พลาสม่าเมมเบรน: ความหมาย โครงสร้าง และหน้าที่ (พร้อมไดอะแกรม)

พลาสมาเมมเบรนเป็นเกราะป้องกันที่ล้อมรอบภายในเซลล์ เรียกอีกอย่างว่า เยื่อหุ้มเซลล์โครงสร้างนี้มีลักษณะกึ่งรูพรุนและยอมให้บางโมเลกุลเข้าและออกจากเซลล์ มันทำหน้าที่เป็นขอบเขตโดยการรักษาเนื้อหาของเซลล์ไว้ข้างในและป้องกันไม่ให้หกออกมา

ทั้งคู่ เซลล์โปรคาริโอตและยูคาริโอต มีเยื่อหุ้มพลาสมา แต่เยื่อหุ้มแตกต่างกันไปตามสิ่งมีชีวิตต่างๆ โดยทั่วไป พลาสมาเมมเบรนประกอบด้วยฟอสโฟลิปิดและโปรตีน

ฟอสโฟลิปิด สร้างฐานของพลาสมาเมมเบรน โครงสร้างพื้นฐานของฟอสโฟลิปิดประกอบด้วย a ไม่ชอบน้ำ (กลัวน้ำ) หางและ ชอบน้ำ (รักน้ำ) หัว. ฟอสโฟลิปิดประกอบด้วยกลีเซอรอลบวกกับหมู่ฟอสเฟตที่มีประจุลบ ซึ่งทั้งสองก่อตัวเป็นส่วนหัว และกรดไขมันสองชนิดที่ไม่มีประจุ

แม้ว่าจะมีกรดไขมันสองชนิดที่เชื่อมต่อกับศีรษะ แต่ก็จับเป็นก้อนเป็น "หาง" เดียว ปลายที่ชอบน้ำและไม่ชอบน้ำเหล่านี้ช่วยให้a bilayer ก่อตัวในพลาสมาเมมเบรน bilayer มีฟอสโฟลิปิด 2 ชั้นเรียงกันโดยมีหางอยู่ด้านในและหัวอยู่ด้านนอก

ดิ โมเดลโมเสกของเหลว fluid อธิบายหน้าที่และโครงสร้างของเยื่อหุ้มเซลล์

อย่างแรก เมมเบรนดูเหมือนโมเสกเพราะมีโมเลกุลต่างกันภายใน เช่น ฟอสโฟลิปิดและโปรตีน ประการที่สอง เมมเบรนเป็นของเหลวเพราะโมเลกุลสามารถเคลื่อนที่ได้ โมเดลทั้งหมดแสดงให้เห็นว่าเมมเบรนไม่แข็งและสามารถเปลี่ยนแปลงได้

เยื่อหุ้มเซลล์เป็นไดนามิก และโมเลกุลของมันสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างรวดเร็ว เซลล์ สามารถควบคุมความลื่นไหลของเยื่อหุ้มได้โดยการเพิ่มหรือลดจำนวนโมเลกุลของสารบางชนิด

สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่ากรดไขมันหลายชนิดสามารถสร้างฟอสโฟลิปิดได้ สองประเภทหลักคือ อิ่มตัว และ ไม่อิ่มตัว กรดไขมัน.

กรดไขมันอิ่มตัวไม่มีพันธะคู่และมีจำนวนพันธะไฮโดรเจนกับคาร์บอนสูงสุดแทน การมีพันธะเดี่ยวในกรดไขมันอิ่มตัวทำให้ง่ายต่อการบรรจุฟอสโฟลิปิดเข้าด้วยกันอย่างแน่นหนา

ในทางกลับกัน กรดไขมันไม่อิ่มตัวมีพันธะคู่ระหว่างคาร์บอน ดังนั้นจึงยากที่จะรวมเข้าด้วยกัน พันธะคู่ทำให้เกิดรอยหยักในสายโซ่และส่งผลต่อความลื่นไหลของเมมเบรนในพลาสมา พันธะคู่จะสร้างช่องว่างระหว่างฟอสโฟลิปิดในเมมเบรนมากขึ้น ดังนั้นโมเลกุลบางตัวจึงสามารถผ่านได้ง่ายขึ้น

ไขมันอิ่มตัวมีแนวโน้มที่จะเป็นของแข็งที่อุณหภูมิห้อง ในขณะที่กรดไขมันไม่อิ่มตัวจะเป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้อง ตัวอย่างทั่วไปของไขมันอิ่มตัวที่คุณอาจมีในครัวคือเนย

ตัวอย่างของไขมันไม่อิ่มตัวคือน้ำมันเหลว ไฮโดรจิเนชันเป็นปฏิกิริยาเคมีที่สามารถทำให้น้ำมันเหลวกลายเป็นของแข็งเช่นมาการีนได้ ไฮโดรจิเนชันบางส่วนจะเปลี่ยนโมเลกุลน้ำมันบางส่วนให้เป็นไขมันอิ่มตัว

•••ดาน่า เฉิน | วิทยาศาสตร์

คุณสามารถแบ่งไขมันไม่อิ่มตัวออกเป็นสองประเภทเพิ่มเติม: ไขมันไม่อิ่มตัว cis และไขมันไม่อิ่มตัวทรานส์ ไขมันไม่อิ่มตัว Cis มีไฮโดรเจน 2 ตัวอยู่ด้านเดียวกันของพันธะคู่

อย่างไรก็ตาม ไขมันไม่อิ่มตัวเชิงซ้อน มีไฮโดรเจน 2 ตัวอยู่ด้านตรงข้ามของพันธะคู่ สิ่งนี้มีผลกระทบอย่างมากต่อรูปร่างของโมเลกุล ไขมันไม่อิ่มตัว Cis และไขมันอิ่มตัวเกิดขึ้นตามธรรมชาติ แต่ไขมันไม่อิ่มตัวชนิดทรานส์จะถูกสร้างขึ้นในห้องปฏิบัติการ

คุณอาจเคยได้ยินเกี่ยวกับปัญหาสุขภาพที่เกี่ยวข้องกับการกินไขมันทรานส์ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ผู้ผลิตอาหารสร้างไขมันทรานส์ผ่านการเติมไฮโดรเจนบางส่วนที่เรียกว่าไขมันทรานส์ การวิจัยไม่ได้แสดงให้เห็นว่าผู้คนมี เอนไซม์ จำเป็นต่อการเผาผลาญไขมันทรานส์ ดังนั้นการรับประทานอาหารเหล่านี้จึงสามารถเพิ่มความเสี่ยงในการเกิดโรคหลอดเลือดหัวใจและโรคเบาหวานได้

คอเลสเตอรอลเป็นอีกหนึ่งโมเลกุลที่สำคัญที่ส่งผลต่อความลื่นไหลในพลาสมาเมมเบรน

คอเลสเตอรอลคือ สเตียรอยด์ ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติในเยื่อหุ้มเซลล์ มีวงแหวนคาร์บอนที่เชื่อมโยงกันสี่วงและหางสั้น และกระจายออกแบบสุ่มทั่วเมมเบรนของพลาสมา หน้าที่หลักของโมเลกุลนี้คือช่วยยึดฟอสโฟลิปิดเข้าด้วยกันเพื่อไม่ให้เดินทางไกลกันเกินไป

ในเวลาเดียวกัน โคเลสเตอรอลให้ระยะห่างที่จำเป็นระหว่างฟอสโฟลิปิด และป้องกันไม่ให้ถูกอัดแน่นจนก๊าซสำคัญไม่สามารถผ่านเข้าไปได้ โดยพื้นฐานแล้วคอเลสเตอรอลสามารถช่วยควบคุมสิ่งที่ออกจากเซลล์และเข้าสู่เซลล์ได้

กรดไขมันจำเป็น เช่น โอเมก้า 3 เป็นส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มพลาสมาและอาจส่งผลต่อความลื่นไหลได้เช่นกัน พบในอาหารจำพวกปลาที่มีไขมัน โอเมก้า-3 กรดไขมัน เป็นส่วนสำคัญของอาหารของคุณ หลังจากที่คุณกินเข้าไป ร่างกายของคุณสามารถเพิ่มโอเมก้า-3 เข้าไปในเยื่อหุ้มเซลล์โดยผสมผสานเข้ากับ ฟอสโฟลิปิด ไบเลเยอร์

กรดไขมันโอเมก้า 3 สามารถมีอิทธิพลต่อการทำงานของโปรตีนในเมมเบรนและปรับเปลี่ยนการแสดงออกของยีน

พลาสมาเมมเบรนมีโปรตีนหลายชนิด บางส่วนอยู่บนพื้นผิวของสิ่งกีดขวางนี้ ในขณะที่บางตัวฝังอยู่ภายใน โปรตีนสามารถทำหน้าที่เป็นช่องทางหรือตัวรับสำหรับเซลล์

โปรตีนเยื่อหุ้มเซลล์ อยู่ภายใน phospholipid bilayer ส่วนใหญ่เป็นโปรตีนทรานส์เมมเบรนซึ่งหมายความว่าบางส่วนของพวกมันมองเห็นได้จากทั้งสองด้านของ bilayer เพราะยื่นออกมา

โดยทั่วไป โปรตีนที่ครบถ้วนจะช่วยขนส่งโมเลกุลขนาดใหญ่ เช่น กลูโคส โปรตีนสำคัญอื่นๆ ทำหน้าที่เป็นช่องทางสำหรับไอออน

โปรตีนเหล่านี้มีบริเวณขั้วและไม่มีขั้วคล้ายกับที่พบในฟอสโฟลิปิด ในทางกลับกัน มีโปรตีนส่วนปลายอยู่ are บนพื้นผิว ของฟอสโฟลิปิด bilayer บางครั้งพวกมันติดอยู่กับโปรตีนที่เป็นส่วนประกอบ

เซลล์มีโครงข่ายของเส้นใยที่เรียกว่าโครงร่างโครงร่าง (cytoskeleton) ซึ่งเป็นโครงสร้าง ดิ โครงร่างเซลล์ มักจะอยู่ใต้เยื่อหุ้มเซลล์และโต้ตอบกับมัน นอกจากนี้ยังมีโปรตีนในโครงร่างโครงกระดูกที่สนับสนุนพลาสมาเมมเบรน

ตัวอย่างเช่น เซลล์สัตว์มีเส้นใยแอกตินที่ทำหน้าที่เป็นเครือข่าย เส้นใยเหล่านี้ยึดติดกับพลาสมาเมมเบรนผ่านโปรตีนตัวเชื่อมต่อ เซลล์ต้องการโครงร่างโครงร่างเพื่อรองรับโครงสร้างและป้องกันความเสียหาย

เช่นเดียวกับฟอสโฟลิปิด โปรตีนมีบริเวณที่ชอบน้ำและไม่ชอบน้ำที่ทำนายตำแหน่งของพวกมันในเยื่อหุ้มเซลล์

ตัวอย่างเช่น โปรตีนเมมเบรนมีส่วนที่ชอบน้ำและไม่ชอบน้ำ ดังนั้น ส่วนที่ไม่ชอบน้ำสามารถทะลุผ่านเมมเบรนและทำปฏิกิริยากับหางที่ไม่ชอบน้ำของ ฟอสโฟลิปิด

พลาสมาเมมเบรนมีคาร์โบไฮเดรตอยู่บ้าง ไกลโคโปรตีนซึ่งเป็นโปรตีนชนิดหนึ่งที่มีคาร์โบไฮเดรตแนบอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ โดยปกติ ไกลโคโปรตีนเป็นโปรตีนเมมเบรนที่สำคัญ คาร์โบไฮเดรตในไกลโคโปรตีนช่วยในการจดจำเซลล์

ไกลโคลิปิด เป็นไขมัน (ไขมัน) ที่มีคาร์โบไฮเดรตติดอยู่และเป็นส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มพลาสมา พวกเขามีหางลิปิดที่ชอบน้ำและหัวคาร์โบไฮเดรตที่ชอบน้ำ ซึ่งช่วยให้พวกมันมีปฏิสัมพันธ์และผูกมัดกับฟอสโฟลิปิดไบเลเยอร์

โดยทั่วไปจะช่วยรักษาเสถียรภาพของเมมเบรนและสามารถช่วยในการสื่อสารของเซลล์โดยทำหน้าที่เป็นตัวรับหรือตัวควบคุม

หนึ่งในคุณสมบัติที่สำคัญของคาร์โบไฮเดรตเหล่านี้คือพวกมันทำหน้าที่เหมือน ป้ายระบุตัวตน บนเยื่อหุ้มเซลล์ ซึ่งมีบทบาทในการสร้างภูมิคุ้มกัน คาร์โบไฮเดรตจากไกลโคโปรตีนและไกลโคลิปิดสร้างไกลโคคาลิกซ์รอบเซลล์ซึ่งมีความสำคัญต่อระบบภูมิคุ้มกัน glycocalyx หรือที่เรียกว่าเมทริกซ์รอบเซลล์เป็นสารเคลือบที่มีลักษณะคลุมเครือ

เซลล์จำนวนมาก รวมทั้งเซลล์ของมนุษย์และแบคทีเรีย มีสารเคลือบประเภทนี้ ในมนุษย์ glycocalyx นั้นมีความพิเศษในแต่ละคนเพราะ because ยีนดังนั้นระบบภูมิคุ้มกันจึงสามารถใช้สารเคลือบเป็นระบบระบุได้ เซลล์ภูมิคุ้มกันของคุณสามารถรับรู้ถึงสารเคลือบที่เป็นของคุณ และจะไม่โจมตีเซลล์ของคุณเอง

พลาสมาเมมเบรนมีบทบาทอื่นๆ เช่น ช่วย การขนส่ง ของโมเลกุลและการสื่อสารระหว่างเซลล์กับเซลล์ เมมเบรนช่วยให้น้ำตาล ไอออน, กรดอะมิโน, น้ำ ก๊าซ และโมเลกุลอื่นๆ ที่จะเข้าหรือออกจากเซลล์ ไม่เพียงแต่ควบคุมการเคลื่อนผ่านของสารเหล่านี้ แต่ยังกำหนดจำนวนที่สามารถเคลื่อนที่ได้

ขั้วของโมเลกุลช่วยตรวจสอบว่าสามารถเข้าหรือออกจากเซลล์ได้หรือไม่

ตัวอย่างเช่น, ไม่มีขั้ว โมเลกุลสามารถผ่านชั้นฟอสโฟลิปิดได้โดยตรง แต่ ขั้วโลก ต้องใช้ช่องโปรตีนให้ผ่าน ออกซิเจนซึ่งไม่มีขั้วสามารถเคลื่อนที่ผ่าน bilayer ได้ในขณะที่น้ำตาลต้องใช้ช่อง สิ่งนี้จะสร้างการขนส่งวัสดุเข้าและออกจากเซลล์อย่างเลือกสรร

การซึมผ่านแบบคัดเลือกของเยื่อหุ้มพลาสมาช่วยให้เซลล์ควบคุมได้มากขึ้น การเคลื่อนที่ของโมเลกุลข้ามสิ่งกีดขวางนี้แบ่งออกเป็นสองประเภท: การขนส่งแบบพาสซีฟและการขนส่งแบบแอคทีฟ. การขนส่งแบบพาสซีฟไม่ต้องการให้เซลล์ใช้พลังงานใดๆ ในการเคลื่อนย้ายโมเลกุล แต่การขนส่งแบบแอคทีฟใช้พลังงานจาก อะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต (ATP).

การแพร่กระจายและ ออสโมซิส เป็นตัวอย่างของการขนส่งแบบพาสซีฟ ใน การแพร่กระจายที่สะดวก, โปรตีนในพลาสมาเมมเบรนช่วยให้โมเลกุลเคลื่อนไหว โดยทั่วไป การขนส่งแบบพาสซีฟเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของสารจากความเข้มข้นสูงไปยังความเข้มข้นต่ำ

ตัวอย่างเช่น หากเซลล์ล้อมรอบด้วยออกซิเจนที่มีความเข้มข้นสูง ออกซิเจนก็สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระผ่าน bilayer ไปสู่ความเข้มข้นที่ต่ำกว่าภายในเซลล์

การขนส่งที่ใช้งานอยู่ เกิดขึ้นทั่วเยื่อหุ้มเซลล์และมักเกี่ยวข้องกับโปรตีนที่ฝังอยู่ในชั้นนี้ การขนส่งประเภทนี้ทำให้เซลล์สามารถทำงานกับระดับความเข้มข้นได้ ซึ่งหมายความว่าพวกมันสามารถเคลื่อนย้ายสิ่งต่างๆ จากความเข้มข้นต่ำไปสู่ความเข้มข้นสูงได้

ต้องใช้พลังงานในรูปของเอทีพี

พลาสมาเมมเบรนยังช่วยให้การสื่อสารระหว่างเซลล์กับเซลล์ นี้อาจเกี่ยวข้องกับคาร์โบไฮเดรตในเมมเบรนที่ยื่นออกมาบนพื้นผิว พวกเขามีไซต์ที่มีผลผูกพันที่อนุญาตให้ การส่งสัญญาณของเซลล์. คาร์โบไฮเดรตของเยื่อหุ้มเซลล์หนึ่งสามารถโต้ตอบกับคาร์โบไฮเดรตในเซลล์อื่นได้

โปรตีนของเมมเบรนในพลาสมายังสามารถช่วยในการสื่อสารได้ โปรตีนเมมเบรนทำหน้าที่เป็นตัวรับและสามารถจับกับโมเลกุลส่งสัญญาณได้

เนื่องจากโมเลกุลส่งสัญญาณมักจะมีขนาดใหญ่เกินกว่าจะเข้าสู่เซลล์ได้ ปฏิกิริยากับโปรตีนจึงช่วยสร้างวิถีการตอบสนอง สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อโปรตีนเปลี่ยนแปลงเนื่องจากปฏิสัมพันธ์กับโมเลกุลสัญญาณและเริ่มปฏิกิริยาลูกโซ่

ในบางกรณี ตัวรับเมมเบรนบนเซลล์จะใช้กับสิ่งมีชีวิตเพื่อทำให้ติดเชื้อ ตัวอย่างเช่น ไวรัสโรคภูมิคุ้มกันบกพร่องของมนุษย์ (HIV) สามารถใช้ตัวรับของเซลล์เพื่อเข้าสู่เซลล์และทำให้ติดเชื้อได้

เอชไอวี มีการฉายไกลโคโปรตีนที่ด้านนอกซึ่งพอดีกับตัวรับบนผิวเซลล์ ไวรัสสามารถจับกับตัวรับเหล่านี้และเข้าไปข้างในได้

อีกตัวอย่างหนึ่งของความสำคัญของโปรตีนเครื่องหมายบนผิวเซลล์มีให้เห็นในมนุษย์ เซลล์เม็ดเลือดแดง. ช่วยตรวจสอบว่าคุณมี A, B, AB หรือ O กรุ๊ปเลือด. เครื่องหมายเหล่านี้เรียกว่าแอนติเจนและช่วยให้ร่างกายของคุณรู้จักเซลล์เม็ดเลือดของตัวเอง

ยูคาริโอต ไม่มีผนังเซลล์ ดังนั้น พลาสมาเมมเบรนจึงเป็นสิ่งเดียวที่ป้องกันไม่ให้สารเข้าหรือออกจากเซลล์ อย่างไรก็ตาม โปรคาริโอต และพืชมีทั้ง ผนังเซลล์ และพลาสมาเมมเบรน การมีพลาสมาเมมเบรนเพียงอย่างเดียวทำให้เซลล์ยูคาริโอตมีความยืดหยุ่นมากขึ้น

พลาสมาเมมเบรนหรือเยื่อหุ้มเซลล์ทำหน้าที่เป็น เคลือบป้องกัน สำหรับเซลล์ในยูคาริโอตและโปรคาริโอต อุปสรรคนี้มีรูพรุน ดังนั้นโมเลกุลบางตัวจึงสามารถเข้าหรือออกจากเซลล์ได้ ฟอสโฟลิปิด bilayer มีบทบาทสำคัญในการเป็นฐานของเยื่อหุ้มเซลล์ คุณสามารถหาคอเลสเตอรอลและโปรตีนในเยื่อหุ้มเซลล์ได้ คาร์โบไฮเดรตมักจะยึดติดกับโปรตีนหรือไขมัน แต่พวกมันมีบทบาทสำคัญในการสร้างภูมิคุ้มกันและการสื่อสารของเซลล์

เยื่อหุ้มเซลล์คือ a โครงสร้างของเหลว ที่เคลื่อนไหวและเปลี่ยนแปลง ดูเหมือนโมเสกเนื่องจากมีโมเลกุลที่ฝังอยู่ต่างกัน พลาสมาเมมเบรนให้การสนับสนุนเซลล์ในขณะที่ช่วยในการส่งสัญญาณและการขนส่งของเซลล์