โครงสร้างไตรลามินาร์ของเยื่อหุ้มเซลล์

วัตถุประสงค์ของ เยื่อหุ้มเซลล์ คือการแยกเนื้อหาของเซลล์ออกจากสภาพแวดล้อมภายนอก เนื่องจากชีวิตมีวิวัฒนาการในสภาพแวดล้อมที่เป็นน้ำ (หรือที่เรียกว่าน้ำ) เซลล์จึงมีอยู่ในและประกอบด้วยน้ำ และเนื่องจากน้ำและไขมัน/น้ำมันเข้ากันไม่ได้ เมมเบรนจึงพัฒนาขึ้นบนพื้นฐานนี้

ในบทความนี้ เราจะอธิบายให้ชัดเจนว่าเยื่อหุ้มเซลล์ไตรลามินาร์คืออะไร เหตุใดจึงสร้างแบบจำลองไตรลามินาร์ และโครงสร้างของเยื่อหุ้มเซลล์ทำหน้าที่อะไรกับเซลล์

โมเลกุลขนาดใหญ่ที่ประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนและไฮโดรเจนเกือบทั้งหมดเรียกว่าโมเลกุลที่ไม่มีขั้วหรือไม่ชอบน้ำ ซึ่ง "กลัวน้ำ" ประกอบด้วยไขมัน น้ำมัน ไข และไขมันอื่นๆ เมื่อใส่ในน้ำ พวกมันมักจะรวมตัวกันเป็นหยดน้ำมัน

โมเลกุลที่ประกอบด้วยหมู่เคมีที่มีอะตอมของออกซิเจน ไนโตรเจน และฟอสฟอรัสมีประจุบวกและลบจำนวนมากที่แยกจากกัน กล่าวคือ พวกมันมีขั้ว เนื่องจากเป็นขั้ว พวกมันจึงเข้ากันได้ดีกับน้ำ ซึ่งเป็นขั้วด้วย ดังนั้นพวกมันจึงถูกเรียกว่าชอบน้ำ หรือ "ชอบน้ำ"

คำว่า amphiphilic หมายถึงโมเลกุลที่มีทั้งคุณสมบัติไม่ชอบน้ำและชอบน้ำ ตัวอย่างคลาสสิกของโมเลกุลดังกล่าวคือฟอสโฟลิปิด กระดูกสันหลังของฟอสโฟลิปิดคือกลีเซอรอล ซึ่งประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอน 3 อะตอม ซึ่งโมเลกุลอื่นๆ สามารถเชื่อมต่อกันได้โดยใช้กลุ่มแอลกอฮอล์ (การเชื่อมโยงเอสเทอร์ ในคำศัพท์ทางเคมี)

เมื่อสายโซ่ของอะตอมของคาร์บอนและไฮโดรเจนส่วนใหญ่ที่เรียกว่ากรดไขมันเชื่อมโยงกับตำแหน่งอย่างน้อยหนึ่งตำแหน่งจากสามตำแหน่งบนกลีเซอรอล โมเลกุลจะเรียกว่ากลีเซอไรด์ หากมีกรดไขมันสามชนิด แสดงว่าเป็นไตรกลีเซอไรด์ซึ่งไม่ชอบน้ำอย่างยิ่ง เมื่อมีกรดไขมันสองชนิด เรียกว่า ไดกลีเซอไรด์ อย่างไรก็ตาม หากตำแหน่งที่สามเชื่อมต่อกับกลุ่มเคมีที่เรียกว่าฟอสเฟต โมเลกุลนั้นจะเรียกว่าฟอสโฟลิปิด

ในทางกลับกัน หมู่ฟอสเฟตของฟอสโฟลิปิดสามารถติดกับหน่วยเคมีอื่น ซึ่งสามารถมีขั้วสูงได้ ที่รู้จักกันในชื่อหัวขั้วของโมเลกุล เอนทิตีนี้ผสมกับน้ำได้ดี ในขณะที่ส่วนหางของโมเลกุลซึ่งทำจากกรดไขมันสองชนิดนั้นไม่ชอบน้ำมาก เป็นเพราะส่วนต่าง ๆ ของฟอสโฟลิปิดที่สร้างโครงสร้างเยื่อหุ้มเซลล์

ในขณะที่ทั้งหมด ฟอสโฟลิปิด ประกอบด้วยหางไม่ชอบน้ำ ทำจากกรดไขมัน และหัวมีขั้ว แตกต่างกันไปตามความยาวของชนิด ของโซ่กรดไขมันที่หางและส่วนประกอบของเอนทิตีที่มีขั้วติดอยู่กับหมู่ฟอสเฟตใน ศีรษะ. ตัวอย่างหนึ่งของคลาสของฟอสโฟลิปิดคือฟอสฟาติดิลโคลีน ซึ่งกลุ่มเคมีโคลีนคือเอนทิตีที่มีขั้วติดกับฟอสเฟต

การสังเคราะห์ฟอสโฟลิปิดเกิดขึ้นในไซโตพลาสซึมของเซลล์ถัดจากเอนทิตีเมมเบรนที่เรียกว่าเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม เอนโดพลาสมิกเรติคูลัมถูกปกคลุมด้วยเอ็นไซม์ที่รวมฟอสโฟลิปิดเข้าด้วยกันภายในถุงน้ำ ถุงเหล่านี้จะแตกออกจากเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมและย้ายไปที่เยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งพวกมันจะสะสมฟอสโฟลิปิดและโครงสร้างเยื่อหุ้มเซลล์ก่อตัวขึ้น

หากมีฟอสโฟลิปิดจำนวนน้อย หางจะรวมตัวกับหางด้านนอก เกิดเป็นไมเซลล์ ทรงกลมที่มีชอบน้ำอยู่ด้านนอกในน้ำ และภายในที่ไม่ชอบน้ำ อย่างไรก็ตาม หากปริมาตรของฟอสโฟลิปิดเพิ่มขึ้น จะเกิดเยื่อหุ้มขึ้น เยื่อหุ้มเซลล์เรียกว่าเยื่อหุ้มเซลล์ไตรลามินาร์หรือแบบจำลองไตรลามินาร์เพราะประกอบด้วย ของชั้นของหางไม่ชอบน้ำของฟอสโฟลิปิดประกบระหว่างหัวที่ชอบน้ำสองชั้น

อย่างไรก็ตาม บ่อยครั้งมันถูกเรียกว่า bilayer เพราะมันประกอบด้วยฟอสโฟลิปิดสองชุด เพราะแต่ละฟอสโฟลิปิดประกอบด้วยหางไม่ชอบน้ำและหัวที่ชอบน้ำเพื่อหนีจากน้ำ สิ่งแวดล้อม หางของฟอสพอลิพิดจำนวนมากเรียงต่อกันและหันหน้าเข้าหากันเป็นชั้นที่สองที่มีลักษณะคล้ายคลึงกัน โมเลกุล ดังนั้นชั้นหนึ่งของหัวที่ชอบน้ำจะกลายเป็นด้านนอกของเยื่อหุ้มเซลล์และอีกชั้นหนึ่งของหัวที่ชอบน้ำจะกลายเป็นด้านในของเยื่อหุ้มเซลล์

แบบจำลองไตรลามินาร์อธิบายการก่อตัวเดียวกัน แต่ระบุว่ากลุ่มหัวที่ชอบน้ำ "ภายนอก" เป็นแต่ละชั้นในขณะที่กลุ่มหางไม่ชอบน้ำด้านในเป็นชั้นส่งผลให้ทั้งสามแตกต่างกัน ชั้น