สารอะไรเป็นส่วนประกอบพื้นฐานของเยื่อหุ้มเซลล์ หน้าที่หลักและคุณสมบัติโครงสร้างของเยื่อหุ้มเซลล์

คั่น ( สิ่งกีดขวาง) - แยกเนื้อหามือถือออกจาก สภาพแวดล้อมภายนอก;

ควบคุมการแลกเปลี่ยนระหว่างเซลล์กับสิ่งแวดล้อม

พวกมันแบ่งเซลล์ออกเป็นส่วน ๆ หรือช่องต่าง ๆ มีไว้สำหรับวิถีเมแทบอลิซึมเฉพาะบางอย่าง ( การแบ่ง);

เป็นที่ตั้งของปฏิกิริยาเคมีบางอย่าง (ปฏิกิริยาแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสงในคลอโรพลาสต์, ออกซิเดชั่นฟอสโฟรีเลชั่นระหว่างการหายใจในไมโตคอนเดรีย);

ให้การสื่อสารระหว่างเซลล์ในเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์

ขนส่ง- ดำเนินการขนส่งเมมเบรน

ตัวรับ- เป็นที่ตั้งของบริเวณตัวรับที่รับรู้สิ่งเร้าภายนอก

การขนส่งสารผ่านเมมเบรน - หนึ่งในหน้าที่ชั้นนำของเมมเบรนทำให้มั่นใจได้ถึงการแลกเปลี่ยนสารระหว่างเซลล์และสภาพแวดล้อมภายนอก ขึ้นอยู่กับการใช้พลังงานในการถ่ายโอนสารที่มีความโดดเด่น:

การขนส่งแบบพาสซีฟหรือการอำนวยความสะดวกในการแพร่กระจาย

การขนส่งแบบแอคทีฟ (เลือก) โดยมีส่วนร่วมของ ATP และเอนไซม์

การขนส่งในบรรจุภัณฑ์เมมเบรน มีภาวะเอนโดไซโทซิส (เข้าสู่เซลล์) และเอ็กโซไซโทซิส (นอกเซลล์) - กลไกที่ขนส่งอนุภาคขนาดใหญ่และโมเลกุลขนาดใหญ่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ ในระหว่างกระบวนการเอนโดโทซิส พลาสมาเมมเบรนจะก่อให้เกิดการรุกราน ขอบของมันจะรวมเข้าด้วยกัน และถุงน้ำจะถูกปล่อยออกสู่ไซโตพลาสซึม

ถุงถูกคั่นจากไซโตพลาสซึมด้วยเมมเบรนเดี่ยวซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมด้านนอก มีฟาโกไซโตซิสและพิโนไซโทซิส Phagocytosis คือการดูดซับอนุภาคขนาดใหญ่ที่ค่อนข้างแข็ง ตัวอย่างเช่น phagocytosis ของเซลล์เม็ดเลือดขาว, โปรโตซัว ฯลฯ Pinocytosis เป็นกระบวนการในการจับและดูดซับหยดของเหลวโดยมีสารที่ละลายอยู่ในนั้น Exocytosis เป็นกระบวนการกำจัด

สารต่างๆ จากเซลล์ ในระหว่างกระบวนการ exocytosis เยื่อหุ้มของตุ่มหรือแวคิวโอลจะหลอมรวมกับเยื่อหุ้มไซโตพลาสซึมด้านนอก เนื้อหาของถุงจะถูกกำจัดออกไปเลยผิวเซลล์ และเมมเบรนจะรวมอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมด้านนอกที่แกนกลาง

การแพร่กระจายอย่างง่ายคือการขนส่งสารโดยตรงผ่านชั้นไขมัน

ลักษณะของก๊าซ โมเลกุลขั้วโลกที่ไม่มีขั้วหรือไม่มีประจุขนาดเล็ก ละลายได้ในไขมัน น้ำซึมเข้าสู่ชั้น Bilayer ได้อย่างรวดเร็วเพราะว่า โมเลกุลของมันมีขนาดเล็กและเป็นกลางทางไฟฟ้า การแพร่กระจายของน้ำผ่านเยื่อหุ้มเซลล์เรียกว่าออสโมซิส

การแพร่กระจายผ่านช่องเมมเบรนคือการขนส่งโมเลกุลและไอออนที่มีประจุ (Na, K, Ca, Cl) ที่เจาะผ่านเมมเบรนเนื่องจากมีโปรตีนที่สร้างช่องพิเศษซึ่งก่อตัวเป็นรูพรุนของน้ำ

การแพร่กระจายแบบอำนวยความสะดวกคือการขนส่งสารโดยใช้โปรตีนขนส่งแบบพิเศษ โปรตีนแต่ละตัวมีหน้าที่รับผิดชอบในการกำหนดโมเลกุลหรือกลุ่มของโมเลกุลที่เกี่ยวข้องอย่างเคร่งครัด ทำปฏิกิริยากับมันและเคลื่อนที่ผ่านเมมเบรน ตัวอย่างเช่น น้ำตาล กรดอะมิโน นิวคลีโอไทด์ และโมเลกุลขั้วโลกอื่นๆการขนส่งที่ใช้งานอยู่

ดำเนินการโดยโปรตีนตัวพา (ATPase) เทียบกับการไล่ระดับเคมีไฟฟ้าพร้อมการใช้พลังงาน แหล่งที่มาของมันคือโมเลกุลเอทีพี ตัวอย่างเช่น โซเดียมคือปั๊มโพแทสเซียม

ความเข้มข้นของโพแทสเซียมภายในเซลล์สูงกว่าภายนอกมากและโซเดียมก็ในทางกลับกัน ดังนั้นโพแทสเซียมและโซเดียมไอออนบวกจึงแพร่กระจายผ่านรูพรุนของเมมเบรนตามระดับความเข้มข้น สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าความสามารถในการซึมผ่านของเมมเบรนสำหรับโพแทสเซียมไอออนนั้นสูงกว่าไอออนโซเดียม ดังนั้นโพแทสเซียมจะกระจายออกจากเซลล์เร็วกว่าโซเดียมเข้าสู่เซลล์ อย่างไรก็ตาม สำหรับการทำงานของเซลล์ปกติ จำเป็นต้องมีโพแทสเซียม 3 ตัวและโซเดียม 2 ตัวในอัตราส่วนหนึ่ง ดังนั้นจึงมีปั๊มโซเดียมโพแทสเซียมในเมมเบรนที่สูบโซเดียมออกจากเซลล์และโพแทสเซียมเข้าสู่เซลล์ ปั๊มนี้เป็นโปรตีนเมมเบรนของเมมเบรนที่สามารถจัดเรียงโครงสร้างใหม่ได้ ดังนั้นจึงสามารถเกาะติดทั้งโพแทสเซียมและโซเดียมไอออน (แอนติพอร์ต) กับตัวเองได้ กระบวนการนี้ใช้พลังงานมาก: จากด้านในของเมมเบรนมีโซเดียมไอออนและโมเลกุลเอทีพี

และด้านนอก - โพแทสเซียมไอออน

โซเดียมไอออนรวมกับโมเลกุลโปรตีนและโปรตีนได้รับกิจกรรม ATPase เช่น ความสามารถในการทำให้เกิดการไฮโดรไลซิสของ ATP ซึ่งมาพร้อมกับการปล่อยพลังงานที่ขับเคลื่อนปั๊ม

ฟอสเฟตที่ปล่อยออกมาในระหว่างการไฮโดรไลซิสของ ATP จะเกาะติดกับโปรตีนเช่น ฟอสโฟรีเลทของโปรตีน

ฟอสโฟรีเลชั่นทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างในโปรตีน ทำให้ไม่สามารถกักเก็บโซเดียมไอออนได้ พวกมันจะถูกปล่อยและเคลื่อนออกไปนอกห้องขัง

การเติมโพแทสเซียมไอออนทำให้เกิดภาวะฟอสโฟรีเลชั่นของโปรตีน มันเปลี่ยนโครงสร้างอีกครั้ง

การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างโปรตีนนำไปสู่การปล่อยโพแทสเซียมไอออนภายในเซลล์

โปรตีนพร้อมที่จะเกาะโซเดียมไอออนเข้ากับตัวมันเองอีกครั้ง

ในรอบการทำงานหนึ่ง ปั๊มจะสูบโซเดียมไอออน 3 ไอออนออกจากเซลล์ และปั๊มโพแทสเซียมไอออน 2 ไอออน

ไซโตพลาสซึม- องค์ประกอบบังคับของเซลล์ซึ่งอยู่ระหว่างอุปกรณ์พื้นผิวของเซลล์และนิวเคลียส นี่คือโครงสร้างเชิงซ้อนเชิงซ้อนที่ซับซ้อนซึ่งประกอบด้วย:

ไฮยาโลพลาสมา

ออร์แกเนลล์ (ส่วนประกอบถาวรของไซโตพลาสซึม)

การรวมเป็นส่วนประกอบชั่วคราวของไซโตพลาสซึม

เมทริกซ์ไซโตพลาสซึม(hyaloplasm) คือเนื้อหาภายในของเซลล์ - สารละลายคอลลอยด์ไม่มีสี หนา และโปร่งใส ส่วนประกอบของเมทริกซ์ไซโตพลาสซึมดำเนินกระบวนการสังเคราะห์ทางชีวภาพในเซลล์และมีเอนไซม์ที่จำเป็นสำหรับการผลิตพลังงาน สาเหตุหลักมาจากไกลโคไลซิสแบบไม่ใช้ออกซิเจน

คุณสมบัติพื้นฐานของเมทริกซ์ไซโตพลาสซึม

กำหนดคุณสมบัติคอลลอยด์ของเซลล์ เมื่อใช้ร่วมกับเยื่อหุ้มเซลล์ของระบบแวคิวโอลาร์ ก็ถือได้ว่าเป็นระบบคอลลอยด์ที่มีความหลากหลายสูงหรือหลายเฟส

ให้การเปลี่ยนแปลงความหนืดของไซโตพลาสซึมการเปลี่ยนจากเจล (หนากว่า) ไปเป็นโซล (ของเหลวมากขึ้น) ซึ่งเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของปัจจัยภายนอกและภายใน

ทำให้เกิดไซโคลซิส การเคลื่อนไหวของอะมีบา การแบ่งเซลล์ และการเคลื่อนที่ของเม็ดสีในโครมาโตฟอร์

กำหนดขั้วของตำแหน่งของส่วนประกอบภายในเซลล์

จัดเตรียมให้ คุณสมบัติทางกลเซลล์ – ความยืดหยุ่น ความสามารถในการผสาน ความแข็งแกร่ง

ออร์แกเนลล์– โครงสร้างเซลล์ถาวรที่ทำให้แน่ใจว่าเซลล์ทำหน้าที่เฉพาะ ขึ้นอยู่กับลักษณะโครงสร้างที่มีความโดดเด่น:

ออร์แกเนลล์เมมเบรน - มีโครงสร้างเมมเบรน

พวกมันอาจเป็นเมมเบรนเดี่ยว (ER, อุปกรณ์ Golgi, ไลโซโซม, แวคิวโอลของเซลล์พืช) เมมเบรนสองชั้น (ไมโตคอนเดรีย, พลาสติด, นิวเคลียส)

ออร์แกเนลล์ที่ไม่ใช่เมมเบรน - ไม่มีโครงสร้างเมมเบรน (โครโมโซม, ไรโบโซม, ศูนย์กลางเซลล์, โครงร่างโครงร่าง) ออร์แกเนลล์เอนกประสงค์เป็นลักษณะเฉพาะของเซลล์ทั้งหมด: นิวเคลียส, ไมโตคอนเดรีย, ศูนย์กลางเซลล์, อุปกรณ์กอลไจ, ไรโบโซม, EPS, ไลโซโซม ถ้าออร์แกเนลล์มีลักษณะเฉพาะคือบางประเภท

เซลล์ต่างๆ เรียกว่าออร์แกเนลล์พิเศษ (เช่น ไมโอไฟบริลที่หดตัวของเส้นใยกล้ามเนื้อ)- โครงสร้างต่อเนื่องเดี่ยวซึ่งเป็นเมมเบรนที่ก่อให้เกิดการบุกรุกและรอยพับมากมายที่ดูเหมือน tubules, microvacuoles และถังเก็บน้ำขนาดใหญ่ เยื่อ ER ในด้านหนึ่งเชื่อมต่อกับเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึม และอีกด้านหนึ่งเชื่อมต่อกับเปลือกนอกของเยื่อหุ้มนิวเคลียส

EPS มีสองประเภท - แบบหยาบและแบบเรียบ

ใน ER แบบหยาบหรือแบบละเอียด ถังเก็บน้ำและท่อมีความเกี่ยวข้องกับไรโบโซม คือด้านนอกของเมมเบรน ER แบบเรียบหรือแบบเม็ดไม่มีการเชื่อมต่อกับไรโบโซม นี่คือด้านในของเมมเบรน

เยื่อหุ้มเซลล์ (พลาสมาเมมเบรน) เป็นเมมเบรนบางกึ่งซึมผ่านได้ซึ่งล้อมรอบเซลล์

หน้าที่และบทบาทของเยื่อหุ้มเซลล์

หน้าที่ของมันคือการปกป้องความสมบูรณ์ของการตกแต่งภายในโดยปล่อยให้สารสำคัญบางอย่างเข้าไปในเซลล์และป้องกันไม่ให้ผู้อื่นเข้าไป

นอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับการยึดติดกับสิ่งมีชีวิตบางชนิดและกับสิ่งมีชีวิตอื่นด้วย ดังนั้นพลาสมาเมมเบรนจึงให้รูปร่างของเซลล์ด้วย หน้าที่อีกอย่างหนึ่งของเมมเบรนคือควบคุมการเติบโตของเซลล์ผ่านความสมดุลและ

ในภาวะเอนโดโทซิส ไขมันและโปรตีนจะถูกกำจัดออกจากเยื่อหุ้มเซลล์เมื่อสารถูกดูดซึม ในระหว่างกระบวนการ exocytosis ถุงที่มีไขมันและโปรตีนจะหลอมรวมกับเยื่อหุ้มเซลล์ ส่งผลให้ขนาดของเซลล์เพิ่มขึ้น และเซลล์เชื้อราได้ พลาสมาเมมเบรน- ตัวอย่างเช่นสิ่งที่อยู่ภายในก็ถูกห่อหุ้มด้วยเยื่อหุ้มป้องกันเช่นกัน

โครงสร้างเยื่อหุ้มเซลล์

พลาสมาเมมเบรนส่วนใหญ่ประกอบด้วยส่วนผสมของโปรตีนและไขมัน ขึ้นอยู่กับตำแหน่งและบทบาทของเยื่อหุ้มเซลล์ในร่างกาย ไขมันสามารถประกอบเป็นร้อยละ 20 ถึง 80 ของเยื่อหุ้มเซลล์ โดยส่วนที่เหลือเป็นโปรตีน ในขณะที่ลิพิดช่วยให้เมมเบรนมีความยืดหยุ่น แต่โปรตีนจะควบคุมและรักษาไว้ องค์ประกอบทางเคมีเซลล์และยังช่วยในการลำเลียงโมเลกุลผ่านเยื่อหุ้มเซลล์

ไขมันเมมเบรน

ฟอสโฟไลปิดเป็นส่วนประกอบหลักของพลาสมาเมมเบรน พวกมันสร้างชั้นไขมันสองชั้นโดยที่บริเวณส่วนหัวที่ชอบน้ำ (ดึงดูดน้ำ) จะจัดเรียงตัวตามธรรมชาติเพื่อเผชิญกับไซโตโซลที่เป็นน้ำและของเหลวที่อยู่นอกเซลล์ ในขณะที่บริเวณหางที่ไม่ชอบน้ำ (ขับไล่น้ำ) จะหันหน้าออกจากไซโตโซลและของเหลวที่อยู่นอกเซลล์ ไขมันชั้นสองเป็นแบบกึ่งซึมผ่านได้ ทำให้มีโมเลกุลเพียงบางส่วนเท่านั้นที่กระจายไปทั่วเยื่อหุ้มเซลล์

คอเลสเตอรอลเป็นส่วนประกอบของไขมันอีกชนิดหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์ของสัตว์ โมเลกุลของคอเลสเตอรอลจะถูกกระจายอย่างคัดเลือกระหว่างเมมเบรนฟอสโฟลิปิด ซึ่งช่วยรักษาความแข็งแกร่งของเยื่อหุ้มเซลล์โดยป้องกันไม่ให้ฟอสโฟลิพิดอัดแน่นเกินไป คอเลสเตอรอลหายไปจากเยื่อหุ้มเซลล์ เซลล์พืช.

ไกลโคไลปิดตั้งอยู่บนผิวด้านนอกของเยื่อหุ้มเซลล์และเชื่อมต่อกันด้วยสายโซ่คาร์โบไฮเดรต ช่วยให้เซลล์จดจำเซลล์อื่นในร่างกาย

โปรตีนเมมเบรน

เยื่อหุ้มเซลล์ประกอบด้วยโปรตีนที่เกี่ยวข้องสองประเภท โปรตีนของเมมเบรนส่วนปลายนั้นอยู่ภายนอกและสัมพันธ์กันโดยการทำปฏิกิริยากับโปรตีนชนิดอื่น โปรตีนจากเยื่ออินทิกรัลถูกนำเข้าไปในเยื่อหุ้มเซลล์และส่วนใหญ่ผ่านเข้าไป บางส่วนของโปรตีนเมมเบรนเหล่านี้ตั้งอยู่ทั้งสองด้าน

โปรตีนเมมเบรนในพลาสมามีหน้าที่ที่แตกต่างกันหลายประการ โปรตีนโครงสร้างให้การสนับสนุนและรูปร่างแก่เซลล์ โปรตีนของตัวรับเมมเบรนช่วยให้เซลล์สื่อสารกับสภาพแวดล้อมภายนอกโดยใช้ฮอร์โมน สารสื่อประสาท และโมเลกุลส่งสัญญาณอื่นๆ ขนส่งโปรตีน เช่น โปรตีนทรงกลม ขนส่งโมเลกุลผ่านเยื่อหุ้มเซลล์โดยการแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวก ไกลโคโปรตีนมีสายโซ่คาร์โบไฮเดรตติดอยู่ พวกมันถูกฝังอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ ช่วยในการแลกเปลี่ยนและขนส่งโมเลกุล

เยื่อหุ้มออร์แกเนลล์

ออร์แกเนลล์ของเซลล์บางชนิดก็ถูกล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มป้องกันเช่นกัน แกนหลัก,

พลาสมาเมมเบรน , หรือ พลาสม่าเลมมา,- เมมเบรนสากลที่ถาวรและเป็นสากลที่สุดสำหรับทุกเซลล์ เป็นฟิล์มบาง (ประมาณ 10 นาโนเมตร) ปกคลุมทั้งเซลล์ พลาสม่าเลมมาประกอบด้วยโมเลกุลโปรตีนและฟอสโฟลิพิด (รูปที่ 1.6)

โมเลกุลฟอสโฟไลปิดถูกจัดเรียงเป็นสองแถว - โดยมีปลายที่ไม่ชอบน้ำเข้าด้านใน หัวที่ชอบน้ำหันไปทางสภาพแวดล้อมที่เป็นน้ำภายในและภายนอก ในบางสถานที่ ฟอสโฟลิพิดที่มีชั้นสองชั้น (สองชั้น) จะถูกทะลุผ่านโดยโมเลกุลโปรตีน (โปรตีนที่เป็นส่วนประกอบ) ภายในโมเลกุลโปรตีนดังกล่าวมีช่อง - รูพรุนซึ่งสารที่ละลายน้ำได้ผ่านไป อื่น โมเลกุลโปรตีนเจาะไขมัน bilayer ลงครึ่งหนึ่งด้านใดด้านหนึ่ง (โปรตีนกึ่งอินทิกรัล) มีโปรตีนส่วนปลายอยู่บนพื้นผิวของเยื่อหุ้มเซลล์ยูคาริโอต โมเลกุลของไขมันและโปรตีนจับตัวกันเนื่องจากปฏิกิริยาระหว่างชอบน้ำและไม่ชอบน้ำ

สมบัติและหน้าที่ของเมมเบรนเยื่อหุ้มเซลล์ทั้งหมดเป็นโครงสร้างของเหลวเคลื่อนที่ได้ เนื่องจากโมเลกุลของไขมันและโปรตีนไม่ได้เชื่อมต่อถึงกัน พันธะโควาเลนต์และสามารถเคลื่อนที่ได้ค่อนข้างเร็วในระนาบของเมมเบรน ด้วยเหตุนี้เมมเบรนจึงสามารถเปลี่ยนการกำหนดค่าได้ กล่าวคือ เมมเบรนมีความลื่นไหล

เมมเบรนเป็นโครงสร้างที่มีไดนามิกมาก พวกมันฟื้นตัวจากความเสียหายได้อย่างรวดเร็ว และยังยืดและหดตัวตามการเคลื่อนไหวของเซลล์

เยื่อหุ้มเซลล์ประเภทต่าง ๆ มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญทั้งในองค์ประกอบทางเคมีและในเนื้อหาสัมพัทธ์ของโปรตีน, ไกลโคโปรตีน, ไขมันในพวกมันและด้วยเหตุนี้ในลักษณะของตัวรับที่พวกมันมีอยู่ เซลล์แต่ละประเภทจึงมีลักษณะเฉพาะตัวซึ่งถูกกำหนดโดยหลักๆ ไกลโคโปรตีนไกลโคโปรตีนสายโซ่กิ่งที่ยื่นออกมาจากเยื่อหุ้มเซลล์มีส่วนเกี่ยวข้อง การรับรู้ปัจจัยสภาพแวดล้อมภายนอกตลอดจนการรับรู้ร่วมกันของเซลล์ที่เกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่น ไข่และอสุจิรับรู้ซึ่งกันและกันโดยไกลโคโปรตีนที่ผิวเซลล์ซึ่งประกอบเข้าด้วยกันเป็นองค์ประกอบที่แยกจากกันของโครงสร้างทั้งหมด การยอมรับร่วมกันดังกล่าวเป็นขั้นตอนที่จำเป็นก่อนการปฏิสนธิ

ปรากฏการณ์ที่คล้ายกันนี้พบได้ในกระบวนการสร้างความแตกต่างของเนื้อเยื่อ ในกรณีนี้เซลล์ที่มีโครงสร้างคล้ายกันด้วยความช่วยเหลือของพื้นที่การรับรู้ของพลาสมาเล็มมานั้นจะถูกวางตำแหน่งอย่างถูกต้องซึ่งสัมพันธ์กันดังนั้นจึงรับประกันการยึดเกาะและการสร้างเนื้อเยื่อ เกี่ยวข้องกับการรับรู้ ระเบียบการขนส่งโมเลกุลและไอออนผ่านเมมเบรนตลอดจนการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันโดยที่ไกลโคโปรตีนมีบทบาทเป็นแอนติเจน น้ำตาลจึงสามารถทำหน้าที่เป็นโมเลกุลข้อมูลได้ (เช่น โปรตีนและกรดนิวคลีอิก) เมมเบรนยังมีตัวรับจำเพาะ ตัวพาอิเล็กตรอน ตัวเปลี่ยนพลังงาน และโปรตีนของเอนไซม์ โปรตีนมีส่วนเกี่ยวข้องในการทำให้แน่ใจได้ว่าการเคลื่อนย้ายโมเลกุลบางชนิดเข้าหรือออกจากเซลล์ ทำให้เกิดการเชื่อมต่อทางโครงสร้างระหว่างโครงกระดูกโครงร่างและเยื่อหุ้มเซลล์ หรือทำหน้าที่เป็นตัวรับสำหรับการรับและแปลงสัญญาณทางเคมีจาก สิ่งแวดล้อม.

คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของเมมเบรนก็คือ การซึมผ่านแบบเลือกสรรซึ่งหมายความว่าโมเลกุลและไอออนสามารถผ่านเข้าไปได้ด้วย ด้วยความเร็วที่แตกต่างกันและยิ่งโมเลกุลมีขนาดใหญ่เท่าไร ความเร็วในการผ่านเมมเบรนก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น คุณสมบัตินี้กำหนดพลาสมาเมมเบรนเป็น สิ่งกีดขวางออสโมติกน้ำและก๊าซที่ละลายอยู่ในนั้นมีความสามารถในการทะลุทะลวงสูงสุด ไอออนจะผ่านเมมเบรนได้ช้ากว่ามาก เรียกว่าการแพร่กระจายของน้ำผ่านเมมเบรน โดยการออสโมซิส

มีกลไกหลายประการในการลำเลียงสารผ่านเมมเบรน

การแพร่กระจาย- การซึมผ่านของสารผ่านเมมเบรนตามระดับความเข้มข้น (จากบริเวณที่ความเข้มข้นสูงกว่าไปยังบริเวณที่ความเข้มข้นต่ำกว่า) การขนส่งสารแบบกระจาย (น้ำ, ไอออน) ดำเนินการโดยการมีส่วนร่วมของโปรตีนเมมเบรนซึ่งมีรูขุมขนโมเลกุลหรือโดยการมีส่วนร่วมของเฟสไขมัน (สำหรับสารที่ละลายในไขมัน)

พร้อมกระจายตัวสะดวกโปรตีนขนส่งเมมเบรนชนิดพิเศษจับกับไอออนหรือโมเลกุลอย่างเฉพาะเจาะจงและขนส่งพวกมันผ่านเมมเบรนตามแนวไล่ระดับความเข้มข้น

การแพร่กระจายแบบอำนวยความสะดวกคือการขนส่งสารโดยใช้โปรตีนขนส่งแบบพิเศษ โปรตีนแต่ละตัวมีหน้าที่รับผิดชอบในการกำหนดโมเลกุลหรือกลุ่มของโมเลกุลที่เกี่ยวข้องอย่างเคร่งครัด ทำปฏิกิริยากับมันและเคลื่อนที่ผ่านเมมเบรน ตัวอย่างเช่น น้ำตาล กรดอะมิโน นิวคลีโอไทด์ และโมเลกุลขั้วโลกอื่นๆเกี่ยวข้องกับต้นทุนพลังงานและทำหน้าที่ขนส่งสารโดยเทียบกับการไล่ระดับความเข้มข้น เขาดำเนินการโดยโปรตีนพาหะพิเศษที่เรียกว่า ปั๊มไอออนสิ่งที่ศึกษามากที่สุดคือปั๊ม Na - / K - ในเซลล์สัตว์ ซึ่งจะปั๊ม Na + ไอออนออกมาอย่างกระตือรือร้นในขณะที่ดูดซับ K - ไอออน ด้วยเหตุนี้ความเข้มข้นของ K - ที่สูงขึ้นและความเข้มข้นของ Na + ที่ต่ำกว่าจึงยังคงอยู่ในเซลล์เมื่อเปรียบเทียบกับสภาพแวดล้อม กระบวนการนี้ต้องใช้พลังงาน ATP

จากผลของการขนส่งแบบแอคทีฟโดยใช้ปั๊มเมมเบรนในเซลล์ ความเข้มข้นของ Mg 2- และ Ca 2+ ก็ถูกควบคุมเช่นกัน

ในระหว่างกระบวนการขนส่งไอออนเข้าสู่เซลล์ น้ำตาล นิวคลีโอไทด์ และกรดอะมิโนต่างๆ จะแทรกซึมผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึม

โปรตีนโมเลกุลขนาดใหญ่ กรดนิวคลีอิก, พอลิแซ็กคาไรด์, ไลโปโปรตีนเชิงซ้อน ฯลฯ ไม่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ ไม่เหมือนไอออนและโมโนเมอร์ การขนส่งโมเลกุลขนาดใหญ่คอมเพล็กซ์และอนุภาคเข้าไปในเซลล์เกิดขึ้นในลักษณะที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง - ผ่านกระบวนการเอนโดไซโตซิส ที่ เอ็นโดไซโตซิส (เอนโดไซโตซีส)...- ด้านใน) พื้นที่บางส่วนของพลาสมาเล็มมาจับและในขณะที่มันห่อหุ้มวัสดุนอกเซลล์โดยห่อหุ้มไว้ในแวคิวโอลเมมเบรนซึ่งเกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากการรุกรานของเมมเบรน ต่อจากนั้นแวคิวโอลดังกล่าวจะเชื่อมต่อกับไลโซโซมซึ่งเป็นเอนไซม์ที่สลายโมเลกุลขนาดใหญ่ให้เป็นโมโนเมอร์

กระบวนการย้อนกลับของเอนโดโทซิสคือ เอ็กโซไซโทซิส (exo...- ออก). ด้วยเหตุนี้ เซลล์จึงกำจัดผลิตภัณฑ์ในเซลล์หรือสารตกค้างที่ไม่ได้ย่อยซึ่งอยู่ในแวคิวโอลหรือ Pu-

ซิริกิ ถุงจะเข้าใกล้เยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมรวมเข้ากับมันและเนื้อหาจะถูกปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อม นี่คือวิธีการกำจัดเอนไซม์ย่อยอาหาร ฮอร์โมน เฮมิเซลลูโลส ฯลฯ

ดังนั้นเยื่อหุ้มชีวภาพจึงเป็นหลัก องค์ประกอบโครงสร้างเซลล์ไม่เพียงทำหน้าที่เป็นขอบเขตทางกายภาพเท่านั้น แต่ยังทำหน้าที่เป็นพื้นผิวการทำงานแบบไดนามิกอีกด้วย กระบวนการทางชีวเคมีจำนวนมากเกิดขึ้นบนเยื่อหุ้มของออร์แกเนลล์ เช่น การดูดซับสารอย่างแอคทีฟ การแปลงพลังงาน การสังเคราะห์ ATP เป็นต้น

ฟังก์ชั่น เยื่อหุ้มชีวภาพ ต่อไปนี้:

พวกเขากำหนดเนื้อหาของเซลล์จากสภาพแวดล้อมภายนอกและเนื้อหาของออร์แกเนลจากไซโตพลาสซึม

ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการขนส่งสารเข้าและออกจากเซลล์ตั้งแต่ไซโตพลาสซึมไปจนถึงออร์แกเนลล์และในทางกลับกัน

ทำหน้าที่เป็นตัวรับ (รับและแปลงสารเคมีจากสิ่งแวดล้อม จดจำสารในเซลล์ ฯลฯ)

พวกมันเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา (ให้กระบวนการทางเคมีใกล้เมมเบรน)

มีส่วนร่วมในการแปลงพลังงาน

เยื่อหุ้มเซลล์

รูปภาพของเยื่อหุ้มเซลล์ ลูกบอลสีน้ำเงินและสีขาวลูกเล็กสอดคล้องกับหัวที่ไม่ชอบน้ำของฟอสโฟลิพิด และเส้นที่ติดอยู่นั้นสอดคล้องกับหางที่ชอบน้ำ รูปนี้แสดงเฉพาะโปรตีนเมมเบรนอินทิกรัล (ทรงกลมสีแดงและเอนริเก้สีเหลือง) จุดวงรีสีเหลืองภายในเมมเบรน - โมเลกุลของคอเลสเตอรอล โซ่ลูกปัดสีเหลืองสีเขียวติดอยู่ ข้างนอกเยื่อหุ้มเซลล์ - สายโซ่ของโอลิโกแซ็กคาไรด์ที่ก่อตัวเป็นไกลโคคาลิก

เมมเบรนชีวภาพยังรวมถึงโปรตีนหลายชนิด: อินทิกรัล (เจาะผ่านเมมเบรน), กึ่งอินทิกรัล (จุ่มที่ปลายด้านหนึ่งเข้าไปในชั้นไขมันด้านนอกหรือด้านใน), พื้นผิว (อยู่ที่ด้านนอกหรือติดกับ ด้านภายในเมมเบรน) โปรตีนบางชนิดเป็นจุดสัมผัสระหว่างเยื่อหุ้มเซลล์กับโครงร่างโครงร่างเซลล์ภายในเซลล์ และผนังเซลล์ (ถ้ามี) ภายนอก โปรตีนอินทิกรัลบางชนิดทำหน้าที่เป็นช่องไอออน ตัวขนส่งและตัวรับต่างๆ

ฟังก์ชั่น

• สิ่งกีดขวาง - ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการเผาผลาญที่มีการควบคุม, เลือก, โต้ตอบและใช้งานกับสิ่งแวดล้อม ตัวอย่างเช่น เมมเบรนเปอร์รอกซิโซมช่วยปกป้องไซโตพลาสซึมจากเปอร์ออกไซด์ที่เป็นอันตรายต่อเซลล์ การซึมผ่านแบบคัดเลือกหมายความว่าการซึมผ่านของเมมเบรนไปยังอะตอมหรือโมเลกุลที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับขนาด ประจุไฟฟ้า และ คุณสมบัติทางเคมี- การซึมผ่านแบบเลือกช่วยให้มั่นใจได้ถึงการแยกเซลล์และช่องเซลล์ออกจากสิ่งแวดล้อมและจัดหาสารที่จำเป็นให้กับพวกมัน
• การขนส่ง - การขนส่งสารเข้าและออกจากเซลล์เกิดขึ้นผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ การขนส่งผ่านเมมเบรนช่วยให้มั่นใจได้ว่า: การส่งสารอาหาร การกำจัดผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมขั้นสุดท้าย การหลั่งสารต่างๆ การสร้างการไล่ระดับไอออน การรักษาความเข้มข้นของไอออนที่เหมาะสมในเซลล์ซึ่งจำเป็นต่อการทำงานของเอนไซม์ในเซลล์
  อนุภาคที่ไม่สามารถข้ามฟอสโฟไลปิดไบเลเยอร์ได้ไม่ว่าด้วยเหตุผลใดก็ตาม (เช่น เนื่องจากคุณสมบัติที่ชอบน้ำ เนื่องจากเมมเบรนที่อยู่ภายในนั้นไม่ชอบน้ำและไม่อนุญาตให้สารที่ชอบน้ำผ่านได้ หรือเนื่องจากมีขนาดใหญ่) แต่จำเป็นสำหรับเซลล์ สามารถเจาะเยื่อหุ้มเซลล์ผ่านโปรตีนตัวพาพิเศษ (ตัวขนส่ง) และโปรตีนแชนเนลหรือโดยเอนโดโทซิส
  ในการขนส่งแบบพาสซีฟ สารจะข้ามชั้นไขมันสองชั้นโดยไม่ใช้พลังงานไปตามการไล่ระดับความเข้มข้นโดยการแพร่กระจาย กลไกที่แตกต่างออกไปคือการอำนวยความสะดวกในการแพร่กระจาย ซึ่งโมเลกุลจำเพาะจะช่วยให้สสารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ได้ โมเลกุลนี้อาจมีช่องที่ยอมให้สารชนิดเดียวผ่านไปได้
  การขนส่งแบบแอคทีฟต้องใช้พลังงานเมื่อเกิดขึ้นกับการไล่ระดับความเข้มข้น มีโปรตีนปั๊มพิเศษบนเมมเบรน รวมถึง ATPase ซึ่งจะปั๊มโพแทสเซียมไอออน (K+) เข้าไปในเซลล์อย่างแข็งขันและปั๊มโซเดียมไอออน (Na+) ออกจากเซลล์
• เมทริกซ์ - รับประกันตำแหน่งสัมพัทธ์และการวางแนวของโปรตีนเมมเบรนซึ่งเป็นปฏิสัมพันธ์ที่เหมาะสมที่สุด
• เชิงกล - รับประกันความเป็นอิสระของเซลล์ โครงสร้างภายในเซลล์ รวมถึงการเชื่อมต่อกับเซลล์อื่น ๆ (ในเนื้อเยื่อ) มีบทบาทมากขึ้นในการรับประกัน ฟังก์ชั่นทางกลมีผนังเซลล์และในสัตว์ - สารระหว่างเซลล์
• พลังงาน - ในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงในคลอโรพลาสต์และการหายใจของเซลล์ในไมโตคอนเดรียระบบถ่ายโอนพลังงานจะทำงานในเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งมีโปรตีนเข้าร่วมด้วย
• ตัวรับ - โปรตีนบางชนิดที่อยู่ในเมมเบรนเป็นตัวรับ (โมเลกุลที่เซลล์รับรู้สัญญาณบางอย่าง)
  ตัวอย่างเช่น ฮอร์โมนที่ไหลเวียนในเลือดออกฤทธิ์เฉพาะกับเซลล์เป้าหมายที่มีตัวรับที่สอดคล้องกับฮอร์โมนเหล่านี้ สารสื่อประสาท ( สารเคมี, การให้ แรงกระตุ้นของเส้นประสาท) ยังจับกับโปรตีนตัวรับพิเศษของเซลล์เป้าหมายอีกด้วย
• เอนไซม์ - โปรตีนเมมเบรนมักเป็นเอนไซม์ ตัวอย่างเช่น พลาสมาเมมเบรนของเซลล์เยื่อบุผิวในลำไส้มีเอนไซม์ย่อยอาหาร
• การดำเนินการสร้างและการนำศักยภาพทางชีวภาพ
  ด้วยความช่วยเหลือของเมมเบรน ความเข้มข้นของไอออนจะคงที่ในเซลล์: ความเข้มข้นของ K+ ไอออนภายในเซลล์จะสูงกว่าภายนอกมากและความเข้มข้นของ Na+ นั้นต่ำกว่ามาก ซึ่งมีความสำคัญมาก เนื่องจากสิ่งนี้ทำให้แน่ใจได้ การรักษาความต่างศักย์บนเยื่อหุ้มเซลล์และการสร้างกระแสประสาท
• การทำเครื่องหมายของเซลล์ - มีแอนติเจนบนเมมเบรนที่ทำหน้าที่เป็นเครื่องหมาย - "ฉลาก" ที่ช่วยให้สามารถระบุเซลล์ได้ เหล่านี้คือไกลโคโปรตีน (นั่นคือโปรตีนที่มีโซ่ด้านข้างโอลิโกแซ็กคาไรด์กิ่งก้านติดอยู่) ซึ่งมีบทบาทเป็น "เสาอากาศ" เพราะการ นับไม่ถ้วนการกำหนดค่าของโซ่ด้านข้างทำให้สามารถสร้างเครื่องหมายพิเศษของตัวเองสำหรับเซลล์แต่ละประเภทได้ ด้วยความช่วยเหลือของเครื่องหมาย เซลล์สามารถจดจำเซลล์อื่นๆ และทำหน้าที่ร่วมกับเซลล์เหล่านั้น เช่น ในการก่อตัวของอวัยวะและเนื้อเยื่อ นอกจากนี้ยังช่วยให้ระบบภูมิคุ้มกันสามารถจดจำแอนติเจนจากต่างประเทศได้

โครงสร้างและองค์ประกอบของไบโอเมมเบรน

เมมเบรนประกอบด้วยไขมันสามประเภท: ฟอสโฟลิพิด, ไกลโคลิพิด และโคเลสเตอรอล ฟอสโฟลิพิดและไกลโคลิพิด (ลิพิดที่มีคาร์โบไฮเดรตติดอยู่) ประกอบด้วยหางไฮโดรโฟบิกไฮโดรคาร์บอนยาว 2 หางที่เชื่อมต่อกับหัวที่มีประจุที่ชอบน้ำ คอเลสเตอรอลทำให้เมมเบรนมีความแข็งแกร่งโดยการครอบครองพื้นที่ว่างระหว่างหางของไขมันที่ไม่ชอบน้ำและป้องกันไม่ให้โค้งงอ ดังนั้นเมมเบรนที่มีปริมาณโคเลสเตอรอลต่ำจึงมีความยืดหยุ่นมากกว่า และเมมเบรนที่มีปริมาณโคเลสเตอรอลสูงจะมีความแข็งและเปราะบางมากกว่า คอเลสเตอรอลยังทำหน้าที่เป็น "ตัวอุด" ที่ป้องกันการเคลื่อนที่ของโมเลกุลขั้วโลกจากเซลล์เข้าสู่เซลล์ ส่วนสำคัญเมมเบรนประกอบด้วยโปรตีนที่แทรกซึมอยู่และมีหน้าที่รับผิดชอบต่อคุณสมบัติต่างๆ ของเมมเบรน องค์ประกอบและการวางแนวแตกต่างกันไปในเยื่อหุ้มเซลล์ต่างๆ

เยื่อหุ้มเซลล์มักจะไม่สมมาตรนั่นคือชั้นต่างกันในองค์ประกอบของไขมันการเปลี่ยนโมเลกุลแต่ละโมเลกุลจากชั้นหนึ่งไปอีกชั้นหนึ่ง (ที่เรียกว่า พลิกล้มเหลว) เป็นเรื่องยาก

ออร์แกเนลล์เมมเบรน

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

การซึมผ่านแบบเลือกสรร

เยื่อหุ้มเซลล์มีการซึมผ่านแบบเลือกได้: กลูโคส, กรดอะมิโน, กรดไขมัน, กลีเซอรอลและไอออนค่อยๆ แพร่กระจายผ่านพวกมัน และเยื่อหุ้มเซลล์เองก็ควบคุมกระบวนการนี้อย่างแข็งขันในระดับหนึ่ง - สารบางชนิดผ่านเข้าไปได้ แต่บางชนิดไม่ผ่าน มีกลไกหลักสี่ประการสำหรับการเข้าสู่เซลล์หรือการกำจัดออกจากเซลล์สู่ภายนอก: การแพร่กระจาย, ออสโมซิส, การขนส่งแบบแอคทีฟและ exo- หรือ endocytosis สองกระบวนการแรกคือ ตัวละครที่ไม่โต้ตอบกล่าวคือไม่ต้องการค่าใช้จ่ายด้านพลังงาน สองอันสุดท้าย - กระบวนการที่ใช้งานอยู่ที่เกี่ยวข้องกับการใช้พลังงาน

ความสามารถในการซึมผ่านแบบเลือกสรรของเมมเบรนระหว่างการขนส่งแบบพาสซีฟนั้นเกิดจากช่องทางพิเศษ - โปรตีนอินทิกรัล พวกมันทะลุผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ทำให้เกิดเป็นทางผ่าน องค์ประกอบ K, Na และ Cl มีช่องของตัวเอง สัมพันธ์กับการไล่ระดับความเข้มข้น โมเลกุลขององค์ประกอบเหล่านี้จะเคลื่อนที่เข้าและออกจากเซลล์ เมื่อระคายเคือง ช่องโซเดียมไอออนจะเปิดและโซเดียมไอออนไหลเข้าสู่เซลล์อย่างกะทันหัน ในกรณีนี้จะเกิดความไม่สมดุลของศักยภาพของเมมเบรน หลังจากนั้น ศักยภาพของเมมเบรนกำลังได้รับการบูรณะ ช่องโพแทสเซียมเปิดอยู่เสมอ ทำให้โพแทสเซียมไอออนเข้าสู่เซลล์ได้ช้าๆ

ดูเพิ่มเติม

วรรณกรรม

• อันโตนอฟ วี.เอฟ., สมีร์โนวา อี.เอ็น., เชฟเชนโก อี.วี.เยื่อหุ้มไขมัน การเปลี่ยนเฟส- - อ.: วิทยาศาสตร์, 2537.
• เกนนิส อาร์.ไบโอเมมเบรน โครงสร้างโมเลกุลและฟังก์ชั่น : แปลจากภาษาอังกฤษ = ไบโอเมมเบรน โครงสร้างและหน้าที่โมเลกุล (โดย Robert B. Gennis) - ฉบับที่ 1 - อ.: มีร์, 1997. - ISBN 5-03-002419-0
• Ivanov V. G. , Berestovsky T. N.ไขมัน bilayer ของเยื่อหุ้มชีวภาพ - ม.: เนากา, 2525.
• รูบิน เอ.บี.ชีวฟิสิกส์ หนังสือเรียน เล่ม 2 - ฉบับที่ 3 แก้ไขและขยายความ - อ.: สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยมอสโก, 2547. -

เยื่อหุ้มเซลล์

เยื่อหุ้มเซลล์จะแยกเนื้อหาของเซลล์ออกจากสภาพแวดล้อมภายนอก เพื่อให้มั่นใจในความสมบูรณ์ ควบคุมการแลกเปลี่ยนระหว่างเซลล์กับสิ่งแวดล้อม เยื่อหุ้มเซลล์แบ่งเซลล์ออกเป็นช่องปิดพิเศษ - ช่องหรือออร์แกเนลล์ซึ่งรักษาสภาพแวดล้อมบางอย่างไว้

โครงสร้าง.

เยื่อหุ้มเซลล์เป็นโมเลกุลสองชั้น (bilayer) ของชั้นไขมัน (ไขมัน) ซึ่งส่วนใหญ่เรียกว่าไขมันเชิงซ้อน - ฟอสโฟลิปิด โมเลกุลของไขมันมีส่วนที่ชอบน้ำ (“หัว”) และส่วนที่ไม่ชอบน้ำ (“หาง”) เมื่อเมมเบรนถูกสร้างขึ้น บริเวณที่ไม่ชอบน้ำของโมเลกุลจะหมุนเข้าด้านใน และบริเวณที่ชอบน้ำจะหันออกด้านนอก เมมเบรน - โครงสร้างมีความคล้ายคลึงกันมาก สิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกัน- ความหนาของเมมเบรนอยู่ที่ 7-8 นาโนเมตร (10−9 เมตร)

ชอบน้ำ- ความสามารถของสารที่จะเปียกน้ำได้
ไม่ชอบน้ำ- การที่สารไม่สามารถเปียกน้ำได้

เยื่อหุ้มชีวภาพยังรวมถึงโปรตีนต่างๆ:
- อินทิกรัล (เจาะเมมเบรนผ่าน)
- กึ่งอินทิกรัล (จุ่มปลายด้านหนึ่งเข้าไปในชั้นไขมันด้านนอกหรือด้านใน)
- ผิวเผิน (อยู่ที่ด้านนอกหรือติดกับด้านในของเมมเบรน)
โปรตีนบางชนิดเป็นจุดสัมผัสระหว่างเยื่อหุ้มเซลล์และโครงกระดูกภายในเซลล์กับผนังเซลล์ (ถ้ามี) ภายนอก

ไซโตสเกเลตัน- โครงสร้างเซลล์ภายในเซลล์

ฟังก์ชั่น

1) สิ่งกีดขวาง- ให้การเผาผลาญที่มีการควบคุม เลือก โต้ตอบ และใช้งานกับสิ่งแวดล้อม

2) การขนส่ง- การขนส่งสารเข้าและออกจากเซลล์เกิดขึ้นผ่านเมมเบรน - ช่วยให้มั่นใจได้ถึงตำแหน่งสัมพัทธ์และการวางแนวของโปรตีนเมมเบรนซึ่งเป็นปฏิกิริยาที่เหมาะสมที่สุด

3) เครื่องกล- รับประกันความเป็นอิสระของเซลล์ โครงสร้างภายในเซลล์ รวมถึงการเชื่อมต่อกับเซลล์อื่น ๆ (ในเนื้อเยื่อ) สารระหว่างเซลล์มีบทบาทสำคัญในการรับประกันการทำงานทางกล

4) ตัวรับ- โปรตีนบางชนิดที่อยู่ในเมมเบรนเป็นตัวรับ (โมเลกุลที่เซลล์รับรู้สัญญาณบางอย่าง)

ตัวอย่างเช่น ฮอร์โมนที่ไหลเวียนในเลือดออกฤทธิ์เฉพาะกับเซลล์เป้าหมายที่มีตัวรับที่สอดคล้องกับฮอร์โมนเหล่านี้ สารสื่อประสาท (สารเคมีที่รับประกันการนำกระแสประสาท) ยังจับกับโปรตีนตัวรับพิเศษในเซลล์เป้าหมาย

ฮอร์โมน- สารเคมีส่งสัญญาณที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพ

5) เอนไซม์- โปรตีนเมมเบรนมักเป็นเอนไซม์ ตัวอย่างเช่น พลาสมาเมมเบรนของเซลล์เยื่อบุผิวในลำไส้มีเอนไซม์ย่อยอาหาร

6) การดำเนินการสร้างและการนำศักยภาพทางชีวภาพ
ด้วยความช่วยเหลือของเมมเบรน ความเข้มข้นของไอออนจะคงที่ในเซลล์: ความเข้มข้นของ K+ ไอออนภายในเซลล์จะสูงกว่าภายนอกมากและความเข้มข้นของ Na+ นั้นต่ำกว่ามาก ซึ่งมีความสำคัญมาก เนื่องจากสิ่งนี้ทำให้แน่ใจได้ การรักษาความต่างศักย์บนเยื่อหุ้มเซลล์และการสร้างกระแสประสาท

แรงกระตุ้นเส้นประสาท – คลื่นกระตุ้นที่ส่งผ่านเส้นใยประสาท

7) การทำเครื่องหมายเซลล์- มีแอนติเจนบนเมมเบรนที่ทำหน้าที่เป็นเครื่องหมาย - “ฉลาก” ที่ช่วยให้สามารถระบุเซลล์ได้ เหล่านี้คือไกลโคโปรตีน (นั่นคือโปรตีนที่มีโซ่ด้านข้างโอลิโกแซ็กคาไรด์กิ่งก้านติดอยู่) ซึ่งมีบทบาทเป็น "เสาอากาศ" เนื่องจากการกำหนดค่าสายด้านข้างจำนวนมาก จึงเป็นไปได้ที่จะสร้างเครื่องหมายเฉพาะสำหรับเซลล์แต่ละประเภท ด้วยความช่วยเหลือของเครื่องหมาย เซลล์สามารถจดจำเซลล์อื่นๆ และทำหน้าที่ร่วมกับเซลล์เหล่านั้นได้ เช่น ในการสร้างอวัยวะและเนื้อเยื่อ นอกจากนี้ยังช่วยให้ระบบภูมิคุ้มกันสามารถจดจำแอนติเจนจากต่างประเทศได้

คุณสมบัติของการซึมผ่าน

เยื่อหุ้มเซลล์สามารถเลือกซึมผ่านได้: พวกมันจะถูกแทรกซึมอย่างช้าๆ ในรูปแบบต่างๆ:

• กลูโคสเป็นแหล่งพลังงานหลัก
• กรดอะมิโนเป็นองค์ประกอบสำคัญที่ประกอบเป็นโปรตีนทั้งหมดในร่างกาย
• กรดไขมัน – โครงสร้าง พลังงาน และหน้าที่อื่นๆ
• กลีเซอรอล – ทำให้ร่างกายกักเก็บน้ำและลดการผลิตปัสสาวะ
• ไอออนเป็นเอนไซม์สำหรับทำปฏิกิริยา

ยิ่งไปกว่านั้น เมมเบรนเองก็ควบคุมกระบวนการนี้อย่างแข็งขันในระดับหนึ่ง - สารบางชนิดผ่านไปได้ในขณะที่บางชนิดไม่ผ่าน มีสี่กลไกหลักในการเข้าของสารเข้าสู่เซลล์หรือการกำจัดออกจากเซลล์สู่ภายนอก:

กลไกการซึมผ่านแบบพาสซีฟ:

1) การแพร่กระจาย

กลไกที่แตกต่างออกไปคือการอำนวยความสะดวกในการแพร่กระจาย ซึ่งโมเลกุลจำเพาะจะช่วยให้สสารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ได้ โมเลกุลนี้อาจมีช่องที่ยอมให้สารชนิดเดียวผ่านไปได้

การแพร่กระจาย-กระบวนการแทรกซึมกันของโมเลกุลของสารหนึ่งระหว่างโมเลกุลของอีกสารหนึ่ง

ออสโมซิส– กระบวนการแพร่กระจายทางเดียวผ่านเมมเบรนกึ่งซึมผ่านของโมเลกุลตัวทำละลายไปสู่ความเข้มข้นของตัวถูกละลายที่สูงขึ้น

เมมเบรนที่อยู่รอบเซลล์เม็ดเลือดปกติสามารถซึมผ่านได้เฉพาะกับโมเลกุลของน้ำ ออกซิเจน สารอาหารบางชนิดที่ละลายอยู่ในเลือดและของเสียจากเซลล์

กลไกการซึมผ่านที่ใช้งานอยู่:

1) การขนส่งที่ใช้งานอยู่

การขนส่งที่ใช้งานอยู่– การถ่ายโอนสารจากบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นสูง

การขนส่งแบบแอคทีฟต้องใช้พลังงานเนื่องจากเกิดขึ้นจากบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นสูง มีโปรตีนปั๊มพิเศษบนเมมเบรนที่ปั๊มโพแทสเซียมไอออน (K+) เข้าไปในเซลล์อย่างกระตือรือร้น และปั๊มโซเดียมไอออน (Na+) ออกจากเซลล์ โดยใช้ ATP เป็นพลังงาน

เอทีพี– แหล่งพลังงานสากลสำหรับทุกคน กระบวนการทางชีวเคมี- .(เพิ่มเติมในภายหลัง)

2) ภาวะเอนโดโทซิส

อนุภาคที่ไม่สามารถผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ได้ด้วยเหตุผลบางประการ แต่มีความจำเป็นต่อเซลล์ สามารถทะลุผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ได้โดยการเอนโดโทซิส

ภาวะเอนโดโทซิส– กระบวนการรับวัสดุภายนอกโดยเซลล์

ความสามารถในการซึมผ่านแบบเลือกสรรของเมมเบรนระหว่างการขนส่งแบบพาสซีฟนั้นเกิดจากช่องทางพิเศษ - โปรตีนอินทิกรัล พวกมันทะลุผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ทำให้เกิดเป็นทางผ่าน องค์ประกอบ K, Na และ Cl มีช่องของตัวเอง สัมพันธ์กับการไล่ระดับความเข้มข้น โมเลกุลขององค์ประกอบเหล่านี้จะเคลื่อนที่เข้าและออกจากเซลล์ เมื่อระคายเคือง ช่องโซเดียมไอออนจะเปิดและโซเดียมไอออนไหลเข้าสู่เซลล์อย่างกะทันหัน ในกรณีนี้จะเกิดความไม่สมดุลของศักยภาพของเมมเบรน หลังจากนั้นศักยภาพของเมมเบรนกลับคืนมา ช่องโพแทสเซียมเปิดอยู่เสมอ ทำให้โพแทสเซียมไอออนเข้าสู่เซลล์ได้ช้าๆ

โครงสร้างเมมเบรน

การซึมผ่าน

การขนส่งที่ใช้งานอยู่

ออสโมซิส

ภาวะเอนโดโทซิส