ระบบเมมเบรนและออร์แกเนลล์
ระบบเมมเบรนและออร์แกเนลล์คือส่วนประกอบที่มีเยื่อหุ้มซึ่งแบ่งเซลล์ยูคาริโอตออกเป็นสภาพแวดล้อมทางเคมีที่เฉพาะเจาะจง ด้วยการกักเก็บชุดเอนไซม์และสภาวะไอออนิกที่แตกต่างกันไว้เบื้องหลังเยื่อหุ้มไขมันที่เลือกผ่านได้ ออร์แกเนลล์ต่างๆ เช่น ร่างแหเอนโดพลาซึม, กอลจิคอมเพล็กซ์, ไมโทคอนเดรีย, ไลโซโซม และเพอรอกซิโซม จึงช่วยให้กระบวนการทางชีวเคมีที่ไม่เข้ากันสามารถดำเนินไปพร้อมกันได้ภายในเซลล์เดียว
Definition
ออร์แกเนลล์คือโครงสร้างย่อยของเซลล์ที่มีลักษณะเฉพาะ ส่วนใหญ่มีเยื่อหุ้มไขมันหนึ่งหรือสองชั้นล้อมรอบ ซึ่งทำหน้าที่แบ่งส่วนการทำงานของเมแทบอลิซึมและการสังเคราะห์ที่เฉพาะเจาะจงภายในเซลล์ยูคาริโอต
Scope
ส่วนนี้จะแนะนำผู้เรียนให้รู้จักกับออร์แกเนลล์หลักที่มีเยื่อหุ้มในเซลล์ยูคาริโอต และการขนส่งภายในเซลล์ที่เชื่อมโยงออร์แกเนลล์เหล่านั้นเข้าด้วยกัน โดยจะจัดกลุ่มหัวข้อเกี่ยวกับร่างแหเอนโดพลาซึม, กอลจิคอมเพล็กซ์และการขนส่ง, ไมโทคอนเดรีย, ระบบการย่อยสลายของไลโซโซมและเอนโดโซม, รวมถึงเพอรอกซิโซมและเซนโทรโซม โดยถือว่าสิ่งเหล่านี้เป็นหน่วยโครงสร้างและหน้าที่ของชีววิทยาของเซลล์และจุลกายวิภาคศาสตร์ ไม่ใช่ภาวะทางคลินิก
Sub-topics
Core questions
- การแบ่งส่วนด้วยเยื่อหุ้มช่วยให้เซลล์เดียวสามารถดำเนินกระบวนการทางเคมีที่ไม่เข้ากันได้พร้อมกันได้อย่างไร?
- สารเคลื่อนที่ระหว่างออร์แกเนลล์อย่างเลือกสรรได้อย่างไรผ่านทางถุงขนส่งและเส้นทางการสัมผัสของเยื่อหุ้ม?
- อะไรคือความแตกต่างระหว่างออร์แกเนลล์เอนโดเมมเบรนที่มีเยื่อหุ้มชั้นเดียวกับไมโทคอนเดรียที่มีเยื่อหุ้มสองชั้น?
- ออร์แกเนลล์ถูกสร้าง บำรุงรักษา และถ่ายทอดในการแบ่งเซลล์ได้อย่างไร?
Key concepts
- เยื่อหุ้มไขมันและการเลือกผ่านได้
- การแบ่งส่วนของเมแทบอลิซึม
- ระบบเอนโดเมมเบรน
- การขนส่งแบบถุงและกระแสเยื่อหุ้ม
- ออร์แกเนลล์ที่มีเยื่อหุ้มชั้นเดียวเทียบกับออร์แกเนลล์ที่มีเยื่อหุ้มสองชั้น
- การสร้างและการถ่ายทอดออร์แกเนลล์
- จุดสัมผัสของเยื่อหุ้ม
Mechanisms
ออร์แกเนลล์แต่ละชนิดถูกจำกัดด้วยเยื่อหุ้มไขมันหนึ่งชั้นหรือมากกว่า ซึ่งองค์ประกอบและโปรตีนที่ฝังอยู่จะกำหนดเอกลักษณ์และสิ่งที่สามารถผ่านเข้าออกได้ ระบบเอนโดเมมเบรน — ร่างแหเอนโดพลาซึม, กอลจิคอมเพล็กซ์, เอนโดโซม และไลโซโซม — เชื่อมต่อกันด้วยการไหลเวียนของเยื่อหุ้มอย่างต่อเนื่อง ซึ่งถูกขนส่งในถุงขนส่งที่แตกหน่อและหลอมรวมกัน เพื่อให้ไขมันและโปรตีนเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่กำหนดระหว่างส่วนต่างๆ ในขณะที่แต่ละส่วนยังคงรักษาสภาพแวดล้อมที่เป็นลักษณะเฉพาะของตนเอง ไมโทคอนเดรียถูกล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มสองชั้น และร่วมกับเพอรอกซิโซม มีความเป็นอิสระบางส่วนในการสร้างตัวเอง องค์ประกอบของไขมันที่แตกต่างกันของเยื่อหุ้มออร์แกเนลล์เป็นพื้นฐานของพฤติกรรมที่แตกต่างกันและการคัดแยกสารผ่านเส้นทางการหลั่งและการย่อยสลาย
Clinical relevance
โครงสร้างและหน้าที่ของออร์แกเนลล์เป็นพื้นฐานสำคัญของสรีรวิทยาของเซลล์ และโรคทางพันธุกรรมและโรคที่เกิดขึ้นภายหลังหลายชนิดเข้าใจได้ว่าเป็นความผิดปกติของออร์แกเนลล์ — ตัวอย่างเช่น โรคความผิดปกติในการสะสมของไลโซโซม, โรคไมโทคอนเดรีย และโรคความผิดปกติในการสร้างเพอรอกซิโซม ส่วนนี้จะอธิบายชีววิทยาของเซลล์ปกติที่ภาวะดังกล่าวรบกวน; เป็นข้อมูลอ้างอิงสำหรับการทำความเข้าใจกลไกและไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการรักษา
History
การศึกษาออร์แกเนลล์อย่างเป็นระบบเกิดขึ้นหลังจากการนำเทคนิคการแยกส่วนเซลล์และการใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนมาใช้ในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 อัลเบิร์ต คลอดด์, คริสเตียน เดอ ดูฟ และจอร์จ พาเลด ซึ่งได้รับรางวัลโนเบลในปี 1974 ได้สร้างการแยกส่วนย่อยของเซลล์และการถ่ายภาพโครงสร้างละเอียดพิเศษให้เป็นเครื่องมือที่เผยให้เห็นส่วนประกอบที่มีเยื่อหุ้มและหน้าที่ของพวกมัน รวมถึงการค้นพบไลโซโซมและเพอรอกซิโซมโดยเดอ ดูฟ
Key figures
- Christian de Duve
- George Palade
- Albert Claude
- James Rothman
- Günther Blobel
Related topics
Seminal works
- rothman1994
- vanmeer2008
Frequently asked questions
- อะไรคือความแตกต่างระหว่างออร์แกเนลล์ที่มีเยื่อหุ้มชั้นเดียวกับออร์แกเนลล์ที่มีเยื่อหุ้มสองชั้น?
- ออร์แกเนลล์เอนโดเมมเบรนส่วนใหญ่ (ร่างแหเอนโดพลาซึม, กอลจิ, ไลโซโซม, เพอรอกซิโซม) ถูกล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มไขมันหนึ่งชั้น ในขณะที่ไมโทคอนเดรียถูกล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มสองชั้น ซึ่งสะท้อนถึงต้นกำเนิดและการสร้างที่แตกต่างกัน
- ทำไมเซลล์ถึงต้องการออร์แกเนลล์เลย?
- การแบ่งส่วนช่วยให้เซลล์เดียวสามารถดำเนินปฏิกิริยาทางเคมีที่ไม่เข้ากันได้พร้อมกัน โดยการกักเก็บเอนไซม์และสภาวะเฉพาะไว้เบื้องหลังเยื่อหุ้มที่เลือกผ่านได้