โครงสร้างของเยื่อหุ้มเซลล์

มีเพียงสิ่งกีดขวางที่บางและยืดหยุ่นเท่านั้นที่จะแยกเนื้อหาของเซลล์ออกจากสภาพแวดล้อม หน้าที่ของเยื่อหุ้มเซลล์ที่เลือกสรรช่วยให้การแลกเปลี่ยนและการส่งผ่านของโมเลกุลบางอย่างในขณะที่กันสารที่ไม่ต้องการ เยื่อหุ้มเซลล์บางส่วนยังช่วยให้เซลล์สามารถสื่อสารกับเซลล์อื่นและสิ่งแวดล้อมรอบ ๆ เซลล์ได้ ทั้งพืชและสัตว์มีเยื่อหุ้มเซลล์ แต่โครงสร้างและโครงสร้างของเยื่อหุ้มเซลล์ต่างกัน เช่น พืช ยีสต์ และแบคทีเรียมีผนังเซลล์แข็งด้านนอกเมมเบรนเพื่อรองรับและโครงสร้างเพิ่มเติม หน้าที่เฉพาะของเยื่อหุ้มเซลล์เป็นตัวกำหนดโครงสร้างและคุณสมบัติของมัน

โครงสร้างสองชั้นของโมเลกุลไขมันพิเศษที่เรียกว่าฟอสโฟลิปิดประกอบขึ้นเป็นเยื่อหุ้มเซลล์ ฟอสโฟลิปิดแต่ละตัวมีสายกรดไขมันสองสายที่ติดอยู่กับหัวฟอสเฟต-กลีเซอรอล กรดไขมันไม่ชอบน้ำ (เกลียดน้ำ) โดยที่หัวฟอสเฟตจะชอบน้ำ (ชอบน้ำ) ฟอสโฟลิปิดสองชั้นวางตำแหน่งตัวเองเพื่อให้กรดไขมันอยู่ภายในชั้นหรือแผ่นพับ ตาม "Carnegie-Mellon: โครงสร้างและหน้าที่ของ Cell Membrane" เมื่อเมมเบรน bilayer มา เมื่อสัมผัสกับน้ำ โมเลกุลของฟอสโฟลิปิดจะจัดเรียงตัวกันใหม่เพื่อกันไม่ให้กรดไขมันหางออก น้ำ.

โปรตีนสองชนิดกระจัดกระจายไปทั่วเยื่อหุ้มเซลล์: โปรตีนรวมและโปรตีนส่วนปลาย โปรตีนที่เป็นส่วนประกอบซึ่งทำจากกรดอะมิโนสายยาวจะผ่านเยื่อหุ้มทั้งหมด บางส่วนของโปรตีนมีปฏิสัมพันธ์กับสภาพแวดล้อมภายนอกและส่วนอื่น ๆ มีปฏิสัมพันธ์กับภายในเซลล์ ดังนั้นโปรตีนที่เป็นส่วนประกอบจึงเรียกว่าโปรตีนเมมเบรน โปรตีนอินทิกรัลมีหน้าที่หลักสองประการ พวกมันทำหน้าที่เป็นรูพรุนที่ยอมให้ "ไอออนหรือสารอาหารเข้าสู่เซลล์" และ "ส่งสัญญาณเข้าและออกจากเซลล์" ตาม James Burnette III ในบทความของ Carnegie-Mellon

ในทางตรงกันข้าม โปรตีนส่วนปลายจะเกาะติดกับพื้นผิวเมมเบรนเท่านั้นและทำหน้าที่เป็นจุดยึดสำหรับโครงร่างโครงกระดูกหรือเส้นใยนอกเซลล์

ชั้นเคลือบคาร์โบไฮเดรตที่เรียกว่าไกลโคคาลิกซ์จะปกคลุมผิวเซลล์ glycocalyx ทำจากโอลิโกแซ็กคาไรด์สั้นที่ติดอยู่กับโปรตีนเมมเบรนบางชนิด ตาม "เซลล์: โครงสร้างของเมมเบรนพลาสม่า" glycocalyx ให้เอกลักษณ์ของเซลล์ โดยพื้นฐานแล้วจะมีชุดเครื่องหมายที่สามารถแยกแยะระหว่างเซลล์ที่เหมือนกันกับเซลล์แปลกปลอมหรือเซลล์ที่บุกรุกได้ glycocalyx ยังทำหน้าที่ปกป้องผิวเซลล์

คอเลสเตอรอลเป็นไขมันอีกประเภทหนึ่งที่พบในเยื่อหุ้มเซลล์ คอเลสเตอรอลที่กระจัดกระจายไปทั่วภายในของกรดไขมันช่วยป้องกันไม่ให้หางแน่นเกินไปและช่วยรักษาของเหลวเมมเบรน

เสนอครั้งแรกโดย Singer และ Nicolson (“Science”, 18 กุมภาพันธ์ 1972) ในฐานะ Fluid Mosaic Model เยื่อหุ้มเซลล์มีคุณสมบัติสำคัญสองประการที่ช่วยให้สามารถทำหน้าที่ได้ ประการแรก เยื่อหุ้มเซลล์เป็นโครงสร้างโมเสคของโมเลกุลต่างๆ เซลล์แต่ละประเภทในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์และเซลล์เดียวจะมีคอลเลกชั่นและการรวมกันของโปรตีน คาร์โบไฮเดรต และไขมันเฉพาะตัว ตัวอย่างเช่น Burnette of Carnegie-Mellon กล่าวว่าเยื่อหุ้มเซลล์เม็ดเลือดแดงมีโปรตีนมากกว่า 50 ชนิด

คุณสมบัติที่สองของเยื่อหุ้มเซลล์คือความลื่นไหล ฟอสโฟลิปิดเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระและจัดเรียงตัวเองใหม่ภายในแต่ละชั้นของเมมเบรน แต่พวกมันแทบจะไม่ข้ามบริเวณที่ไม่ชอบน้ำและถ่ายโอนไปยังชั้นตรงข้ามตามที่ Burnette กล่าว หัวที่ชอบน้ำจะอยู่บริเวณขอบด้านนอกเสมอ และหางที่ไม่ชอบน้ำจะอยู่ตรงแกนของ bilayer

สมบัติของไหลของเมมเบรนส่งผลให้มีชั้นไบเลเยอร์ไม่สมมาตร Burnette อธิบายว่า ในการตอบสนองต่อสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไปหรืออุณหภูมิที่แตกต่างกันภายในและภายนอกเซลล์ อาจมีมากกว่า โปรตีนหรือโมเลกุลคาร์โบไฮเดรตในแต่ละชั้น ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง ทำให้สามารถเลือกผ่านโมเลกุลและไอออนผ่าน across เมมเบรน

ภาพประกอบของคุณสมบัติโมเสกของไหลของเยื่อหุ้มเซลล์แสดงไว้ที่ "Carnegie-Mellon: โครงสร้างและหน้าที่ของเยื่อหุ้มเซลล์"