความเข้มข้นของเกรเดียนต์จะคงที่และไม่เปลี่ยนแปลง
- อำนวยความสะดวกในการแพร่กระจาย- ลักษณะของโมเลกุลประเภทที่ชอบน้ำต่างๆ พวกเขายังสามารถผ่านเมมเบรนตามการไล่ระดับความเข้มข้น อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้จะดำเนินการด้วยความช่วยเหลือของโปรตีนต่างๆ ซึ่งจะสร้างช่องทางเฉพาะของสารประกอบไอออนิกในเมมเบรน
การขนส่งที่ใช้งานอยู่- นี่คือการเคลื่อนที่ของส่วนประกอบต่าง ๆ ผ่านผนังเมมเบรนซึ่งตรงข้ามกับการไล่ระดับสี การถ่ายโอนดังกล่าวต้องใช้ทรัพยากรพลังงานจำนวนมากในเซลล์ ส่วนใหญ่มักจะเป็นการขนส่งที่ใช้งานซึ่งเป็นแหล่งพลังงานหลัก
มีหลายพันธุ์การขนส่งที่ใช้งานโดยมีส่วนร่วมของโปรตีนพาหะ:
- ปั๊มโซเดียม-โพแทสเซียมได้รับแร่ธาตุและธาตุที่จำเป็นโดยเซลล์
- เอนโดไซโทซิส- กระบวนการที่เซลล์จับอนุภาคของแข็ง (phagocytosis) หรือหยดของเหลวต่าง ๆ (pinocytosis)
- เอ็กโซไซโทซิส- กระบวนการที่อนุภาคบางชนิดถูกปล่อยออกจากเซลล์สู่สิ่งแวดล้อมภายนอก กระบวนการนี้เป็นการถ่วงดุลกับเอนโดไซโทซิส
คำว่า "endocytosis" มาจากคำภาษากรีก "enda" (จากภายใน) และ "ketosis" (ถ้วย, ภาชนะ) กระบวนการนี้กำหนดลักษณะของการจับองค์ประกอบภายนอกโดยเซลล์และดำเนินการในระหว่างการผลิตถุงเมมเบรน คำนี้ถูกเสนอในปี 1965 โดย Christian Bales ศาสตราจารย์ด้านเซลล์วิทยาชาวเบลเยียม ผู้ศึกษาการดูดซึมสารต่างๆ โดยเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ตลอดจนเซลล์ฟาโกไซโทซิสและพิโนไซโทซิส
ฟาโกไซโทซิส
เกิดขึ้นเมื่อเซลล์จับอนุภาคของแข็งหรือเซลล์ที่มีชีวิตได้ และพิโนไซโตซิสเป็นกระบวนการที่เซลล์จับหยดของเหลว ฟาโกไซโทซิส (มาจากคำภาษากรีกว่า "ผู้กิน" และ "ภาชนะรองรับ") เป็นกระบวนการที่วัตถุขนาดเล็กมากของสัตว์ป่าถูกจับและบริโภค เช่นเดียวกับส่วนที่เป็นของแข็งของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวต่างๆ
การค้นพบกระบวนการนี้เป็นของนักสรีรวิทยาจากรัสเซีย - Vyacheslav Ivanovich Mechnikov ซึ่งเป็นผู้กำหนดกระบวนการโดยตรงในขณะที่เขาทำการทดสอบต่าง ๆ กับปลาดาวและไรน้ำขนาดเล็ก
สารอาหารของสิ่งมีชีวิตเฮเทอโรโทรฟิกเซลล์เดียวนั้นขึ้นอยู่กับความสามารถในการย่อยและจับอนุภาคต่างๆ
Mechnikov อธิบายอัลกอริทึมสำหรับการดูดซึมแบคทีเรียโดยอะมีบาและ หลักการทั่วไปฟาโกไซโทซิส:
- การยึดเกาะ - การยึดเกาะของแบคทีเรียกับเยื่อหุ้มเซลล์
- การดูดซึม;
- การก่อตัวของถุงที่มีเซลล์แบคทีเรีย
- ฟองสบู่
จากนี้กระบวนการของ phagocytosis ประกอบด้วยขั้นตอนต่อไปนี้:
- อนุภาคที่ดูดซับจะติดอยู่กับเมมเบรน
- ล้อมรอบอนุภาคที่ดูดซับด้วยเมมเบรน
- การก่อตัวของเยื่อหุ้มเซลล์ (phagosome)
- การแยกเยื่อหุ้มเซลล์ (phagosome) เข้าสู่ภายในเซลล์
- การเชื่อมโยงของ phagosome และ lysosome (การย่อยอาหาร) รวมถึงการเคลื่อนที่ภายในของอนุภาค
สามารถสังเกตการย่อยอาหารทั้งหมดหรือบางส่วนได้
ในกรณีของการย่อยอาหารบางส่วน ส่วนใหญ่มักจะเกิดสารตกค้างซึ่งจะคงอยู่ในเซลล์เป็นระยะเวลาหนึ่ง สิ่งตกค้างที่ไม่ถูกย่อยจะถูกถอน (อพยพ) ออกจากเซลล์โดยเอ็กโซไซโทซิส ในระหว่างวิวัฒนาการ ฟังก์ชัน phagocytic propensity นี้จะค่อยๆ แยกและย้ายจากเซลล์เซลล์เดียวต่างๆ ไปยังเซลล์พิเศษ (เช่น การย่อยอาหารใน coelenterates และฟองน้ำ) และจากนั้นไปยังเซลล์พิเศษในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและมนุษย์
Lymphocytes และ leukocytes ในเลือดมีแนวโน้มที่จะ phagocytosis กระบวนการของฟาโกไซโตซิสนั้นต้องใช้พลังงานจำนวนมากและถูกรวมโดยตรงกับกิจกรรมของเยื่อหุ้มเซลล์ชั้นนอกและไลโซโซมซึ่งมีเอนไซม์ย่อยอาหาร
พิโนไซโตซิส
พิโนไซโตซิสคือการจับที่ผิวเซลล์ของของเหลวซึ่งมีสารต่างๆ อยู่ การค้นพบปรากฏการณ์พิโนไซโตซิสเป็นของนักวิทยาศาสตร์ Fitzgerald Lewis. เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นในปี 2475
Pinocytosis เป็นหนึ่งในกลไกหลักที่ สารประกอบโมเลกุลขนาดใหญ่ตัวอย่างเช่น ไกลโคโปรตีนต่างๆ หรือโปรตีนที่ละลายน้ำได้ ในทางกลับกันกิจกรรมของ Pinocytotic นั้นเป็นไปไม่ได้หากไม่มีสถานะทางสรีรวิทยาของเซลล์และขึ้นอยู่กับองค์ประกอบและองค์ประกอบของมัน สิ่งแวดล้อม. เราสามารถสังเกตพิโนไซโทซิสที่แอคทีฟที่สุดในอะมีบาได้
ในมนุษย์ พบพิโนไซโทซิสในเซลล์ลำไส้ ในหลอดเลือด ท่อไต และในโอโอไซต์ที่กำลังเติบโต เพื่ออธิบายกระบวนการของ pinocytosis ซึ่งจะดำเนินการด้วยความช่วยเหลือของ leukocytes ของมนุษย์สามารถยื่นออกมาของเยื่อหุ้มเซลล์ในพลาสมาได้ ในกรณีนี้ชิ้นส่วนจะถูกผูกและแยกออกจากกัน กระบวนการของ pinocytosis ต้องใช้พลังงาน
ขั้นตอนในกระบวนการพินโทไซโทซิส:
- ผลพลอยได้บาง ๆ ปรากฏบนพลาสมาเลมมาของเซลล์ชั้นนอกซึ่งล้อมรอบหยดของเหลว
- ส่วนนี้ของเปลือกนอกจะบางลง
- การก่อตัวของเยื่อหุ้มเซลล์
- กำแพงพังทลาย (ล้มเหลว)
- ถุงจะเคลื่อนที่ไปในไซโตพลาสซึมและสามารถหลอมรวมกับถุงและออร์แกเนลล์ต่างๆ
เอ็กโซไซโทซิส
คำนี้มาจากคำภาษากรีก "exo" - ภายนอก, ภายนอกและ "cytosis" - ภาชนะ, ชาม กระบวนการนี้ประกอบด้วยการปลดปล่อยอนุภาคบางชนิดโดยส่วนของเซลล์สู่สภาพแวดล้อมภายนอก กระบวนการ exocytosis นั้นตรงกันข้ามกับ pinocytosis
ในกระบวนการของอีโคไซโทซิส ฟองของของเหลวภายในเซลล์จะออกจากเซลล์และผ่านไปยังเยื่อหุ้มเซลล์ชั้นนอก เนื้อหาภายในถุงสามารถออกสู่ภายนอกได้และเยื่อหุ้มเซลล์ผสานเข้ากับเปลือกของถุง ดังนั้นสารประกอบโมเลกุลขนาดใหญ่ส่วนใหญ่จะเกิดขึ้นในลักษณะนี้
Exocytosis ทำงานหลายอย่าง:
- การส่งโมเลกุลไปยังเยื่อหุ้มเซลล์ชั้นนอก
- การขนส่งไปทั่วเซลล์ของสารที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโตและการเพิ่มพื้นที่ของเยื่อหุ้มเซลล์ เช่น โปรตีนบางชนิดหรือฟอสโฟลิปิด
- การปล่อยหรือการเชื่อมต่อ ชิ้นส่วนต่างๆ;
- การขับถ่ายของเสียที่เป็นอันตรายและเป็นพิษที่เกิดขึ้นระหว่างการเผาผลาญ เช่น ของกรดไฮโดรคลอริกหลั่งจากเซลล์เยื่อบุกระเพาะอาหาร
- การขนส่งเปปซิโนเจน ตลอดจนการส่งสัญญาณโมเลกุล ฮอร์โมน หรือสารสื่อประสาท
หน้าที่เฉพาะของเยื่อชีวภาพ:
- การสร้างแรงกระตุ้นที่เกิดขึ้นในระดับเส้นประสาทภายในเยื่อหุ้มเซลล์ประสาท
- การสังเคราะห์โพลีเปปไทด์เช่นเดียวกับไขมันและคาร์โบไฮเดรตของเครือข่ายที่หยาบและเรียบของเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม
- การเปลี่ยนแปลงของพลังงานแสงและการเปลี่ยนเป็นพลังงานเคมี
วิดีโอ
จากวิดีโอของเรา คุณจะได้เรียนรู้สิ่งที่น่าสนใจและมีประโยชน์มากมายเกี่ยวกับโครงสร้างของเซลล์
ไม่ได้รับคำตอบสำหรับคำถามของคุณ? แนะนำหัวข้อให้กับผู้เขียน
1. ไม้กั้น- ให้เมแทบอลิซึมที่ได้รับการควบคุม เลือก พาสซีฟ และแอคทีฟกับสิ่งแวดล้อม
เยื่อหุ้มเซลล์มี การซึมผ่านที่เลือกได้: กลูโคส, กรดอะมิโน, กรดไขมัน, กลีเซอรอลและไอออนจะค่อย ๆ แพร่ผ่านพวกมัน, เยื่อหุ้มเซลล์ควบคุมกระบวนการนี้อย่างแข็งขัน - สารบางชนิดผ่านได้, ในขณะที่สารอื่นไม่ผ่าน
2. การขนส่ง- การขนส่งสารเข้าและออกจากเซลล์เกิดขึ้นผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ การขนส่งข้ามเยื่อให้: การส่งมอบ สารอาหารการกำจัดผลิตภัณฑ์สุดท้ายที่เผาผลาญ การหลั่งสารต่าง ๆ การสร้างไอออนิกเกรเดียนต์ การรักษาค่า pH และความเข้มข้นของไอออนิกที่เหมาะสมในเซลล์ ซึ่งจำเป็นสำหรับการทำงานของเอนไซม์ในเซลล์
มีสี่กลไกหลักในการนำสารเข้าสู่เซลล์หรือนำสารออกจากเซลล์สู่ภายนอก:
ก) แบบพาสซีฟ (การแพร่ การออสโมซิส) (ไม่ต้องการพลังงาน)
การแพร่กระจาย
การแพร่กระจายของโมเลกุลหรืออะตอมของสารหนึ่งระหว่างโมเลกุลหรืออะตอมของอีกสารหนึ่ง นำไปสู่การจัดเรียงตัวของความเข้มข้นที่เกิดขึ้นเองตลอดปริมาตรที่ถูกครอบครอง ในบางสถานการณ์ สารหนึ่งมีความเข้มข้นเท่ากันอยู่แล้ว และสารหนึ่งพูดถึงการแพร่กระจายของสารหนึ่งไปยังอีกสารหนึ่ง ในกรณีนี้ การถ่ายโอนสารเกิดขึ้นจากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำ (ตามเวกเตอร์ของการไล่ระดับความเข้มข้น (รูปที่ 2.4)
ข้าว. 2.4. แผนผังของกระบวนการแพร่
ออสโมซิส
กระบวนการแพร่ทางเดียวผ่านเมมเบรนกึ่งซึมผ่านได้ของโมเลกุลตัวทำละลายไปยังตัวถูกละลายที่มีความเข้มข้นสูงกว่าจากปริมาตรที่มีตัวถูกละลายที่มีความเข้มข้นต่ำกว่า (รูปที่ 2.5)
ข้าว. 2.5. แผนผังของกระบวนการออสโมซิส
b) การขนส่งแบบแอคทีฟ (ต้องใช้ต้นทุนด้านพลังงาน)
ปั๊มโพแทสเซียม-โซเดียม (ปั๊มโซเดียม-โพแทสเซียม)- กลไกของการขนส่งเมมเบรนแบบแอกทีฟแบบคอนจูเกตของโซเดียมไอออน (ออกจากเซลล์) และโพแทสเซียมไอออน (เข้าไปในเซลล์) ซึ่งให้การไล่ระดับความเข้มข้นและความต่างศักย์ของเมมเบรน หลังทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับการทำงานหลายอย่างของเซลล์และอวัยวะ: การหลั่งของเซลล์ต่อม การหดตัวของกล้ามเนื้อ การนำกระแสประสาท ฯลฯ (รูปที่ 2.6)
ข้าว. 2.6. รูปแบบการทำงานของปั๊มโพแทสเซียมโซเดียม
ในระยะแรก เอนไซม์ Na + /K + -ATPase จะจับไอออน Na + สามตัวจากด้านในของเมมเบรน ไอออนเหล่านี้เปลี่ยนโครงสร้างของแอกทีฟไซต์ของ ATPase จากนั้นเอนไซม์จะสามารถไฮโดรไลซ์ ATP ได้หนึ่งโมเลกุล พลังงานที่ปล่อยออกมาหลังจากการไฮโดรไลซิสจะถูกใช้ในการเปลี่ยนโครงสร้างของตัวพา เนื่องจากไอออน Na + สามตัวและไอออน PO 4 3− (ฟอสเฟต) อยู่ที่ด้านนอกของเมมเบรน ที่นี่ ไอออนของ Na + จะถูกแยกออก และ PO 4 3− ถูกแทนที่ด้วยไอออน K + สองตัว หลังจากนั้นเอนไซม์จะกลับคืนสู่รูปแบบเดิม และไอออน K+ จะอยู่ด้านในของเมมเบรน ที่นี่ไอออน K + จะถูกแยกออกและพาหะก็พร้อมทำงานอีกครั้ง
เป็นผลให้ไอออน Na + ที่มีความเข้มข้นสูงถูกสร้างขึ้นในสภาพแวดล้อมนอกเซลล์และ K + ที่มีความเข้มข้นสูงจะถูกสร้างขึ้นภายในเซลล์ ความแตกต่างของความเข้มข้นนี้ใช้ในเซลล์เมื่อกระตุ้นกระแสประสาท
c) เอนโดไซโทซิส (ฟาโกไซโทซิส, พิโนไซโทซิส)
ฟาโกไซโทซิส(การกินโดยเซลล์) - กระบวนการดูดซึมโดยเซลล์ของวัตถุที่เป็นของแข็ง เช่น เซลล์ยูคาริโอต แบคทีเรีย ไวรัส ซากเซลล์ที่ตายแล้ว ฯลฯ แวคิวโอลภายในเซลล์ขนาดใหญ่ (ฟาโกโซม) ก่อตัวขึ้นรอบๆ วัตถุที่ถูกดูดซึม ขนาดของฟาโกโซมมีขนาดตั้งแต่ 250 นาโนเมตรขึ้นไป phagosome หลอมรวมกับ lysosome หลักเพื่อสร้าง lysosome ทุติยภูมิ ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด เอนไซม์ไฮโดรไลติกจะสลายโมเลกุลขนาดใหญ่ที่อยู่ในไลโซโซมทุติยภูมิ ผลิตภัณฑ์จากความแตกแยก (กรดอะมิโน โมโนแซ็กคาไรด์ ฯลฯ) วัสดุที่มีประโยชน์) จะถูกลำเลียงผ่านเยื่อไลโซโซมเข้าไปในไซโตพลาสซึมของเซลล์ Phagocytosis เป็นที่แพร่หลายมาก ในสัตว์และมนุษย์ที่มีการจัดระเบียบสูง กระบวนการฟาโกไซโทซิสมีบทบาทในการป้องกัน กิจกรรมทำลายเซลล์ของเม็ดเลือดขาวและแมคโครฟาจมีความสำคัญอย่างยิ่งในการปกป้องร่างกายจากจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรคและอนุภาคที่ไม่พึงประสงค์อื่นๆ ที่เข้าสู่ร่างกาย Phagocytosis ถูกอธิบายครั้งแรกโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย I. I. Mechnikov (รูปที่ 2.7)
พิโนไซโตซิส(ดื่มโดยเซลล์) - กระบวนการดูดซึมโดยเซลล์ของเฟสของเหลวจากสิ่งแวดล้อมที่มีสารที่ละลายน้ำได้ รวมถึงโมเลกุลขนาดใหญ่ (โปรตีน โพลีแซคคาไรด์ ฯลฯ) ในระหว่างกระบวนการพิโนไซโตซิส ถุงเล็กๆ ที่เรียกว่าเอนโดโซมจะหลุดจากเยื่อหุ้มเซลล์เข้าไปในเซลล์ มีขนาดเล็กกว่าฟาโกโซม (ขนาดไม่เกิน 150 นาโนเมตร) และมักไม่มีอนุภาคขนาดใหญ่ หลังจากการก่อตัวของเอนโดโซมแล้ว ไลโซโซมปฐมภูมิจะเข้าใกล้มัน และถุงเมมเบรนทั้งสองนี้จะรวมกัน ออร์แกเนลล์ที่เกิดขึ้นเรียกว่าไลโซโซมทุติยภูมิ กระบวนการของ pinocytosis นั้นดำเนินการอย่างต่อเนื่องโดยเซลล์ยูคาริโอตทั้งหมด (รูปที่ 7)
endocytosis ที่รับสื่อกลาง - กระบวนการเฉพาะที่แอคทีฟซึ่งเยื่อหุ้มเซลล์นูนเข้าไปในเซลล์ ก่อตัวเป็นหลุมที่มีขอบ ด้านในเซลล์ของหลุมที่มีขอบประกอบด้วยชุดของโปรตีนที่ปรับตัวได้ โมเลกุลขนาดใหญ่ที่จับกับตัวรับที่เฉพาะเจาะจงบนผิวเซลล์จะผ่านเข้าไปภายในในอัตราที่สูงกว่าสารที่เข้าสู่เซลล์เนื่องจากพิโนไซโทซิส
ข้าว. 2.7. เอนโดไซโทซิส
d) Exocytosis (ฟาโกไซโทซิสเชิงลบและพิโนไซโทซิสเชิงลบ)
กระบวนการของเซลล์ที่ถุงภายในเซลล์ (ถุงเมมเบรน) หลอมรวมกับเยื่อหุ้มเซลล์ชั้นนอก ในระหว่างการเกิด exocytosis เนื้อหาของถุงหลั่ง (exocytic vesicles) จะถูกปล่อยออกมาภายนอกและเยื่อหุ้มเซลล์จะรวมเข้ากับเยื่อหุ้มเซลล์ สารประกอบโมเลกุลขนาดใหญ่เกือบทั้งหมด (โปรตีน ฮอร์โมนเปปไทด์ ฯลฯ) จะถูกปลดปล่อยออกจากเซลล์ด้วยวิธีนี้ (รูปที่ 2.8)
ข้าว. 2.8. รูปแบบของ exocytosis
3. การสร้างและการนำศักยภาพทางชีวภาพ- ด้วยความช่วยเหลือของเมมเบรนในเซลล์การรักษาความเข้มข้นของไอออนคงที่: ความเข้มข้นของ K + ไอออนภายในเซลล์นั้นสูงกว่าภายนอกมากและความเข้มข้นของ Na + นั้นต่ำกว่ามากซึ่งสำคัญมาก เนื่องจากสิ่งนี้จะรักษาความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นทั่วทั้งเมมเบรนและสร้างแรงกระตุ้นของเส้นประสาท
4. เครื่องกล- รับรองความเป็นอิสระของเซลล์ โครงสร้างภายในเซลล์ ตลอดจนการเชื่อมต่อกับเซลล์อื่นๆ (ในเนื้อเยื่อ)
5. พลังงาน- ในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงในคลอโรพลาสต์และการหายใจระดับเซลล์ในไมโตคอนเดรีย ระบบถ่ายเทพลังงานทำงานในเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งโปรตีนมีส่วนร่วมด้วย
6. ตัวรับ- โปรตีนบางชนิดในเยื่อหุ้มเซลล์เป็นตัวรับ (โมเลกุลที่เซลล์รับรู้สัญญาณบางอย่าง)
7. เอนไซม์โปรตีนเมมเบรนมักเป็นเอนไซม์ ตัวอย่างเช่น พลาสมาเมมเบรนของเซลล์เยื่อบุผิวในลำไส้ประกอบด้วยเอนไซม์ย่อยอาหาร
8. เมทริกซ์- ให้ตำแหน่งสัมพัทธ์และการวางแนวของโปรตีนเมมเบรนซึ่งเป็นปฏิสัมพันธ์ที่เหมาะสมที่สุด
9. การติดฉลากเซลล์- มีแอนติเจนบนเมมเบรนที่ทำหน้าที่เป็นเครื่องหมาย - "ฉลาก" ที่ช่วยให้คุณระบุเซลล์ได้ เหล่านี้คือไกลโคโปรตีน (กล่าวคือ โปรตีนที่มีสายโซ่ด้านข้างโอลิโกแซ็กคาไรด์แตกแขนงติดอยู่) ที่ทำหน้าที่เป็น "เสาอากาศ" ด้วยความช่วยเหลือของเครื่องหมาย เซลล์สามารถจดจำเซลล์อื่นและทำหน้าที่ร่วมกับเซลล์เหล่านั้น เช่น เมื่อสร้างอวัยวะและเนื้อเยื่อ นอกจากนี้ยังช่วยให้ ระบบภูมิคุ้มกันรู้จักแอนติเจนแปลกปลอม
การรวมเซลล์
การรวมตัวของเซลล์ ได้แก่ คาร์โบไฮเดรต ไขมัน และโปรตีน สารเหล่านี้สะสมอยู่ในไซโตพลาสซึมของเซลล์ในรูปของหยดและเม็ดขนาดและรูปร่างต่างๆ พวกมันถูกสังเคราะห์เป็นระยะ ๆ ในเซลล์และใช้ในกระบวนการเมตาบอลิซึม
ไซโตพลาสซึม
นี่เป็นส่วนหนึ่งของเซลล์ที่มีชีวิต (โปรโตพลาสต์) โดยไม่มีพลาสมาเมมเบรนและนิวเคลียส องค์ประกอบของไซโตพลาสซึมประกอบด้วย: เมทริกซ์ไซโตพลาสซึม ไซโทสเกเลตอน ออร์แกเนลล์และการรวมเข้าด้วยกัน (บางครั้งการรวมและเนื้อหาของแวคิวโอลไม่จัดว่าเป็นสิ่งมีชีวิตของไซโตพลาสซึม) พลาสซึมเป็นสภาพแวดล้อมกึ่งของเหลวภายในเซลล์ซึ่งแยกออกจากสภาพแวดล้อมภายนอกโดยพลาสมาเมมเบรน ไซโตพลาสซึมของเซลล์ยูคาริโอตประกอบด้วยนิวเคลียสและออร์แกเนลล์ต่างๆ นอกจากนี้ยังมีการรวมที่หลากหลาย - ผลิตภัณฑ์จากกิจกรรมของเซลล์ แวคิวโอล ตลอดจนท่อและเส้นใยที่เล็กที่สุดที่สร้างโครงกระดูกของเซลล์ โปรตีนมีอิทธิพลเหนือองค์ประกอบของสารหลักของไซโตพลาสซึม
หน้าที่ของไซโตพลาสซึม
1) กระบวนการเมตาบอลิซึมหลักเกิดขึ้นในนั้น
2) รวมนิวเคลียสและออร์แกเนลล์ทั้งหมดเข้าด้วยกันเป็นหนึ่งเดียวเพื่อให้แน่ใจว่ามีปฏิสัมพันธ์
3) การเคลื่อนไหว ความหงุดหงิด การเผาผลาญ และการสืบพันธุ์
ความคล่องตัวปรากฏใน แบบฟอร์มต่างๆ:
การเคลื่อนที่ภายในเซลล์ของไซโตพลาสซึมของเซลล์
การเคลื่อนไหวของอะมีบา รูปแบบของการเคลื่อนไหวนี้แสดงออกในการก่อตัวของ pseudopodia โดยไซโตพลาสซึมไปยังสิ่งกระตุ้นหนึ่งหรืออย่างอื่นหรือออกห่างจากมัน รูปแบบการเคลื่อนไหวนี้มีอยู่ในอะมีบา เม็ดเลือดขาวในเลือด และเซลล์เนื้อเยื่อบางชนิด
การเคลื่อนไหวที่ริบหรี่ มันแสดงออกในรูปแบบของการเต้นของโปรโตพลาสซึมเล็ก ๆ - cilia และ flagella (ciliates, เซลล์เยื่อบุผิวของสัตว์หลายเซลล์, สเปิร์ม, ฯลฯ )
การเคลื่อนไหวหดตัว มันมีให้เนื่องจากการมีอยู่ในไซโตพลาสซึมของ myofibrils organoid พิเศษการทำให้สั้นลงหรือยาวขึ้นซึ่งก่อให้เกิดการหดตัวและคลายตัวของเซลล์ ความสามารถในการหดตัวได้รับการพัฒนามากที่สุดในเซลล์กล้ามเนื้อ
ความหงุดหงิดแสดงออกในความสามารถของเซลล์ในการตอบสนองต่อการระคายเคืองโดยการเปลี่ยนแปลงการเผาผลาญและพลังงาน
โครงร่างเซลล์
หนึ่งใน คุณสมบัติที่โดดเด่นเซลล์ยูคาริโอตมีอยู่ในไซโตพลาสซึมของการก่อตัวของโครงร่างในรูปของไมโครทูบูลและกลุ่มของเส้นใยโปรตีน องค์ประกอบของโครงร่างไซโทสเกเลตอนที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับเยื่อหุ้มไซโตพลาสซึมด้านนอกและเยื่อหุ้มนิวเคลียส ก่อให้เกิดการแทรกซ้อนที่ซับซ้อนในไซโตพลาสซึม
โครงร่างโครงร่างของเซลล์ประกอบด้วยไมโครทูบูล ไมโครฟิลาเมนต์ และระบบไมโครทราเบคิวลาร์ โครงร่างโครงร่างของเซลล์กำหนดรูปร่างของเซลล์มีส่วนร่วมในการเคลื่อนไหวของเซลล์ในการแบ่งและการเคลื่อนไหวของเซลล์เองในการขนส่งภายในเซลล์ของออร์แกเนลล์
ไมโครทูบูลมีอยู่ในเซลล์ยูคาริโอตทั้งหมดและเป็นทรงกระบอกกลวงที่ไม่แตกแขนงซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 30 นาโนเมตรและความหนาของผนังคือ 5 นาโนเมตร อาจมีความยาวหลายไมโครเมตร แยกชิ้นส่วนและประกอบใหม่ได้อย่างง่ายดาย ผนังของไมโครทูบูลส่วนใหญ่สร้างจากหน่วยย่อยของโปรตีนทูบูลินที่เรียงซ้อนกันเป็นเกลียว (รูปที่ 2.09)
หน้าที่ของไมโครทูบูล:
1) ทำหน้าที่สนับสนุน
2) สร้างแกนแบ่ง; ตรวจสอบความแตกต่างของโครโมโซมกับขั้วของเซลล์ รับผิดชอบการเคลื่อนไหวของเซลล์ออร์แกเนลล์
3) มีส่วนร่วมในการขนส่งภายในเซลล์, การหลั่ง, การก่อตัวของผนังเซลล์;
4) เป็น ส่วนประกอบโครงสร้าง cilia, แฟลเจลลา, ร่างกายพื้นฐานและเซนทริโอล
ไมโครฟิลาเมนต์แสดงด้วยเส้นใยที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 6 นาโนเมตร ประกอบด้วยโปรตีนแอกตินใกล้กับแอกตินของกล้ามเนื้อ แอกตินคิดเป็น 10-15% ของจำนวนโปรตีนทั้งหมดของเซลล์ ในเซลล์สัตว์ส่วนใหญ่ เส้นใยแอกตินและโปรตีนที่เกี่ยวข้องก่อตัวเป็นเครือข่ายหนาแน่นภายใต้พลาสมาเมมเบรน
นอกจากแอกตินแล้ว ยังพบเส้นใยไมโอซินในเซลล์ด้วย อย่างไรก็ตามจำนวนของพวกเขาน้อยกว่ามาก เนื่องจากการทำงานร่วมกันของแอกตินและไมโอซินทำให้กล้ามเนื้อหดตัว ไมโครฟิลาเมนต์เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวของทั้งเซลล์หรือของเซลล์ โครงสร้างส่วนบุคคลภายในตัวเธอ ในบางกรณี การเคลื่อนไหวเกิดจากเส้นใยแอกตินเท่านั้น ในกรณีอื่น ๆ - โดยแอกตินร่วมกับไมโอซิน
หน้าที่ของไมโครฟิลาเมนต์
1) ความแข็งแรงเชิงกล
2) ทำให้เซลล์เปลี่ยนรูปร่างและเคลื่อนที่ได้
ข้าว. 2.09. โครงร่างเซลล์
ออร์แกเนลล์ (หรือออร์แกเนลล์)
โดยแบ่งออกเป็น ไม่ใช่เมมเบรน เมมเบรนเดี่ยว และเมมเบรนสองชั้น.
ถึง ออร์แกเนลล์ที่ไม่มีเยื่อหุ้มเซลล์ยูคาริโอตรวมถึงออร์แกเนลล์ที่ไม่มีเยื่อหุ้มปิดของตัวเอง กล่าวคือ: ไรโบโซมและออร์แกเนลล์ที่สร้างจากไมโครทูบูลินทูบูลิน - ศูนย์กลางเซลล์ (centrioles)และ อวัยวะของการเคลื่อนไหว (flagella และ cilia)ในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวส่วนใหญ่และพืชชั้นสูง (บนบก) ส่วนใหญ่จะไม่มีเซนทริโอล
ถึง ออร์แกเนลล์ที่มีเยื่อหุ้มเซลล์เดียวเกี่ยวข้อง: endoplasmic reticulum, เครื่องมือ Golgi, lysosomes, peroxisomes, spherosomes, vacuoles และอื่น ๆออร์แกเนลล์ที่มีเยื่อเดี่ยวทั้งหมดเชื่อมต่อกัน ระบบเดียวเซลล์. ในเซลล์พืชมีไลโซโซมพิเศษในเซลล์สัตว์มีแวคิวโอลพิเศษ: การย่อยอาหาร, การขับถ่าย, การหดตัว, phagocytic, autophagocytic ฯลฯ
ถึง ออร์แกเนลล์สองเมมเบรนเกี่ยวข้อง ไมโทคอนเดรียและพลาสมิด
ออร์แกเนลล์ที่ไม่มีเยื่อหุ้ม
ก) ไรโบโซมออร์แกเนลล์ที่พบในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด เหล่านี้เป็นออร์แกเนลล์ขนาดเล็กที่แสดงโดยอนุภาคทรงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 20 นาโนเมตร ไรโบโซมประกอบด้วยหน่วยย่อย 2 หน่วยที่มีขนาดไม่เท่ากัน - ใหญ่และเล็ก ไรโบโซมประกอบด้วยโปรตีนและไรโบโซมอาร์เอ็นเอ (rRNA) ไรโบโซมมี 2 ประเภทหลักๆ คือ ยูคาริโอต (80S) และโปรคาริโอต (70S)
ขึ้นอยู่กับการแปลในเซลล์มีไรโบโซมอิสระอยู่ในไซโตพลาสซึมสังเคราะห์โปรตีนและไรโบโซมที่แนบมา - ไรโบโซมที่เกี่ยวข้องกับหน่วยย่อยขนาดใหญ่ที่มีพื้นผิวด้านนอกของเยื่อหุ้มเซลล์ EPR สังเคราะห์โปรตีนที่เข้าสู่ Golgi complex จากนั้นจะถูกหลั่งออกมา เซลล์ ในระหว่างการสังเคราะห์โปรตีน ไรโบโซมสามารถรวมกันเป็นคอมเพล็กซ์ - โพลีไรโบโซม (โพลีโซม)
ยูคาริโอตไรโบโซมผลิตในนิวเคลียส ประการแรก rRNAs ถูกสังเคราะห์บนนิวคลีโอลาร์ดีเอ็นเอ ซึ่งจากนั้นจะถูกหุ้มด้วยโปรตีนไรโบโซมที่มาจากไซโตพลาสซึม ตัดเป็นขนาดที่ต้องการ และสร้างหน่วยย่อยของไรโบโซม ไม่มีไรโบโซมที่สมบูรณ์ในนิวเคลียส การเชื่อมโยงของหน่วยย่อยในไรโบโซมทั้งหมดเกิดขึ้นในไซโตพลาสซึมตามกฎในระหว่างการสังเคราะห์โปรตีน
ไรโบโซมพบได้ในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด แต่ละอันประกอบด้วยสองอนุภาค เล็กและใหญ่ ไรโบโซมประกอบด้วยโปรตีนและอาร์เอ็นเอ
ฟังก์ชั่น
การสังเคราะห์โปรตีน.
โปรตีนที่สังเคราะห์ขึ้นจะถูกสะสมในช่องและโพรงของเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมก่อน จากนั้นจึงขนส่งไปยังออร์แกเนลล์และส่วนต่างๆ ของเซลล์ EPS และไรโบโซมที่อยู่บนเยื่อหุ้มของมันเป็นเครื่องมือเดียวสำหรับการสังเคราะห์ทางชีวภาพและการขนส่งโปรตีน (รูปที่ 2.10-2.11)
ข้าว. 2.10. โครงสร้างของไรโบโซม
ข้าว. 2.11. โครงสร้างไรโบโซม
C) ศูนย์เซลล์ (centrioles)
เซนทริโอลเป็นทรงกระบอก (ยาว 0.3 ไมโครเมตรและเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.1 ไมโครเมตร) ผนังประกอบด้วยเก้ากลุ่มของไมโครทูบูลสามตัวที่หลอมรวมกัน (9 แฝด) ที่เชื่อมต่อกันในช่วงเวลาหนึ่งด้วยการเชื่อมโยงข้าม บ่อยครั้งที่มีการจับคู่ centrioles ซึ่งตั้งอยู่ในมุมที่ถูกต้องซึ่งกันและกัน ถ้า centriole อยู่ที่ฐานของ cilium หรือ flagellum ก็จะเรียกว่า basal body
เซลล์สัตว์เกือบทั้งหมดมีเซนทริโอลคู่หนึ่งซึ่งเป็นองค์ประกอบตรงกลางของศูนย์กลางเซลล์
ก่อนที่จะแบ่ง centrioles จะแยกออกจากกันไปยังขั้วตรงข้ามและ centriole ลูกสาวจะปรากฏขึ้นใกล้กับแต่ละอัน จากเซนทริโอลที่อยู่คนละขั้วของเซลล์ ไมโครทูบูลจะก่อตัวขึ้นเข้าหากัน
ฟังก์ชั่น
1) สร้างแกนหมุนไมโทติคซึ่งก่อให้เกิดการกระจายตัวของสารพันธุกรรมที่สม่ำเสมอระหว่างเซลล์ลูกสาว
2) เป็นศูนย์กลางของการจัดระเบียบของโครงร่างโครงร่างโครงกระดูก ส่วนหนึ่งของเกลียวแกนติดอยู่กับโครโมโซม
เซนทริโอลเป็นออร์แกเนลล์ที่สืบพันธุ์ได้เองของไซโตพลาสซึม เกิดขึ้นจากการทำซ้ำสิ่งที่มีอยู่ สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อ centrioles แตกต่างกัน centriole ที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะมี microtubules เดี่ยว 9 ตัว; เห็นได้ชัดว่า microtubule แต่ละตัวเป็นแม่แบบสำหรับการประกอบของแฝดสามที่มีลักษณะเฉพาะของ centriole ที่โตเต็มที่ (รูปที่ 2.12)
Cetriols มีอยู่ในเซลล์ของพืชชั้นล่าง (สาหร่าย)
ข้าว. 2.12. ศูนย์กลางเซลล์ centrioles
ออร์แกเนลล์เยื่อหุ้มชั้นเดียว
ง) เอ็นโดพลาสมิกเรติคูลัม (ER)
โซนด้านในทั้งหมดของไซโตพลาสซึมเต็มไปด้วยช่องและช่องเล็ก ๆ จำนวนมากซึ่งผนังเป็นเมมเบรนที่มีโครงสร้างคล้ายกับพลาสมาเมมเบรน ช่องเหล่านี้แตกแขนงเชื่อมต่อกันและสร้างเครือข่ายที่เรียกว่าเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม เอนโดพลาสมิกเรติคูลัมนั้นมีโครงสร้างต่างกัน รู้จักกันสองประเภท - เม็ดและ เรียบ.
บนเยื่อของช่องและโพรงของเครือข่ายแบบละเอียดมีวัตถุทรงกลมขนาดเล็กจำนวนมาก - ไรโบโซมซึ่งทำให้เยื่อมีลักษณะหยาบ เยื่อหุ้มของเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมเรียบไม่มีไรโบโซมอยู่บนพื้นผิว EPS ทำหน้าที่ต่างๆ มากมาย
ฟังก์ชั่น
หน้าที่หลักของ reticulum endoplasmic แบบละเอียดคือการมีส่วนร่วมในการสังเคราะห์โปรตีนซึ่งดำเนินการในไรโบโซม บนเยื่อของเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมเรียบจะมีการสังเคราะห์ไขมันและคาร์โบไฮเดรต ผลิตภัณฑ์สังเคราะห์เหล่านี้สะสมอยู่ในช่องทางและโพรง และจากนั้นจะถูกส่งไปยังเซลล์ออร์แกเนลล์ต่างๆ ที่ซึ่งพวกมันถูกบริโภคหรือสะสมในไซโตพลาสซึมเป็นการรวมตัวของเซลล์ ER เชื่อมออร์แกเนลล์หลักของเซลล์เข้าด้วยกัน (รูปที่ 2.13)
ข้าว. 2.13. โครงสร้างของเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม (ER) หรือเรติคูลัม
D) อุปกรณ์ Golgi
โครงสร้างของออร์กานอยด์นี้มีความคล้ายคลึงกันในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทั้งพืชและสัตว์ แม้จะมีรูปร่างที่หลากหลายก็ตาม ทำหน้าที่สำคัญหลายอย่าง
ออร์แกเนลล์เยื่อหุ้มชั้นเดียว มันเป็นกองของ "ถัง" แบนที่มีขอบขยายซึ่งเชื่อมต่อกับระบบของถุงเมมเบรนเดี่ยวขนาดเล็ก (Golgi vesicles) Golgi vesicles ส่วนใหญ่กระจุกอยู่ที่ด้านติดกับ ER และตามขอบของ stack เชื่อกันว่าพวกมันถ่ายโอนโปรตีนและไขมันไปยังเครื่องมือ Golgi ซึ่งเป็นโมเลกุลที่ย้ายจากถังหนึ่งไปอีกถังหนึ่งผ่านการดัดแปลงทางเคมี
สารเหล่านี้ทั้งหมดจะสะสมตัวเป็นอย่างแรก มีความซับซ้อนทางเคมีมากขึ้น จากนั้นจึงเข้าสู่ไซโตพลาสซึมในรูปของฟองอากาศขนาดใหญ่และขนาดเล็ก และอาจนำไปใช้ในเซลล์เองในระหว่างกิจกรรมที่สำคัญ หรือนำออกจากเซลล์และนำไปใช้ในร่างกาย (รูปที่ 2.14-2.15)
ข้าว. 2.14. โครงสร้างของอุปกรณ์ Golgi
ฟังก์ชั่น:
การดัดแปลงและการสะสมของโปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต
บรรจุภัณฑ์ในถุงเมมเบรน (vesicles) อินทรียฺวัตถุ;
สถานที่เกิดไลโซโซม
ฟังก์ชั่นการหลั่งดังนั้นเครื่องมือ Golgi จึงได้รับการพัฒนาอย่างดีในเซลล์สารคัดหลั่ง
ข้าว. 2.15. กอลจิคอมเพล็กซ์
จ) ไลโซโซม
พวกมันมีรูปร่างกลมเล็ก ภายในไลโซโซมประกอบด้วยเอ็นไซม์ที่ย่อยสลายโปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต กรดนิวคลีอิก Lysosomes เข้าใกล้อนุภาคอาหารที่เข้าสู่ไซโตพลาสซึมรวมเข้ากับมันและเกิดแวคิวโอลย่อยอาหารหนึ่งอันซึ่งภายในมีอนุภาคอาหารที่ล้อมรอบด้วยเอนไซม์ไลโซโซม
เอนไซม์ไลโซโซมถูกสังเคราะห์บน ER หยาบ ย้ายไปยังเครื่องมือ Golgi ที่ซึ่งพวกมันถูกดัดแปลงและบรรจุลงในถุงเมมเบรนของไลโซโซม ไลโซโซมสามารถมีเอนไซม์ไฮโดรไลติกได้ 20 ถึง 60 ชนิด การสลายสารด้วยเอนไซม์เรียกว่า ไลซิส.
มีไลโซโซมหลักและรอง ไลโซโซมปฐมภูมิเรียกว่าไลโซโซม ซึ่งแตกหน่อจากเครื่องมือกอลจิ
ไลโซโซมทุติยภูมิเรียกว่าไลโซโซม ซึ่งเกิดขึ้นจากการรวมกันของไลโซโซมปฐมภูมิกับเอนโดซิติกแวคิวโอล ในกรณีนี้ พวกมันย่อยสารที่เข้าสู่เซลล์โดยฟาโกไซโทซิสหรือพิโนไซโทซิส ดังนั้นจึงเรียกพวกมันว่าแวคิวโอลย่อยอาหาร
หน้าที่ของไลโซโซม:
1) การย่อยสารหรืออนุภาคที่จับโดยเซลล์ระหว่างเอนโดไซโทซิส (แบคทีเรีย, เซลล์อื่น ๆ ),
2) autophagy - การทำลายโครงสร้างที่ไม่จำเป็นต่อเซลล์เช่นในระหว่างการเปลี่ยนออร์แกเนลล์เก่าด้วยสิ่งใหม่หรือการย่อยโปรตีนและสารอื่น ๆ ที่ผลิตภายในเซลล์
3) การสลายอัตโนมัติ - การย่อยตัวเองของเซลล์ซึ่งนำไปสู่การตาย (บางครั้งกระบวนการนี้ไม่ใช่ทางพยาธิวิทยา แต่มาพร้อมกับการพัฒนาของสิ่งมีชีวิตหรือความแตกต่างของเซลล์พิเศษบางชนิด) (รูปที่ 2.16-2.17)
ตัวอย่าง: เมื่อลูกอ๊อดกลายเป็นกบ ไลโซโซมในเซลล์ของหางจะย่อยมัน หางจะหายไป และสารที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการนี้จะถูกดูดซึมและนำไปใช้โดยเซลล์อื่นๆ ของร่างกาย
ข้าว. 2.16. การก่อตัวของไลโซโซม
ข้าว. 2.17. การทำงานของไลโซโซม
G) เปอร์ออกซิโซม
ออร์แกเนลล์มีโครงสร้างคล้ายกับไลโซโซม มีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 1.5 ไมครอน โดยมีเมทริกซ์ที่เป็นเนื้อเดียวกันซึ่งมีเอนไซม์ประมาณ 50 ตัว
Catalase ทำให้เกิดการแตกตัวของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ 2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2 และป้องกันการเกิด lipid peroxidation
เพอรอกซิโซมเกิดจากการแตกหน่อจากสิ่งที่มีอยู่เดิม เช่น เป็นออร์แกเนลล์ที่จำลองตัวเองได้ แม้ว่าจะไม่มีดีเอ็นเอก็ตาม พวกมันเติบโตเนื่องจากการได้รับเอ็นไซม์ในตัวพวกมัน เอนไซม์เพอรอกซิโซมก่อตัวขึ้นบน EPS ที่หยาบและในไฮยาโลพลาสซึม (รูปที่ 2.18).
ข้าว. 2.18. Peroxisome (นิวเคลียสที่เป็นผลึกอยู่ตรงกลาง)
H) แวคิวโอล
ออร์แกเนลล์เยื่อหุ้มชั้นเดียว. Vacuoles เป็น "ถัง" ที่เต็มไปด้วยสารละลายที่เป็นน้ำของสารอินทรีย์และอนินทรีย์ ER และเครื่องมือ Golgi มีส่วนร่วมในการก่อตัวของแวคิวโอล
เซลล์พืชที่มีอายุน้อยประกอบด้วยแวคิวโอลขนาดเล็กจำนวนมาก ซึ่งจากนั้นเมื่อเซลล์เติบโตและแยกความแตกต่าง จะรวมเข้าด้วยกันและสร้างแวคิวโอลกลางขนาดใหญ่หนึ่งแวคิวโอล
แวคิวโอลส่วนกลางสามารถครอบครองได้ถึง 95% ของปริมาตรของเซลล์ที่โตเต็มที่ ในขณะที่นิวเคลียสและออร์แกเนลล์ถูกผลักกลับไปที่เยื่อหุ้มเซลล์ เยื่อที่ล้อมรอบแวคิวโอลของพืชเรียกว่า โทโนพลาสต์.
ของเหลวที่เติมแวคิวโอลของพืชเรียกว่าเซลล์น้ำนม Cell SAP ประกอบด้วยสารอินทรีย์ที่ละลายน้ำได้และ เกลืออนินทรีย์, โมโนแซ็กคาไรด์, ไดแซ็กคาไรด์, กรดอะมิโน, ผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมขั้นสุดท้ายหรือที่เป็นพิษ (ไกลโคไซด์, อัลคาลอยด์), สารสีบางชนิด (แอนโธไซยานิน)
จากสารอินทรีย์น้ำตาลและโปรตีนมักถูกเก็บไว้ น้ำตาล - บ่อยกว่าในรูปของสารละลาย โปรตีนมาในรูปของ EPR vesicles และอุปกรณ์ Golgi หลังจากนั้น vacuoles จะถูกทำให้แห้งกลายเป็นเม็ดอะลูโรน
เซลล์สัตว์มีแวคิวโอลย่อยอาหารและออโตฟาจิกขนาดเล็กที่อยู่ในกลุ่มของไลโซโซมทุติยภูมิและมีเอนไซม์ไฮโดรไลติก สัตว์เซลล์เดียวยังมีแวคิวโอลที่หดตัวซึ่งทำหน้าที่ควบคุมการดูดซึมและการขับถ่าย
ฟังก์ชั่น
ในพืช
1) การสะสมของของเหลวและการบำรุงรักษา turgor
2) การสะสมของสารอาหารสำรองและเกลือแร่
3) ระบายสีดอกไม้และผลไม้เพื่อดึงดูดแมลงผสมเกสรและผู้จัดจำหน่ายผลไม้และเมล็ดพืช
ในสัตว์:
4) แวคิวโอลย่อยอาหาร - ทำลายโมเลกุลขนาดใหญ่ของสารอินทรีย์
5) แวคิวโอลที่หดตัวจะควบคุมแรงดันออสโมติกของเซลล์และกำจัดสารที่ไม่จำเป็นออกจากเซลล์
6) phagocytic vacuoles เกิดขึ้นระหว่าง phagocytosis ของแอนติเจนโดยเซลล์ภูมิคุ้มกัน
7) autophagocytic vacuoles เกิดขึ้นระหว่าง phagocytosis โดยเซลล์ภูมิคุ้มกันของเนื้อเยื่อของตัวเอง
ออร์แกเนลล์ 2 เมมเบรน (ไมโตคอนเดรียและพลาสมิด)
ออร์แกเนลล์เหล่านี้มีลักษณะกึ่งอิสระ เนื่องจากมี DNA และอุปกรณ์สังเคราะห์โปรตีนเป็นของตัวเอง ไมโทคอนเดรียมีอยู่ในเซลล์ยูคาริโอตเกือบทั้งหมด Plastids พบได้เฉพาะในเซลล์พืชเท่านั้น
I) ไมโตคอนเดรีย
สิ่งเหล่านี้คือออร์แกเนลล์ของแหล่งพลังงานสำหรับกระบวนการเมแทบอลิซึมในเซลล์ ในไฮยาโลพลาสซึม ไมโตคอนเดรียมักจะกระจายอย่างกระจัดกระจาย แต่ในเซลล์เฉพาะ พวกมันกระจุกตัวอยู่ในบริเวณที่มีความต้องการพลังงานมากที่สุด ตัวอย่างเช่นในเซลล์กล้ามเนื้อไมโตคอนเดรียจำนวนมากจะกระจุกตัวอยู่ตามเส้นใยที่หดตัวตามแฟลเจลลัมของสเปิร์มมาซูนในเยื่อบุผิวของท่อไตในบริเวณไซแนปส์ ฯลฯ การจัดเรียงของไมโทคอนเดรียดังกล่าวทำให้สูญเสียน้อยลง ของ ATP ระหว่างการแพร่
เยื่อหุ้มชั้นนอกแยกไมโตคอนเดรียออกจากไซโตพลาสซึม ปิดตัวเองและไม่ก่อให้เกิดการบุกรุก เยื่อหุ้มชั้นในจำกัดเนื้อหาภายในของไมโตคอนเดรีย - เมทริกซ์ ลักษณะเฉพาะคือการก่อตัวของ invaginations จำนวนมาก - cristae เนื่องจากพื้นที่ของเยื่อหุ้มชั้นในเพิ่มขึ้น จำนวนและระดับของการพัฒนาของ cristae ขึ้นอยู่กับกิจกรรมการทำงานของเนื้อเยื่อ ไมโทคอนเดรียมีสารพันธุกรรมในตัวเอง (รูปที่ 2.19)
Mitochondrial DNA เป็นโมเลกุลเกลียวคู่แบบวงกลมปิด ในเซลล์ของมนุษย์มีขนาด 16569 คู่นิวคลีโอไทด์ ซึ่งเล็กกว่า DNA ที่แปลอยู่ในนิวเคลียสประมาณ 105 เท่า ไมโทคอนเดรียมีระบบสังเคราะห์โปรตีนของตัวเอง ในขณะที่จำนวนของโปรตีนที่แปลจาก mRNA ของไมโทคอนเดรียนั้นมีจำกัด Mitochondrial DNA ไม่สามารถเข้ารหัสโปรตีนของ mitochondrial ได้ทั้งหมด ส่วนใหญ่โปรตีนยลอยู่ภายใต้การควบคุมทางพันธุกรรมของนิวเคลียส
ข้าว. 2.19. โครงสร้างของไมโทคอนเดรีย
ฟังก์ชั่นไมโทคอนเดรีย
1) การก่อตัวของเอทีพี
2) การสังเคราะห์โปรตีน
3) การมีส่วนร่วมในการสังเคราะห์เฉพาะ เช่น การสังเคราะห์ฮอร์โมนสเตียรอยด์ (ต่อมหมวกไต)
4) ไมโตคอนเดรียที่หมดไปยังสามารถสะสมของเสียที่ขับออกมา สารอันตราย เช่น สามารถเข้าควบคุมการทำงานของออร์แกเนลล์เซลล์อื่นๆ
K) พลาสมิด
พลาสมิดออร์แกเนลล์ที่พบในพืชเท่านั้น
พลาสมิดมีสามประเภท:
1) คลอโรพลาสต์(พลาสติดสีเขียว);
2) โครโมพลาสต์(พลาสติดมีสีเหลือง ส้ม หรือแดง)
3) ลิวโคพลาสต์(พลาสติดไม่มีสี).
โดยปกติแล้วจะพบพลาสติดเพียงชนิดเดียวในเซลล์หนึ่งๆ
คลอโรพลาสต์
ออร์แกเนลล์เหล่านี้พบได้ในเซลล์ของใบไม้และอวัยวะอื่นๆ ของพืชสีเขียว รวมทั้งในสาหร่ายหลากหลายชนิด ที่ พืชที่สูงขึ้นในหนึ่งเซลล์มักจะมีคลอโรพลาสต์หลายโหล สีเขียวคลอโรพลาสต์ขึ้นอยู่กับเนื้อหาของเม็ดสีคลอโรฟิลล์ในนั้น
คลอโรพลาสต์เป็นออร์แกเนลล์หลักของเซลล์พืชที่เกิดการสังเคราะห์ด้วยแสง เช่น การสร้างสารอินทรีย์ (คาร์โบไฮเดรต) จากอนินทรีย์ (CO 2 และ H 2 O) โดยใช้พลังงาน แสงแดด. คลอโรพลาสต์มีโครงสร้างคล้ายกับไมโทคอนเดรีย
คลอโรพลาสต์มีโครงสร้างที่ซับซ้อน พวกมันถูกแยกออกจากไฮยาโลพลาสซึมโดยเยื่อหุ้มสองอัน - ภายนอกและภายใน เนื้อหาด้านในเรียกว่า สโตรมา. เยื่อหุ้มชั้นในก่อตัวเป็นระบบที่ซับซ้อนและสั่งการอย่างเคร่งครัดของเยื่อหุ้มภายในคลอโรพลาสต์ ซึ่งมีรูปร่างคล้ายถุงแบนที่เรียกว่า ไทลาคอยด์.
ไทลาคอยด์ซ้อนกัน - ธัญพืชคล้ายเสาเหรียญ . Granae เชื่อมต่อกันด้วย stroma thylakoids ผ่านพวกมันไปตามพลาสติด (รูปที่ 2.20-2.22)คลอโรฟิลล์และคลอโรพลาสต์เกิดขึ้นในแสงเท่านั้น
ข้าว. 2.20 น. คลอโรพลาสต์ภายใต้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง
ข้าว. 2.21. โครงสร้างของคลอโรพลาสต์ภายใต้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน
ข้าว. 2.22. โครงสร้างแผนผังของคลอโรพลาสต์
ฟังก์ชั่น
1) การสังเคราะห์ด้วยแสง(การเกิดสารอินทรีย์จากสารอนินทรีย์เนื่องจากพลังงานแสง) คลอโรฟิลล์มีบทบาทสำคัญในกระบวนการนี้ มันดูดซับพลังงานของแสงและนำไปสู่ปฏิกิริยาการสังเคราะห์ด้วยแสง ในคลอโรพลาสต์ เช่นเดียวกับในไมโตคอนเดรีย มีการสังเคราะห์ ATP
2) มีส่วนร่วมในการสังเคราะห์กรดอะมิโนและกรดไขมัน
3) ทำหน้าที่เป็นที่เก็บแป้งสำรองชั่วคราว
ลิวโคพลาสต์- พลาสติดขนาดเล็กไม่มีสีที่พบในเซลล์ของอวัยวะที่ซ่อนจากแสงแดด (ราก เหง้า หัว เมล็ด) โครงสร้างของพวกเขาคล้ายกับโครงสร้างของคลอโรพลาสต์ (รูปที่ 2.23)
อย่างไรก็ตาม แตกต่างจากคลอโรพลาสต์ตรงที่ ลิวโคพลาสต์มีระบบเยื่อหุ้มภายในที่พัฒนาได้ไม่ดีเพราะ พวกเขามีส่วนร่วมในการสังเคราะห์และสะสมสารอาหารสำรอง - แป้งโปรตีนและไขมัน ในแสง เม็ดเลือดขาวสามารถเปลี่ยนเป็นคลอโรพลาสต์ได้
ข้าว. 2.23. โครงสร้างของลิวโคพลาสต์
โครโมพลาสต์- พลาสติดสีส้ม สีแดง และ สีเหลืองซึ่งเกิดจากเม็ดสีที่อยู่ในกลุ่มของแคโรทีนอยด์ โครโมพลาสต์พบในเซลล์ของกลีบดอกของพืชหลายชนิด ผลโตเต็มที่ พืชที่ไม่ค่อยมีราก และยังพบใน ฤดูใบไม้ร่วง. ระบบเยื่อหุ้มเซลล์ภายในโครโมพลาสต์มักจะหายไป (รูปที่ 24).
ข้าว. 2.24. โครงสร้างของโครโมพลาสต์
ความสำคัญของโครโมพลาสต์ยังไม่ได้รับการอธิบายอย่างครบถ้วน ส่วนใหญ่เป็นพลาสมิดชราภาพ ตามกฎแล้วพวกมันพัฒนาจากคลอโรพลาสต์ในขณะที่คลอโรฟิลล์และโครงสร้างเมมเบรนภายในถูกทำลายในพลาสมิดและสะสมแคโรทีนอยด์ สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อผลไม้สุกและใบไม้เปลี่ยนเป็นสีเหลืองในฤดูใบไม้ร่วง ความสำคัญทางชีวภาพโครโมพลาสต์เป็นตัวการที่ทำให้เกิด สีสว่างดอกและผลล่อแมลงให้ การผสมเกสรข้ามและสัตว์อื่น ๆ เพื่อแจกจ่ายผลไม้ เม็ดเลือดขาวยังสามารถเปลี่ยนเป็นโครโมพลาสต์
หน้าที่ของพลาสมิด
การสังเคราะห์สารอินทรีย์ในคลอโรฟิลล์จากสารประกอบอนินทรีย์อย่างง่าย: คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำต่อหน้าควอนตัมแสงแดด - การสังเคราะห์ด้วยแสง, การสังเคราะห์ ATP ในระยะแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสง
การสังเคราะห์โปรตีนบนไรโบโซม (ระหว่างเยื่อหุ้มชั้นในของคลอโรพลาสต์ประกอบด้วย DNA, RNA และไรโบโซม ดังนั้นในคลอโรพลาสต์เช่นเดียวกับในไมโตคอนเดรีย การสังเคราะห์โปรตีนที่จำเป็นสำหรับกิจกรรมของออร์แกเนลล์เหล่านี้จึงเกิดขึ้น)
การปรากฏตัวของโครโมพลาสต์นั้นอธิบายได้ด้วยสีเหลือง ส้ม และแดงของกลีบดอกไม้ ผลไม้ ใบไม้ในฤดูใบไม้ร่วง
ลิวโคพลาสต์มีสารสะสม (ในลำต้น ราก หัว)
คลอโรพลาสต์ โครโมพลาสต์ และลิวโคพลาสต์มีความสามารถในการแลกเปลี่ยนเซลล์ ดังนั้น เมื่อผลไม้สุกหรือใบไม้เปลี่ยนสีในฤดูใบไม้ร่วง คลอโรพลาสต์จะเปลี่ยนเป็นโครโมพลาสต์ และลิวโคพลาสต์จะเปลี่ยนเป็นคลอโรพลาสต์ได้ เช่น เมื่อหัวมันฝรั่งกลายเป็นสีเขียว
ในแง่วิวัฒนาการ พลาสมิดชนิดแรกเริ่มคือคลอโรพลาสต์ ซึ่งเป็นต้นกำเนิดของพลาสมิดจากอีกสองชนิด Plastids มีคุณสมบัติหลายอย่างร่วมกับไมโตคอนเดรีย ซึ่งแยกความแตกต่างจากส่วนประกอบอื่นๆ ของไซโตพลาสซึม ประการแรกคือเปลือกของเยื่อหุ้มสองอันและความเป็นอิสระทางพันธุกรรมสัมพัทธ์เนื่องจากมีไรโบโซมและดีเอ็นเอของมันเอง ลักษณะเฉพาะของออร์แกเนลล์นี้เป็นพื้นฐานสำหรับแนวคิดที่ว่าสารตั้งต้นของพลาสมิดและไมโทคอนเดรียคือแบคทีเรีย ซึ่งในกระบวนการวิวัฒนาการกลายเป็นเซลล์ยูคาริโอตและค่อยๆ เปลี่ยนเป็นคลอโรพลาสต์และไมโทคอนเดรีย (รูปที่ 2.25)
ข้าว. 2.25 น. การสร้างไมโตคอนเดรียและคลอโรพลาสต์ตามทฤษฎีการอยู่ร่วมกัน
ประกอบด้วยชั้นบิลิพิดซึ่งเป็นไขมันที่มุ่งเน้นอย่างเคร่งครัด - ส่วนที่ไม่ชอบน้ำของไขมัน (หาง) จะหันเข้าในชั้นในขณะที่ส่วนที่ชอบน้ำ (หัว) อยู่ด้านนอก นอกจากลิพิดแล้ว โปรตีนเมมเบรนสามประเภทยังมีส่วนร่วมในการสร้างพลาสมาเมมเบรน: ส่วนต่อพ่วง อินทิกรัล และกึ่งอินทิกรัล
หนึ่งในทิศทางปัจจุบันของการวิจัยเมมเบรนคือการศึกษาโดยละเอียดเกี่ยวกับคุณสมบัติของลิพิดที่มีโครงสร้างและข้อบังคับต่างๆ เช่นเดียวกับโปรตีนที่เป็นส่วนประกอบและกึ่งส่วนประกอบที่ประกอบกันเป็นเมมเบรน
โปรตีนเยื่อหุ้มเซลล์
บทบาทหลักในการจัดระเบียบของเมมเบรนนั้นเล่นโดยโปรตีนอินทิกรัลและกึ่งอินทิกรัลซึ่งมีโครงสร้างทรงกลมและเกี่ยวข้องกับเฟสไขมันโดยปฏิกิริยาที่ชอบน้ำและไม่ชอบน้ำ ลูกโลกของโปรตีนอินทิกรัลแทรกซึมความหนาทั้งหมดของเมมเบรนและส่วนที่ไม่ชอบน้ำของพวกมันจะอยู่ตรงกลางของทรงกลมและแช่อยู่ในเขตไม่ชอบน้ำของเฟสไขมัน
โปรตีนเมมเบรนกึ่งอินทิกรัล
ในโปรตีนกึ่งอินทิกรัล กรดอะมิโนที่ไม่ชอบน้ำจะเข้มข้นที่ขั้วใดขั้วหนึ่งของทรงกลม และด้วยเหตุนี้ ทรงกลมจะแช่อยู่ในเมมเบรนเพียงครึ่งเดียว โดยยื่นออกมาจากพื้นผิว (ภายนอกหรือภายใน) ของเมมเบรน
หน้าที่ของโปรตีนเมมเบรน
โปรตีนอินทิกรัลและกึ่งอินทิกรัลของพลาสมาเมมเบรนถูกกำหนดหน้าที่ไว้สองอย่างก่อนหน้านี้: โครงสร้างทั่วไปและเฉพาะเจาะจง ดังนั้นโปรตีนที่มีโครงสร้างและหน้าที่จึงแตกต่างกัน อย่างไรก็ตาม การปรับปรุงวิธีการแยกเศษส่วนโปรตีนของเยื่อหุ้มเซลล์และการวิเคราะห์โปรตีนแต่ละชนิดโดยละเอียดมากขึ้น บ่งชี้ว่าไม่มีโปรตีนโครงสร้างที่เป็นสากลสำหรับเยื่อหุ้มทั้งหมด และไม่มีหน้าที่เฉพาะใดๆ ในทางตรงกันข้าม โปรตีนเมมเบรนที่มีหน้าที่เฉพาะนั้นมีความหลากหลายมาก เหล่านี้คือโปรตีนที่ทำหน้าที่ของตัวรับ โปรตีนที่แอคทีฟและพาสซีฟพาหะของสารประกอบต่างๆ และสุดท้ายคือโปรตีนที่เป็นส่วนหนึ่งของระบบเอนไซม์จำนวนมาก วัสดุจากเว็บไซต์
คุณสมบัติของโปรตีนเมมเบรน
ทรัพย์สินส่วนกลางของโปรตีนเมมเบรนที่เป็นอินทิกรัลและกึ่งอินทิกรัลเหล่านี้ ซึ่งไม่เพียงแต่แตกต่างกันในด้านการทำงานเท่านั้น แต่ยังรวมถึงในแง่ทางเคมีด้วย คือความสามารถพื้นฐานในการเคลื่อนที่ "ว่ายน้ำ" ในระนาบของเมมเบรนในเฟสไขมันเหลว ตามที่ระบุไว้ข้างต้น การมีอยู่ของการเคลื่อนไหวดังกล่าวในพลาสมาเมมเบรนของเซลล์บางเซลล์ได้รับการพิสูจน์จากการทดลองแล้ว แต่นี่ยังห่างไกลจากการเคลื่อนไหวประเภทเดียวที่ระบุในโปรตีนเมมเบรน นอกเหนือจากการกระจัดด้านข้างแล้ว โปรตีนอินทิกรัลและกึ่งอินทิกรัลแต่ละชนิดสามารถหมุนในระนาบเมมเบรนในแนวนอนและแนวตั้ง และยังสามารถเปลี่ยนระดับการแช่ตัวของโมเลกุลในเฟสลิพิด
อปซิน.การเคลื่อนไหวที่หลากหลายและซับซ้อนของโปรตีนทรงกลมแสดงให้เห็นโดยเฉพาะอย่างยิ่งจากตัวอย่างของโปรตีนออปซิน ซึ่งมีความเฉพาะเจาะจงสำหรับเยื่อหุ้มเซลล์รับแสง (รูปที่ 3) อย่างที่ทราบกันดีว่า opsin ในความมืดนั้นสัมพันธ์กับ carotenoid retinal ซึ่งมีพันธะ cis สองเท่า; ความซับซ้อนของจอประสาทตาและออปซินก่อตัวเป็นโรโดปซินหรือสีม่วงที่มองเห็นได้ โมเลกุลของโรโดปซินมีความสามารถในการเคลื่อนที่และการหมุนด้านข้างในระนาบแนวนอนของเมมเบรน (รูปที่ 3, A) ภายใต้การกระทำของแสง เรตินาจะผ่านกระบวนการโฟโตไอโซเมอไรเซชันและเปลี่ยนเป็นรูปแบบทรานส์ ในกรณีนี้ โครงสร้างของเรตินาจะเปลี่ยนไปและแยกออกจากออปซิน ซึ่งจะเปลี่ยนระนาบการหมุนจากแนวนอนเป็นแนวตั้ง (รูปที่ 3b) ผลที่ตามมาของการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวคือการเปลี่ยนแปลงการซึมผ่านของเยื่อหุ้มไอออนซึ่งนำไปสู่การเกิดกระแสประสาท
เป็นที่น่าสนใจว่าการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างของก้อนอ็อปซินที่เกิดจากพลังงานแสงไม่เพียงแต่ทำหน้าที่สร้างแรงกระตุ้นของเส้นประสาทเช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นในเซลล์ของเรตินาเท่านั้น แต่ยังเป็นระบบสังเคราะห์แสงที่ง่ายที่สุดที่พบในแบคทีเรียพิเศษสีม่วงอีกด้วย
นิวเคลียสมีหน้าที่จัดเก็บสารพันธุกรรมที่บันทึกไว้ใน DNA และยังควบคุมกระบวนการทั้งหมดของเซลล์ ไซโตพลาสซึมมีออร์แกเนลล์ซึ่งแต่ละอันมีหน้าที่ของตัวเองเช่นการสังเคราะห์สารอินทรีย์การย่อยอาหาร ฯลฯ และเราจะพูดถึงองค์ประกอบสุดท้ายในรายละเอียดเพิ่มเติมในบทความนี้
ในชีววิทยา?
พูดง่ายๆก็คือเปลือก อย่างไรก็ตาม มันไม่ได้ผ่านเข้าไปไม่ได้อย่างสมบูรณ์เสมอไป อนุญาตให้ขนส่งสารบางอย่างผ่านเมมเบรนเกือบทุกครั้ง
ในทางเซลล์วิทยา เยื่อหุ้มสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ ประการแรกคือพลาสมาเมมเบรนที่ครอบคลุมเซลล์ ประการที่สองคือเยื่อหุ้มของออร์แกเนลล์ มีออร์แกเนลล์ที่มีเยื่อหุ้มหนึ่งหรือสองอัน เซลล์เมมเบรนเดี่ยวประกอบด้วยเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม แวคิวโอล และไลโซโซม Plastids และ mitochondria เป็นของเมมเบรนสองอัน
นอกจากนี้ เยื่อหุ้มสามารถอยู่ภายในออร์แกเนลล์ โดยปกติสิ่งเหล่านี้เป็นอนุพันธ์ของเยื่อหุ้มชั้นในของออร์แกเนลล์แบบสองเมมเบรน
เยื่อหุ้มของออร์แกเนลล์ที่มี 2 เมมเบรนมีการจัดเรียงตัวอย่างไร?
Plastids และ mitochondria มีสองเปลือก เยื่อหุ้มชั้นนอกของออร์แกเนลล์ทั้งสองนั้นเรียบ แต่ชั้นในสร้างโครงสร้างที่จำเป็นสำหรับการทำงานของออร์แกเนลล์
ดังนั้นเปลือกของไมโตคอนเดรียจึงยื่นออกมาด้านใน - คริสเตหรือสันเขา พวกเขาวนรอบ ปฏิกริยาเคมีจำเป็นสำหรับการหายใจระดับเซลล์
อนุพันธ์ของเยื่อหุ้มชั้นในของคลอโรพลาสต์คือถุงรูปดิสก์ - ไทลาคอยด์ พวกมันถูกรวบรวมเป็นกอง - ธัญพืช Grana แยกจากกันจะถูกรวมเข้าด้วยกันด้วยความช่วยเหลือของ lamellae - โครงสร้างที่ยาวก็เกิดจากเยื่อหุ้มเซลล์เช่นกัน
โครงสร้างของเยื่อหุ้มของออร์แกเนลล์ชนิดเมมเบรนเดียว
ออร์แกเนลล์เหล่านี้มีเยื่อหุ้มเพียงอันเดียว โดยปกติจะเป็นเยื่อเรียบที่ประกอบด้วยไขมันและโปรตีน
คุณสมบัติของโครงสร้างของพลาสมาเมมเบรนของเซลล์
เมมเบรนประกอบด้วยสารต่างๆ เช่น ลิพิดและโปรตีน โครงสร้างของพลาสมาเมมเบรนมีความหนา 7-11 นาโนเมตร เมมเบรนส่วนใหญ่ประกอบด้วยไขมัน
โครงสร้างของพลาสมาเมมเบรนจัดให้มีสองชั้นในนั้น ชั้นแรกคือฟอสโฟลิปิดสองชั้น และชั้นที่สองคือชั้นของโปรตีน
ไขมันในพลาสมาเมมเบรน
ไขมันที่ประกอบเป็นพลาสมาเมมเบรนแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม: สเตียรอยด์ สฟิงโกฟอสโฟลิพิด และกลีเซอโรฟอสโฟลิปิด โมเลกุลของหลังมีส่วนประกอบของสารตกค้างของกลีเซอรอลแอลกอฮอล์ไตรไฮดริกซึ่งอะตอมของไฮโดรเจนของกลุ่มไฮดรอกซิลสองกลุ่มถูกแทนที่ด้วยสายโซ่ของกรดไขมันและอะตอมของไฮโดรเจนของกลุ่มไฮดรอกซิลที่สามจะถูกแทนที่ด้วยกรดฟอสฟอริก ซึ่งในทางกลับกันจะติดสารตกค้างของหนึ่งในฐานไนโตรเจน
โมเลกุลกลีเซอโรฟอสโฟลิพิดแบ่งออกได้เป็น 2 ส่วน คือ ส่วนหัวและส่วนท้าย ส่วนหัวนั้นชอบน้ำ (นั่นคือมันละลายในน้ำ) และส่วนหางนั้นไม่ชอบน้ำ (พวกมันขับไล่น้ำ แต่ละลายในตัวทำละลายอินทรีย์) ด้วยโครงสร้างนี้จึงสามารถเรียกโมเลกุลของกลีเซอรอฟอสโฟลิปิดได้ว่าเป็นแอมฟิฟิลิกนั่นคือทั้งไม่ชอบน้ำและไม่ชอบน้ำในเวลาเดียวกัน
Sphingophospholipids มีคุณสมบัติทางเคมีคล้ายกับ glycerophospholipids แต่แตกต่างจากที่กล่าวมาข้างต้นในองค์ประกอบแทนที่จะเป็นกลีเซอรอลตกค้างพวกเขามีแอลกอฮอล์สฟิงโกซีนตกค้าง โมเลกุลของพวกมันมีหัวและหางด้วย
ภาพด้านล่างแสดงโครงสร้างของพลาสมาเมมเบรนอย่างชัดเจน
โปรตีนเมมเบรนในพลาสมา
สำหรับโปรตีนที่ประกอบเป็นโครงสร้างของพลาสมาเมมเบรนนั้นส่วนใหญ่เป็นไกลโคโปรตีน
ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของพวกมันในเชลล์ พวกมันสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: อุปกรณ์ต่อพ่วงและอินทิกรัล อันแรกคือส่วนที่อยู่บนพื้นผิวของเมมเบรน และอันที่สองคือส่วนที่ทะลุผ่านความหนาทั้งหมดของเมมเบรนและอยู่ภายในชั้นไขมัน
ขึ้นอยู่กับหน้าที่การทำงานของโปรตีน พวกมันสามารถแบ่งออกเป็นสี่กลุ่ม: เอนไซม์ โครงสร้าง การขนส่ง และตัวรับ
โปรตีนทั้งหมดที่อยู่ในโครงสร้างของพลาสมาเมมเบรนไม่มีความสัมพันธ์ทางเคมีกับฟอสโฟลิปิด ดังนั้นพวกมันสามารถเคลื่อนไหวได้อย่างอิสระในชั้นหลักของเมมเบรน รวมตัวกันเป็นกลุ่ม ฯลฯ นั่นคือสาเหตุที่โครงสร้างของพลาสมาเมมเบรนของเซลล์ไม่สามารถเรียกว่าคงที่ได้ มันเป็นไดนามิกเพราะมันเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา
เยื่อหุ้มเซลล์มีหน้าที่อะไร?
โครงสร้างของพลาสมาเมมเบรนช่วยให้สามารถรับมือกับห้าหน้าที่ได้
ข้อแรกและหลักคือข้อ จำกัด ของไซโตพลาสซึม ด้วยเหตุนี้เซลล์จึงมีรูปร่างและขนาดคงที่ ฟังก์ชั่นนี้รับประกันได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าพลาสมาเมมเบรนนั้นแข็งแรงและยืดหยุ่น
บทบาทที่สองคือการจัดเตรียม เนื่องจากความยืดหยุ่น พลาสมาเมมเบรนสามารถสร้างผลพลอยได้และพับที่จุดเชื่อมต่อ
หน้าที่ต่อไปของเยื่อหุ้มเซลล์คือการขนส่ง มีให้โดยโปรตีนพิเศษ ด้วยเหตุนี้จึงสามารถขนส่งสารที่จำเป็นเข้าไปในเซลล์ได้และสามารถกำจัดสารที่ไม่จำเป็นออกไปได้
นอกจากนี้พลาสมาเมมเบรนยังทำหน้าที่ของเอนไซม์ นอกจากนี้ยังดำเนินการด้วยโปรตีน
และ ฟังก์ชันสุดท้าย- สัญญาณ. เนื่องจากโปรตีนภายใต้อิทธิพลของเงื่อนไขบางประการสามารถเปลี่ยนแปลงได้ โครงสร้างเชิงพื้นที่พลาสมาเมมเบรนสามารถส่งสัญญาณไปยังเซลล์
ตอนนี้คุณรู้ทุกอย่างเกี่ยวกับเมมเบรนแล้ว: เมมเบรนในทางชีววิทยาคืออะไร พวกมันคืออะไร พลาสมาเมมเบรนและออร์กานอยด์เมมเบรนถูกจัดเรียงอย่างไร ทำหน้าที่อะไร
PLASMATIC MEMBRANE - (เยื่อหุ้มเซลล์พลาสมาเล็มมา) เป็นเยื่อชีวภาพที่ล้อมรอบโปรโตพลาสซึมของเซลล์พืชและสัตว์ มีส่วนร่วมในการควบคุมการเผาผลาญระหว่างเซลล์กับสิ่งแวดล้อม
เยื่อหุ้มเซลล์ (เช่น ไซโตเลมมา พลาสมาเลมมา หรือพลาสมาเมมเบรน) เป็นโครงสร้างโมเลกุลที่ยืดหยุ่นซึ่งประกอบด้วยโปรตีนและไขมัน ผนังเซลล์ ถ้าเซลล์มีผนังเซลล์ (โดยปกติจะเป็น เซลล์พืช) ปกคลุมเยื่อหุ้มเซลล์ เยื่อหุ้มเซลล์เป็นสองชั้น (bilayer) ของโมเลกุลระดับไขมันซึ่งส่วนใหญ่เป็นไขมันเชิงซ้อนที่เรียกว่า - ฟอสโฟลิปิด โมเลกุลของลิพิดมีส่วนที่ชอบน้ำ (“หัว”) และส่วนที่ไม่ชอบน้ำ (“ส่วนหาง”) ในระหว่างการก่อตัวของเมมเบรน ส่วนที่ไม่ชอบน้ำของโมเลกุลจะหันเข้าด้านใน ในขณะที่ส่วนที่ชอบน้ำจะหันออกด้านนอก
โครงสร้างเยื่อหุ้มเซลล์
อาจมีข้อยกเว้นบางประการคืออาร์เคีย ซึ่งเยื่อหุ้มเซลล์เกิดจากกลีเซอรอลและเทอร์พีนอยด์แอลกอฮอล์ โปรตีนบางชนิดเป็นจุดสัมผัสของเยื่อหุ้มเซลล์กับโครงร่างโครงร่างภายในเซลล์ และผนังเซลล์ (ถ้ามี) ภายนอก
ดูว่า "พลาสมาเมมเบรน" คืออะไรในพจนานุกรมอื่น ๆ :
การทดลองกับฟิล์มบิลิพิดเทียมแสดงให้เห็นว่าพวกมันมีแรงตึงผิวสูง ซึ่งสูงกว่าในเยื่อหุ้มเซลล์มาก เจ. โรเบิร์ตสันได้คิดค้นทฤษฎีของเยื่อหุ้มเซลล์แบบรวม (unitary bio membrane) ในปี พ.ศ. 2503 ซึ่งมีโครงสร้างสามชั้นของเยื่อหุ้มเซลล์ทั้งหมด
ตามแบบจำลองนี้ โปรตีนในเมมเบรนไม่ได้ก่อตัวเป็นชั้นต่อเนื่องกันบนพื้นผิว แต่จะแบ่งออกเป็นโปรตีนรวม โปรตีนกึ่งอินทิกรัล และโปรตีนส่วนปลาย ตัวอย่างเช่น เยื่อเปอร์ออกซิโซมปกป้องไซโตพลาสซึมจากเปอร์ออกไซด์ที่เป็นอันตรายต่อเซลล์ การซึมผ่านแบบเลือกได้หมายถึงการซึมผ่านของเมมเบรนไปยังอะตอมหรือโมเลกุลต่างๆ ขึ้นอยู่กับขนาด ค่าไฟฟ้าและคุณสมบัติทางเคมี
ความแตกต่างของกลไกนี้คือการอำนวยความสะดวกในการแพร่กระจาย ซึ่งโมเลกุลเฉพาะช่วยให้สารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ได้ ตัวอย่างเช่น ฮอร์โมนที่ไหลเวียนในเลือดจะออกฤทธิ์กับเซลล์เป้าหมายที่มีตัวรับที่สอดคล้องกับฮอร์โมนเหล่านี้เท่านั้น สารสื่อประสาท ( สารเคมีซึ่งรับประกันการนำกระแสประสาท) ยังจับกับโปรตีนตัวรับที่จำเพาะของเซลล์เป้าหมาย
ด้วยความช่วยเหลือของเครื่องหมาย เซลล์สามารถจดจำเซลล์อื่นและทำหน้าที่ร่วมกับเซลล์เหล่านั้น เช่น เมื่อสร้างอวัยวะและเนื้อเยื่อ เมมเบรนประกอบด้วยไขมันสามประเภท: ฟอสโฟลิปิด ไกลโคลิปิด และคอเลสเตอรอล
คอเลสเตอรอลทำให้เยื่อหุ้มเซลล์แข็งขึ้นโดยการครอบครองพื้นที่ว่างระหว่างหางของไขมันที่ไม่ชอบน้ำและป้องกันไม่ให้มันโค้งงอ ดังนั้นเยื่อที่มีปริมาณคอเลสเตอรอลต่ำจะมีความยืดหยุ่นมากกว่า ในขณะที่เยื่อที่มีปริมาณคอเลสเตอรอลสูงจะแข็งและเปราะกว่า คอเลสเตอรอลยังทำหน้าที่เป็น "ตัวหยุด" ที่ป้องกันการเคลื่อนที่ของโมเลกุลที่มีขั้วเข้าและออกจากเซลล์ ส่วนสำคัญของเมมเบรนประกอบด้วยโปรตีนที่แทรกซึมเข้าไปและรับผิดชอบต่อคุณสมบัติต่างๆ ของเมมเบรน
คุณสมบัติของการเผาผลาญในเมมเบรน
ถัดจากโปรตีนคือไขมันรูปวงแหวน - พวกมันมีคำสั่งมากกว่า เคลื่อนที่ได้น้อยกว่า มีกรดไขมันอิ่มตัวมากกว่า และถูกปล่อยออกมาจากเยื่อหุ้มเซลล์พร้อมกับโปรตีน โปรตีนเมมเบรนไม่ทำงานหากไม่มีไขมันรูปวงแหวน การซึมผ่านแบบเลือกได้ของเมมเบรนระหว่างการขนส่งแบบพาสซีฟนั้นเกิดจากช่องทางพิเศษ - โปรตีนที่เป็นส่วนประกอบ พวกเขาเจาะเยื่อหุ้มเซลล์ผ่านและผ่านสร้างทางเดิน
ในส่วนของการไล่ระดับความเข้มข้น โมเลกุลขององค์ประกอบเหล่านี้จะเคลื่อนเข้าและออกจากเซลล์ เมื่อเกิดการระคายเคือง ช่องโซเดียมไอออนจะเปิดออก และเกิดการดูดโซเดียมไอออนเข้าสู่เซลล์อย่างรวดเร็ว ไม่เพียงทำหน้าที่เป็นตัวกั้นทางกลเท่านั้น แต่ที่สำคัญที่สุดคือจำกัดการไหลเข้าและออกจากเซลล์ของสารโมเลกุลต่ำและสูงแบบสองทางอย่างอิสระ ยิ่งไปกว่านั้น พลาสมาเลมมาทำหน้าที่เป็นโครงสร้างที่ "จดจำ" สารเคมีต่างๆ และควบคุมการขนส่งสารเหล่านี้เข้าสู่เซลล์
ความเสถียรเชิงกลของพลาสมาเมมเบรนนั้นไม่เพียงพิจารณาจากคุณสมบัติของเมมเบรนเท่านั้น แต่ยังพิจารณาจากคุณสมบัติของไกลโคคาลิกซ์ที่อยู่ติดกันและชั้นเยื่อหุ้มสมองของไซโตพลาสซึมด้วย พื้นผิวด้านนอกของพลาสมาเมมเบรนถูกปกคลุมด้วยชั้นเส้นใยหลวมๆ ของสารที่มีความหนา 3-4 นาโนเมตร ซึ่งก็คือไกลโคคาลิกซ์
ในกรณีนี้ โปรตีนในการขนส่งเมมเบรนบางชนิดก่อตัวเป็นโมเลกุลเชิงซ้อน ซึ่งเป็นช่องทางที่ไอออนผ่านเข้าไปในเมมเบรนโดยการแพร่กระจายอย่างง่าย ในกรณีอื่นๆ โปรตีนพาหะของเมมเบรนแบบพิเศษจะเลือกจับกับไอออนหนึ่งหรืออีกไอออนหนึ่งอย่างเลือกสรรแล้วขนส่งข้ามเมมเบรน
เมมเบรนพลาสมา - ชั้นนอกของไซโตพลาสซึมของเซลล์ที่มีความหนาแน่นสม่ำเสมอ การยึดจุดเชื่อมต่อหรือหน้าสัมผัส ไม่เพียงแต่เชื่อมเยื่อหุ้มพลาสมาของเซลล์ข้างเคียงเท่านั้น แต่ยังจับกับองค์ประกอบไฟบริลลาร์ของโครงร่างโครงร่างโครงร่างเซลล์ด้วย ตัวอย่างเช่น พลาสมาเมมเบรนของเซลล์เยื่อบุผิวในลำไส้ประกอบด้วยเอนไซม์ย่อยอาหาร